KR101261792B1 - 전기 집진기 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전기 집진기 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

전기 집진기를 대상으로 하는 전기 집진기 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 전기 집진기 제어 장치는, 상기 전기 집진기가 분진을 포집하는데 필요한 전압을 상기 전기 집진기에 공급하기 위한 전압 제어 장치; 상기 전기 집진기에 포집된 분진을 제거하기 위한 추타 제어 장치; 및 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 상기 전압 제어 장치 및 상기 추타 제어 장치를 상호 연계 제어하는 분산 제어 장치를 포함한다.

Description

전기 집진기 제어 장치 및 방법{Control apparatus and method for electric precipitator}
본 발명은 전기 집진기 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 전기 집진기에서 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기 동작에 대응하여 전압 제어 장치 및 추타 제어 장치를 상호 연계 제어함으로써 최적 제어를 통해 집진효율을 향상시킬 수 있는 전기 집진기 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
전기 집진기는 화력발전소 보일러에서 연소에 의해 대기로 방출되는 배기가스를 전기 집진기의 집진극과 방전극으로 구성되는 전계층을 통과시켜 배기가스 중에 포함되어 있는 분진을 전기적으로 포집하여 대기오염을 방지하는 설비이다.
전기 집진기는 코로나 방전에 의한 전계의 힘을 이용하며 직류 고전압으로 코로나 방전을 발생시켜 정전기력에 의하여 분진 가스 중에 부유하는 분진을 포집하는 원리로 동작한다. 집진판에 부착된 분진은 주기적으로 가해지는 추타 장치의 충격 및 자중으로 떨어져 제거 된다.
전기 집진기의 동작을 제어하기 위한 제어 장치는 코로나 방전을 위해 적정한 직류 고전압을 공급하기 위한 전압 제어 장치와 집진 판에 포집된 분진을 제거하기 위한 추타 제어 장치로 구성된다. 종래의 전기 집진기 제어 장치는 아날로그 또는 PLC(Programmable Logic Controller) 시스템으로 전압 제어 장치 및 추타 제어 장치가 개별적으로 독립된 전용의 제어기로 운전되어, 최적제어가 어려워 효율적인 집진 효과를 거두지 못하는 실정이었다.
또한, 종래의 전기 집진기 제어 장치는 시간설정 타이머에 의해 설정된 시간만큼 주기적으로 일정하게 동작하는 시간 기반(Time Base) 단일모드로 운전되어 분진 농도, 보일러 부하와 재매기(Soot Blower) 운전 등의 전기 집진기 운전 상황에 적절하게 대응하지 못하는 문제점이 있다.
또, 종래의 전기 집진기 제어 장치에서는 코로나 방전을 위한 직류 고전압의 공급을 통한 하전방식으로 직류연속 하전방식과 간헐 하전방식을 대부분 사용하고 있다. 직류연속 하전방식은 연속적으로 전압을 인가하는 방식으로 이에 따른 전력소모가 많고, 계속적인 전압인가에 따라 전기 집진기에서 아크(Arc)나 스파크(Spark) 또는 백 코로나(Back Corona) 현상이 빈번하게 발생되어 경우에 따라서는 전기 집진기에 전압을 거의 인가할 수 없는 상황이 실제 발전소 운전 시 나타나서 전기 집진기의 성능 저하 또는 해당 정류용 변압기의 가동정지(Trip)로 분진배출량이 증가되어 환경규제 치 초과 시 발전소의 출력을 감발해야 하는 문제점이 있었다. 간헐 하전방식은 교류 고전압을 정류할 때 발생되는 점호펄스의 비율에 따라 전압을 간헐적으로 인가하는 방식으로 정류용 변압기의 전압 변동율이 크고, 이로 인한 변압기의 고장발생과 운전 중 이음이 심하여 설비 운영상의 많은 문제점이 있었다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전기 집진기에서 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기 동작에 대응하여 전압 제어 장치 및 추타 제어 장치를 상호 연계 제어함으로써 최적 제어를 통해 집진효율을 향상시킬 수 있는 전기 집진기 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기를 대상으로 하는 전기 집진기 제어 장치는, 상기 전기 집진기가 분진을 포집하는데 필요한 전압을 상기 전기 집진기에 공급하기 위한 전압 제어 장치; 상기 전기 집진기에 포집된 분진을 제거하기 위한 추타 제어 장치; 및 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 상기 전압 제어 장치 및 상기 추타 제어 장치를 상호 연계 제어하는 분산 제어 장치를 포함한다.
