KR101242696B1 - 연소실의 연소 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 연소실의 연소 제어방법은, 연소가스와 연소공기를 이용하여 연소실에서 연소를 시작하는 단계, 상기 연소실의 연소열을 축열실에서 축적하는 단계, 상기 연소실에서 연소된 배기가스의 열을 상기 축열실에서 축적하고 배기가스를 외부로 배출하는 단계, 및 상기 배기가스에 포함된 산소의 농도를 설정된 범위로 유지하도록 상기 연소가스와 상기 연소공기를 제어하는 단계를 포함한다.
따라서, 연소실에서 안정적으로 연소가 수행되고, 축열실에서 열축적이 효율적이고 안정적으로 수행되어, 설정된 온도의 열풍을 설정된 시간 동안 열풍을 고로로 공급할 수 있다. 아울러, 연소실에서 소모되는 연소가스의 소모량을 줄이고, 연소가스의 불완전연소로 발생되는 폭발에 의한 진동을 줄임으로써, 열풍로 설비의 수명을 연장할 수 있다.

Description

연소실의 연소 제어방법{BURNING CONTROL METHOD OF COMBUSTION CHAMBER}

본 발명은 연소실의 연소를 통해서 축열실에 설정된 온도의 열을 축적하고, 에어를 이용하여 이 열을 고로에 안정적으로 공급하는 연소실의 연소 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 체철소에서 사용되고 있는 고로 송풍용 열풍로에서는 열소실에서 가스와 에어에 의해 연소되어 발생된 열을 축열실에서 축적한다. 아울러, 송풍모드에서 송풍기에 의해서 축열실에 축적된 열을 고로 내로 불어넣는다.

연소실에서 연소가스와 에어를 연소하여, 고온의 열을 생성하고, 생산된 고온의 열은 축열실에서 연소시간(약 90분)동안 축적시킨다. 이 때, 축열실에 축적되는 열의 온도는 약 섭씨 1300도 에 이른다.

열풍로는 연소와 송풍을 일정 주기로 반복하여 실행하며, 연소가 종료되고, 고로 내부로 열풍을 불어넣는 송풍모드로 전환되면, 축열실에 축적된 열풍과 함께 냉풍을 이용하여 약 섭씨 1080도에 이르는 열풍을 고로로 불어넣는다.

한편, 연소모드에서 충분한 열이 축적되지 못하여, 약 90분간 섭씨1080도의 열풍을 안정적으로 공급하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 연소를 효율적으로 제어하기 위해서, 일부 비효율적인 부분을 배제하고, 연소가스가 과다하게 사용되는 것을 방지하는 동시에, 연소가스와 연소공기의 불안정으로 발생되는 폭발문제를 방지할 수 있는 연소실의 연소 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 연소실의 연소 제어방법은, 연소가스와 연소공기를 이용하여 연소실에서 연소를 시작하는 단계, 상기 연소실의 연소열을 축열실에서 축적하는 단계, 상기 연소실에서 연소된 배기가스의 열을 상기 축열실에서 축적하고 배기가스를 외부로 배출하는 단계, 및 상기 배기가스에 포함된 산소의 농도를 설정된 범위로 유지하도록 상기 연소가스와 상기 연소공기를 제어하는 단계를 포함한다.

상기 연소가스와 상기 연소공기를 제어하는 동안에, 상기 배기가스에 포함된 일산화탄소의 농도를 설정된 범위로 제어하는 단계를 더 포함한다.

연소단계에서, 상기 배기가스에 포함된 산소의 농도를 설정된 범위로 유지하도록 상기 연소가스와 상기 연소공기를 제어하고, 상기 배기가스에 포함된 일산화탄소의 농도를 설정된 범위로 제어하되, 상기 연소단계를 중단하기 전 설정된 시간 동안에는, 상기 연소실 또는 상기 축열실의 상부 돔 온도를 설정된 온도로 유지되도록 상기 연소가스와 상기 연소공기를 제어한다.

앞에서 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 연소실의 연소 제어방법에서, 연소실에서 안정적으로 연소가 수행되고, 축열실에서 열축적이 효율적이고 안정적으로 수행되어, 설정된 온도의 열풍을 설정된 시간 동안 열풍을 고로로 공급할 수 있다.

아울러, 연소실에서 소모되는 연소가스의 소모량을 줄이고, 연소가스의 불완전연소로 발생되는 폭발에 의한 진동을 줄임으로써, 열풍로 설비의 수명을 연장할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연소실과 축열실의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연소실에서 연소되고 배기되는 배기가스의 특성을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연소실의 연소 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연소실과 축열실의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 제철소는 고로(100), 연소실(110), 축열실(120), 및 굴뚝(130)을 포함하여 구성된다. 상기 연소실(110)의 하부로 공기와 연소가스를 공급하기 위한 공기공급라인(150)과 연소가스공급라인(160)이 구비된다.

상기 연소실(110)의 하부와 상기 고로(100)의 하부는 열풍이 공급되는 열풍로(105)가 구비되고, 외기공급라인(170)을 통해서 송풍기는 상기 축열실(120)의 하부와 상기 열풍로(105)로 외부공기를 공급하여, 상기 축열실(120)의 열풍을 상기 고로(100)로 공급한다.

상기 연소실(110)에서 설정된 시간 동안, 공기와 연소가스를 이용하여 연소를 수행하고, 연소된 배기가스의 열은 상기 연소실(110)과 상기 축열실(120)에 축적되고, 나머지 배기가스는 상기 굴뚝(130)을 통해서 외부로 배출된다.

