KR101053292B1 - Combustible gas combustion control method in furnace - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는, 열원 공급원인 가연 가스를 연소시켜 철강 소재를 가열하는 가열로에서 상기 가연 가스를 연소시키기 위한 가연 가스 연소 제어 방법에 있어서, 상기 가연 가스의 양에 대한 상기 가연 가스를 완전 연소시키기 위하여 공급되어야 하는 공기의 양의 비인 이론 공연비와 상기 가연 가스의 열량 간의 관계식을 도출하는 단계; 상기 가열로의 열량을 측정하는 단계; 상기 관계식에 상기 측정된 열량을 대입하여 상기 측정된 열량에 대응하는 이론 공연비를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 이론 공연비에 따라 상기 가열로에 공급되는 공기의 공급량을 조절하는 단계;를 포함하는 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법을 제공한다. 본 실시예에 따르면, 가연 가스의 열량만을 측정하여 최적의 이론 공연비를 구할 수 있어 가연 가스를 연소시키기 위한 최적의 공기량을 공급할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the combustible gas combustion control method for combusting the combustible gas in a furnace for heating a steel material by combusting combustible gas as a heat source source, the combustible gas with respect to the amount of the combustible gas Deriving a relationship between the theoretical air-fuel ratio, which is the ratio of the amount of air to be supplied for complete combustion, and the calorific value of the combustible gas; Measuring calorific value of the heating furnace; Calculating the theoretical air-fuel ratio corresponding to the measured heat amount by substituting the measured heat amount in the relational expression; And adjusting a supply amount of air supplied to the heating furnace according to the calculated theoretical air-fuel ratio. According to this embodiment, it is possible to obtain the optimal theoretical air-fuel ratio by measuring only the calorific value of the combustible gas, thereby supplying the optimum amount of air for combusting the combustible gas.
가열로, 가연 가스, 이론 공연비, 과잉 공기비, 공급 열량 Furnace, combustible gas, theoretical air-fuel ratio, excess air cost, supply calories
Description
본 발명은 가열로에서 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 가열로에서 가연 가스의 조성과 열량으로부터 상기 가연 가스의 열량과 이론 공연비 사이의 관계식을 도출하고, 도출된 관계식으로부터 측정된 가연 가스의 열량을 이용하여 이론 공연비를 계산함으로써 가연 가스를 최적으로 연소시키는 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling combustible gas combustion in a furnace in a furnace, and more particularly, to derive and derive a relation between the calorific value of the combustible gas and the theoretical air-fuel ratio from the composition and calorific value of the combustible gas in the furnace. The present invention relates to a method of controlling combustible gas combustion in a furnace in which combustion gas is optimally combusted by calculating theoretical air-fuel ratio using the calorific value of the combustible gas measured from the calculated relational expression.
철강 공정에서 가열로는 가열 소재(예를 들어, 슬라브, 블룸, 빌렛 등)를 후 공정에서 압연이 가능하도록 균일하게 가열해주는 설비이다. 이러한 가열로는 통상, 예열대, 가열대, 균열대로 이루어져 있으며, 그 각각은 소재의 추출 목표 온도와 노(爐) 내의 체류시간을 고려하여 분위기 온도를 설정해 주고 있다. 이 때, 분위기 온도를 맞추기 위해 버너를 통해 연료와 연소용 공기를 주입하여 노 내에서 연소시켜 분위기 온도를 맞추어 준다. 이 경우에 열원으로 사용되는 연료는 통상 일관 제철소에서는 Coke 오븐에서 발생하는 COG(Coke Oven Gas)와 고로에서 발생하는 BFG(Blast Furnace Gas), LDG(Linz Donavitz Gas), 또는 LNG(Liquified Natural Gas)를 혼합하여 사용한다. 또한, 효율적인 연소를 위하여는 연료량에 맞는 적정량의 공기도 공급되어야 한다.In the steel process, the furnace is a facility that uniformly heats the heating material (for example, slabs, blooms, billets, etc.) to be rolled in a later process. Such a heating furnace usually consists of a preheating zone, a heating zone, and a cracking zone, each of which sets an atmospheric temperature in consideration of the extraction target temperature of the raw material and the residence time in the furnace. At this time, in order to adjust the atmosphere temperature, fuel and combustion air are injected through the burner and burned in the furnace to adjust the atmosphere temperature. In this case, the fuel used as the heat source is COG (Coke Oven Gas) from Coke oven in Blast Furnace and Blast Furnace Gas (BFG), Linz Donavitz Gas (LDG) or Liquified Natural Gas (LNG) from blast furnace. Mix and use. In addition, for efficient combustion, an appropriate amount of air corresponding to the fuel amount must be supplied.
