KR101038116B1

KR101038116B1 - 축열식 가열로의 로압 제어 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR101038116B1
Application number: KR1020090028704A
Authority: KR
Inventors: 정홍규; 김영일; 강덕홍
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원; 주식회사 포스코
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2011-05-31
Also published as: KR20100110236A

Abstract

본 발명은 밸브의 개도율을 조절하여 축열식 가열로 내부로 유입되는 유량을 조절하는 댐퍼(damper)와, 다수의 쌍으로 구현되는 다수개의 버너로 구성되는 축열식 버너와, 상기 축열식 버너의 각 버너의 소화 또는 점화 시점에 발생되는 내부 로압 변동을 보정하는 바이어스 값을 산출하여 제공하는 축열 연소 제어기와, 운전 로압과, 검출되는 상기 축열식 가열로의 내부 로압의 편차를 보정하기 위한 개도 출력 값을 산출하고, 상기 축열 연소 제어기로부터 수신되는 바이어스 값을 반영하여 최종 개도 출력 값을 상기 댐퍼로 전송하여 상기 축열식 가열로의 내부 로압을 안정화시키는 제어기를 포함하는 축열식 가열로의 로압 제어 장치를 개시하여, 축열식 버너가 적용되는 축열식 가열로에서 축열 연소 제어기가 축열식 버너의 점화 및 소화에 따라 발생하는 내부 로압 변동을 보정할 수 있는 바이어스 값을 산출하여 제어기가 댐퍼의 개도율에 반영함에 의해 축열식 가열로의 내부 로압을 안정화시킬 수 있고, 축열 연소 제어가기 다수개의 버너로 구성되는 축열식 버너에서 각각의 버너가 소화 및 점화됨에 의해 바이어스 값을 증가 및 감소시켜 내부 로압의 변동폭을 최소화할 수 있도록 하는 것이다.

Description

축열식 가열로의 로압 제어 방법 및 그 장치{apparatus and method of furnace pressure control in regenerative reheating furnace}

본 발명은 축열식 가열로의 로압 제어 방법 및 그 장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는, 축열식 버너가 적용되는 축열식 가열로에서 축열 연소 제어기가 축열식 버너의 점화 및 소화에 따라 발생하는 내부 로압 변동을 보정할 수 있는 바이어스 값을 산출하여 제어기가 댐퍼의 개도율에 반영함에 의해 축열식 가열로의 내부 로압을 안정화시킬 수 있고, 축열 연소 제어가기 다수개의 버너로 구성되는 축열식 버너에서 각각의 버너가 소화 및 점화됨에 의해 바이어스 값을 증가 및 감소시켜 내부 로압의 변동폭을 최소화할 수 있는 축열식 가열로의 로압 제어 방법 및 그 장치에 대한 것이다.

일반적으로, 제철소의 열연 압연 공정에서는 생산된 압연 대상인 가열 소재(슬래브 등)를 가열하기 위해 가열로가 사용되며, 가열 소재를 가열시키기 위해 열을 발산하는 다수개의 통상 버너 이외에 쌍으로 구비되는 다수의 축열식 버너를 구비하여, 가열 소재를 가열한다.

가열 소재를 가열하는 가열로는 통상 수요자의 요구 조건에 의해 엔지니어링 이 이루어지는데 수요자의 요구 조건은 특수한 조건에 한정된 경우보다는 일반적으로 생각되는 조건이 제시된다.

여기에서, 가열로를 사용하는 수요자 즉, 철강 회사는 처음 설정된 조건으로 세팅된 설비에 대해 조건을 지속적으로 변화시킨다.

즉, 수요자는 전체 생산라인의 변화, 생산 프로세스의 변화, 생산 강종의 변화 및 가열로 운전 조건의 변화를 지속적으로 행하게 되며, 이로 인하여 가열로는 초기에 설정된 운전 조건과는 달라지게 되며, 가열로 내부의 로압을 안정적으로 유지되도록 해야 한다.

