KR100418991B1 - 미분탄 취입탱크의 압력제어방법 - Google Patents

미분탄 취입탱크의 압력제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제철소에서 고로에 미분탄(Pulverized Coal)을 취입하는 설비인 미부탄 취입탱크(Feed Tank)의 압력 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 취입 탱크의 배압 제어시 작동하는 밴트(Vent)제어밸브의 동작 특성을 개선하여 주어진 시간내에 일정한 압력이 밴트되도록 안정적으로 배압을 제어하여 미분탄을 안정적으로 취입하도록 한 고로 미분탄 취입 탱크의 압력 제어 방법에 관한 것으로, 미분탄 취입설비에서 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)의 압력을 제어하는 방법에 있어서, 배압이 개시되어 상기 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)의 배압개시 10초전 압력(A)과 현재 압력(B)의 차이값이 압력편차 설정치(D) 이하이면, 배압 제어부(26)로부터의 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c) 오픈지령에 따라 미리 설정된 밸브개도 설정치(표 1)에 의해 출력된 신호에 따라 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c)를 오픈 동작(41,42)시키는 단계와; 상기 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c)가 완전히 오픈 동작되면, 미리 설정된 밸브개도 설정치(표 2)에 의해 출력된 신호에 따라 제2밴트제어밸브(21a,21b,21c)를 오픈 동작(51,52,53)시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

미분탄 취입탱크의 압력제어방법{PRESSURE CONTROLLING METHOD OF TANK FOR SUPPLYING PULVERIZED COAL}
본 발명은 제철소에서 고로에 미분탄(Pulverized Coal)을 취입하는 설비인 미분탄 취입탱크(Feed Tank)의 압력 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 취입 탱크의 배압 제어시 작동하는 밴트(Vent)제어밸브의 동작 특성을 개선하여 주어진 시간내에 일정한 압력이 밴트되도록 안정적으로 배압을 제어하여 미분탄을 안정적으로 취입하도록 한 고로 미분탄 취입 탱크의 압력 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 미분탄 취입설비는 충진, 충압(Pressure), 취입(Feeding), 배압(Vent)의 네가지 기능이 이루어지면서 고로에 미분탄을 취입하고 있는데, 종래 조업에 적용되고 있는 미분탄 취입탱크의 배압 제어는 도 2 도시와 같이 이루어진다.
도 1은 종래 조업에 적용되는 미분탄 취입 설비의 구성을 나타내는 도면인데, 코올(Coal) 호퍼(1)에 장입된 코올이 피더(2)에서 그 양이 제어되어 분쇄기(4)로 보내지면 열풍로(3)로부터의 배기가스에 의해 건조되어 사이클론(5)으로 보내져 배기가스와 미분탄이 분리된후, 분리된 미분탄은 저장호퍼(6)로 보내지고, 배기가스는 백필터의 걸음망에 의해 미세하게 걸러진 다음에 순수한 배기가스는 대기중으로 방출된다.
또한, 저장호퍼(6)에 저장된 미분탄은 다시 3개의 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)로 공급된 후에 운전 모드에서 공기라인(13)의 공기와 함께 고로(8)에 취입되도록 구성된다.
상기와 같은 구성의 미분탄 취입설비에서 저장호퍼(6)와 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c) 사이에는 밴트제어밸브(11a,11b,11c) 및 밴트차단밸브(12a,12b,12c)가 설치되어 배압 제어부(26)에 의해 제어되며, 각각의 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)에의 질소(N2) 공급관에는 충압제어밸브(9a,9b,9c)가 설치되고 있다.
한편, 미분탄 취입 설비의 운전 모드는, 저장호퍼(6)로부터 미분탄 취입탱크(7)로 미분탄을 공급하는 절출 모드와, 고로(8)에 미분탄을 이송하기 위해 고압의 질소를 충압하는 충압 모드, 압축된 미분탄을 고로(8)에 취입하는 취입 모드, 그리고 미분탄을 재차 공급받기 위하여 취입 탱크의 미분탄이 함유된 고압의 질소를 배압하는 밴트 모드로 이루어진다.