가열로 연소에 있어서 사용되는 공기의 양은 일반적으로 과잉 공기비로 나타내며, 이론 공연비는 단위량의 연소 가능한 가스(이하, 가연 가스)를 완전히 연소시키는데 필요한 공기의 양을 의미하며, 과잉 공기비는 실제 공급되는 공기량과 이론 공연비의 비를 의미한다. 과잉 공기비는 그 비에 따라 열손실에 영향을 주는데, 일반적으로 약 1.2 정도일 때 가장 적은 열손실을 주는 것으로 알려져 있다.The amount of air used for combustion in a furnace is usually expressed as excess air ratio, the theoretical air-fuel ratio means the amount of air required to completely burn a unit of combustible gas (hereinafter, flammable gas), and the excess air ratio is It means the ratio of air volume and theoretical air-fuel ratio. The excess air ratio affects the heat loss according to the ratio, which is generally known to give the least heat loss when it is about 1.2.
과잉 공기비가 1.2보다 작은 경우에는 가연 가스가 완전 연소가 되지 않고 폐가스로 빠져 나기는 부분이 많으므로 열손실이 크며, 과잉 공기비가 1.2 보다 큰 경우에는 폐가스 손실열이 증가하여 열손실이 커진다. 즉, 과잉 공기비가 적정 수준(예를 들어, 1.2)을 벗어나는 경우에는 열손실이 커지는 단점이 있다. 따라서, 가연 가스 중에서 공기의 양을 가연 가스의 양의 약 1.2배 정도로 공급하는 것이 가장 효율적이다.If the excess air ratio is less than 1.2, since the combustible gas is not completely combusted and escapes to the waste gas, the heat loss is large. If the excess air ratio is larger than 1.2, the heat loss is increased due to the increased heat loss of the waste gas. That is, when the excess air ratio is out of an appropriate level (for example, 1.2), there is a disadvantage that the heat loss increases. Therefore, it is most efficient to supply the amount of air in the combustible gas at about 1.2 times the amount of the combustible gas.
그러나, 가연 가스의 발열량 변동이 심할 뿐만 아니라 가연 가스의 조성이 시시각각 변하기 때문에, 이론 공연비도 이에 따라 변하게 되어, 과잉 공기비를 신속하게 1.2에 맞추는 것이 매우 어려워 열손실이 많아질 뿐만 아니라 연료비도 상승하는 문제점이 있었다.However, the fluctuation of the calorific value of the combustible gas is not only severe, but also the composition of the combustible gas changes from time to time, so that the theoretical air-fuel ratio is changed accordingly, and it is very difficult to quickly adjust the excess air ratio to 1.2, resulting in high heat loss and fuel cost. There was a problem.
또한, 종래에는 가연 가스의 조성을 계속 측정하여 분석하고 이에 따라 이론 공연비를 산출하여 공급되는 공기의 양을 조절하였으나 가연 가스의 조성을 분석하는 것은 인력과 시간이 많이 소모된다는 문제점이 있다.In addition, in the related art, the composition of the combustible gas is continuously measured and analyzed, and accordingly, the theoretical air-fuel ratio is adjusted to adjust the amount of air supplied, but analyzing the composition of the combustible gas has a problem in that manpower and time are consumed.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 최적의 공기비를 갖도록 공기를 가연 가스에 공급함으로써 열손실을 최소한으로 하는 것을 일 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to minimize heat loss by supplying air to the combustible gas to have an optimal air ratio.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 열원 공급원인 가연 가스를 연소시켜 철강 소재를 가열하는 가열로에서 상기 가연 가스를 연소시키기 위한 가연 가스 연소 제어 방법에 있어서, 상기 가연 가스의 양에 대한 상기 가연 가스를 완전 연소시키기 위하여 공급되어야 하는 공기의 양의 비인 이론 공연비와 상기 가연 가스의 열량 간의 관계식을 도출하는 단계; 상기 가열로의 열량을 측정하는 단계; 상기 관계식에 상기 측정된 열량을 대입하여 상기 측정된 열량에 대응하는 이론 공연비를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 이론 공연비에 따라 상기 가열로에 공급되는 공기의 공급량을 조절하는 단계;를 포함하는 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법을 제공한다. 본 실시예에 따르면, 가연 가스의 열량만을 측정하여 최적의 이론 공연비를 구할 수 있어 가연 가스를 연소시키기 위한 최적의 공기량을 공급할 수 있다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention is a combustible gas combustion control method for combusting the combustible gas in a heating furnace for heating a steel material by combusting a combustible gas as a heat source source, Deriving a relationship between the theoretical air-fuel ratio and the amount of heat of the combustible gas, which is the ratio of the amount of air that must be supplied to completely combust the combustible gas to an amount; Measuring calorific value of the heating furnace; Calculating the theoretical air-fuel ratio corresponding to the measured heat amount by substituting the measured heat amount in the relational expression; And adjusting a supply amount of air supplied to the heating furnace according to the calculated theoretical air-fuel ratio. According to this embodiment, it is possible to obtain the optimal theoretical air-fuel ratio by measuring only the calorific value of the combustible gas, thereby supplying the optimum amount of air for combusting the combustible gas.