도 1은 일반적인 축열식 가열로의 로압을 제어하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 축열식 가열로(1)는 생산 현장(제철소)에 설치되어 운용되며, 축열식 가열로(1)는 크게 장입 도어(11)가 위치하는 로입구와, 장입대와, 예열대와, 가열대 및 균열대로 구분되고, 축열식 가열로(1)에는 가열 소재가 장입되는 장입 도어(11)와, 가열된 가열 소재가 추출되는 추출 도어(12)와, 축열식 가열로(1)의 균열대 상의 로압을 검출하는 로압 검출 센서(4)와, 로압 검출 센서(4)에서 검출된 로압 신호를 제어기(10)로 전송하기 위해 신호를 발진하는 신호 발신기(5)와, 열 교환 기능을 하는 열 교환기(6)와, 밸브의 개도율을 조절하여 축열식 가열로(1) 내부로 유입되는 유량을 조절하는 댐퍼(damper)(7)와, 축열식 가열로(1) 내부의 연기를 배출하는 연돌(8)과, 운전자가 설정하는 운전 로압(SV)과 로압 검출 센서(4)에서 검출하는 내부 로압(PVo)의 편차에 따라 개도 출력 값(MV)을 댐퍼(7) 로 전송하여 개도율을 제어하는 PID(proportional integral derivative control) 계기(9)를 구비하는 제어기(10)와, 열을 발산하는 다수의 통상 버너(3)와, 다수의 쌍으로 구현되는 버너로 구성되는 축열식 버너(2)를 구비한다.

균열대 상에 설치된 로압 검출 센서(4)는 가열로의 내부 로압(PVo)을 검출하여 신호 발신기(5)를 통하여 제어기(Controller)(10)로 전송한다.

제어기(10)는 운전자가 설정하는 운전 로압(SV)과 내부 로압(PVo)간 편차를 줄이기 위하여 연산기인 PID 계기(9)에서 로압 제어용 댐퍼(7)의 개도 출력 값(MV)을 조절하여, 댐퍼(7)의 개도율을 조절함으로써 축열식 가열로(1)의 로압을 조정한다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 축열식 가열로(1)에 통상 버너(3) 이외에 다수의 축열식 버너(3)가 구비되는 경우, 예를 들어, 장입대 상에 축열식 버너(2)가 예를 들어, 4쌍의 축열식 버너(2)가 설치되는 경우, 축열식 버너(2)는 일정 주기(예를 들어, 1분)에 따라 제1 버너가 연소 상태이고, 쌍으로 구비되는 제2 버너는 배기 상태가 된 이후에 일정 주기가 되는 절환 시점에 제1 버너는 배기 상태가 되고, 제2 버너는 연소 상태가 된다.

즉, 다수 쌍의 버너로 구성되는 축열식 버너(2)는 제1 버너와 제2 버너는 일정 주기, 즉 절환 시점에 교번적으로(번갈아 가면서) 연소 모드(점화) 및 배기 모드(소화)로 절환된다.

축열식 버너(2)의 각 버너가 연소 및 배기 모드로 절환되면, 축열식 버너(20가 설치되는 장입대의 일부 영역에는 열 에너지기 증가 및 감소하게 되어, 축열식 가열로(1)의 내부 로압에 변동이 발생하기 된다.

도 2는 축열식 가열로의 내부 로압 변동을 설명하기 위한 그래프 도면이다.

도 2에 도시된 도면은 축열식 가열로의 균열대 상부의 로압을 측정한 것으로, 운전자가 설정하는 운전 로압(SV)이 '1mmH₂O'인 경우에 일정 주기에 따른 절환 시점에 축열식 버너(2)의 점화 및 소화가 발생하여, 내부 로압(PVo)의 상하 변동폭이 크게 발생함을 알 수 있다.

따라서, 축열식 가열로의 내부 로압은 축열식 버너(2)의 점화 및 소화에 따라 상하 변동폭이 크므로, 실제 축열식 가열로(1)의 내부 로압은 매우 불안정한 상태가 되고, 내부 로압의 변동폭이 크게 발생함에 따라 방염 손실 및 외부 공기의 침임에 의한 열손실이 증대되는 문제점이 발생한다.

그러나, 현재 축열식 가열로(1)에서 축열식 버너(2)의 점화 및 소화에 의해 축열식 가열로(1)의 내부 로압의 변동을 안정시킬 수 있는 방식은 제안되지 않은 실정이다.

그러므로, 축열식 가열로에서 축열식 버너(2)가 일정 주기에 따른 절환 시점에 점화 및 소화, 즉 연소 모드 및 배기 모드로 절환됨에 의해 발생되는 축열식 가열로(1)의 내부 압력 변동을 안정적으로 제어할 수 있는 방식의 개발이 필요하다.

