KR19980043341U

KR19980043341U - 석탄 파쇄설비의 화재예방 시스템

Info

Publication number: KR19980043341U
Application number: KR2019960056453U
Authority: KR
Inventors: 백종문; 김만석
Original assignee: 김종진; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-09-25

Abstract

본 고안은 석탄파쇄설비의 화재 예방시스템에 대한 것으로서, 산소의 농도를 측정하여 산소의 농도를 기준치 이하로 줄이며 동시에 급탄량의 증가로 설비내부의 온도를 저하시켜 석탄 파쇄설비의 화재를 예방하는 구조를 개시한다.

Description

석탄 파쇄설비의 화재예방 시스템

본 고안은 용광로로 보내지는 석탄을 파쇄하는 설비내의 화재 예방 시스템에 대한 것으로서, 더욱 상세히는 상기 파쇄설비내의 산소 농도를 제어하여 파쇄설비 내부에서의 화재 및 폭발을 예방하는 시스템에 관한 것이다.

용광로로 보내지는 석탄을 미분으로 파쇄하는 석탄 파쇄설비는 내부적으로 고온이며 또한 파쇄된 미분탄이 존재하여 항상 화재 또는 폭발의 위험이 존재한다. 그러므로 파쇄설비내에서의 화재와 폭발을 예방할 수 있는 시스템이 요망된다.

도 1은 석탄파쇄설비와 기존의 화재예방 시스템을 보이고 있다. 먼저 석탄

파쇄의 플로우(flow)를 설명하면, 컨베이어 벨트(9)에 의하여 운반되어져 석탄 저장탱크(10)에 저장되어있는 석탄은 급탄기(Coal feeder) (20)를 거쳐 파쇄기(30)로 투입된다. 파쇄기(30)는 투입된 석탄을 미세한 분형태(이하, 미세하게 파쇄된 석탄을 미분탄 이라 칭한다)로 파쇄한다. 이때 미분탄은 수분을 함유하므로, 이는 건조되어야 하며 또한 이를 포집하는 미분탄 포집기(40)로 운반되어져야 한다. 상기의 미분탄의 건조와 포집기(40)까지의 운반을 위하여 열풍로(60)가 존재한다. 즉 열풍로(60)에서 열풍 제어밸브(27)을 거쳐나온 배개스(waste gas)는 대기 공기와 혼합된 후 팬(15)을 거쳐 파쇄기(30)로 송풍되며 이는 일정온도와 유량을 가져 미분탄을 건조하며 또한 포집기(40)까지 운반시킨다. 이렇게 운반된 미분탄은 미분탄 저장탱크(50)에 저장되었다가, 취입 호퍼(feed hopper)(50a)에서 취입 공정상태에서 대기한 후, 분배기(distributor)(50b)를 거쳐 고압의 질소(N2)와 반송공기(transport air)에 의해 용광로(50C)로 취입된다. 이때, 배개스와 대기공기의 혼합가스는 미분탄 포집기(40)에서 방산구(4)를 통하여 방출된다. 그러므로 석탄파쇄설비는 화재와 폭발의 위험을 안고 있는데, 왜냐하면 고온의 배개스와 미분탄이 상존 하고 있기 때문이다. 이에 따라 사후적으로는 화재시 신속한 소화를 위한 방폭설비(6, 16)를 갖추고 있으며 또한 화재의 예방을 위해서는 파쇄기 출구온도(25)를 일정온도이하로 일정하게 유지시켜 화재조건을 사전에 차단하고 있다. 즉 만일 파쇄기 출구 온도검출기(25)에서 검출된 파쇄기 출구온도가 적정치 이상일 경우에는 대기 공기 제어 밸브(17)를 오픈(OPEN)시켜 차가운 대기공기와 배개스를 혼합시킴으로서 파쇄기 출구온도를 낮춘다. 또한 설비내부의 산소의 농도를 줄이므로 서 화재 조건을 차단하는데, 이는 급탄기(20) 내부에 급탄되는 석탄에 급수라인(8)을 통하여 물을 분사하여 석탄의 수분량을 증가시키므로서 달성된다. 이는 물에 의해 파쇄기내부의 온도를 저하시킬 경우 파쇄기 내부의 미분탄을 건조하기 위하여 더욱 많은 배개스가 필요로 하게 되어 단위 유량당의 산소농도가 줄어들기 때문이다. 나아가서, 미분탄 포집기의 대기출구에 설치된 산소 검출기(18)를 통하여 산소분석계(14)에서 검출된 산소의 농도가 기준치 이상(보통 12%이상)일 경우, 파쇄기(30)와 포집기(40)에 각각의 질소 공급 밸브(14-1, 14-2)를 오픈 시켜 질소(N2)를 공급하여 산소농도를 저하시키는 방법도 사용되고 있다.