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 이론 공연비와 가연 가스의 열량 간의 관계식을 도출하는 단계는, 상기 가연 가스의 조성을 분석하여 이론 공연비를 계산하 는 단계; 및 상기 가연 가스의 열량을 측정하는 단계;를 복수 번 반복하여 상기 이론 공연비와 상기 열량 간의 관계식을 도출할 수 있다. 본 실시예에서, 바람직하게는, 상기 관계식은 상기 계산된 이론 공연비와 상기 측정된 열량의 회귀 분석을 통해 결정될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 복수 번 실시된 열량 측정 및 이론 공연비 계산에 의해 보다 신뢰성있는 이론 공연비의 계산을 가능하게 한다.In another embodiment of the present invention, deriving a relation between the theoretical air-fuel ratio and the calorific value of the combustible gas may include calculating a theoretical air-fuel ratio by analyzing the composition of the combustible gas; And measuring the calorific value of the combustible gas; may be repeated a plurality of times to derive a relationship between the theoretical air-fuel ratio and the calorific value. In the present embodiment, preferably, the relational expression may be determined through regression analysis of the calculated theoretical air-fuel ratio and the measured calories. According to this embodiment, more reliable calculation of theoretical air-fuel ratio can be made by calorimetric measurement and theoretical air-fuel ratio calculation performed multiple times.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 공기의 공급량을 조절하는 단계는, 상기 산출된 이론 공연비에 따른 이론 공기량에 기설정된 과잉 공기비를 곱하여 결정된 값에 따라 상기 가열로에 공급되는 공기의 양을 조절하는 것을 특징으로 한다. 본 실시예에서, 상기 공기의 공급량을 조절하는 단계 이전에, 상기 가열로의 폐가스에서 CO의 농도를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 CO의 농도에 따라 상기 과잉 공기비를 조정하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 폐가스에서 CO 농도를 분석함으로써 가열로에서 연소가 불완전 연소가 되었는지 여부를 알 수 있어 그 결과를 더욱 최적인 공기비를 찾도록 하여 불완전 연소를 방지할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of adjusting the supply amount of air, adjusting the amount of air supplied to the heating furnace according to a value determined by multiplying the theoretical excess air ratio according to the calculated theoretical air-fuel ratio by a predetermined excess air ratio. It is characterized by. In this embodiment, before the step of adjusting the supply amount of air, detecting the concentration of CO in the waste gas of the heating furnace; And adjusting the excess air ratio according to the detected concentration of CO. According to the present embodiment, by analyzing the CO concentration in the waste gas, it is possible to know whether the combustion is incomplete combustion in the heating furnace, and the result can be found to find a more optimal air ratio to prevent incomplete combustion.
더욱 상세하게는, 상기 과잉 공기비를 조정하는 단계는, 상기 CO의 농도가 기설정된 제1 농도 이상인 경우 상기 과잉 공기비를 증가시키고 상기 제1 농도보다 낮은 기설정된 제2 농도 이하인 경우 상기 과잉 공기비를 감소시킬 수 있다. 이에 의해 최적의 이론 공연비가 설정되어 이에 따라 공기가 공급될 수 있다.More specifically, adjusting the excess air ratio may include increasing the excess air ratio when the concentration of CO is greater than or equal to a first predetermined concentration and decreasing the excess air ratio when the concentration is less than or equal to a second predetermined concentration that is lower than the first concentration. You can. The optimal theoretical air-fuel ratio is thereby set so that air can be supplied accordingly.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 공기의 양을 조절하는 단계 이전에, 상기 산출된 이론 공연비가 기설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 가열로의 열량을 측정하는 단계, 상기 이론 공연비를 산출하는 단계, 및 상기 이론 공연비에 따라 상기 공기의 공급량을 조절하는 단계를 다시 수행할 수 있다. 이 과정을 통하여 가열로의 기기 이상으로 이론 공연비가 잘못 계산되는 경우를 검출할 수 있어 본 발명에 따른 방법을 더욱 신뢰성 있게 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, before the step of adjusting the amount of air, if the calculated theoretical air-fuel ratio is out of a predetermined range, measuring the amount of heat of the heating furnace, calculating the theoretical air-fuel ratio, And adjusting the supply amount of air according to the theoretical air-fuel ratio. Through this process, it is possible to detect the case where the theoretical air-fuel ratio is incorrectly calculated beyond the apparatus of the heating furnace, thereby making the method according to the present invention more reliable.