이 때, 상기 전기 집진기 제어 장치는, 상기 전기 집진기의 운전을 감시하고 상기 전기 집진기의 운전을 조작하는 감시 장치를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 전기 집진기 제어 장치는, 상기 분진 농도를 측정하여 상기 분산 제어 장치로 송신하는 분진 농도 측정기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기를 대상으로 하는 전압 제어 장치, 추타 제어 장치 및 분산 제어 장치를 포함하는 전기 집진기 제어 장치를 이용한 전기 집진기 제어 방법은, 상기 분산 제어 장치가 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작을 수신하는 단계; 및 상기 분산 제어 장치가 상기 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 상기 전압 제어 장치가 상기 전기 집진기가 분진을 포집하는데 필요한 전압을 상기 전기 집진기에 공급하고, 상기 추타 제어 장치가 상기 전기 집진기에 포집된 분진을 제거하도록 상기 전압 제어 장치 및 상기 추타 제어 장치를 상호 연계 제어하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 전기 집진기 제어 방법은, 상기 전기 집진기의 운전을 감시하고 상기 전기 집진기의 운전을 조작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 전기 집진기 제어 방법은, 상기 분진 농도를 측정하여 상기 분산 제어 장치로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전기 집진기에서 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기 동작에 대응하여 전압 제어 장치 및 추타 제어 장치를 상호 연계 제어함으로써 최적 제어를 통해 집진효율을 향상시킬 수 있는 전기 집진기 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치에 연결될 수 있는 전기 집진기의 구성 및 집진 원리도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 전력 공급 회로를 포함하는 전기 집진기에 연결된 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 전압 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 추타 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 분산 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치에서 분산 제어 장치의 전압 제어 프로그램의 동작 순서도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치에서 분산 제어 장치의 추타 제어 프로그램의 동작 순서도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 방법을 설명하기 위한 순서도를 나타낸다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치에 연결될 수 있는 전기 집진기의 구성 및 집진 원리도를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기 집진기는 코로나 방전을 하는 방전극(101)과 분진을 포집하는 집진판(102) 사이에 전계를 형성시켜 주는 하전 장치(103) 및 포집된 분진을 제거하는 추타 장치(104)로 구성될 수 있다.
전기 집진기는 코로나 방전에 의한 전계의 힘을 이용하며 직류 고전압으로 코로나 방전을 발생시켜 정전기력에 의하여 분진 가스 중에 부유하는 분진을 포집하는 원리로 동작한다. 집진판(102)을 접지하고 방전극(101)에 고전압을 인가하면 코로나 방전이 발생하면서 집진기 내부공간은 음이온과 전자로 채워지고 집진공간에 연소가스가 유입되면 연소가스 중 분진은 (-)로 대전된다. 대전된 분진은 전계의 작용에 의한 쿨롱의 힘(Coulomb's Force)에 의하여 집진판(102)에 포집되고, 집진판(102)에 부착된 분진은 주기적으로 가해지는 추타 장치(104)의 충격 및 자중으로 떨어져 하부 호퍼로 모이게 된다. 전기 집진기는 이와 같은 과정을 거쳐 분진을 포집하고 제거한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치는, 전기 집진기(211, 212)에 연결될 수 있다. 전기 집진기(211, 212)는 A-계열 전기 집진기(211) 및 B-계열 전기 집진기(212)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치는, 전압 제어 장치(201, 202), 추타 제어 장치(203), 분산 제어 장치(204) 및 감시 장치(205) 및 분진 농도 측정기(208, 209)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 전기 집진기 제어 장치는 일 실시예에 따른 것이고 도 2에 도시된 블록들은 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 예를 들면, 다른 실시예에서, 전기 집진기 제어 장치는 감시 장치(205)를 제외하고 전압 제어 장치(201, 202), 추타 제어 장치(203), 분산 제어 장치(204) 및 분진 농도 측정기(208, 209)를 포함하여 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 에너지 조절 시스템은 분진 농도 측정기(208, 209)를 제외하고 구성될 수 있거나 또는, 감시 장치(205) 및 분진 농도 측정기(208, 209) 모두를 제외하고 구성될 수 있다.
