KR100639785B1 - Method for measuring temperature on the boiler - Google Patents

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Abstract

A method for measuring the temperature of a boiler is provided to measure the whole temperature distribution and to improve the maximum combustion condition by attaching plural optical thermometers at the outer wall of the boiler. A method for measuring the temperature of a boiler installed with plural optical thermometers(200) at the outer wall includes a step of receiving the temperature value measured by each optical thermometer; a step of calculating the temperature of the predetermined part in the boiler covered by the optical thermometers according to the measured temperature value; and a step of displaying the temperature distribution in the boiler covered by the optical thermometer through a monitor according to the calculated temperature value of each part.

Description

보일러의 온도 측정 방법{ method for measuring temperature on the boiler}Method for measuring temperature on the boiler

도 1은 석탄을 연료로 하는 일반적인 화력 발전소용 보일러를 개략적으로 도시한 구성도,1 is a schematic view showing a boiler for a coal-fired power plant in general,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 보일러의 온도를 측정하는 시스템을 나타내는 구성도, 2 is a block diagram showing a system for measuring the temperature of the boiler according to an embodiment of the present invention,

도 3은 도 2의 연소실과 다른 형태의 순환 유동층 보일러의 연소실 단면도,3 is a sectional view of a combustion chamber of a circulating fluidized bed boiler different from that of FIG.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전소 보일러의 온도 분포도,4a and 4b is a temperature distribution of the power plant boiler according to an embodiment of the present invention,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러의 온도 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of measuring a temperature of a boiler according to an embodiment of the present invention.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

100: 보일러 110: 연소실100: boiler 110: combustion chamber

120: 과열실 130: 폐열 회수실120: superheat chamber 130: waste heat recovery chamber

150: 버너 160: 석탄 벙커150: burner 160: coal bunker

165: 미분기 170: 압입 통풍기165: differentiation 170: indentation ventilator

175: 공기 예열기 200: 광 온도계175: air preheater 200: optical thermometer

300: 다중화 장치 400: 컴퓨터300: multiplexing device 400: computer

500: 분산 제어 시스템500: distributed control system

본 발명은 보일러의 온도 측정 방법에 관한 것으로, 특히 발전소에서 사용되는 보일러 내부의 온도 분포를 검출할 수 있도록 된 보일러의 온도 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the temperature of a boiler, and more particularly, to a method for measuring the temperature of a boiler that can detect the temperature distribution inside the boiler used in a power plant.

발전소 보일러(이하 보일러)의 과열 방지 및 에너지 효율을 높이기 위한 온도 제어 방법은 보일러 내부 벽면에 부착된 열전대(thermocouple)가 보일러 내부 온도를 검출하며, 검출된 내부온도가 미리 정해진 기준 온도 범위를 벗어나는 경우 분산 제어 시스템(DCS: Distributed Control System)이 보일러에 공급되는 연료, 연소용 공기, 급수 또는 탈황제 등을 적절히 조절함으로써 달성된다.Temperature control method to prevent overheating of the power plant boiler (hereinafter referred to as boiler) and to increase energy efficiency is performed by a thermocouple attached to the inner wall of the boiler to detect the internal temperature of the boiler, and when the detected internal temperature is out of a predetermined reference temperature range. A Distributed Control System (DCS) is achieved by appropriately adjusting the fuel, combustion air, feed water or desulfurizer supplied to the boiler.

그러나 종래 열전대를 이용한 보일러 온도 측정 방법에 따르면, 열기전력의 수치를 측정하도록 된 열전대는 화염에 직접 접촉해야 하므로 마모가 심하여 주기적으로 교체해야 하는 문제점이 있다. However, according to the conventional boiler temperature measurement method using a thermocouple, the thermocouple to measure the value of the thermoelectric power is in direct contact with the flame, there is a problem that the wear is severe and should be replaced periodically.

