KR100940738B1 - 열풍로 연소 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 공장 등의 열풍로 설비에 있어서 안정적으로 열풍을 공급하기 위한 열풍로 연소 제어장치에 관한 것으로,

코크스가스(COG)와 고로가스(BFG)의 혼합가스와, 대기에어를 연소실로 공급받아 연소시켜 고온의 열을 발생시키는 열풍로의 연소 제어장치에 있어서, 상기 코크스가스의 열량을 검출하는 코크스가스 열량검출부와, 상기 고로가스의 열량을 검출하는 고로가스 열량검출부와, 상기 코크스가스 열량검출부에서 검출되는 코크스가스의 검출열량과 상기 고로가스 열량검출부에서 검출되는 고로가스의 검출열량을 입력받아 사전에 설정된 혼합가스의 열량에 따라 상기 고로가스의 유량에 대한 코크스가스의 유량의 비인 혼소율을 계산하는 혼소율 계산부와, 상기 혼소율 계산부에서 계산된 혼소율에 따라 코크스가스의 유량을 제어하는 코크스가스 유량제어부와, 상기 열풍로의 돔온도가 사전에 설정된 시간동안 사전 설정된 목표돔온도까지 일정하게 상승하도록 혼합가스의 유량을 제어하고, 상기 목표돔온도를 일정하게 유지하도록 상기 대기에어의 유량을 제어하는 돔온도 연산제어부와, 상기 열풍로의 배가스 온도가 사전에 설정된 시간동안 사전 설정된 목표배가스온도까지 일정하게 상승시킨 후 일정하게 유지하도록 혼합가스의 유량을 제어하는 배가스온도 연산제어부를 포함하는 열풍로 연소 제어장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 혼합가스의 열량 변동이 발생하는 경우에도 안정적인 열풍로의 축열이 가능하게 된다.

열풍로, 연소실, 축열실, 돔, 배가스, 고로가스, 코크스가스, 혼소율

Description

열풍로 연소 제어장치{An Apparatus for Controlling Combustion in Hot Stove}

도 1은 종래의 열풍로 연소 제어장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 열풍로 연소 제어장치의 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

101 : 혼합가스 유량설정부 102 : 돔온도제어부

103 : 에어유량 제어부 104 : 공연비설정부

105 : 혼합가스 유량제어부 108 : 배가스 온도제어부

122 : 연소실 123 : 축열실

201 : 혼합가스 열량설정부 202 : 혼소율계산부

203 : 코크스가스 유량제어부 204 : 코크스가스 열량검출부

205 : 고로가스 열량검출부 206 : 돔온도 연산제어부

207 : 배가스온도 연산제어부

본 발명은 고로 공장 등의 열풍로 설비에 있어서 안정적으로 열풍을 공급하기 위한 열풍로 연소 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용광로 용선 제조 공정에서 고온으로 열풍을 용광로에 공급하는 열풍로의 연소제어시 연소가스 열량의 변동에 따른 혼합가스의 유량을 제어하고, 연소시 급격한 온도 상승을 방지하는 열풍로 연소 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고로 공장 등의 열풍로 설비에서는 고로 가스(BFG : Blast Furnace Gas)와 코크스가스(COG : Coke Oven Gas)의 혼합가스를 연소실에서 연소시켜 발생되는 열을 축열실에 저장하였다가 원하는 시점에 고로 등으로 일정 온도의 열풍을 연속적으로 공급하고 있으며, 이와 같은 열풍로 설비에서는 연소 말기에서의 돔온도와 축열실에서 배출되는 열풍로 배가스의 온도를 관리하고 있다. 통상, 고로로 공급되는 열풍은 1250℃의 고온을 유지해야 한다. 이러한 고온을 유지하기 위해서는 열풍로 연소시 열풍로 돔(DOME)온도를 1350℃로 확보하여야 하고, 축열실에서 하부로 배출되는 배가스 온도를 330℃ 유지하여야 한다.

