KR100997250B1 - Incinerator automatic control system and method using measured temperature value and heat calculate in incinerator and 2th burn air auto control damper for incinerator - Google Patents
Incinerator automatic control system and method using measured temperature value and heat calculate in incinerator and 2th burn air auto control damper for incinerator Download PDFInfo
- Publication number
- KR100997250B1 KR100997250B1 KR1020100067574A KR20100067574A KR100997250B1 KR 100997250 B1 KR100997250 B1 KR 100997250B1 KR 1020100067574 A KR1020100067574 A KR 1020100067574A KR 20100067574 A KR20100067574 A KR 20100067574A KR 100997250 B1 KR100997250 B1 KR 100997250B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- incinerator
- combustion air
- secondary combustion
- air
- stage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/50—Control or safety arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
- F23G5/14—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
- F23G5/16—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N3/00—Regulating air supply or draught
- F23N3/04—Regulating air supply or draught by operation of single valves or dampers by temperature sensitive elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2207/00—Control
- F23G2207/10—Arrangement of sensing devices
- F23G2207/101—Arrangement of sensing devices for temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2207/00—Control
- F23G2207/10—Arrangement of sensing devices
- F23G2207/103—Arrangement of sensing devices for oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
- F23G2900/55—Controlling; Monitoring or measuring
- F23G2900/55006—Measuring material flow rates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 소각로용 2차 연소공기 유량유속 조절댐퍼 및 열정산(heat balance) 프로그램과 소각로내 온도측정값을 이용한 소각로 자동 운전제어시스템으로, 더욱 상세하게는 폐기물의 투입량 및 발열량 등에 따라 2차 연소공기량이 증감되더라도 자동으로 제트기류를 유지하고, 연소실내의 온도(소각로출구, 건조단상부, 후연소단상부)측정값을 이용하여 1,2차공기량의 공급을 자동으로 제어하여 연소실내의 완전연소 조건인 3T(온도, 체류시간, 난류)연소조건을 충족시킬 수 있는 소각로용 2차 연소공기 유량유속 조절댐퍼와 소각로내 온도측정값 및 열정산(heat balance)프로그램을 이용한 소각로 자동 운전제어시스템에 관한 것이다.
The present invention is an incinerator automatic operation control system using secondary combustion air flow rate control damper and heat balance program for incinerator and heat balance program and temperature measurement value in incinerator, and more specifically, secondary combustion air amount according to the input amount of waste and the amount of heat generated. Even if this increases or decreases, the jet stream is automatically maintained, and the supply of primary and secondary air amounts is automatically controlled by using the temperature measured in the combustion chamber (incinerator exit, drying stage, and post-combustion stage). Incinerator automatic operation control system using secondary combustion air flow rate control damper for incinerator that can satisfy 3T (temperature, residence time, turbulence) combustion condition, temperature measurement value in incinerator and heat balance program will be.
일반적으로 소각로 설계 시에 반입폐기물의 조건을 고질, 중질, 저질 성상의 대표적인 3가지 종류의 기준으로 설계 계산 과정을 거쳐 결정한다. In general, in the design of incinerators, the conditions of incoming wastes are determined through design calculation process based on three types of representative criteria of high quality, heavy quality and low quality properties.
하지만 정부정책 및 각종 현실적인 여건에 따라 소각로 설계 당시의 폐기물과 다른 성상과 발열량을 가진 폐기물이 반입되는 특수한 상황들이 발생되고 있어 설계 범위 밖의 투입폐기물과 운전조건에서 나타나는 탈 설계 조건의 운전 상황이 발생되고 있는 것이 현실이다.However, in accordance with government policies and various practical conditions, special situations are introduced in which wastes with different characteristics and calorific value are brought in at the time of incinerator design, and operation conditions of de-design conditions appearing in input waste and operating conditions outside the design range are generated. It is a reality.
이로 인해 연소실 온도가 설계된 값보다 높아지게 되고 내화벽돌과 화격자 및 방지시설의 후단설비에 대한 장치의 효율에 심각한 영향을 미치게 된다. This results in a higher combustion chamber temperature than the designed value and severely affects the efficiency of the device for fire bricks, grate and after-treatment of preventive installations.
소각로 설계에 대한 구체적인 사항을 살펴보면 일반적 소각로의 경우 소각물의 1차 연소 단계에서 발생하는 미연소 가스에 포함된 불완전연소 생성물과 타르(Tar), 챠(Char) 등을 연소하기 위해 2차 연소공기가 전체 공급 공기량의 20 - 40%정도가 공급되는 시스템으로 설계된다. Looking at the details of the incinerator design, in the case of a general incinerator, the secondary combustion air is used to burn incomplete combustion products included in the unburned gas generated in the first combustion stage of the incinerator, and tar and char. The system is designed to supply 20-40% of the total supply air volume.
또한 소각로의 연소성능을 결정하는 인자는 시간(Time), 온도(Temperature), 난류(Turbulence)로서 보통 3T라 불린다. 소각물의 연소과정에서 발생된 불완전 연소 생성물의 파괴를 위해서는 일정 이상 온도에서 강한 난류에 의한 공기와의 혼합이 이루어져야 하지만, 연소 공기의 양이 감소될 경우는 상대적으로 2차 연소공기 In addition, the factors that determine the combustion performance of the incinerator are time, temperature and turbulence, commonly referred to as 3T. In order to destroy the incomplete combustion products generated during the burning of incinerators, mixing with air due to strong turbulence at a certain temperature is required, but when the amount of combustion air is reduced, the secondary combustion air is relatively low.
노즐 끝단의 유속이 감소하게 되어 소각로 내에서 불완전 연소 생성물의 파괴가 미약한 실정이다. 한편, 실제 소각로 내의 세부적인 연소상황은 매우 불균일하고 측정이 거의 불가능하기 때문에 열정산(heat balance)프로그램 및 소각로내 온도(소각로 출구온도, 건조단 상부온도, 후연소단 상부온도)측정값과 보일러 후단 산소농도 및 연소가스량 등을 이용하여 전체적인 연소상황을 대표할 수 있는 종합적인 운전제어시스템이 필요하다. As the flow rate of the nozzle tip is reduced, the destruction of incomplete combustion products in the incinerator is weak. On the other hand, since the detailed combustion situation in the incinerator is very uneven and almost impossible to measure, the heat balance program and the temperature in the incinerator (incinerator outlet temperature, drying stage upper temperature, afterburner upper temperature) and boiler rear stage There is a need for a comprehensive operation control system that can represent the overall combustion situation using oxygen concentration and combustion gas volume.
특히, 소각로의 연소실내에서 일어나는 연소현상은 매우 복잡하며, 온도 뿐 아니라 연소가스 조성과 여기에 포함된 미연소 성분의 발생량도 상이하다. 미연소 성분은 상대적으로 온도가 낮은 단계인 건조단(drying zone)영역이나 국부적으로 산소가 충분하지 않은 연소단(combustion zone)영역에서 주로 발생하게 된다.In particular, the combustion phenomenon occurring in the combustion chamber of the incinerator is very complicated, and not only the temperature but also the combustion gas composition and the amount of unburned components included therein are different. Unburned components occur mainly in the drying zone, where the temperature is relatively low, or in the combustion zone, where there is not enough oxygen.
일단 소각물 층을 빠져나간 연소 가스는 혼합효과가 크지 않기 때문에 1차 연소실(primary combustion chamber)을 빠져나가 2차 연소실(secondary combustion chamber)로 유입 될 때까지 온도와 성분의 분포는 거의 일정하게 유지되며, 이때 2차 공기가 주입되면 연소가스의 혼합이 증진되고 연소되지 않은 성분의 연소와 오염물질의 파괴과정이 활발하게 이루어진다. Since the combustion gas once exiting the incinerator bed has no significant mixing effect, the temperature and composition distribution remains nearly constant until it exits the primary combustion chamber and enters the secondary combustion chamber. In this case, when secondary air is injected, mixing of combustion gas is enhanced, and combustion of unburned components and destruction of pollutants are actively performed.
