KR20030052912A - Oxygen concentration control method in case of firing multiple fuels - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for controlling oxygen concentration in burning multifuel is provided to agree the desired control of oxygen concentration inside a flue to fuel conditions with corresponding to the composition of fuel and the instantaneous change of flow variation and combustion load and vary the oxygen concentration to an appropriate value and accordingly to increase the heat efficiency of combustion equipment by preventing the waste of fuel caused by incomplete combustion and by minimizing the loss of sensible heat generated by excess air combustion. CONSTITUTION: In an oxygen concentration controlling method controlling the air of a furnace by installing a system measuring the oxygen concentration of an oxygen concentration setter(10), a regulator(11), a limiter, a ratio controller, and an outlet of the furnace and feeding back to the oxygen concentration setter, a method for controlling oxygen concentration in burning multifuel is composed of an oxygen concentration set value calculator(30) embedding a fuel flow meter(31) measuring flow by fuels, a fuel composition measuring instrument(32) measuring fuel composition by fuels, and a numerical formula computing the desired control of oxygen concentration. The oxygen concentration set value calculator receives flow signals, fuel composition signals, and signals for needed air ratio by each fuel from the fuel flow meter and the fuel composition measuring instrument, computes desired oxygen concentration from fuel combustion conditions instantaneously varied, and accordingly adjusts the desired control value of the oxygen concentration setter by controlling the air of combustion equipment.

Description

다종연료 연소시의 산소농도 제어방법{Oxygen concentration control method in case of firing multiple fuels}Oxygen concentration control method in case of firing multiple fuels}

본 발명은 여러 종류의 연료를 동시에 사용하는 연소설비에서의 정밀 산소농도 제어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료별 조성 및 사용량의 순시변화에 추종하여 적정 제어목표 산소농도를 산정함으로서 산소농도 설정기의 설정치를 최적화하여 연소로의 연료 사용량을 감소시킬 수 있는 다종연료 연소시의 산소농도 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to precise oxygen concentration control in a combustion facility using several kinds of fuels. More specifically, the oxygen concentration setter calculates an appropriate control target oxygen concentration based on the instantaneous change of composition and amount of use for each fuel. The present invention relates to a method for controlling oxygen concentration in multi-fuel combustion that can reduce the fuel consumption of a combustion furnace by optimizing the set value of.

일반적으로, 연소설비에 있어서 공기비(공연비)의 제어는 연료사용량 절감과 공해방지에 있어 매우 중요하며, 연료량과 공기량의 비율 설정에 의한 공연비 제어가 이루어지고 있다.In general, the control of the air ratio (air fuel ratio) in the combustion equipment is very important in reducing fuel consumption and pollution prevention, and the air-fuel ratio control by setting the ratio of fuel amount and air amount is made.

통상 공업적인 연소설비에서의 공기 및 연료의 유량 계측은 만족스럽게 정확하지 않으며, 또한 유량제어 자체도 오차를 수반하기 때문에 수동 조작으로 공연비를 일정하게 유지시키는 것은 매우 어렵다.In general, the measurement of the flow rate of air and fuel in an industrial combustion facility is not satisfactorily accurate, and the flow rate control itself is accompanied by an error, so it is very difficult to maintain a constant air-fuel ratio by manual operation.

따라서, 최근 보일러 등 연소로에서의 공연비 제어는 연소가스 분석과 병행하여 실시하는 것이 일반적인 방법으로서, 연소가스 중 산소 농도의 분석결과를 공연비 제어에 피드백(Feedback)하여 공연비를 제어함으로서 저과잉 공기연소를 지향하고 있다.Therefore, in recent years, the air-fuel ratio control in a combustion furnace such as a boiler is generally performed in parallel with the combustion gas analysis, and the excess air combustion is controlled by feeding back the analysis result of the oxygen concentration in the combustion gas to the air-fuel ratio control. Is oriented.

