KR20000026742A - 가스 홀더 운영 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속적으로 발생하는 부생 가스의 처리 공정에 변화가 발생하여 가스 홀더 레벨(Gas Holder Level)이 급격하게 상승 또는 하강할 경우, 홀더 레벨의 변화 추이를 예측하여, 현재 시각으로부터 홀더 레벨이 운영자에 의하여 지정된 홀더 레벨 상한값 또는 홀더 레벨 하한값까지 도달하는 시간을 표시 장치에 표시하여, 운영자가 적절하게 대응 조치를 취할 수 있도록 하는 가스 홀더 운영 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 연속적으로 발생하는 현재 부생 가스의 홀더 레벨을 측정하여, 운영자에 의하여 지정된 시간 동안의 홀더 레벨 평균 변화량을 산출하는 제 1 단계, 상기 제 1 단계의 운영자에 의하여 지정된 시간과 산출된 홀더 레벨 평균 변화량 및 운영자에 의하여 지정된 홀더 레벨 하한값 및 상한값으로부터 하한 및 상한 도달 시간을 산출하는 제 2 단계, 부생 가스 발생량 및 사용량을 측정하여 비교하는 제 3 단계, 상기 제 3 단계에서 비교 결과, 발생량이 사용량보다 작은 경우에는 상기 제 2 단계에서 산출된 하한 도달 시간을 표시하는 제 4 단계, 상기 제 3 단계에서 비교 결과, 발생량이 사용량보다 큰 경우에는 상기 제 2 단계에서 산출된 상한 도달 시간을 표시하는 제 5 단계 및 상기 제 3 단계에서 측정된 발생량과 사용량의 차이값을 구하여 표시하는 제 6 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 홀더 운영 방법이 제공된다.

Description

가스 홀더 운영 방법
본 발명은 가스 홀더 운영 방법에 관한 것으로서, 특히 제철소 공정에서 연속적으로 발생하는 부생 가스를 일시적으로 저장하고 상기 부생 가스가 통과하는 배관 내의 부생 가스 압력을 조절하는 기능을 하는 가스 홀더(Gas Holder) 운영 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 연속적으로 발생하는 부생 가스의 처리 장치의 블록도를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 연속적으로 발생하는 부생가스의 처리 장치는 고로 가스(BFG : Blast Furnace Gas)가 발생하는 고로 설비(5)와, 코크스 건류 가스(COG : Coke Oven Gas)가 발생하는 코크스 설비(20)와, 상기 고로 설비(5)와 코크스 설비(20)에서 발생한 가스를 각각 일시 저장한 후, 배출시켜주는 가스 홀더(10, 25)와, 상기 가스 홀더(10, 25)에서 각각 배출된 가스의 압력을 기설정된 압력으로 승압하는 가스 승압기(15, 30)와, 상기 부생 가스를 타 공장의 열원으로 재활용하거나 정화하여 배출하는 가스 사용 설비(35) 및 상기 부생 가스의 발생 및 처리를 하는 장치들을 전체적으로 제어하는 전체 프로세서 컨트롤 시스템(40)으로 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 연속적으로 발생하는 부생 가스의 처리 장치의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 고로 설비(5) 및 코크스 설비(20)에서 발생하는 고로 가스 및 코크스 건류 가스는 가스 홀더(10, 25)에서 일시적으로 저장된다.
상기 가스 홀더(10, 25)에서 일시적으로 저장된 부생 가스(고로 가스 및 코크스 건류 가스)는 가스 승압기(15, 30)를 통하여 기설정된 가스 압력으로 승압된 후, 가스 사용 설비(35)로 보내어져서 정화되어 외부로 배출되거나, 타 공정의 열원으로 재활용된다.
상기 공정들은 전체 프로세서 컨트롤 시스템(40)에 의하여 제어된다.
이 때 상기 부생 가스가 발생되는 설비(5, 20) 또는 가스 사용 설비(35)에 이상이 발생하면, 가스 홀더 레벨(Gas Holder Level)은 급격하게 커지거나 작아지게 된다.