또한, 보일러의 연소방식은 버너의 위치와 연료 분사방향에 따라 수평 연소식(hoizontal firing), 수직 연소식(vertical firing) 및 코너 연소식(tangentail firing)으로 구분될 수 있는데, 보일러의 임의의 부위에서 나타나는 온도가 보일러 중심부와 바깥쪽이 다른 분포를 보인다. 일 예로, 코너 연소식 보일러의 경우에는 연소실의 모서리에 각각 버너를 설치하여 연료를 연소하는 방식인데, 연소실로 분사되는 연료가 연소실 중앙에서 둥근 가상원(fire ball)을 그리면서 연소하게 되므 로 연소실 벽면보다는 중앙에서 높은 온도 분포를 보이게 된다. 이와 같이, 열전대를 이용한 온도 측정방법은 온도가 검출되는 부위가 한정된 부위 즉, 보일러 내부 벽면에 국한되어 보일러 내부 중앙을 비롯한 전체적인 온도 분포를 측정하지 못하므로 보일러의 최적 연소조건을 얻을 수 없는 문제점이 있다.In addition, the combustion method of the boiler can be divided into horizontal firing, vertical firing and corner firing depending on the position of the burner and the fuel injection direction. The temperature at is different from the center and outside of the boiler. For example, in the case of a corner combustion boiler, a burner is combusted by installing a burner at each corner of the combustion chamber, and the fuel injected into the combustion chamber burns by drawing a round fire ball in the center of the combustion chamber. The temperature distribution is higher in the center than on the wall. As described above, the method of measuring temperature using a thermocouple has a problem in that the optimum combustion condition of the boiler cannot be obtained because the temperature detection method is limited to a portion where the temperature is detected, i. have.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열원으로부터 복사되는 빛의 강도를 비교하여 온도를 측정하는 광온도계(optical pyrometer)를 이용하여 발전소용 보일러 내부의 온도 분포를 측정할 수 있도록 된 보일러의 온도 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to measure the temperature distribution inside the boiler for the power plant using an optical pyrometer that measures the temperature by comparing the intensity of light radiated from the heat source The purpose is to provide a method of measuring the temperature of the boiler.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보일러의 온도 측정 방법은 다수의 광온도계를 보일러의 임의의 외부 벽면을 에워싸는 형태로 부착한 상태에서 수행되며, (a) 상기 각각의 광 온도계에 의해 측정되는 온도값을 입력받는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 측정된 온도값에 의거하여, 상기 광 온도계들이 에워싼 보일러 내부의 임의 지점들의 온도값을 계산하는 단계 및 (c) 상기 단계 (b)에서 각 지점별로 계산된 온도값에 의거하여, 상기 광 온도계들이 에워싼 보일러 내부의 온도 분포를 모니터를 통해 표시하는 단계로 이루어진 발전소 보일러 온도 측정 방법을 제공한다.The temperature measuring method of the boiler of the present invention for achieving the above object is carried out in a state in which a plurality of photometers are attached in a form surrounding an outer wall of the boiler, and (a) measured by the respective optical thermometers Receiving a temperature value; (b) calculating, based on the temperature value measured in step (a), the temperature value of any points within the boiler surrounded by the optical thermometers, and (c) calculated for each point in step (b). On the basis of the temperature value, the optical thermometer provides a power plant boiler temperature measuring method comprising the step of displaying the temperature distribution inside the boiler surrounded by a monitor.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 보일러의 온도 측정 방법에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the temperature measuring method of the boiler in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 석탄을 연료로 하는 일반적인 화력 발전소용 보일러를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a schematic view showing a boiler for a coal-fired power plant in general.