본 발명의 실시예에 따르면, 가연 가스의 열량과 이론 공연비와의 관계로부터 최적의 이론 공연비를 구함으로써 이에 따라 공급되는 공기량에 의해 가연 가스가 열손실을 최소화하면서 연소될 수 있으며, 가열로내 소재에 공급되는 열량을 용이하게 제어할 수 있어 가열로 내 소재의 적정 스케일 형성에 영향을 주어 제품 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, by calculating the optimal theoretical air-fuel ratio from the relationship between the heat amount of the combustible gas and the theoretical air-fuel ratio, the combustible gas can be combusted while minimizing heat loss by the amount of air supplied accordingly. It is possible to easily control the amount of heat supplied to the effect of forming a proper scale of the material in the furnace has the effect of improving the product quality.
또한, 가연 가스가 완전 연소됨으로써 연료비가 절감될 뿐만 아니라 유해 공기의 배출도 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, since the combustible gas is completely burned, not only fuel costs are reduced, but also harmful air emissions are reduced.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 첨부된 도면에서 유사하거나 동일한 구성요소는 유사하거나 동일한 도면 부호로 나타낸다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example of this invention is described with reference to drawings. In the accompanying drawings, like or identical components are designated by like or identical reference numerals.
도 1은 가열로 내에 공급되는 여러 종류의 가연 가스의 평균 조성과 이에 평균 발열량을 나타내는 표이다. 도 1에 도시된 바와 같이, COG, BFG, LDG, LNG는 서로 다른 화학 조성을 가지며, 이러한 화학 조성의 차이에 의해 공급 열량도 바뀐다. 전술한 바와 같이, 가열로에는 상기 가연 가스와 같은 여러 가지 가연 가스가 공급되며, 그 공급원도 서로 다르다. 즉, Coke 오븐에서 공급되는 COG는 Coke 오븐의 운전 상태에 따라 공급량이 달라진다. 따라서, 공급원의 상황에 따라 가열로에 공급되는 가연 가스의 종류 및 비율이 달라지며, 이에 따라 가연 가스가 공급할 수 있는 공급 열량도 달라지게 된다.1 is a table showing the average composition and the average calorific value of various types of combustible gas supplied into a heating furnace. As shown in FIG. 1, COG, BFG, LDG, and LNG have different chemical compositions, and the supply calories are also changed by such chemical compositions. As described above, the combustion furnace is supplied with various combustible gases such as the combustible gas, and their sources are also different. That is, the amount of COG supplied from the coke oven varies depending on the operating state of the coke oven. Therefore, the type and ratio of the combustible gas supplied to the heating furnace vary according to the situation of the supply source, and thus, the amount of heat supplied by the combustible gas may also vary.
도 2는 가열로의 버너로 공급되는 가연 가스의 표준 열량 및 실제 공급 열량의 변동 사항을 나타내는 그래프이다. 도 2에서 알 수 있듯이 종래에는 가열로에 공급되는 열량의 편차가 심하게 나타나는 것을 알 수 있으며, 이에 따라 일정한 공연비로 조업하는 경우에 가열로에 공급되는 열량의 조건에 따라 과잉 연소 및 불완전 연소가 발생하여 가열 소재의 품질 및 에너지 소모에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.2 is a graph showing changes in the standard calorific value and actual supply calorific value of the combustible gas supplied to the burner of the heating furnace. As can be seen in Figure 2, it can be seen that the variation in the amount of heat supplied to the heating furnace is conventionally severe. Accordingly, when operating at a constant air-fuel ratio, excessive combustion and incomplete combustion are generated depending on the conditions of the amount of heat supplied to the heating furnace. It can be seen that greatly affects the quality and energy consumption of the heating material.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법에 대한 플로우차트를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 가연 가스의 열량과 이론 공연비 사이의 관계식을 도출하는 단계(S110), 가연 가스의 열량을 측정하는 단계(S120), 이론 공연비를 계산하는 단 계(S130) 및 공급되는 공기의 양을 조절하는 단계(S140)를 포함한다.3 shows a flowchart of a method for controlling combustible gas combustion in a furnace according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 3, the method according to an embodiment of the present invention, the step of deriving the relationship between the calorific value of the combustible gas and the theoretical air-fuel ratio (S110), the step of measuring the calorific value of the combustible gas (S120), the theory Comprising a step (S130) for calculating the air-fuel ratio and adjusting the amount of air supplied (S140).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법에 사용되는 가연 가스의 열량과 이론 공연비 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에서 회귀 분석을 통해 가연 가스의 열량과 이론 공연비 사이의 관계식이 도출될 수 있다.4 is a graph showing the relationship between the calorific value of the combustible gas and the theoretical air-fuel ratio used in the combustible gas combustion control method in the heating furnace according to an embodiment of the present invention. In this graph, regression analysis can be used to derive the relationship between the calories of combustible gas and the theoretical air-fuel ratio.