KR101365516B1 - 씨디큐 설비의 스팀제어장치 - Google Patents

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Abstract

각 공장의 스팀 사용처에 연결된 공정스팀라인의 스팀 압력을 조절하기 위한 씨디큐 설비의 스팀제어장치가 소개된다.
이 씨디큐 설비의 스팀제어장치는 씨디큐 설비에서 공정스팀라인에 유입되는 스팀 압력을 조절하기 위한 제1 압력조절부와, 공정스팀라인에 제철소의 제철소 스팀라인에 공급되는 스팀 압력을 조절하기 위한 제2 압력조절부와, 공정스팀라인에서의 고압 발생시 공정스팀라인의 압력을 낮추기 위한 제3 압력조절부와, 제1 압력조절부를 포함하여 구성된다.

Description

씨디큐 설비의 스팀제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING STEAM OF C.D.Q}
본 발명은 씨디큐 설비의 스팀제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 씨디큐 공정 설비의 스팀라인과 제철소의 스팀라인 간의 연결을 반 폐쇄회로로 구성하여, 일정한 압력 및 온도의 스팀을 각 공장에 안정적으로 공급하는 씨디큐 설비의 스팀제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 씨디큐(Coke Dry Quenching) 설비는, 코크스 오븐(COKE OVEN)에서 생산된 적열 코크스를 건식 처리하여 회수된 열을 이용하여 전력과 스팀을 생산한다.
이러한 씨디큐 설비는 "씨디큐 보일러 설비의 압력제어장치(특허공개공보 : 10-2007-0016436)"에서 공지되어 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 씨디큐 설비는 상부장입장치(11)를 구비한 씨디큐 장입장치(10)와, 씨디큐장입장치(10) 일측에 연결되고 수냉벽튜브(21)가 내부에 장착된 보일러(20)와, 보일러(20) 일측에 연결되는 터빈(30)과, 보일러(20)와 씨디큐장입장치(10)의 사이에 연결되는 순환팬(70)을 포함하여 구성된다.
이러한 씨디큐 설비에서 생산된 스팀은, 제철소로 보내지거나 코크스 공장의 선탄공정(CMCP:Coal Moisture Control Process)과 화성공장의 보일러에 사용되며, 씨디큐 설비의 터빈을 스타트 업하는 경우 Vacuum Up용으로도 사용된다.
그러나 이러한 종래 기술의 경우, 스팀 압력의 다운 및 헌팅으로 인해 각 공정의 설비운전에 문제가 발생되고, 스팀 압력이 낮은 경우 터빈 스타트가 불가능하게 되어 정상 조업을 할 수가 없게 되는 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 씨디큐 설비의 스팀 압력을 안정적인 공급하는 씨디큐 설비의 스팀제어장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 씨디큐 설비의 스팀제어장치는, 각 공장의 스팀 사용처에 연결된 공정스팀라인의 스팀 압력을 조절하기 위한 씨디큐 설비의 스팀제어장치로서, 제1 압력조절부, 제2 압력조절부 및 제3 압력조절부를 포함하고, 제1 압력조절부는 씨디큐 설비에서 공정스팀라인에 유입되는 스팀 압력을 조절하고, 제2 압력조절부는 상기 공정스팀라인에 제철소의 제철소 스팀라인에 공급되는 스팀 압력을 조절하고, 제3 압력조절부는 상기 공정스팀라인에서의 고압 발생시 상기 공정스팀라인의 압력을 낮춘다.
바람직하게, 상기 제1 압력조절부는 씨디큐 설비의 보일러 스팀라인에서 공정스팀라인에 유입되는 스팀을 선택적으로 차단하기 위한 개폐 모터밸브와, 상기 씨디큐 설비에 연결된 보일러 터빈으로부터 배출되는 스팀 압력을 조절하기 위한 배압 제어밸브를 포함한다.