본 발명은 상술한 필요성을 충족시키기 위해 제안되는 것으로, 축열식 버너가 적용되는 축열식 가열로에서 축열식 버너의 점화 및 소화에 따라 발생하는 내부 로압 변동을 보정하여 내부 로압을 안정화시킬 수 있는 축열식 가열로의 로압 제어 방법 및 그 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 축열식 가열로의 로압 제어 장치는, 밸브의 개도율을 조절하여 축열식 가열로 내부로 유입되는 유량을 조절하는 댐퍼(damper)와, 다수의 쌍으로 구현되는 다수개의 버너로 구성되는 축열식 버너와, 상기 축열식 버너의 각 버너의 소화 또는 점화 시점에 발생되는 내부 로압 변동을 보정하는 바이어스 값을 산출하여 제공하는 축열 연소 제어기와, 운전 로압과, 검출되는 상기 축열식 가열로의 내부 로압의 편차를 보정하기 위한 개도 출력 값을 산출하고, 상기 축열 연소 제어기로부터 수신되는 바이어스 값을 반영하여 최종 개도 출력 값을 상기 댐퍼로 전송하여 상기 축열식 가열로의 내부 로압을 안정화시키는 제어기를 포함한다.

상기 하는 축열식 가열로의 로압 제어 장치는, 가열 소재가 장입되는 장입 도어와, 상기 가열된 가열 소재가 추출되는 추출 도어와, 상기 축열식 가열로의 균열대 상의 내부 로압을 검출하는 로압 검출 센서와, 상기 로압 검출 센서에서 검출된 로압 신호를 전송하기 위한 신호를 발진하는 신호 발신기와, 상기 가열로 내부 의 연기를 배출하는 연돌과, 열을 발산하는 다수의 통상 버너를 포함한다.

상기 제어기는, 상기 운전 로압과 내부 로압의 편차를 보정하기 위한 개도 출력 값을 산출하는 PID 계기를 포함한다.

상기 축열 연소 제어기는, 상기 축열식 버너를 구성하는 하나의 버너가 소화 또는 점화되어 발생되는 상기 축열식 가열로의 내부 로압 변동을 보정하는 바이어스 값을 설정한다.

상기 축열 연소 제어기는, 상기 축열식 버너를 구성하는 버너 중에서 소화 또는 점화되는 버너의 개수에 따라 상기 바이어스 값을 증가 또는 감소시켜 상기 댐퍼의 개도율을 감소 또는 증가되도록 한다.

상기 제어기는, 상기 축열식 버너의 각 버너가 소화 또는 점화되는 시점 또는 이전 시점에 상기 축열 연소 제어기가 상기 각 버너의 소화 또는 점화 발생에 따른 바이어스 값을 산출하도록 소화 발생 신호 또는 점화 발생 신호를 전송한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 축열식 가열로의 로압 제어 방법은, 축열 연소 제어기가 축열식 버너를 구성하는 하나의 버너가 소화 또는 점화되어 발생되는 상기 축열식 가열로의 내부 로압 변동을 보정하는 바이어스 값을 설정하는 단계와, 상기 축열 연소 제어기가 상기 축열식 버너를 구성하는 버너 중 절환되는 버너가 있는지 여부를 확인하여, a) 소화로 절환되는 버너가 있으면, 소화되는 버너의 개수에 따라 댐퍼의 개도율이 감소되도록 바이어스 값을 증가시키고, b) 점화로 절환되는 버너가 있으면, 점화되는 버너의 개수에 따라 상기 댐퍼의 개도율이 증가되도록 바이어스 값을 감소시키는 단계와, 상기 축열 연소 제어기가 상기 바이어스 값을 제어기로 전송하는 단계와, 상기 제어기가 운전 로압과, 검출되는 상기 축열식 가열로의 내부 로압의 편차를 보정하기 위한 개도 출력 값을 산출하는 단계와, 상기 제어기가 상기 축열 연소 제어기로부터 수신되는 바이어스 값을 상기 개도 출력 값에 반영하여 최종 개도 출력 값을 상기 댐퍼로 전송하여 상기 축열식 가열로의 내부 로압을 안정화시키는 단계를 포함한다.