이와 같이 열풍로의 연소를 통해 돔온도와 배가스 온도를 상기한 적정온도를 유지하도록 제어하는 것은 열효율적인 측면과 송풍조건을 만족시키고자 하는 측면에서 상당히 중요한 문제이다. 즉, 온도 제어가 적절하게 수행되지 못하여 과축열 상태가 되면 불필요한 열손실이 발생하여 효율이 저하되고, 미축열 상태가 되면 송 풍시에 원하는 온도로서 송풍할 수 없게 되므로 고로조업에 상당한 지장을 초래하게 된다. 따라서, 연소 시 돔의 온도는 원하는 일정온도로 제어를 하고 배가스의 온도는 시간이 지남에 따라 점차적으로 증가하여 연소 종료시점에서 원하는 온도가 되도록 제어를 하는 것이 바람직하다.

종래 열풍로의 연소 조업은 도 1에 도시된 바와 같이, 연소가 개시되면 초기 돔온도 도달시까지 고로가스(BFG)와 고크스 가스(COG)의 혼합가스를 설비 운전자가 혼합가스 유량설정부(101)에서 혼합가스의 공급량을 설정하고, 혼합가스 설정유량이 혼합가스 유량제어부(105)로 입력되며, 상기 혼합가스 유량제어부(105)는 혼합가스 유량검출기(127)에서 공급되는 혼합가스의 유량을 입력받아 혼합가스 공급밸브(126)의 개폐량을 조절하여 실제 연소실(122)로 공급되는 혼합가스의 유량이 상기 혼합가스 설정유량으로 일정하게 유지하도록 제어된다. 이와 동시에 상기 혼합가스 유량설정부(101)에서 설정된 혼합가스 설정유량에 대한 대기에어의 유량의 비가 설정되는 공연비 설정부(104)에서 설정된 공연비에 따라 대기에어가 연소실(122)로 공급된다. 공급되는 대기에어는 대기에어 유량검출기(124)에 의해 검출되고 에어유량 제어부(103)에 의해 대기에어 공급밸브(125)의 개폐량을 조절함으로써 일정하게 제어된다.

상기와 같이 공급되는 혼합가스와 대기에어를 연소실(122)에 연소시켜 축열실(123)에 저장되는 열의 온도를 점점 상승시키고, 돔온도 검출기(140)에서 검출되 는 돔온도가 사전에 설정한 온도에 이르면 돔온도 제어부(102)에서는 에어유량 제어부(103)를 통해 연소실(122)로 공급되는 대기에어의 유량을 강제로 증가시킴으로써 돔온도가 설정치 이상 상승되는 것을 방지한다. 또한, 배가스 온도 검출기(130)에서 검출되는 배가스의 온도가 사전에 설정된 온도에 이르면, 배가스온도 제어부(108)는 혼합가스 유량제어부(105)를 통해 연소실(122)로 공급되는 혼합가스의 유량을 감소시켜 배가스 온도가 상승되는 것을 방지함으로써 연소가 종료할 때까지 일정하게 배가스온도를 유지하도록 제어한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 연소 제어는 혼합가스를 이루고 있는 고로가스(BFG)와 코크스가스(COG)의 열량 변동이 발생시, 변화된 혼합가스 열량에 따른 연소 조건의 변화로 인해 불안정한 축열이 이루어지는 문제점이 있다. 즉, 같은 양의 혼합가스를 연소시켰을 때, 혼합가스의 열량이 감소하면 미축열 상태가 되고, 반대로 혼합가스의 열량이 증가하면 과축열 상태가 된다. 또한, 설비 운전자의 실수로 유량설정을 과다하게 하는 경우, 연소시 급격한 돔온도 상승 및 급격한 배가스 온도의 상승에 의해 열풍로 철피 및 내부 연와의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 열풍로의 돔온도 및 배가스온도를 소정의 시간동안 일정하게 상승시켜 원하는 설정 온도에 이르게 하고, 열풍로 연소실로 공급되는 혼합가스를 구성하는 코크스가스(COG) 및 고로가스(BFG)의 열량을 검출하여 그 변동에 따라 코크스가스(COG)의 공급량을 조절하여 혼합가스의 열량을 일정하게 유지하는 열풍로 연소 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 코크스가스(COG)와 고로가스(BFG)의 혼합가스와, 대기에어를 연소실로 공급받아 연소시켜 고온의 열을 발생시키는 열풍로의 연소 제어장치에 있어서,

