KR101262595B1 - 가열로 연소공기 회수 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가열로 연소공기 회수 장치에 관한 것으로, 가열로와 압력센서 사이에 설치되어 가열로내 압력을 조절하기 위한 압력배출제어컨트롤 및 배출제어컨트롤; 상기 배출제어컨트롤에 연결되는 방산밸브; 가열로에 연소공기를 공급하는 두 대의 송풍기와 상기 배출제어컨트롤을 연결하는 저압력 제어라인; 및 상기 배출제어컨트롤과 상기 두 대의 송풍기 사이에 각각 설치된 두 개의 압력자동밸브를 포함하며, 상기 압력센서에 의해 측정된 가열로내 압력이 설정압력을 초과할 경우, 핫 에어를 방산 또는 회수하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

가열로 연소공기 회수 장치 {RECOVERY SYSTEM OF COMBUSTION AIR FOR FURNACE}
본 발명은 가열로에 관한 것으로서, 특히 가열로 연소공기 회수 장치에 관한 것이다.
대한민국공개특허공보 제10-2011-0064311호(2011.06.15)에는 "가열로 연소공기 송풍기 제어 장치"라는 기술 내용이 기재되어 있다.
당해 기술분야에서는 저 유량 송풍기 가동시 압력 헌팅으로 인한 설비 파손을 방지함과 아울러 배출되는 핫 에어를 재사용하기 위한 방안이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시형태는 가열로 연소공기 회수 장치를 제공한다. 상기 가열로 연소공기 회수 장치는, 가열로와 압력센서 사이에 설치되어 가열로내 압력을 조절하기 위한 압력배출제어컨트롤 및 배출제어컨트롤; 상기 배출제어컨트롤에 연결되는 방산밸브; 가열로에 연소공기를 공급하는 두 대의 송풍기와 상기 배출제어컨트롤을 연결하는 저압력 제어라인; 및 상기 배출제어컨트롤과 상기 두 대의 송풍기 사이에 각각 설치된 두 개의 압력자동밸브를 포함하며, 상기 압력센서에 의해 측정된 가열로내 압력이 설정압력을 초과할 경우, 핫 에어를 방산 또는 회수하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 압력센서에 의해 측정된 가열로내 압력이 설정압력을 초과할 경우, 상기 압력배출제어컨트롤에 의해 상기 배출제어컨트롤을 동작시켜 상기 방산밸브를 개방할 수 있다.
또한, 상기 압력센서에 의해 측정된 가열로내 압력이 설정압력을 초과할 경우, 상기 방산밸브, 상기 저압력 제어라인 및 상기 압력자동밸브를 제어하여 핫 에어를 회수하여 재사용할 수 있다.
또한, 상기 압력센서에 의해 측정된 가열로내 압력이 설정압력을 초과할 경우, 상기 두 대의 송풍기의 유로 전단에 각각 설치되는 댐퍼를 제어하는 댐퍼 제어기는 인버터 최저 회전수 및 상기 댐퍼의 개도가 최저로 감소하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 압력센서에 의해 측정된 가열로내 압력이 설정압력을 초과할 경우, 상기 두 대의 송풍기의 유로 전단에 각각 설치되는 댐퍼를 제어하는 댐퍼 제어기는 상기 댐퍼의 개도가 최저로 운전 고정되도록 제어할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
저 유량 송풍기 가동시 압력 헌팅으로 인한 설비 파손을 방지하고 배출되는 핫 에어를 재사용할 수 있도록 하는 가열로 연소공기 회수 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 가열로 연소공기 회수 장치의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 가열로 연소공기 회수 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가열로 연소공기 회수 장치는, 종래의 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치에 구비되는 압력센서(200)와, 송풍기 제어기(310), 인버터(320), 공기예열기(330), 연산기(340) 및 두 대의 송풍기(350, 360)와, 댐퍼제어컨트롤(410), 댐퍼 제어기(420) 및 두 개의 댐퍼(430, 440)에 더하여, 배출제어컨트롤(510), 압력배출제어컨트롤(520), 방산밸브(530), 저압력 제어라인(540) 및 두 개의 압력자동밸브(550, 560)를 포함하여 구성될 수 있다.
압력센서(200)는 가열로(100)에 설치되어 가열로(100)의 압력을 측정한다. 압력센서(200)는 통상적으로 연소공기를 예열하는 공기예열기(330)의 유로 후단에 설치되는 것이나, 본 발명에서는 가열로(100)의 압력을 대표할 수 있는 위치에 설치되면 가열로(100)에 설치된 것으로 지칭된다.