상기 축열식 가열로의 로압 제어 방법은, 상기 제어기가 상기 축열식 버너의 각 버너가 소화 또는 점화되는 시점 또는 이전 시점에 상기 축열 연소 제어기가 상기 각 버너의 소화 또는 점화 발생에 따른 바이어스 값을 산출하도록 소화 발생 신호 또는 점화 발생 신호를 전송하는 단계를 더 포함한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 축열식 버너가 적용되는 축열식 가열로에서 축열 연소 제어기가 축열식 버너의 점화 및 소화에 따라 발생하는 내부 로압 변동을 보정할 수 있는 바이어스 값을 산출하여 제어기가 댐퍼의 개도율에 반영함에 의해 축열식 가열로의 내부 로압을 안정화시킬 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 축열 연소 제어가기 다수개의 버너로 구성되는 축열식 버너에서 각각의 버너가 소화 및 점화됨에 의해 바이어스 값을 증가 및 감소시켜 내부 로압의 변동폭을 최소화할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축열식 가열로의 로압 제어 방법 및 그 장치를 첨부 도면을 참조하여 상세 설명하며, 본 발명의 주된 기술 요지를 흐리 거나, 주지된 기술 내용에 대한 상세 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 축열식 가열로의 로압 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 축열식 가열로(100)는 장입 도어(111)가 위치하는 로입구와, 장입대와, 예열대와, 가열대 및 균열대로 구분되고, 축열식 가열로(100)에는 가열 소재가 장입되는 장입 도어(111)와, 가열된 가열 소재가 추출되는 추출 도어(112)와, 축열식 가열로(100)의 균열대 상의 로압을 검출하는 로압 검출 센서(140)와, 로압 검출 센서(140)(4)에서 검출된 로압 신호를 제어기(200)로 전송하기 위해 신호를 발진하는 신호 발신기(150)와, 열 교환 기능을 하는 열 교환기(160)와, 밸브의 개도율을 조절하여 축열식 가열로(100) 내부로 유입되는 유량을 조절하는 댐퍼(170)(damper)와, 축열식 가열로(100) 내부의 연기를 배출하는 연돌(180)과, 운전자가 설정하는 운전 로압(SV)과 로압 검출 센서(140)(4)에서 검출하는 내부 로압(PVo)의 편차에 따라 개도 출력 값(MV)을 댐퍼(170)로 전송하여 개도율을 제어하는 PID(proportional integral derivative control) 계기(190)를 구비하는 제어기(200)와, 열을 발산하는 다수의 통상 버너(130)와, 장입대 상에 위치하며, 다수의 쌍으로 구현되는 버너로 구성되는 축열식 버너(120)와, 축열식 버너(120)의 각 버너가 일정 주기에 따른 절환 시점에 점화 및 소화됨에 의해 발생되는 내부 로압(PVo)의 변동을 보정하기 위한 바이어스 값(Bias)을 제어기(200)로 전송하는 축열 연소 제어기(210)를 포함한다.

균열대 상에 설치된 로압 검출 센서(140)는 가열로의 내부 로압(PVo)을 검출 하여 신호 발신기(150)를 통하여 제어기(200)(Controller)로 전송하고, 제어기(200)는 운전자가 설정하는 운전 로압(SV)과 내부 로압(PVo)간 편차를 줄이기 위하여 연산기인 PID 계기(190)에서 로압 제어용 댐퍼(170)의 개도 출력 값(MV)을 조절하여, 댐퍼(170)의 개도율을 조절함으로써 축열식 가열로(100)의 로압을 조정한다.

또한, 제어기(200)는 축열식 가열로(100)의 상/하부에 설치되는 열전대(미도시)를 통해 검출되는 로온의 차이를 기반으로 로온의 차이를 보정할 수 있는 축열식 가열로(100)의 상/하부에 설치되는 버너의 연료 유량을 산출하여 분배 제어하고, 축열식 버너(120)의 각 버너를 점화 또는 소화 제어한다. 즉, 제어기(200)는 쌍으로 구성되는 각 버너를 일정 주기에 따라 연소 모드 또는 배기 모드로 제어한다.

그리고, 제어기(200)는 축열식 버너(120)에서 배기 모드로 절환되는 버너, 즉 소화되는 버너가 있는 경우, 소화 발생 신호를 축열 연소 제어기(210)로 전송하고, 점화되는 버너가 있는 경우, 점화 발생 신호를 축열 연소 제어기(210)로 전송한다.

이때, 제어기(200)는 축열식 버너(120)를 구성하는 다수의 버너 중 하나의 버너가 배기 모드로 절환되기 소정 시간 이전에 소화 발생 신호 및 점화 발생 신호를 축열 연소 제어기(210)로 전송하여, 축열 연소 제어기(210)가 축열식 가열로(100)가 축열식 버너(120)의 점화 또는 소화되어 로압 변동이 발생하기 이전에 로압 변동을 보정할 수 있는 바이어스 값을 산출하여 제어기(200)로 전송할 수 있 도록 하여, 축열식 버너(120)의 점화 또는 소화가 발생하는 시점 에 로압 변동을 보정할 수 있도록 한다.