이와 같이 가스 홀더 레벨이 변화하게 되면 가스 사용 설비(35)의 사용량을 조정함으로써, 부생 가스의 발생량과 사용량간의 밸런스(Balance)를 유지하여, 가스 홀더 레벨이 운영자가 지정한 상한 레벨과 하한 레벨 사이에서 움직이도록 하여야 한다.
이 때 부생 가스의 홀더 레벨이 운영자가 지정한 상한 레벨과 하한 레벨까지 도달하는 시간을 예측하여 그에 따른 가스 조정량을 운영자에게 표시하여 운영자가 적절한 대응 및 조치를 취하도록 하는 부생 가스 홀더 레벨 예측 방법이 필요한데, 종래의 일반적인 부생 가스 홀더 레벨 예측은 과거 시간의 홀더 레벨 변화 주기를 기준 데이터로 하여 향후 홀더 레벨의 변화를 유추하는 방법을 사용하고 있다.
즉, 종래의 홀더 레벨 예측 방법은 어느 정도 일정 주기를 가진 과거 시간대의 데이터를 기준으로 하기 때문에 통상적인 변동 폭을 벗어난 변화에는 적절하게 대응하기 어렵고, 가스 홀더 레벨에 이상이 발생한 경우 급격한 변화량의 추이를 예측하지 못한다는데 그 문제점이 있었다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연속적으로 발생하는 부생 가스의 처리 공정에 변화가 발생하여 가스 홀더 레벨이 급격하게 상승 또는 하강할 경우, 홀더 레벨의 변화 추이를 예측하여, 현재 시각으로부터 홀더 레벨이 운영자에 의하여 지정된 홀더 레벨 상한값 또는 홀더 레벨 하한값까지 도달하는 시간을 표시 장치에 표시하도록 하는 가스 홀더 운영 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술의 연속적으로 발생하는 부생 가스의 처리 장치의 구성을 나타낸 블록도이고,
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단독 운전되는 가스 홀더 운영 장치의 구성을 나타낸 블록도이고,
도 2b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 병렬 운전되는 가스 홀더 운영 장치의 구성을 나타낸 블록도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 홀더 운영 방법을 나타내는 흐름도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 홀더 운영 방법에 따른 결과값을 표시하는 그래프이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
5 : 고로 설비 10, 25 : 가스 홀더
15, 30 : 가스 승압기 20 : 코크스 설비
35 : 가스 사용 설비 40 : 전체 프로세서 컨트롤 시스템
103 : 단독 운전 가스 홀더
105 : 홀더 레벨 측정부 110 : 평균값 산출 회로
115 : 하한값 비교 회로 120 : 하한 레벨 시간 환산 회로
125 : 하한 예측 시간 스위치 회로
130 : 상한값 비교 회로 135 : 상한 레벨 시간 환산 회로
140 : 상한 예측 시간 스위치 회로
145 : 조정량 산출 회로 150 : 리미트 회로
160 : 표시부
208 : 비율에 따른 홀더 레벨 평균값 산출 회로
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 현재 부생 가스의 홀더 레벨을 측정하여, 운영자에 의하여 지정된 시간 동안의 홀더 레벨 평균 변화량을 산출하는 제 1 단계, 상기 제 1 단계의 운영자에 의하여 지정된 시간과 산출된 홀더 레벨 평균 변화량 및 운영자에 의하여 지정된 홀더 레벨 하한값 및 상한값으로부터 하한 및 상한 도달 시간을 산출하는 제 2 단계, 부생 가스 발생량 및 사용량을 측정하여 비교하는 제 3 단계, 상기 제 3 단계에서 비교 결과, 발생량이 사용량보다 작은 경우에는 상기 제 2 단계에서 산출된 하한 도달 시간을 표시하는 제 4 단계, 상기 제 3 단계에서 비교 결과, 발생량이 사용량보다 큰 경우에는 상기 제 2 단계에서 산출된 상한 도달 시간을 표시하는 제 5 단계 및 상기 제 3 단계에서 측정된 발생량과 사용량의 차이값을 구하여 표시하는 제 6 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 홀더 운영 방법이 제공된다.