송풍기 제어기(310)는 압력센서(200)의 출력 신호에 따라 송풍기(350, 360) 제어를 위한 제어신호를 생성한다. 이때, 송풍기 제어기(310)의 제어 기준치는 후술하는 두 개의 댐퍼(430, 440)의 최대 개방 상태에서 연소에 필요한 공기량, 예를 들어, 최적 유량 또는 최하 유량이 공급될 때의 가열로(100)의 노내 압력값과 동일하게 설정될 수 있다.
인버터(320)는 송풍기 제어기(310)로부터 입력되는 제어신호에 따라 두 대의 송풍기(350, 360) 모터의 인가 전압을 일괄 제어한다.
공기예열기(330)는 연소공기를 예열하기 위해 두 대의 송풍기(350, 360)와 가열로(100) 사이에 구비된다.
연산기(340)는 가열로(100)에 공급되는 연료 가스량으로부터 연산되는 연소공기 소요량을 계산하기 위해 추가적으로 구비될 수 있다. 이 경우, 연산기(340)는 송풍기 제어기(310)의 제어 기준치를 계산하여 송풍기 제어기 (310)로 제공할 수 있다. 이를 위해, 연산기(340)에는 사전에 수행되어 얻어진 실험 데이터베이스가 포함되며, 연산기(340)는 이를 기초로 연소공기 소요량에 따른 시스템의 노내 요구 압력을 연산할 수 있다. 이러한 실험 데이터는 가열로(100)의 정상 상태 운전을 기준으로 작성된 것으로, 노내 요구 압력은 일반적으로 연소공기 유량에 따라 완만히 상승하는 형태이다.
두 대의 송풍기(350, 360)는 가열로(100)에 연소공기를 공급한다.
한편, 도 1에는 두 대의 송풍기(350, 360) 모터가 인버터(320)로부터 전압을 인가받는 것으로 도시되어 있으나, 인버터(320)의 고장 신호 발생시 두 대의 송풍기(350, 360) 모터가 전원공급원에 직결되도록 하는 절환 스위치 (미도시)를 더 포함할 수도 있다.
댐퍼제어컨트롤(410)은 댐퍼 제어기(420)를 동작시켜 댐퍼(430, 440)의 개도를 제어하도록 한다.
댐퍼 제어기(420)는 압력센서(200)의 출력 신호에 따라 댐퍼(430, 440)의 개도를 제어한다.
두 개의 댐퍼(430, 440)는 각 송풍기(350, 360)의 유로 전단에 설치되는 것으로, 댐퍼 제어기(420)의 제어에 따라 공기의 유량을 제어한다.
또한, 본 발명에 따른 가열로 연소공기 회수를 위해, 가열로(100)와 압력센서(200) 사이에 배출제어컨트롤(510)과 압력배출제어컨트롤(520)이 설치되고, 배출제어컨트롤(510)에 방산 밸브(530)가 연결되며, 배출제어컨트롤 (510)과 두 개의 송풍기(350, 360)가 각각 저압력 제어라인(540)에 의해 연결되고, 배출제어컨트롤(510)과 각각의 송풍기(350, 360) 사이에 압력 자동 밸브(550, 560)가 설치된다.
정상적인 연소 및 유량 사용시에는 인버터 운전 중 문제가 발생되지 않으나, 장기간 휴지 상태에서는 사용되는 유량보다 송풍기에 공급되는 핫 에어 유량이 많으므로 송풍기 유량 압력 헌팅이 다량 발생하게 된다.
압력 헌팅이 발생하는 원인은, 제어방식이 유량제어가 아닌 압력제어이기 때문에 가열대기 상태에서도 정상적인 연소 및 유량을 전제로 설정된 노내 요구 압력을 유지하기 위하여 연소공기를 계속 공급하기 때문이다.
본 발명에 따르면, 압력 헌팅으로 인한 설비 파손을 방지하기 위해, 압력센서(200)에 의해 측정된 압력이 설정압력을 초과할 경우 방산밸브(530)가 개방된다.
구체적으로, 압력센서(200)에 의해 측정된 압력이 설정압력을 초과할 경우, 압력배출제어컨트롤(520)에 의해 배출제어컨트롤(510)이 동작되어 방산밸브(530)가 개방되고, 이에 따라 압력이 외부로 배출되어 압력이 정상화되고 송풍기 유량이 안정화된다.
또한, 압력센서(200)에 의해 측정된 압력이 설정압력을 초과할 경우, 방산밸브(530), 저압력 제어라인(540) 및 압력자동밸브(550, 560)를 제어함으로써 핫 에어를 다시 회수하여 재사용하도록 할 수 있다.