상기 코크스가스의 열량을 검출하는 코크스가스 열량검출부와, 상기 고로가스의 열량을 검출하는 고로가스 열량검출부와, 상기 코크스가스 열량검출부에서 검출되는 코크스가스의 검출열량과 상기 고로가스 열량검출부에서 검출되는 고로가스의 검출열량을 입력받아 사전에 설정된 혼합가스의 열량에 따라 상기 고로가스의 유량에 대한 코크스가스의 유량의 비인 혼소율을 계산하는 혼소율 계산부와, 상기 혼소율 계산부에서 계산된 혼소율에 따라 코크스가스의 유량을 제어하는 코크스가스 유량제어부와, 상기 열풍로의 돔온도가 사전에 설정된 시간동안 사전 설정된 목표돔온도까지 일정하게 상승하도록 혼합가스의 유량을 제어하고, 상기 목표돔온도를 일정하게 유지하도록 상기 대기에어의 유량을 제어하는 돔온도 연산제어부와, 상기 열풍로의 배가스 온도가 사전에 설정된 시간동안 사전 설정된 목표배가스온도까지 일정하게 상승시킨 후 일정하게 유지하도록 혼합가스의 유량을 제어하는 배가 스온도 연산제어부를 포함하는 열풍로 연소 제어장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열풍로 연소 제어 장치는,

혼합가스의 열량을 사전에 설정하는 혼합가스 열량설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열풍로 연소 제어장치의 구성을 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 열풍로 연소 제어장치의 구성도로서 도 2를 참조하면 본 발명은, 혼합가스의 열량을 사전에 설정하는 혼합가스 열량설정부(201)와, 코크스가스의 열량을 검출하는 코크스가스 열량검출부(204)와, 상기 고로가스의 열량을 검출하는 고로가스 열량검출부(205)와, 상기 코크스가스 열량검출부(204)에서 검출되는 코크스가스의 검출열량과 상기 고로가스 열량검출부(205)에서 검출되는 고로가스의 검출열량을 입력받아 사전에 설정된 혼합가스의 열량에 따라 상기 고로가스의 유량에 대한 코크스가스의 유량의 비인 혼소율을 계산하는 혼소율 계산부(202)와, 상기 혼소율 계산부(202)에서 계산된 혼소율에 따라 코크스가스의 유량을 제어하는 코크스가스 유량제어부(203)와, 상기 열풍로의 돔온도가 사전에 설정된 시간 동안 사전 설정된 목표돔온도까지 일정하게 상승하도록 혼합가스의 유량을 제어하고, 상기 목표돔온도를 일정하게 유지하도록 상기 대기에어의 유량을 제어하는 돔온도 연산제어부(206)와, 상기 열풍로의 배가스 온도가 사전에 설정된 시간동안 사전 설정된 목표배가스온도까지 일정하게 상승시킨 후 일정하게 유지하도록 혼합가스의 유량을 제어하는 배가스온도 연산제어부(207)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열풍로 연소 제어장치의 동작을 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 열풍로의 연소가 시작되면, 설비 운전자는 혼합가스 유량설정부(101)에서 연소실로 공급되는 코크스가스와 고로가스의 혼합가스의 유량을 설정하고, 이 혼합가스 설정유량이 혼합가스 유량제어부(105)로 입력되며, 상기 혼합가스 유량제어부(105)는 혼합가스 유량검출기(127)에서 공급되는 혼합가스의 유량을 입력받아 혼합가스 공급밸브(126)의 개폐량을 조절하여 실제 연소실(122)로 공급되는 혼합가스의 유량이 상기 혼합가스 설정유량으로 일정하게 유지하도록 제어된다. 이와 동시에 상기 혼합가스 유량설정부(101)에서 설정된 혼합가스 설정유량에 대한 대기에어의 유량의 비가 설정되는 공연비 설정부(104)에서 설정된 공연비에 따라 대기에어가 연소실(122)로 공급된다. 공급되는 대기에어는 대기에어 유량검출기(124)에 의해 검출되고 에어유량 제어부(103)에 의해 대기에어 공급밸브(125)의 개폐량을 조절함으로써 일정하게 제어된다.