석탄 벙커(160)를 통해 공급되는 석탄은 미분기(165)에서 분쇄되며, 분쇄된 석탄(이하 미분탄)은 미분기(165)로 공급되는 1차 공기(석탄 이송용)에 의해 급탄관(165a)을 거쳐 버너(150)로 공급되며, 압입 통풍기(170)를 통해 유입된 2차 공기(연소용)는 공기 예열기(175)로 예열된 후 버너(150)로 공급된다. 한편, 버너(150)는 미분탄을 연료로 하여 튜브(미도시)로 유입되는 물을 연소실(110)에서 가열하게 되며, 가열된 물은 과열실(superheat zone)(120)에서 고온 및 고압 예를 들어, 560℃ 230bar의 증기로 변환되어 유출되며, 과열실(120)로부터 유출된 증기는 터빈을 예를들어, 3600cycle/min으로 회전시키게 되며, 폐열 회수실(economizer)(130)은 미분탄이 연소되어 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하여 보일러(100)로 공급되는 물을 1차로 가열한다.The coal supplied through the coal bunker 160 is pulverized in the pulverizer 165, and the pulverized coal (hereinafter, pulverized coal) is supplied to the coal pipe 165a by primary air (coal transfer) supplied to the pulverizer 165. Secondary air (combustion) introduced through the inlet ventilator 170 is preheated to the air preheater 175 and then supplied to the burner 150. Meanwhile, the burner 150 heats the water flowing into the tube (not shown) using the pulverized coal as a fuel in the combustion chamber 110, and the heated water has a high temperature and high pressure in the superheat zone 120. For example, the 560 ℃ 230 bar steam is converted and discharged, the steam discharged from the superheater chamber 120 to rotate the turbine, for example, 3600 cycle / min, the waste heat recovery chamber (economizer 130) is the coal dust is burned The waste heat of the discharged exhaust gas is recovered and the water supplied to the boiler 100 is primarily heated.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 보일러의 온도를 측정하는 시스템을 나타내는 구성도이다. 도 2에 도시한 연소실(110)은 도 1에서 AA' 방향으로 본 평 단면도이며, 특히 코너 연소식(tangential firing) 보일러의 연소실을 나타낸다. 또한, 도 3은 도 2의 연소실과 다른 형태의 순환 유동층 보일러(CFB: Circulating Fluidized-Bed)의 연소실 단면도이며, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 모니터를 통해 표시된 발전소 보일러의 온도 분포도이다.Figure 2 is a block diagram showing a system for measuring the temperature of the boiler according to an embodiment of the present invention. The combustion chamber 110 shown in FIG. 2 is a planar cross-sectional view seen in the direction AA ′ in FIG. 1, in particular showing a combustion chamber of a tangential firing boiler. 3 is a cross-sectional view of a combustion chamber of a circulating fluidized-bed (CFB) boiler different from that of the combustion chamber of FIG. Temperature distribution.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 시스템의 구성은 연소실(120) 임의의 외부 벽면을 에워싸는 형태로 부착되어 부착된 부위에 서 연소실 온도를 측정하는 다수의 광 온도계(200), RS-232 또는 RS-485와 같은 통신회선을 통해 광 온도계(200)별로 측정된 온도값을 순차적으로 입력받는 다중화 장치(300), 다중화 장치(300)로부터 순차적으로 입력받은 각각의 온도값을 주기적으로 모니터를 통해 도시하며, 다중화 장치(300)로부터 입력받은 온도값에 의거하여 연소실(120)의 온도 분포를 계산하며, 상기 온도 분포를 도시하는 컴퓨터(400), 컴퓨터(400)로부터 수신받은 연소실(110) 온도 분포에 의거하여 미분기(165)와 압입 통풍기(170)를 제어하는 분산 제어시스템(500)을 포함하여 이루어진다.As shown in Figure 2, the configuration of the temperature measuring system according to an embodiment of the present invention is a plurality of optical thermometers for measuring the combustion chamber temperature at the attached portion attached to form a shape surrounding the outer wall of the combustion chamber 120 Each of the multiplexing device 300 and the multiplexing device 300 sequentially received the temperature values measured for each of the optical thermometers 200 through a communication line such as 200, RS-232, or RS-485. The computer 400 periodically shows the temperature value, calculates the temperature distribution of the combustion chamber 120 based on the temperature value input from the multiplexing device 300, and shows the temperature distribution. And a distributed control system 500 for controlling the differentiator 165 and the indentation ventilator 170 based on the temperature distribution of the combustion chamber 110 received from the combustion chamber 110.

전술한 구성에서, 각각의 광 온도계(200)는 임팩(impac) 사에서 제공되는 IS 5/F 타입의 광 온도계로 구현될 수 있으며, 하우징(210)되어 있으며, 연소실(100)의 유리 벽면(220)을 통해 복사되는 화염의 온도를 검출하는데, 특히 직선(A1,A2, ˙˙˙,A6)에 해당되는 경로의 평균 온도값을 측정한다.In the above-described configuration, each optical thermometer 200 may be implemented with an IS 5 / F type optical thermometer provided by Imppac, housing 210, the glass wall of the combustion chamber 100 ( Detecting the temperature of the flame radiated through the 220, in particular, the average temperature value of the path corresponding to the straight line (A1, A2, ˙˙˙ , A6) is measured.

