KR101429442B1 - Boiler performance auto-calculation system for fossil power plant - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 화력발전용 보일러 성능 자동계산 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화력발전소 보일러 운전상태를 실시간으로 감시하여 최적으로 운전되지 못하는 요소를 객관적이고 정량적으로 파악함으로서 발전설비의 보일러 운전 성능을 항상 최적으로 유지하는 화력발전용 보일러 성능 자동계산 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an automatic calculation system for the performance of a boiler for a thermal power plant, and more particularly, to an apparatus and a method for monitoring the operation state of a boiler of a thermal power plant in real time, And more particularly, to an automatic calculation system for a boiler performance for a thermal power generation which maintains the optimum performance.
국내외 전력산업 환경이 크게 변화되어 발전시장에의 경쟁이 도입되면서 발전소 운영측면에서 경제성과 효율성이 강조되고 있다. As the domestic and overseas electric power industry environment has changed drastically, competition for power generation market has been introduced, and economic efficiency and efficiency have been emphasized in terms of power plant operation.
또한, 발전설비의 대용량화 및 발전설비의 호기(unit) 수 증가로 체계적이고 효율적인 설비성능관리는 점차 어려워지고 있어 새로운 운전관리기법의 적용이 필수적이다.In addition, it is becoming increasingly difficult to systematically and efficiently manage facility performance due to the increase in the capacity of power generation facilities and the increase in the number of units of power generation facilities. Therefore, application of new operation management techniques is essential.
종래의 보일러 설비는 효율적인 성능관리를 위한 수단이 미흡한 관계로 운전성능 최적화가 효과적으로 이루어지지 못하고 있으며 발전기기의 성능확인을 위한 정기적인 성능 테스트는 실시되고 있어서 주기적인 성능관리는 가능하나 일일 성능관리 또는 시간대별 성능관리는 만족스럽지 못하여 실제 운전상황을 반영하는 실시간 성능진단 시스템이 구축되지 못하여 최적 운전상태가 유지되지 못하는 실정이다.Conventional boiler facilities are not optimized efficiently because of the lack of means for efficient performance management. Regular performance tests are conducted to check the performance of generators so that periodic performance management is possible. However, daily performance management Time performance management is not satisfactory, and a real-time performance diagnosis system that reflects the actual driving situation is not established, so that the optimum operation state can not be maintained.
또한 종래에는 보일러 단위설비별로 설비의 운전성능을 최적으로 관리하기 위한 노력으로 발전설비 중 중요한 설비에 대해 부분적으로 성능감시 기술적용을 통한 수명관리를 수행하고 있으나 운전데이터를 이용한 발전설비 효율 산출은 수계산으로 이루어지고 있다.Conventionally, in order to optimally manage the operation performance of the boiler unit facilities, life management is performed by applying performance monitoring technology partially to important ones among the power generation facilities. However, .
그러나 일부 주제어 전산설비에 현재 운전 값을 수치나 추이로 표시할 수 있는 기능을 보유하고 있으나 현재 운전값 만으로는 현 운전조건에 대한 보일러 운전성능 양호 여부를 객관적으로 판단할 수 없으며, 경험이 풍부한 일부 운전원에 의해 주관적으로 평가될 수밖에 없다.However, in some computer systems, it is possible to display the current operation value in numerical value or trend. However, it is not possible to objectively judge whether the boiler operation performance is good or not according to the current operation condition only by the current operation value, It should be evaluated subjectively.
또한 수계산에 의한 효율산출은 수시로 변화하는 운전조건에 대응하는 신속한 효율을 구할 수 있으므로 최적 성능조건을 유지하는데 어려움이 있었다. In addition, efficiency calculation by numerical calculation has difficulties in maintaining optimum performance condition since it can obtain quick efficiency corresponding to the changing operating conditions from time to time.
이를 개선하는 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제0576763호(2006.04.27.) "보일러 성능감시 및 자동계산 방법과 그 장치"가 개시되었지만, 시간이 흐르면서 개선 및 보완의 필요성이 대두 되었다.
Korean Patent Registration No. 0576763 (2006.04.27.) "Boiler Performance Monitoring and Automatic Calculation Method and Apparatus" has been disclosed as a conventional technique for improving this, but over time, there has been a need for improvement and supplementation.