연소실에 혼합가스가 공급되기 시작하면 바로 혼합가스의 열량에 따른 코크스가스와 고로가스의 유량비 제어가 이루어진다. 상기 혼소율 계산부(202)는 코크스가스 열량검출부(204) 및 고로가스 열량검출부(205)에서 공급되는 코크스가스의 열량과 고로가스의 열량을 각각 입력받아 혼합가스 열량설정부(201)에서 설정된 혼합가스 열량설정값과 비교하고, 그 결과에 따라 고로가스의 유량에 대한 코크스가스의 유량비를 계산한다. 예를 들어 고로가스의 열량은 변동이 없으나 코크스가스의 열량이 상승한 경우, 고로가스의 유량에 대한 코크스가스의 유량비를 감소시키고, 반대로 고로가스의 열량은 변동이 없으나 코크스가스의 열량이 감소한 경우에는 고로가스의 유량에 대한 코크스가스의 유량비를 증가시켜 혼합가스의 열량을 일정하게 유지시키게 된다. 마찬가지로 코크스가스의 열량은 변동이 없으나 고로가스의 열량이 상승하면, 고로가스의 유량에 대한 코크스가스의 유량비를 증가시키고, 반대로 코크스가스의 열량은 변동이 없으나 고로가스의 열량이 상승하면, 고로가스의 유량에 대한 코크스가스의 유량비를 감소시켜 혼합가스의 열량을 일정하게 유지시키게 된다.

이와 같이 고로가스의 유량에 대한 코크스가스의 유량비를 계산하는 이유는 고로가스가 공급되는 라인에는 별도의 유량제어를 위한 유량검출기 및 유량제어밸브를 설치하지 않고 코크스가스의 유량만을 제어하여 혼합가스의 열량제어를 구현하기 위함이다.

한편, 연소가 개시되면 돔온도 연산제어부(206)에 의해 열풍로의 돔온도의 제어가 이루어진다. 상기 돔온도 연산제어부(206)는 열풍로의 돔온도가 사전에 설정된 시간동안 사전 설정된 목표돔온도까지 일정하게 상승하도록 혼합가스의 유량을 제어하고, 상기 목표돔온도를 일정하게 유지하도록 상기 대기에어의 유량을 제어한다. 보다 자세히 설명하면, 돔온도 검출기(140)에서 검출되는 돔온도는 돔온도 연산제어부(206)에 입력되고, 상기 돔온도 연산제어부(206)는 현재 검출되는 돔온도와 사전에 설정되는 목표돔온도의 차를 계산한다. 이어 상기 돔온도 연산제어부(206)는 사전에 설정된 소정의 시간동안 현재 돔온도에서 목표돔온도까지 상승시키기 위한 시간에 따른 돔온도 상승비를 계산한다. 이는 돔온도의 급격한 상승에 인해 발생할 수 있는 열풍로 설비의 파손을 방지하기 위한 것이다. 이와 같이 계산된 돔온도 상승비에 따라 상기 돔온도 연산제어부(206)는 상기 혼합가스 유량설정부(101)에서 설정되는 설정유량을 변동시켜 혼합가스의 유량을 제어하게 된다.