전압 제어 장치(201, 202)는 전기 집진기(211, 212)가 분진을 포집하는데 필요한 전압을 전기 집진기(211, 212)에 공급하기 위한 것이다. 도 2에서 전압 제어 장치(201, 202)는 분산 제어 장치(204)의 제어 명령에 따라 A-계열 정류용 변압기(206)에 전원을 공급하고, A-계열 전기 집진기(211)에 하전을 인가하여 A-계열 전기 집진기(211)가 집진하도록 제어하는 A-계열 전압 제어 장치(201)와, 상기 B-계열 정류용 변압기(207)에 전원을 공급하고, B-계열 전기 집진기(212)에 하전을 인가하여 B-계열 전기 집진기(212)가 집진하도록 제어하는 B-계열 전압 제어 장치(202)를 포함할 수 있다. 도 2에서 전압 제어 장치는 두 개로 도시되었으나 필요에 따라 한 개 또는 세 개 이상일 수 있음을 당업자는 인식할 것이다. 예를 들어, A-계열 및 B-계열 정류용 변압기(206, 207)에 A-계열 및 B-계열 개별로 10개씩 총 20개의 전압 제어 장치를 포함할 수도 있다. 전압 제어 장치(201, 202)의 예시적인 실시예는 이후에 도면을 참조하여 상세히 기술하도록 한다.
추타 제어 장치(203)는 전기 집진기(211, 212)에 포집된 분진을 제거하기 위한 것이다. 추타 제어 장치(203)는 분산 제어 장치(204)의 제어 명령에 따라 방전판에 진동을 주어 부착된 분진을 제거함으로써 계속적인 집진 효율을 유지시켜 주게 된다. 추타 제어 장치(203)의 예시적인 실시예는 이후에 도면을 참조하여 상세히 기술하도록 한다.
분산 제어 장치(204)는 전압 제어 장치(201, 202) 및 추타 제어 장치(203)를 상호 연계 제어하는 역할을 한다. 일 실시예에서, 분산 제어 장치(204)는 분진 농도, 보일러 부하(Boiler Load) 및 재매기(Soot Blower)의 동작에 대응하여 전압 제어 장치(201, 202) 및 추타 제어 장치(203)를 상호 연계 제어할 수 있다. 분진 농도의 양, 보일러 부하의 크기 및 재매기의 동작은 전기 집진기의 동작에 많은 영향을 주므로 분산 제어 장치(204)는 이러한 사항들을 반영하여 전압 제어 장치(201, 202) 및 추타 제어 장치(203)를 상호 연계 제어함으로써 집진 효율을 향상 시킬 수 있다.
예를 들어 보일러의 부하가 낮을 경우 또는 집진 상태가 양호하여 배출되는 분진 농도가 낮은 경우 분산 제어 장치(204)는 전압 제어 장치(201, 202)의 출력을 줄여 하전량을 줄이게 된다. 또는, 분산 제어 장치(204)는 추타 제어 장치(203)의 추타 구동 전에, 전압 제어 장치(201, 202)를 이용하여 전압을 감소시킬 수 있다. 추타 시에는 효율적인 추타 효과를 높이기 위해 POR(Power Off Rapping), PRR(Power Reduced Rapping)의 연계 운전을 통하여 전압 제어 장치(202)의 출력을 줄여 전기 집진기 하전용 변압기에 공급하는 전력을 줄이거나 순간적으로 차단하여 분진의 방출과 비산방지를 줄여 추타 효과를 효율적으로 높일 수 있다.
분산 제어 장치(204)는 전압 제어 장치(201, 202)를 제어하기 위한 전압 제어 프로그램 및 추타 제어 장치(203)를 제어하기 위한 추타 제어 프로그램을 포함할 수 있다. 분산 제어 장치(204)의 전압 제어 프로그램은 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 자동으로 선택되어 전압 제어 장치(201, 202)를 제어할 수 있다. 상기 전압 제어 프로그램은 전압을 제어하기 위해 점호 펄스의 크기를 제어하는 펄스 하전 방식으로 구성될 수 있다. 상기 전압 제어 프로그램은 점호 펄스의 개수를 제어하는 간헐 하전 방식과는 다르게 점호 펄스의 크기를 제어하므로 정류용 변압기의 전압 변동율이 낮아 간헐 하전 방식에 비해 변압기의 고장 발생률이 낮다. 상기 전압 제어 프로그램의 예시적인 실시예는 이후에 도면을 참조하여 상세히 기술하도록 한다.
또한, 분산 제어 장치(204)의 추타 제어 프로그램은 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 자동으로 선택되어 추타 제어 장치(203)를 제어할 수 있다. 상기 추타 제어 프로그램은 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 추타의 강도 및 빈도를 적절하게 설정하여 효율적인 추타 제어를 수행할 수 있도록 한다. 상기 추타 제어 프로그램의 예시적인 실시예는 이후에 도면을 참조하여 상세히 기술하도록 한다.