따라서, 소각 시 연소가스의 평가로 1차, 2차 연소실 전체에 대해 온도와 체류시간을 평가하는 것보다 2차 공기 공급시점 이후로 한정하여 평가하는 것을 보다 더 신뢰할 수 있다. Therefore, it is more reliable to evaluate only after the secondary air supply time than to evaluate the temperature and residence time for the entire primary and secondary combustion chambers by evaluating combustion gas during incineration.
도 1a는 종래의 소각로의 연소제어시스템으로 소각로(10)에는 오염가스 처리시설부(40)가 결합되어 있고, 이 오염가스 처리시설부(40)에서 배출가스의 환경오염물질을 제거한다.1A is a combustion control system of a conventional incinerator, in which an
이 오염가스 처리시설부(40)는 연소공기의 산성가스를 제거하는 반건식세정탑(21)과 여과집진시설(22) 및 연소가스를 대기 중으로 배출하는 굴뚝(23)으로 구성되어 있다. The pollutant
자동연소제어장치(ACC)(30)는 소각로(10)에 투입되는 소각물의 양과 발열량, 쓰레기 투입 크레인의 계량기에서 측정된 질량데이터를 근거로 하여 화격자의 이동속도 및 정지속도 등을 제어하고, 또한 2차 연소실에 상부에 설치된 온도계(TIC)(32)에서 검출하는 온도와 1,2차 연소공기량 및 보일러(11)에서 발생하는 유량계(33,FIC)를 통해 검출되는 변수를 고려하여 제어하도록 구성되며, 이러한 제어를 선택적으로 이루어질 수 있도록 자동연소제어장치(30)와 온도계(32) 및 유량계(33)의 연결부에는 발생 변수들을 조정하는 선택스위치(PLC PROGRAM)(31)가 구성된다.The automatic combustion control device (ACC) 30 controls the moving speed and the stopping speed of the grate based on the amount of incineration and calorific value of the incineration material introduced into the
이와 같이 종래 소각로(10)의 자동연소제어장치(30)는 대개 보일러의 증기발생량과 소각로 출구온도를 감지하고 이들을 분석함으로써 소각로를 제어하는 방식인데, 이러한 보일러 증기발생량은 소각물의 성상과 발열량 및 1,2차 연소공기량과 상관관계가 있기 때문에 폐기물의 발열량, 공급장치(feeder), 화격자(grate)의 속도, 1,2차 연소공기량은 자동제어의 주요 변수값 이다.
As such, the automatic
특히, 도 1b를 참조하여 이러한 종래 소각로의 2차 연소공기 공급시스템을 살펴보면 소각로(100)의 2차 연소실 하부에 설치된 2차 연소공기노즐(104)은 출구 노즐의 끝단 유속이 50(m/sec) 이상으로 설계되어 구성되는데, 이것은 2차 연소공기 송풍기(101) 전단에 설치된 메인댐퍼(102)를 100% 열었을 때의 유속이다.In particular, referring to the secondary combustion air supply system of the conventional incinerator with reference to FIG. 1B, the secondary
2차 연소공기 송풍기(101)의 메인댐퍼(102)는 소각로(100)내의 필요공기량을 공급해 주는 역할을 하며 이 메인댐퍼(102)를 100% 열었을 경우의 총 연소공기량이 각각의 2차 연소공기노즐(104)을 통해 소각로(100)내로 공급된다.
The
따라서 소각로 운영 시 소각로(100)의 연소가스와 충분한 접촉을 위해서는 각각의 2차 연소공기 노즐(104)의 토출 유속이 제트기류(50m/sec)를 유지하여야 하는데, 이때 설계 시의 2차 연소공기량을 기준으로 하여 2차 연소공기 송풍기(101)의 메인댐퍼(102)가 항상 100%로 열려(open) 있는 상태로 유지되어 있어야만 한다. Therefore, in order to ensure sufficient contact with the combustion gas of the
종래의 경우는 다수의 2차 연소공기 노즐(104)에 독립적인 댐퍼가 설치되어 있지 않다.In the conventional case, a plurality of secondary
이에 종래의 소각로(100)의 경우, 투입되는 소각물의 성상 및 발열량의 변화에 의해 연소실내의 운전조건이 변화되어 소각로(100)내의 2차 연소공기량의 총량이 감소될 경우 각각의 2차 연소공기 노즐(104)을 통해 유입되는 공기량이 감소되고 동시에 유속도 비례적으로 감소하게 되는 문제점이 있다.
Accordingly, in the case of the
또한, 도 1b에서와 같이 종래의 소각로(100) 2차 연소공기 공급시스템에서는 2차 연소공기 노즐(104)과 에어헤드(105)가 소각로 내벽 내부 내화물 안쪽으로 설치되어 있는 경우가 많아 구조적으로 각 2차 연소공기 노즐(104)에 독립적인 댐퍼의 설치가 어려운 구조로 되어 있는 경우도 많다. 또한 에어헤드(105)에 가지댐퍼(106)만 설치되어 있는 경우도 가지댐퍼(106)의 개도율에 따라 모든 2차 연소공기 노즐(104) 출구단의 유속은 비례적으로 감소하거나 증가되어 본래의 설계치인 제트(jet)기류를 항상 유지 할 수 없는 구조로 설치되어 있는 것이 대부분이다. 그리고 각각의 2차 연소공기 노즐(104)에 독립적인 댐퍼가 설치되어 있더라도 수동으로 설치되어 있어 자동으로 제어할 수 없다.In addition, in the
이로 인해 소각로 연소효율에서 가장 중요한 연소조건인 3T(온도, 체류시간, 난류)에 대한 기본 조건 중에 하나인 2차 연소공기의 토출유속(jet기류)을 일정하게 유지할 수 없고, 또한 다양한 폐기물의 성상변화에 대한 1, 2차 공기량의 대응하는 속도가 늦어 현실적으로는 거의 사용하지 못하는 경우가 많다. As a result, the discharge flow rate (jet airflow) of the secondary combustion air, which is one of the basic conditions for 3T (temperature, residence time, turbulence), which is the most important combustion condition in the incinerator combustion efficiency, cannot be maintained and the characteristics of various wastes are also maintained. The response speed of the primary and secondary air volumes to change is often too low to be used in practice.
그러나 상기에서 기술한 바와 같이 정부정책 및 각종 현실적인 여건에 따라 However, as described above, according to government policy and various practical conditions
소각로 설계 당시의 폐기물과 다른 성상과 발열량을 가진 폐기물이 반입되는 특수한 상황들이 발생되고 있어 설계 범위 밖의 투입폐기물과 운전조건에서 나타나는 탈 설계 조건의 운전 상황이 발생되고 있는 것이 현실이다.Special circumstances have arisen in which wastes with different properties and calorific value are introduced into the waste at the time of incinerator design, and the operating conditions of de-design conditions appearing in the input waste and operating conditions outside the design range are occurring.
이로 인해 연소실 온도가 설계된 값보다 높아지게 되고 내화벽돌과 화격자 및 방지시설의 후단설비에 대한 장치의 효율에 심각한 영향을 미치게 된다. This results in a higher combustion chamber temperature than the designed value and severely affects the efficiency of the device for fire bricks, grate and after-treatment of preventive installations.
따라서 소각설비에 투입되는 소각물의 성상이나 발열량의 설계 값과 변화의 폭이 큰 것이 대부분 소각설비의 현실적인 문제이며, 소각물의 성상과 발열량은 소각로 출구온도와 보일러 증기발생량에 가장 직접적인 영향을 주는 변수로 작용하기 때문에 어느 하나의 상수에 고정시켜 제어하기 보다는 상호보완적인 제어방법으로 운전하여야 한다.
Therefore, the characteristics of incinerators or the calorific value of the incinerators input to the incineration plant are large and realistic in most cases, and the characteristics and calorific value of the incinerator are the most direct variables affecting the incinerator outlet temperature and boiler steam generation. Because it works, it should be operated by complementary control method rather than fixed control by any one constant.