그러나, 상기의 화재 및 폭발예방책은 효과적이지 못한데, 왜냐하면 파쇄기 출구온도가 기준치 이하로 저하될 경우 건조가 용이치 못하므로 급탄되는 석탄의 양을 줄여야 하고 이에 따라 생산량이 저하된다. 또한 수분을증가시키는 경우에 있어서는, 설비내부의 수분증가는 설비의 부식을 불러일으킨다. 나아가서 질소의 파쇄기(30) 및 미분탄 포집기(40)로의 공급은 배개스 유량과 파쇄기(30) 및 포집기(40)의 용적을 모두 보상하기는 무리이다.

그러므로 본 고안의 목적은 석탄 파쇄설비 시스템에 있어서, 효과적으로 화재 및 폭발을 예방하는 화재 예방시스템을 제공하는 것이다.

본 고안의 목적은 파쇄 설비내의 산소농도를 측정하는 장치와; 급탄기의 출구온도를 측정하는 장치와; 산소농도 측정장치와 급탄기 온도 측정 장치로부터 각각의 출력을 입력받아 '급탄기 출구온도 출력치+(산소농도-산소제어 상수)'의 연산식에 따른 연산 출력치를 내보내는 공기 제어 연산계기와; 급탄기 온도 출력장치와 상기 공기 제어 연산계기로부터 각각의 출력을 받아 높은 쪽으로 절환 시키는 제 1 하이 실렉트(HIGH SELECT)와; 제 1 하이 실렉트로부터 상기 공기 제어 연산 계기와 절환된 출력을 받아 공기 제어 밸브를 폐시키는 공기 유량 제어 장치와; 급탄량을 측정하는 급탄 제어 계기와; 산소 농도 측정장치와 급탄제어계기로부터 각각의 출력을 입력받아 '급탄 제어 출력치+(산소농도-산소 제어 상수)'의 연산식에 따른 연산 출력치를 내보내는 급탄제어 연산계기와; 급탄 제어 계기와 상기 급탄제어 연산계기로부터 각각의 출력을 받아 높은 쪽으로 절환하는 제 2 하이 실렉트와; 제 2 하이 실렉트로부터 급탄제어 연산계기와 절환된 신호를 받아 급탄량을 증가시키는 급탄량 제어 장치를 포함하여 이루어진 석탄 파쇄설비의 화재 예방 시스템을 제공함으로써 달성된다.

도 1은 공지의 화재 예방 시스템이 설치된 석탄 파쇄 설비를 보이는 도면.

도 2는 본 고안의 구성을 간략하게 보인 구성도;

도 3은 본 고안이 적용된 실시예를 보이는 도면.

(도면의주요부분에대한부호의설명)

4: 방산구 10: 석탄저장 탱크 14: 산소 분석계

18: 산소 검출기 20: 급탄기 30: 파쇄기

40: 미분탄 포집기 50: 미분탄 저장탱크 60: 열풍로

101: 산소 센서 102: 산소 분석계 202: 급탄제어 연산계기

204: 제 2하이 실렉트 301: 급탄기온도 출력장치 302: 공기 제어 연산계기

304: 제 1하이 실렉트 500: 유량제어장치 600: 급탄제어장치

이하 첨부된 도면을 참고로 하여 본 고안의 실시예를 설명한다.