감시 장치(205)는 전기 집진기(211, 212)의 운전을 감시하고 전기 집진기(211, 212)의 운전을 조작할 수 있다. 분산 제어 장치(204)는 감시 장치(205)의 명령을 입력 받아 전압 제어 장치(201, 202) 및 추타 제어 장치(203)를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 감시 장치(205)는 인간과 기계를 연결시켜주는 인터페이스(interface)인 MMI(Man Machine Interface) 시스템일 수 있다.
분진 농도 측정기(208, 209)는 분진 농도를 측정하여 분산 제어 장치(204)로 송신할 수 있다. 분진 농도 측정기(208, 209)는 A계열 전기 집진기(211) 및 B계열 전기 집진기(212)의 입출력 부근에 설치되어 분진농도를 측정하여 분산 제어 장치(204)에 데이터를 보내게 된다. 이 데이터는 분산 제어 장치(204)에서 미리 설정된 설정값과 비교되어 제어에 수행되고, 감시 장치(205)에서 그래픽으로 도시되어 전기 집진기의 운전 상태와 전기 집진기 입출구의 분진 농도를 감시할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 3은 전력 공급 회로를 포함하는 전기 집진기에 연결된 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 전압 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 전압 제어 장치(300)는 전원부(301), 송수신부(302), 전압 제어부(303) 및 입출력부(304)를 포함하여 구성된다. 도 3에 도시된 전기 집진기 제어 장치의 전압 제어 장치(300)는 일 실시예에 따른 것이고 도 3에 도시된 블록들은 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
전원부(301)는 전압 제어 장치(300)에 전원을 공급하기 위한 것이다. 전원부(301)는 전원 공급 카드와 같은 형태로 구현될 수 있다.
송수신부(302)는 분산 제어 장치와 데이터를 송수신하기 위한 것이다. 송수신부(302)는 예를 들어, RS-485 방식으로 분산 제어 장치와 통신하는 통신 카드와 같은 형태로 구현될 수 있다.
전압 제어부(303)는 분산 제어 장치에서 입력된 신호에 대응하여 전력 변환 소자의 점호각을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 전압 제어부(303)는 마이크로프로세서가 내장될 수 있다.
입출력부(304)는 전기 집진기로 전력을 공급하기 위한 전력 공급 회로(320)의 전류 및 전압 신호를 보내고 받는다. 입출력부(304)는 입출력 카드와 같은 형태로 구현될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 전압 제어 장치(300)는 휴대용 프로그래머(programmer)(311)와 연결될 수 있고, 전압 제어 모니터(312)와 연결될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 전압 제어 장치(300)는 입출력 인터페이스(313)에 연결될 수 있다.
휴대용 프로그래머(311)는 휴대용으로 필요에 따라 전압 제어 장치(300)에 연결되어 운전 모드 선택과 전압 제어 프로그램 및 추타 제어 프로그램의 설정 및 개별 설정된 프로그램별 전류, 전압의 제한 값 등 전압 제어 장치(300)의 운전에 필요한 각종 값들을 설정할 수 있다.
전압 제어 모니터(312)는 전압 제어 장치(300)의 운전을 위한 운전 모드, 전류, 전압 값, 사이리스터 점호각, 분당 아크(Ark) 및 스파크(Spark) 발생횟수, 정류용 변압기 한계 값 등 주요 운전 변수들을 표시할 수 있다.
입출력 인터페이스(313)는 전력 공급 회로(320)의 전류 및 전압 신호들을 입력하기 위한 것이다.
또한, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 전압 제어 장치(300)는 전기 집진기에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 회로(320)와 연결될 수 있다. 전력 공급 회로(320)는 교류 전력 차단기(321), 계기용 변류기(322), 전력 변환용 사이리스터(thyrister)(323), 계기용 변압기(324) 및 다이오드(diode)(325)를 포함할 수 있다. 교류 전력 차단기(321)는 전력 공급을 위한 교류 전력을 투입하고 차단하는 역할을 하며, 계기용 변류기(322)는 전력 공급 회로(320)의 전류를 측정하기 위한 것이며, 전력 변환용 사이리스터(323)는 전압 제어 신호에 따라 점호각을 조절하여 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 역할을 한다. 상기 계기용 변압기(324)는 전력 공급 회로(320)의 전압을 측정하기 위한 것이며, 다이오드(325)은 전기 집진기 집진판에 한 방향(+)의 전원을 공급하기 위하여 사용한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 추타 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 추타 제어 장치(400)는 전원부(401), 송수신부(402) 및 추타 제어부(403)를 포함하여 구성된다. 도 4에 도시된 전기 집진기 제어 장치의 전압 제어 장치(400)는 일 실시예에 따른 것이고 도 4에 도시된 블록들은 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
전원부(401)는 전압 제어 장치(400)에 전원을 공급하기 위한 것이다. 전원부(401)는 전원 공급 카드와 같은 형태로 구현될 수 있다.
