KR101848919B1 - 건식 공급 시스템을 제어하는 시스템 및 방법 및 공압식 운반 시스템 - Google Patents

건식 공급 시스템을 제어하는 시스템 및 방법 및 공압식 운반 시스템 Download PDF

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Abstract

고체 연료를 운반하는 건식 공급 시스템(dry feed system)을 제어하는 제어 시스템은 다수의 센서와, 압력화 가스 제어기와, 적어도 하나의 보조 가스 제어기와, 다수의 가스 밸브를 포함한다. 상기 다수의 센서는 상기 건식 공급 시스템의 특성을 나타내는 다수의 측정 신호들을 생성한다. 상기 압력화 가스 제어기는 고체 흐름 레이트(SR)에 기초하여 공급 탱크 압력 바이어스 및 압력화 가스 흐름 바이어스 중 적어도 하나를 계산하고 상기 계산된 공급 탱크 압력 바이어스 및 압력화 가스 흐름 바이어스 중 적어도 하나에 기초하여 제 1 제어 신호를 생성한다. 상기 보조 가스 제어기는 고체 로딩 비(solid loading ratio:SLR)에 기초하여 보조 가스 흐름 바이어스를 계산하고 상기 계산된 보조 가스 흐름 바이어스에 기초하여 제 2 제어 신호를 생성한다. 상기 다수의 가스 밸브는 상기 제 1 제어 신호 및 상기 제 2 제어 신호 중 적어도 하나에 의해서 구동되어서 고체 연료 흐름을 조절한다. 제어 방법도 역시 제공된다.

Description

건식 공급 시스템을 제어하는 시스템 및 방법 및 공압식 운반 시스템{CONTROL SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING A DRY FEED SYSTEM TO CONVEY A SOLID FUEL}
본 발명은 전반적으로 고체 연료를 기화기와 같은 용기로 공압적으로(pneumatically) 운반하는 건식 공급 시스템에 대한 제어 방법 및 제어 시스템에 관한 것이다.
건식 공급 시스템은 일반적으로 공급 탱크 및 다수의 파이프라인을 갖는다. 이 공급 탱크는 파이프라인을 통해서 고체 연료 및 반송 가스를 수용하고 고체 가스 혼합물을 배출한다. 파이프라인은 공급 탱크에 연결된 혼합물 파이프라인 및 고체 가스 혼합물을 운반하기 위한 기화기를 갖는다. 안정하고 제어 가능한 고체 연료 흐름은 기화기의 가스화 성능에 큰 영향을 준다. 그러므로, 고체 연료 운반을 제어하기 위해서 제어 시스템이 사용된다. 제어 시스템에 있어서, 고체 가스 혼합물 내에서의 (이후부터는, 고체 흐름 레이트로 지칭되는) 고체 질량 흐름 레이트는 고체 연료 흐름을 모니터링하고 제어하는데 있어서 중요한 파라미터이다.
통상적인 제어 시스템에서, ('공급 탱크 압력'으로 지칭되는) 공급 탱크의 압력은 고체 흐름 레이트를 제어하기 위해서 조절된다. 다른 통상적인 제어 시스템에서, 고체 제어 밸브가 혼합물 파이프라인 상에 분산되어 설치되어 있다. 이 고체 제어 밸브는 실시간 고체 흐름 레이트를 기초로 하는 제어 신호에 응답함으로써 고체 흐름 레이트를 제어한다. 후자의 통상적인 제어 시스템이 전자의 제어 시스템보다 안정된 고체 연료 흐름을 달성할 수 있지만, 고체 제어 밸브는 통상적으로 내마모성 재료로 구성되어야 하는데, 그 이유는 고체 연료가 고체 제어 밸브에 대해서 크 물리적 마모를 초래할 수 있기 때문이다. 따라서, 이러한 내마모성 재료가 요구되기 때문에 고체 제어 밸브의 생산 비용은 높아진다.
따라서, 안정되게 운반되는 고체 연료를 제어할 수 있는 개선되고 경제적인 제어 시스템 및 방법을 제공할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 고체 가스 혼합물 내의 고체 연료를 운반하는 건식 공급 시스템(dry feed system)을 제어하는 제어 시스템이 제공되며, 이 제어 시스템은 다수의 센서와, 압력화 가스 제어기와, 적어도 하나의 보조 가스 제어기와, 다수의 가스 밸브를 포함한다. 상기 다수의 센서는 상기 건식 공급 시스템의 특성을 나타내는 다수의 측정 신호들을 생성한다. 상기 압력화 가스 제어기는 상기 측정 신호들 중 적어도 하나에 의해서 결정되는 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 흐름 레이트(solid flow rate:SR)에 기초하여 공급 탱크 압력 바이어스 및 압력화 가스 흐름 바이어스 중 적어도 하나를 계산하고, 상기 계산된 공급 탱크 압력 바이어스 및 압력화 가스 흐름 바이어스 중 적어도 하나에 기초하여 적어도 하나의 제 1 제어 신호를 생성한다. 상기 적어도 하나의 보조 가스 제어기는 상기 측정 신호들 중 적어도 하나에 의해서 결정되는 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 로딩 비(solid loading ratio:SLR)에 기초하여 보조 가스 바이어스를 계산하고 상기 계산된 보조 가스 바이어스에 기초하여 적어도 하나의 제 2 제어 신호를 생성한다. 상기 다수의 가스 밸브는 상기 제 1 제어 신호 및 상기 제 2 제어 신호 중 적어도 하나에 의해서 구동되어서 실시간 압력화 가스 흐름 및 실시간 보조 가스 흐름을 변화시킴으로써 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 연료 흐름을 조절한다.
다른 실시예에 따라서, 건식 공급 시스템과, 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 연료를 운반하기 위해서 상기 건식 공급 시스템을 제어하는 제어 시스템을 포함하는 공압식 운반 시스템이 제공된다. 상기 건식 공급 시스템은 고체 연료 및 압력화 가스를 수용하여 고체 가스 혼합물을 형성하는 공급 탱크와, 상기 압력화 가스를 상기 공급 탱크에 운반하기 위한 적어도 하나의 압력화 가스 파이프라인과, 상기 공급 탱크로부터 상기 고체 가스 혼합물을 운반하기 위한 적어도 하나의 혼합물 파이프라인과, 보충형 가스를 상기 혼합물 파이프라인 내의 고체 가스 혼합물 내에 도입하기 위한 적어도 하나의 보충형 가스 파이프라인을 포함한다. 상기 제어 시스템은 상기 건식 공급 시스템의 특성을 나타내는 다수의 측정 신호들을 생성하는 다수의 센서와, 상기 측정 신호들 중 적어도 하나에 의해서 결정되는 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 흐름 레이트(SR)에 기초하여 공급 탱크 압력 바이어스 및 압력화 가스 흐름 바이어스 중 적어도 하나를 계산하고 상기 계산된 공급 탱크 압력 바이어스 및 압력화 가스 흐름 바이어스 중 적어도 하나에 기초하여 적어도 하나의 제 1 제어 신호를 생성하는 압력화 가스 제어기와, 상기 측정 신호들 중 적어도 하나에 의해서 결정되는 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 로딩 비(SLR)에 기초하여 보충형 가스 바이어스를 계산하고 상기 계산된 보충형 가스 바이어스에 기초하여 적어도 하나의 제 2 제어 신호를 생성하는 보충형 가스 흐름 제어기와, 상기 압력화 가스 파이프라인 및 상기 보충형 가스 파이프라인 각각에 설치되고, 상기 제 1 제어 신호 및 상기 제 2 제어 신호 중 적어도 하나에 의해서 구동되어서 상기 압력화 가스 파이프라인 내에서의 실시간 압력화 가스 흐름 및 상기 보충형 가스 파이프라인 내에서의 실시간 보충형 가스 흐름을 변화시킴으로써 상기 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 연료 흐름을 조절하는 적어도 하나의 가스 밸브를 포함한다.