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법에서 폐가스에 함유된 CO로부터 이론 공연비를 증감시키는 방법에 대한 플로우차트를 도시한다. 본 플로우차트에 따르면, 먼저 폐가스에서 CO의 농도가 검출되며(S210), CO의 농도와 제1 농도가 비교되어(S220), CO의 농도가 제1 농도보다 더 크면 과잉 공기비를 증가시키고(S240), CO의 농도가 제1 농도보다 같거나 작으면 CO의 농도와 제2 농도가 비교되어(S230), CO의 농도가 제2 농도보다 더 작으면 과잉 공기비를 감소시키고(S250), CO의 농도가 제2 농도보다 같거나 더 크면 단계 S210으로 귀환한다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of increasing or decreasing a theoretical air-fuel ratio from CO contained in waste gas in a method of controlling combustible gas combustion in a heating furnace according to an embodiment of the present invention. According to the flowchart, first, the concentration of CO in the waste gas is detected (S210), and the concentration of CO is compared with the first concentration (S220). When the concentration of CO is greater than the first concentration, the excess air ratio is increased (S240). ), When the concentration of CO is equal to or less than the first concentration, the concentration of CO is compared with the second concentration (S230). When the concentration of CO is smaller than the second concentration, the excess air ratio is reduced (S250). If the concentration is equal to or greater than the second concentration, the flow returns to step S210.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법에 대한 플로우차트를 도시한다. 본 방법은, 가연 가스의 열량과 이론 공연비 사이의 관계식을 도출하는 단계(S310), 가연 가스의 열량을 계산하는 단계(S320), 이론 공연비를 계산하는 단계(S330), 이론 공연비가 기설정된 범위 내에 포함되는 지 여부를 판단하는 단계(S340) 및 공급되는 공기의 양을 조절하는 단계(S350)를 포함한다.6 shows a flowchart of a method for controlling combustible gas combustion in a furnace according to another embodiment of the present invention. The method includes the steps of deriving a relational expression between the calorific value of the combustible gas and the theoretical air-fuel ratio (S310), calculating the calorific value of the combustible gas (S320), calculating the theoretical air-fuel ratio (S330), and the theoretical air-fuel ratio in a predetermined range. Determining whether it is included in (S340) and adjusting the amount of air supplied (S350).
도 7은 종래 기술과 본 발명의 일 실시예를 적용한 실적을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the results of applying the prior art and an embodiment of the present invention.
다음으로, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 가열로에서 가연 가스를 연소시키기 위한 공기의 공급을 조절하는 방법의 동작 및 작용을 설명한다.Next, with reference to the accompanying drawings, it will be described the operation and operation of the method for adjusting the supply of air for burning combustible gas in the heating furnace according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 일 실시예는 가열로 내의 가연 가스의 양에 대한 가연 가스를 완전 연소시키기 위하여 공급되어야 하는 공기의 양의 비인 이론 공연비과 가연 가스의 열량 사이의 관계식을 도출하는 것으로부터 시작된다(S110). 이를 위하여, 먼저 가열로에 공급되는 가연 가스는 가스 분석기를 통해 그 성분이 분석된다. 이와 동시에, 공급되는 가연 가스는 예를 들어 열량계를 통해 열량이 측정된다. 상기 가스 분석기에 의해 가연 가스의 조성이 분석되는 경우, 분석기는 가연 가스에서 예를 들어 O2, N2, H2, H20, CO, CO2, CH4 와 같은 성분에 대한 조성(분율)을 분석한다. 상기 가연 가스의 조성이 분석되면 그 조성으로부터 가연 가스가 완전연소되기 위하여 필요한 이론적인 공기량이 구해지며, 가연 가 스의 양에 대한 이론적인 공기량의 비인 이론 공연비가 구해진다.First, referring to FIG. 3, an embodiment according to the present invention provides a relation between the theoretical air-fuel ratio and the amount of heat of the combustible gas, which is a ratio of the amount of air to be supplied to completely combust the combustible gas to the amount of the combustible gas in the furnace. It begins with deriving (S110). For this purpose, the combustible gas first supplied to the furnace is analyzed for its components through a gas analyzer. At the same time, the calorific value of the combustible gas supplied is measured via a calorimeter. When the composition of the combustible gas is analyzed by the gas analyzer, the analyzer analyzes the composition (fractions) of the components of the combustible gas, for example, O 2 , N 2 , H 2 , H 2 0, CO, CO 2 , CH 4 ). When the composition of the combustible gas is analyzed, the theoretical air amount required for complete combustion of the combustible gas is obtained from the composition, and the theoretical air-fuel ratio, which is the ratio of the theoretical air amount to the amount of the combustible gas, is obtained.