송수신부(402)는 분산 제어 장치와 데이터를 송수신하기 위한 것이다. 송수신부(402)는 예를 들어, 광섬유(optical fiber) 방식으로 분산 제어 장치와 통신하는 통신 카드와 같은 형태로 구현될 수 있다.
추타 제어부(403)는 분산 제어 장치의 제어 명령에 따라 추타 제어 장치 전체를 제어한다. 추타 제어부(403)는 중앙 처리 장치(Main Processor Unit; MPU)일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 분산 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 분산 제어 장치(500)는 전원부(501), 중앙 처리부(502), 송수신부(503) 및 입력부(504)를 포함하여 구성된다. 도 5에 도시된 전기 집진기 제어 장치의 분산 제어 장치(500)는 일 실시예에 따른 것이고 도 5에 도시된 블록들은 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
전원부(501)는 분산 제어 장치(500)에 전원을 공급하기 위한 것이다. 전원부(501)는 전원 공급 카드와 같은 형태로 구현될 수 있다.
중앙 처리부(502)는 분산 제어 장치(500)를 제어한다. 중앙 처리부(502)는 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 감시 장치에서 신호를 입력받아 분산 제어 장치 전체를 제어할 수 있다. 중앙 처리부(502)는 중앙 처리 장치(MPU)일 수 있다.
송수신부(503)는 전압 제어 장치 및 추타 제어 장치와 데이터를 송수신하기 위한 것이다. 예를 들면, 송수신부(503)는 전압 제어 장치와 RS-485 방식으로 통신하고 추타 제어 장치와 광섬유 방식으로 통신하는 통신 카드와 같은 형태로 구현될 수 있다.
입력부(504)는 전기 집진기의 분진 농도를 입력 받는다. 입력부(504)는 전기 집진기에 연결된 분진 농도 측정기로부터 분진 농도를 입력 받을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치에서 분산 제어 장치의 전압 제어 프로그램의 동작 순서도를 나타낸다.
상기 기술된 바와 같이 분산 제어 장치는 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 자동으로 선택되어 전압 제어 장치를 제어하는 전압 제어 프로그램을 포함한다. 이 때, 상기 전압 제어 프로그램은 전압을 제어하기 위해 점호 펄스의 크기를 제어하는 펄스 하전 방식으로 구성될 수 있다.
분산 제어 장치는 전기 집진기의 출구 측 분진 농도 신호를 추종하여 제어하게 되는데 전기 집진기 출구의 분진농도의 값은 이미 설정된 설정 값과 비교된다. 이미 설정된 설정값은 기 입력된 분진 농도의 평균값을 계산하여 갱신된 값으로서 분진 농도 제어의 설정값으로 사용된다. 분진 농도의 값이 설정값 이상이면 분산 제어 장치는 전압 제어 프로그램의 번호를 하나 증가시키고, 설정값 미만이면 전압 제어 프로그램의 번호를 하나 감소시키며, 또한 분진 농도가 제한치에 도달하면 분산 제어 장치는 전압 제어 프로그램을 즉시 최대 수준의 번호로 증가시킨다. 즉, 전압 제어 프로그램이 0번일 때 전압을 공급하기 위한 하전량이 최소가 되고, 전압 제어 프로그램이 9번일 때 전압을 공급하기 위한 하전량이 최대가 된다.
도 6에 도시된 바와 같이 전압 제어 장치의 동작이 시작되면 먼저 일정 시간 예컨대, 약 6분 동안 전압 제어 프로그램 9번으로 설정(S601)하여 운전하게 되는데 처음 시작에만 이 단계(S601)가 사용되며, 수동 모드로 시작될 경우는 단계(S601)가 생략될 수 있다. 그 다음, 전기 집진기의 출구와 입구 분진농도를 일정시간 동안의 평균 데이터를 수집하여 입력(S602, S603)하며, 수집된 데이터 중 입구 분진 농도 값이 이미 설정된 설정값 이상(S604)인지 확인한다. 단계(S604)에서 입구 분진 농도의 값이 설정값 이상이면 현재의 전압 제어 프로그램이 9번인지 확인(S605)하여 9번이면 현재의 전압 제어 프로그램을 유지(S606)하고, 9번이 아니면 9번으로 설정(S607) 한 후 일정 시간 예컨대, 약 1분 동안 지속(S608)하고 다시 분진 농도의 값을 수집한다(S602, S603).