그리고 종래의 일반적인 소각로의 자동연소제어 방식은 다양한 종류의 폐기And the automatic combustion control method of the conventional general incinerator has various kinds of disposal
물에 대한 발열량 및 성상특성 때문에 설계 당시의 연소형태가 아닌 탈설계의 소각로내에서의 연소반응은 편소현상(건조단과 연소단 전단부에서 거의 연소가 이루어지는 현상)에 따른 연소가스의 유동장 변화가 심하게 발생한다.Due to the calorific value and the characteristic properties of water, the combustion reaction in the incinerator of off-design rather than the type of combustion at the time of design causes severe fluctuations in the flow field of the combustion gas due to partial phenomena (near combustion occurs at the dry and front ends of the combustion stage). Occurs.
이런 경우에는 소각로 운전 시 1, 2차 연소공기량의 증감이 심하여 노즐 끝단의 유속은 본래 설계 값인 제트기류(50m/sec)를 유지하기가 매우 어렵다. 특히 종래의 소각로 1,2차 연소공기공급시스템(도 1b)으로는 불가능한 구조로 되어 있다.
In this case, it is very difficult to maintain the jet flow rate (50m / sec), which is the original design value, because the increase and decrease of the primary and secondary combustion air volume during the operation of the incinerator. In particular, it has a structure which is impossible with the conventional incinerator 1st and 2nd combustion air supply systems (FIG. 1B).
좀 더 구체적으로 설명하면, 투입되는 폐기물의 발열량이 증가되면 소각로 본래의 연소시스템인 건조단(110)에서의 수분증발, 연소단(111)에서의 휘발분 연소, 후연소단(112)에서의 고정탄소 연소 등의 일반적인 연소과정이 무시되고 건조단(110) 및 연소단(111) 중간부분에서 폐기물의 연소가 80 - 90%정도 이루어진다.In more detail, when the calorific value of the waste input is increased, water vaporization in the
또한 폐기물 연소 시 가장 중요한 변수 중에 하나는 폐기물의 화층이 일정하게 유지되어야 안정적인 연소가 가능하지만 다양한 성상으로 인해 일정한 화층을 유지하기에는 현실적으로 어려운 점이 발생한다.
In addition, one of the most important variables in the combustion of waste is stable combustion when the waste bed is kept constant, but due to various characteristics, it is difficult to maintain a constant bed.
따라서 종래의 자동연소제어시스템은 소각로(100)설계 시의 폐기물 발열량 및 성상을 기준으로 하여 1,2차 연소공기량 및 노즐 끝단의 유속값이 구성되어 있어 설계값과 다른 종류의 폐기물이 투입되면 건조단, 연소단, 후연소단의 연소과정이 달라지는데, 그에 따른 대처능력이 떨어지고, 실제 운전 시에는 거의 사용하지 못하고 있는 실정이다.Therefore, the conventional automatic combustion control system is composed of the first and second combustion air amount and the flow rate value of the nozzle end on the basis of the waste calorific value and characteristics in the design of the
또한 1차 연소공기량의 경우도 탈 설계조건의 운전상황이 발생되어 본래 설In addition, even in the case of the primary combustion air volume, the operation condition under de-design conditions occurs.
계값의 공기량을 투입할 경우는 소각로내 연소과정(건조단에서의 수분건조 + 연소In case of inputting the air amount of the measured value, the combustion process in the incinerator (moisture drying + combustion in the drying stage)
단에서의 휘발성물질 연소 + 후연소단에서의 고정탄소 연소)이 무너져 건조단에서 급격한 연소가 진행되어 불균형이 발생한다.
Volatile combustion in the stage + fixed carbon combustion in the post-combustion stage) collapses, resulting in rapid combustion in the drying stage, resulting in imbalance.
특히 건조단 및 연소단 중간부분에서 폐기물의 80 - 90%가 연소될 경우에는 발생되는 미연가스의 편소현상으로 인해 건조단 상부의 내화물 탈리가 빠르게 진행되고 또한 건조단 화격자의 부식이 급격하게 진행되는 문제점 및 소각로 내에 클링커 발생으로 인해 연소 및 가동효율이 감소되는 부작용이 발생한다.
Particularly, when 80-90% of the waste is combusted in the middle of the drying stage and the combustion stage, the refractory degassing of unburned gas occurs rapidly and the refractory desorption in the upper stage of the drying stage proceeds rapidly and the corrosion of the drying stage grate proceeds rapidly. Problems and side effects that reduce combustion and operating efficiency due to clinker generation in the incinerator.
이런 현상이 발생되면 종래의 자동연소제어시스템은 1,2차 연소공기량의 변화에 따른 노즐끝단의 유속조절을 자동으로 제어 할 수 없기 때문에 무용지물이 되어버린다.When this phenomenon occurs, the conventional automatic combustion control system becomes useless because it cannot automatically control the flow rate adjustment of the nozzle tip caused by the change of the first and second combustion air amounts.
이러한 종래의 일반적인 소각로의 자동연소제어장치 중 2차 연소공기 공급조절시스템에 따르면, 투입 폐기물의 성상 및 발열량에 따라 2차 연소공기 송풍기(101)의 메인 댐퍼(102)를 조절하여 공기량을 증가하거나 감소시켜야하는 경우가 발생할 때, 공기량이 증가할 때는 2차 연소공기 노즐 끝단의 유속이 제트(jet)기류가 형성되지만 공기량이 감소할 때는 2차 연소공기 노즐(104) 끝단의 유속이 공기량이 감소된 만큼 비례적으로 감소하는 현상이 발생한다. 종래에는 각각의 2차 연소공기 노즐(104)의 출구단의 유속을 제트(jet)기류로 유지할 수 있는 방법이 없다.
According to the secondary combustion air supply control system of the automatic combustion control apparatus of such a conventional general incinerator, the amount of air is increased by adjusting the
따라서 송풍량이 감소할 경우 2차 연소공기 송풍기(101)의 2차 연소공기 노즐(104)의 조절만으로 운전하는 것은 소각로 본래의 2차 연소공기 공급의 설계 목적인 제트(jet)기류 형성을 통한 소각로 내 난류형성을 제대로 형성하지 못하며 이로 인해 종래의 자동운전제어시스템으로는 연소실내의 3T(온도, 난류, 체류시간)를 형성하지 못하는 근본적인 문제를 가지고 있다.
Therefore, when the air volume decreases, the operation only by adjusting the secondary
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소각로용 2차 연소공기 유량유속 조절댐퍼를 설치하고 소각로내 온도계를 설치하여 그 측정값을 2차 연소공기공급송풍기의 메인댐퍼와 연동되도록 함으로써 2차 연소공기공급량을 자동 조절하도록 하고, 이때 2차 연소공기량이 증감되더라도 자동으로 2차 연소 공기 노즐의 끝단의 유속은 자동으로 제트기류를 유지하여 2차 연소실내에서의 완전연소 조건인 3T(온도, 체류시간, 난류)연소 조건 중 난류형성이 항상 유지 되도록 하는 소각로용 2차 연소공기 유량유속 조절댐퍼와 소각로내 온도측정값 및 열정산(heat balance)프로그램을 이용한 소각로 자동 운전 제어시스템을 제공하려는데 있다.The present invention is to solve the problems as described above, by installing the secondary combustion air flow rate control damper for incinerators and by installing a thermometer in the incinerator so that the measured value is interlocked with the main damper of the secondary combustion air supply blower The secondary combustion air supply is automatically adjusted. At this time, even if the secondary combustion air is increased or decreased, the flow rate at the end of the secondary combustion air nozzle is automatically maintained at the jet stream so that the total combustion condition in the secondary combustion chamber is 3T ( Temperature, residence time, turbulence) It is to provide an automatic operation control system for incinerators using secondary combustion air flow rate control dampers for incinerators to keep turbulence formation under combustion conditions, temperature measurement values in incinerators and heat balance programs. have.
