KR20020001130A - 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미분탄을 제조한 후 고로 공장으로 공급하는 미분탄 제조 설비에 있어서 밀 출구측 온도를 제어함으로써 화재 위험을 검출하고 이를 사전 방지할 수 있도록 된 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치에 관한 것이다.

이에 본 발명은 콜호퍼에서 밀로 공급된 콜에 열풍로로부터 공급되는 열풍을 인가하여 건조파쇄하여 미분탄을 제조한 후 고로 공장으로 배출시키는 미분탄 제조 설비의 화재 위험도 제어장치에 있어서, 상기 밀의 출구측 온도 및 밀의 출구측 산소 농도를 검출하고, 상기 밀 출구 온도 검출값과 설정온도와 비교하여 그 편차에 따라 밀 출구측 온도제어값을 산출하는 온도조절부와, 상기 밀 출구 산소농도 검출값을 입력받아 소정의 기준값과 비교하고, 기준값과의 편차에 따라 화재위험도를 산출하고, 상기 산출된 화재위험도 및 상기 온도조절부의 출력값에 따라 밀에 공급되는 열풍의 양을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 화재위험도 제어수단과, 제어신호에 따라 열풍로로부터 상기 밀에 인가되는 열풍량을 조절하는 온도조절변을 구비하여 이루어진다.

Description

미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치 및 방법{CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTING FIRE OF COKE FROM ARISING}

본 발명은 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 미분탄을 제조한 후 고로 공장으로 공급하는 미분탄 제조 설비에 있어서 밀 출구측 온도를 제어함으로써 화재 위험을 검출하고 이를 사전 방지할 수 있도록 된 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 고로 미분탄 제조설비에서 화재 위험을 방지하기 위한 밀 출구 온도제어는 도 1과 같은 구성을 갖는다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 콜호퍼(1)에서 공급되는 미분탄의 원료인 콜이 열풍로(2)에서 나오는 270℃의 배가스의 열로 밀(3)에서 건조 파쇄되어 만들어진 미분탄은 기체인 배가스와 함께 기체분리기인 사이클론(4)으로 보내어져 기체는 백필터(5)를 통해서 대기중으로 방출되고 미분탄은 저장호퍼(6)를 거쳐서 고로(7)로 보내어져 연료로 사용된다.

이때, 밀 출구의 온도제어는 밀 출구 온도계(8)의 검출온도가 높을 수록 미분탄 제조량을 증대시킬 수 있으나 미분탄은 온도가 올라가면 화재위험이 높은 관계로 화재위험을 감소시키기 위해서 일정 온도이상 올라가지 않도록 제어할 필요가 있다. 따라서, 종래의 경우 도1 에서와 같이 밀출구 온도 조절계(10)는 밀 출구 온도계(8)의 검출온도를 입력받아 설정치와의 편차를 계산하여 비례적분미분(PID)제어를 거쳐 온도 조절계(10) 출력으로 온도 제어변(12)을 동작시켜 밀출구 온도를 제어한다.

그러나, 미분탄 발화점은 밀 출구온도와 산소함유량에 의하여 결정되어지는 데 종래의 경우에는 미분탄 발화점 연산이 복잡한 관계로 산소함유량은 무시하고밀 출구 온도가 상승되면 화재위험이 있는 것으로 판단하여 산소 함유량에 관계없이 밀 출구온도를 올리지 못하므로 생산량을 늘리지 못하고 정확한 화재위험상태를 판단할 수 없는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 그 목적은 밀 출구 온도와 산소 함유량에 따라서 미분탄 제조 설비의 화재위험상태를 수치적으로 표시하고 제어할 수 있도록 하여 화재위험을 감소시키고 미분탄 제조량을 증대시킬 수 있는 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치의 구성을 보인 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치의 구성을 보인 블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 화재위험도 제어방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 4는 온도 및 산소농도에 따른 미분탄 발화점 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1...콜호퍼, 2...열풍로,

3...밀, 8...온도계,

9...산소농도계, 10...온도조절부,

12...온도조절변, 17...화재위험도 제어수단.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치는 콜 호퍼에서 밀로 공급된 콜에 열풍로로부터 공급되는 열풍을 인가하여 건조 파쇄하여 미분탄을 제조한 후 고로 공장으로 배출시키는 미분탄 제조 설비의 화재 위험도 제어장치에 있어서,

상기 밀의 출구측 온도를 검출하는 밀 출구 온도계,

상기 밀의 출구측 산소 농도를 검출하는 밀 출구 산소 농도계,

상기 밀 출구 온도 검출값과 미분탄의 발화점을 판단하기 위한 설정온도와 비교하여 그 편차에 따라 밀 출구측 온도제어값을 산출하는 온도조절부와,

상기 밀 출구 산소농도 검출값을 입력받아 소정의 기준값과 비교하고, 기준값과의 편차에 따라 화재위험도를 산출하고, 상기 산출된 화재위험도 및 상기 온도조절부의 출력값에 따라 밀에 공급되는 열풍의 양을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 화재위험도 제어수단과,

