KR101205069B1 - 연료가스 공급 제어장치 및 방법 - Google Patents

연료가스 공급 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

연료가스의 발열량이 발열량 안정범위 미만인 경우 보조연료를 공급하여 가열로로 공급되는 연료가스의 발열량을 발열량 안정범위 이상으로 유지하도록 하는 연료가스 공급 제어장치 및 방법이 제시된다. 제시된 연료가스 공급 제어장치는, 코크스공장에서 연료가스 홀더로 공급되는 연료가스의 발열량과 발열량 설정값을 비교하여 보조연료의 투입 여부를 판단하는 판단부; 판단부에서 보조연료의 투입으로 판단하면 보조연료와 연료가스를 혼합하여 가열로의 버너로 공급하도록 제어하는 제어부; 제어부의 제어에 따라 보조연료를 공급하는 보조연료 공급부; 및 제어부의 제어에 따라 연료가스 홀더로부터 공급되는 연료가스 및 보조연료 공급부로부터 공급되는 보조가스를 혼합하여 버너로 공급하는 연료가스 혼합부를 포함한다.

Description

연료가스 공급 제어장치 및 방법{Apparatus and method for controlling injection of fuel-gas}
본 발명은 연료가스 공급 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가열로에 공급되는 연료가스의 발열량을 발열량 설정값 이상으로 유지되도록 제어하는 연료가스 공급 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 열간 압연 공정은 소재(예를 들어, 슬라브)를 가열로에서 가열하고, 가열된 소재를 조압연과 사상압연 등의 압연 단계로 이루어지고, 이와 같은 열간 압연에서 사용되는 소재인 슬라브는 가열로에서 대략 1200～1330℃ 정도로 가열된다.
그리고, 제철소의 가열로를 가열하기 위해 가장 많이 사용하고 있는 연료가스로는 일반적으로 BFG(Blast Furnace Gas: 고로가스), COG(Coke Oven Gas), LDG가 있다.
본 발명은 연료가스의 발열량이 발열량 안정범위 미만인 경우 보조연료를 공급하여 가열로로 공급되는 연료가스의 발열량을 발열량 안정범위 이상으로 유지하도록 하는 연료가스 공급 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다. 즉, 본 발명은 부생가스를 주된 연료가스로 사용하는 가열로(즉, COG를 연료가스로 사용하는 열연가열로)에서 발열량 변동에 능동적으로 대응할 수 있도록 하는 연료가스 공급 제어장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 연료가스 공급 제어장치는, 코크스공장에서 연료가스 홀더로 공급되는 연료가스의 발열량과 발열량 설정값을 비교하여 보조연료의 투입 여부를 판단하는 판단부; 판단부에서 보조연료의 투입으로 판단하면 보조연료와 연료가스를 혼합하여 가열로의 버너로 공급하도록 제어하는 제어부; 제어부의 제어에 따라 보조연료를 공급하는 보조연료 공급부; 및 제어부의 제어에 따라 연료가스 홀더로부터 공급되는 연료가스 및 보조연료 공급부로부터 공급되는 보조가스를 혼합하여 버너로 공급하는 연료가스 혼합부를 포함한다.
판단부는 연료가스의 발열량이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 공급으로 판단한다.
연료가스 혼합부에서 버너로 공급되는 연료가스의 발열량인 발열량 측정값을 측정하는 발열량 측정부를 더 포함한다.
판단부는 발열량 측정부로부터의 발열량 측정값과 발열량 설정값을 비교하여 보조연료의 추가 공급 여부를 판단하되, 판단부는 발열량 측정값이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 추가 공급으로 판단한다.
연료가스 홀더로 공급되는 연료가스의 발열량, 보조연료의 온도 측정값 중에 적어도 하나를 가열공정을 제어하는 조업제어장치로부터 수신하는 통신부를 더포함한다.
연료가스의 발열량을 보정하기 위해 사용되는 보조연료를 저장하는 보조연료 저장부를 포함한다.
판단부는, 보조연료의 온도 측정값을 온도 설정값과 비교하여 보조연료의 열 교환기 공급 여부를 판단한다.
판단부는, 온도 측정값이 온도 설정값 미만이면 열 교환기 공급으로 판단하고, 온도 측정값이 온도 설정값 이상이면 열 교환기 바이패스로 판단한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 연료가스 공급 제어방법은, 판단부에 의해, 코크스공장에서 연료가스 홀더로 공급되는 연료가스의 발열량과 발열량 설정값을 비교하여 보조연료의 투입 여부를 판단하는 단계; 제어부에 의해, 판단하는 단계에서 보조연료의 투입으로 판단하면 보조연료를 연료가스 혼합부로 공급하도록 보조연료 공급부를 제어하는 단계; 및 연료가스 혼합부에 의해, 연료가스 홀더로부터 공급되는 연료가스 및 제어하는 단계에서 공급되는 보조가스를 혼합하여 버너로 공급하는 단계를 포함한다.