본 발명은 상술한 바와 같은 개선의 필요성 때문에 창출된 것으로, 보일러의 운전상황을 실시간으로 감시하여 성능을 평가함으로서 발전소 보일러의 현재 운전상태를 진단하고 최적의 운전상태를 유지하여 보일러 효율 향상에 기여하여 화력발전용 보일러 성능 자동계산 시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
The present invention is created because of the necessity of improvement as described above. It monitors the operation status of the boiler in real time and evaluates the performance thereof, thereby diagnosing the current operation state of the power plant boiler and maintaining the optimal operation state. The main purpose of this system is to provide an automatic calculation system for boiler performance for thermal power generation.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 보일러(1) 구성 설비중 연료 측정장치(1a) 및 연료 H2O 측정장치(2)에서 연료 H2O값이 측정되고, 연소 H2O 계산기(3)에서 연소 H2O값이 계산되며, 상기 보일러(1)의 필터(1b) 전후에는 AH입구 O2 계측센서(4)와 AH출구 O2 계측센서(5)가 각각 설치되어 AH입출구 O2값이 계측되며, 상기 측정장치 및 센서들과 대기물성 계측기(11)는 신호라인(6)을 통해 데이터 취득기(7)와 연결되는 한편, 상기 데이터 취득기(7)는 랜카드(10)를 갖춘 PC(9)와 통신라인(8)을 통해 연결된 구조로 이루어져 상기 보일러(1) 구성설비의 현재 실측값을 연료 측정장치(1a) 및 연료 H2O 측정장치(2)와, 연소 H2O 계산기(3), AH입구 O2 계측센서(4)와 AH출구 O2 계측센서(5)를 이용하여 측정하는 데이터 실측단계와; 상기 데이터 실측단계에서 측정된 데이터를 신호라인(6)을 통해 전송 받아 데이터 취득기(7)에서 성능계산에 필요한 디지털 신호로 변환하여 변환된 데이터를 제공하는 데이터 취득단계; 상기 데이터 취득단계에서 통신라인(8)을 통해 전송된 데이터를 이용하여 PC(9)의 랜카드(10)에서 성능계산을 수행하고 과거 운전데이터와 비교하여 보일러(1)의 성능열화상태의 파악과 온라인 데이터 관리기능 등을 수행하는 성능계산 단계를 거쳐 화력발전용 보일러의 성능을 자동으로 계산하는 시스템에 있어서; 상기 필터(1b)는 필터하우징(100)에 내장되는데, 상기 필터하우징(100)은 흡입구(110)와 배출구(120)를 구비하되, 흡입구(110)와 배출구(120) 사이에 배기유로가 급격히 좁아지는 배출통로(130)를 더 구비하여 배기가스의 체류시간을 늘려 처리효율을 높이도록 설계되고; 상기 필터하우징(100)에는 길이방향으로 일정 간격을 두고 3개의 필터슬롯(140)이 형성되며; 상기 필터슬롯(140)에는 분리 취출할 수 있는 활성탄필터(150), 세라믹필터(160), 유리섬유필터(170)가 순차로 배치되고; 상기 필터슬롯(140)들 사이 사이에는 각각 마그네트론(180)이 삽입되며; 상기 마그네트론(180)은 상기 필터하우징(100) 외부에 구비되는 고전압발생기(190)와 연결된 것을 특징으로 하는 화력발전용 보일러 성능 자동계산 시스템을 제공한다.
The invention means, the boiler (1) configure the facility is in the fuel measuring device (1a) and fuel H 2 O measurements (2) Fuel H 2 O values are measured during the combustion H 2 O In order to achieve the above objects, converter (3) the burning H 2 O values are calculated from the forward and backward filter (1b) of the boiler (1), the AH inlet O 2 measurement sensor 4 and AH outlet O 2 measuring sensor 5 are respectively provided AH inlet and outlet O 2 value is measured and the air physical properties with the measurement device and a sensor instrument (11) wherein the data obtainer (7) On the other hand, connected to data obtainer 7 via a
본 발명에 따르면, 실시간으로 보일러의 운전성능 감시 및 진단 결과를 제공할 수 있는 시스템으로 화력 발전설비의 주요한 성능지표인 보일러 성능평가, 감시 및 성능향상 방안을 제시한 것으로, 종래의 온라인 방식이나 수동으로 보일러 운전성능을 평가하는 방식에서 간단한 장치 구성으로 온라인 실시간 방식으로 전환함에 따라 성능 열화와 운전조건 변화에 따른 성능변화 정도를 지속적으로 감시할 수 있어 비정상운전을 조기에 발견하여 조치함으로서 설비의 성능열화를 최소화할 수 있고, 체계적이고 신속한 성능평가가 가능하여 설비의 건전성 확보는 물론 설비의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.
