KR101546270B1 - 재생탑의 온도 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재생탑의 온도 제어장치가 개시된다. 본 발명의 재생탑의 온도 제어장치는 버너의 연소실온도를 감지하는 연소실온도 감지부; 재생탑의 내부온도를 감지하는 내부온도 감지부; 버너 지시온도에 따라 상기 버너를 작동시키되, 상기 연소실온도 감지부로부터 상기 연소실온도를 입력받아 상기 버너의 온도를 상기 버너 지시온도에 따라 유지할 수 있도록 상기 버너의 작동을 제어하는 버너제어부; 및 활성탄 재생량을 입력받아 상기 재생탑의 내부 기준온도를 설정하고, 상기 내부온도가 상기 내부 기준온도에 따라 유지되도록 상기 내부온도 감지부로부터 상기 내부온도를 입력받아 상기 버너 지시온도를 설정하여 출력하는 재생제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

재생탑의 온도 제어장치 및 그 제어방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING TEMPERATURE OF DESORBER}

본 발명은 재생탑의 온도 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 활성탄의 재생량에 따라 재생탑의 내부 기준온도를 보상할 뿐만 아니라 재생탑의 내부온도를 유지하기 위해 재생탑의 내부온도와 버너의 연소실온도를 이중으로 감지하여 버너를 구동시켜 재생탑의 온도를 제어하는, 재생탑의 온도 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 활성탄은 물리적 형상에 따라 분말 활성탄(Powdered Activated Carbon)과 입상 활성탄(Granular Activated Carbon) 등으로 분류되며, 오염 물질의 처리분야 및 제거 조건 등에 따라 전자, 철강 산업 분야 및 용제 회수, 폐수 처리, 대기 오염 물질의 처리 등에 선택적으로 사용되고 있다.

상기와 같이 환경 및 생산 공정 등에서 사용된 폐활성탄은 그대로 폐기할 경우 2차 환경오염의 요인이 될 수 있으며, 경제적인 손실 또한 크다.

따라서, 폐활성탄을 재생하여 사용할 필요가 있으며, 현재 일반적으로 감압재생, 가열탈착, 화학재생, 용매재생, 치환재생, 산화분해 재생법 등을 사용하여 재생하고 있다.