판단하는 단계에서는 연료가스의 발열량이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 공급으로 판단한다.
열량 측정부에 의해, 연료가스 혼합부에서 버너로 공급되는 연료가스의 발열량인 발열량 측정값을 측정하는 단계를 더 포함한다.
판단부에 의해, 발열량 측정값과 발열량 설정값을 비교하여 보조연료의 추가 공급 여부를 판단하는 단계를 더 포함하되, 보조연료의 추가 공급 여부를 판단하는 단계에서는 발열량 측정값이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 추가 공급으로 판단한다.
통신부에 의해, 연료가스 홀더로 공급되는 연료가스의 발열량, 보조연료의 온도 측정값 중에 적어도 하나를 가열공정을 제어하는 조업제어장치로부터 수신하는 단계를 더 포함한다.
판단부에 의해, 보조연료의 온도 측정값을 온도 설정값과 비교하여 보조연료의 열 교환기 공급 여부를 판단하는 단계를 더 포함한다.
열 교환기 공급 여부를 판단하는 단계에서는, 온도 측정값이 온도 설정값 미만이면 열 교환기 공급으로 판단하고, 온도 측정값이 온도 설정값 이상이면 열 교환기 바이패스로 판단한다.
본 발명에 따른 연료가스 공급 제어장치 및 방법은 코크스공장으로부터 제공되는 연료가스의 발열량이 발열량 안정범위 미만으로 떨어지면 보조연료를 공급하여 가열로로 공급함으로써, 조성변화로 인해 연료가스의 발열량이 급작스런 저하되어 가열료 내의 산소량이 증가하게 되어 제품에 스케일이 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연료가스 공급 제어장치 및 방법은 코크스공장으로부터 제공되는 연료가스의 발열량이 발열량 안정범위 미만으로 떨어지면 보조연료를 공급하여 가열로로 공급함으로써, 조업조건 및 조성조건에 따른 연료가스의 발열량을 발열량 안정범위 내에서 유지할 수 있다.
부수적으로, 연료가스 공급 제어장치 및 방법은 가열로로 공급되는 연료가스의 발열량을 발열량 안정범위 내에서 유지하도록 제어함으로써, 가열로로 공급되는 연료가스의 발열량 변동을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
부수적으로, 연료가스 공급 제어장치 및 방법은 가열로로 공급되는 연료가스의 발열량 변동을 최소화함으로써, 안정적 조업을 통해 생산율이 증가하고, 품질 불량율을 최소화하고, 조업 효율성을 최대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 연료가스 공급 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료가스 공급 제어장치를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료가스 공급 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료가스 공급 제어장치를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료가스 공급 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
일반적으로, 가열설비는 품질에 영향을 미치지 않는 단순가열 설비와, 품질에 영향을 미치는 가열설비가 있다. 열연소재(Slab, Bloom)를 가열하는 설비인 가열로와 같이 품질에 영향을 미치는 가열설비의 경우, 가열설비(즉, 가열로)로 공급되는 연료가스의 발열량이 안정범위를 초과할 경우(예를 들면, 부생가스인 COG(Coke Oven Gas)의 기준발열량이 대략 4400 kcal/Nm3 정도로 설정된 가열설비(즉, 가열로)에서 대략 3600kcal/Nm3 정도로 급격한 발열량 저하가 발생할 경우), 가열설비의 연소제어에 있어 이론적인 공기비 등과 같이 연소제어에 영향을 미치는 값들이 실제 측정되는 값들과 상당한 차이가 이를 나타내어 열연소재 표면에 심각한 산화 스케일이 발생하거나, 발열량 저하에 따른 가열로의 버너가 소화 가능성으로 조업자는 생산부하를 낮추어 저부하 운전을 한다.
이러한 연료가스(즉, 부생가스)의 급격한 발열량 변동은 제철소에서 빈번하게 발생하지 않아 크게 이슈화되지 않고 있으나, 심각한 경우에는 생산량 저하 및 품질불량으로 막대한 손실을 초래한다. 한편, BFG의 경우 저위발열량은 750 kcal/Nm3, COG(Coke Oven Gas)의 저위발열량은 4400 kcal/Nm3이다. 따라서, 대부분을 발전소에서 연료용으로 사용되고 있으나 발열량 변동이 심할 경우 증기보일러 후단 온도가 극심하게 변하게 되어 설비 보호를 위해 운전을 강제적으로 정지시키고 있다.