이러한 과정이 반복되는 경우, 측정된 열량과 이론 공연비 사이에는 소정의 관계를 성립되며, 도 4은 본 실시예에 따른 예시적인 결과를 도시한다. 이러한 결과에 따라 열량과 이론 공연비 사이에서 관계식이 도출될 수 있으며, 일 실시예에서는 상기 관계식은 회귀 분석을 이용할 수 있다. 도 4에 도시된 그래프를 회귀 분석을 이용하여 관계식을 도출하는 경우, 다음과 같은 관계식이 도출된다.When this process is repeated, a predetermined relationship is established between the measured calories and the theoretical air-fuel ratio, and Fig. 4 shows an exemplary result according to the present embodiment. According to this result, a relation may be derived between a calorie value and a theoretical air-fuel ratio. In one embodiment, the relation may use regression analysis. When the relational expression is derived from the graph shown in FIG. 4 using regression analysis, the following relational expression is derived.
관계식이 도출된 후에는, 현재 가열로로 공급되는 가연 가스의 열량이 측정된다(S120). 가연 가스의 열량이 측정되면, 측정된 열량은 단계 S110에서 도출된 관계식에 대입되며, 이에 따라 이론 공연비가 계산된다(S130). 예를 들어, 도 4로부터 도출된 수학식 1의 경우에, 예를 들어 가연 가스의 열량이 3500Kcal/Nm3로 측정되었다면, 상기 수학식 1에 이를 대입함으로써 3.481Nm3의 이론 공연비가 계산된다.After the relationship is derived, the amount of heat of the combustible gas currently supplied to the furnace is measured (S120). When the calorific value of the combustible gas is measured, the measured calorific value is substituted into the relational expression derived in step S110, and the theoretical air-fuel ratio is calculated accordingly (S130). For example, in the case of the equation (1) derived from Figure 4, for example if the amount of heat of the combustible gas as measured by 3500Kcal / Nm 3, by substituting it for the equation (1) is calculated theoretical air-fuel ratio of 3.481Nm 3.
이론 공연비가 계산된 후에는 계산된 이론 공연비에 따라 가열로에 공급되는 공기의 양이 조절된다(S140). 즉, 과잉 공기비가 대략 1.2이므로 이론 공연비에 과잉 공기비를 곱한 양만큼의 공기를 공급함으로써 가열로의 연소 효율을 높일 수 있다. 상기 예의 경우, 1Nm3의 가연 가스에 대하여 4.177Nm3의 공기가 공급된다.After the theoretical air-fuel ratio is calculated, the amount of air supplied to the heating furnace is adjusted according to the calculated theoretical air-fuel ratio (S140). That is, since the excess air ratio is approximately 1.2, the combustion efficiency of the heating furnace can be improved by supplying the amount of air multiplied by the theoretical air-fuel ratio multiplied by the excess air ratio. In the above example, 4.177 Nm 3 of air is supplied to 1 Nm 3 of flammable gas.
이와 같이, 열량과 이론 공연비 사이의 관계식을 도출하여 이용함으로써 공급되는 공기의 양을 조절할 때 가연 가스의 조성을 분석하지 않고서 가연 가스의 열량만을 이용할 수 있기 때문에, 보다 간편하고 신속하게 가연 가스를 연소시키기위한 공기의 양을 조절할 수 있다.In this way, by deriving and using the relationship between the calorie value and the theoretical air-fuel ratio, since only the calorific value of the combustible gas can be used without adjusting the composition of the combustible gas when adjusting the amount of air supplied, the combustible gas can be burned more easily and quickly. The amount of air can be adjusted.
한편, 본 발명에 따른 실시예는 도 5에서와 같이, 가열로의 폐가스에서 CO 농도를 검출하고 이에 따라 과잉 공기비를 조절함으로써 가열로의 연소 효율을 더욱 높일 수 있다. 전술한 바와 같이, 과잉 공기비가 1.2일 때 최적의 연소 효율을 가질 수 있다고 알려졌으나, 그 과잉 공기비는 가연 가스의 조성이나 주위 환경에 의하여 가변될 수 있으므로, 도 5의 방법을 통해 현재 가열로에 공급되는 가연 가스에 대한 최적의 과잉 공기비를 유지하도록 할 수 있다.On the other hand, according to the embodiment of the present invention, as shown in Figure 5, by detecting the CO concentration in the waste gas of the heating furnace, it is possible to further increase the combustion efficiency of the heating furnace by adjusting the excess air ratio. As described above, when the excess air ratio is 1.2, it is known to have an optimum combustion efficiency, but since the excess air ratio may vary depending on the composition of the combustible gas or the surrounding environment, the method of FIG. It is possible to maintain an optimum excess air ratio to the combustible gas supplied.