삭제delete
그리고, 본 발명의 다른 목적은 폐기물의 투입량과 발열량 등이 기존의 소각로 설계치와 다르게 변화되더라도 2차 연소공기의 양의 자동조절 및 2차 연소공기 노즐 끝단의 유속을 제트기류 이상으로일정하게 유지함으로써 소각로 내의 다양한 연소상태를 자동 제어 할 수 있는 방법을 제공하려는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to automatically adjust the amount of secondary combustion air and maintain the flow rate at the end of the secondary combustion air nozzle even more than the jet flow even if the input amount and the calorific value of the waste are different from the existing incinerator design value. The objective is to provide a way to automatically control the various combustion conditions in an incinerator.
본 발명의 또 다른 목적은 2차 연소공기 자동유속조절시스템을 통하여 투입되는 기존의 소각로 설계치에 대한 상수값(공기비, 폐기물발열량, 소각로방산열량, 열부하율, 화상부하율)과 실제 투입되는 폐기물의 발열량과 폐기물량을 비교 계산하여 분석할 수 있는 실시간 열정산(Heat balance)프로그램과 1차 공기량, 2차 공기량, 소각로 출구온도, 보일러스팀량, 연소가스량, 연소실 체류시간 등을 자동으로 계산할 수 있는 실시간 설계프로그램(Realtime basic heat balance design)을 설치하여 계산한 값을 실제 운영되는 운전값과 비교하여 1차연소공기의 공급량을 결정하고 건조단 및 후연소단 상부에 온도계를 설치하여 그 측정값을 활용하여 건조단, 연소단, 후연소단의 공기배분 및 화격자 조절에 대한 자동제어가 가능하게 함으로써 소각로 운영시 소각설비 운전자의 교육 및 효율적인 연소관리를 통한 안Still another object of the present invention is to provide a constant value (air ratio, waste calorific value, incinerator heat dissipation, heat load rate, burn load rate) for the existing incinerator design value input through the secondary combustion air automatic flow rate control system and the calorific value of the actual waste injected. Real-time heat balance program that can compare and analyze the amount of waste and waste, and real-time design program that can automatically calculate primary air volume, secondary air volume, incinerator outlet temperature, boiler steam amount, combustion gas amount, combustion chamber residence time, etc. (Realtime basic heat balance design) is compared with the actual operating value to determine the amount of primary combustion air supply, and install the thermometer on the top of the drying stage and the post-combustion stage and use the measured value Automatic control of air distribution and grate control of combustion, combustion and post-combustion stages enables incineration facilities to operate Character education and not through the efficient combustion management
정적인 설비관리에 기여할 수 있는 토대를 구축하려는데 있다.
The goal is to build a foundation that can contribute to static facility management.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소각로용 2차 연소공기 유량유속 조절댐퍼와 소각로내 온도측정값 및 열정산(heat balance)프로그램을 이용한 소각로 자동 운전 제어시스템은, 소각로의 2차 연소실에 2차 연소공기를 공급하는 2차 연소공기 공급수단(자동조절댐퍼, 바이패스 댐퍼, 유속자동제어시스템)과; 소각로의 온도를 측정하는 온도계(소각로 출구, 건조단 상부, 후연소단 상부)와; 보일러의 산소농도를 측정하는 산도농도센서와; 폐기물의 발열량 및 폐기물량에 대한 실시간 열정산(heat balance) 프로그램을 구비하며 상기 소각로내 온도계와 산소농도센서에서 각각 검출한 온도와 산소 농도를 근거로 하여 상기 2차 연소공기 공급수단, 1차 연소공기량(건조단, 연소단, 후연소단 공기 배분시스템)및 화격자(grate)를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The incinerator automatic operation control system using the secondary combustion air flow rate control damper for the incinerator according to the present invention for achieving the above object and the temperature measurement value and the heat balance program in the incinerator, the secondary combustion chamber of the incinerator Secondary combustion air supply means (automatically controlled damper, bypass damper, flow rate automatic control system) for supplying secondary combustion air to the air; A thermometer for measuring the temperature of the incinerator (the incinerator outlet, the top of the drying stage, and the top of the afterburning stage); An acidity concentration sensor for measuring the oxygen concentration of the boiler; The secondary combustion air supply means and the primary combustion air amount are provided with a real-time heat balance program for the calorific value of the waste and the amount of waste, based on the temperature and oxygen concentration respectively detected by the thermometer and the oxygen concentration sensor in the incinerator. (Dry stage, combustion stage, post-combustion stage air distribution system) and a controller for controlling the grate.
본 발명에 의한 소각로용 2차 연소공기 유량유속 조절댐퍼와 소각로내 온도측정값 및 열정산(heat balance)프로그램을 이용한 소각로 자동 운전 제어시스템에 의하면, 2차 연소공기가 항상 일정한 제트(jet)기류를 형성하여 연소실 내부에 형성되는 최적의 연소조건(3T: Temperature(온도), Time(체류시간), Turbulent(혼합))중 체류시간을 길게 하고 혼합율을 높여 연소실내에 재순환영역 및 국부과열을 최소화함으로써 완전연소를 유도 할 수 있는 효과가 있다.According to the incinerator automatic operation control system using the secondary combustion air flow rate control damper for the incinerator according to the present invention, the temperature measurement value in the incinerator and the heat balance program, the secondary combustion air always maintains a constant jet stream To minimize the recirculation zone and local overheat in the combustion chamber by increasing the residence time and increasing the mixing rate in the optimum combustion conditions (3T: Temperature, Time, Turbulent) It has the effect of inducing complete combustion.
특히, 본 발명은 연소실내로 공급되는 2차 연소공기량과 유속을 일정하게 유지시켜 줌으로써 기존의 설계값과 다른 다양한 폐기물의 성상에 따른 소각로 운전데이터{소각로 운전값(폐기물 투입량, 1,2차 연소공기량, 화격자 이송속도) 및 출력값(소각로 출구온도, 연소가스량, 보일러 스팀회수량, 자동연돌장치의 배출가스농도등)}에 대한 신뢰성이 확보되고 열정산(heat balance)프로그램에 의해 분석된 실제 투입폐기물에 대한 계산값(data)과 실제 운전값(data)은 소각로의 설계, 시공, 운전 및 설비보수에 대한 자료로 피드백(Feedback)될 수 있는 효과가 있다.In particular, the present invention by maintaining the secondary combustion air and the flow rate to be supplied to the combustion chamber constant incinerator operation data according to the existing design value and the characteristics of various wastes {incinerator operation value (waste input, primary and secondary combustion) Actual input waste analyzed by heat balance program with reliability of air quantity, grate transfer speed) and output value (incinerator outlet temperature, combustion gas quantity, boiler steam recovery amount, automatic flue gas concentration etc.) The calculated data and the actual operating value of the data can be fed back to the data on the design, construction, operation and maintenance of the incinerator.
또한 소각로의 자동운전이 가능하여 소각설비 운영 시 운영인력에 대한 효율성을 높일 수 있고 기존의 설치되어 있는 제어시스템과의 호환성도 매우 높아 별도의 부가적인 장치가 필요 없다.In addition, it is possible to operate the incinerator automatically, so that the efficiency of manpower can be improved when operating the incineration plant, and the compatibility with the existing control system is also very high, so no additional device is required.
소각로 운전데이터가 실시간으로 측정되고 분석되어 운전조건 변화 및 설비보수에 따른 신속한 대처가 가능하고 기존 소각로의 2차 연소실 설계목적 중 하나인 2차 연소공기노즐의 끝단 유속이 제트(jet)기류가 형성되므로 연소실내의 체류시간 증가로 인해 완전연소가 가능하여 소각로내 클링커 생성방지, 내화벽돌 침식 및 탈락방지, 보일러 외부부식속도 감소 등 소각설비의 유지비용을 절감하고 잔존가치를 극대화 할 수 있는 효과가 있다.Incinerator operation data is measured and analyzed in real time, so that it is possible to quickly cope with changes in operating conditions and facility maintenance, and jet flow is formed at the end flow rate of the secondary combustion air nozzle, which is one of the secondary combustion chamber design purposes of the existing incinerator. Therefore, the complete combustion is possible due to the increase of residence time in the combustion chamber, which can reduce the maintenance cost of the incineration facilities such as preventing clinker formation in the incinerator, preventing erosion and dropping of refractory bricks, and reducing the external corrosion rate of the boiler. have.