바람직하게, 상기 제1 압력조절부는 상기 공정스팀라인의 입구측 스팀 압력을 검출하기 위한 입구측 압력 검출단과, 상기 입구측 압력 검출단으로부터 측정된 스팀 압력과 기 입력된 설정 압력을 비교한 후 상기 배압 제어밸브를 통해 상기 보일러 터빈의 배압스팀의 압력 및 유량을 제어하는 거버너를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 제1 압력조절부는 상기 보일러 터빈의 이상 발생시 상기 씨디큐 설비에서 보일러 터빈으로 유입되는 스팀을 차단하기 위한 씨디큐 모터밸브와, 상기 씨디큐 모터밸브의 스팀 차단시 상기 씨디큐 설비의 보일러 스팀라인과 상기 공정스팀라인을 연통시키는 바이패스 제어밸브를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 제2 압력조절부는 상기 공정스팀라인의 출구측 스팀 압력을 검출하기 위한 출구측 압력 검출단과, 제철소의 제철소 스팀라인과 상기 공정스팀라인 사이에 마련되어 상기 입구측 압력 검출단으로부터 측정된 스팀 압력이 기 설정 압력값을 초과하면 개방되고, 상기 공정스팀라인의 스팀 압력이 설정 압력값 미만이면 폐쇄되는 전동 제어밸브를 포함한다.
바람직하게, 상기 설정 압력값은 13.0 ~14.0 kg/cm2를 만족한다.
바람직하게, 상기 제2 압력조절부는 상기 전동 제어밸브에 병렬되게 배치되어 상기 전동 제어밸브의 이상 발생시 바이패스를 위한 개폐가 이루어지는 서브 모터밸브를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 제3 압력조절부는 상기 공정스팀라인의 압력이 일정 압 이상인 경우 상기 공정스팀라인의 스팀을 대기 중으로 배출하는 안전변이다.
바람직하게, 상기 공정스팀라인은 제철소, 화성설비와 선탄설비에 연결되어 스팀을 공급한다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과가 구현될 수 있다.
첫째, 본 발명은 제철소 스팀라인과 연결되는 공정스팀라인을 반 폐쇄회로 구성하여 일정한 압력 및 온도의 스팀을 각 공장에 공급함으로써, 공장내 스팀 압력의 하락을 방지하고, 스팀을 공급받는 선탄공장 및 화성공장의 안정적 운전이 가능하다는 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 씨디큐 초기의 스타트 업 및 운전시 공정스팀라인으로부터 필요한 압력의 스팀을 받아 사용이 가능함으로써, 보일러 터빈의 메인 컨덴서 진공도를 안정시켜 터빈의 안정적인 전력생산을 구현하고, 터빈부하를 감소하여 수리비 대폭 절감할 수 있으며, 씨디큐의 안정적인 조업을 구현할 수 있다는 이점이 있다.
셋째, 본 발명은 제철소의 공정 스팀 압력의 헌팅(Hunting)과 관계없이 안정적으로 일정한 압력 및 온도의 스팀을 공급할 수 있고, 리모트 제어 구성을 통해 설비의 이상 발생시 신속한 대응이 가능하다는 이점이 있다.
넷째, 본 발명은 CMCP에 고품질의 스팀을 안정적으로 공급하여 Coal의 수분 제어기능을 향상시키고, 생산량을 증대시키며, 품질을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 씨디큐 설비를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 씨디큐 설비의 스팀제어장치를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 씨디큐 설비의 스팀제어장치를 구성도.
도 4a 내지 도 4b는 종래 기술과 본 발명의 공정스팀라인에서 진공 압력 상태를 도시한 그래프.
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 생략하기로 한다.
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 씨디큐 설비의 스팀제어장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 씨디큐 설비의 스팀제어장치를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 보일러 터빈(501)의 배압스팀의 압력 및 유량을 1차 제어하고, 공정스팀라인(1)의 스팀 압력을 일정압력으로 유지되도록 2차 제어하며, 1차 또는 2차 제어 기능의 불능시 스팀 방출을 통해 3차 제어함으로써, 일정한 압력과 일정한 온도의 스팀이 각 공장에 안정적으로 공급될 수 있도록 한다.