다음, 컴퓨터(400)에는 각각의 광 온도계(200)로 측정된 온도값의 시간 흐름에 따른 경향을 모니터를 통해 표시하며, 도 2에 도시한 바와 같이 각 직선 간의 교차지점(X1,X2, ˙˙˙,X7,X8)의 온도값을 광 온도계(200)로 측정된 온도값에 근거하여 미리 정해진 알고리즘에 의해 계산하며, 계산된 교차지점에 의거하여 AA'에 해당되는 연소실(120)의 온도 분포를 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 2차원 적인 온도 분포를 모니터를 통해 도시하며, 연소실(120)의 온도가 미리 정해진 기준 값을 초과하는 경우에 경고 메시지를 표시하는 온도 분포 도시 및 제어 프로그램(Visualization & Control Unit)이 저장된다. 또한, 컴퓨터(400)는 광 온도계(200)를 통해 측정된 온도값 또는 온도 분포 도시 및 제어 프로그램에서 계산된 교차지 점(X1,X2, ˙˙˙,X7,X8)의 온도값과 같은 온도 관련 데이터를 분산 제어 시스템(500)에 전송한다.Next, computer 400 has, and displays the trend over time of the temperature values measured by each light thermometer 200 through the monitor, also the crossing points (X1, X2, among the straight line as ˙ shown in ˙˙ , X7, X8) is calculated by a predetermined algorithm based on the temperature value measured by the optical thermometer 200, and the temperature of the combustion chamber 120 corresponding to AA 'based on the calculated intersection point 4A and 4B show the two-dimensional temperature distribution through a monitor, and display and control a temperature distribution that displays a warning message when the temperature of the combustion chamber 120 exceeds a predetermined reference value. Program (Visualization & Control Unit) is saved. The computer 400 may also be associated with temperature, such as the temperature value measured via the optical thermometer 200 or the temperature value at the intersection points X1, X2, ˙˙˙ , X7, X8 calculated by the temperature distribution plot and the control program. The data is transmitted to the distributed control system 500.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러의 온도 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of measuring a temperature of a boiler according to an embodiment of the present invention.

먼저, 단계 S11에서 각각의 광 온도계(200)는 미리 정해진 주기마다 직선(A1,A2, ˙˙˙,A6)에 해당되는 경로의 각각의 평균온도값을 측정하여 다중화 장치(300)로 전송한다.First, in step S11, each of the optical thermometers 200 transmits the average temperature values of the paths corresponding to the straight lines A1, A2, ˙˙˙ , A6 at predetermined intervals, and transmits the average temperature values to the multiplexing apparatus 300. .

다음으로, 단계 S13에서 다중화 장치(300)는 측정된 온도값을 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 컴퓨터(400)로 전송한다.Next, in step S13, the multiplexing apparatus 300 sequentially transmits the measured temperature values to the computer 400 in a predetermined order.

다음으로, 단계 S15에서 컴퓨터(400)는 광 온도계(200)로 측정된 온도값을 주기적으로 표시하며, 단계 S17에서 각 직선간의 교차 지점(X1,X2, ˙˙˙,X7,X8)의 온도값은 온도 분포 도시 및 제어 프로그램을 통해 계산된다. 예를 들어 A1의 온도가 1000도이고 A5의 온도가 1200도이면 A1과 A2가 교차되는 X1의 온도값은 1100도(=(A1+A2)/2)가 되는데, 이러한 계산식에 의해 각각의 교차지점의 온도값이 계산된다. 이어서, 단계 S19에서 컴퓨터(400)는 계산된 교차지점에 의거하여 AA'에 해당되는 연소실(120)의 온도 분포를 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이 모니터를 통해 표시하며, 마지막으로 단계 S21로 진행하여 계산된 교차지점의 온도값을 분산 제어시스템(500)에 전송한다. Next, in step S15 the computer 400 periodically displays the temperature value measured by the optical thermometer 200, and in step S17 the temperature of the intersection points (X1, X2, ˙˙˙ , X7, X8) between the straight lines Values are calculated through temperature distribution plots and control programs. For example, if the temperature of A1 is 1000 degrees and the temperature of A5 is 1200 degrees, the temperature value of X1 where A1 and A2 intersect is 1100 degrees (= (A1 + A2) / 2). The temperature value of the point is calculated. Subsequently, in step S19, the computer 400 displays the temperature distribution of the combustion chamber 120 corresponding to AA 'on the monitor as shown in FIGS. 5A and 5B based on the calculated intersection point, and finally in step S21. Proceed to transmit the calculated temperature value of the intersection point to the distributed control system 500.