다른 실시예에 따라서, 고체 가스 혼합물 내의 고체 연료를 운반하는 건식 공급 시스템(dry feed system)을 제어하는 제어 방법이 제공된다. 이 방법은 다수의 센서를 사용하여 상기 건식 공급 시스템의 특성을 나타내는 다수의 측정 신호들을 생성하는 단계와, 압력화 가스 제어기를 사용하여, 상기 측정 신호들 중 적어도 하나에 의해서 결정되는 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 흐름 레이트(SR)에 기초하여 공급 탱크 압력 바이어스 및 압력화 가스 흐름 바이어스 중 적어도 하나를 계산하는 단계와, 상기 압력화 가스 제어기를 사용하여, 상기 계산된 공급 탱크 압력 바이어스 및 압력화 가스 흐름 바이어스 중 적어도 하나에 기초하여 적어도 하나의 제 1 제어 신호를 생성하는 단계와, 적어도 하나의 보조 가스 제어기를 사용하여, 상기 측정 신호들 중 적어도 하나에 의해서 결정되는 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 로딩 비(SLR)에 기초하여 보조 가스 흐름 바이어스를 계산하는 단계와, 상기 적어도 하나의 보조 가스 제어기를 사용하여, 상기 계산된 보조 가스 흐름 바이어스에 기초하여 적어도 하나의 제 2 제어 신호를 생성하는 단계와, 상기 제 1 제어 신호 및 상기 제 2 제어 신호 중 적어도 하나에 의해서 구동되는 다수의 가스 밸브를 사용하여 실시간 압력화 가스 흐름 및 실시간 보조 가스 흐름을 변화시킴으로써 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 연료 흐름을 조절하는 단계를 포함한다.
이러한 장점 및 다른 장점 및 이러한 특징 및 다른 특징들이 첨부 도면들을 참조하여 제공되는 본 발명의 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명 부분을 독해하면 더 이해될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따라서 고체 연료를 운반하는 건식 공급 시스템 및 이 건식 공급 시스템을 제어하는 제어 시스템을 포함하는 공압식 운반 시스템의 개략적 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 제어 시스템의 개략적 블록도이다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 제어 시스템 내에서 실시간 SLR(solid loading ratio)를 계산하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 제어 시스템의 개략적 블록도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 제어 시스템의 개략적 블록도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 제어 시스템 내의 SR 기반의 소망하는 공급 탱크 압력을 계산하는 계산부의 개략적 블록도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 제어 시스템의 공급 탱크 압력 제어부의 개략적 블록도이다.
본 명세서의 실시예들이 이제 첨부 도면을 참조하여 이하에서 설명될 것이다. 다음의 설명 부분에서, 잘 알려진 기능 또는 구성들은 세부적으로 기술되지 않을 것인데 이는 불필요한 세부 사항으로 인해서 본 명세서의 내용이 모호하게 되지 않도록 하기 위함이다.
도 1은 일 실시예에 따른 공압식 운반 시스템(10)을 나타내고 있다. 이 공압식 운반 시스템(10)은 고체 연료(고체 입자)를 기화기(12)와 같은 용기로 공급하는 건식 공급 시스템(참조 부호 없음) 및 고체 연료를 운반하는 건식 공급 시스템을 제어하는 제어 시스템(참조 부호 없음)을 포함한다. 이 건식 공급 시스템은 고체 펌프(14), 공급 탱크(16), 가스 소스(18) 및 이와 연관된 파이프라인들을 포함한다. 일 실례에서, 고체 연료는 석탄 분말이다. 그러나, 본 발명은 건식 공급 시스템에서 사용되는 바이오매스(biomass) 및 소정 량의 습기를 갖는 고체 연료와 같은 다른 타입의 고체 연료를 배제하지 않는다.
도 1의 일 실시예에서, 파이프라인은 고체 파이프라인(20), 3 개의 가스 파이프라인(압력화 가스 파이프라인(22), 유동화 가스 파이프라인(24) 및 보충형 가스 파이프라인(26)) 및 혼합물 파이프라인(28)을 포함한다. 고체 파이프라인(20)은 고체 펌프(14)를 공급 탱크(16)에 연결시켜서 고체 연료를 공급 탱크(16)로 운반시킨다. 다른 실시예에서, 파이프라인(20 내지 28)과 같은 각 파이프라인은 하나 이상의 파이프라인을 갖는다. 압력화 가스 파이프라인(22)은 가스 소스(18)를 공급 탱크(16)에 연결시켜서 압력화 가스를 공급 탱크(16)에 운반한다. 압력화 가스는 공급 탱크(16) 내에서 고압 상태를 생성하고 고체 연료와 혼합되어서 고체 가스 혼합물을 형성한다. 또한, 압력화 가스는 반송 가스로도 지칭된다. 공급 탱크(16)와 기화기(12) 간의 압력 차로 인해서 이 공급 시스템 내에서 고체 연료는 기화기(12)로 흐르게 구동력을 받는다.
유동화 가스 파이프라인(24)은 일 보조 가스 스트림(유동화 가스로 지칭됨)이 공급 탱크(16) 내로 도입되어서 고체 가스 혼합물을 더 유동화시키도록 상기 공급 탱크(16)의 바닥 표면으로 가스 소스(18)를 연결시킨다.
보충형 가스 파이프라인(26)은 가스 소스(18)를 혼합물 파이프라인(28)의 전면에 연결시켜서 혼합물 파이프라인(28) 내의 가스 체적을 변화시킴으로써 고체 흐름 레이트(SR) 및/또는 고체 로딩 비(SLR: solid loading ratio)를 조절하기 위한 다른 보조 가스 스트림(보충형 가스로 지칭됨)을 도입시킨다. 상기 유동화 가스 및 보충형 가스는 압력화 가스의 하류 방향 위치에서 주입되어 가스 파이프라인(24,26) 내의 가스 흐름을 변경함으로써 고체 가스 혼합물 내에서의 가스 체적을 변화시킨다. 가스 체적이 바람직하게 변하면 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 연료의 운반 성능이 개선된다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 압력화 가스, 유동화 가스 및 보충형 가스 각각이 동일한 가스 소스(18)로부터 입력되는 시스템에 한정되는 것은 아니다. 혼합물 파이프라인(28)은 공급 탱크(16)를 기화기(12)에 연결하여 고체 가스 혼합물을 운반한다.