상기와 같은 종래의 구성에서는 미분탄의 취입이 완료되고 밴트 지령이 배압 제어부로부터 떨어지면 밴트제어밸브(11a,11b,11c)는 자동으로 전개(全開)되고, 밴트제어밸브(11a,11b,11c)와는 관계없이 밴트지령이 있은후 60초후에 밴트차단밸브(12a,12b,12c)가 개방되어 밴트제어가 이루어지도록 구성되어 있다.그런데, 이러한 밴트제어 과정에서는 고압 질소의 대부분이 배압라인을 거쳐 미분탄 백필터를 통해 대기로 방출되기 때문에 다량의 미분탄이 함유된 많은 량의 고압 질소가 밴트제어밸브(11a,11b,11c)를 통과하면서 밴트제어밸브의 마모를 가속시키며 밴트 초기에 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)의 압력이 급속히 빠지면서 구조물에 충격을 주어 미분탄 설비에 악영향을 미치고 있다.또한 질소가 방출될 때, 미분탄도 함께 이동되므로 백필터에 걸리는 부하가 커지며 수명도 단축되는 등 미분탄 취입 제어의 불안을 초래한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 미분탄 취입설비의 배압제어시 일정한 시간 내에 밴트되는 유량이 일정하도록 제1 및 제2밴트제어밸브를 독립적으로 구성하여 백필터로 통과하는 질소와 미분에 의해 백필터에 걸리는 부하가 증대되고 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있는 미분탄 취입탱크의 압력제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 미분탄 취입설비의 배압제어장치의 구성을 보이기 위한 도면,
도 2는 종래의 미분탄 취입설비의 압력제어 타임 스케쥴을 도시한 도면,
도 3은 본 발명이 관련되는 미분탄 취입설비의 배압제어장치의 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 미분탄 취입설비의 압력제어 타임 스케쥴을 도시한 도면,
도 5는 본 발명이 관련되는 미분탄 취입설비의 배압제어 순서도,
도 6은 본 발명에 관련된 미분탄 취입설비의 호퍼 압력에 대한 제1밴트제어밸브의 동작 특성을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 관련된 미분탄 취입설비의 호퍼 압력에 대한 제2밴트제어밸브의 동작 특성을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
6:저장호퍼 7:미분탄 취입탱크 8:고로 12:밴트차단밸브
20:제1밴트제어밸브 21:제2밴트제어밸브
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 미분탄 취입설비에서 미분탄 취입탱크의 압력을 제어하는 방법에 있어서, 배압이 개시되어 상기 미분탄 취입탱크의 배압개시 10초전 압력과 현재 압력의 차이값이 압력편차 설정치 이하이면, 배압 제어부로부터의 제1밴트제어밸브 오픈지령에 따라 미리 설정된 밸브개도 설정치에 의해 출력된 신호에 따라 제1밴트제어밸브를 오픈 동작시키는 단계와; 상기 제1밴트제어밸브가 완전히 오픈 동작되면, 미리 설정된 밸브개도 설정치에 의해 출력된 신호에 따라 제2밴트제어밸브를 오픈 동작시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 미분탄 취입탱크의 압력제어방법을 제공한다.
이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에서는 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)로부터 저장호퍼(6)로의 배압라인에서 밴트차단밸브(12a,12b,12c)와 병렬로 각각 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c)와 제2밴트제어밸브(21a,21b,21c)를 별도로 설치하고,상기 각각의 미부탄 취입탱크(7a,7b,7c)에는 내부의 압력을 검출하기 위한 검출기(14a,14b,14c)를 설치하고 있다.
여기서, 상기 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c)는 밸브개도가 작은 스몰(Small)밴트제어밸브이며, 제2밴트제어밸브(21a,21b,21c)는 밸브개도가 큰 라지(Large)밴트제어밸브이다.
한편, 도 4는 본 발명이 적용되는 미분탄 취입 설비의 배압라인에 설치되는 밴트제어밸브의 압력제어스케쥴을 나타내는 도면인데, 밴트개시 지령 신호와 동시에 밴트제어밸브가 종래와 달리 램프(RAMP) 제어되도록 구성되는데,여기서 램프(RAMP) 제어란 종래기술을 도시한 도 2에 도시된 바와 같이, 어느 한 시점에서 밴트제어밸브의 개도를 완전 개방하는 것이 아니라, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 내지 제2밴트제어밸브(20,21)을 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)의 압력신호에 따라 서서히 개방한다는 것이다.또한, 본 발명은 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)의 압력이 1㎏/㎠ 이하가 되면 밴트차단밸브(12a,12b,12c)를 오픈(Open)하도록 배압 제어부(26)가 구성되어 안정된 배압제어를 달성하도록 구성하였다.
본 발명에서는 배압개시에 있어서 배압제어시 동작되는 제1 내지 제2밴트제어밸브(20,21)의 동작특성을 테이터화하여 주어진 시간 내에 안정된 압력으로 배압되도록 구성하였는데, 일정한 밸브 개도에서 압력이 높은 상태에서 많은 유량이 흘러가고 낮은 압력일 때는 적은 유량이 흘러가는 것을 이용하여 배압이 개시되면 적은 개도로 배압제어밸브를 열고 시간이 흐름에 따라 많이 열면서 일정한 유량이 흘러가면서 밴트되도록 하였다.
그리고, 도 5는 본 발명의 미분탄 취입설비의 피드탱크 압력 제어방법을 실시하기 위한 미분탄 취입설비에 구비되는 밴트제어밸브의 동작 흐름을 나타내는 순서도(Flowchart)이다.