상기 화재 위험도 제어수단의 출력신호에 따라 그 개도량이 가변되어 열풍로로부터 상기 밀에 인가되는 열풍량을 조절하는 온도조절변을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 방법은 밀에 공급되는 콜에 열풍로로부터 공급되는 열풍을 인가하여 건조파쇄하여 미분탄을 제조하고, 상기 밀의 출구측 온도 및 산소농도를 검출하여 미분탄의 화재위험도를 판단하여 상기 온도조절변의 구동을 제어하는 미분탄 제조 설비의 화재 위험도 제어방법에 있어서,

사용자로부터 조업조건에 따라 임의설정된 화재위험도 제한치 및 화재위험도 제어비율을 입력받는 단계;

상기 밀 출구측온도와 기설정된 기준온도값의 편차값을 PID연산하여 온도조절값을 산출하는 단계;

상기 검출된 산소농도검출값을 기설정된 기준값과 비교하고, 산소농도가 기준값이상인 경우 및 기준값이하인 경우에 대하여 각각 미분탄의 화재위험도를 산출하는 단계;

상기 산출된 화재위험도 산출값에서 상기 화재위험도 제한치를 감산한 후 화재위험도 제어비율을 곱하고 그 결과값과 상기 산출된 온도조절값을 합산하여 상기 온도조절변의 구동제어값을 산출하는 단계;

상기 산출된 제어값에 따라 상기 온도조절변의 개도량을 가변시켜 밀의 출구측 온도 및 산소농도를 가변제어하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 발명에 따른 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치의 구성 및 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 시스템 도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치는 밀 출구측 온도를 검출하는 밀출구 온도계와, 밀출구측 산소 농도를 검출하는 밀 출구 산소 농도계와, 상기 밀 출구 온도계의 검출결과를 입력받아 기 설정된 온도값과의 편차에 따른 밀 출구 온도제어값을 연산하는 밀 출구 온도조절부(10)와, 밀 출구측 온도 및 산소농도검출값, 기설정된 화재위험도 제한값 및 화재위험도 제어비율을 입력받아 미분탄의 발화에 따른 화재발생 위험도를 연산하는 화재 위험도 제어부(17)와, 상기 화재 위험도 제어부(17)에서 연산된 화재위험도 산출값에 따라 개폐량을 가변시켜 열풍로에서 상기 밀로 공급되는 열풍을 조절하는 온도제어변(12)과, 상기 화재 위험도 제어부(17)에서 연산된 화재 위험도를 디스플레이하는 디스플레이부(14) 및 소정의 데이터를 저장하는 메모리부(13)를 구비하여 이루어진다.

전술한 구성에 있어서, 상기 화재위험도 제한치 및 화재 위험도 제어비율은 실험을 통해 얻어진 결과치를 바탕으로 산출되며 이는 이하에 상세히 설명한다.

또한, 상기 메모리부(13)는 밀 출구온도, 밀출구 산소농도, 화재위험도 제한치, 화재위험도 제어비율, 온도 조절계의 출력값을 각 해당 디바이스로부터 입력받아 각 저장 영역에 저장한다.

상기 화재위험도 제어수단(17)은 상기 화재위험도와 화재위험도 제한치의 편차를 계산한 후 화재 위험도 제어비율을 곱한 값을 온도제어출력과 합산한 결과를 온도제어변(12)의 구동 제어값으로 출력하여 미분탄의 발화점 제어를 수행하게 된다.

이하에는 전술한 구성에 따른 미분탄 제조설비의 화재 위험도 제어 장치의 동작 및 작용효과를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 미분탄 제조설비의 화재 위험도 제어방법을 설명하기 위한 플로우차트를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명을 구현하기 위한 밀출구 온도와 산소함유량에 따른 미분탄 발화점의 변화를 나타낸 그래프를 도시한 것이다.

도 4에 도시된 그래프에서 보는 바와 같이, 밀 출구측 온도와 산소 함유량에 따라 미분탄의 발화점 특성이 변화되게 된다. 따라서 본 발명에서는 상기 도 4에서의 온도 및 산소에 따른 미분탄 발화점 변화 곡선에서 보는 바와 같이, 산소 농도가 16% 일때, 곡선의 기울기가 변하게 되므로 산소 농도 16%를 기준으로 하여 산소 농도가 16%이하인 경우 및 산소 농도가 16%이상인 경우의 기울기를 각각 산출하여 화재 위험도로 설정하여 미분탄의 발화여부를 제어하게 된다.