상기와 같이 상기 돔온도 연산제어부(206)의 혼합가스 설정유량 제어를 통해 공급되는 혼합가스는 연소실(122)에 연소되고, 축열실(123)에 저장되는 열의 온도를 점점 상승하여, 돔온도 검출기(140)에서 검출되는 돔온도가 사전에 설정한 온도에 이르면 상기 돔온도 연산제어부(206)에서는 에어유량 제어부(103)를 통해 연소실(122)로 공급되는 대기에어의 유량을 증가시킴으로써 돔온도를 사전 설정된 목표 돔온도로 일정하게 유지시킨다.

상기 돔온도 연산제어부(206)의 돔온도 제어를 통해 돔온도가 사전 설정된 목표 돔온도에 이르면, 이어 배가스온도 연산제어부(207)에 의한 배가스 온도의 제어가 시작된다. 상기 배가스온도 연산제어부(207)는 상기 열풍로의 배가스 온도가 사전에 설정된 시간동안 사전 설정된 목표배가스온도까지 일정하게 상승시킨 후 일정하게 유지하도록 혼합가스의 유량을 제어한다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 배가스온도 검출기(130)에서 검출되는 배가스온도는 배가스 연산제어부(207)에 입력되고, 상기 배가스온도 연산제어부(207)는 현재 검출되는 배가스온도와 사전에 설정되는 목표배가스온도의 차를 계산한다. 이어 상기 배가스온도 연산제어부(207)는 사전에 설정된 소정의 시간동안 현재 배가스온도에서 목표배가스온도까지 상승시키기 위한 시간에 따른 배가스온도 상승비를 계산한다. 이는 배가스온도의 급격한 상승에 인해 발생할 수 있는 열풍로 설비의 파손을 방지하기 위한 것이다. 이와 같이 계산된 배가스온도 상승비에 따라 상기 배가스온도 연산제어부(207)는 상기 혼합가스 유량설정부(101)에서 설정되는 설정유량을 변동시켜 혼합가스의 유량을 제어함으로써 배가스온도를 일정하게 유지시킨다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 혼합가스를 구성하는 코크스가스와 고로가스의 열량 변동에 따라 코크스가스와 고로가스의 유량 비율을 제어함으로써, 혼합가스의 열량 변동이 발생하는 경우에도 안정적인 열풍로의 축열을 가능하게 하는 효과가 있다. 또한, 돔온도 및 배가스 온도의 급격한 상승을 방지함으로써, 열 풍로 설비의 파손을 방지하고, 수명을 연장시키는 우수한 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 코크스가스(COG)와 고로가스(BFG)의 혼합가스와, 대기에어를 연소실로 공급받아 연소시켜 고온의 열을 발생시키는 열풍로의 연소 제어장치에 있어서,

   상기 코크스가스의 열량을 검출하는 코크스가스 열량검출부;

   상기 고로가스의 열량을 검출하는 고로가스 열량검출부;

   상기 코크스가스 열량검출부에서 검출되는 코크스가스의 검출열량과 상기 고로가스 열량검출부에서 검출되는 고로가스의 검출열량을 입력받아 사전에 설정된 혼합가스의 열량에 따라 상기 고로가스의 유량에 대한 코크스가스의 유량의 비인 혼소율을 계산하는 혼소율 계산부;

   상기 혼소율 계산부에서 계산된 혼소율에 따라 코크스가스의 유량을 제어하는 코크스가스 유량제어부;

   상기 열풍로의 돔온도가 사전에 설정된 시간동안 사전 설정된 목표돔온도까지 일정하게 상승하도록 혼합가스의 유량을 제어하고, 상기 목표돔온도를 일정하게 유지하도록 상기 대기에어의 유량을 제어하는 돔온도 연산제어부;

   상기 열풍로의 배가스 온도가 사전에 설정된 시간동안 사전 설정된 목표배가스온도까지 일정하게 상승시킨 후 일정하게 유지하도록 혼합가스의 유량을 제어하는 배가스온도 연산제어부; 및

   상기 혼합가스의 열량을 사전에 설정하는 혼합가스 열량설정부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 열풍로 연소 제어장치.

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