아울러, 설정된 시간 동안, 열이 축적된 후에, 열풍모드에서는, 상기 축열실(120)의 하부로 상기 외기공급라인(170)을 통해서 외부공기가 공급되고, 상기 축열실(120)에서 공기는 상기 연소실(110)과 상기 열풍로(105)를 통해서 상기 고로로 공급된다.

아울러, 상기 연소실(110)과 상기 축열실(120)의 상부에는 배기가스의 온도를 감지하는 온도센서(140)가 각각 구비되고, 상기 연소가스공급라인(160)에는 연소가스(고로가스)와 일산화탄소(CO)를 공급할 수 있도록 공급라인이 설정된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연소실에서 연소되고 배기되는 배기가스의 특성을 보여주는 그래프이다.

도 2를 참조하면, 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 상기 축열실(120)의 상단부 돔(Dome)의 온도, 연소된 후 배기가스온도(배가스온도), 배기가스에 포함된 산소의 농도, 배기가스에 포함된 일산화탄소(CO)의 농도, 배기가스의 산소를 제어하기 위한 조절계의 수치(MV, %)를 보여준다. 여기서, 상기 수치(MV)가 높아질수록, 배기가스에 포함된 산소의 농도가 증가한다.

본 발명의 실시예에서는, 상기 연소실(110)에서 연소가 시작되면, 설정된 시간 동안, 초기정량제어를 실시한다.

상기 초기정량제어가 실시되는 동안에 연소반응에 의해서, 산소의 농도가 줄어든다. 여기서, 배기가스에 포함된 산소(O2)의 농도가 α₃ 에 이르면, 배기가스에 포함된 산소의 농도가 설정된 범위에 포함되도록 연소가스와 공기의 공급량을 제어한다.

배가스온도(배기가스온도)는 연소시작 시점부터 서서히 상승하고, 상기 축열실(120)의 돔(Dome)온도도 상승하게 된다.

특히, 상기 축열실(120)의 돔온도에 의해서 연소가스와 공기의 공급량을 제어하는 것이 아니라, 상기 배기가스에 포함된 산소의 농도가 설정된 범위에 포함되도록 제어한다.

아울러, 연소모드가 종료되기 설정된 시간 동안, 연소된 배기가스의 온도가 설정된 범위에 포함되도록 연소가스 및 공기를 제어하여, 상기 축열실(120)의 온도를 설정된 범위로 유지한다.

종래에, 상기 축열실(120)의 돔 온도를 기준으로 지속적으로 제어가 수행될 경우에, 연소가스에 대한 공기의 비율이 커서, 배기가스에 포함된 산소의 농도가 설정된 범위에 포함되며, 실질적으로 연소가스의 사용량이 많아지는 문제점이 있었다.

그러나, 본 발명의 실시예에서는, 상기 연소실(110)에서 연소되고 난 배기가스에 포함된 산소의 농도가 설정된 범위에 포함되도록 제어함으로써, 연소가스의 사용량을 크게 감소시킬 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시예에서는, 연소가스에 대한 산소의 비율이 낮아서, 미연소가스가 갑작스럽게 외부공기와 반응하여 폭발하는 문제점이 있을 수 있으나, 배기가스에 일산화탄소(CO)를 일정한 농도로 제어함으로써, 폭발이 일어나는 문제점을 해결하였다.

즉, 상기 배기가스에 포함된 산소의 농도를 제어하는 동안, 배기가스에 포함된 일산화탄소의 농도로 일정한 범위 안으로 제어함으로써, 폭발문제를 미연에 방지한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연소실의 연소 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.

도 3을 참조하면, S300에서 상기 연소실(110)에서 연소가 시작되고, 설정된 시간동안 정량제어가 수행된다.

S310에서 배기가스에 포함된 산소(O2)가 설정범위에 포함되도록, 연소가스와 공기의 공급량을 제어하고, 이와 동시에, S320에서 배기가스에 일산화탄소(CO)가 소량 포함되도록 제어한다.

아울러, S330에서 연소모드가 종료되기 설정된 시간 동안, 배기가스의 온도가 설정된 범위에 포함되도록, 연소가스와 공기의 양을 제어한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 연소실(110) 또는 상기 축열실(120)을 지나는 배기가스에 포함된 일산화탄소, 산소, 및 연소가스의 농도를 감지하는 배기가스분석부(115)가 설치되며, 이는 배기가스에 포함된 여러 가지 가스성분의 농도 등을 감지하여, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100: 고로
105: 열풍로
110: 연소실
115: 배기가스분석부
120: 축열실
130: 굴뚝
140: 온도센서
150: 공기공급라인
160: 연소가스공급라인
170: 외기공급라인

Claims (3)

1. 연소가스와 연소공기를 이용하여 연소실에서 연소를 시작하는 단계;
   상기 연소실의 연소열을 축열실에서 축적하는 단계;
   상기 연소실에서 연소된 배기가스의 열을 상기 축열실에서 축적하고 배기가스를 외부로 배출하는 단계; 및
   상기 배기가스에 포함된 산소의 농도를 설정된 범위로 유지하도록 상기 연소가스와 상기 연소공기를 제어하는 단계; 를 포함하되,
   상기 연소단계를 중단하기 전 설정된 시간 동안에는,
   상기 연소실 또는 상기 축열실의 상부 돔 온도를 설정된 온도로 유지되도록 상기 연소가스와 상기 연소공기를 제어하는 것을 특징으로 하는 연소실의 연소 제어방법.
2. 제1항에서,
   상기 연소가스와 상기 연소공기를 제어하는 동안에, 상기 배기가스에 포함된 일산화탄소의 농도를 설정된 범위로 제어하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소실의 연소 제어방법.
3. 삭제

Images