이러한 통상의 공연비 제어에 있어서 공연비가 일정하게 유지되지 않는 요인으로서는, 계장장치, 연료, 배관 및 버너에 기인하는 것 그리고 외란에 기인하는것을 들 수 있다.In such a normal air-fuel ratio control, factors that do not maintain a constant air-fuel ratio include those caused by instrumentation devices, fuels, pipes and burners, and those caused by disturbances.

즉, 연료의 조성 변동, 버너에 공급되는 연료와 공기의 언밸런스 (Unbalance), 부하의 변동, 노압 변동 및 공기와 연료 조절변의 응답성 등은 대표적인 공연비 변동요인(연소가스중 산소농도 변동요인)이다.In other words, fluctuations in fuel composition, unbalance of fuel and air supplied to the burners, load fluctuations, fluctuations in labor pressure, and responsiveness of air and fuel control valves are typical air fuel ratio fluctuation factors (oxygen concentration fluctuation factors in combustion gas). .

따라서, 저과잉 공기비 연소를 지향한 산소농도제어를 위해서는 외란에 신속하고 안정적으로 대응할 수 있는 제어계의 구성 및 운용 기준의 설정이 필요하다.Therefore, in order to control the oxygen concentration aimed at low excess air ratio combustion, it is necessary to configure a control system and set operating standards that can respond to disturbances quickly and stably.

그러나 다종 연료를 사용하는 연소설비는 연료수급 사정에 따라 사용연료의 사용량이 변화하고, 특히 자체 부생가스를 연료로 사용하는 설비에서는 연료의 조성이 수시로 변화되기 때문에 연소제어를 위한 적정 공기비 및 산소농도는 수시로 변화하게 된다.However, in the case of combustion equipment using multiple fuels, the amount of fuel used varies according to fuel supply and demand, and in particular, the composition of fuel changes frequently in facilities that use their own by-product gas. Will change from time to time.

통상의 공연비 제어 및 산소농도 제어에서는 연료별 대표조성을 기준으로 이론공연비 및 제어목표 산소농도를 설정하여 연소제어를 행하기 때문에 연료의 발열량 변화폭과 사용량의 변동이 큰 경우 등에는 적절한 제어가 이루어지지 않으며, 공기부족 혹은 공기과잉 연소를 유발하여 연료의 낭비 요인으로 작용하게 된다.In the normal air-fuel ratio control and oxygen concentration control, the combustion control is performed by setting the theoretical air fuel ratio and the target oxygen concentration based on the representative composition of each fuel. As a result, fuel shortages or excessive air combustion can cause waste.

이와 같은 일반적인 산소농도 제어의 작동원리를 첨부된 도면을 통해 자세히 설명하면 다음과 같다.The operation principle of such a general oxygen concentration control will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 산소농도 제어시스템을 나타내는 개략도로서, 버너(2)가 부착된 연소로(1)에는 연료와 공기가 각각의 연료 및 공기유량 제어기(3)을 통하여 공급된다. 이때 연도(20) 내에 설치된 산소농도 측정기(4)와 산소농도 제어기(5)를 이용하여 공기 유량을 피드백 제어하게 된다.1 is a schematic diagram showing a conventional oxygen concentration control system, in which fuel and air are supplied to a combustion furnace 1 with a burner 2 through respective fuel and air flow controllers 3. At this time, the air flow rate is feedback-controlled using the oxygen concentration meter 4 and the oxygen concentration controller 5 installed in the flue 20.

도 2는 종래의 산소농도 제어방법을 이루기 위한 블록도를 나타낸 것으로서, 연소로(1)의 출구 연도(20)에 산소농도 측정기(4)가 구비되어 연소가스 중 산소농도를 측정하고, 측정결과는 산소농도 설정기(10)로 피드백된다.Figure 2 shows a block diagram for achieving a conventional oxygen concentration control method, the oxygen concentration measuring instrument 4 is provided in the outlet flue 20 of the combustion furnace 1 to measure the oxygen concentration in the combustion gas, the measurement result Is fed back to the oxygen concentration setter 10.