이에, 본 발명에서는 부생가스를 주된 연료가스로 사용하는 가열로(즉, COG를 연료가스로 사용하는 열연가열로)에서 발열량 변동에 능동적으로 대응할 수 있도록 하는 연료가스 공급 제어장치 및 방법을 제공하고자 한다. 즉, 연료가스의 발열량이 안정범위를 초과할 경우 액체보조연료(예를 들면, DME)를 공급하여 안정적인 발열량을 지닌 연료가스를 가열로로 공급한다.
이하에서는, 본 발명의 연료가스 공급 제어장치를 첨부된 도면을 참조하여 자세하게 설명하면 아래와 같다. 도 1은 본 발명의 연료가스 공급 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 코크스공장(10)에서 코크스의 설비조업 과정에서 발생하는 부생가스인 COG(Coke Oven Gas)를 연료가스 홀더(20)에 보관하여 가열로(50)의 연료가스로 사용한다. 여기서, 고로, 제강 등의 설비조업 과정에서 발생하는 부생가스를 연료가스로 사용할 수도 있다.
이때, 에너지센터의 열량계는 연료가스 홀더(20)로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정하여 조업제어장치(200)로 전송한다.
조업제어장치(200)는 에너지센터의 열량계로부터 수신한 연료가스의 발열량을 연료가스 공급제어장치로 공급한다. 여기서, 조업제어장치(200)는 가열공정을 제어하는 장치이다. 조업제어장치(200)는 제어밸브(즉, 연료가스 제어밸브(70), 공기 제어밸브(80))의 제어를 통해 가열로(50)의 버너(40)로 공급되는 연료가스와 공기공급장치(30)로부터 공급되는 공기의 공급 여부를 제어하는 연소제어기(460)와, 가열로(50)의 온도를 측정하는 열전대(420), 및 열전대(420)로부터의 가열로(50) 온도 및 조업제어장치(200)의 제어신호에 따라 연소제어기(460)를 제어하여 가열로(50)의 가열 온도를 제어하는 온도조절기(440)를 제어하여 가열로(50)에서의 소재(60) 가열 공정을 제어한다.
연료가스 공급 제어장치(100)는 코크스공장(10)에서 홀더(20)로 공급되는 공급라인(즉, 부생가스 공급라인)에서 발열량계를 설치하여 연료가스의 발열량인 발열량 측정값을 측정한다. 연료가스 공급 제어장치(100)는 발열량계로부터의 발열량 측정값이 발열량 설정값(즉, 발열량 안정범위)를 미만이면, 보조연료를 연료가스와 혼합하여 가열로(50)의 버너(40)로 공급하도록 제어한다. 즉, 연료가스 공급 제어장치(100)는 생산부하를 저하시키지 않고 정상적인 조업을 가능하도록 하기 위해서, 연료가스의 발열량이 발열량 설정값 미만이면 보조연료를 공급하여 연료가스의 발열량을 보정하여 가열로(50)로 공급한다. 여기서, 연료가스 공급 제어장치(100)는 상온 상압에서 기체상태로 높은 발열량(대략 13617kcal/Nm3)을 유지하고, 5기압 이상에서 액체상태로 존재하므로 부피를 크게 하지 않고 액체 상태로 보관할 수 있는 DME를 보조연료로 사용한다. 이때, 조업제어장치(200)에서는 연료가스와 보조연료가 혼합되기 전에 보조연료(즉, DME)의 온도를 측정하고 온도가 낮을 때에는 보조연료(즉, DME)를 열 교환기(180)로 통과시켜 온도를 상승시키고, 반대로 온도가 높으면 열 교환기(180)를 바이패스하도록 제어한다. 이에, 연료가스 공급 제어장치(100)는 가열공정에서 연료가스의 발열량 변화로 인한 조업손실(즉, 제품 불량, 버너(40) 전소 등에 의한 손실)을 최소화할 수 있다.
(제1실시예)
이하에서는, 본 발명의 제1실시예에 따른 연료가스 공급 제어장치를 첨부된 도면을 참조하여 자세하게 설명하면 아래와 같다. 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료가스 공급 제어장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 연료가스 공급 제어장치(100)는 통신부(110), 발열량 측정부(120), 판단부(130), 제어부(140), 보조연료 저장부(160), 보조연료 공급부(150), 연료가스 혼합부(170)를 포함하여 구성된다.