재생탑은 철강 산업에서 황산화물이 고농도로 흡착되어 있는 활성탄에 고온의 공기를 통과시키는 것에 의해 황산화물을 활성탄으로부터 탈착시켜 재생한 후, 흡수탑으로 재공급하여 사용할 수 있도록 한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2011-0022306호(2011. 03. 07. 공개, 발명의 명칭 : 소결 공정의 배가스를 이용한 활성탄 재생방법)에 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 활성탄의 재생량에 따라 재생탑의 내부 기준온도를 보상할 뿐만 아니라, 재생탑의 내부온도를 유지하기 위해 재생탑의 내부온도와 버너의 연소실온도를 이중으로 감지하여 버너를 구동시켜 재생탑의 온도를 제어하는, 재생탑의 온도 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 재생탑의 온도 제어장치는, 버너의 연소실온도를 감지하는 연소실온도 감지부; 재생탑의 내부온도를 감지하는 내부온도 감지부; 버너 지시온도에 따라 버너를 작동시키되, 연소실온도 감지부로부터 연소실온도를 입력받아 버너의 온도를 버너 지시온도에 따라 유지할 수 있도록 버너의 작동을 제어하는 버너제어부; 및 활성탄 재생량을 입력받아 재생탑의 내부 기준온도를 설정하고, 내부온도가 내부 기준온도에 따라 유지되도록 내부온도 감지부로부터 내부온도를 입력받아 버너 지시온도를 설정하여 출력하는 재생제어부;를 포함하되, 재생제어부는 활성탄 재생량을 기반으로 재생탑의 내부 기준온도를 설정하고, 내부 기준온도에 대해 내부온도를 반영하여 재생탑의 내부 제어온도를 설정한 후 내부 제어온도에 대해 활성탄 재생량에 따른 보정계수를 적용하여 버너 제어온도를 설정하고, 설정된 버너 제어온도와 활성탄 재생량을 기반으로 설정한 버너 기준온도를 반영함으로써 버너 지시온도를 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 재생탑의 내부온도는 가열대의 하부온도인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 내부온도 감지부는 가열대의 다수의 지점에 설치되어 평균온도를 내부온도로 출력하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에서, 내부 기준온도는 활성탄 재생량과 내부 기준온도간의 제1 상관테이블을 기반으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 보정계수는 활성탄 재생량과 보정계수간의 제2 상관테이블을 기반으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 버너 기준온도는 활성탄 재생량과 내부 기준온도간의 제3 상관테이블을 기반으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 재생탑의 온도 제어방법은, 재생제어부가 재생탑에서 재생되는 활성탄 재생량을 입력받는 단계; 재생제어부가 활성탄 재생량을 기반으로 재생탑의 내부 기준온도를 설정하는 단계; 재생제어부가 내부온도 감지부로부터 재생탑의 내부온도를 입력받는 단계; 재생제어부가 재생탑을 내부 기준온도로 유지시키기 위해 내부온도를 반영하여 재생탑의 내부 제어온도를 설정하는 단계; 재생제어부가 내부 제어온도에 대해 활성탄 재생량을 기반으로 보정계수를 적용하여 버너 제어온도를 설정하는 단계; 재생제어부가 버너 제어온도에 대해 활성탄 재생량을 기반으로 버너 기준온도를 적용하여 버너 지시온도를 설정하여 버너제어부로 출력하는 단계; 및 버너제어부가 버너 지시온도 및 연소실온도 감지부로부터의 연소실온도에 근거하여 버너를 작동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 재생탑의 온도 제어장치 및 그 제어방법은 활성탄의 재생량에 따라 재생탑의 내부 기준온도를 보상함으로써 활성탄의 재생량이 변동되더라도 즉각적적으로 기준온도를 보상하여 재생탑의 활성탄 재생효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 활성탄의 재생량에 따라 자동으로 재생탑의 내부 기준온도와 버너의 연소실 기준온도를 보상함으로써 조업자에 따른 활성탄 재생효율의 편차를 감소시키고 조업 편의성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 활성탄을 재생하는 재생탑의 내부온도를 내부 기준온도에 따라 유지하기 위해 재생탑의 내부온도와 버너의 연소실온도를 이중으로 감지하여 재생탑의 내부온도 변화에 즉각적인 조치가 이루어지도록 할 뿐만 아니라, 실질적인 재생탑의 내부온도를 기반으로 버너를 구동시켜 활성탄 재생 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생탑의 온도 제어장치의 적용상태를 설명하기 위한 재생탑과 버너의 연결 상태를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재생탑의 온도 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생탑의 온도 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 재생탑의 온도 제어장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생탑의 온도 제어장치의 적용상태를 설명하기 위한 재생탑과 버너의 연결 상태를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재생탑의 온도 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.

본 실시예에서 재생탑은 소결공정에서 발생한 폐가스를 흡착탑에서 청정화시키는 과정 중, 황산화물이 고농도로 흡착되어 흡착능력이 상실된 활성탄의 흡착능력을 복원시키는 장치이다. 이러한 폐활성탄을 그대로 폐기할 경우 2차 환경오염의 요인이 될 수 있으며, 경제적인 손실 또한 크므로 재생할 필요가 있다.

재생탑은 활성탄에 고온의 열풍을 통과시켜 황산화물을 활성탄에서 탈착시키는 것을 기본 원리로 한다. 황산화물은 140℃ 이하에서는 활성탄에 자연적 물리적으로 흡착되나 140℃보다 더 높은 고온에서는 흡착능력이 열화되어 활성탄에서 탈착된다. 황산화물의 탈착은 큰 에너지의 흡열반응을 수반하므로 고온에서 실시한다.

재생탑(20)은 도 1에 도시된 바와 같이 열처리 구간별로 가열대(Heating Zone)(21), 진공대(Vacuum Zone)(22), 냉각대(Cooling Zone)(23)로 구성된다.

따라서, 버너(10)에서 가열된 고온의 열풍이 열풍 유입구(25)를 통해 가열대(21)의 내부로 공급되어 활성탄(5)을 가열하면, 진공대(22)에서는 열량이 높은 황산화물 풍부가스(SO_x Rich gas)를 외부로 배출시키며, 냉각대(23)에서는 황산화물이 탈착되어 재생된 활성탄(5)을 냉각시킨 후에 외부로 배출한다.