도 2는 본 고안의 개략적 구성도이다. 여기서 산소 센서(101)와 산소 분석계 계기(102)는 산소 농도 측정장치(100)를 구성한다. 산소 센서(101)로부터 산소 농도에 관한 정보를 출력 받아 산소 분석계 계기(102)는 산소 농도를 검출한다. 검출된 산소농도 신호는 급탄제어연산계기(202)와 공기제어 연산계기(302)로 각각 출력된다. 먼저 공기 제어 연산 계기(302)에 대해서 설명을 하면, 공기 제어 연산계기(302)는 급탄기 온도 출력장치(301)로부터 급탄기 출구온도를 받아들이며 또한 전술한대로 산소 분석계 계기(102)로부터 산소농도를 받아들여 '급탄기 출구온도 출력치+(산소농도-산소제어 상수)'의 연산을 행한다. 이때 급탄기 온도 출력 장치는 파쇄기 출구 온도 설정기(303)로 부터 입력을 받아 작동하도록 되어 있으나, 그 상세 내용은 공지의 기술이므로 생략하기로 한다. 여기서 산소제어상수는 산소분석계계기(102)의 측정 범위와 설정 산소 농도에 의하여 결정된다. 일반적으로 산소제어상수는 0.6으로 고정되는데 이는 파쇄설비내의 산소 농도가 12%이하인 경우가 바람직하며 또한 산소 분석계기(102)의 측정 레인지는 0 - 20%이기 때문이다. 즉 상기의 설정 산소 농도와 상기 산소 분석계기의 측정 레인지의 비(RATIO)는 0.6을 구성하기 때문이다. 물론 상기의 연산식에서 산소의 농도도 측정된 실제 농도와 산소분석계의 측정레인지의 비로 결정된다. 공기 제어 연산 계기(302)의 출력은 제 1 하이 실렉트(304)로 입력된다. 또한 제 1 하이 실렉트는 급탄기 온도 출력장치로부터도 그 출력을 받아들인다. 하이 실렉트라함은 두 개의 입력을 받을 때 높은 입력 쪽으로 절환을 시켜 출력시키는 장치를 말한다. 그러므로 만일 산소의 농도가 기준치 이상으로 검출될 경우, 상기의 일반적 예의 경우 12%이상이 될 경우, 공기 제어 연산 계기의 출력은 급탄기 온도 출력 장치로부터의 출력보다 높게 되어, 제 1 하이 실렉트는 공기 제어 연산계기와 절환이 이루어진다. 상기 제 1 하이 실렉트(304)는 공기 유량 제어 장치 (500)로 출력을 보내어 공기 제어 밸브를 닫는다. 이에 따라 파쇄기 설비내로 유입되는 공기의 량이 줄어 단위 유량당의 산소의 농도를 낮출수 있다. 산소의 농도가 기준치 범위내로 있을 경우에는 제 1 하이 실렉트는 급탄기 온도 출력 장치(301)와 절환이 이루어질 것이다. 그러나 이 경우의 하이실렉트의 출력은 공지의 파쇄기 출구 온도 제어 루프로 들어간다. 이 부분은 공지의 기술이므로 설명을 생략하기로 한다.

공기 유량이 줄어 결국 산소의 농도가 감소되나, 공기 유량의 감소는 열풍로(60)로 부터의 배개스의 상대적 량을 높이는 것을 의미함으로 파쇄설비의 내부온도 상승을 불러 이를 보상하여야 한다. 이를 위하여 본 고안은 산소 농도가 기준치 이하일 경우 급탄량을 늘려 배개스의 열을 미분탄의 건조에너지로 사용케 하여 파쇄설비의 온도를 낮춘다.

따라서 산소 농도 측정 장치(100)로 부터의 또하나의 출력은 급탄제어 연산계기(202)로 출력이 된다. 급탄제어연산계기(202)는 또한 급탄제어계기(201)로부터 급탄량에 관한 정보를 받아들인다. 급탄제어계기(201)는 급탄량 설정기(203)로부터 입력을 받아 작동이 이루어지는 것으로서 이는 공지의 기술이므로 설명을 생략한다. 급탄제어계기(201) 및 산소 농도 측정장치로부터의 입력에 따라 급탄제어 연산계기(202)는 '급탄 제어 출력치+(산소농도-산소 제어 상수)'의 연산식을 수행한다. 이 경우 산소 농도와 산소 제어 상수는 공기 제어 연산계기의 경우와 동일하게 결정된다. 본 급탄제어 연산계기로부터의 출력과 급탄제어계기로부터의 출력은 제 2 하이 실렉트로 입력이 된다. 만일 산소의 농도가 기준치 이상일 경우에는 제 2 하이 실렉트(204)는 급탄제어연산계기(202)와 절환이 이루어진다. 상기 제 2 하이 실렉트(204)는 급탄량 제어장치(600)로 출력을 보내어 급탄량을 늘린다. 이에 따라 파쇄기 설비내로 유입되는 급탄량의 증가로 설비내의 온도는 감소한다. 산소의 농도가 기준치 범위내로 있을 경우에는 제 2 하이 실렉트는 급탄제어계기(201)와 절환이 이루어질 것이다. 그러나 이 경우의 하이실렉트의 출력은 급탄량 제어 루프로 들어간다. 이 부분은 공지의 기술이므로 설명을 생략하기로 한다.