통신부(110)는 조업제어장치(200)로부터 코크스공장(10)에서 연료가스 홀더(20)로 공급되는 연료가스(즉, 부생가스)의 발열량을 포함하는 데이터를 수신한다.
발열량 측정부(120)는 연료가스 혼합부(170)에서 버너(40)로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정하고, 측정한 발열량을 발열량 측정값으로 하여 판단부(130)로 전송한다.
판단부(130)는 통신부(110)로부터의 데이터(즉, 연료가스 홀더(20)로 공급되는 연료가스의 발열량)을 발열량 설정값과 비교하여 보조연료의 공급여부를 판단한다. 이때, 판단부(130)는 데이터에 포함된 연료가스의 발열량이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 공급으로 판단한다.
판단부(130)는 발열량 측정부(120)로부터의 발열량 측정값을 발열량 설정값과 비교하여 보조연료의 추가 공급여부를 판단한다. 이때, 판단부(130)는 발열량 측정값에 포함된 연료가스의 발열량이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 추가 공급으로 판단한다. 여기서, 판단부(130)는 발열량 측정값과 발열량 설정값의 차이에 따라 보조연료의 추가 공급량을 판단할 수도 있다.
제어부(140)는 판단부(130)의 판단결과에 따라 보조연료를 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다. 즉, 제어부(140)는 판단부(130)에서 보조연료 공급으로 판단하면 보조연료 저장부(160)에 저장된 보조연료를 연료가스 혼합부(170)로 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다. 제어부(140)는 판단부(130)에서 보조연료의 추가 공급으로 판단하면 판단부(130)에서 판단한 추가 공급량만큼의 보조연료를 연료가스 혼합부(170)로 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다. 여기서, 제어부(140)는 판단부(130)에서 보조연료의 추가 공급으로 판단하면 발열량 측정값과 발열량 설정값을 이용하여 보조연료의 추가 공급량을 산출하고, 산출한 추가 공급량에 따라 보조연료를 추가 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어할 수도 있다.
보조연료 저장부(160)는 발열량 설정값에 미달하는 연료가스의 발열량을 보정하기 위해 사용되는 보조연료를 저장한다. 이때, 보조연료 저장부(160)는 DME를 액체상태로 저장한다.
보조연료 공급부(150)는 제어부(140)의 제어에 따라 보조연료 저장부(160)에 저장된 보조연료를 연료가스 혼합부(170)로 공급한다. 이때, 보조연료 공급부(150)는 보조연료 저장부(160)에 액체상태로 저장된 DME를 연료가스를 연료가스 혼합부(170)로 공급한다.
보조연료 공급부(150)는 제어부(140)의 제어에 따라 보조연료의 공급량을 변동하여 공급한다. 즉, 보조연료 공급부(150)는 발열량 설정값에 미달하는 연료가스의 발열량을 보정하기 위해 보조연료의 공급량을 조절한다.
연료가스 혼합부(170)는 보조연료 공급부(150)로부터 공급되는 보조연료와 연료가스 홀더(20)로부터 공급되는 연료가스를 혼합하여 버너(40)로 공급한다. 즉, 연료가스 혼합부(170)는 보조연료 공급부(150)로부터 공급되는 DME와 연료가스 홀더(20)로부터 공급되는 연료가스를 혼합하고, 혼합된 연료가스를 공급관을 통해 버너(40)로 공급한다.
이하에서는, 본 발명의 제1실시예에 따른 연료가스 공급 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 자세하게 설명하면 아래와 같다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료가스 공급 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 조업제어장치(200)는 코크스공장(10)에서 연료가스 홀더(20)로 공급/저장되는 연료가스의 발열량을 측정한다. 통신부(110)는 조업제어장치(200)로부터 측정된 연료가스의 발열량을 포함하는 데이터를 수신한다(S100). 통신부(110)는 조업제어장치(200)로부터 수신한 데이터를 제어부(140)로 전송한다.
제어부(140)를 통신부(110)로부터 수신한 데이터로부터 검출한 연료가스의 발열량을 판단부(130)로 전송하여 보조연료 공급여부의 판단을 요청한다. 그에 따라, 판단부(130)는 수신한 연료가스의 발열량과 발열량 설정값을 비교하여 보조연료 공급 여부를 판단한다(S110). 이때, 판단부(130)는 연료가스의 발열량이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 공급으로 판단한다.
판단부(130)에서 보조연료의 공급으로 판단하면(S110; YES), 제어부(140)는 보조연료를 연료가스 혼합부(170)로 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다(S120). 그에 따라, 보조연료 공급부(150)는 보조연료 저장부(160)에 저장된 보조연료를 연료가스 혼합부(170)로 공급한다.