도 1에서, 제어 시스템은 다수의 센서, 압력화 가스 제어기(30), 보조 가스 제어기(32) 및 다수의 가스 밸브를 포함한다. 용어 "가스 밸브"는 제어 밸브가 설치된 파이프라인을 통과하는 가스 흐름을 제어하는 제어 밸브를 말한다. 고체 흐름 레이트(SR) 및 고체 로딩 비(SLR)은 고체 연료의 운반 성능을 반영할 수 있다. 따라서, 이러한 요소들은 성능을 나타내는 척도로서 사용될 수 있으며, SR 및 SLR이 소망하는 성능 이하의 성능을 나타내면, 이러한 소망하는 성능을 표시하는 값들로 해서 시스템이 동작할 때까지 제어 프로세스에 의한 조절이 수행된다.
센서들은 공급 시스템의 다양한 구성 요소 내에 포함되어서 다양한 특성을 나타내는 다수의 측정 신호들을 생성한다. 이 제어 시스템은 SR, SLR, 가스 흐름 및 공급 탱크 압력과 같은 다양한 특성의 실시간 값들을 상기 측정 신호들을 기초로 해서 획득한다. 일 실례에서, 실시간 값들은 이 측정 신호들에 의해서 직접적으로 제공된다. 다른 실례에서, 이 실시간 값들은 이 측정 신호들이 표시하는 정보에 기초하여 계산된다.
압력화 가스 제어기(30)는 적어도 하나의 측정 신호(31)에 의해서 결정되는 고체 가스 혼합물 내에서의 SR에 기초하여 공급 탱크 압력 바이어스 및 압력화 가스 흐름 바이어스 중 적어도 하나를 계산하여 적어도 하나의 제 1 제어 신호(33)를 생성한다. 보조 가스 제어기(32)는 적어도 하나의 측정 신호(35)에 의해서 결정되는 고체 가스 혼합물 내의 SLR에 기초하여 보조 가스 바이어스를 계산하고, 유동화 가스 흐름 및 보충형 가스 흐름을 각기 제어하기 위한 제 2 제어 및 제 3 제어 신호(37,39)를 상기 계산된 보조 가스 바이어스에 기초하여 생성한다. 일 실례에서, 보조 가스 제어기(32)는 제 2 제어 신호 및 제 3 제어 신호(37,39) 중 하나를 생성하도록 구성된다.
가스 밸브들은 제 1 내지 제 3 제어 신호들(33,37,39)에 의해서 구동되어서 압력화 가스의 가스 흐름 및 유동화 가스와 보충형 가스 중 적어도 하나의 가스 흐름을 변경함으로써 고체 연료 흐름을 조절한다.
일 실시예에 따른 제어 시스템에서, SR 및 SLR 모두가 고체 연료 운반 동안에 고체 연료 흐름을 모니터링 및 조절하기 위해서 사용되며, 이로써 제어 정확도가 개선된다. 또한, 제어 시스템은 통상적으로 오직 가스 밸브만을 사용하여 고체 연료가 안정되게 운반되게 한다. 가스는 가스 밸브에 대해서 마모 현상을 일으키지 않기 때문에 가스 밸브로서 통상적인 재료가 사용될 수 있으며 이로써 밸브 제조 비용이 감소된다.
도 1에 도시된 실례에서, 센서들은 공급 탱크(16) 및 기화기(12) 내에 각기 설치된 2 개의 게이지 압력 센서(34,41)와, 혼합물 파이프라인(28)에 설치된 SR 센서(36)와, 대응하는 가스 파이프라인(22,24,26)에 각기 설치된 3 개의 가스 흐름 센서(압력화 가스 흐름 센서(38), 유동화 가스 흐름 센서(40) 및 보충형 가스 흐름 센서(42))를 포함한다.
일 실시예에서, 중량 셀 센서 및 온도 센서가 공급 탱크(16) 상에 더 탑재되어 게이지 압력 센서(34)로부터 생성된 신호들과 함께 실시간 SR을 계산하기 위해서 사용되는 신호들을 생성한다. 이 계산된 실시간 SR 및 상기 SR 센서(36)로부터 바로 획득된 측정된 실시간 SR은 평균화되거나 소정의 알고리즘에 따라서 처리되어서 더 정확한 실시간 SR 값이 생성되게 된다. 다른 실시예에서, 서로 쌍으로 된 게이지 압력 센서 및 차동 압력 센서가 혼합물 파이프라인(28)의 상이한 위치들에 복수 개 설치되어서 실시간 SR을 계산할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 도 1에 도시된 각 타입의 센서들 중 적어도 2 개가 제공되어서 측정된 값들의 크기를 평균화하거나 특정 함수를 확립함으로써 더 정확한 실시간 결과를 얻을 수 있다.
용어 "센서"는 다음으로 한정되는 것은 아니지만 대상의 온도, 게이지 압력, 중량 또는 다른 특성을 측정하여 이 특성을 나타내는 측정 신호를 생성할 수 있는 감지 요소, 미터기 또는 임의의 측정 디바이스들을 포함한다. 전술한 실시예 및 다음의 실시예들에서 특별하게 언급되었거나 언급될 것은 아니지만, 센서는 통상적으로 계산 또는 다른 처리를 위해서 사용되기 이전에 디지털 신호로 변환되는 아날로그 신호를 생성한다.
센서 및 가스 밸브로부터 측정 데이터의 수집 및 출력은 아날로그 입출력 모듈 및 디지털 입출력 모듈을 포함하는 입출력 모듈을 통해서 구현된다. 일 실시예에서, 인간에 의해서 모니터링되는 인터페이스가 제공되어서 제어 시스템의 운영성을 개선한다.
도 1에 도시된 실례에서, 가스 밸브는 압력화 가스 밸브(44), 유동화 가스 밸브(46) 및 보충형 가스 밸브(48)를 포함한다. 다른 실시예에서, 가스 파이프라인(22,24,26) 각각에는 가스 밸브(44,46,48)와 같은 2 개 이상의 대응하는 가스 밸브가 제공된다. 또 다른 실시예에서, 가스 밸브는 공급 탱크(16) 상에 설치되어서 실시간 공급 탱크 압력이 소망하는 공급 탱크 압력보다 높을 때에 공급 탱크 압력을 줄이는 배출 밸브(vent valve)(미도시)를 포함한다. 가스 밸브는 다음으로 한정되는 것은 아니지만 가스 흐름을 상하 방향으로 조절하는 제어 밸브 또는 가스 흐름을 즉시로 온/오프시키는 온-오프 타입 밸브를 포함한다.