단계(S604)에서 전기 집진기 입구 분진 농도의 값이 이미 설정된 설정값 미만일 경우, 전기 집진기 출구 분진 농도의 값이 설정값 이상(S609)인지 확인한다. 단계(S609)에서 출구 분진 농도의 값이 설정값 이상이면 현재의 전압 제어 프로그램이 9번인지 확인(S610)하여 9번이면 현재의 전압 제어 프로그램을 유지(S611)하고, 9번이 아니면 전압 제어 프로그램의 번호를 하나 증가(S612)시킨 후 일정 시간 예컨대, 약 1분 동안 지속(S608) 하고 다시 분진 농도의 값을 수집한다(S602, S603).
단계(S609)에서 전기 집진기 출구 분진 농도 값이 설정치 미만일 경우 전압 제어 프로그램이 0번인지 확인(S613)하여 0번이면 그 상태를 유지(S614)하고, 전압 제어 프로그램 0번이 아니면 하나 감소(S615)시킨 후 일정 시간 예컨대, 약 1분간 지속(S608) 하고 다시 분진 농도의 값을 수집한다(S602, S603).
도 6에서 도시된 실시예는 분진 농도에 대응한 전압 제어 프로그램의 동작을 나타낸 것이며, 다른 실시예에서, 전압 제어 프로그램은 보일러 부하, 재매기의 동작에 대응하여서도 동작할 수 있다. 일반적으로 보일러 부하가 증가하거나 재매기가 동작하면, 분진의 증가가 예상되므로, 전기 집진기에서의 하전량도 증가하여야 할 것이므로, 전압 제어 프로그램의 번호도 증가하여야 할 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치에서 분산 제어 장치의 추타 제어 프로그램의 동작 순서도를 나타낸다.
상기 기술된 바와 같이, 분산 제어 장치는 분산 상기 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 자동으로 선택되어 추타 제어 장치를 제어하는 추타 제어 프로그램을 포함한다. 상기 추타 제어 프로그램은 상기 추타 제어 프로그램의 번호를 증가시키면 추타의 강도 및 빈도가 증가하고 상기 추타 제어 프로그램의 번호를 감소시키면 상기 전기 집진기의 추타의 강도 및 빈도가 감소하도록 상기 추타 제어 장치를 제어하게 된다.
종래 추타 제어 장치는 시간 설정 타이머에 의해 설정된 시간만큼 주기적으로 일정하게 동작하는 시간 기반(time base) 단일 모드로 동작하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 장치의 분산 제어 장치에서는 도 7에 도시된 바와 같이 보일러 부하에 대응하여 선택되는 추타 제어 프로그램에 따라 추타의 강도 및 빈도를 설정하여 효과적인 추타 제어를 수행할 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 부하가 증가하면 추타 제어 프로그램의 번호가 증가하며 프로그램 번호가 증가할수록 추타 빈도가 높아지고 추타 강도가 강해진다.
추타 제어 프로그램에서 보일러 부하가 입력되면 미리 설정된 설정값과 비교하게 되는데 여기서 미리 설정된 설정값은 추타가 적절하게 이루어 질 수 있게 추타 제어 프로그램의 번호에 맞추어 적절하게 설정된 값을 의미한다. 예컨대, 추타 제어 프로그램 1번, 2번, 3번, 4번 5번 및 6번의 이미 설정된 설정값은 각각 50%미만, 60%미만, 70%미만, 80%미만, 85%미만, 85%이상일 수 있으며, 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
도 7을 참조하면, 먼저 보일러 부하가 분산 제어 장치로 입력(S701)되고, 보일러 부하가 추타 제어 프로그램 1번의 이미 설정된 설정값 미만인지 확인(S702)하여 미만이면 추타 제어 프로그램은 1번으로 설정(S703)되고, 일정 시간 예컨대, 약 1분간 지속(S704)된다.
단계(S702)에서 보일러 부하가 추타 제어 프로그램 1번의 이미 설정된 설정값 이상이면 보일러 부하가 추타 제어 프로그램 2번의 이미 설정된 설정값 미만인지 확인(S705)하여 미만이면 추타 제어 프로그램은 2번으로 설정(S706)되고, 일정 시간 예컨대, 약 1분간 지속(S704)된다.
단계(S705)에서 보일러 부하가 추타 제어 프로그램 2번의 이미 설정된 설정값 이상이면 보일러 부하가 추타 제어 프로그램 3번의 이미 설정된 설정값 미만인지 확인(S707)하여 미만이면 추타 제어 프로그램은 3번으로 설정(S708)되고, 일정 시간 예컨대, 약 1분간 지속(S704)된다.