According to the present invention, a system capable of monitoring the operation performance of a boiler in real time and providing diagnosis results is proposed as a main performance indicator of the thermal power generation facility, which is a boiler performance evaluation, monitoring and performance improvement method. , It is possible to continuously monitor the performance change due to deterioration of performance and change of operation condition by switching from the method of evaluating boiler operation performance to the on-line real time system by a simple device configuration, so that abnormal operation can be detected early, The deterioration can be minimized and a systematic and quick performance evaluation can be performed, which can improve facility operation efficiency as well as ensuring the health of the facility.
도 1은 본 발명에 따른 계측장치의 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 전체 시스템 구성 계층도.
도 3은 본 발명에 따른 추가 실시예를 보인 예시도.1 is a schematic structural view of a measuring apparatus according to the present invention;
2 is an overall system configuration hierarchical view of the present invention.
Figure 3 is an illustration of a further embodiment according to the present invention;
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Before describing the present invention, the following specific structural or functional descriptions are merely illustrative for the purpose of describing an embodiment according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be embodied in various forms, And should not be construed as limited to the embodiments described herein.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, since the embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, it should be understood that the embodiments according to the concept of the present invention are not intended to limit the present invention to specific modes of operation, but include all modifications, equivalents and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.
본 발명은 후술되는 선등록특허 제0576763호를 그대로 이용한다. 때문에, 이하 설명되는 장치 구성상 특징들은 모두 등록특허 제0576763호에 기재된 사항들이다.The present invention uses the above-mentioned prior-art patent No. 0576763 as it is. Therefore, the features of the device configuration described below are all described in Patent No. 0576763. [
다만, 본 발명은 상기 등록특허 제0576763호에 개시된 구성들 중 목적을 달성하기 위해 특정 구성 일부를 개선한 추가 실시예 부분이 가장 핵심적인 구성상 특징을 이룬다.However, the present invention is characterized in that the additional embodiment portion in which the specific configuration is partially improved in order to achieve the object of the configuration disclosed in the above-mentioned Japanese Patent No. 0576763 is the most essential configuration feature.
따라서, 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록특허 제0576763호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 후단부에서 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Therefore, the device structure, characteristics, and operation relationship described below will be referred to as the contents of the above-mentioned Japanese Patent No. 0576763, and the structure related to the main features of the present invention will be described in detail at the rear end.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 화력발전소 보일러(1)의 성능관련 주요 운전값과 성능데이터를 감시 및 계산하는 시스템 장치로서, 상기 보일러(1) 구성 설비중 연료 측정장치(1a) 및 연료 H2O 측정장치(2)에서 연료 H2O값이 측정되고, 연소 H2O 계산기(3)에서 연소 H2O값이 계산되며, 상기 보일러(1)의 필터(1b) 전후에는 AH입구 O2 계측센서(4)와 AH출구 O2 계측센서(5)가 각각 설치되어 AH입출구 O2값이 계측되며, 상기 측정장치 및 센서들과 대기물성 계측기(11)는 신호라인(6)을 통해 데이터 취득기(7)와 연결되는 한편, 상기 데이터 취득기(7)는 랜카드(10)를 갖춘 PC(9)와 통신라인(8)을 통해 연결된 구조로 이루어진다.1 and 2, an apparatus according to the present invention is a system device for monitoring and calculating performance-related main operation values and performance data of a thermal
그리하여, 화력발전소 보일러의 성능관련 주요 운전값과 성능데이터를 감시 및 계산은 상기 보일러(1) 구성설비의 현재 실측값을 연료 측정장치(1a) 및 연료 H2O 측정장치(2)와, 연소 H2O 계산기(3), AH입구 O2 계측센서(4)와 AH출구 O2 계측센서(5)를 이용하여 측정하는 데이터 실측단계와; 상기 데이터 실측단계에서 측정된 데이터를 신호라인(6)을 통해 전송 받아 데이터 취득기(7)에서 성능계산에 필요한 디지털 신호로 변환하여 변환된 데이터를 제공하는 데이터 취득단계; 상기 데이터 취득단계에서 통신라인(8)을 통해 전송된 데이터를 이용하여 PC(9)의 랜카드(10)에서 성능계산을 수행하고 과거 운전데이터와 비교하여 보일러(1)의 성능열화상태의 파악과 온라인 데이터 관리기능 등을 수행하는 성능계산 단계로 이루어진다.Thus, the monitoring and calculation of the performance-related main operation values and performance data of the thermal power plant boiler can be performed by the
즉, 본 발명은 크게 3개의 계층단계로 구성되어 있고, 각 계층은 서로 유기적으로 연결되어 순차적 기능을 수행한다. That is, the present invention is largely composed of three hierarchical levels, and each hierarchical layer is organically connected to perform a sequential function.