상기 산소농도 설정기(10)에서는 산소농도 제어목표치와 산소농도 측정기(4)에서 측정된 산소농도를 비교하여 산소농도의 가감신호를 조절계(11)로 보내게 된다.The oxygen concentration setter 10 compares the oxygen concentration control target value with the oxygen concentration measured by the oxygen concentration measuring unit 4 and sends an accelerometer signal of the oxygen concentration to the controller 11.

산소농도 측정치가 목표치를 추종하도록 조절계(11)에서는 비례적분 제어 등을 통해 비율설정기(13)에 신호를 주게 되며, 상기 비율설정기(13)에서는 공기량의 가감신호를 공기유량 조절기(미도시)로 전송하여 상기 연소로(1)로 공급되는 공기유량을 조절하게 된다.The regulator 11 signals the ratio setter 13 through proportional integral control or the like so that the oxygen concentration measurement value follows the target value, and the ratio setter 13 transmits an airflow regulator (not shown). And the air flow rate supplied to the combustion furnace 1 is controlled.

그리고 미설명 부호 (12)는 리미터로서 제어시스템의 오작동을 방지하기 위하여 공기비의 상하한을 제한하는 기구이다.Reference numeral 12 denotes a limiter that restricts the upper and lower limits of the air ratio in order to prevent malfunction of the control system.

상기한 구성으로 이루어진 종래의 산소농도 제어방법에서는 산소농도 설정기(10)에 고정된 산소농도 제어목표치(예, 2%)가 입력되며, 상기 단일 제어목표치를 추종하도록 산소농도 제어(공기량 제어)가 이루어지게 된다.In the conventional oxygen concentration control method having the above-described configuration, a fixed oxygen concentration control target value (eg, 2%) is input to the oxygen concentration setter 10, and oxygen concentration control (air volume control) is made to follow the single control target value. Will be made.

그러나 여러 종류의 연료를 사용하는 경우 연료의 수급조건 및 연소로의 부하율에 따라 연료별 사용 유량이 변화된다. 그리고 상기 연료별 사용 유량이 변화되면 완전연소를 위한 버너에서의 필요 공기량이 변화되며, 이에 따라 연도 내의 제어목표 산소농도가 변화하게 된다.However, when using different types of fuel, the flow rate of each fuel varies depending on the supply and demand conditions of the fuel and the furnace load rate. When the flow rate of each fuel is changed, the required amount of air in the burner for complete combustion is changed, and thus the control target oxygen concentration in the year is changed.

그러나 종래의 방법에 의하면 고정된 목표치가 산소농도 설정기(10)에 입력되므로 연료조건의 변화에 따른 적정 산소농도의 변화에 대응할 수 없으며, 그 결과로서 불완전연소나 공기과잉 연소를 유발하게 되어 고효율 연소 조업의 장애가 되는 것이다.However, according to the conventional method, since the fixed target value is input to the oxygen concentration setter 10, it cannot cope with the change of the appropriate oxygen concentration according to the change of the fuel condition, and as a result, it causes incomplete combustion or excessive air combustion, resulting in high efficiency. It is an obstacle to combustion operation.

또한 자체 생산공정의 부생가스 등을 연료로 사용하는 경우 대개 연료 조성(발열량)이 수시로 변화하게 되며, 이 경우 역시 필요 공기량과 제어목표 산소농도가 변하게 되지만 종래의 방법에서는 연료별 표준조성에 근거한 단일치를 산소농도설정기에 사용하므로 연료조성의 변동에 대응이 불가능한 것이다.In addition, in case of using by-product gas of the self-production process as a fuel, the fuel composition (heating amount) usually changes from time to time, and in this case, the required air amount and the control target oxygen concentration also change, but in the conventional method, Value is used in the oxygen concentration setter, it is impossible to cope with the change in fuel composition.