이를 구현하기 위해, 스팀제어장치는 크게 제1 압력조절부(100), 제2 압력조절부(200) 및 제3 압력조절부(300)를 포함하여 이루어진다. 본 실시예에서 공정스팀라인(1)은 제철소 스팀라인(2), 보일러 스팀라인(3), 화성설비 및 선탄설비에 연결되는 구조로, 보일러 스팀라인(3)의 스팀은 공정스팀라인(1)을 통해 제철소 스팀라인(2), 화성설비 및 선탄설비에 공급될 수 있고, 제철소 스팀라인(2)의 스팀 또한 화성설비 및 선탄설비에 공급될 수 있으며, 이때, 스팀의 유동 조절은 제1 내지 제3 압력조절부(100, 200, 300)에서 각각 독립적으로 이루어지거나 별도의 중앙제어부(미도시)를 통해 중앙 제어될 수 있다.
구체적으로, 제1 압력조절부(100)는 씨디큐 설비에서 생산된 스팀을 공정스팀라인(1)으로 선택 공급하기 위한 것으로, 개폐 모터밸브(110) 및 배압 제어밸브(120)를 통해 공정스팀라인(1)으로 이동되는 보일러 스팀라인(3)의 스팀 압력을 조절한다.
제1 압력조절부(100)의 개폐 모터밸브(110)는 씨디큐 설비의 보일러 스팀라인(3)에서 공정스팀라인(1)에 유입되는 스팀을 선택적으로 차단한다. 예컨대, 개폐 모터밸브(110)는 별도의 중앙제어부 신호에 따라 보일러 스팀라인(3)과 공정스팀라인(1) 간의 연결을 오픈하여 씨디큐 설비에서 생산된 스팀이 공정스팀라인(1)으로 공급되는 것을 차단하거나, 보일러 스팀라인(3)과 공정스팀라인(1) 간의 연결을 폐쇄하여 씨디큐 설비에서 생산된 스팀을 공정스팀라인(1)으로 공급할 수 있다.
그리고 배압 제어밸브(120)는 보일러 터빈(501)에서 배출되는 배압스팀의 압력과 유량이 제어되도록 한다. 예를 들어, 입구측 압력 검출단(130)으로부터 측정된 스팀 압력이 거버너(140)에서 기 설정된 설정 압력값보다 낮거나 높으면, 배압 제어밸브(120)는 배압스팀의 압력과 유량을 조절하여 입구측 압력 검출단(130)의 스팀 압력이 거버너(140)의 설정 압력값으로 보정되도록 할 수 있다.
여기서, 입구측 압력 검출단(130)은 공정스팀라인(1)의 입구측 스팀 압력을 검출하기 위한 감지 센서이고, 거버너(140)는 입구측 압력 검출단(130)으로부터 측정된 스팀 압력과 기 입력된 설정 압력을 비교한 후, 배압 제어밸브(120)를 통해 보일러 터빈(501)의 배압스팀의 압력 및 유량을 제어함으로써, 보일러 터빈(501)의 안정적인 가동을 구현할 수 있다.
아울러, 제1 압력조절부(100)는 보일러 터빈(501)의 이상 발생시 씨디큐 모터밸브(150) 및 바이패스 제어밸브(160)를 통해, 씨디큐 보일러(502)에서 발생된 증기를 공정스팀라인(1)으로 바이패스시킬 수 있다.
이를 위해, 씨디큐 모터밸브(150)는 보일러 터빈(501)의 이상 발생시 씨디큐 설비에서 보일러 터빈(501)으로 유입되는 스팀을 차단하고, 씨디큐 모터밸브(150)는, 씨디큐 모터밸브(150)에 의한 스팀 차단시 씨디큐 설비의 보일러 스팀라인(3)과 공정스팀라인(1)을 연통시킨다.
제2 압력조절부(200)는 공정스팀라인(1)의 스팀을 제철소의 제철소 스팀라인(2)으로 선택적으로 공급하기 위한 것으로, 출구측 압력 검출단(210) 및 전동 제어밸브(220)를 통해 제철소 스팀라인(2)으로 이동되는 공정스팀라인(1)의 스팀 압력을 조절한다.
이 제2 압력조절부(200)의 출구측 압력 검출단(210)은, 공정스팀라인(1)의 출구측 스팀 압력을 검출하고, 전동 제어밸브(220)는 제철소의 제철소 스팀라인(2)과 공정스팀라인(1) 사이에 마련되어 입구측 압력 검출단(130)으로부터 측정된 스팀 압력이 기 설정 압력값을 초과하면 개방되고, 공정스팀라인(1)의 스팀 압력이 설정 압력값 미만이면 폐쇄된다. 이때, 설정 압력값은 13.0 ~14.0 kg/cm2를 만족하며, 보다 바람직하게 설정 압력값은 13.3 kg/cm2를 유지한다. 이로써, 공장내 스팀 압력의 하락을 방지하고, 스팀을 공급받는 선탄공장 및 화성공장의 안정적 운전이 가능하다.