도 5 와 관련하여 밴트 모드에 있어서 배압제어시 동작되는 제1 내지 제2밴트제어밸브(20,21)의 동작특성을 데이터화하여 주어진 시간 내에 안정된 압력으로 배압되도록 하는 단계를 설명하면 다음과 같다.배압이 개시되어 상기 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)의 배압개시 10초전 압력(A)과 현재 압력(B)의 차이값이 압력편차 설정치(D) 이하이면, 배압 제어부(26)로부터의 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c) 오픈 지령과 함께 오픈동작 시간이 설정되고,이어서, 하기 수학식 1에 의한 관계식에 의하여, 도 6과 표 1에 나타낸 바와 같이 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c) 내부압력신호와 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c)의 출력개도의 반비례 관계에 의하여 미리 설정된 밸브동작개도 설정치에 의해 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c)의 개도신호가 출력되어 출력된 신호에 따라 오픈(41,42)된다.
미분탄 취입탱크 내부압력신호와 제1밴트제어밸브의 출력개도의 관계
미분탄 취입탱크압력신호(yn)(%) 제1밴트제어밸브출력개도(xn)(%)
y1=100y2=75y3=67.5y4=62.5y5=60 x1=0x2=25x3=50x4=75x5=100
이때, 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)의 내부압력으로 10초전 값(A)이 압력하한설정치(E) 보다 작으면 밴트차단밸브(12a,12b,12c)를 오픈시키도록 작동한다.
다음에, 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c)의 출력이 100%에 도달하면, 도 7 및 표 2에 나타낸 바와 같은 룩업 테이블(Look-up Table)에 의해 미리 설정된 밸브동작 개도설정치에 의해 제2밴트제어밸브(21a,21b,21c)의 개도신호가 출력되어 이ㅔ따라 따라 오픈(51-53)되도록 되어 있다.
미분탄 취입탱크 내부압력신호와 제2밴트제어밸브의 출력개도의 관계
미분탄 취입탱크압력신호(yn)(%) 제2밴트제어밸브출력개도(xn)(%)
y1=60y2=30y3=15y4=5y5=0 x1=0x2=25x3=50x4=75x5=100
그리고, 호퍼 압력으로 10초전 값(A)이 허용최저압력설정치(F) 보다 작으면 밴트배압을 완료(61,62)한다.
도 6 및 도 7은 각각 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c) 및 제2밴트제어밸브(21a,21b,21c)의 밸브 개도치를 수회 반복 실험하여 호퍼의 압력의 관계를 나타낸 것이다.여기에서 밸브의 개도를 설정하는 것은 균등 유량으로 배압되도록 밸브 개도를 설정하는 것인데, 기설정된 오픈 동작시간(T) 동안 밸브개도가 리니어(Linear)하게 개방되어 배압이 안정되도록 도 6 및 도 7에 나타낸 기본 데이터를 테이블화함에 있어서의 편의성을 고려하여 5개 포인트에 대해 표 1 및 표 2의 룩업 테이블(Look-Up Table)을 작성하였다.
이와 같은 룩업 테이블을 이용하여 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c) 및 제2밴트제어밸브(21a,21b,21c)가 램프(RAMP) 제어되도록 하여 배압시 안정화를 도모할 수 있으며, 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)의 압력이 1㎏/㎠ 이하가 되면 배압 제어부(26)에서 밴트차단밸브(12a,12b,12c)를 오픈(71,72)하도록 지시하여 안정된 배압제어를 달성한다.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면 미분탄 취입탱크의 밴트 개시 초기에 밴트제어밸브가 전개(Full Open)됨으로써 발생하였던 밴트 불안정을 방지하여 안정적인 미분탄 취입이 가능하고 백필터 걸음망의 수명을 연장할 수 있으며, 따라서 고로 조업시 노황의 안정성을 확보하고 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

  1. 미분탄 취입설비에서 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)의 압력을 제어하는 방법에 있어서,
    배압이 개시되어 상기 미분탄 취입탱크(7a,7b,7c)의 배압개시 10초전 압력(A)과 현재 압력(B)의 차이값이 압력편차 설정치(D) 이하이면, 배압 제어부(26)로부터의 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c) 오픈지령에 따라 미리 설정된 밸브개도 설정치(표 1)에 의해 출력된 신호에 따라 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c)를 오픈 동작(41,42)시키는 단계와; 상기 제1밴트제어밸브(20a,20b,20c)가 완전히 오픈 동작되면, 미리 설정된 밸브개도 설정치(표 2)에 의해 출력된 신호에 따라 제2밴트제어밸브(21a,21b,21c)를 오픈 동작(51,52,53)시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 미분탄 취입탱크의 압력제어방법.
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