이상에서 살펴본 바와 같이 종래의 산소농도 제어에 의한 공기제어 방법에서는 연료 사용량이나 연료의 조성이 변하는 경우, 특히 여러가지 종류의 연료를 사용하는 경우는 연료의 공급조건에 부합하는 산소농도의 제어가 불가능한 문제점이 있는 것으로서 연소설비의 고효율 운전을 위하여 상기 문제점의 해결이 요망되어져 왔다.As described above, in the conventional air control method using oxygen concentration control, when the amount of fuel used or the composition of the fuel is changed, especially when various kinds of fuels are used, it is impossible to control the oxygen concentration in accordance with the fuel supply conditions. As such, there has been a demand for solving the above problems for high efficiency operation of combustion equipment.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 다종 연료가 동일 연소설비에 사용되는 경우 연료별 조성과 유량을 순시 측정하고, 해당 연소 부하별 필요 공기비를 산정하며, 이를 바탕으로 연료 공급조건별 연도내 산소농도 제어목표치를 산정할 수 있는 수식을 내장한 산소농도 설정치 계산기를 설치하여, 연료 공급조건의 순시변화에 대응하여 항상 적정한 제어목표설정치를 계산한 후 그 결과를 산소농도 설정기에 부가함으로서, 다종 연료 연소시에도 불완전연소나 불필요한 과잉연소가 되지 않도록 공기유량을 적정하게 제어할 수 있는 다종연료 연소시의 산소농도 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to improve the above-mentioned conventional problems, when multiple fuels are used in the same combustion equipment, instantaneously measure the composition and flow rate for each fuel, calculate the required air ratio for each combustion load, based on the fuel supply conditions By installing the oxygen concentration set value calculator with a formula that can calculate the oxygen concentration control target value for each year, calculate the proper control target set value in response to the instantaneous change of fuel supply conditions and add the result to the oxygen concentration setter. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for controlling oxygen concentration during multi-fuel combustion, in which the air flow can be appropriately controlled so that incomplete combustion and unnecessary over-combustion do not occur even during multi-fuel combustion.

도 1은 종래의 산소농도 제어시스템을 나타내는 개략도1 is a schematic diagram showing a conventional oxygen concentration control system

도 2는 종래의 산소농도 제어방법을 이루기 위한 블록도Figure 2 is a block diagram for achieving a conventional oxygen concentration control method

도 3은 본 발명의 다종연료 연소시의 산소농도 제어방법을 이루기 위한 제어시스템을 나타내는 개략도Figure 3 is a schematic diagram showing a control system for achieving the oxygen concentration control method for burning multi-fuel fuel of the present invention

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 연소로2 : 버너1: combustion furnace 2: burner

3 : 연료 및 공기 유량제어기4 : 산소농도 측정기3: fuel and air flow controller 4: oxygen concentration meter

5 : 산소농도제어기10 : 산소농도 설정기5: oxygen concentration controller 10: oxygen concentration controller

11 : 조절계12 : 리미터(Limiter)11: controller 12: limiter

13 : 비율설정기30 : 산소농도 설정치 계산기13: ratio setter 30: oxygen concentration set value calculator