이러한 제2 압력조절부(200)에는 전동 제어밸브(220)와 병렬되게 배치되는 서브 모터밸브(230)가 마련될 수 있다. 서브 모터밸브(230)는 전동 제어밸브(220)의 이상 발생에 따라 전동 제어밸브(220)가 폐쇄되는 경우, 별도 중앙제어부의 신호에 따라 제철소 스팀라인(2)의 스팀을 공정스팀라인(1)에 바이패스함으로써, 제철소의 스팀이 공정스팀라인(1)을 통해, 화성설비와 선탄설비에 전달될 수 있도록 한다.
제3 압력조절부(300)는 제1 압력조절부(100) 또는 제2 압력조절부(200)의 이상 발생에 의해 공정스팀라인(1)에서 고압이 발생되는 경우 대기 중으로 증기를 배출함으로써, 보일러 스팀라인(3)의 압력을 낮추는 역할을 한다.
이를 구현하기 위해, 제3 압력조절부(300)는 공정스팀라인(1)의 압력이 일정 압 이상인 경우 보일러 스팀라인(3)의 스팀을 대기 중으로 배출하는 안전변으로 구성될 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 씨디큐 설비의 씨디큐 보일러(502)에서 스팀(102.7kg/cm2)이 생산되면, 생산된 스팀은 보일러 스팀라인(3)을 따라 보일러 터빈(501)으로 이동된다. 이때, 바이패스 제어밸브(160)는 닫힌 상태가 유지되고, 씨디큐 모터밸브(150)는 오픈 상태가 유지된다.
증기가 유입된 보일러 터빈(501)에서는 전력과 배압스팀(13.2kg/cm2)이 생산되고, 보일러 터빈(501)에서 생산된 배압스팀은 공정스팀라인(1)으로 이동된다. 특히, 공정스팀라인(1)의 압력이 낮은 상태가 유지되면, 배압스팀의 유량 출력이 빨라져 터빈 운전이 불안정하게 될 수 있는 바, 본 실시예에서는 제1 압력조절부(100)를 통해 공정스팀라인(1)의 압력을 일정하게 유지시킨다.
예컨대, 입구측 압력 검출단(130)으로부터 측정된 스팀 압력이 거버너(140)에서 기 설정된 설정 압력값보다 낮거나 높으면, 배압 제어밸브(120)는 배압 스팀의 스팀 압력과 유량을 조절하여 입구측 압력 검출단(130)의 스팀 압력이 거버너(140)의 설정 압력값으로 보정되도록 조절되는 것이다.
한편, 제2 압력조절부(200)의 입구측 압력 검출단(130)으로부터 측정된 스팀 압력이 기 설정 압력값인 13.2 kg/cm2을 초과하면 전동 제어밸브(220)가 개방되고, 공정스팀라인(1)의 스팀 압력이 13.2 kg/cm2 미만이면 폐쇄됨으로써, 공장내 스팀 압력의 하락을 방지하고, 스팀을 공급받는 선탄공장 및 화성공장의 안정적 운전이 가능하도록 한다.
아울러, 공정스팀라인(1)에서 고압이 발생되는 경우에는 제3 압력조절부(300)인 안전변을 개방하여 공정스팀라인(1)의 증기를 대기 중으로 배출함으로써, 공정스팀라인(1)의 압력을 낮출 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 제철소 스팀라인(2)과 연결되는 공정스팀라인(1)을 반 폐쇄회로로 구성하고 일정한 압력과 일정한 온도의 스팀을 각 공장에 공급함으로써, 공장내 스팀 압력의 하락을 방지하고, 스팀을 공급받는 선탄공장 및 화성공장의 안정적 운전이 가능하다는 장점을 갖는다.
도 4a 내지 도 4b는 종래 기술과 본 발명의 공정스팀라인에서 진공 압력 상태를 도시한 그래프이다.