연료가스 혼합부(170)는 보조연료 공급부(150)로부터 공급되는 보조연료와 연료가스 홀더(20)로부터 공급되는 연료가스를 혼합한다(S130).
연료가스 혼합부(170)는 보조연료와 혼합된 연료가스를 공급관을 통해 가열로(50)의 버너(40)로 공급한다(S140).
이때, 발열량 측정부(120)는 버너(40)로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정한다(S150). 즉, 발열량 측정부(120)는 보조연료와 혼합되어 버너(40)로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정한다. 발열량 측정부(120)는 측정한 발열량을 발열량 측정값으로 하여 판단부(130)로 전송한다.
판단부(130)는 발열량 측정부(120)로부터 수신한 발열량 측정값을 발열량 설정값과 비교하여 보조연료의 추가 공급 여부를 판단한다(S160). 이때, 판단부(130)는 발열량 측정값이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 추가 공급으로 판단한다. 여기서, 판단부(130)는 발열량 측정값과 발열량 설정값의 차이에 따라 보조연료의 추가 공급량을 판단할 수도 있다.
판단부(130)에서 보조연료의 추가 공급으로 판단하면(S160; YES), 제어부(140)는 보조연료 공급부(150)를 제어하여 보조연료를 추가 공급한다(S170). 그에 따라, 보조연료 공급부(150)는 연료가스 혼합부(170)로 공급되는 보조연료의 공급량을 증가시킨다. 여기서, 연료가스 공급 제어장치(100)는 발열량 측정값이 발열량 설정값 이상이 될 때까지 상술한 S150 단계 내지 S170 단계를 반복수행한다.
(제2실시예)
이하에서는, 본 발명의 제2실시예에 따른 연료가스 공급 제어장치를 첨부된 도면을 참조하여 자세하게 설명하면 아래와 같다. 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료가스 공급 제어장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 연료가스 공급 제어장치(100)는 통신부(110), 발열량 측정부(120), 판단부(130), 제어부(140), 보조연료 저장부(160), 보조연료 공급부(150), 연료가스 혼합부(170), 열 교환기(180)를 포함하여 구성된다. 즉, 제2실시예에서는 보조연료의 온도를 연료가스와 혼합하기 위한 충분한 온도(즉, 온도 설정값)로 보정하기 위하 열 교환부를 더 포함하는 것이 제1실시예와의 차이점이다.
통신부(110)는 조업제어장치(200)로부터 코크스공장(10)에서 연료가스 홀더(20)로 공급되는 연료가스(즉, 부생가스)의 발열량을 포함하는 데이터를 수신한다.
통신부(110)는 조업제어장치(200)로부터 보조연료의 온도 측정값을 수신한다. 이때, 조업제어장치(200)는 연료가스와 보조연료가 혼합되기 전에 측정한 보조연료의 온도인 온도 측정값을 통신부(110)로 전송한다.
발열량 측정부(120)는 연료가스 혼합부(170)에서 버너(40)로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정하고, 측정한 발열량을 발열량 측정값으로 하여 판단부(130)로 전송한다.
판단부(130)는 통신부(110)로부터의 데이터(즉, 연료가스 홀더(20)로 공급되는 연료가스의 발열량)을 발열량 설정값과 비교하여 보조연료의 공급여부를 판단한다. 이때, 판단부(130)는 데이터에 포함된 연료가스의 발열량이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 공급으로 판단한다.
판단부(130)는 발열량 측정부(120)로부터의 발열량 측정값을 발열량 설정값과 비교하여 보조연료의 추가 공급여부를 판단한다. 이때, 판단부(130)는 발열량 측정값에 포함된 연료가스의 발열량이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 추가 공급으로 판단한다. 여기서, 판단부(130)는 발열량 측정값과 발열량 설정값의 차이에 따라 보조연료의 추가 공급량을 판단할 수도 있다.
판단부(130)는 통신부(110)로부터의 온도 측정값과 온도 설정값을 비교하여 보조연료의 열 교환부 공급 여부를 판단한다. 이때, 판단부(130)는 온도 측정값이 온도 설정값 미만이면 열 교환기(180)로의 공급으로 판단하고, 온도 측정값이 발열량 설정값 이상이면 열교환기 바이패스로 판단한다.