31 : 연료유량계32 : 연료조성 측정계31 fuel flow meter 32 fuel composition measuring system

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다종연료 연소시의 산소농도 제어방법은, 연료별로 설치된 연료유량계에서 측정된 유량신호와 연료공급관에서 연료를 연속적으로 샘플링하여 조성변화를 측정하는 연료별 연료조성 측정기의 연료 조성신호 및 연료별 필요공기비를 전송받아 다종연료 동시 사용시의 연도 내 적정 산소농도를 산출한 후 이를 기준으로 연소설비의 공기량을 제어하는 산소농도 설정치 계산기의 구성에 의하여 이루어지는데, 이 산소농도 설정치 계산기에서는 연소계산에 의해 연료별 이론공기량을 산출하고, 연료별 이론공기량에 연료별 유량과 연료종류 및 연소부하별로 완전연소에 필요한 공기비를 곱한 것의 합으로부터 연소로에 필요한 총공기량을 산출하며, 연소계산에 의하여 연료별 조성과 필요 공기비로부터 연소가스량을 산출하고, 연료별 연소가스량에 연료유량을 각각 곱한 것을 합하여 총 연소가스량을 산출하며, 총연소가스량으로 산소량을 나누어 연소가스 중 산소농도를 산출, 연소계산 수식을 이용하여 산소농도와 공기비의 관계식을 도출하고, 연료별 사용량과 연료별 필요공기비로부터 연료별 사용량 가중치가 고려된 가중평균 이론공기량과 필요공기량를 산출하며, 필요공기량을 이론공기량으로 나누어 가중평균공기비를 산출하고, 가중평균공기비가 구해지면 이로부터 제어목표 산소농도를 산출하며, 제어목표 산소농도가 산출되면 연료별 조성 및 유량과 부하율별 필요공기량에 따라 다종연료 동시 사용시의 연도 내 적정 산소농도를 산출한 후 이를 기준으로 연소설비의 공기량을 제어하여 산소농도 설정기의 제어목표치를 조절하는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above object, the oxygen concentration control method for the combustion of the multi-fuel fuel of the present invention, the flow rate signal measured in the fuel flow meter installed for each fuel and the fuel for continuously measuring the fuel in the fuel supply pipe to measure the composition change It is made by configuring the oxygen concentration setting calculator that controls the air volume of the combustion facility based on the calculation of the appropriate oxygen concentration in the year when the fuel composition signal of each fuel composition measuring instrument and the fuel demand for each fuel are used. In this oxygen concentration setting calculator, the theoretical air volume for each fuel is calculated by the combustion calculation, and the total air volume required for the combustion furnace is obtained by adding the theoretical air volume for each fuel by the flow rate for each fuel and the air ratio required for complete combustion for each fuel type and combustion load. By the combustion calculation Calculates the combustion gas volume, calculates the total combustion gas by multiplying the amount of combustion gas by the fuel, and divides the amount of oxygen by the total combustion gas, and calculates the oxygen concentration in the combustion gas. Calculate the relationship between air costs, calculate the weighted average theoretical air amount and the required air amount considering fuel consumption weight from fuel consumption and fuel consumption by fuel, calculate the weighted average air ratio by dividing the required air volume by the theoretical air volume, and calculate the weighted average air When the ratio is obtained, the control target oxygen concentration is calculated from this, and when the control target oxygen concentration is calculated, the appropriate oxygen concentration in the year when using multiple fuels is calculated according to the composition, flow rate, and required air volume by fuel ratio, and then burned based on this. To control the air volume of the equipment to adjust the control target of the oxygen concentration setter It characterized.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 다종연료 연소시의 산소농도 제어방법을 이루기 위한 제어시스템을 나타내는 개략도로서, 상기 제어시스템의 기본구성은 도 2와 동일하되, 본 발명을 이루기 위한 수단으로서 추가적으로 필요한 부분만을 설명하면 다음과 같다.Figure 3 is a schematic diagram showing a control system for achieving the oxygen concentration control method for the combustion of multi-fuel fuel of the present invention, the basic configuration of the control system is the same as in Figure 2, but only as necessary means for achieving the present invention additionally described Is as follows.

먼저, 산소농도 설정기(10)의 상위 기구로서 산소농도 설정치 계산기(30)가 설치되는데, 상기 산소농도 설정치 계산기(30)에는 연료별로 설치된 연료유량계 (31)에서 측정된 유량신호와 연료공급관에서 연료를 연속적으로 샘플링하여 조성변화를 측정하는 연료별 연료조성 측정기(32)의 연료 조성신호가 인입된다.First, an oxygen concentration set value calculator 30 is installed as an upper mechanism of the oxygen concentration setter 10. The oxygen concentration set value calculator 30 includes a flow rate signal measured by a fuel flow meter 31 installed for each fuel and a fuel supply pipe. The fuel composition signal of the fuel composition measuring device 32 for each fuel, which continuously samples the fuel and measures the composition change, is introduced.