아래에서, 본 발명에 따른 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단독 운전되는 가스 홀더 운영 장치의 블록도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 단독 운전 가스 홀더 운영 장치는, 단독 운전 가스 홀더(103)의 현재 시간 홀더 레벨을 측정하는 홀더 레벨 측정부(105)와, 상기 홀더 레벨 측정부(105)로부터 측정값을 전달받아 시간에 따른 평균 변화량을 산출하는 평균값 산출 회로(110)와, 가스 홀더의 용량 및 사용 공장의 용량에 따라 운영자에 의하여 지정된 홀더 레벨 하한값과 홀더 레벨 측정부(105)로부터 전달되는 현재 홀더 레벨 입력값과의 차이를 계산하는 하한값 비교 회로(115)와, 운영자에 의하여 지정된 홀더 레벨 상한값과 홀더 레벨 측정부(105)로부터 전달되는 현재 홀더 레벨 입력값과의 차이를 계산하는 상한값 비교 회로(130)와, 상기 하한값 비교 회로(115)에서 계산된 값과 상기 평균값 산출 회로(110)에서 계산된 평균값에 의하여 홀더 레벨 하한 예측 시간을 계산하는 하한 레벨 시간 환산 회로(120)와, 상기 상한값 비교 회로(130)에서 계산된 값과 상기 평균값 산출 회로(110)에서 계산된 평균값으로부터 홀더 레벨 상한 예측 시간을 계산하는 상한 레벨 시간 환산 회로(135)와, 부생 가스 발생량의 총합계와 부생 가스 사용량의 총합계로부터 그 차이를 계산하여 조정량을 산출하는 조정량 산출 회로(145)와, 상기 조정량 산출 회로(145)로부터 조정량 데이터에 따라 상한 혹은 하한 예측 시간 스위치 회로를 조정하는 리미트 회로(150)와, 하한 예측 시간 혹은 상한 예측 시간 중 어느 것을 출력시킬 것인지를 결정하는 하한 예측 시간 스위치 회로(125) 및 상한 예측 시간 스위치 회로(140)와, 출력 결과물인 하한 예측 시간 혹은 상한 예측 시간을 표시하는 표시부(160)로 구성된다.
상기 부생 가스 홀더 장치의 작동 원리 및 순서를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 운영자에 의하여 부생 가스 홀더의 용량과 계측 계기와 범위 비율이 조정된 후, 홀더 레벨 측정부(105)는 타이머(Timer)에 의하여 운영자가 지정한 t초 간격으로 단독 운전 가스 홀더(103)의 현재 시간 홀더 레벨을 측정한다.
상기의 t초 간격으로 측정된 데이터는 시간에 따른 평균값 산출 회로(110)에 입력되어 운영자에 의하여 지정된 T분간의 홀더 레벨 변화량의 평균값을 구하여 T분 간격으로 하한 레벨 시간 환산 회로(115) 및 상한 레벨 시간 환산 회로(130)에 입력된다.
또한, 가스 홀더의 용량과 사용 공장의 용량을 고려하여 운영자에 의하여 지정된 가스 홀더 레벨 하한값과 가스 홀더 레벨 상한값은 각각 하한값 비교 회로(115) 및 상한값 비교 회로(130)에 입력된다.
그 후, 상기 하한값 비교 회로(115) 및 상한값 비교 회로(130)는 상기 홀더 레벨 입력 회로(105)로부터 현재 시간 홀더 레벨 입력값을 전달 받아, 각각의 하한값과 상한값으로부터 차이를 비교하여 그 값을 각각 하한 레벨 시간 환산 회로(120) 및 상한 레벨 시간 환산 회로(135)에 입력한다.
그리고 난 후, 상기 하한 레벨 시간 환산 회로(120) 및 상한 레벨 시간 환산 회로(135)는 입력값을 상기 평균값 산출 회로(110)로부터 입력된 평균값으로 나누면 하한 레벨 도달 예측 시간 및 상한 레벨 도달 예측 시간이 산출된다.
한편 부생 가스 발생량의 총합계와 부생 가스 사용량의 총합계는 각각 조정량 산출 회로(145)에 입력되고, 상기 조정량 산출 회로(145)는 그 차이를 계산하여 조정량을 산출하여 리미트 회로(150)에 입력시킨다.