일 실시예에서, 공압식 운반 시스템(10)은 주입기(47) 및 주입기(47)에 연결되어서 기화기(12)로의 가스 흐름을 제어하는 주입기 제어부(49)를 더 포함한다. 이 주입기(47)는 고체 가스 혼합물 및 산소 가스를 기화기(12) 내로 주입하는데 사용된다. 주입기 제어부(49)는 기화기(12) 내에서의 실시간 SR 및 O/C 비에 기초하여 소망하는 산소 가스 흐름을 계산하고 상기 소망하는 산소 가스 흐름과 실시간 산소 가스 흐름 간의 산소 가스 흐름 바이어스에 기초하여 제어 신호를 생성한다. 적어도 하나의 가스 흐름 센서(미도시)가 산소 가스를 운반하기 위한 파이프라인(미도시) 내에 설치되어 실시간 산소 가스 흐름을 측정한다.
도 2는 다른 실시예에 따른 제어 시스템(50)을 나타내고 있다. 일 실례에 따른 제어 시스템(50)은 고체 연료를 운반하는 도 1에 도시된 건식 공급 시스템을 제어하는데 사용된다. 도 1 및 도 2에서, 제어 시스템(50)은 하나 이상의 센서(52), 압력화 가스 제어기(54), 보조 가스 제어기(56) 및 다수의 가스 밸브(58)를 포함한다.
일 실시예에 따라서, 압력화 가스 제어기(54)는 SR 보조 제어부(60), SR 기반형 보정부(62) 및 공급 탱크 압력 바이어스 제어부(64)와 같은 다수의 부분으로 분할되며, SR 보조 제어부(60), SR 기반형 보정부(62) 및 공급 탱크 압력 바이어스 제어부(64) 각각은 센서들(52) 중 적어도 하나와 동작 가능하게 연결되어서 건식 공급 시스템의 특성 정보를 획득한다.
제어기(54,56)와 같은 전술한 실시예들에서의 제어기 및 후술할 실시예들에서의 제어기들은 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하거나 이에 접속되어서 컴퓨터 소프트웨어를 실행시키는 프로세서 또는 마이크로프로세서와 같은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들을 포함한다. 일 실례에서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 드라이브, 디스크, RAM, ROM 또는 다른 물리적 저장 디바이스와 같은 물리적 메모리 디바이스이다.
도 1과 함께 도 2를 참조하면, SR 보조 제어부(60)는 실시간 SR(66) 및 소망하는 SR(68)를 수신하고 이들(66,68) 간의 SR 바이어스에 기초하여 기화기(12)와 공급 탱크(16) 간의 보조 압력 차(70)를 생성한다.
실시간 값들은 실시간으로 결정되거나 측정되는 실제 값들이다. 다음의 실시예들에서, 실시간 값은 실제 값으로서 단순화될 것인데 가령 실시간 SR(66)은 실제 SR(66)으로 지칭된다. 실제 SR(66)은 SR 센서(36)와 같은 센서(52)에 의해서 생성된 측정 신호들(미도시) 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 다른 실시예에서, 압력화 가스 제어기(54)는 게이지 압력 센서, 중량 셀 센서 및 압력 차 센서와 같은 다양한 센서에 기초하여 실제 SR(66)을 계산하는 SR 계산부(미도시)를 더 포함한다. 본 발명은 실제 SR(66)을 계산하는 임의의 특정 방식 및 임의의 타입의 센서들로 한정되는 것은 아니다. 또한, SR은 고체 연료의 운반 성능을 평가하기 위한 중요한 파라미터 중 하나이다. 따라서, 소망하는 SR(68)은 시스템 요구 사항에 의해서 결정될 수 있다.
SR 기반형 보정부(62)는 SR 보조 제어부(60)로부터의 보조 압력 차(70), 소망하는 압력 차(74) 및 기화기 압력(76)을 수신하여 이 3 값들을 함께 더하여 소망하는 공급 탱크 압력(72)을 생성한다. 소망하는 압력 차(74)는 시스템 요구 사항에 의해서 결정되며, 기화기 압력(76)은 게이지 압력 센서(41)와 같은 센서(52)를 사용하여 얻어진 측정 신호들 중 적어도 하나에 의해서 결정될 수 있다.
공급 탱크 압력 바이어스 제어부(64)는 소망하는 공급 탱크 압력(72) 및 실제 공급 탱크 압력(78)을 수신하여 이들 간의 공급 탱크 압력 바이어스에 기초하여 적어도 하나의 제어 신호(77)를 생성하는데, 이 제어 신호(77)는 압력화 가스 밸브(44)와 같은 적어도 하나의 가스 밸브(58)를 작동시켜서 압력화 가스 흐름을 변화킴으로써 실제 SR(66)을 조절한다.
압력화 가스 제어기(54)에서, SR 바이어스는 소망하는 공급 탱크 압력을 보상하는데 사용되며 이는 시스템 에러를 줄여서 제어 정확성을 개선한다.
도 2에 도시된 실례에서, 보조 가스 제어기(56)는 SLR 보조 제어부(80), SLR 기반형 보정부(82), 소망하는 보조 가스 흐름 생성기(84), 유동화 가스 흐름 바이어스 제어부(86) 및 보충형 가스 흐름 바이어스 제어부(88)를 포함한다.
SLR 보조 제어부(80)는 실제 SLR(90) 및 소망하는 SLR(92)를 수신하여 혼합물 파이프라인(28) 내에서의 고체 가스 혼합물의 보조 공탑 속도(auxiliary superficial velocity)(94)를 생성한다. 실제 SLR(90)은 센서들(52)에 의해서 생성되는 측정 신호들에 기초하여 획득된다. 또한, SLR은 고체 연료의 운반 성능을 평가하기 위한 또 다른 중요한 파라미터이며, 소망하는 SLR(92)는 시스템 요구 사항에 의해서 결정될 수 있다.
소망하는 공탑 속도는 시스템 요구 사항에 의해서 결정되며 보상되기 위해서 SLR 기반형 보정부(82) 내로 입력된다. SLR 보조 제어부(80)로부터 획득된 보조 공탑 속도(94)는 이어서 소망하는 공탑 속도(96)에 더해지며 이로써 총 공탑 속도(98)가 산출된다. 소망하는 보조 가스 흐름 생성기(84)는 상기 총 공탑 속도(98)에 기초하여 소망하는 유동화 가스 흐름(102) 및 소망하는 보충형 가스 흐름(104)을 산출하도록 구성된다. 일 실시예에 따라서, 소망하는 보조 가스 흐름 생성기(84)는 소망하는 유동화 가스 흐름(102) 및 소망하는 보충형 가스 흐름(104) 중 하나를 산출한다.
일 실시예에 따라서, 실제 공급 탱크 압력(78) 및 실제 압력화 가스 흐름(100)은 소망하는 보조 가스 흐름 생성기(84)에 입력된다. 상기 소망하는 유동화 가스 흐름(102)은 실제 공급 탱크 압력(78)에 기초하여 계산된다. 소망하는 보충형 가스 흐름(104)에 있어서, 전체 요구되는 가스 흐름(미도시)은 먼저 상기 총 공탑 속도(98)로부터 계산되고, 이어서, 실제 압력화 가스 흐름(100) 및 실제 유동화 가스 흐름(102)이 그로부터 감산되어서 소망하는 보충형 가스 흐름(104)이 산출된다.