또한, 본 발명은 다양한 소각로에 공통으로 적용할 수 있고 기존 소각로에 비해 공기비를 줄일 수 있어 질소산화물의 감소와 폐열회수효율이 향상되므로 지구온난화 물질인 이산화탄소(CO2)를 발생을 저감시킬 수 있다.
In addition, the present invention can be applied to various incinerators in common, and can reduce the air cost compared to the existing incinerators, so that the reduction of nitrogen oxides and waste heat recovery efficiency is improved, thereby reducing the generation of carbon dioxide (CO 2 ), which is a global warming material. .
도 1a는 종래 소각로의 연소제어시스템
도 1b는 종래 소각로의 2차 연소공기 공급 시스템
도 2는 본 발명에 따른 소각로용 2차 연소공기 유량유속 조절댐퍼와 소각로내 온도측정값 및 열정산(heat balance)프로그램을 이용한 소각로 자동 운전 제어시스템의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 2차 연소공기 유속 자동제어시스템 세부 구성도.
도 4 내지 도 6c는 본 발명에 따른 소각로용 2차 연소공기 유량유속 조절댐퍼와 소각로내 온도측정값 및 열정산(heat balance)프로그램을 이용한 소각로 자동 운전 제어 방법의 흐르도로서,
도 4는 1차 연소공기 공급 자동 제어 방법의 흐름도이며,
도 5는 화격자 이동 속도 제어 방법의 흐름도이고,
도 6a 내지 도 6c는 2차 연소공기공급량 및 노즐 끝단 유속의 자동조절을 위한 방법의 흐름도이다.1a is a combustion control system of a conventional incinerator
1b is a secondary combustion air supply system of a conventional incinerator
2 is a configuration diagram of an incinerator automatic operation control system using a secondary combustion air flow rate control damper and an incinerator temperature measurement value and a heat balance program according to the present invention.
Figure 3 is a detailed configuration of the secondary combustion air flow rate automatic control system according to the present invention.
4 to 6c are flow charts of an incinerator automatic operation control method using a secondary combustion air flow rate control damper for an incinerator according to the present invention, a temperature measurement value in an incinerator, and a heat balance program.
4 is a flowchart of a method for automatically controlling primary combustion air supply,
5 is a flowchart of a grate moving speed control method;
6A-6C are flow charts of a method for automatic regulation of secondary combustion air supply and nozzle end flow rate.
본 발명은 기존 소각로 설계값과 다른 다양한 폐기물에 대한 연소제어방법을 2차 연소공기 유량유속 조절댐퍼 및 소각로내 온도값에 따른 자동제어방법(2차 연소공기량 및 노즐유속. 1차 연소공기량 및 건조단, 연소단, 후연소단의 자동공기 배분제어, 화격자 이동속도 자동제어)으로 일원화함으로써 기존의 자동 제어방식인 최초 소각로 설계값에 대한 고정변수를 통한 제어방식과 차별화하고 있다.
According to the present invention, the combustion control method for the various incinerators and the existing incinerator design value is automatically controlled according to the secondary combustion air flow rate control damper and the temperature value in the incinerator (secondary combustion air volume and nozzle flow rate. However, it is differentiated from the control method through the fixed variable for the design value of the first incinerator, which is the existing automatic control method, by unifying it with the automatic air distribution control of the combustion stage and the post combustion stage.
본 발명의 특징을 종래 기술과 비교하며 더욱 상세하게 설명하면, 종래 소각로에서의 2차 연소공기 공급시스템(도 1b)을 살펴보면, 2차 연소공기는 2차 송풍기(101)에 의해 연결된 연결유로를 통해 소각로(100)의 2차 연소실 하부에 설치된 공급노즐(2, 3, 4, 5)을 통해 소각로내로 공급된다.When comparing the features of the present invention with the prior art and in more detail, looking at the secondary combustion air supply system (Fig. 1b) in the conventional incinerator, the secondary combustion air is connected to the connection flow path connected by the secondary blower (101) Through the supply nozzles (2, 3, 4, 5) installed in the lower combustion chamber of the
특히, 공급노즐(2, 3, 4, 5)은 에어헤드(105)가 설치되어 있고 그 에어헤드(105)에는 각각의 2차 연소공기 노즐(104)이 일정한 간격으로 설치되어 있다. 2차 연소공기 노즐(104)의 설치 위치는 1차 연소실에서 발생된 미연가스와 접촉이 가장 원활한 위치를 선정하여 설치한다.In particular, the
미연가스와의 접촉효율이 가장 높은 조건은 각각의 2차 연소공기 노즐(104)끝단에서 토출되는 공기의 유속이 제트기류(50m/sec)이상이 유지되어야 한다. 따라서 2차 연소공기 송풍기(101)의 메인댐퍼(102)를 100% 오픈(OPEN)했을 때 소각로(101)의 2차 연소실 하부에 설치된 2차 연소공기 노즐(104)의 끝단 유속이 제트(jet)기류인 50 - 100m/sec이상으로 설계되어 구성되어 진다.In the condition of the highest contact efficiency with the unburned gas, the flow rate of the air discharged from the end of each secondary
기존 소각로 설계값과 다른 폐기물 투입 시 메인댐퍼(102)의 개도율 변화에 따라 공급공기량이 감소되거나 증가될 경우는 각각의 2차 연소공기 노즐(104)의 유속이 비례적으로 증가되거나 감소되어 일정하게 제트(jet)기류를 형성시키지 못하는 단점이 있다.When the input air volume is reduced or increased due to the change in the opening rate of the
이럴 경우 기존의 소각로 자동제어시스템을 가동한다고 할 경우에도 연소실내에 2차 연소공기 토출 유속저하로 인해 완전연소 조건인 3T(온도, 체류시간, 난류)유지가 어려워 소각로 자동제어시스템의 가동에 효율성이 떨어지거나 현실적으로 사용이 불가능한 것이 대부분이다.In this case, even if the existing incinerator automatic control system is operated, it is difficult to maintain 3T (temperature, residence time, turbulence), which is a complete combustion condition, due to the reduction of secondary combustion air discharge flow rate in the combustion chamber. Most of them fall or are practically impossible to use.