도 3 및 도 4에 도시된 바를 참조하여 본 발명에 따른 화재 위험도 제어방법을 설명하면, 먼저 단계(s10)에서 메모리부에 저장된 모든 데이터의 값을 리세트시키고 시스템을 초기화한 후 단계(s20)에서 밀출구 온도계(8) 및 밀 출구 산소 농도계(9)의 검출값을 입력받아 각각 메모리에 x1,x2값으로 저장하고, 사용자로부터 화재위험도 제한치 및 화재 위험도 제어비율을 설정받아 각각 x4,x5값으로 저장한다. 이때, 상기 화재 위험도 제한치는 100을 미분탄의 발화조건으로 하여 작업자가 임의대로 설정하는 값이며, 상기 화재 위험도 제어비율도 상기 화재 위험도 제한치의 개념과 유사하게 적용되는 것이다. 즉, 작업 환경이나 설비의 특성에 따라서 작업자의 판단하에 화재 위험을 저하시키고자 하는 경우에는 화재 위험도 제한치를 낮게(양호하게 50이상) 설정하고, 미분탄의 발화에 따른 화재 위험이 조금 높더라도 미분탄의 생산량을 증가시키고자 하는 경우에는 화재 위험도 제한치를 높게(양호하게는 90~100이하) 설정한다.

한편, 상기 단계(s20)에서 제어에 필요한 각각의 데이터에 대한 입력 및 검출이 완료되면 단계(s30)으로 진행하여 상기 단계(s20)에서 산소 농도계(9)를 통해 검출된 밀 출구 산소 농도값이 16% 이상인지 이하인지를 판단하게 된다.

이때, 검출된 산소농도가 16% 이하이면 다음 단계(s40)로 진행하여 산소 농도가 낮은 경우에 도 4에 도시된 미분탄 발화점 그래프의 기울기를 산출하고, 산출된 값을 화재 위험도(x3)로 설정한다.

반면, 검출된 산소 농도가 16% 이상이면 단계(s50)로 진행하여 도 4의 그래프에서 산소 농도가 높은 경우의 기울기를 산출하고 그 산출된 값을화재위험도(x3)로 설정하고, 다음 단계(s60)에서 산출된 화재 위험도를 디스플레이부에 출력한다.

산소농도가 16%이하인 경우의 기울기는 x1/{(-55*x2)+980}의 식으로 산출되고, 산소농도가 16%이상인 경우의 기울기는 x1/{(-x2)+116}의 식에 의해 산출된다.

이때, 상기 산소 농도값이 16%이하이면 산출되는 화재위험도값은 낮고, 산소농도가 16% 이상이면 화재 위험도값은 높게 설정된다.

한편, 다음 단계(s70)에서는 산출된 화재 위험도값을 이용하여 온도제어변으 개도량을 조절하기 위한 제어값을 연산한다. 즉, 상기 화재 위험도값(x3)에서 사용자 설정된 화재 위험도 제한값(x4)를 뺀 후 그 결과에 화재 위험도 제어 비율값(x5)를 곱하고, 그 값에 다시 상기 온도조절계에 의해 산출된 밀 출구측 검출온도와 설정온도와의 편차에 따른 온도조절값(x6)을 합산하여 온도 제어변의 제어값을 산출하고, 그 결과에 따라 온도제어변의 개도량을 가변제어함으로서 열풍로에서 밀로 공급되는 열풍의 양을 조절하여 화재 위험도를 제어한다.

예를 들어서, 온도조절계 출력값이 50으로 일정하고 화재 위험도 제한치가 70, 화재 위험도 제어비율이 0.8로 설정된 경우, 산소 농도 검출값에 따라 산출된 화재위험도가 60이면, 편차 출력이 -10이므로 0.8 비율을 거치면 -8로 되고, 이때 온도조절계 출력인 50과 합산하면 42가 되어 온도제어변은 화재 위험도 제어장치의 제어에 따라 42%가 닫히게 된다. 즉, 온도제어변을 8만큼 더 열어 온도를 올릴수 있으므로 미분탄 제조량을 증가시킬 수 있다. 한편, 화재 위험도가 80이면 편차 출력이 +10이므로 0.8 비율을 거치면 +8로 되어 온도조절계 출력값이 50과 합치면 화재 위험도 제어수단의 출력값은 58이 되어 온도제어변은 58%가 닫긴다. 따라서, 온도제어변을 8만큼 더 닫아서 온도를 내리므로 화재 위험도를 감소시키게 된다.