특히, 도 4a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 경우, 메인 컨데서의 압력 상승에 의해 터빈 및 발전기가 정지되어 오븐 감산과 스팀 및 전력 생산이 감소되었지만, 본 발명의 경우 보일러 터빈의 메인 컨덴서 진공도를 안정시켜 터빈의 안정적인 전력생산을 구현하고, 터빈부하를 감소하여 수리비 대폭 절감할 수 있으며, 씨디큐의 안정적인 조업을 구현할 수 있는 것이다.
상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 :제1 압력조절부 110 :개폐 모터밸브
120 :배압 제어밸브 130 :입구측 압력 검출단
140 :거버너 150 :씨디큐 모터밸브
160 :바이패스 제어밸브 200 :제2 압력조절부
210 :출구측 압력 검출단 220 :전동 제어밸브
230 :서브 모터밸브 300 :제3 압력조절부

Claims (9)

  1. 각 공장의 스팀 사용처에 연결된 공정스팀라인의 스팀 압력을 조절하기 위한 씨디큐 설비의 스팀제어장치로서,
    씨디큐 설비에서 공정스팀라인에 유입되는 스팀 압력을 조절하기 위한 제1 압력조절부;
    상기 공정스팀라인의 출구측 스팀 압력을 검출하기 위한 출구측 압력 검출단과, 제철소의 제철소 스팀라인과 상기 공정스팀라인 사이에 마련되어 상기 공정스팀라인의 입구측 스팀 압력을 검출하기 위한 입구측 압력 검출단으로부터 측정된 스팀 압력이 기 설정 압력값을 초과하면 개방되고, 상기 공정스팀라인의 스팀 압력이 설정 압력값 미만이면 폐쇄되면서 별도로 구비되는 중앙제어부의 신호에 따라 상기 제철소 스팀라인의 스팀을 상기 공정스팀라인으로 공급하는 전동 제어밸브로 구성되는 제2 압력조절부; 및
    상기 공정스팀라인에서의 고압 발생시 상기 공정스팀라인의 압력을 낮추기 위한 제3 압력조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 씨디큐 설비의 스팀제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 압력조절부는 씨디큐 설비의 보일러 스팀라인에서 공정스팀라인에 유입되는 스팀을 선택적으로 차단하기 위한 개폐 모터밸브와, 상기 씨디큐 설비에 연결된 보일러 터빈으로부터 배출되는 스팀 압력을 조절하기 위한 배압 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 씨디큐 설비의 스팀제어장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 압력조절부는 상기 공정스팀라인의 입구측 스팀 압력을 검출하기 위한 입구측 압력 검출단과, 상기 입구측 압력 검출단으로부터 측정된 스팀 압력과 기 입력된 설정 압력을 비교한 후 상기 배압 제어밸브를 통해 상기 보일러 터빈의 배압스팀의 압력 및 유량을 제어하는 거버너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씨디큐 설비의 스팀제어장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 압력조절부는 상기 보일러 터빈의 이상 발생시 상기 씨디큐 설비에서 보일러 터빈으로 유입되는 스팀을 차단하기 위한 씨디큐 모터밸브와, 상기 씨디큐 모터밸브의 스팀 차단시 상기 씨디큐 설비의 보일러 스팀라인과 상기 공정스팀라인을 연통시키는 바이패스 제어밸브를 더 포함하는 씨디큐 설비의 스팀제어장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 설정 압력값은 13.0 ~14.0 kg/cm2를 만족하는 것을 특징으로 하는 씨디큐 설비의 스팀제어장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 압력조절부는 상기 전동 제어밸브에 병렬되게 배치되어 상기 전동 제어밸브의 이상 발생시 바이패스를 위한 개폐가 이루어지는 서브 모터밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씨디큐 설비의 스팀제어장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 압력조절부는 상기 공정스팀라인의 압력이 일정 압 이상인 경우 상기 공정스팀라인의 스팀을 대기 중으로 배출하는 안전변인 것을 특징으로 하는 씨디큐 설비의 스팀제어장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 공정스팀라인은 제철소, 화성설비와 선탄설비에 연결되어 스팀을 공급하는 것을 특징으로 하는 씨디큐 설비의 스팀제어장치.
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