KR100749642B1 - Apparatus for controlling pH of the cooling water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제강공정에서 발생되는 고온가스를 냉각시킬 수 있도록 제1저장탱크에서 순수와 희석화된 청정제로 혼합된 후 제2순환탱크를 통해서 보일러 튜브에 공급되어 순환하고 상기 스팀드럼으로 다시 유입되는 냉각수의 수소이온농도를 제어하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 제2순환탱크로부터 상기 보일러 튜브에 상기 냉각수를 공급하는 공급라인으로부터 분기된 채취배관에 설치되어 있는 pH 검출기와, 상기 제1저장탱크에 청정제를 공급하기 위한 공급탱크와, 상기 pH 검출기에 의해 검출되는 상기 냉각수의 pH에 따라서 상기 공급탱크로부터 상기 제1저장탱크에 공급되는 상기 청정제의 공급량을 제어하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하므로, 고온 및 고압 상태의 제강공정용 보일러 관수의 pH를 실시간으로 측정하여 부식에 의한 보일러 튜브의 파열을 방지할 수 있도록 유지시킴으로써 제강공정의 생산성을 향상시키고 또한 중대한 설비사고와 안전사고 요인을 제거하며, 환경 오염을 방지할 수 있다.The present invention is mixed with pure water and diluted detergent in the first storage tank to cool the hot gas generated in the steelmaking process, and then supplied to the boiler tube through the second circulation tank to circulate and cool water flowing back into the steam drum A device for controlling the concentration of hydrogen ions, comprising: a pH detector installed in a sampling pipe branched from a supply line for supplying the cooling water from the second circulation tank to the boiler tube, and a cleaning agent in the first storage tank. And a supply means for supplying the gas and control means for controlling the supply amount of the cleaning agent supplied from the supply tank to the first storage tank according to the pH of the cooling water detected by the pH detector. And by measuring the pH of the boiler water for the steelmaking process of high pressure state in real time By maintaining the boiler tube to prevent rupture, it improves the productivity of the steelmaking process, eliminates major equipment accidents and safety accidents, and prevents environmental pollution.
청관제, 냉각코일, pH 측정기, 냉각쿨러Clearing agent, cooling coil, pH meter, cooling cooler
Description
도 1은 본 발명에 따른 수소이온농도 제어장치의 pH 검출 및 약품투입의 계통도;1 is a schematic diagram of pH detection and chemical injection of the hydrogen ion concentration control device according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 수소이온농도 제어장치의 시료수 냉각부를 도시한 구성도;2 is a block diagram showing a sample water cooling unit of the hydrogen ion concentration control device according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 수소이온농도 제어장치의 pH 검출 및 약품투입량 조절과정을 나타내는 순서도;Figure 3 is a flow chart showing the pH detection and chemical dosage control process of the hydrogen ion concentration control device according to the present invention;
도 4는 종래 실시예에 따른 pH 검출 및 약품투입의 계통도;4 is a schematic diagram of pH detection and chemical injection according to the conventional embodiment;
도 5는 종래 실시예에 따른 제강공정용 보일러 관수의 흐름을 나타내는 계통도;5 is a system diagram showing the flow of boiler water for the steelmaking process according to a conventional embodiment.