이때 가열대(21)에는 질소가스(N2)가 공급되어 가열대(21) 내부를 산소가 없는 질소 분위기로 유지하여 활성탄 재생과정에서의 폭발 위험성을 배제하고, 가열대(21)의 내부온도는 활성탄(5)이 연소되지 않으면서도 활성탄(5)과 황산화물의 결합을 끊을 수 있는 온도로 유지한다.

가열대(21)로 공급되는 열풍의 온도는 대략 550~800℃이고, 진공대(22)에서 배출되는 황산화물 풍부가스의 온도는 대략 450℃ 내외이며, 냉각대(23)를 거쳐 외부로 배출되는 활성탄(5)의 온도는 대략 300~350℃이다.

이와 같이 재생탑(20)을 고온으로 유지하기 위한 재생탑의 온도 제어장치는 도 2에 도시된 바와 같이 연소실온도 감지부(30), 내부온도 감지부(40), 버너제어부(50) 및 재생제어부(60)를 포함한다.

연소실온도 감지부(30)는 버너(10)의 연소실온도를 감지한다.

즉, 연소실온도 감지부(30)는 버너(10)에서 가열된 고온의 열풍온도를 감지하여 그 감지결과를 버너(10)의 작동을 위해 버너제어부(50)에 제공한다.

내부온도 감지부(40)는 재생탑(20)의 내부온도를 감지하여 그 감지결과를 재생탑(20)을 고온으로 유지할 수 있도록 재생제어부(60)에 제공한다.

이때, 내부온도 감지부(40)는 가열대(21)의 다수의 지점에 설치되어 감지한 평균온도를 내부온도로 출력할 수도 있다.

재생탑(20)의 내부온도는 활성탄(5)의 재생 공정 중 활성탄(5)의 투입량 속도나 배출량 속도를 비롯하여 버너(10)로부터 재생탑(20)의 열풍 유입구(25)로 공급되는 배관에서의 손실 및 계절적 변화 등 다양한 외부 요인에 의해 변하게 된다.

따라서, 버너(10)에서 공급된 열풍온도와 재생탑(20)의 내부온도 간에는 온도편차가 발생하게 되어, 정확한 재생탑(20)의 온도 제어를 위해서는 재생탑(20)에서의 내부온도를 감지하는 것이 필요하다.

본 실시예에서는 내부온도로 가열대(21)의 열풍 유입구(25)에 인접한 가열대(21)의 하부온도를 감지하는 것으로 설명하고 있으나, 재생탑(20)의 내부온도로 정의 될 수 있는 위치의 어느 곳에 내부온도 감지부(40)를 설치하여도 무방하다 하겠다.

또한, 가열대(21)의 여러 지점에 내부온도 감지부(40)를 설치하여 감지한 평균온도를 내부온도로 설정할 수도 있다.

버너제어부(50)는 재생제어부(60)로부터 버너 지시온도를 입력받아 그 버너 지시온도에 따라 공연비를 제어하여 공기와 가스의 공급량을 설정하고, 이에 따라 버너(10)를 작동시켜 공급되는 가스를 연소시킨다.

그리고, 버너제어부(50)는 연소실온도 감지부(30)로부터 연소실온도를 입력받아 버너(10)의 온도를 버너 지시온도에 따라 유지할 수 있도록 버너 지시온도의 상한선과 하한선을 설정하여 공연비를 조절하면서 버너(10)를 작동시켜, 가열된 고온의 열풍이 재생탑(20)으로 공급될 수 있도록 제어한다.

재생제어부(60)는 상위장치(미도시)나 사용자로부터 입력된 활성탄 재생량과, 재생탑(20)의 내부온도 감지부(40)로부터 재생탑(20)의 내부온도를 입력받아 버너 지시온도를 설정하여 버너제어부(50)를 제어한다.

즉, 재생제어부(60)는 입력된 활성탄 재생량을 기반으로 재생탑(20)의 내부 기준온도를 설정하고, 내부 기준온도에 대해 내부온도 감지부(40)로부터 입력된 내부온도를 반영하여 재생탑(20)의 내부 제어온도를 설정한다.

이때 내부 기준온도는 활성탄 재생량과 내부 기준온도간의 제1 상관테이블을 기반으로 설정한다.