이때, 전체 흐름은 도 2에서 보는 바와 같이 성능감시의 대상이 되는 보일러(1) 주요 구성설비의 현재 실측값을 측정하는 데이터 실측단계로부터 실시간으로 실측데이터를 전송 받아 성능계산에 필요한 디지털 신호를 변환하여 변환데이터를 성능계산 계층에 제공하는 기능을 수행한다.In this case, as shown in FIG. 2, the entire flow is transmitted from the actual data measurement step of measuring the actual measured value of the main constituent facility of the
또한, 성능계산 단계는 랜카드(10)로 전송된 데이터를 이용하여 성능계산을 수행하고 효과적으로 저장하고 검색할 수 있는 기능을 제공하고 과거 운전 데이터를 불러와서 현재 운전 데이터와 비교함으로서 성능열화 상태 등을 파악할 수 있는 온라인 데이터 관리기능도 수행한다.Also, the performance calculation step performs a performance calculation using the data transmitted to the
한편, 도 1은 보일러(1) 효율계산에 필수적인 항목의 측정, 계산 포인터 및 발전소 운전데이터 측정 위치를 개략적으로 도시한 것으로, 보일러 효율측정에 필수적인 포인터와 측정 대상물성을 선별하여 데이터 취득 단계에 올바른 정보를 보낼 수 있도록 하고 측정이 불가능한 항목은 성능계산 단계에서 별도의 계산모듈을 만들어 계산된 값이 성능산출에 참여할 수 있도록 구성되어 있다.FIG. 1 schematically shows the measurement items, the calculation pointers, and the measurement positions of the plant operation data, which are essential for the efficiency calculation of the boiler (1). The pointers necessary for the boiler efficiency measurement and the physical properties to be measured are selected, The items that can not be measured, and the items that can not be measured, are constructed so that the calculated values can be participated in the performance calculation by making a separate calculation module in the performance calculation step.
본 발명은 상술한 구성을 그대로 포함하면서 도 3과 같이, 필터(1b)의 구조를 개선함으로써 보일러(1)로부터 배출되는 환경오염 물질을 저감하고, 유해가스를 거의 대부분 분해처리할 수 있도록 더 구성될 수 있다.3, the structure of the
즉, 본 발명 추가 실시예에 따른 필터(1b)는 도 3의 도시와 같이, 필터하우징(100)을 포함한다.That is, the
이때, 상기 필터하우징(100)은 흡입구(110)와 배출구(120)를 구비하되, 흡입구(110)와 배출구(120) 사이에 배기유로가 급격히 좁아지는 배출통로(130)를 더 구비함으로써 흡입시에는 과량이 흡입된 후 배출시에는 급격히 좁아진 통로 때문에 쉽게 빠져나가지 못하고 필터하우징(100) 내부 공간상에 배기가스가 가급적 오랫동안 머물러 있을 수 있도록 구성되어야 한다.The
이는 체류 시간을 늘려 배기가스 중에 포함된 유해성분을 최대한 분해처리하여 유해하지 않은 가스로 만들기 위함이다.This is to increase the residence time so that the harmful components contained in the exhaust gas are decomposed as much as possible to make them harmless.
그리고, 상기 필터하우징(100)에는 길이방향으로 일정 간격을 두고 다수, 바람직하게는 3개의 필터슬롯(140)이 형성된다.In the
아울러,상기 필터슬롯(140)에는 분리 취출할 수 있는 다수의 필터(1b)가 삽입되는데, 상기 필터(1b)는 흡입구(110)에서 배출구(120)를 향해 활성탄필터(150), 세라믹필터(160), 유리섬유필터(170)가 순차로 배치됨이 바람직하다.The
특히, 상기 필터하우징(100)은 정화처리 도중 반응성을 차단하기 위해 알루미늄으로 제조되어야 한다.In particular, the
한편, 상기 필터슬롯(140)들 사이 사이에는 각각 마그네트론(180)이 삽입되고, 상기 마그네트론(180)은 상기 필터하우징(100) 외부에 구비되는 고전압발생기(190)와 연결된다.A
그리하여, 상기 고전압발생기(190)에는 고전압이 발생되고, 발생된 고전압은 마그네트론(180)으로 인가된다.Thus, a high voltage is generated in the
이때, 고전압발생기(190)는 0.5~1mm 파장과 200-300MHz의 주파수를 가진 고밀도 마이크로웨이브를 발생시키는 수단을 사용함이 바람직하고, 이렇게 발생된 고주파 마이크로웨이브는 상기 마그네트론(180)을 타고 발진되어 필터하우징(100) 내부에서 공진하게 된다.In this case, the high-
그러면, 내부로 유입된 유해 배기가스는 화학적 분자고리가 끊어지면서 무수한 라디칼 반응이 일어나고, 이러한 반응은 연쇄적으로 동시 다발되기 때문에 반복되면서 무해가스로 전환되게 된다.Then, the harmful exhaust gas flowing into the interior of the chemical molecular chain is broken and numerous radical reactions occur, and these reactions are repeatedly concurrently bundled, so that they are converted into harmless gases repeatedly.