이를 위하여, 먼저, 가열로에서 배출되는 폐가스에서 CO 농도를 검출한다(S210). 폐가스의 CO 농도는 가열로 내에서 가연 가스가 완전 연소되었는지를 나타내는 지표가 되므로, CO 농도를 검출함으로써 가연 가스의 연소 정도를 알 수 있다. 따라서, 먼저 가열로에서 폐가스의 CO 농도를 검출한 후에, 검출된 농도가 기설정된 제1 농도(예를 들어, 400ppm)보다 더 큰 경우(S220-예)에는 가열로 내에서 불완전 연소가 발생하고 있는 것이므로 공기의 양을 늘여 주어야 한다. 이 경우에는 과잉 공기비를 기설정된 양만큼(예를 들어, 0.05)만큼 증가시키기는 것이 바람직하다(S240). 또한, 검출된 농도가 기설정된 제2 농도(예를 들어, 50ppm)보다 더 작은 경우(S230-예)에는 가열로 내에서 과잉 연소가 발생하고 있는 것이므로 공기의 양을 줄여 주어야 한다. 이 경우에는 과잉 공기비를 기설정된 양만큼(예를 들어, 0.05)만큼 감소시키기는 것이 바람직하다(S250). 그리고, 검출된 농도가 제1 농도 및 제2 농도 사이에 있다면, 과잉 공기비를 가변시키지 않고 현재의 과잉 공기비를 유지하는 것이 바람직하다.To this end, first, the concentration of CO in the waste gas discharged from the heating furnace is detected (S210). Since the CO concentration of the waste gas becomes an index indicating whether the combustible gas is completely burned in the heating furnace, the combustion degree of the combustible gas can be known by detecting the CO concentration. Therefore, after first detecting the CO concentration of the waste gas in the furnace, incomplete combustion occurs in the furnace when the detected concentration is greater than the first predetermined concentration (eg 400 ppm) (S220-YES). You have to increase the amount of air. In this case, it is preferable to increase the excess air ratio by a predetermined amount (for example, 0.05) (S240). In addition, when the detected concentration is smaller than the second predetermined concentration (for example, 50 ppm) (S230-yes), the amount of air should be reduced because excessive combustion is occurring in the furnace. In this case, it is preferable to reduce the excess air ratio by a predetermined amount (for example, 0.05) (S250). And if the detected concentration is between the first concentration and the second concentration, it is desirable to maintain the current excess air ratio without changing the excess air ratio.
또한, 도 5에서 농도 검출에 의해 이론 공연기가 가변되거나 유지된(S220 내지 S250) 후에는 소정의 기설정된 시간을 유지한 후에 다시 단계 S210 내지 S250를 반복할 수 있으며, 또한, 실시간으로 CO 농도를 측정하여 과잉 공기비를 실시간을로 가변시킬 수도 있다. 한편, 상기 단계 S210 내지 S250 단계는 도 3에 도시된 단계들이 수행된 후에 이어서 수행되는 것이 바람직하다.In addition, in FIG. 5, after the theoretical performance is changed or maintained by the concentration detection (S220 to S250), after maintaining a predetermined time, steps S210 to S250 may be repeated again, and the CO concentration may be changed in real time. By measuring the excess air ratio can be varied in real time. Meanwhile, the steps S210 to S250 are preferably performed after the steps shown in FIG. 3 are performed.
한편, 전술한 바와 같이 가열로는 예열대, 가열대, 균열대로 이루어져 있으며 상기 과잉 공기비는 예열대, 가열대 및 균열대별로 별도로 설정되어 설정된 과잉 공기비에 따라 예열대, 가열대 및 균열대별로 공기가 별도로 공급될 수 있다.Meanwhile, as described above, the heating furnace consists of a preheating zone, a heating zone, and a cracking zone, and the excess air ratio is separately set for each of the preheating zone, the heating zone, and the cracking zone, and air is separately supplied for each of the preheating zone, the heating zone, and the cracking zone according to the set excess air ratio. Can be.