도 3은 본 고안이 적용된 파쇄설비의 예를 보이고 있다. 본 실시예에서의 각각의 구성은, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니지만, 상용되는 분배조절시스탬(DCS; distributing control system)를 이용하고 있다.

운전자가 설비를 가동하게 되면 열풍로(60)에서 발생되는 배개스와 대기 공기를 이용하여 포집기(40) 출구온도가 설정치에 도달하면 파쇄기(30)가 가동된다. 파쇄기(30)가 동작됨과 동시에 급탄기(20)에서는 석탄을 파쇄기(30)로 급탄한다. 파쇄된 미분탄은 열풍로(60)에서 발생된 배개스와 대기 공기(17)의 혼합개스에 의하여 건조되며 또한 포집기(40)까지 운반된다. 본 실시예에서 산소센서(101)는 포집기에 설치된다. 만일 산소의 농도가 일반 조업상태 이상으로, 산소 농도 측정 장치로부터 검출이 되면, 공기 제어 연산계기(302)의 출력은 급탄기 온도 출력장치(301)보다 크다. 그러므로 제 1 하이 실렉트(304)는 공기 제어 연산 계기(302)와 절환이 이루어지고, 공기 유량 제어 장치는 공기 제어밸브를 폐시킨다. 따라서, 배개스와 혼합되는 공기의 양이 줄어, 결과적으로 단위 유량당의 산소의 농도는 감소한다. 그러나 공기제어밸브의 닫음은 파쇄기 내부의 온도의 상승을 부른다. 파쇄기 내부의 온도의 상승은 화재 조건의 하나이므로 이를 보상해줄 필요가 있다. 이를 위하여 상기의 산소농도의 제어를 함과 동시에 다음과 같이 급탄량을 늘리므로서 파쇄설비의 온도를 저하시킨다. 즉 산소 농도 측정장치(100)에서 검출된 산소의 농도가 기준치 이상일 경우 급탄제어 연산계기(202)에서의 출력치는 급탄제어계기의 출력치 보다 크다. 따라서 제 2 하이 실렉트(204)는 급탄제어 연산계기(202)와 절환되어 급탄량을 증가시키므로서 파쇄설비의 온도를 낮춘다.

상술한 바와 같이, 본 고안은 석탄 파쇄설비의 산소 농도를 측정하여 이상 조업시에는 산소의 농도를 화재 조건 이하로 낮추며 또한 동시에 급탄량을 증가시켜 파쇄 설비의 온도도 낮추어, 사전에 화재 및 폭파 조건을 차단하므로, 효과적으로 석탄 파쇄 설비의 화재 및 폭발을 예방할 수 있다.

Claims

파쇄 설비내의 산소농도를 측정하는 장치와;

급탄기의 출구온도를 측정하는 장치와;

상기 산소농도 측정장치와 급탄기 온도 측정 장치로부터 각각의 출력을 입력받아 '급탄기 출구온도 출력치+(산소농도-산소제어 상수)'의 연산식에 따른 연산출력치를 내보내는 공기 제어 연산계기와;

상기 급탄기 온도 출력장치와 상기 공기 제어 연산계기로부터 각각의 출력을 받아 높은 쪽으로 절환 시키는 제 1 하이 실렉트(HIGH SELECT)와;

상기 제 1 하이 실렉트로부터 상기 공기 제어 연산 계기와 절환된 출력을 받아 공기 제어 밸브를 폐시키는 공기 유량 제어 장치와;

급탄량을 측정하는 급탄 제어 계기와;

상기 산소 농도 측정장치와 급탄제어계기로부터 각각의 출력을 입력 받아 '급탄 제어 출력치+(산소농도-산소 제어 상수)'의 연산식에 따른 연산 출력치를 내보내는 급탄제어 연산계기와;

상기 급탄 제어 계기와 상기 급탄제어 연산계기로부터 각각의 출력을 받아 높은 쪽으로 절환하는 제 2 하이 실렉트와; 그리고 상기 제 2 하이 실렉트로부터 급탄제어 연산계기와 절환된 신호를 받아 급탄량을 증가시키는 급탄량 제어 장치를 포함하여 이루어진 석탄 파쇄설비의 화재 예방 시스템.