즉, 분산 제어시스템(500)은 컴퓨터(400) 전송받은 온도값이 미리 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우 즉, 기준 온도보다 높은 온도 본포를 보이는 경우에는 미 분기(165)로 유입되는 석탄 량을 줄이거나 압입 통풍기(170)로 유입되는 2차 공기 압을 낮춤으로써 보일러(100)의 과열을 방지하게 된다.That is, the distributed control system 500 reduces the amount of coal flowing into the branch 165 when the temperature value received from the computer 400 is outside the preset temperature range, that is, when the temperature of the main body is higher than the reference temperature. The overheating of the boiler 100 is prevented by lowering the secondary air pressure flowing into the press-fit ventilator 170.

본 발명의 보일러의 온도 측정 방법은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The temperature measuring method of the boiler of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be carried out in various modifications within the range allowed by the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 보일러의 온도 측정 방법에 따르면, 보일러 외부 벽면에 부착된 광온도계가 복사되는 열원으로부터 보일러 온도를 간접적으로 측정함으로써 화염과의 접촉에 따른 교체가 없다. 또한, 특정 부위가 아닌 전체적인 온도 분포를 측정하므로 보일러의 최적 연소조건을 달성할 수 있는 효과가 있다. According to the method for measuring the temperature of the boiler of the present invention as described above, by indirectly measuring the boiler temperature from the heat source from which the photometer attached to the outer wall of the boiler is radiated, there is no replacement due to contact with the flame. In addition, since the overall temperature distribution is measured instead of a specific part, there is an effect of achieving the optimum combustion condition of the boiler.

따라서 보일러의 과열 위험성이 낮아지며, 최적 연소조건의 달성으로 인해 발전원가가 절감되며, 효율적인 연료 관리로 인해 연료의 연소에 따라 배출되는 환경오염 물질이 저감된다.Therefore, the risk of overheating of the boiler is lowered, the cost of power generation is reduced due to the achievement of optimal combustion conditions, and the environmental pollutants emitted by the combustion of fuel are reduced due to the efficient fuel management.

Claims (3)

다수의 광온도계를 보일러의 임의의 외부 벽면을 에워싸는 형태로 부착한 상태에서 수행되며,It is carried out with a plurality of photometers attached in the form of surrounding any external wall of the boiler, (a) 상기 각각의 광 온도계에 의해 측정되는 온도값을 입력받는 단계;(a) receiving a temperature value measured by each of the optical thermometers; (b) 상기 단계 (a)에서 측정된 온도값에 의거하여, 상기 광 온도계들이 에워싼 보일러 내부의 임의 지점들의 온도값을 계산하는 단계 및 (b) calculating, based on the temperature value measured in step (a), the temperature value of any points within the boiler surrounded by the optical thermometers, and (c) 상기 단계 (b)에서 각 지점별로 계산된 온도값에 의거하여, 상기 광 온도계들이 에워싼 보일러 내부의 온도 분포를 모니터를 통해 표시하는 단계로 이루어진 발전소 보일러 온도 측정 방법.(c) On the basis of the temperature value calculated for each point in the step (b), the boiler temperature measuring method of the power plant consisting of the step of displaying the temperature distribution inside the boiler surrounded by the optical thermometer on the monitor. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 (a)에서 각각의 광 온도계에 의해 측정된 온도값을 미리 정해진 주기마다 모니터를 통해 표시하는 단계를 더 구비하여 이루어진 발전소 보일러 온도 측정 방법.And displaying the temperature value measured by each optical thermometer in the step (a) through a monitor at predetermined intervals. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 (b)에서 상기 지점은 어느 하나의 광 온도계가 부착된 부위의 직선 방향과 다른 하나의 광 온도계가 부착된 부위의 직선 방향이 교차되는 위치인 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 온도 측정 방법.In the step (b), the point is a power plant boiler temperature measurement method, characterized in that the linear direction of the linear direction of the site to which one of the optical thermometer is attached and the other one is attached.
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