도 6은 제강 보일러 튜브 일부분을 나타낸 사시도;6 is a perspective view showing a part of the steelmaking boiler tube;
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
4 : 스팀 드럼4: steam drum
6 : 시료수 채취배관6: sample water collection piping
7 : 피드탱크 7: feed tank
14 : 제2약품펌프14: second chemical pump
15 : 제2약품탱크15: second chemical tank
16 : 감압밸브16: pressure reducing valve
17 : 압력계17: pressure gauge
18 : 시료수 주입밸브18: sample water injection valve
19 : 시료수 냉각쿨러19: sample water cooling cooler
20 : 시료수 냉각코일20: sample water cooling coil
21 : 냉각수 주입밸브21: cooling water injection valve
22 : 냉각수 조절밸브22: cooling water control valve
23 : 온도계23: thermometer
24 : pH 측정기24 pH meter
25 : 집수조25: sump tank
26 : 시료수 차단밸브
26: sample water shutoff valve
본 발명은 제강공정의 폐열을 회수하기 위해 보일러 배관을 순환하는 냉각수(이하, '보일러 관수'라 칭함)의 pH(수소이온농도)를 제어하기 위한 장치에 관한 것이고, 더 상세하게는 고온 및 고압의 상태에 있는 보일러 관수를 냉각쿨러 에서 상온으로 냉각하여 연속적으로 pH를 측정하고 측정된 pH의 고저에 따라 청관제의 공급량을 조절하여 보일러 관수의 pH를 일정 수준으로 유지하기 위한 보일러 관수의 수소이온농도 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for controlling the pH (hydrogen ion concentration) of the cooling water (hereinafter referred to as 'boiler watering') circulating the boiler pipe to recover the waste heat of the steelmaking process, and more specifically, high temperature and high pressure Hydrogen ion concentration in the boiler water to maintain the pH of the boiler water by cooling the boiler water in the state of cooling to the room temperature in the cooling cooler and measuring the pH continuously and adjusting the supply of the cleansing agent according to the height of the measured pH. It relates to a control device.
일반적으로, 제강공정에서는 약 1600℃ 정도인 고온의 가스가 발생되므로 이로부터 폐열을 회수하기 위하여 입형 강제 순환식 수관 보일러가 사용된다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 전로(1) 취련중 발생되는 1600℃ 정도의 고온가스는 후드(2)와 복사부(3)에 설치된 보일러 튜브(30)를 순환하는 냉각수에 의해서 약 900℃ 정도까지 냉각된다. 이때, 상기 냉각수는 고온의 배가스로부터 발산된 열을 흡수하며, 이때 냉각수의 일부는 증발한다. 그리고, 스팀과 냉각수가 혼재되어 있는 혼합수는 스팀드럼(4)으로 유동한다.In general, in the steelmaking process, a high temperature gas of about 1600 ° C. is generated, and a vertical forced circulation water pipe boiler is used to recover waste heat therefrom. 4 to 6, the hot gas of about 1600 ° C. generated during the blowdown of the
보일러 전체의 직경은 약 3500㎜ 정도로 되어 있고 그 내부에는 약 60㎜의 직경을 갖는 약 150개의 튜브(30)가 원통형식으로 연결되어 있다. 보일러 튜브(30)를 순환하는 보일러 관수의 온도는 약 250℃이고 압력은 약 14 ~ 38bar 정도이다. The diameter of the entire boiler is about 3500 mm and about 150
보일러 튜브(30)에 공급되는 냉각수는 고온 및 고압의 환경에 노출되어 있는 보일러 튜브(30)의 파열을 방지 하기 위하여 전처리 과정인 순수 생산설비(13)에서 이온교환수지를 이용하여 불순물을 제거하도록 처리되고 수소이온농도는 약 6.5 ~ 7 정도로 유지된다.Cooling water supplied to the
이하, 보일러 관수의 공급과 순환과정을 설명한다. 즉, 순수 생산설비(13)에서 불순물이 제거되고 약 6.5 ~ 7 정도의 pH, 즉 약알칼리성으로 유지된 순수는 순수탱크(11)에 집수된 후 순수펌프(12)에 의해서 피드탱크(7)로 송수된다. 그리고, 제1약품탱크(9)에서 200ℓ정도의 물과 16㎏ 정도의 다목적 청관제가 혼합되어 있는 희석수는 제1약품펌프(10)를 통하여 피드탱크(7)로 공급된다. 그 결과, 순수와 희석수가 혼합된 냉각수의 pH는 약 8.5 정도로 상승된다. 이러한 냉각수는 피드펌프(8)에 의해서 스팀 드럼(4)에 공급된다. 스팀 드럼(4) 내의 냉각수는 고압 펌프(5)에 의하여 전로의 후드(2)와 복사부(3) 등에 설치되어 있는 튜브(30)를 따라서 강제순환된다. 이때, 제강공정용 보일러 튜브(30)의 부식을 방지하기 위한 냉각수의 적정 pH는 약 9.4 ~ 11 정도로 유지되는 것이 바람직하다.Hereinafter, the supply and circulation of boiler water will be described. That is, the impurities are removed from the pure
여기에서, 상기 청관제는 보일러 배관의 스케일(scale) 형성방지, 순환수의 pH 조정, 탈산소 및 슬러지(sludge)와 스케일 분산 등의 기능을 작용하기 위하여 보일러 배관을 순환하는 순환수에 첨가되는 제품으로서 시중에서 입수가능하다.Here, the cleansing agent is a product added to the circulating water circulating the boiler pipe to function such as preventing the formation of scale (scale) of the boiler pipe, adjusting the pH of the circulating water, deoxygenation and sludge and scale dispersion It is commercially available as.