또한, 제어기(200)는 소화 발생 신호 및 점화 발생 신호에 소화 또는 점화되는 축열식 버너(120)를 구성하는 버너의 식별 정보를 포함시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 축열 연소 제어기(210)는 제어기(200)의 기능에 추가되거나, 별도의 하드웨어로 구현될 수 있다.

축열 연소 제어기(210)는 제어기(200)로부터 소화 발생 신호 및 점화 발생 신호가 수신되면, 축열식 버너(120)의 소화(배기 모드) 또는 점화(연소 모드)로 인해 발생되는 내부 로압(PVo)의 변동을 보정할 수 있는 바이어스 값(Bias)을 산출하여 제어기(200)로 제공한다.

이때, 축열 연소 제어기(210)는 산출되는 바이어스 값(Bias)을 축열식 버너(120)의 점화 또는 소화가 발생하는 시점, 즉 절환 시점 또는 절환 시점에서 소정 시간 앞선(바로 직전) 시점에 제어기(200)로 전송하여, 제어기(200)가 절환 시점(또는 바로 직전)에 바이어스 값(Bias)이 반영된 최종 출력 값(MV+Bias)으로 댐퍼(170)의 개도율을 제어할 수 있도록 한다.

제어기(200)의 PID 계기(190)는 운전 로압(SV)과 내부 로압(PVo)의 편차에 따른 개도 출력 값(MV)을 산출하고, 축열 연소 제어기(210)로부터 바이어스 값(Bias)이 수신되면, 바이어스 값(Bias)을 반영하여 최종 개도 출력 값(MV+Bias)을 댐퍼(170)로 전송하여, 축열식 가열로(100)의 내부 로압을 조절한다.

즉 축열 연소 제어기(210)는 축열식 버너(120)가 연소 모드(또는 소화 모드) 인 경우, 축열식 가열로(100)의 내부 열량 공급이 감소(또는 증가)함에 의해 내부 로압(PVo)이 급격히 감소(또는 증가)하지 않도록 보정하기 위하여 축열식 버너(120)의 소화(또는 점화)되는 시점에 댐퍼(170)의 개도율이 바이어스 값(Bias)에 따라 닫히도록(열리도록) 바이어스 값을 제어기(200)로 전송한다.

그리고, 축열 연소 제어기(210)는 축열식 버너(120)를 구성하는 각 버너의 소화(또는 점화)가 일정 시간(예를 들어, 2초) 간격으로 순차적으로 일어나므로, 제어기(200)로부터 소화 발생 신호(또는 점화 발생 신호)가 수신될 때마다 바이어스 값(Bias)을 산출한다.

도 4는 본 발명에 따른 축열 연소 제어기가 바이어스 값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 플로챠트이다.

도 4는 축열식 버너(120)가 2쌍의 버너로 구성되며, 각 버너가 배기 모드로 절환(소화)되는 경우를 예시한 것으로, 축열 연소 제어기(210)는 버너의 모드 상태가 소화 모드인지 여부를 확인한다(S 100).

즉, 축열식 연소 제어기(200)는 제어기(200)로부터 소화 발생 신호가 수신되는지 여부를 확인한다.

그리고, 축열식 연소 제어기(200)는 제1 버너의 소화 발생 신호가 수신되면, 즉, 제1 버너가 배기 모드로 절환되면, 바이어스 값(Bias)을 한단계(예를 들어, 0.7) 증가시킨다(S 110).

축열식 연소 제어기(200)가 증가시키는 바이어스 값은 실험적으로 산출될 수 있으며, 하나의 버너가 배기 모드로 절환됨에 의해 발생되는 축열식 가열로(100)의 내부 로압 변동(감소)을 보정할 수 있는 값으로 설정되는 것이 바람직하다.

한편, 축열식 연소 제어기(200)는 소화 발생 신호가 수신되지 않으면, 바이어스 값을 증가시키지 않는다(S 120).

그리고, 축열식 연소 제어기(200)는 제어기(200)로부터 일정 시간이 경과된 이후에 제2 버너의 소화 발생 신호가 수신되는지 여부를 확인하고(S 130), 소화 발생 신호가 수신되면, 바이어스 값(Bias)을 한단계 증가시키고(S 140), 소화 발생 신호가 수신되지 않으면, 바이어스 값(Bias)을 증가시키지 않는다(S 150).