이어서, 유동화 가스 흐름 바이어스 제어부(86)는 센서(52)로부터의 실제 유동화 가스 흐름(106) 및 소망하는 유동화 가스 흐름(102)을 수신하고 상기 수신된 실제 유동화 가스 흐름(106) 및 소망하는 유동화 가스 흐름(102) 간의 유동화 가스 흐름 바이어스에 기초하여 적어도 하나의 제어 신호(110)를 생성하며, 상기 제어 신호(110)는 유동화 가스 밸브(46)와 같은 가스 밸브(58) 중 적어도 하나를 활성화시킨다.
보충형 가스 흐름 바이어스 제어부(88)는 센서(52)로부터의 실제 보충형 가스 흐름(108) 및 소망하는 보충형 가스 흐름(104)을 수신하고 상기 수신된 실제 보충형 가스 흐름(108) 및 소망하는 보충형 가스 흐름(104) 간의 보충형 가스 흐름 바이어스에 기초하여 적어도 하나의 제어 신호(112)를 생성하여 보충형 가스 밸브(48)와 같은 가스 밸브(58) 중 적어도 하나를 활성화시킨다. 일 실시예에서, 상기 유동화 가스 흐름 바이어스 제어부(86) 및 상기 보충형 가스 흐름 바이어스 제어부(88) 중 하나가 제공된다.
일 실시예에서, 보조 가스 제어기(56)는 실제 SLR(90)를 제공하기 위한 SLR 계산부(미도시)를 더 포함한다. 도 3은 SLR 계산부에서 구현되는 계산 프로세스(114)를 나타낸다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 단계(116)에서, 공급 탱크(16)의 가스 체적 Vgas , sending은 다음의 등식 (1) 및 등식 (2)에 따라서 계산된다.
Figure 112011042115694-pat00001
여기서, Vvessel은 사전 결정된 값인 공급 탱크 체적이며, ρs는 겉보기 밀도와 대략적으로 동일한 고체 연료 밀도를 나타낸다. 가령, 일종의 석탄 샘플의 밀도는 1390 Kg/m3이다. Wc는 중량 셀 센서로부터 획득될 수 있는 공급 탱크 내에서의 고체 가스 혼합물의 중량이다. ρg는 동작 조건에서의 가스 밀도이며 다음의 등식 (3)에 기초하여 획득될 수 있다.
Figure 112011042115694-pat00002
여기서, Ps 및 Ts는 게이지 압력 센서 및 온도 센서로부터 획득될 수 있는 공급 탱크의 압력 및 온도이다. ρ0 및 T0은 표준 가스 밀도(N2의 표준 밀도는 1.2504 Kg/m3) 및 표준 온도(273.15℃)이다.
공급 탱크(16)의 가스 체적 Vgas , sending은 표준 조건 내에 전달된다. 표준 조건에서의 가스 체적(표준 가스 체적으로서 지칭됨)은 Vg - SC로서 표시되며 시간 t1 및 t2에서의 표준 가스 체적은 각기 Vgl - SC(t1) 및 Vg2 - SC(t2)로서 각기 표시된다.
단계(118)에서, 공급 탱크(16)로 진행하는 시간 t1으로부터 시간 t2까지의 총 가스 체적 Vg - SC(t1~t2)가 시간 t1으로부터 시간 t2까지의 압력화 가스 및 유동화 가스의 합산에 의해서 계산되며, 상기 합산은 다음의 등식 (4)으로 표현된다.
Figure 112011042115694-pat00003
여기서, 압력화 가스 흐름 및 유동화 가스 흐름은 압력화 가스 흐름 센서(38) 및 유동화 가스 흐름 센서(40)에 의해서 생성되는 측정 신호들에 기초하여 획득될 수 있다.
단계(120)에서, 혼합물 파이프라인(28)으로 진행하는 시간 t1으로부터 시간 t2까지의 총 가스 흐름 QPF는 다음의 등식 (5)에 의해서 계산된다.
Figure 112011042115694-pat00004
본 실례에서, 보충형 가스는 혼합물 파이프라인(28)으로 주입된다. 보충형 가스 흐름 센서(36)는 보충형 가스 흐름을 측정할 수 있다. 그러므로, 혼합물 파이프라인(28) 내에서의 보충형 가스를 포함하는 총 가스 흐름 QFM은 다음의 등식 (6)에 의해서 표현된다.
Figure 112011042115694-pat00005
여기서, Qs는 보충형 가스 흐름을 나타내고, R은 혼합물 파이프라인(28)의 반경을 나타내고, T는 혼합물 파이프라인(28)의 온도를 나타낸다. 이 온도는 공급 탱크(16) 내의 온도 센서를 설치함으로써 획득될 수 있는 공급 탱크 온도와 대략 동일하다.
단계(122)에서, 실제 SLR(90)은 실제 SR(66) 및 총 가스 흐름 QFM에 기초하여 다음의 등식 (7)에 의해서 계산된다.
Figure 112011042115694-pat00006
여기서, SR은 SR 센서(36)로부터 바로 획득될 수 있는 실제 SR(66)을 나타내며, Mg는 압력화 가스의 몰 질량(molar mass)을 나타낸다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 제어 시스템(124)을 도시하고 있다. 제어 시스템(124)은 도 2에 도시된 제어 시스템(50)과 유사하다. 차이점은 제어 시스템(124)이 동작 모델(126)을 더 포함하고 있다는 것이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 동작 모델(126)은 SR, SLR, 기화기(12)와 공급 탱크(16) 간의 압력 차 및 고체 가스 혼합물의 공탑 속도들 간의 관계를 나타내도록 구성된다. 동작 모델(126)을 사용하면, 상기 4 개의 요소들 중 임의의 2 개는 다른 나머지 2 개가 주어지면 획득될 수 있다. 일 실시예에서, 동작 모델은 다수의 등식을 포함한다. 다른 실시예에서, 동작 모델은 실험적 데이터의 크기에 기초하여 그려질 수 있는 4 차원 차트이다.
제어 시스템(124)에서, 소망하는 SR(68) 및 소망하는 SLR(92)은 시스템 요구 사항에 따라서 결정되며 소망하는 압력 차(74) 및 소망하는 공탑 속도(96)를 획득하기 위해서 이어서 동작 모델(126)에 입력된다. 동작 모델(126)은 실험적 데이터의 크기로부터 완성될 수 있으며 이러한 동작 모델은 소망하는 압력 차(74) 및 소망하는 공탑 속도(96)의 정확도를 개선하여 제어 시스템(124)의 제어 정확도가 증가되게 한다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 제어 시스템(128)을 나타내고 있다. 일 실시예에서, 제어 시스템(128)은 도 1의 건식 공급 시스템의 고체 연료 흐름을 조절하기 위해서 사용된다. 제어 시스템(128)은 다수의 센서(130), 압력화 가스 흐름 제어기(132), 보충형 가스 흐름 제어기(134), 유동화 가스 흐름 제어기(136) 및 다수의 가스 밸브(138)를 포함한다.