일반적으로, pH 검출기의 전극은 고온 및 고압의 분위기에서 용이하게 손상되기 때문에, 상기된 바와 같은 고온 및 고압 상태에 있는 보일러 관수의 pH 측정은 연속적으로 이루어지지 못하고 단순하게 추출된 보일러 관수를 리트머스 시험지를 통해 나타나는 색변화를 통하여 이루어졌다. 그 결과, 보일러 관수의 pH는 정확하게 측정되지 못하였다.In general, since the electrode of the pH detector is easily damaged in an atmosphere of high temperature and high pressure, the pH measurement of the boiler irrigation in the high temperature and high pressure state as described above is not made continuously, and simply extracted boiler irrigation from litmus test paper. Through the color change that appears through. As a result, the pH of the boiler water was not measured accurately.
한편, 제1약품탱크(9)에서 물과 청관제가 혼합되어 있는 희석수는 순수 생산설비(13)에서 생산되는 순수의 pH가 일정한 경우를 조건으로 하여 피드탱크(7)에 공급된다. 그러나, 상술된 바와 같이 보일러 튜브(30)를 순환하는 냉각수의 pH는 일정한 상태로 유지되지 못한다. 그 결과, 제1약품탱크(9)로부터 피드탱크(7)에 공급되는 희석수에 의하여 냉각수의 pH를 원하는 목표치에 유지할 수 없게 된다.On the other hand, the dilution water in which water and the cleansing agent are mixed in the first
한편, 순수 생산설비(13)의 이상이나 갈수기에 순수의 pH가 떨어져 강산성의 냉각수가 보일러 튜브(30)에 공급되는 경우에는 고온 및 고압의 분위기에 노출되어 있는 보일러 튜브의 부식이 급속하게 진행된다. 이때, 보일러 압력이 급속하게 상승되는 조업 중에 보일러 튜브가 파열되면, 냉각수 제강공정의 전로 내부에 유입되어 폭발 등의 위험이 있을 뿐만 아니라 파열부위를 수리하기 위하여 장시간동안 공정이 중지되며, 또한 수질 오염이 예상되는 등의 문제점이 있다.
On the other hand, when the pH of the pure water falls to the abnormality of the pure
본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고온 및 고압의 분위기에 노출되어 있는 보일러 튜브의 부식에 의한 파열을 방지할 수 있도록 보일러 관수의 pH를 실시간으로 측정하고 또한 일정 수준으로 유지할 수 있는 보일러 관수의 수소이온농도 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, to measure the pH of the boiler irrigation in real time to prevent rupture due to corrosion of the boiler tube exposed to the atmosphere of high temperature and high pressure and also constant The purpose is to provide a control device for hydrogen ion concentration in boiler water that can be maintained at a level.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 제강공정에서 발생되는 고온가스를 냉각시킬 수 있도록 제1저장탱크에서 순수와 희석화된 청정제로 혼합된 후 제2순환탱크를 통해서 보일러 튜브에 공급되어 순환하고 상기 스팀드럼으로 다시 유입되는 냉각수의 수소이온농도를 제어하기 위한 장치는 상기 제2순환탱크로부터 상기 보일러 튜브에 상기 냉각수를 공급하는 공급라인으로부터 분기된 채취배관 에 설치되어 있는 pH 검출기와, 상기 제1저장탱크에 청정제를 공급하기 위한 공급탱크와, 상기 pH 검출기에 의해 검출되는 상기 냉각수의 pH에 따라서 상기 공급탱크로부터 상기 제1저장탱크에 공급되는 상기 청정제의 공급량을 제어하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, after mixing with the pure water and the diluted detergent in the first storage tank to cool the hot gas generated in the steelmaking process is supplied to the boiler tube through the second circulation tank and circulated And a device for controlling the hydrogen ion concentration of the cooling water flowing back into the steam drum includes a pH detector installed in a sampling pipe branched from a supply line for supplying the cooling water from the second circulation tank to the boiler tube, A supply tank for supplying a cleaning agent to a first storage tank, and control means for controlling a supply amount of the cleaning agent supplied from the supply tank to the first storage tank according to a pH of the cooling water detected by the pH detector. It is characterized by.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고 동일 구성은 동일 도면번호를 채택한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and the same configuration adopts the same reference numeral.
