KR101524434B1

KR101524434B1 - 냉각수 공급 제어 장치

Info

Publication number: KR101524434B1
Application number: KR1020130162758A
Authority: KR
Inventors: 윤시원; 시성규; 정해권; 이정욱; 김구화
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2015-05-28

Abstract

본 발명은 복수 개의 반응관에 냉각수 공급을 제어하기 위한 장치로서, 복수 개의 반응관에 공급되는 냉각수를 송출하는 냉각수 펌프; 복수 개의 반응관에 각각 위치하여, 유입되는 냉각수의 관로를 개폐하는 밸브부; 복수 개의 반응관에 각각 위치하여, 밸브부를 통하여, 복수 개의 반응관에 유입되는 냉각수의 유량을 측정하는 유량계; 및 유량계로부터 유량에 대한 정보를 복수 개의 반응관 별로 수신하여, 밸브부를 제어하는 제어부를 포함하여, 복수 개의 반응관마다 냉각수의 유입이 균일하도록 제어하는 효과를 제공한다.

Description

냉각수 공급 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING SUPPLY OF COOLING WATER}

본 발명은 냉각수 공급을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 마그네슘 증기를 응축시켜 환원시키는 공정에서, 복수 개의 반응관에 냉각수를 균일하게 공급하도록 하기 위하여, 이들 냉각수를 균일하게 공급하도록 하는 냉각수 공급 제어 장치에 관한 기술 분야이다.

도 1은 마그네슘 제련 반응관에 대한 개략도이며, 도 2는 마그네슘 제련 반응관에 냉각수 순환을 도시한 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마그네슘 제련 반응관(retort, 10)은 톨로마이트, 형석, 페로실리콘을 고온, 진공상태에서 환원로에 진입하여 마그네슘 증기를 응축기에 응축시키는 환원 공정이다.

마그네슘 주 원료에 해당하는 이들 톨로마이트, 형석, 페로실리콘을 약 1200도씨의 온도로 유지되는 수직형 반응관(10)에 장입하고 진공 시스템을 이용하여 감압한 뒤, 0.05torr 내외의 진공 분위기 속에서 약 10시간 내외의 환원 작업 후 마그네슘 크라운을 배출하도록 되어 있다.

냉각수는 마그네슘 제련 공정 중 핵심 공정인 환원 공정에서 반응관(10) 상부의 응축기에 공급되며, 응축기의 온도를 200도씨 내지 500도씨 범위로 유지시켜 마그네슘 증기를 기체에서 고체로 전환시키는 것이다.

응축기에 부착된 Mg 크라운의 무게는 생산량을 결정하는 지표인 환원율로 표현되며, 냉각수의 유입으로 그 냉각 효율은 Mg크라운의 형상과 환원량을 결정짓는 매우 중요한 인자이다.

이들 반응관(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개로 구성되며, 개별 반응로(10)는 하나의 펌프실을 통해 공급되는 냉각수로 냉각되는데, 이들 복수 개의 반응관(10)은 그 위치나, 거리 등에 따라서, 상이한 유량이 공급되어, 반응관(10) 마다 냉각의 효율에 차이가 발생하는 문제점이 존재하였다.

본 발명에 따른 냉각수 공급 제어 장치는 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복수 개의 반응관에 공급되는 냉각수를 균일하게 또는 목적하는 양만큼 반응관 별로 상이하게 공급하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 냉각수 공급 제어 장치는 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.

본 발명에 따른 냉각수 공급 제어 장치는 복수 개의 반응관에 냉각수 공급을 제어하기 위한 장치로서, 상기 복수 개의 반응관에 공급되는 냉각수를 송출하는 냉각수 펌프; 상기 복수 개의 반응관에 각각 위치하여, 상기 공급되는 냉각수의 관로를 개폐하는 밸브부; 상기 복수 개의 반응관에 각각 위치하여, 상기 밸브부를 통하여, 상기 복수 개의 반응관에 유입되는 냉각수의 유량을 측정하는 유량계부; 및 상기 유량계로부터 상기 유량에 대한 정보를 상기 복수 개의 반응관 별로 수신하여, 상기 밸브부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 냉각수 공급 제어 장치의 상기 제어부는, 상기 복수 개의 반응관에 유입되는 유량이 1280 내지 1320m³/h 범위를 각각 유지하도록 상기 밸브부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 냉각수 공급 제어 장치의 상기 제어부는, 아래의 수식을 이용하여, 보정 계수 Kv를 획득하고, 상기 보정 계수만큼 상기 밸브부를 개폐하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Kv=(OF-MF)/OF