또한, 축열식 연소 제어기(200)는 제어기(200)로부터 일정 시간이 경과된 이후에 제3 버너의 소화 발생 신호가 수신되는지 여부를 확인하고(S 160), 소화 발생 신호가 수신되면, 바이어스 값(Bias)을 한단계 증가시키고(S 170), 소화 발생 신호가 수신되지 않으면, 바이어스 값(Bias)을 증가시키지 않는다(S 180).

축열식 연소 제어기(200)는 제어기(200)로부터 일정 시간이 경과된 이후에 제2 버너의 소화 발생 신호가 수신되는지 여부를 확인하고(S 190), 소화 발생 신호가 수신되면, 바이어스 값(Bias)을 한단계 증가시키고(S 200), 소화 발생 신호가 수신되지 않으면, 바이어스 값(Bias)을 증가시키지 않는다(S 210).

그리고, 축열식 연소 제어기(200)는 산출된 바이어 값(Bias)을 제어기(200)로 전송한다(S 220).

즉, 축열식 연소 제어기(200)는 배기 모드로 절환되는 버너의 개수만큼 바이어스 값(Bias)을 증가시켜 제어기(200)로 전송한다.

한편, 축열식 연소 제어기(200)는 축열식 버너(120)의 모든 버너가 배기 모 드로 절환되면, 각 버너가 일정 시간에 따라 순차적으로 점화(연소 모드로 절환)되므로, 상기 도 4에서 설명된 바이어스 값(Bias)을 소화되는 버너의 개수만큼 증가시키는 동작과 반대로, 순차적으로 점화되는 축열식 버너(120)의 개수만큼 바이어스 값(Bias)을 감소시켜 제어기(200)로 전송한다.

즉, 축열식 연소 제어기(200)는 축열식 버너(120)의 모든 버너가 소화된 상태에서 축열식 버너(120)의 소화로 인한 내부 로압(PVo)의 변동을 보정하기 위해 댐퍼(170)의 개도율이 최소가 되므로, 제어기(200)로부터 점화 발생 신호가 수신되면, 순차적으로 점화되는 버너의 개수만큼 바이어스 값(Bias)을 감소시켜, 댐퍼(170)의 개도율이 순차적으로 증가되도록 하여, 축열식 버너(120)의 점화로 인해 내부 로압(PVo)이 급격히 증가하지 않도록 보정한다.

도 5는 본 발명에 따른 축열식 가열로의 로압 제어 방법을 설명하기 위한 플로챠트이다.

도 5를 참조하면, 축열 연소 제어기(210)는 축열식 가열로(100)의 축열식 버너(120)에서 하나의 버너가 소화 또는 점화됨에 의해 발생되는 내부 로압 변동을 보정할 수 있는 바이어스 값을 설정한다(S 300).

그리고, 축열 연소 제어기(210)는 축열식 버너(120)에서 배기 모드가 절환되는 버너, 즉 소화되는 버너가 있는지 확인한다(S 310).

즉, 축열 연소 제어기(210)는 제어기(200)로부터 소화 발생 신호가 수신되는지 여부를 확인한다.

축열 연소 제어기(210)는 소화되는 버너의 개수만큼 바이어스 값을 산출, 즉 한단계씩 증가시켜 제어기(200)로 전송한다(S 320).

한편, 축열 연소 제어기(210)는 점화되는 버너가 있는지 확인한다(S 330).

즉, 축열 연소 제어기(210)는 제어기(200)로부터 점화 발생 신호가 수신되는지 여부를 확인한다.

축열 연소 제어기(210)는 점화되는 버너의 개수만큼 바이어스 값을 산출, 즉 한단계씩 감소시켜 제어기(200)로 전송한다(S 340).

제어기(200)는 운전 로압(SV)과 검출되는 내부 로압(PVo)의 편차를 보정하기 위한 개도 출력 값(MV)에 바이어스 값(Bias)을 반영하여 최종 개도 출력 값(MV+Bias)을 댐퍼(170)로 전송한다(S 350).

따라서, 제어기(200)는 축열 연소 제어기(210)로부터 수신되는 바이어스 값을 개도 출력 값에 반영하여 축열식 버너(120)의 소화 또는 점화로 인해 발생되는 내부 로압 변동을 보정한다.