제어부(140)는 판단부(130)의 판단결과에 따라 보조연료를 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다. 즉, 제어부(140)는 판단부(130)에서 보조연료 공급으로 판단하면 보조연료 저장부(160)에 저장된 보조연료를 연료가스 혼합부(170)로 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다. 제어부(140)는 판단부(130)에서 보조연료의 추가 공급으로 판단하면 판단부(130)에서 판단한 추가 공급량만큼의 보조연료를 연료가스 혼합부(170)로 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다. 여기서, 제어부(140)는 판단부(130)에서 보조연료의 추가 공급으로 판단하면 발열량 측정값과 발열량 설정값을 이용하여 보조연료의 추가 공급량을 산출하고, 산출한 추가 공급량에 따라 보조연료를 추가 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어할 수도 있다.
제어부(140)는 판단부(130)의 판단결과에 따라 보조연료를 열 교환기(180)로 공급하거나, 열 교환기(180)를 바이패스하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다. 즉, 제어부(140)는 판단부(130)에서 열 교환기(180) 공급으로 판단하면 보조연료를 열 교환기(180)로 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다. 그에 따라, 보조연료 공급부(150)는 보조연료 저장부(160)에 저장된 보조연료를 열 교환기(180)로 공급하여 보조연료의 온도를 상승시킨 후에 연료가스 혼합부(170)로 공급되도록 한다. 제어부(140)는 판단부(130)에서 열 교환기(180) 바이패스로 판단하면 보조연료를 연료가스 혼합부(170)로 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다. 그에 따라, 보조연료 공급부(150)는 보조연료 저장부(160)에 저장된 보조연료를 연료가스 혼합부(170)로 바로 공급되도록 한다.
보조연료 저장부(160)는 발열량 설정값에 미달하는 연료가스의 발열량을 보정하기 위해 사용되는 보조연료를 저장한다. 이때, 보조연료 저장부(160)는 DME를 액체상태로 저장한다.
보조연료 공급부(150)는 제어부(140)의 제어에 따라 보조연료 저장부(160)에 저장된 보조연료를 연료가스 혼합부(170)로 공급한다. 이때, 보조연료 공급부(150)는 보조연료 저장부(160)에 액체상태로 저장된 DME를 연료가스를 연료가스 혼합부(170)로 공급한다.
보조연료 공급부(150)는 제어부(140)의 제어에 따라 보조연료의 공급량을 변동하여 공급한다. 즉, 보조연료 공급부(150)는 발열량 설정값에 미달하는 연료가스의 발열량을 보정하기 위해 보조연료의 공급량을 조절한다.
연료가스 혼합부(170)는 보조연료 공급부(150)로부터 공급되는 보조연료와 연료가스 홀더(20)로부터 공급되는 연료가스를 혼합하여 버너(40)로 공급한다. 즉, 연료가스 혼합부(170)는 보조연료 공급부(150)로부터 공급되는 DME와 연료가스 홀더(20)로부터 공급되는 연료가스를 혼합하고, 혼합된 연료가스를 공급관을 통해 버너(40)로 공급한다.
열 교환기(180)는 보조연료에 열을 가하여 온도를 상승시킨다. 즉, 열 교환기(180)는 발열량 설정값 미만의 온도를 갖는 보조연료에 열을 가하여 발열량 설정값 이상의 온도가 되도록 한다.
이하에서는, 본 발명의 제2실시예에 따른 연료가스 공급 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 자세하게 설명하면 아래와 같다. 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료가스 공급 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 조업제어장치(200)는 코크스공장(10)에서 연료가스 홀더(20)로 공급/저장되는 연료가스의 발열량을 측정한다. 통신부(110)는 조업제어장치(200)로부터 측정된 연료가스의 발열량을 포함하는 데이터를 수신한다(S200). 통신부(110)는 조업제어장치(200)로부터 수신한 데이터를 제어부(140)로 전송한다.
제어부(140)는 통신부(110)로부터 수신한 데이터로부터 검출한 연료가스의 발열량을 판단부(130)로 전송하여 보조연료 공급여부의 판단을 요청한다. 그에 따라, 판단부(130)는 수신한 연료가스의 발열량과 발열량 설정값을 비교하여 보조연료 공급 여부를 판단한다(S205). 이때, 판단부(130)는 연료가스의 발열량이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 공급으로 판단한다.
판단부(130)에서 보조연료의 공급으로 판단하면(S205; YES), 통신부(110)는 조업제어장치(200)로부터 보조연료 저장부(160)에 저장된 보조연료의 온도인 온도 측정값을 수신한다(S210). 통신부(110)는 조업제어장치(200)로부터 수신한 온도 측정값을 제어부(140)로 전송한다.