본 발명에 따른 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술적 사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치에서는 콜호퍼에서 공급되는 콜이 열풍로에서 공급되는 열풍으로 건조파쇄되는 밀의 출구측 온도 뿐만 아니라 밀 출구측 산소농도를 검출하고, 사용자 설정 제어값에 따라 산소농도의 검출값과 기준값과의 차이에 따라 상이한 산출법을 적용하여 미분탄의 발화여부를 검출함으로써 정확한 화재위험도의 판단이 가능한 효과가 있다. 따라서, 미분탄의 발화에 관계되는 온도 및 산소농도의 검출을 통해서 정확한 화재위험도의 판단이 가능하게 되어 미분탄 제조설비의 화재위험을 사전에 방지하고, 미분탄의 발화영역이내에서 밀 출구온도를 올릴 수 있어 미분탄 제조량을 증대시켜 생산량 증가의 효과를 기대할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 콜호퍼에서 밀로 공급된 콜에 열풍로로부터 공급되는 열풍을 인가하여 건조파쇄하여 미분탄을 제조한 후 고로 공장으로 배출시키는 미분탄 제조 설비의 화재 위험도 제어장치에 있어서,

   상기 밀의 출구측 온도를 검출하는 밀 출구 온도계,

   상기 밀의 출구측 산소 농도를 검출하는 밀 출구 산소 농도계,

   상기 밀 출구 온도 검출값과 미분탄의 발화점을 판단하기 위한 설정온도와 비교하여 그 편차에 따라 밀 출구측 온도제어값을 산출하는 온도조절부와,

   상기 밀 출구 산소농도 검출값을 입력받아 소정의 기준값과 비교하고, 기준값과의 편차에 따라 화재위험도를 산출하고, 상기 산출된 화재위험도 및 상기 온도조절부의 출력값에 따라 밀에 공급되는 열풍의 양을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 화재위험도 제어수단과,

   상기 화재 위험도 제어수단의 출력신호에 따라 그 개도량이 가변되어 열풍로로부터 상기 밀에 인가되는 열풍량을 조절하는 온도조절변을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 화재 위험도 제어수단은

   검출된 산소농도와 기설정된 기준값을 비교하여 검출산소농도가 기준값이상인 경우에는 밀출구온도/{(-산소농도)+116}의 식에 의해 화재위험도를 산출하고,

   검출산소 농도가 기준값이하인 경우에는 밀출구온도/{(-55*산소농도)+980}의 식에 의해 화재위험도를 산출하는 것을 특징으로 하는 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 화재위험도 제어수단은

   사용자로부터 작업상황 및 설비조건에 따라 임의설정된 화재위험도 제한치 및 화재위험도 제어비율을 설정받아, 상기 화재위험도 산출값에서 상기 화재위험도 제한치를 감산한 후 화재위험도 제어비율을 곱하고, 그 결과값과 온도조절계의 출력값을 입력받아 상기 온도조절변의 제어값을 산출하는 것을 특징으로 하는 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어장치.
4. 밀에 공급되는 콜에 열풍로로부터 공급되는 열풍을 인가하여 건조파쇄하여 미분탄을 제조하고, 상기 밀의 출구측 온도 및 산소농도를 검출하여 미분탄의 화재위험도를 판단하여 상기 온도조절변의 구동을 제어하는 미분탄 제조 설비의 화재 위험도 제어방법에 있어서,

   사용자로부터 조업조건에 따라 임의설정된 화재위험도 제한치 및 화재위험도 제어비율을 입력받는 단계;

   상기 밀 출구측온도와 기설정된 기준온도값의 편차값을 PID연산하여 온도조절값을 산출하는 단계;

   상기 검출된 산소농도검출값을 기설정된 기준값과 비교하고, 산소농도가 기준값이상인 경우 및 기준값이하인 경우에 대하여 각각 미분탄의 화재위험도를 산출하는 단계;

   상기 산출된 화재위험도 산출값에서 상기 화재위험도 제한치를 감산한 후 화재위험도 제어비율을 곱하고 그 결과값과 상기 산출된 온도조절값을 합산하여 상기 온도조절변의 구동제어값을 산출하는 단계;

   상기 산출된 제어값에 따라 상기 온도조절변의 개도량을 가변시켜 밀의 출구측 온도 및 산소농도를 가변제어하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 화재위험도 산출단계는

   검출된 산소농도와 기설정된 기준값을 비교하여 검출산소농도가 기준값이상인 경우에는 밀출구온도/{(-산소농도)+116}의 식에 의해 화재위험도를 산출하고,

   검출산소 농도가 기준값이하인 경우에는 밀출구온도/{(-55*산소농도)+980}의 식에 의해 화재위험도를 산출하는 것을 특징으로 하는 미분탄 제조설비의 화재위험도 제어방법.