다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 본 발명의 다른 실시예는 이론 공연비가 기설정된 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하는 단계(S340)가 추가되었다는 것을 제외하고는 도 3의 실시예와 유사하다. 단계 S310 내지 S330은 단계 S110 내지 S130과 동일하고, 단계 S350은 단계 S140과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 이론 공연비가 계산(S330)된 후에 계산된 이론 공연비가 기설정된 범위, 즉 상한과 하한 사이에 있는지 판단된다(S340). 가열로의 가스 공급 장치 등과 같은 기기에 고장이 생기는 경우에는 이론 공연비를 계산하는 경우 예상치 못한 값을 가질 수가 있다. 이러한 값을 근거로 하여 공기를 공급하는 경우에는 더욱 심각한 고장이나 품질 손상을 가져올 수 있으므로, 이러한 경우에는 이론 공연비를 갱신하지 않고 다시 가연 가스의 조성 분석을 하는 것이 바람직하다. 만약, 이론 공연비가 계속해서 기설정된 범위를 벗어나 있는 경우에는, 조업을 중단시키거나 감독자에게 경고를 제공할 수 있다.Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Another embodiment of the present invention is similar to the embodiment of FIG. 3 except that step S340 is added to determine whether the theoretical air-fuel ratio is within a predetermined range. Steps S310 to S330 are the same as steps S110 to S130, and step S350 is the same as step S140, and thus description thereof will be omitted. In the present embodiment, it is determined whether the theoretical air-fuel ratio calculated after the theoretical air-fuel ratio is calculated (S330) is within a preset range, that is, the upper limit and the lower limit (S340). In the event of a failure of a device such as a gas supply unit of a furnace, the theoretical air-fuel ratio may have an unexpected value. In the case of supplying air based on these values, more serious failure or quality damage may be caused. In this case, it is desirable to analyze the composition of the combustible gas again without updating the theoretical air-fuel ratio. If the theoretical air-fuel ratio continues to deviate from the preset range, the operation may be stopped or a supervisor may be given a warning.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 가연 가스의 완전 연소에 필요한 공기를 안정적으로 공급할 수 있어 불완전 연소나 과잉 연소에 따른 열손실을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 안정된 열원을 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, it is possible to stably supply the air required for the complete combustion of the combustible gas to minimize the heat loss due to incomplete combustion or overcombustion, thereby providing a stable heat source It works.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 과잉 공기비를 CO의 농도에 따라 조절할 수 있어 가연 가스의 완전 연소을 더욱 정밀하게 도모할 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, the excess air ratio can be adjusted according to the concentration of CO, so that it is possible to more precisely complete combustion of the combustible gas.
그리고, 이론 공연비가 일정 범위 내에 있는지를 모니터링할 수 있어 가열로의 고장 여부를 사전에 판단할 수 있는 기초도 제공할 수 있다.In addition, it is possible to monitor whether the theoretical air-fuel ratio is within a certain range to provide a basis for determining in advance whether the furnace failure.
본 발명의 실시예에 따른 방법을 적용한 결과, 도 7에서 알 수 있듯이 월별 연료원 단위 실적이 종래((a)의 경우)의 257.8 Mcal/Ton에서 본 발명의 경우((b)의 경우) 227.9 Mal/Ton로 감소되어 연료비 감소 효과가 대략 10% 있는 것을 알 수 있다.As a result of applying the method according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the monthly fuel source unit performance is 257.8 Mcal / Ton of the conventional case (in case of (a)). It is reduced to Mal / Ton, and it can be seen that the fuel cost reduction effect is about 10%.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but by the appended claims. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that various forms of substitution, modification, and alteration are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims, and the appended claims. Will belong to the technical spirit described in.
도 1은 가열로 내에 공급되는 여러 종류의 가연 가스의 평균 조성과 이에 평균 발열량을 나타내는 표이다.1 is a table showing the average composition and the average calorific value of various types of combustible gas supplied into a heating furnace.
도 2는 가열로로 공급되는 가연 가스의 표준 열량 및 실제 공급 열량의 변동 사항을 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing changes in the standard calorific value and the actual supply calorific value of the combustible gas supplied to the heating furnace.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법에 대한 플로우차트를 도시한다.3 shows a flowchart of a method for controlling combustible gas combustion in a furnace according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법에 사용되는 가연 가스의 공급 열량과 이론 공연비 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the relationship between the supply heat amount of the combustible gas and the theoretical air-fuel ratio used in the combustible gas combustion control method in the heating furnace according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법에서 폐가스에 함유된 CO로부터 이론 공연비를 증감시키는 방법에 대한 플로우차트를 도시한다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of increasing or decreasing a theoretical air-fuel ratio from CO contained in waste gas in a method of controlling combustible gas combustion in a heating furnace according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열로에서의 가연 가스 연소 제어 방법에 대한 플로우차트를 도시한다.6 shows a flowchart of a method for controlling combustible gas combustion in a furnace according to another embodiment of the present invention.
도 7은 종래 기술과 본 발명의 일 실시예를 적용한 실적을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the results of applying the prior art and an embodiment of the present invention.
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