이하, 참조된 도면들에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2와 도3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 소각로용 2차 연소공기 유량유속 조절댐퍼 및 소각로내 온도측정값을 이용한 소각로 자동 운전 제어시스템에 따르면, As shown in Figure 2 and 3, according to the present invention, according to the incinerator automatic flow control damper and the incinerator automatic operation control system using the temperature measurement value in the incinerator,
1단계로 종합조정실의 분산제어시스템(DCS)에 설치되는 기존의 설계값과 다른 폐기물의 투입시에 필요한 실시간 열정산(Heat Balance)프로그램을 살펴보면 기존의 설계값과 다른 폐기물의 투입시에 소각로의 최초 설계값인 공기비(1,2차 연소공기량), 화상부하율, 연소실 열부하율등의 설계인자가 변화되므로 이에 대한 보정값이 필요하다. 이에 본 발명에서는 기존의 열정산(Heat Balance)프로그램을 실시간 분석이 가능한 소각로 종합조정실 자동제어 프로그램인 분산제어시스템(DCS)과 연동하여 운영될 수 있도록 설치하여 소각로 운전자가 기존의 소각로 설계값과 실시간 투입되는 폐기물의 설계값을 비교분석하여 소각로내로 공급되는 1차 연소공기량을 산정함으로써 1차 연소공기공급 송풍기의 메인댐퍼(302)에 연동시켜 자동으로 제어하도록 한다(도 4참조). 열정산 프로그램은 소각로의 설계 폐기물 발열량, 폐기물량, 과잉공기비, 소각로 손실열량을 포함하는 입력값을 근거로 하여 1,2차 연소공기량, 연소배가스량, 소각로 예상출구 온도값을 포함하는 출력값을 출력하는 것으로, 소각로에서 공지공용되는 것을 사용한다.In the first step, the real-time heat balance program required for the input of other wastes and the existing design values installed in the distributed control system (DCS) of the integrated control room shows the incinerator's initial Since design factors such as air ratio (primary and secondary combustion air volume), image load rate, and combustion chamber heat load rate, which are design values, are changed, a correction value is required. Therefore, the present invention is installed so that the existing heat balance program can be operated in conjunction with the distributed control system (DCS) which is an automatic control program of the incinerator comprehensive control room that can be analyzed in real time, and the incinerator driver inputs the existing incinerator design value and real time input. Comparing and analyzing the design value of the waste is to calculate the amount of primary combustion air supplied into the incinerator to be automatically controlled in conjunction with the
1차 연소공기 공급수단은, 1차 연소공기를 1차 연소실에 공급하는 1차 연소공기 메인배관(80), 1차 연소공기 메인배관(80)에서 분기되며 1차 연소공기를 소각로 내의 건조단(71), 연소단(72) 및 후연소단(73)에 각각 공급하는 제1 내지 제3분기관(81,82,83), 1차 연소공기 메인배관(80)을 개폐하는 1차 연소공기 메인댐퍼(80a), 제1 내지 제3분기관(81,82,83)을 각각 개폐하는 제1 내지 제3댐퍼(81a,82a,83a)로 이루어진다.The primary combustion air supply means is branched from the primary combustion air main pipe (80) and the primary combustion air main pipe (80) for supplying the primary combustion air to the primary combustion chamber and the primary combustion air in the incinerator. Primary combustion for opening and closing the first to
또한 1차 연소공기량이 자동제어 되면 그 값에 따라 건조단(71), 연소단(72), 후연소단(73)의 제1 내지 제3댐퍼(81a,82a,83a)에 배분되는 공기량을 자동 제어하도록 한다.In addition, when the primary combustion air amount is automatically controlled, the amount of air allocated to the first to
자동으로 공급된 1차 공기에 의해 연소되는 상황에 따라 측정값을 연동하여 투입되는 폐기물의 화층(폐기물두께) 및 교반을 위한 제어시스템을 살펴보면, 건조단(71), 연소단(72), 후연소단(73)의 화격자 이송속도 제어를 위해 건조단(71) 하부의 제1댐퍼(81a), 연소단(72) 하부의 제2댐퍼(82a), 후연소단(73) 하부의 제3댐퍼(83a)를 1차 연소공기량 자동제어에 따른 건조단(71) 상부 및 후연소단(73) 상부에 설치된 건조단측 및 후연소단측 온도계(63,64)로부터 출력된 출력값과 연동하여 자동 제어하도록 한다. 화격자 이송속도 자동 제어방법은 도 5와 같다.
Looking at the control system for the fire layer (waste thickness) and agitation of the waste introduced by interlocking the measured values according to the situation of combustion by the automatically supplied primary air, the drying
2단계로, 2차 연소공기공급량 및 노즐 끝단 유속의 자동조절 제어프로그램을 살펴보면, 도 3에서 보이는 바와 같이, 다수의 2차 연소공기 노즐(201)은 에어헤드(202)를 통해 하나의 2차 연소공기 메인배관(203)에 연결되어 구성되는데, 2차 연소공기의 유량을 일정하게 하고 유속을 조절할 수 있도록 2차 연소공기 메인배관(203)에는 메인댐퍼(203a)와 유량조절댐퍼(204)가, 2차 연소공기 노즐(201)에는 각각 유속조절댐퍼(205)가 갖추어진다.In a second step, referring to the automatic regulation control program of the secondary combustion air supply amount and the nozzle end flow rate, as shown in FIG. 3, the plurality of secondary
유속조절댐퍼(205)는 각각 자동 모터를 구동원으로 하여 자동으로 열리고(Open) 닫히도록(Close) 구성된다. 유속조절댐퍼(205)는 개폐 밸브로서, 다수의 2차 연소공기 노즐(201)은 예를 들어 전체가 개방 또는 폐쇄되거나, 홀수열 또는 짝수열만 개방(또는 폐쇄)되는 등의 방법에 의해 2차 연소공기의 유속을 조절한다.The flow
유속조절댐퍼(205)는 2차 연소공기 노즐(201)의 유로를 개방 또는 폐쇄함으로써 유속을 조절하는 것으로, 유속조절을 위해 2차 연소공기 노즐(201)을 폐쇄하더라도 소각로 내의 고온 및 양압에 견딜 수 있도록 하나 이상의 공기구멍(205a)이 천공된다. 공기구멍(205a)은 단면적이 작기 때문에 2차 공기의 공급량에 큰 변화를 주지 않는다.The flow
또한 2차 연소공기량의 공급량이 소각로내 폐기물의 연소에 필요한 공기량보다 많거나 보다 세밀한 공기량 조절을 위해서 에어헤드(202)에 바이패스(by pass)댐퍼(207)를 설치하여 남는 공기를 외부로 배출시키는 역할을 하도록 한다.In addition, by supplying a
유속조절댐퍼(205)는 기존 소각로 설계값과 다른 폐기물의 연소 시에 발생할 수 있는 편소현상에 대비하여 건조단측과 후연소단측으로 구분되어 작동함으로써 소각로내의 연소조건에 따른 건조단과 후연소단측 2차 연소공기 노즐(201)의 개폐를 다르게 제어할 수 있다. 2차 연소공기 노즐(201)은 평면에서 볼 때 2차 연소실의 둘레를 따라 설치되며, 2차 연소실은 1차 연소실의 상부에 있기 때문에 2차 연소공기 노즐(201)은 1차 연소실의 건조단 및 후연소단과 대응됩니다. 즉, 2차 연소공기 노즐은 건조단측 2차 연소공기 노즐과 후연소단측 2차 연소공기 노즐로 구분되고, 컨트롤러는 상기 2차 연소공기 노즐과 후연소단측 2차 연소공기 노즐의 개폐 수량을 조절함으로써 건조단과 후연소단에 2차 연소공기의 공급량을 조절한다.The flow
2차 연소실 상부에 설치되어 있는 소각로 출구온도계(401) 및 폐열보일러 후단에 설치되는 산소(O2)농도센서(45)에서 측정되는 측정값을 근거로 하여 유량조절댐퍼(204)를 자동 조절하도록 구성한다.To automatically adjust the
이렇게 자동 조절 된 2차 연소공기량이 각각의 2차 연소공기 노즐(201)에서 제트(jet)기류가 항상 일정하게 유지될 수 있도록 하기 위해 각각의 2차 연소공기 노즐(201)의 단면적을 구하여 공급되는 공기량(2차 연소공기 송풍기(206)를 통해 공급되는 공기의 양을 유량계(33)로 검출)과 비교/판단하여 필요한 만큼의 유속조절댐퍼(205)를 열고(open) 닫히게(close)하도록 하고 소각로내의 연소공기량의 증감에 따른 여분의 연소공기량은 바이패스(by pass)댐퍼(207)를 통해 배출될 수 있도록 할 수 있는 비례제어방식(PLC)으로 구성한다.
In order to maintain a constant jet air flow in each of the secondary
일반적으로 소각로에서는 다양한 폐기물의 성상으로 인해 1차 연소실에서 편소현상(건조단에서 연소되거나 후연소단에서 연소량이 많은 경우)등이 발생하는 경우가 많다. 본 발명은 이런 경우를 대비하여 건조단(71) 상부와 후연소단(73) 상부에 각각 건조단측 및 후연소단측 온도계(63,64)를 설치하며 건조단측 및 후연소단측 온도계(63,64)의 출력값을 근거로 하여 1차 연소실내의 연소상태를 예측하고 그 측정값을 각각의 유속조절댐퍼(205)에 연동하여 미연소 가스량이 많은 부분으로 더 많은 2차 연소공기를 공급할 수 있도록 2차 연소공기 노즐(201)의 유속조절댐퍼(205)가 열리도록 하고 반대로 미연 가스량이 적은 부분은 2차 연소공기 노즐(201)의 유속조절댐퍼(205)가 적게 열리도록 하는 자동제어방식으로 구성하여 1차 연소실내의 연소특성에 따라 실시간으로 대응할 수 있도록 자동 제어 하도록 한다. 이상에서와 같이 2차 연소공기공급량 및 노즐 끝단 유속의 자동조절을 위한 방법은 도 6a 내지 도 6c의 흐름도에 나타나 있다.