상기 리미트 회로(150)는 상기 조정량 산출 회로(145)로부터 입력된 조정량을 분석하여, 그 값이 (-) 일 경우는 하한 예측 시간 스위치 회로(125)를 접속시켜, 홀더 레벨 하한 예측 시간을 표시부에 출력하고, 그 값이 (+) 일 경우는 상한 예측 시간 스위치 회로(140)를 접속시켜, 홀더 레벨 상한 예측 시간을 표시부에 출력시킨다.
한편, 도 2b는 본 발명에 따른 양호한 제 2 실시예를 도시한 장치 구성도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
제 2 실시예는 병렬 운전되는 2대 이상의 가스 홀더를 운영하기 위한 장치로서, 제 1 실시예에 따른 가스 홀더 운영 장치에 가스 홀더의 용량 비율에 따른 평균값을 계산하는 홀더 레벨 평균값 산출 회로(203)가 추가로 장착된다.
상기와 같이 구성된 병렬 운전 가스 홀더 운영 장치의 작동 원리 및 순서를 설명하면, 먼저 홀더 레벨 측정부(105)는 타이머에 의하여 운영자가 지정한 t초 간격으로 병렬로 운전되는 다수개의 가스 홀더(203)의 현재 시간 홀더 레벨을 각각 측정한다.
그 후, 비율에 따른 홀더 레벨 평균값 산출 회로(208)는 상기의 t초 간격으로 측정된 데이터를 근거로 가스 홀더의 용량 비율에 따른 홀더 레벨 평균값을 산출한다.
예컨대, 50,000 m3와 70,000 m3의 경우, 계기의 최대 범위(Full Scale)가 0 ~ 120,000 m3이므로, 50,000 m3의 현재 시간 홀더 레벨에는 41.67 %를 적용하고, 70,000 m3의 현재 시간 홀더 레벨에는 58.33 % 의 비율을 적용한다.
이 때 상기의 다수의 부생 가스 홀더 레벨 신호를 한 개 신호로 비율 조정하는 경우에는 다수개의 부생 가스 홀더가 병렬 운전으로 동일한 비율로 홀더 레벨이 움직이는 경우로 한정하는 것이 바람직하다.
상기에서 구한 가스 용량 비율에 따른 홀더 레벨 평균값을 이용하여 하한 예측 시간 혹은 상한 예측 시간을 표시하는 과정은 제 1 실시예에서 홀더 레벨 측정값을 이용하여 하한 예측 시간 혹은 상한 예측 시간을 표시하는 과정과 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.
한편 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 홀더 운영 방법의 흐름도이다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 부생 가스의 홀더 레벨을 측정하여(S301), 운영자가 적절하게 지정한 시간 동안의 홀더 레벨의 평균 변화량을 산출한다(S302)
그 후, 하한 도달 시간을 산출한다(S303).
이 때 상기 하한 도달 시간은 상기 부생 가스의 홀더 레벨에서 운영자에 의하여 지정된 홀더 레벨 하한값을 뺀 후, 상기 홀더 레벨의 평균 변화량으로 나누어 하한 도달 시간을 산출한다.
또한, 상한 도달 시간을 산출한다(S304)
이 때 상기 상한 도달 시간은 운영자에 의하여 지정된 홀더 레벨 상한값에서 상기 부생 가스의 홀더 레벨을 뺀 후, 상기 홀더 레벨의 평균 변화량으로 나누어 상한 도달 시간을 산출한다.
그 후 부생 가스 발생량 및 사용량을 입력하여(S305), 서로 비교 판단한다(S306).
판단 결과, 발생량이 사용량보다 작으면, 하한 도달 시간을 산출하는 과정(S303)에서 구한 하한 도달 시간을 표시하고(S307) 종료한다. 발생량과 사용량이 같으면, '0'을 표시하고(S308) 종료한다. 발생량이 사용량보다 크면, 상한 도달 시간을 산출하는 과정(S304)에서 구한 상한 도달 시간을 표시(S309)하고 종료한다.