센서(130)는 상기 3 개의 가스 흐름 제어기(132,134,136)에 연결되어서, 측정 신호들에 의해서 생성된 건식 공급 시스템의 다양한 정보를 3 개의 가스 흐름 제어기(132,134,136)에 제공한다. 이 3 개의 가스 흐름 제어기(132,134,136)는 가스 밸브(138)를 구동시켜서 대응하는 가스 흐름을 변화시킴으로써 고체 연료 흐름을 조절하기 위한 제어 신호들을 생성한다.
도 1 및 도 5에서, 압력화 가스 흐름 제어기(132)는 SR 기반의 소망하는 공급 탱크 압력 계산부(137)와, 공급 탱크 압력 제어부(140) 및 압력화 가스 흐름 바이어스 제어부(142)를 포함한다. SR 기반의 소망하는 공급 탱크 압력 계산부(137)는 적어도 하나의 측정 신호(146)에 기초하여 소망하는 공급 탱크 압력(144)을 계산하도록 구성된다. 일 실시예에서, SR 기반의 소망하는 공급 탱크 압력 계산부(137)는 도 6에 도시된 바와 같은 구조로서 구성되며 SR 비교기(148) 및 선택 사양적 컴퓨팅부(150)를 포함한다.
소망하는 SR(152) SRd, 실제 SR(154) SRa 및 소망하는 SR 제어 정확도(156) ACCSR과 같은 3 개의 입력 데이터가 SR 비교기(148)에 대해서 존재한다. 소망하는 SR(152) 및 소망하는 SR 제어 정확도(156)는 시스템 요구 사항들에 따라서 사전 결정될 수 있다. 실제 SR(154)는 도 1의 센서(36)와 같은 SR 센서로부터 직접적으로 획득될 수 있다. 다른 실시예에서, 실제 SR(154)는 다수의 센서로부터 획득된다.
SR 비교기(148)는 (1-ACCSR) 또는 (1+ACCSR)만큼 소망하는 SR(152)를 승산함으로써 생성된 결과와 실제 SR(154)를 비교하여 상이한 선택 신호(158)를 생성한다. 선택 사양적 컴퓨팅부(150)는 상기 선택 신호(158)에 의해서 활성화되어서 적합한 컴퓨팅 알고리즘을 채용하여 소망하는 공급 탱크 압력(144)을 계산한다.
일 실시예에서, 도 6에 도시된 선택 사양적 컴퓨팅부(150)는 서로 다른 컴퓨팅 알고리즘을 갖는 제 1 내지 제 3 블록(160,162,164)을 포함한다. 제 1 블록(160)에서, 컴퓨팅 알고리즘은 소망하는 공급 탱크 압력(144) Ps d가 실제 공급 탱크 압력 Ps a와 소망하는 공급 압력 계산 부속항(accessory)
Figure 112011042115694-pat00007
의 합산에 의해서 획득되는 것이다. 실제 공급 탱크 압력 Ps a는 도 1의 센서(34)와 같은 게이지 센서로부터 직접적으로 획득될 수 있다. 소망하는 공급 압력 계산 부속항(accessory)
Figure 112011042115694-pat00008
는 시스템 요구 사항에 따라서 결정된다.
제 2 블록(162)에서, 컴퓨팅 알고리즘은 다음의 등식에 의해서 표현된다.
Figure 112011042115694-pat00009
여기서, KSR은 비례적 SR 제어를 나타내고 시스템 요구 사항에 의해서 결정될 수 있다. 제 3 블록(164)에서, 컴퓨팅 알고리즘은 소망하는 공급 탱크 압력(144) Ps d가 실제 공급 탱크 압력 Ps a으로부터 소망하는 공급 압력 계산 부속항(accessory)
Figure 112011042115694-pat00010
를 감산함으로써 획득되는 것이다.
일 실시예에 따른 동작에서, 실제 SR(154)가 (1-ACCSR) 만큼 승산된 소망하는 SR(152)("SRd*(1-ACCSR)"로 지칭됨)보다 작을 때에 제 1 블록(160)이 활성화된다. 실제 SR(154)가 (1+ACCSR) 만큼 승산된 소망하는 SR(152)("SRd*(1+ACCSR)"로 지칭됨)보다 클 때에 제 3 블록(166)이 활성화된다. 실제 SR(154)이 SRd*(1-ACCSR)과 SRd*(1+ACCSR) 간의 범위 내에 속하면, 제 2 블록(162)이 활성화된다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 공급 탱크 압력 제어부(140)는 상기 소망하는 공급 탱크 압력(144), 센서(130)에 의해서 생성된 측정 신호들(미도시) 중 적어도 하나에 의해서 알려진 실시간 정보 및 다른 사전 결정된 시스템 파라미터(미도시)에 기초하여 소망하는 압력화 가스 흐름(166)을 계산하도록 구성된다.
도 7은 공급 탱크 압력 제어부(140)의 실례를 나타내고 있다. 본 실례에 따라서, 공급 탱크 압력 제어부(140)는 공급 탱크 압력 비교기(168), 압력화 속도 계산부(170), SR 보조 제어부(172), SR 기반의 보정부(174) 및 배출부(176)를 포함한다.
공급 탱크 압력 비교기(168)에서는, 일 실례에 따르면, 소망하는 공급 탱크 압력(144) Ps d, 실제 공급 탱크 압력(178) Ps a 및 소망하는 공급 탱크 제어 정확도(180) ACCp와 같은 3 개의 입력 데이터가 존재한다. 공급 탱크 압력 비교기(168)는 실제 공급 탱크 압력(178) Ps a을 (Ps d - ACCp) 및 (Ps d + ACCp)와 비교하고 압력화 속도 계산부(170)를 제어하여 공급 탱크 압력의 압력화 속도(184)를 출력하기 위한 선택 신호(182)를 생성하도록 구성된다.
압력화 속도 계산부(170)에서, 실제 공급 탱크 압력(178) Ps a이 (Ps d - ACCp)보다 작을 때에는 압력화 속도(184)는 시스템 요구 사항에 의해서 결정된다. 실제 공급 탱크 압력(178) Ps a이 (Ps d - ACCp)와 (Ps d + ACCp) 간의 범위 내에 속하면, 압력화 속도(184)는 공급 탱크 압력 바이어스에 기초하여 결정된다. 일단 실제 공급 탱크 압력(178) Ps a이 (Ps d + ACCp)보다 크게 되면, 공급 탱크 압력 비교기(168)로부터의 제어 신호(186)에 의해서 배출부(176)가 활성화되어서 적어도 하나의 배출 밸브(미도시)가 구동되어서 공급 탱크 압력을 떨어뜨린다.
일 실시예에서, 공급 탱크 압력 제어부(140)는 공급 탱크 압력 비교기(168), 압력화 속도 계산부(170), SR 보조 제어부(172), SR 기반의 보정부(174) 및 배출부(176)를 포함한다. 본 실례에서, 공급 탱크 압력 비교기(168)는 실제 공급 탱크 압력(178) Ps a이 (Ps d + ACCp)보다 크면 적어도 하나의 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 이 적어도 하나의 제어 신호는 압력화 가스 파이프라인(22) 상에 설치된 적어도 하나의 온-오프 타입 밸브(미도시)를 구동하여 도 1의 공급 탱크(16)) 내로 들어가는 압력화 가스의 공급을 신속하게 차단한다.