본 발명에 따르면, 스팀드럼(4)으로부터 보일러 튜브(30)로 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급배관으로부터 채취배관(6)이 분기되어 있고, 채취배관(6)에는 감압 밸브(16)와 압력계(17)와 시료수 주입밸브(18)가 순차적으로 설치되어 있으며, 채취배관(6)을 따라서 유동하는 시료수는 250℃ 정도의 온도와 14 ~ 38bar 정도의 압력으로 유지된다. According to the present invention, the
이러한 시료수를 상온으로 냉각시키기 위한 시료수 냉각부는 밀폐된 원통형상으로 제작되고 또한 냉각유체의 소통이 가능하게 냉각유체용 배관이 연결되어 있는 시료수 냉각쿨러(19)와, 시료수 냉각쿨러(19) 내부에 지그재그 형태로 장착되고 시료수 채취배관(6)이 시료수의 소통이 가능하게 연결되어 있는 시료수 냉각코일(20)을 포함한다. 냉각유체용 배관에는 냉각유체의 소통량을 조절하는 냉각유체 주입밸브(21)가 설치되고, 냉각유체가 배출되는 시료수 냉각쿨러(19)의 제1배출단에는 냉각유체 조절밸브(22)가 설치된다. 시료수가 배출되는 시료수 냉각코일(20)의 제2배출단에는 시료수의 온도를 측정하기 위한 온도계(23)와, 시료수를 집수하기 위한 집수조(25)가 제공된다.
The sample water cooling unit for cooling the sample water to room temperature is made of an airtight cylindrical shape, and the sample
상온으로 냉각된 보일러 관수의 시료수의 pH를 실시간으로 측정하기 위한 pH 측정기(24)는 냉각코일(20)의 제1배출단에서 온도계(23)의 후방에 제공된다. A
그리고, 피드탱크(7)에 원액의 청관제를 공급하기 위한 약품 투입부는 200ℓ크기의 밀폐된 원통형상으로 제작되고 밀폐형 카바가 상부에 설치되어 있는 제2약품탱크(15)와, 제2약품탱크(15)로부터 원액의 청관제를 공급하는 공급배관에 설치된 제2약품펌프(14)로 구성된다.In addition, the chemical input unit for supplying the crude liquid of the feed solution to the feed tank (7) is made of a 200 L size of a closed cylindrical shape and the second chemical tank (15) having a closed cover installed on top, and the second chemical tank ( And a second
한편, 피드탱크(7)에 공급되는 청관제의 공급량과 냉각유체의 공급량을 제어하는 제어부는 각종 센서류 및 밸브에 연결되어 모터의 작동을 제어하는 모터 제어기(28; MCC)와, 모터 제어기(28)의 작동을 제어하는 제어기(27; PLC)와, 제어기(27)의 제어상태를 실시간으로 표시하는 모니터(29)로 구성된다.On the other hand, the control unit for controlling the supply amount of the cleaning agent supplied to the
이하, 본 발명에 따른 보일러 관수의 수소이온농도 제어장치의 작동을 설명한다. Hereinafter, the operation of the hydrogen ion concentration control device of the boiler irrigation water according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 각 펌프가 가동됨으로써 보일러 튜브에 냉각수를 공급하고, 제1약품탱크(9)에서 물 200 ℓ와 청관제 16㎏이 혼합된 희석수는 제1약품펌프(10)에 의하여 지속적으로 피드탱크(7)에 투입되며, 제2약품탱크(15)에는 원액의 청관제가 저장되어 있고 제2약품펌프(14)는 정지된 상태로 유지된다.As shown in FIG. 1, each pump is operated to supply cooling water to the boiler tube. In the
이러한 상태에서 제강공정용 보일러 관수의 pH를 연속적으로 측정하기 위하여 냉각유체 주입밸브(21)를 개방시켜 냉각유체를 시료수 냉각쿨러(19)에 공급하면서 채취배관(6)에 설치되어 있는 시료수 차단밸브(26)를 개방시키면 고온 및 고압상태의 시료수가 시료수 채취배관(6)을 통해 냉각코일(20)로 유입된다.