도 6은 본 발명에 따른 축열식 가열로를 제어하는 시스템의 HMI(humanmachine interface) 화면을 예시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 제어기의 로압 제어 로직을 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 발명에 따른 축열식 가열로(100)는 축열 연소 제어기(210)의 내부 로압(PVo)을 안정적으로 보정하기 위한 바이어스 값(Bias)을 제공하는 보정 기능을 통해 축열식 버너(120)의 소화 또는 점화로 인한 내부 로압(PVo)의 안정화시킬 수 있음을 알 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제어기(200)는 댐퍼(170)의 밸브를 개도시키는 액츄에이터(ACTUATER)로 전송 하는 개도 출력 값(MV)에 축열 연소 제어기(210)로부터 수신되는 바이어스 값(Bias)을 반영하여 최종 개도 출력 값(MV+Bias)을 전송하여 축열식 버너(120)의 소화 및 점화로 인한 내부 로압(PVo)의 과도한 변동을 방지할 수 있음을 알 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 축열 연소 제어기의 바이어스 값을 설명하기 위한 그래프 도면이다.

도 8의 (a)는 축열 연소 제어기(210)의 바이어 값을 설명하기 위한 도면이고, (b)는 가열 소재(슬래브)의 이송 방향과, 축열식 가열로(100)의 상/하부에 설치되는 축열식 버너(120)의 각 버너 위치를 설명하기 위한 도면이다.

가열 소재가 이송되는 축열식 가열로(100)에는 다수 쌍(A, B)의 버너로 구성되는 축열식 버너(120)가 설치되므로, 축열 연소 제어기(210)는 1B, 3B 영역에 위치하는 버너가 소화되는 시점(①)에서 제1 바이어스 값을 산출하여 제어기(200)로 전송하고, 2B, 4B 영역에 위치하는 버너가 소화되는 시점(②)에 제2 바이어스 값을 산출하여 전송하며, 소화되는 버너의 개수만큼 바이어스 값이 증가하여, 댐퍼(170)의 개도율이 감소함을 알 수 있다.

또한, 축열 연소 제어기(210)는 1A, 3A 영역에 위치하는 버너가 점화되는 시점(③)부터 2A, 4A 영역에 위치하는 버너가 점화되어 댐퍼(170)의 개도율이 복구되는 시점(④, ⑤)에 바이어스 값을 산출하여 제어기(200)로 전송하며, 점화되는 버너의 개수만큼 바이어스 값이 감소되어, 댐퍼(170)의 개도율이 증가함을 알 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 축열식 가열로의 내부 로압 변동을 설명하기 위한 도면으로, 도 9에 도시된 도면은, 축열식 가열로(100)의 균열대 상부의 로압을 측정한 것으로, 운전자가 설정하는 운전 로압(SV)이 '1mmH₂O'인 경우에 내부 로압(PVo)의 평균이 운전 로압(SV)보다 약 2.9% 이동함을 알 수 있고, 내부 로압 변동의 성분인 표준 편차가 종래 기술 대비(도 2 참조) 약 44%가 감소함을 알 수 있다.

또한, 내부 로압(PV0)은 부압이 거의 발생하지 않았으며, 내부 로압 변동은 0~2mmH₂O 사이에 포함되므로, 종래의 축열식 가열로(100)의 내부 로압 변동폭이 -1.0~5mmH₂O이므로, 매우 안정화됨을 알 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 일반적인 축열식 가열로의 로압을 제어하는 방식을 설명하기 위한 도면.

도 2는 축열식 가열로의 내부 로압 변동을 설명하기 위한 그래프 도면.

도 3은 본 발명에 따른 축열식 가열로의 로압 제어 장치를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 축열 연소 제어기가 바이어스 값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 플로챠트.

도 5는 본 발명에 따른 축열식 가열로의 로압 제어 방법을 설명하기 위한 플로챠트.

도 6은 본 발명에 따른 축열식 가열로를 제어하는 시스템의 HMI(humanmachine interface) 화면을 예시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 제어기의 로압 제어 로직을 설명하기 위한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 축열 연소 제어기의 바이어스 값을 설명하기 위한 그래프 도면.