이후 재생제어부(60는 내부 제어온도에 대해 활성탄 재생량에 따른 보정계수를 적용하여 버너 제어온도를 설정하고, 설정된 버너 제어온도와 활성탄 재생량을 기반으로 설정한 버너 기준온도를 반영함으로써 버너 지시온도를 설정한다.

이때 버너 제어온도는 활성탄 재생량과 보정계수간의 제2 상관테이블을 기반으로 설정된 보정계수를 내부 제어온도에 적용하여 설정하고, 버너 기준온도는 활성탄 재생량과 내부 기준온도간의 제3 상관테이블을 기반으로 설정한다.

이렇게 재생제어부(60)는, 활성탄 재생량에 따라 재생탑(20)의 내부온도가 내부 기준온도에 따라 유지되도록, 내부온도 감지부(40)로부터 내부온도를 입력받아 버너 지시온도를 설정하여 버너제어부(50)를 제어한다.

이와 같이 재생탑의 온도 제어장치는 활성탄 재생량에 따른 재생탑(20)의 내부 기준온도에 따라 버너 지시온도를 설정하고, 재생탑(20)의 내부온도가 내부 기준온도에 따라 유지되도록 연소실온도 감지부(30)로부터 버너(10)의 연소실온도를 피드백받고, 내부온도 감지부(40)로부터 재생탑(20)의 내부온도를 피드백 받는 이중 루프 피드백 온도 제어를 수행한다.

즉, 재생제어부(60)는 내부온도를 피드백 받아 버너 지시온도를 생성하여 출력하고, 버너제어부(50)는 버너 지시온도 및 피드백받은 연소실온도에 따라 열풍을 재생탑(20)으로 공급하여 재생탑(20)의 온도가 활성탄 재생량에 따라 즉각적으로 보상되어 일정하게 유지되도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 재생탑의 온도 제어장치에 따르면, 활성탄의 재생량에 따라 재생탑의 내부 기준온도를 보상함으로써 활성탄의 재생량이 변동되더라도 즉각적으로 기준온도를 보상하여 재생탑의 활성탄 재생효율을 향상시킬 수 있으며, 재생탑의 내부온도를 내부 기준온도에 따라 유지하기 위해 재생탑의 내부온도와 버너의 연소실온도를 이중으로 감지하여 재생탑의 내부온도 변화에 즉각적인 조치가 이루어지도록 할 뿐만 아니라 실질적인 재생탑의 내부온도를 기반으로 버너를 구동시켜 활성탄 재생 효율을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생탑의 온도 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 재생탑의 온도 제어방법에서는 먼저, 재생제어부(60)가 재생탑(20)에서 재생되는 활성탄 재생량을 입력받는다(S10).

활성탄 재생량은 상위장치(미도시)로부터 입력되거나 조업자에 의해 수동으로 입력될 수 있다.

재생제어부(60)는 입력된 활성탄 재생량을 기반으로 제1 상관테이블을 적용하여 재생탑(20)의 내부 기준온도를 설정한다(S20).

이후 재생제어부(60)는 내부온도 감지부(40)로부터 재생탑(20)의 내부온도를 입력받는다(S30).

재생제어부(60)는, 재생탑(20)의 내부온도를 내부 기준온도에 따라 유지하기 위해, 내부온도를 반영하여 재생탑(20)의 내부 제어온도를 설정한다(S40).

이렇게 설정된 내부 제어온도에 대해 재생제어부(60)는 제2 상관테이블에 따라 활성탄 재생량을 기반으로 보정계수를 적용하여 버너 제어온도를 설정한다(S50).

그리고, 재생제어부(60)는 설정된 버너 제어온도에 대해 제3 상관테이블에 따라 활성탄 재생량을 기반으로 버너 기준온도를 적용하여 버너 지시온도를 설정한다(S60).

이어서, 버너제어부(50)는 재생제어부(60)로부터 버너 지시온도를 입력받아 버너(10)를 작동시킨다(S70).