그리고, 상기 산소농도 설정치 계산기(30)에는 버너별로 연료종류 및 연소부하에 따라 완전연소에 필요한 공기비 산정식이 내장되고, 상기의 필요 데이터를 받아 들이며 산소농도 설정치 계산결과를 산소농도 설정기(10)에 전송할 수 있는 입출력 기구가 포함된다.In addition, the oxygen concentration set value calculator 30 includes an air ratio calculation formula necessary for complete combustion according to the fuel type and the combustion load for each burner, and accepts the necessary data, and calculates the oxygen concentration set value calculation result as an oxygen concentration setter 10. An input / output mechanism capable of transmitting to is included.

또한, 아래에 설명하는 방법에 의한 산소농도 목표치 설정수식이 내장된다.Moreover, the formula for setting the oxygen concentration target value by the method described below is incorporated.

연료조성측정기(32)에서 연료별 조성을 측정하면 연소계산(예, C+O2=CO2등)에 의해 연료별 이론공기량을 계산할 수 있다.When the composition of each fuel is measured by the fuel composition measuring device 32, the theoretical air amount of each fuel may be calculated by a combustion calculation (eg, C + O 2 = CO 2, etc.).

연소로에 필요한 총공기량은 연료별 이론공기량에 연료별 유량과 연료종류 및 연소부하별로 완전연소에 필요한 공기비를 곱한 것의 합이다. 즉, 연료별 이론공기량을 Ai, 연료별 유량을 Qi, 연소조건별 필요공기비를 Mi라고 할 때 총필요공기량(At)은 ∑(AiQiMi)로 계산할 수 있다.The total air required for the furnace is the sum of the theoretical air volume per fuel multiplied by the flow rate for each fuel and the air ratio required for complete combustion for each fuel type and combustion load. That is, when the theoretical air amount per fuel is A i , the flow rate for each fuel is Q i , and the required air ratio for each combustion condition is M i , the total required air amount A t can be calculated as ∑ (A i Q i M i ).

또한, 연소계산에 의하면 연료별 조성과 필요 공기비로부터 연소가스량의 계산이 가능하며 연료별 연소가스량에 연료유량을 각각 곱한 것을 합하면 총 연소가스량을 알 수 있다.In addition, according to the combustion calculation, the amount of combustion gas can be calculated from the composition for each fuel and the required air ratio, and the total amount of combustion gas can be known by adding up the amount of the combustion gas for each fuel times the amount of fuel.

연소가스중 산소농도는 총연소가스량으로 산소량을 나눈 것이며 연소계산 수식을 이용하면 산소농도와 공기비의 관계식을 도출할 수 있다.Oxygen concentration in the combustion gas is the amount of oxygen divided by the total amount of combustion gas, and the combustion equation can be used to derive the relationship between oxygen concentration and air ratio.

연료별 사용량과 연료별 필요공기비로부터 연료별 사용량 가중치가 고려된 가중평균 이론공기량과 필요공기량를 구할 수 있고, 이때 가중평균공기비는 필요공기량을 이론공기량으로 나누어 구할 수 있다. 가중평균공기비가 구해지면 이로부터 제어목표산소농도를 산정할 수 있는 것이다.The weighted average theoretical air amount and the required air amount can be obtained from the consumption of fuel and the required air cost by fuel, and the weighted average air ratio can be obtained by dividing the required air by the theoretical air amount. Once the weighted average air ratio is obtained, the control target oxygen concentration can be estimated from this.

위와 같은 방법으로 제어목표 산소농도 산정식을 도출하면 연료별 조성 및 유량과 부하율별 필요공기량에 따라 다종연료 동시 사용시의 연도내 적정 산소농도를 계산할 수 있으며, 이를 기반으로 연료 및 연소조건의 변화에 대응하여 적정한 산소농도 제어가 가능한 것이다.By deriving the control target oxygen concentration equation in the above manner, it is possible to calculate the optimal oxygen concentration in the year of simultaneous use of multiple fuels according to the composition, flow rate and load rate required by fuel, and based on the change in fuel and combustion conditions. Correspondingly, proper oxygen concentration control is possible.