한편, 입력된 부생 가스 발생량에서 사용량을 빼어 이를 조정량으로 하고(S310), 상기 조정량을 표시(S311)한 후 종료한다.
위에서 서술한 방법을 실제로 적용한 결과는 다음과 같다.
용량이 150,000 m3인 가스 홀더가 단독으로 운전되고 있고, 현재 홀더 레벨이 95,000 m3이며, 운영자가 적절하게 지정한 홀더 레벨 상한값은 130,000 m3, 하한값은 67,000 m3이고, 운영자가 적절하게 지정한 시간 T는 3분이며, 현재 시간 홀더 레벨의 변화량이 5,000 m3인 경우 본 발명에 따른 출력값은 다음과 같이 된다.
먼저 홀더 레벨 상한값과 현재 시간 홀더 레벨의 차이는 35,000 m3이고, 홀더 레벨 하한값과 현재 시간 홀더 레벨의 차이는 28,000 m3가 되므로, 상한 도달 시간은 20 분이 된다. 마찬가지 방법으로 하한 도달 시간을 구하면, 16 분이 된다.
상기의 상한 도달 시간 및 하한 도달 시간의 출력은 발생량과 사용량의 차이에 따라 출력되게 된다.
한편 도 4는 본 발명에서 제안하는 가스 홀더 운영 방법에 의한 표시부의 출력 결과를 나타낸 그래프이다.
그래프에서 (400)은 현재 시간 홀더 레벨을 표시하고, (405)는 홀더 레벨의 시간에 따른 변화를 그래프로 나타낸 것이다. 또한 (410) 및 (415)는 각각 홀더 레벨 상한값과 하한값을 나타내며, (420) 및 (425)는 각각 부생 가스 발생량의 총합계와 사용량의 총합계를 나타내고, (430)은 조정량을 나타낸다.
또한 (435)와 (440)은 각각 현재 시간 홀더 레벨과 홀더 레벨 상한값, 하한값에 따른 상한 도달 잔여 시간과 하한 도달 잔여 시간을 나타내는데, 본 그래프에서는 하한 예측 시간 스위치 회로가 단락되어 있어서, 하한 예측 시간이 표시되고 있다. 즉, 본 발명에서 제안한 가스 홀더 운영 방법에 따라 예측된 결과가 하한 도달 잔여 시간(440)으로 표시되어 있고, 상기 시간이 지나면 하한에 도달하므로 이를 방지하기 위하여 가스 홀더 운영자는 적절하게 가스 홀더 운영 장치를 조절하게 된다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 연속적으로 발생하는 부생 가스 처리 공정에 변화가 발생하여 가스 홀더 레벨이 급격하게 상승 또는 하강할 경우, 홀더 레벨의 변화 추이를 예측하여, 현재 시각으로부터 홀더 레벨이 운영자가 적절하게 지정한 홀더 레벨 상한값 또는 홀더 레벨 하한값까지 도달하는 시간을 표시 장치에 표시하여, 운영자가 적절하게 대응 조치를 취할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (1)

  1. 현재 부생 가스의 홀더 레벨을 측정하여, 운영자에 의하여 지정된 시간 동안의 홀더 레벨 평균 변화량을 산출하는 제 1 단계;
    상기 제 1 단계의 운영자에 의하여 지정된 시간과 산출된 홀더 레벨 평균 변화량 및 운영자에 의하여 지정된 홀더 레벨 하한값 및 상한값으로부터 하한 및 상한 도달 시간을 산출하는 제 2 단계;
    부생 가스 발생량 및 사용량을 측정하여 비교하는 제 3 단계;
    상기 제 3 단계에서 비교 결과, 발생량이 사용량보다 작은 경우에는 상기 제 2 단계에서 산출된 하한 도달 시간을 표시하는 제 4 단계;
    상기 제 3 단계에서 비교 결과, 발생량이 사용량보다 큰 경우에는 상기 제 2 단계에서 산출된 상한 도달 시간을 표시하는 제 5 단계; 및
    상기 제 3 단계에서 측정된 발생량과 사용량의 차이값을 구하여 표시하는 제 6 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 홀더 운영 방법.
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