이 후에도 노내 압력이 설정압력을 초과하는 상태가 되면, 댐퍼제어기(420)는 댐퍼(430, 440)의 개도가 감소하도록 제어한다. 이 때, 댐퍼제어기(420)는 압력센서(200)에 의해 측정된 압력이 설정압력을 초과할 경우, 인버터 최저 회전수 및 댐퍼(430, 440)의 개도가 최저로 감소하도록 제어하거나, 댐퍼(430, 440)의 개도가 최저로 운전 고정되도록 제어할 수 있다. 이처럼 댐퍼(430, 440)의 개도가 감소되면, 동일 부하에서 송풍기(350, 360)가 공급하는 연소공기 유량이 감소하게 되어 연소공기 공급 과잉 상태가 해소된다.
이때, 설정압력은 송풍기 제어기(310)의 제어기준치보다 크게 설정될 수 있다. 이러한 설정압력에 의하여 송풍기(350, 360) 모터가 인버터(320)에 의해 제어될 때 불필요한 댐퍼 제어가 발생되지 않게 된다.
한편, 연소공기 유량이 안정화되면, 방산밸브(530)가 자동으로 잠기고 가열로내 압력이 설정값을 안정화 유지시키기 위해 방산밸브(530)가 잠긴 상태에서 압력 자동 밸브(550, 560)를 개방시켜 핫 에어 헌팅 압력을 제어한다.
상술한 역류 감지 방법에 따라 각각 모터 전류값이 작을수록, 또는 유량이 작을수록 댐퍼(430, 440)의 개도를 감소시키고, 저압력 제어라인(540)과 압력자동밸브(550, 560)를 연동 제어할 수 있다.
또한, 댐퍼 제어는 압력센서(200)의 측정치가 설정압력 이하로 될 때, 최대 개도를 갖도록 복귀되게 할 수도 있다.
상술한 바와 같은 가열로 연소공기 회수 장치에 의하여 연소공기 공급량을 제어하면, 정상상태에서는 인버터 제어 모드와 방산 제어가 적용되어 최적의 연소 공기량을 제공하는데 필요한 전력만을 사용함으로써 소비 전력을 절감할 수 있다. 또한, 가열 대기 상태 등에서 노내 압력이 비정상적으로 상승하게 될 때에는 댐퍼의 개도를 제어하여 연소공기 유량을 제어함으로써 송풍기 설비 파손을 방지할 수 있고, 방산 에어를 다시 재활용 사용하여 가열로 원단위 감소시킴과 아울러 댐퍼의 개도를 안정화 제어하여 연소공기 유량을 제어함으로써 댐퍼로 공기가 역류하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 가열로 200: 압력센서
310: 송풍기 제어기 320: 인버터
330: 공기 예열기 340: 연산기
350, 360: 송풍기
410: 댐퍼제어컨트롤 420: 댐퍼제어기
430, 440: 댐퍼
510: 배출제어컨트롤 520: 압력배출제어컨트롤
530: 방산밸브 540: 저압력제어라인
550, 560: 압력자동밸브

Claims (5)

  1. 가열로와 압력센서 사이에 설치되어 가열로내 압력을 조절하기 위한 압력배출제어컨트롤 및 배출제어컨트롤;
    상기 배출제어컨트롤에 연결되는 방산밸브;
    가열로에 연소공기를 공급하는 두 대의 송풍기와 상기 배출제어컨트롤을 연결하는 저압력 제어라인; 및
    상기 배출제어컨트롤과 상기 두 대의 송풍기 사이에 각각 설치된 두 개의 압력자동밸브를 포함하며,
    상기 압력센서에 의해 측정된 가열로내 압력이 설정압력을 초과할 경우, 핫 에어를 방산 또는 회수하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 가열로 연소공기 회수 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력센서에 의해 측정된 가열로내 압력이 설정압력을 초과할 경우, 상기 압력배출제어컨트롤에 의해 상기 배출제어컨트롤을 동작시켜 상기 방산밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 가열로 연소공기 회수 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력센서에 의해 측정된 가열로내 압력이 설정압력을 초과할 경우, 상기 방산밸브, 상기 저압력 제어라인 및 상기 압력자동밸브를 제어하여 핫 에어를 회수하여 재사용하는 것을 특징으로 하는 가열로 연소공기 회수 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력센서에 의해 측정된 가열로내 압력이 설정압력을 초과할 경우,
    상기 두 대의 송풍기의 유로 전단에 각각 설치되는 댐퍼를 제어하는 댐퍼 제어기는 인버터 최저 회전수 및 상기 댐퍼의 개도가 최저로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가열로 연소공기 회수 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력센서에 의해 측정된 가열로내 압력이 설정압력을 초과할 경우,
    상기 두 대의 송풍기의 유로 전단에 각각 설치되는 댐퍼를 제어하는 댐퍼 제어기는 상기 댐퍼의 개도가 최저로 운전 고정되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가열로 연소공기 회수 장치.
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