제어부(140)는 통신부(110)로부터 수신한 온도 측정값을 판단부(130)로 전송하여 보조연료의 열 교환기(180) 공급 여부의 판단을 요청한다. 그에 따라, 판단부(130)는 보조연료의 온도 측정값과 온도 설정값을 비교하여 보조연료의 열 교환기(180) 공급 여부를 판단한다(S215). 이때, 판단부(130)는 온도 측정값이 온도 설정값 미만이면 보조연료의 열 교환기(180) 공급으로 판단하고, 온도 측정값이 온도 설정값 이상이면 열 교환기(180) 바이패스로 판단한다.
판단부(130)에서 보조연료의 열 교환기(180) 공급으로 판단하면(S215; YES), 제어부(140)는 보조연료를 열 교환기(180)로 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다(S220). 그에 따라, 보조연료 공급부(150)는 보조연료를 열 교환기(180)로 공급한다. 열 교환기(180)는 공급되는 보조연료에 열을 가하여 보조연료의 온도를 온도 설정값까지 상승시킨다.
이때, 판단부(130)에서 열 교환기(180) 바이패스로 판단하면, 제어부(140)는 열 교환기(180)를 바이패스하여 연료가스 혼합부(170)로 보조연료를 바로 공급하도록 보조연료 공급부(150)를 제어한다(S225).
그에 따라, 보조연료 공급부(150)는 보조연료 저장부(160)에 저장된 보조연료를 연료가스 혼합부(170)로 공급한다(S230).
연료가스 혼합부(170)는 보조연료 공급부(150)로부터 공급되는 보조연료와 연료가스 홀더(20)로부터 공급되는 연료가스를 혼합한다(S235).
연료가스 혼합부(170)는 보조연료와 혼합된 연료가스를 공급관을 통해 가열로(50)의 버너(40)로 공급한다(S240).
이때, 발열량 측정부(120)는 버너(40)로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정한다(S245). 즉, 발열량 측정부(120)는 보조연료와 혼합되어 버너(40)로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정한다. 발열량 측정부(120)는 측정한 발열량을 발열량 측정값으로 하여 판단부(130)로 전송한다.
판단부(130)는 발열량 측정부(120)로부터 수신한 발열량 측정값을 발열량 설정값과 비교하여 보조연료의 추가 공급 여부를 판단한다(S250). 이때, 판단부(130)는 발열량 측정값이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 추가 공급으로 판단한다. 여기서, 판단부(130)는 발열량 측정값과 발열량 설정값의 차이에 따라 보조연료의 추가 공급량을 판단할 수도 있다.
판단부(130)에서 보조연료의 추가 공급으로 판단하면(S250; YES), 제어부(140)는 보조연료 공급부(150)를 제어하여 보조연료를 추가 공급한다(S255). 그에 따라, 보조연료 공급부(150)는 연료가스 혼합부(170)로 공급되는 보조연료의 공급량을 증가시킨다. 여기서, 연료가스 공급 제어장치(100)는 발열량 측정값이 발열량 설정값 이상이 될 때까지 상술한 S210 단계 내지 S255 단계를 반복수행한다.
상술한 바와 같이, 연료가스 공급 제어장치 및 방법은 코크스공장(10)에서 공장으로부터 제공되는 연료가스의 발열량이 발열량 안정범위 미만으로 떨어지면 보조연료를 공급하여 가열로(50)로 공급함으로써, 조성변화로 인해 연료가스의 발열량이 급작스런 저하되어 가열료 내의 산소량이 증가하게 되어 제품에 스케일이 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연료가스 공급 제어장치 및 방법은 코크스공장(10)으로부터 제공되는 연료가스의 발열량이 발열량 안정범위 미만으로 떨어지면 보조연료를 공급하여 가열로(50)로 공급함으로써, 조업조건 및 조성조건에 따른 연료가스의 발열량을 발열량 안정범위 내에서 유지할 수 있다.