여기서, OF는 목표 유량(objective flow)이며, MF는 측정 유량(measured flow)이다.

본 발명에 따른 냉각수 공급 제어 장치는 상기 복수 개의 반응관에 대한 정보를 입력하는 입력부를 더 포함하되, 상기 정보는, 반응관의 개수, 반응관의 개별 ID 또는 반응관별 목표 유량을 포함하며, 상기 제어부는, 상기 입력부로부터 상기 정보를 수신하여, 상기 밸브부를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 냉각수 공급 제어 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 복수 개의 반응관에 균일하게 냉각수를 공급하도록 하는 효과를 제공한다.

둘째, 개별 반응관 마다 목적하는 냉각수 공급량을 개별적으로 제어할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 마그네슘 제련 반응관에 대한 개략도이다.
도 2는 마그네슘 제련 반응관에 냉각수 순환을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 냉각수 공급 제어 장치를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 냉각수 공급 제어 장치의 작동 과정을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 냉각수 공급 제어 장치를 실시한 경우, 각 챔버에 공급되는 유량을 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 냉각수 공급 제어 장치를 실시한 경우, 냉각수 운용 등에 소비되는 비용을 도시한 그래프이다.

본 발명에 따른 냉각수 공급 제어 장치는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 냉각수 공급 제어 장치를 상세히 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 냉각수 공급 제어 장치를 도시한 개략도이다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 냉각수 공급 제어 장치의 작동 과정을 도시한 순서도이다. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 냉각수 공급 제어 장치를 실시한 경우, 각 챔버에 공급되는 유량을 비교한 그래프이다. 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 냉각수 공급 제어 장치를 실시한 경우, 냉각수 운용 등에 소비되는 비용을 도시한 그래프이다.

본 발명에 따른, 냉각수 공급 제어 장치는 냉각수 펌프(150); 밸브부(130); 유량계(140); 및 제어부(120)를 포함한다.

먼저, 냉각수 펌프(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 중앙 펌프로서, 각 반응관(10)으로 냉각수를 일괄적으로 공급한다.

복수 개의 반응관(10)에 일괄적으로 냉각수를 공급하다보니, 이들 냉각수는 반응관(10)에 목적하는 유량만큼 공급이 어려우며, 개별 반응관(10)은 그 위치나 거리에 따라, 유입되는 유량의 차이를 보이는바, 그에 따라 냉각의 정도 역시 상이하게 된다.

밸브부(130)는 복수 개의 반응관(10)에 각각 개별적으로 위치하여, 유입되는 냉각수의 관로(pipe)를 개폐하는 구성이다.

밸브부(130)는 기계식으로 관로를 개폐하지만, 그 기계적인 동작을 제어하는 것은 전자식으로 제어가능한 밸브로 구성되어야한다.

밸브부(130)는 타 기기 즉, 후술하게 되는 제어부(120)를 통해 자동 개폐되도록 구성되어야 한다.

유량계부(140)는 복수 개의 반응관(10)에 각각 개별적으로 위치하여, 밸브부(130)를 통과하여 실제로 반응관(10)에 유입되는 실제 유량을 직접 측정하는 구성이다.

유량계부(140)는 개별 반응관(10)에서 측정한 유량에 대한 정보를 제어부(120)로 전송하게 되며, 이후 이러한 정보는 제어부(120)가 밸브부(130)를 제어하도록 하는 정보가 된다.

제어부(120)는 유량계부(140)로부터 유량에 대한 정보를 복수 개의 반응관 별로 수신하고, 이들 밸브부(130)를 개별적으로 제어한다.