즉, 다종연료 연소시 연료 및 연소조건의 변화에 대응하여 연료조성 측정계를 마련하여 연료의 조성을 측정하고, 연료별 유량을 측정하며 연소조건별 버너성능을 고려한 필요공기비 자료를 확보하여 상기에서 설명한 바와 같이 제어목표 산소농도를 산정할 수 있는 수식이 내장된 데이터 입출력이 가능한 산소농도설정치 계산기를 산소농도 설정기에 연결하여 산소농도의 정밀한 제어가 가능케 한 것이다.That is, a fuel composition measuring system is prepared to respond to changes in fuel and combustion conditions when burning multiple fuels to measure fuel composition, measure fuel flow rate, and obtain necessary air ratio data considering burner performance according to combustion conditions. Likewise, the oxygen concentration set value calculator that can input / output data with a built-in formula to calculate the control target oxygen concentration is connected to the oxygen concentration setter to enable precise control of the oxygen concentration.

상기한 사항을 구체적인 수식으로 나타내면 다음과 같다.The above items are represented by specific formulas.

먼저, 산소농도 설정치 계산기(30)에서 사용되는 수식을 자세히 설명하면 다음과 같다.First, the formula used in the oxygen concentration set value calculator 30 will be described in detail as follows.

이하에서는 고로가스(BFG), 전로가스(LDG), 코크스로가스(COG) 및 중유 등 4가지 연료를 사용하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, a case in which four fuels such as blast furnace gas (BFG), converter gas (LDG), coke furnace gas (COG) and heavy oil are used will be described as an example.

각 연료별 표준조성을 대상으로 한 각각의 연소반응식은 다음과 같다.Each combustion reaction formula for the standard composition of each fuel is as follows.

하기의 식들에서 m은 공기비를 나타낸다.In the following formulas, m represents the air ratio.

(A) BFG(A) BFG

(0.207CO2+0.22CO+0.032H2+0.541N2)+m(0.126O2+0.474N2)→0.427CO2+0.032H2O+(0.541+0.474m)N2+0.126(m-1)O2(1)(0.207CO 2 + 0.22CO + 0.032H 2 + 0.541N 2 ) + m (0.126O 2 + 0.474N 2 ) → 0.427CO 2 + 0.032H 2 O + (0.541 + 0.474m) N 2 +0.126 (m-1 ) O 2 (1)

(B) COG(B) COG

(0.031CO2+0.003O2+0.029C2H4+0.084CO+0.266CH4+0.564H2+0.023N2)+m(0.94O2+3.536N2)→0.439CO2+1.154H2O+(0.023+3.536m)N2+0.94(m-1)O2(2)(0.031CO 2 + 0.003O 2 + 0.029C 2 H 4 + 0.084CO + 0.266CH 4 + 0.564H 2 + 0.023N 2 ) + m (0.94O 2 + 3.536N 2 ) → 0.439CO2 + 1.154H2O + (0.023+ 3.536m) N2 + 0.94 (m-1) O 2 (2)

(C) LDG(C) LDG

(0.178CO2+0.001O2+0.642CO+0.02H2+0.159N2)+m(0.33O2+1.241N2)→0.82CO2+0.02H2O+(0.159+1.241m)N2+0.33(m-1)O2(3)(0.178CO 2 + 0.001O 2 + 0.642CO + 0.02H 2 + 0.159N 2 ) + m (0.33O 2 + 1.241N 2 ) → 0.82CO 2 + 0.02H 2 O + (0.159 + 1.241m) N 2 +0.33 (m-1) O 2 (3)

Oil+m(2.264O2+8.516N2)→1.613CO2+1.228H2O+0.0098SO2+(8.516m+0.002)N2+2.264(m-1)O2(4)Oil + m (2.264O 2 + 8.516N 2 ) → 1.613CO 2 + 1.228H 2 O + 0.0098SO 2 + (8.516m + 0.002) N 2 +2.264 (m-1) O 2 (4)

상기 식(4)에서 중유의 표준조성은 0.864C+0.115H+0.005O+0.014S +0.002N을 기준으로 하였다.In Formula (4), the standard composition of heavy oil was based on 0.864C + 0.115H + 0.005O + 0.014S + 0.002N.