SR 기반의 보정부(174)는 실제 SR(118) 및 실제 공급 탱크 압력(178)에 기초하여 보상된 값(190)을 제공하도록 구성된다. SR 기반의 보정부(174)에서, 먼저 최초의 소망하는 압력화 가스 흐름이 압력화 속도(184)에 기초하여 획득되고 이어서 상기 보상된 값(190)이 사용되어서 상기 최초의 소망하는 압력화 가스 흐름을 보상하며 이로써 소망하는 압력화 가스 흐름(166)이 획득된다.
도 1 및 도 5를 재차 참조하면, 제어 시스템(128) 내에서, 일 입력으로 역할을 하는 상기 소망하는 압력화 가스 흐름(166)은 압력화 가스 흐름 바이어스 제어부(142)에 입력되며 다른 입력, 즉 압력화 가스 흐름 센서(38)(도 1 참조)와 같은 센서들(130) 중 하나로부터 획득될 수 있는 실제 압력화 가스 흐름(192)과 비교되고 이로써 압력화 가스 흐름 바이어스가 산출된다. 이어서, 압력화 가스 흐름 바이어스 제어부(142)는 상기 압력화 가스 흐름 바이어스에 기초하여 적어도 하나의 제어 신호(194)를 생성한다. 이 적어도 하나의 제어 신호(194)에 의해서 압력화 가스 밸브(44)와 같은 가스 밸브(138)들 중 적어도 하나가 활성화되어서 압력화 가스 흐름을 변화시킴으로써 실제 SR를 조절한다.
일 실례에서, 보충형 가스 흐름 제어기(134)는 소망하는 보충형 가스 흐름 계산부(196), 포화 상태 제어기(198) 및 보충형 가스 흐름 바이어스 제어부(200)를 포함한다. 소망하는 보충형 가스 흐름 계산부(196)는 실제 유동화 가스 흐름(204), 실제 압력화 가스 흐름(192), 실제 SR(146) 및 소망하는 SLR(206)에 기초하여 소망하는 보충형 가스 흐름(202)을 제공하도록 구성된다. 소망하는 보충형 가스 흐름 계산부(196)는 센서들(130)에 연결되어 있으며 상기 센서들(130)에 의해서 생성된 측정 신호들로부터 상기 실제 유동화 가스 흐름(204), 실제 보충형 가스 흐름(202) 및 실제 SR(146)를 취득한다. 일 실시예에서, 보충형 가스 흐름 제어기(134)는 상기 센서(130)에 의해서 생성된 측정 신호에 기초하고 적합한 컴퓨팅 알고리즘에 따라서 실제 유동화 가스 흐름(204), 실제 압력화 가스 흐름(192) 및 실제 SR(146)를 각기 계산하는 계산부를 더 포함한다. 또한, 상기 소망하는 SLR(206)은 시스템 요구 사항에 의해서 결정된다.
이어서, 상기 소망하는 보충형 가스 흐름(202)은 출력 제약을 위해서 포화 상태 제어기(198)에 입력된다. 도 5의 실례에서, 보충형 가스 흐름 제어기(134)는 상기 소망하는 보충형 가스 흐름의 임계치를 포화 상태 제어기(198)에 제공하는 공탑 속도 계산부(208)를 더 포함한다. 이 공탑 속도 계산부(208)는 실제 유동화 가스 흐름(204), 실제 압력화 가스 흐름(192), 실제 SR(146) 및 소망하는 공탑 속도의 최대치 및 최소치(210,212) Ugmax 및 Ugmin를 수신하여 소망하는 보충형 가스 흐름의 최대치 및 최소치(214,216) Qs max 및 Qs min을 포화 상태 제어기(198)에 출력한다. 소망하는 공탑 속도의 최대치 및 최소치(210,212) Ugmax 및 Ugmin는 시스템 요구 사항에 의해서 결정된다. 포화 상태 제어기(198)는 소망하는 보충형 가스 흐름(202)을 제약하고 소망하는 보충형 가스 흐름(202), 최소 소망하는 보충형 가스 흐름(216) 또는 최대 소망하는 보충형 가스 흐름(214)에 동등할 수 있는 최종 소망하는 보충형 가스 흐름(218)을 출력한다.
보충형 가스 흐름 바이어스 제어부(200)는 소망하는 보충형 가스 흐름(218) 및 실제 보충형 가스 흐름(220)을 수신하여 소망하는 보충형 가스 흐름(218)과 실제 보충형 가스 흐름(220) 간의 보충형 가스 흐름 바이어스에 기초하여 적어도 하나의 제어 신호(222)를 생성한다. 이 적어도 하나의 제어 신호(222)는 보충형 가스 밸브(48)와 같은 가스 밸브 중 적어도 하나(138)를 구동하여 보충형 가스 흐름을 조절하여 고체 연료 흐름이 하류 방향 운반에 있어서 안정되게 유지시킨다.
일 실례에서, 유동화 가스 흐름 제어기(136)는 소망하는 유동화 가스 흐름 제어부(224) 및 유동화 가스 흐름 바이어스 제어부(226)를 포함한다. 유동화 가스 흐름 제어기(136)는 도 1의 공급 탱크 내에 도입되는 유동화 가스 흐름을 변화시킴으로써 고체 연료 흐름을 제어하는데 사용된다. 소망하는 유동화 가스 흐름 제어부(224)는 실제 공급 탱크 압력(192)을 수신하여 이 압력(192)에 기초하고 소정의 계산 공식을 사용하여 소망하는 유동화 가스 흐름(228)을 산출하도록 구성된다.
유동화 가스 흐름 바이어스 제어부(226)는 소망하는 유동화 가스 흐름(228) 및 실제 유동화 가스 흐름(230)을 수신하여 소망하는 유동화 가스 흐름(228)과 실제 유동화 가스 흐름(230) 간의 유동화 가스 흐름 바이어스에 기초하여 적어도 하나의 제어 신호(232)를 생성한다. 이 적어도 하나의 제어 신호(232)는 유동화 가스 밸브(46)와 같은 가스 밸브(138) 중 적어도 하나를 구동시켜서 유동화 가스 흐름을 조절하여 고체 연료 흐름이 안정되게 한다. 일 실시예에서, 2 개의 제어기(132,134)만이 사용되어서 제어 정확도를 유지할 수 있다.
제어 시스템(128)에서, 고체 연료 흐름은 압력화 가스 흐름, 유동화 가스 흐름 및 보충형 가스 흐름을 실제 SR, 실제 SLR, 실제 공급 탱크 압력 및 다른 관련된 파라미터에 기초하여 서로 조합하여 제어함으로써 조절되며, 이로써 제어 정확도가 개선된다. 제어 프로세싱 동안에 가스 밸브만을 채용하기 때문에 생산 비용도 역시 저감된다.