본 발명의 제어부(120)는 복수 개의 반응관(10)에 유입되는 유량이 1280 내지 1320m³/h 범위를 각각 유지하도록 밸브부(130)를 제어하게 된다.

본 발명의 제어부(120)는 유량계부(140)로부터 반응관(10)에서 측정된 유량에 대한 정보를 피드백(feedback)하여, 밸브부(130)를 자동제어한다.

제어부(120)는 보정 계수 Kv를 아래와 같은 수식을 통하여 획득하며, 보정 계수만큼 밸브부(130)를 개폐하도록 한다.

Kv=(OF-MF)/OF

예컨데, Kv가 0.3으로 산출되면, 해당 밸브는 130%만큼 밸브를 개방하게 되며, Kv가 -0.3으로 산출되면 해당 밸브는 70%만큼 밸브를 개방하도록 하는 것이다.

상술한 피드백 과정은 목적하고자 하는 유량에 도달하게 될 때까지 반복하게 된다.

본 발명에 따른, 냉각수 공급 제어 장치는 입력부(110)를 더 포함할 수 있다.

입력부(110)는 복수 개의 반응관(10)에 대한 정보를 입력한다.

여기서의 정보는 반응관(10)의 개수와 반응관 별로 개별 ID(identification) 또는 반응관별 목표 유량에 대한 정보를 포함할 수 있다.

이에, 제어부(120)는 입력부(110)로부터 이들 정보를 수신하고, 밸브부(130)를 개별적으로 제어하여, 정보에 포함된 반응관(10)별 목표 유량에 도달하도록 한다.

본 발명을 기존의 반응관(10)들에 적용하면, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 챔버 즉, 반응관(10) 별로 상이한 유량을 보이던 것이, 반응관(10) 마다 균일한 냉각수의 공급 효과와 저비용의 효과를 기대할 수 있다.

즉, 개별 반응관(10) 들에 목표 유량 1300m³/h을 공급하고자 할 때, 기존은 1000 내지 2000 m³/h까지 큰 편차를 보이던 것이, 본 발명을 적용하면 1280 내지 1320m³/h로 균일한 냉각수의 공급이 이루어짐을 알 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.

10: 반응관(retort)
11: 응축기
12: 포집기
13: 상부 도어
14: 냉각 재킷(jacket)
110: 입력부
120: 제어부
130: 밸브부
140: 유량계부
150: 냉각수 펌프

Claims

복수 개의 반응관에 냉각수 공급을 제어하기 위한 장치에 있어서,
상기 복수 개의 반응관에 공급되는 냉각수를 송출하는 냉각수 펌프;
상기 복수 개의 반응관에 각각 위치하여, 상기 공급되는 냉각수의 관로를 개폐하는 밸브부;
상기 복수 개의 반응관에 각각 위치하여, 상기 밸브부를 통하여, 상기 복수 개의 반응관에 유입되는 냉각수의 유량을 측정하는 유량계부;
상기 유량계로부터 상기 유량에 대한 정보를 상기 복수 개의 반응관 별로 수신하여, 상기 밸브부를 제어하는 제어부; 및
상기 복수 개의 반응관에 대한 정보를 입력하는 입력부를 포함하되,
상기 정보는,
반응관의 개수, 반응관의 개별 ID 또는 반응관별 목표 유량을 포함하며,
상기 제어부는,
상기 입력부로부터 상기 정보를 수신하여, 상기 밸브부를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는, 냉각수 공급 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 복수 개의 반응관에 유입되는 유량이 사용자에 의해 입력된 유량 범위를 각각 유지하도록 상기 밸브부를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각수 공급 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
아래의 수식을 이용하여, 보정 계수 Kv를 획득하고, 상기 보정 계수만큼 상기 밸브부를 개폐하는 것을 특징으로 하는 냉각수 공급 제어 장치.
Kv=(OF-MF)/OF
(여기서, OF는 목표 유량(objective flow)이며, MF는 측정 유량(measured flow)이다.)
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