단계(S707)에서 보일러 부하가 추타 제어 프로그램 3번의 이미 설정된 설정값 이상이면 보일러 부하가 추타 제어 프로그램 4번의 이미 설정된 설정값 미만인지 확인(S709)하여 미만이면 추타 제어 프로그램은 4번으로 설정(S710)되고, 일정 시간 예컨대, 약 1분간 지속(S704)된다.
단계(S709)에서 보일러 부하가 추타 제어 프로그램 4번의 이미 설정된 설정값 이상이면 보일러 부하가 추타 제어 프로그램 5번의 이미 설정된 설정값 미만인지 확인(S711)하여 미만이면 추타 제어 프로그램은 5번으로 설정(S712)되고, 일정 시간 예컨대, 약 1분간 지속(S704)된다.
단계(S711)에서 보일러 부하가 추타 제어 프로그램 5번의 이미 설정된 설정값 이상이면 추타 제어 프로그램은 6번으로 설정(S713)되고, 일정 시간 예컨대, 약 1분간 지속(S704)된다.
도 7에서 도시된 실시예는 보일러 부하에 대응한 추타 제어 프로그램의 동작을 나타낸 것이며, 다른 실시예에서, 추타 제어 프로그램은 분진 농도, 재매기의 동작에 대응하여서도 동작할 수 있다. 일반적으로 분진 농도가 증가하거나 재매기가 동작하면, 분진의 증가가 예상되므로, 추타 빈도 및 강도도 증가하여야 할 것이므로, 추타 제어 프로그램의 번호도 증가하여야 할 것이다.
다만, 분산 제어 장치는 추타 제어 프로그램에 의한 추타 제어 장치의 추타 구동 전에, 전압 제어 장치를 이용하여 전압을 감소시킬 수 있다. 추타 시에는 효율적인 추타 효과를 높이기 위해 전압 제어 장치의 출력을 줄여 전기 집진기 하전용 변압기에 공급하는 전력을 줄이거나 순간적으로 차단하여 분진의 방출과 비산방지를 줄여 추타 효과를 효율적으로 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 방법을 설명하기 위한 순서도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 방법은 상기 기술된 바와 같은, 전기 집진기를 대상으로 하는 전압 제어 장치, 추타 제어 장치 및 분산 제어 장치를 포함하는 전기 집진기 제어 장치를 이용한다. 따라서, 도 8에 관한 설명에서 중복되는 용어는 특별한 언급이 없는 한 상기 기술들이 그대로 적용된다.
먼저, 상기 분산 제어 장치는 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작을 수신한다(S801). 분진 농도는 분진 농도 측정기에서 측정되어 분산 제어 장치로 송신된 것일 수 있다.
분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작이 수신(S801)된 다음, 상기 분산 제어 장치는 상기 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 상기 전압 제어 장치 및 상기 추타 제어 장치를 상호 연계 제어(S802)한다. 즉, 상기 분산 제어 장치는 상기 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 상기 전압 제어 장치가 상기 전기 집진기가 분진을 포집하는데 필요한 전압을 상기 전기 집진기에 공급하고, 상기 추타 제어 장치가 상기 전기 집진기에 포집된 분진을 제거하도록 한다. 이 때, 분산 제어 장치는 상기 추타 제어 장치의 추타 구동 전에, 상기 전압 제어 장치를 이용하여 전압을 감소시키도록 제어할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진기 제어 방법은 상기 전기 집진기의 운전을 감시하고 상기 전기 집진기의 운전을 조작하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
전술한 전압 제어 장치의 동작, 추타 제어 장치의 동작 및 전기 집진기 제어 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

Claims (15)

  1. 전기 집진기를 대상으로 하는 전기 집진기 제어 장치에 있어서,
    상기 전기 집진기가 분진을 포집하는데 필요한 전압을 상기 전기 집진기에 공급하기 위한 전압 제어 장치;
    상기 전기 집진기에 포집된 분진을 제거하기 위한 추타 제어 장치; 및
    분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 상기 전압 제어 장치 및 상기 추타 제어 장치를 상호 연계 제어하는 분산 제어 장치를 포함하되,
    상기 분산 제어 장치는,
    상기 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 자동으로 선택되어 상기 전압 제어 장치를 제어하는 전압 제어 프로그램을 포함하되,
    상기 전압 제어 프로그램은 전압을 제어하기 위해 점호 펄스의 크기를 제어하는 펄스 하전 방식으로 구성되고, 상기 전압 제어 프로그램의 번호를 증가시키면 상기 전기 집진기의 하전량이 증가하고 상기 전압 제어 프로그램의 번호를 감소시키면 상기 전기 집진기의 하전량이 감소하도록 상기 전압 제어 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기 집진기의 운전을 감시하고 상기 전기 집진기의 운전을 조작하는 감시 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분진 농도를 측정하여 상기 분산 제어 장치로 송신하는 분진 농도 측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분산 제어 장치는,