도 9는 본 발명에 따른 축열식 가열로의 내부 로압 변동을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100 : 축열식 가열로 111, 112 : 장입, 추출 도어

120 : 축열식 버너 130 : 통상 버너

140 : 로압 검출 센서 150 : 신호 발신기

160 : 열 교환기 170 : 댐퍼

180 : 연돌 190 : PID 계기

200 : 제어기 210 : 축열 연소 제어기

Claims

축열식 가열로의 로압 제어 장치에 있어서,

밸브의 개도율을 조절하여 축열식 가열로 내부로 유입되는 유량을 조절하는 댐퍼(damper)와,

다수의 쌍으로 구현되는 다수개의 버너로 구성되는 축열식 버너와,

상기 축열식 버너의 각 버너의 소화 또는 점화 시점에 발생되는 내부 로압 변동을 보정하는 바이어스 값을 산출하여 제공하는 축열 연소 제어기와,

운전 로압과, 검출되는 상기 축열식 가열로의 내부 로압의 편차를 보정하기 위한 개도 출력 값을 산출하고, 상기 축열 연소 제어기로부터 수신되는 바이어스 값을 반영하여 최종 개도 출력 값을 상기 댐퍼로 전송하여 상기 축열식 가열로의 내부 로압을 안정화시키는 제어기를 포함하는 축열식 가열로의 로압 제어 장치.
제1 항에 있어서,

가열 소재가 장입되는 장입 도어와,

상기 가열된 가열 소재가 추출되는 추출 도어와,

상기 축열식 가열로의 균열대 상의 내부 로압을 검출하는 로압 검출 센서와,

상기 로압 검출 센서에서 검출된 로압 신호를 전송하기 위한 신호를 발진하는 신호 발신기와,

상기 가열로 내부의 연기를 배출하는 연돌과,

열을 발산하는 다수의 통상 버너를 포함하는 축열식 가열로의 로압 제어 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어기는,

상기 운전 로압과 내부 로압의 편차를 보정하기 위한 개도 출력 값을 산출하는 PID 계기를 포함하는 축열식 가열로의 로압 제어 장치.
제1 항에 있어서, 상기 축열 연소 제어기는,

상기 축열식 버너를 구성하는 하나의 버너가 소화 또는 점화되어 발생되는 상기 축열식 가열로의 내부 로압 변동을 보정하는 바이어스 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 축열식 가열로의 로압 제어 장치.
제4 항에 있어서, 상기 축열 연소 제어기는,

상기 축열식 버너를 구성하는 버너 중에서 소화 또는 점화되는 버너의 개수에 따라 상기 바이어스 값을 증가 또는 감소시켜 상기 댐퍼의 개도율을 감소 또는 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 축열식 가열로의 로압 제어 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어기는,

상기 축열식 버너의 각 버너가 소화 또는 점화되는 시점 또는 이전 시점에 상기 축열 연소 제어기가 상기 각 버너의 소화 또는 점화 발생에 따른 바이어스 값 을 산출하도록 소화 발생 신호 또는 점화 발생 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 축열식 가열로의 로압 제어 장치.
축열식 가열로의 로압 제어 방법에 있어서,

축열 연소 제어기가 축열식 버너를 구성하는 하나의 버너가 소화 또는 점화되어 발생되는 상기 축열식 가열로의 내부 로압 변동을 보정하는 바이어스 값을 설정하는 단계와,

상기 축열 연소 제어기가 상기 축열식 버너를 구성하는 버너 중 절환되는 버너가 있는지 여부를 확인하여,

a) 소화로 절환되는 버너가 있으면, 소화되는 버너의 개수에 따라 댐퍼의 개도율이 감소되도록 바이어스 값을 증가시키고,

b) 점화로 절환되는 버너가 있으면, 점화되는 버너의 개수에 따라 상기 댐퍼의 개도율이 증가되도록 바이어스 값을 감소시키는 단계와,

상기 축열 연소 제어기가 상기 바이어스 값을 제어기로 전송하는 단계와,

상기 제어기가 운전 로압과, 검출되는 상기 축열식 가열로의 내부 로압의 편차를 보정하기 위한 개도 출력 값을 산출하는 단계와,

상기 제어기가 상기 축열 연소 제어기로부터 수신되는 바이어스 값을 상기 개도 출력 값에 반영하여 최종 개도 출력 값을 상기 댐퍼로 전송하여 상기 축열식 가열로의 내부 로압을 안정화시키는 단계를 포함하는 축열식 가열로의 로압 제어 방법.
제7 항에 있어서,

상기 제어기가 상기 축열식 버너의 각 버너가 소화 또는 점화되는 시점 또는 이전 시점에 상기 축열 연소 제어기가 상기 각 버너의 소화 또는 점화 발생에 따른 바이어스 값을 산출하도록 소화 발생 신호 또는 점화 발생 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 축열식 가열로의 로압 제어 방법.