In general, incinerators are often characterized by various wastes in the primary combustion chamber, such as partial combustion (when the combustion in the drying stage or a large amount of combustion in the post-combustion stage). In the present invention, the drying end side and the post combustion
상기의 두 가지 제어시스템을 종합적으로 연동(CACS)하면 기존 소각로의 설By integrating these two control systems (CACS) together,
계값과 다른 폐기물의 투입 시에 기존의 열정산(Heat Balance)프로그램을 적용하여기존의 소각로 설계값과 실시간 투입되는 폐기물의 설계값을 비교하고, 이 비교치를 근거로 하여 소각로내로 공급되는 1차 연소공기량을 산정하여 1차 연소공기공급 송풍기(302)의 메인댐퍼(80a)에 연동시킴으로써 자동으로 제어한 후, 2차 연소실에서 3T(온도, 난류, 체류시간)연소조건을 유지하기 위한 첫 번째 조건인 2차 연소공기의 공급을 제트기류(50m/sec)이상 유지 할 수 있도록 각각의 유량조절댐퍼(204)와 유속조절댐퍼(205)를 설치하고 그 제어방식을 자동으로 구성하여 1단계에서의 연소조건에 따른 다양한 연소현상을 2단계에서 자동으로 제어함으로써 상호보완적인 기능을 유지할 수 있는 장점이 있다.
Applying the existing Heat Balance program to the input of other wastes, comparing the existing incinerator design value with the design value of the waste input in real time, and based on this comparison, the amount of primary combustion air supplied into the incinerator Is automatically controlled by interlocking with the
63, 64 : 건조단측 온도계, 후연소단측 온도계
80 : 1차 연소공기 메인배관, 81,82,83 : 분기관
81a,82a,83a : 댐퍼,
201 : 2차 연소공기 노즐, 202 : 에어헤드
203 : 2차 연소공기 메인배관, 204 : 유량조절댐퍼
205 : 유속조절댐퍼, 206 : 2차 연소공기 송풍기
207 : 바이패스(by pass)댐퍼
401 : 출구 온도계, 45 : 산소농도센서63, 64: dry end side thermometer, post combustion end side thermometer
80: primary combustion air main pipe, 81,82,83: branch pipe
81a, 82a, 83a: damper,
201: secondary combustion air nozzle, 202: air head
203: secondary combustion air main pipe, 204: flow control damper
205: flow rate control damper, 206: secondary combustion air blower
207: Bypass Damper
401: outlet thermometer, 45: oxygen concentration sensor
Claims (7)
상기 소각로의 건조단의 상부에 설치되는 건조단측 온도계(63)와;
상기 소각로의 후연소단의 상부에 설치되는 후연소단측 온도계(64)와;
상기 소각로의 출구측과 연결되어 상기 소각로에서 발생된 폐열을 회수하는 보일러 내부의 산소 농도를 측정하는 산소 농도센서(45)와;
상기 소각로의 2차 연소실에 2차 연소공기를 공급하는 2차 연소공기 공급수단과;
소각로의 설계 폐기물 발열량, 폐기물량, 과잉공기비, 소각로 손실열량을 포함하는 입력값을 근거로 하여 1,2차 연소공기량, 연소배가스량, 소각로 예상출구 온도값을 포함하는 출력값을 출력하는 공지의 열정산(heat balance) 프로그램을 구비하며 상기 출구온도계와 산소농도센서에서 각각 검출한 온도와 산소 농도를 근거로 하여 상기 2차 연소공기 공급수단을 제어하여 2차 연소공기의 유량과 유속을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 2차 연소공기 공급수단은,
2차 연소공기 송풍기(206)로부터 2차 연소공기를 공급받아 이송하는 2차 연소공기 메인배관(203), 상기 2차 연소공기 메인배관의 출구측에 연결된 에어헤드(202)에서 분기되며 2차 연소공기를 상기 소각로의 2차 연소실에 투입하는 다수의 2차 연소공기 노즐(201), 상기 2차 연소공기 메인배관의 개도를 조절하는 유량조절댐퍼(204), 상기 다수의 2차 연소공기 노즐을 각각 개폐하는 유속조절댐퍼(205), 상기 에어헤드(202)에 남은 2차 연소공기를 배출하는 바이패스(by pass)댐퍼(207)를 포함하며,
상기 컨트롤러는, 실시간 열정산 프로그램을 통해 폐기물 발열량, 폐기물량, 과잉공기비, 소각로 손실열량을 입력값으로 하여 1,2차 연소공기량, 연소배가스량, 소각로 예상출구 온도값을 1시간 단위로 계산하되,
2차 연소공기의 유속(V) = Q/A
(Q = 2차 연소공기량 값, A = m×A' ; m은 2차 연소공기 노즐 개수, A'는 2차 연소공기 노즐 한 개당 면적, V : 2차 연소공기의 속도 설정값)의 식을 통해 소각로 내 연소 상황에 따라 변화되는 2차 연소공기량의 증감에 따라 상기 유속조절댐퍼의 ON/OFF의 개수를 결정하여 2차 연소공기의 유속을 일정하게 유지하고,
상기 소각로 내 온도를 측정하는 상기 소각로 출구온도계(401)의 검출값을 이용하여 소각로내 온도가 950℃이하이고 상기 산소농도센서(45)의 산소농도 검출값이 6-8%인 범위 내에서 상기 유량조절댐퍼의 개도를 통해 2차 연소공기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 소각로용 2차 연소공기 유량유속조절 댐퍼와 소각로내 온도측정값 및 열정산 프로그램을 이용한 소각로 자동 운전 제어시스템.From the inlet of the waste, a drying stage 71, a combustion stage 72, and a post-combustion stage 73 are sequentially formed in communication with the primary combustion chamber and the upper combustion chamber, and unburned waste is discharged from the primary combustion chamber. An outlet thermometer (401) installed at an outlet side of the secondary combustion chamber of the incinerator composed of a secondary combustion chamber for burning with a car;
A drying stage thermometer (63) installed above the drying stage of the incinerator;
A post-combustion stage thermometer (64) installed above the post-combustion stage of the incinerator;
An oxygen concentration sensor 45 connected to an outlet side of the incinerator and measuring an oxygen concentration in the boiler to recover waste heat generated in the incinerator;
Secondary combustion air supply means for supplying secondary combustion air to the secondary combustion chamber of the incinerator;
Based on input values including the design waste calorific value, waste volume, excess air ratio, and incinerator loss, the known enthusiastic acid outputs output values including primary and secondary combustion air volume, combustion exhaust gas volume, and incinerator expected exit temperature. and a controller for controlling the flow rate and flow rate of the secondary combustion air by controlling the secondary combustion air supply means based on the temperature and oxygen concentration respectively detected by the outlet thermometer and the oxygen concentration sensor. and,
The secondary combustion air supply means,
The secondary combustion air main pipe 203 for receiving and transporting the secondary combustion air from the secondary combustion air blower 206, branched from the air head 202 connected to the outlet side of the secondary combustion air main pipe and secondary A plurality of secondary combustion air nozzles 201 for introducing combustion air into the secondary combustion chamber of the incinerator, a flow control damper 204 for adjusting the opening degree of the secondary combustion air main pipe, and the plurality of secondary combustion air nozzles And a bypass damper 207 for discharging secondary combustion air remaining in the air head 202.
The controller calculates the first and second combustion air, the amount of combustion exhaust gas, and the estimated exit temperature of the incinerator by 1 hour using waste calorific value, waste amount, excess air ratio, and incinerator loss heat value as input values.