    상기 분산 제어 장치에 전원을 공급하는 전원부;
    상기 분산 제어 장치를 제어하는 중앙 처리부;
    상기 전압 제어 장치 및 상기 추타 제어 장치와 데이터를 송수신하는 송수신부; 및
    상기 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작을 입력받는 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분산 제어 장치는,
    상기 추타 제어 장치의 추타 구동 전에, 상기 전압 제어 장치를 이용하여 전압을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분산 제어 장치는,
    상기 분진 농도의 값이 미리 설정된 설정값 이상이면 상기 전압 제어 프로그램의 번호를 하나 증가시키고, 미리 설정된 설정값 미만이면 상기 전압 제어 프로그램의 번호를 하나 감소시키는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분산 제어 장치는,
    상기 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 자동으로 선택되어 상기 추타 제어 장치를 제어하는 추타 제어 프로그램을 포함하되,
    상기 추타 제어 프로그램은 상기 추타 제어 프로그램의 번호를 증가시키면 추타의 강도 및 빈도가 증가하고 상기 추타 제어 프로그램의 번호를 감소시키면 상기 전기 집진기의 추타의 강도 및 빈도가 감소하도록 상기 추타 제어 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분산 제어 장치는,
    상기 보일러 부하의 값이 미리 설정된 설정값 이상이면 상기 추타 제어 프로그램의 번호를 하나 증가시키고, 미리 설정된 설정값 미만이면 상기 추타 제어 프로그램의 번호를 하나 감소시키되,
    상기 추타 제어 장치의 추타 구동 전에, 상기 전압 제어 장치를 이용하여 전압을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 분산 제어 장치는,
    상기 재매기의 동작이 입력되면 상기 추타 제어 프로그램의 번호를 하나 증가시키되,
    상기 추타 제어 장치의 추타 구동 전에, 상기 전압 제어 장치를 이용하여 전압을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전압 제어 장치는,
    상기 전압 제어 장치에 전원을 공급하는 전원부;
    상기 분산 제어 장치와 데이터를 송수신하는 송수신부;
    상기 분산 제어 장치에서 입력된 신호에 대응하여 전력 변환 소자의 점호각을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 전압 제어부; 및
    상기 전기 집진기로 전력을 공급하기 위한 전력 공급 회로의 전류 및 전압 신호를 보내고 받는 입출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 장치.
  12. 전기 집진기를 대상으로 하는 전압 제어 장치, 추타 제어 장치 및 분산 제어 장치를 포함하는 전기 집진기 제어 장치를 이용한 전기 집진기 제어 방법에 있어서,
    상기 분산 제어 장치가 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작을 수신하는 단계; 및
    상기 분산 제어 장치가 상기 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 상기 전압 제어 장치가 상기 전기 집진기가 분진을 포집하는데 필요한 전압을 상기 전기 집진기에 공급하고, 상기 추타 제어 장치가 상기 전기 집진기에 포집된 분진을 제거하도록 상기 전압 제어 장치 및 상기 추타 제어 장치를 상호 연계 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 분산 제어 장치는,
    상기 분진 농도, 보일러 부하 및 재매기의 동작에 대응하여 자동으로 선택되어 상기 전압 제어 장치를 제어하는 전압 제어 프로그램을 포함하되,
    상기 전압 제어 프로그램은 전압을 제어하기 위해 점호 펄스의 크기를 제어하는 펄스 하전 방식으로 구성되고, 상기 전압 제어 프로그램의 번호를 증가시키면 상기 전기 집진기의 하전량이 증가하고 상기 전압 제어 프로그램의 번호를 감소시키면 상기 전기 집진기의 하전량이 감소하도록 상기 전압 제어 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전기 집진기의 운전을 감시하고 상기 전기 집진기의 운전을 조작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 분진 농도를 측정하여 상기 분산 제어 장치로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 상호 연계 제어하는 단계는,
    상기 추타 제어 장치의 추타 구동 전에, 상기 전압 제어 장치를 이용하여 전압을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 집진기 제어 방법.
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