그 과정에서, 일부 처리 가스는 활성탄필터(150), 세라믹필터(160), 유리섬유필터(170)가 순차로 통과하면서 필터링되어 보다 깨끗하고 안전하게 정화된 가스만이 대기중으로 배출되게 된다.In this process, some of the process gases are filtered while the activated
때문에, 본 발명에 따른 필터(1b)를 사용하게 되면 보다 안전한 화력발전 운용이 가능하게 된다.
Therefore, the use of the
100: 필터하우징 110: 흡입구
120: 배출구 130: 배출통로
140: 필터슬롯 150: 활성탄필터
160: 세라믹필터 170: 유리섬유필터
180: 마그네트론 190: 고전압발생기100: filter housing 110: inlet
120: exhaust port 130: exhaust passage
140: filter slot 150: activated carbon filter
160: ceramic filter 170: glass fiber filter
180: Magnetron 190: High voltage generator
Claims (1)
상기 필터(1b)는 필터하우징(100)에 내장되는데, 상기 필터하우징(100)은 흡입구(110)와 배출구(120)를 구비하되, 흡입구(110)와 배출구(120) 사이에 배기유로가 급격히 좁아지는 배출통로(130)를 더 구비하여 배기가스의 체류시간을 늘려 처리효율을 높이도록 설계되고;
상기 필터하우징(100)에는 길이방향으로 일정 간격을 두고 3개의 필터슬롯(140)이 형성되며;
상기 필터슬롯(140)에는 분리 취출할 수 있는 활성탄필터(150), 세라믹필터(160), 유리섬유필터(170)가 순차로 배치되고;
상기 필터슬롯(140)들 사이 사이에는 각각 마그네트론(180)이 삽입되며;
상기 마그네트론(180)은 상기 필터하우징(100) 외부에 구비되는 고전압발생기(190)와 연결된 것을 특징으로 하는 화력발전용 보일러 성능 자동계산 시스템.The fuel H 2 O value is measured in the fuel measuring device 1 a and the fuel H 2 O measuring device 2 in the boiler 1 constituent equipment and the combustion H 2 O value is calculated in the combustion H 2 O calculator 3 An AH inlet O 2 measuring sensor 4 and an AH outlet O 2 measuring sensor 5 are installed before and after the filter 1b of the boiler 1 to measure an AH inlet and outlet O 2 value, And the atmospheric property measuring instrument 11 are connected to the data acquisition device 7 via the signal line 6 while the data acquisition device 7 is connected to the PC 9 equipped with the LAN card 10 and the communication line 8 The fuel H 2 O measuring device 2, the combustion H 2 O calculator 3, the inlet A 2 of the AH 2, Measuring using the measuring sensor 4 and the AH outlet O 2 measuring sensor 5; Receiving the measured data through a signal line (6) and converting it into a digital signal required for performance calculation in a data acquirer (7), and providing the converted data; The performance calculation is performed in the LAN card 10 of the PC 9 using the data transmitted through the communication line 8 and compared with the past operation data to grasp the performance deterioration state of the boiler 1, A system for automatically calculating the performance of a boiler for thermal power generation through execution of the system;
The filter 1b is installed in the filter housing 100. The filter housing 100 includes a suction port 110 and a discharge port 120. An exhaust flow path is formed between the suction port 110 and the discharge port 120, Further comprising a narrowing discharge passage (130) designed to increase treatment time by increasing the residence time of the exhaust gas;
In the filter housing 100, three filter slots 140 are formed at regular intervals in the longitudinal direction;
An activated carbon filter 150, a ceramic filter 160, and a glass fiber filter 170 that can be separated and taken out are sequentially arranged in the filter slot 140;
A magnetron 180 is inserted between the filter slots 140, respectively;
Wherein the magnetron (180) is connected to a high voltage generator (190) provided outside the filter housing (100).
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