Flow rate of secondary combustion air (V) = Q / A
(Q = secondary combustion air quantity value, A = m × A '; m is the number of secondary combustion air nozzles, A' is the area per one secondary combustion air nozzle, V is the velocity setting value of the secondary combustion air) The flow rate of the secondary combustion air is kept constant by determining the number of ON / OFF of the flow rate control damper according to the increase or decrease of the amount of secondary combustion air that is changed according to the combustion situation in the incinerator.
By using the detection value of the incinerator outlet thermometer 401 for measuring the temperature in the incinerator, the temperature in the incinerator is 950 ° C. or less and the oxygen concentration detection value of the oxygen concentration sensor 45 is 6-8%. An incinerator automatic operation control system using a secondary combustion air flow rate control damper for an incinerator, a temperature measurement value in an incinerator, and a passion mountain program, wherein the secondary combustion air amount is controlled through an opening of a flow control damper.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100067574A KR100997250B1 (en) | 2010-07-13 | 2010-07-13 | Incinerator automatic control system and method using measured temperature value and heat calculate in incinerator and 2th burn air auto control damper for incinerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100067574A KR100997250B1 (en) | 2010-07-13 | 2010-07-13 | Incinerator automatic control system and method using measured temperature value and heat calculate in incinerator and 2th burn air auto control damper for incinerator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100997250B1 true KR100997250B1 (en) | 2010-11-29 |
Family
ID=43410221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100067574A KR100997250B1 (en) | 2010-07-13 | 2010-07-13 | Incinerator automatic control system and method using measured temperature value and heat calculate in incinerator and 2th burn air auto control damper for incinerator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100997250B1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140131509A (en) * | 2012-02-28 | 2014-11-13 | 신닛떼쯔 수미킨 엔지니어링 가부시끼가이샤 | Waste gasification and melting furnace |
WO2014209070A1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | (주)태종 엔이씨 | System and method for diagnosing and controlling incineration facility and solid fuel boiler and managing life cycle of facility through heat exchange and design program and operation mode analysis of operator |
CN105222153A (en) * | 2015-10-26 | 2016-01-06 | 中国科学技术大学 | A kind of for boiler force ventilation automation adjusting device |
CN114543100A (en) * | 2022-02-10 | 2022-05-27 | 华南理工大学 | Furnace coupling removal system for secondary pollutants of garbage incinerator and control method |
CN114576645A (en) * | 2022-03-25 | 2022-06-03 | 苏州西热节能环保技术有限公司 | Active control method for wall temperature overtemperature of high-temperature heating surface of opposed firing coal-fired boiler |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6036826A (en) * | 1983-09-05 | 1985-02-26 | Hitachi Zosen Corp | Method of reducing production of nox in furnace by blowing in steam |
JP2002089819A (en) | 2000-09-21 | 2002-03-27 | Kubota Corp | Combustion control method and combustion control device |
JP2004132563A (en) | 2002-10-08 | 2004-04-30 | Babcock Hitachi Kk | Incinerator and incinerator operating method |
-
2010
- 2010-07-13 KR KR1020100067574A patent/KR100997250B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6036826A (en) * | 1983-09-05 | 1985-02-26 | Hitachi Zosen Corp | Method of reducing production of nox in furnace by blowing in steam |
JP2002089819A (en) | 2000-09-21 | 2002-03-27 | Kubota Corp | Combustion control method and combustion control device |
JP2004132563A (en) | 2002-10-08 | 2004-04-30 | Babcock Hitachi Kk | Incinerator and incinerator operating method |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140131509A (en) * | 2012-02-28 | 2014-11-13 | 신닛떼쯔 수미킨 엔지니어링 가부시끼가이샤 | Waste gasification and melting furnace |
KR101890873B1 (en) | 2012-02-28 | 2018-08-22 | 신닛떼쯔 수미킨 엔지니어링 가부시끼가이샤 | Waste gasification and melting furnace |
WO2014209070A1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | (주)태종 엔이씨 | System and method for diagnosing and controlling incineration facility and solid fuel boiler and managing life cycle of facility through heat exchange and design program and operation mode analysis of operator |
KR101480130B1 (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-07 | (주) 태종 엔이씨 | Incineration facility for heat calculate, design program and operator(Operater) analysis of the operation of the form and diagnosis and control of solid fuel boilers and equipment life-cycle management system and method |
CN105493089A (en) * | 2013-06-28 | 2016-04-13 | 尼克帕沃有限公司 | System and method for diagnosing and controlling incineration facility and solid fuel boiler and managing life cycle of facility through heat exchange and design program and operation mode analysis of operator |
JP2016528462A (en) * | 2013-06-28 | 2016-09-15 | エヌイーシー・パワー・カンパニー・リミテッド | Diagnosis and control of incineration facilities and solid fuel boilers through thermal settlement and design program and driver's operation form analysis and equipment life cycle management system and method |
US20190242572A1 (en) * | 2013-06-28 | 2019-08-08 | Nec Power Co., Ltd. | System and method for diagnosing and controlling incineration facility and solid fuel boiler and managing life cycle of facility through heat exchange and design program and operation mode analysis of operator |
US10920977B2 (en) | 2013-06-28 | 2021-02-16 | Nec Power Co., Ltd. | System and method for diagnosing and controlling incineration facility and solid fuel boiler and managing life cycle of facility through heat exchange and design program and operation mode analysis of operator |
CN105222153A (en) * | 2015-10-26 | 2016-01-06 | 中国科学技术大学 | A kind of for boiler force ventilation automation adjusting device |
CN114543100A (en) * | 2022-02-10 | 2022-05-27 | 华南理工大学 | Furnace coupling removal system for secondary pollutants of garbage incinerator and control method |
CN114576645A (en) * | 2022-03-25 | 2022-06-03 | 苏州西热节能环保技术有限公司 | Active control method for wall temperature overtemperature of high-temperature heating surface of opposed firing coal-fired boiler |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100997250B1 (en) | Incinerator automatic control system and method using measured temperature value and heat calculate in incinerator and 2th burn air auto control damper for incinerator | |
CN103424005B (en) | The method and apparatus of heating of metal | |
KR100304244B1 (en) | Combustion control method and apparatus for waste incinerators | |
JP6927127B2 (en) | Waste incinerator method | |
EP3379147B1 (en) | Waste incineration control method, and incineration control apparatus using same | |
JP4701140B2 (en) | Stoker-type incinerator and its combustion control method | |
Booth et al. | Neural network-based combustion optimization reduces NO/sub x/emissions while improving performance | |
EP1726877B1 (en) | Method and device for controlling injection of primary and secondary air in an incineration system | |
JP5013808B2 (en) | Combustion control device for stoker-type incinerator | |
US6090180A (en) | Cupola emission control system and method | |
JPH04324014A (en) | Method of introducing air into rotary incinerator | |
JPH01134110A (en) | Method and device for incinerating waste | |
JP3223994B2 (en) | Incinerator and its flame control method | |
JP2004060992A (en) | Waste heat recovery boiler for incinerator | |
JP2004286413A (en) | Combustion control method and waste disposal device | |
JP7131900B2 (en) | Incinerator and exhaust gas treatment method for incinerator | |
JP3998302B2 (en) | Secondary combustion method for waste incinerator | |
JPH1061929A (en) | Control method for supplying secondary combustion air in combustion device | |
US10928066B2 (en) | System and method for the advanced control of nitrogen oxides in waste to energy systems | |
JP2000028123A (en) | Secondary combustion controller for refuse incinerator | |
JPH11270829A (en) | Combustion control of refuse in refuse incinerator | |
EP3473927B1 (en) | Method for operating a steam generation system | |
CN206145666U (en) | Flue gas return -flow system | |
JP2003247709A (en) | Fluidized-bed incinerator and its combustion control method | |
JP2000234717A (en) | Method and apparatus for controlling pressure of combustion furnace |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
A302 | Request for accelerated examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131122 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141120 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151002 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161018 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171010 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181224 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191125 Year of fee payment: 10 |