부수적으로, 연료가스 공급 제어장치 및 방법은 가열로(50)로 공급되는 연료가스의 발열량을 발열량 안정범위 내에서 유지하도록 제어함으로써, 가열로(50)로 공급되는 연료가스의 발열량 변동을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
부수적으로, 연료가스 공급 제어장치 및 방법은 가열로(50)로 공급되는 연료가스의 발열량 변동을 최소화함으로써, 안정적 조업을 통해 생산율이 증가하고, 품질 불량율을 최소화하고, 조업 효율성을 최대화할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
10: 코크스공장 20: 연료가스 홀더
30: 공기공급장치 40: 버너
50: 가열로 60: 소재
70: 연료가스 제어밸브 80: 공기 제어밸브
100: 연료가스 공급 제어장치 110: 통신부
120: 발열량 측정부 130: 판단부
140: 제어부 150: 보조연료 공급부
160: 보조연료 저장부 170: 연료가스 혼합부
180: 열 교환기 200: 조업제어장치
300: 에너지센터 열량계 420: 열전대
440: 온도조절기 460: 연소제어기

Claims (15)

  1. 코크스공장에서 연료가스 홀더로 공급되는 연료가스의 발열량과 발열량 설정값을 비교하여 보조연료의 투입 여부를 판단하는 판단부;
    상기 판단부에서 보조연료의 투입으로 판단하면 보조연료와 상기 연료가스를 혼합하여 가열로의 버너로 공급하도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 보조연료를 공급하는 보조연료 공급부; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 연료가스 홀더로부터 공급되는 연료가스 및 상기 보조연료 공급부로부터 공급되는 보조가스를 혼합하여 상기 버너로 공급하는 연료가스 혼합부를 포함하되,
    상기 판단부는,
    조업제어장치로부터 수신되는 상기 보조연료의 온도 측정값을 온도 설정값과 비교하여 보조연료의 열 교환기 공급 여부를 판단하되, 상기 온도 측정값이 상기 온도 설정값 미만이면 열 교환기 공급으로 판단하고, 상기 온도 측정값이 상기 온도 설정값 이상이면 열 교환기 바이패스로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 판단부는 상기 연료가스의 발열량이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 공급으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 제어장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료가스 혼합부에서 상기 버너로 공급되는 연료가스의 발열량인 발열량 측정값을 측정하는 발열량 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 제어장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 판단부는 상기 발열량 측정부로부터의 발열량 측정값과 상기 발열량 설정값을 비교하여 보조연료의 추가 공급 여부를 판단하되,
    상기 판단부는 상기 발열량 측정값이 상기 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 추가 공급으로 판단하고,
    상기 판단부는 상기 발열량 측정값 및 상기 발열량 설정값의 차이에 따라 보조 연료의 추가 공급량을 판단하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 제어장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료가스 홀더로 공급되는 연료가스의 발열량, 상기 보조연료의 온도 측정값 중에 적어도 하나를 가열공정을 제어하는 조업제어장치로부터 수신하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 제어장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    연료가스의 발열량을 보정하기 위해 사용되는 보조연료를 저장하는 보조연료 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 제어장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 판단부에 의해, 코크스공장에서 연료가스 홀더로 공급되는 연료가스의 발열량과 발열량 설정값을 비교하여 보조연료의 투입 여부를 판단하는 단계;
    제어부에 의해, 상기 판단하는 단계에서 보조연료의 투입으로 판단하면 보조연료를 연료가스 혼합부로 공급하도록 보조연료 공급부를 제어하는 단계;
    상기 연료가스 혼합부에 의해, 상기 연료가스 홀더로부터 공급되는 연료가스 및 상기 제어하는 단계에서 공급되는 보조가스를 혼합하여 버너로 공급하는 단계; 및
    상기 판단부에 의해, 조업제어장치로부터 수신되는 상기 보조연료의 온도 측정값을 온도 설정값과 비교하여 보조연료의 열 교환기 공급 여부를 판단하는 단계를 포함하되,
    상기 열 교환기 공급 여부를 판단하는 단계에서는,
    상기 온도 측정값이 상기 온도 설정값 미만이면 열 교환기 공급으로 판단하고, 상기 온도 측정값이 상기 온도 설정값 이상이면 열 교환기 바이패스로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 판단하는 단계에서는 상기 연료가스의 발열량이 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 공급으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 제어방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    열량 측정부에 의해, 상기 연료가스 혼합부에서 버너로 공급되는 연료가스의 발열량인 발열량 측정값을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 제어방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 판단부에 의해, 상기 발열량 측정값과 상기 발열량 설정값을 비교하여 보조연료의 추가 공급 여부를 판단하는 단계를 더 포함하되,
    상기 보조연료의 추가 공급 여부를 판단하는 단계에서는 상기 발열량 측정값이 상기 발열량 설정값 미만이면 보조연료의 추가 공급으로 판단하고,
    상기 보조연료의 추가 공급 여부를 판단하는 단계는,
    상기 판단부에 의해, 상기 발열량 측정값 및 상기 발열량 설정값의 차이에 따라 보조 연료의 추가 공급량을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 제어방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    통신부에 의해, 상기 연료가스 홀더로 공급되는 연료가스의 발열량, 상기 보조연료의 온도 측정값 중에 적어도 하나를 가열공정을 제어하는 조업제어장치로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 제어방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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