In this state, in order to continuously measure the pH of the boiler water for the steelmaking process, the cooling
즉, 시료수가 감압밸브(16)에 도착되면 감압밸브(16)에서는 시료수의 압력을 약 1bar 정도의 저압으로 낮추어 통과시키며 이때 압력계(17)에서는 시료수 압력을 측정한다. 시료수의 압력이 1 bar 이하인 경우에는 시료수 주입밸브(18)가 개방되어 시료수는 냉각코일(20)로 유입된다. 그러나, 시료수의 압력이 1 bar 이상인 경우에는 시료수 주입밸브(18)를 폐쇄시킨다. 이와 같은 시료수 주입밸브(18)의 개폐작동은 신속하게 수행되어 시료수의 주입량과 압력을 조절한다.That is, when the sample water arrives at the
시료수 주입밸브(18)를 통과한 시료수는 자체 압력으로 시료수 냉각코일(20)을 통과하면서 시료수 냉각쿨러(19)에 유입되어 있는 저온의 냉각유체에 의해서 냉각되어 배출된 후 pH 측정기(24)를 통과하여 집수조(25)에 수집된다. pH 측정기(24)에서는 시료수의 pH를 실시간으로 측정하고, pH 측정치는 제어기(27)에 전송되어 모니터(29)에 수치로 표시된다.The sample water passing through the sample
이때, pH 측정기(24)를 통과하는 시료수의 온도는 냉각코일(20)의 배출단에 설치된 온도계(23)에 의해서 측정되며, 이러한 온도 측정치는 제어기(27)에 제공된다. 제어기(27)는 온도 측정치에 따라서 냉각유체 조절밸브(22)의 개폐정도를 조절하여 냉각코일(20)을 통과하는 시료수의 온도가 조절되도록 한다.At this time, the temperature of the sample water passing through the
한편, pH 측정기(24)에서 측정된 시료수의 pH가 목표치 이하, 예를 들어 9.4 이하로 내려갈 경우에는 제2약품펌프(14)가 기동되어 원액의 청관제를 피드탱크(7)에 투입하며 이러한 투입동작은 시료수의 pH가 목표치, 예를 들어 10이 되면 정지된다. 그리고, 시료수의 pH가 11 이상으로 측정되는 경우에는 제1약품펌프(10)도 가동을 중지하여 피드탱크(7)에 희석수가 투입되는 것을 중지시키며 이 후에 pH 측 정기(24)에 의해서 측정되는 시료수의 pH가 10 이하로 내려가면 제1약품펌프(10)는 다시 가동되어 물과 청관제가 혼합되어 있는 희석수가 피드탱크(7)에 투입되도록 한다.On the other hand, when the pH of the sample water measured by the
상기와 같은 연속동작은 미리 제어기(27)에 설정된 프로그램에 따라서 연동으로 작용된다.
The continuous operation as described above works in conjunction with the program set in advance in the
본 발명에 따르면, 고온 및 고압 상태의 제강공정용 보일러 관수의 pH를 실시간으로 측정하여 부식에 의한 보일러 튜브의 파열을 방지할 수 있도록 유지시킴으로써 제강공정의 생산성을 향상시키고 또한 중대한 설비사고와 안전사고 요인을 제거하며, 환경 오염을 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the productivity of the steelmaking process by maintaining the pH of the boiler water for the steelmaking process for high temperature and high pressure in real time to prevent the rupture of the boiler tube due to corrosion, and also serious equipment accidents and safety accidents Eliminate factors and prevent environmental pollution.
상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.The foregoing is merely illustrative of the preferred embodiments of the present invention and those skilled in the art to which the present invention pertains recognize that modifications and variations can be made to the present invention without departing from the spirit and gist of the invention as set forth in the appended claims. shall.
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