즉, 버너제어부(50)는 연소실온도 감지부(30)로부터 연소실온도를 입력받아 버너(10)의 온도를 버너 지시온도에 따라 유지할 수 있도록 버너(10)를 작동시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 재생탑의 온도 제어방법에 따르면, 활성탄의 재생량에 따라 재생탑의 내부 기준온도를 보상함으로써 활성탄의 재생량이 변동되더라도 즉각적으로 기준온도를 보상하여 재생탑의 활성탄 재생효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 재생탑의 내부온도를 내부 기준온도에 따라 유지하기 위해 재생탑의 내부온도와 버너의 연소실온도를 이중으로 감지하여 재생탑의 내부온도 변화에 즉각적인 조치가 이루어지도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 실질적인 재생탑의 내부온도를 기반으로 버너를 구동시켜 활성탄 재생 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

5 : 활성탄 10 : 버너
20 : 재생탑 21 : 가열대
22 : 진공대 23 : 냉각대
30 : 연소실온도 감지부 40 : 내부온도 감지부
50 : 버너제어부 60 : 재생제어부

Claims (8)

1. 버너의 연소실온도를 감지하는 연소실온도 감지부;
   재생탑의 내부온도를 감지하는 내부온도 감지부;
   버너 지시온도에 따라 상기 버너를 작동시키되, 상기 연소실온도 감지부로부터 상기 연소실온도를 입력받아 상기 버너의 온도를 상기 버너 지시온도에 따라 유지할 수 있도록 상기 버너의 작동을 제어하는 버너제어부; 및
   활성탄 재생량을 입력받아 상기 재생탑의 내부 기준온도를 설정하고, 상기 내부온도가 상기 내부 기준온도에 따라 유지되도록 상기 내부온도 감지부로부터 상기 내부온도를 입력받아 상기 버너 지시온도를 설정하여 출력하는 재생제어부;를 포함하되,
   상기 재생제어부는 상기 활성탄 재생량을 기반으로 상기 재생탑의 상기 내부 기준온도를 설정하고, 상기 내부 기준온도에 대해 상기 내부온도를 반영하여 상기 재생탑의 내부 제어온도를 설정한 후 상기 내부 제어온도에 대해 상기 활성탄 재생량에 따른 보정계수를 적용하여 버너 제어온도를 설정하고, 설정된 상기 버너 제어온도와 상기 활성탄 재생량을 기반으로 설정한 버너 기준온도를 반영함으로써 상기 버너 지시온도를 설정하는 것을 특징으로 하는 재생탑의 온도 제어장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 재생탑의 상기 내부온도는 가열대의 하부온도인 것을 특징으로 하는 재생탑의 온도 제어장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 내부온도 감지부는 가열대의 다수의 지점에 설치되어 평균온도를 상기 내부온도로 출력하는 것을 특징으로 하는 재생탑의 온도 제어장치.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 내부 기준온도는 상기 활성탄 재생량과 상기 내부 기준온도간의 제1 상관테이블을 기반으로 설정되는 것을 특징으로 하는 재생탑의 온도 제어장치.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 보정계수는 상기 활성탄 재생량과 상기 보정계수간의 제2 상관테이블을 기반으로 설정되는 것을 특징으로 하는 재생탑의 온도 제어장치.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 버너 기준온도는 상기 활성탄 재생량과 상기 내부 기준온도간의 제3 상관테이블을 기반으로 설정되는 것을 특징으로 하는 재생탑의 온도 제어장치.
   
8. 재생제어부가 재생탑에서 재생되는 활성탄 재생량을 입력받는 단계;
   상기 재생제어부가 상기 활성탄 재생량을 기반으로 상기 재생탑의 내부 기준온도를 설정하는 단계;
   상기 재생제어부가 내부온도 감지부로부터 상기 재생탑의 내부온도를 입력받는 단계;
   상기 재생제어부가 상기 재생탑을 상기 내부 기준온도로 유지시키기 위해 상기 내부온도를 반영하여 상기 재생탑의 내부 제어온도를 설정하는 단계;
   상기 재생제어부가 상기 내부 제어온도에 대해 상기 활성탄 재생량을 기반으로 보정계수를 적용하여 버너 제어온도를 설정하는 단계;
   상기 재생제어부가 상기 버너 제어온도에 대해 상기 활성탄 재생량을 기반으로 버너 기준온도를 적용하여 버너 지시온도를 설정하여 버너제어부로 출력하는 단계; 및
   상기 버너제어부가 상기 버너 지시온도 및 연소실온도 감지부로부터의 연소실온도에 근거하여 버너를 작동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생탑의 온도 제어방법.

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