또한, 기존 프로세스 제어 시스템에 대해서 자기 제어형 시스템인 안전 계장 및 긴급 가동 정지 시스템이 제공되어서 실시간 시스템 상태를 감시하여 이상 상태가 발생하면 경보 신호를 보내거나 건식 공급 시스템의 가동을 정지시킬 수 있다.
본 발명의 오직 소정의 특징만이 본 명세서에서 기술되었지만, 수많은 수정 및 변경 사항이 본 기술 분야의 당업자에게 가능하다. 따라서, 첨부된 청구 범위는 이러한 수정 및 변경 사항을 본 발명의 진정한 기술적 사상 내에 해당하는 바로 포함한다.

Claims (15)

  1. 고체 가스 혼합물 내의 고체 연료를 운반하는 건식 공급 시스템(dry feed system)을 제어하는 제어 시스템으로서,
    건식 공급 시스템의 부품 내에 결합되며, 상기 건식 공급 시스템의 특성을 나타내는 다수의 측정 신호들을 생성하는 다수의 센서와,
    프로세서 및 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하는 압력화 가스 제어기로서, 상기 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 상기 압력화 가스 제어기로 하여금,
    상기 다수의 측정 신호들 중 적어도 하나에 기초하여 고체 가스 혼합물의 고체 흐름 레이트(solid flow rate:SR)를 계산하고,
    상기 고체 흐름 레이트에 기초하여 공급 탱크 압력 바이어스 및 압력화 가스 흐름 바이어스 중 적어도 하나를 계산하고,
    상기 공급 탱크 압력 바이어스 및 상기 압력화 가스 흐름 바이어스 중 적어도 하나에 기초하여 적어도 하나의 제 1 제어 신호를 생성하게 하는 명령을 저장하는, 상기 압력화 가스 제어기와,
    프로세서 및 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하는 적어도 하나의 보조 가스 제어기로서, 상기 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 상기 적어도 하나의 보조 가스 제어기로 하여금,
    상기 고체 가스 혼합물의 고체 로딩 비(solid loading ratio:SLR)를 계산하고,
    상기 고체 로딩 비에 기초하여 보조 가스 바이어스를 계산하고,
    상기 보조 가스 바이어스에 기초하여 적어도 하나의 제 2 제어 신호를 생성하게 하는 명령을 저장하는, 상기 적어도 하나의 보조 가스 제어기와,
    프로세서 및 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하는 보충형 가스 흐름 제어기로서, 상기 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 상기 보충형 가스 흐름 제어기로 하여금,
    보충형 가스 흐름 바이어스를 계산하고,
    상기 보충형 가스 흐름 바이어스에 기초하여 적어도 하나의 제 3 제어 신호를 생성하게 하는 명령을 저장하는, 상기 보충형 가스 흐름 제어기와,
    상기 건식 공급 시스템의 가스 파이프라인 내에 결합되며, 상기 적어도 하나의 제 1 제어 신호, 상기 적어도 하나의 제 2 제어 신호 및 상기 적어도 하나의 제 3 제어 신호에 의해 구동되는 다수의 가스 밸브로서,
    상기 적어도 하나의 제 1 제어 신호 및 상기 적어도 하나의 제 2 제어 신호는 혼합물 파이프라인으로 공급되는 상기 고체 가스 혼합물 내에서의 고체 연료량과 가스량 각각을 조절하는 압력화 가스 밸브를 제어하고,
    상기 적어도 하나의 제 3 제어 신호는 상기 혼합물 파이프라인 내의 상기 고체 가스 혼합물을 바꾸도록 상기 혼합물 파이프라인 내로 도입되는 실시간 보충형 가스 흐름을 변화시키는 보충형 가스 밸브를 제어하는, 상기 다수의 가스 밸브를 포함하는
    건식 공급 시스템을 제어하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보충형 가스 흐름 바이어스는 목표 보충형 가스 흐름과 실시간 보충형 가스 흐름 사이의 차이로서 결정되는
    건식 공급 시스템을 제어하는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 목표 보충형 가스 흐름은 소망하는 SLR과 실시간 SLR 간의 SLR 바이어스에 기초하여 보상되는,
    건식 공급 시스템을 제어하는 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 목표 보충형 가스 흐름은 목표 SLR, 실시간 압력화 가스 흐름 및 실시간 SR에 기초하여 계산되는
    건식 공급 시스템을 제어하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보충형 가스 흐름 제어기는,
    프로세서 및 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하는 포화 상태 제어기(saturation controller)로서, 상기 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 상기 포화 상태 제어기로 하여금 상기 목표 보충형 가스 흐름을 제약하게 하는 명령을 저장하는, 상기 포화 상태 제어기를 포함하는
    건식 공급 시스템을 제어하는 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보충형 가스 흐름 제어기는,
    상기 실시간 압력화 가스 흐름, 상기 실시간 보충형 가스 흐름, 상기 실시간 SR 및 상기 고체 가스 혼합물의 목표 공탑 속도(superficial velocity)의 최대치 및 최소치에 기초하여 상기 목표 보충형 가스 흐름의 최대치 및 최소치를 제공하기 위한 공탑 속도 계산부를 포함하는
    건식 공급 시스템을 제어하는 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보조 가스 제어기는,
    프로세서 및 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하는 유동화 가스 흐름 제어기로서, 상기 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 상기 유동화 가스 흐름 제어기로 하여금,
    실시간 공급 탱크 압력에 기초하여 유동화 가스 흐름 바이어스를 계산하고,
    상기 건식 공급 시스템의 공급 탱크 내로 도입될 적어도 하나의 유동화 가스 흐름을 변화시키도록 상기 가스 밸브 중 적어도 하나를 구동하는 적어도 하나의 다른 제어 신호를 생성하게 하는 명령을 저장하는, 상기 유동화 가스 흐름 제어기를 포함하는
    건식 공급 시스템을 제어하는 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공급 탱크 압력 바이어스는 목표 공급 탱크 압력 및 실시간 압력 탱크 압력에 기초하여 결정되고,
    상기 목표 공급 탱크 압력은 목표 SR과 실시간 SR 사이의 SR 바이어스에 기초하여 보상되는
    건식 공급 시스템을 제어하는 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    목표 SR 및 목표 SLR에 기초하여 목표 공급 탱크 압력 및 상기 고체 가스 혼합물의 목표 공탑 속도를 제공하는 동작 모델을 더 포함하는
    건식 공급 시스템을 제어하는 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력화 가스 흐름 바이어스는 목표 압력화 가스 흐름 및 상기 실시간 압력화 가스 흐름에 의해 획득되며,
    상기 목표 압력화 가스 흐름은 상기 공급 탱크 압력 바이어스에 기초하여 산출되는 상기 건식 공급 시스템 내의 공급 탱크의 압력화 속도에 기초하여 계산되는
    건식 공급 시스템을 제어하는 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 목표 압력화 가스 흐름은 실시간 SR 및 상기 실시간 공급 탱크 압력에 기초하여 보상되는
    건식 공급 시스템을 제어하는 시스템.
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