연소설비에 공급되는 상기 BFG, COG, LDG 그리고 중유의 유량을 각각 QBFG, QCOG, QLDG, QOil이라 하고(이때 QBFG, QCOG, QLDG는 Nm3/hr, QOil은 kg/hr), 각 연료유량의 합을 Qf라 하면 연료별 유량분율(xi)은 아래와 같이 표시할 수 있다.The flow rates of the BFG, COG, LDG and heavy oil supplied to the combustion equipment are called Q BFG , Q COG , Q LDG and Q Oil , respectively (where Q BFG , Q COG , Q LDG is Nm 3 / hr, and Q Oil is kg / hr), the sum of each fuel flow rate Q f can be expressed as follows.

BFG : xBFG=QBFG/Qf BFG: x BFG = Q BFG / Q f

COG : xCOG=QCOG/Qf COG: x COG = Q COG / Q f

LDG : xLDG=QLDG/Qf LDG: x LDG = Q LDG / Q f

중유 : xOil=QOil/Qf Heavy oil: x Oil = Q Oil / Q f

따라서, 상기 4가지 연료가 연소될 때 건가스 총량(G)을 정리하면 아래식과 같다.Therefore, when the four fuels are burned, the dry gas total amount G is summarized as follows.

G=0.842xBFG-0.478xCOG+0.649xLDG-0.639xOil+m(0.6xBFG+4.476xCOG+1.571xLDG+10.78xoil)=A+Bm (5)G = 0.842x BFG -0.478x COG + 0.649x LDG -0.639x Oil + m (0.6x BFG + 4.476x COG + 1.571x LDG + 10.78x oil ) = A + Bm (5)

상기 식(5)의 A와 B는 각각 수식의 간략화를 위한 계수이다.A and B in Equation (5) are coefficients for simplifying the equation, respectively.

그리고, 총 산소량(GO2)은 다음과 같다.In addition, the total oxygen amount GO 2 is as follows.

GO2=(m-1)(0.126xBFG+0.94xCOG+0.33xLDG+2.264xOil)=C(m-1) (6)GO 2 = (m-1) (0.126x BFG + 0.94x COG + 0.33x LDG + 2.264x Oil ) = C (m-1) (6)

상기 식(6)에서의 C는 상기 A 및 B와 마찬가지로 계수이다.C in Formula (6) is a coefficient similar to A and B.

상기한 식들에 의하여 배가스 중 산소농도와 공기비는 다음과 같이 계산된다.The oxygen concentration and the air ratio in the exhaust gas are calculated as follows.

(O2)=GO2/G×100(O 2 ) = GO 2 / G × 100

=100C(m-1)/[A+Bm](%) (7)= 100C (m-1) / [A + Bm] (%) (7)

m=[100C+A(O2)]/[100C-B(O2)] (8)m = [100 C + A (O 2 )] / [100 C-B (O 2 )] (8)

연소시 완전연소를 위해 필요한 공기비를 중유, COG, LDG는 1.10, BFG는 1.18이라 하면 전체적으로 필요한 실제공기량(Ap)은 아래와 같이 표시된다.If the air ratio required for complete combustion during combustion is 1.10 for heavy oil, COG, LDG, and 1.18 for BFG, the actual amount of air required (A p ) is expressed as follows.

Ap=Qa/Qf A p = Q a / Q f

=1.1[4.476xCOG+1.571xLDG+10.78xOil]+1.18[0.6xBFG]= 1.1 [4.476x COG + 1.571x LDG + 10.78x Oil ] +1.18 [0.6x BFG ]

=0.708xBFG+4.924xCOG+1.728xLDG+11.858xOil(9)= 0.708x BFG + 4.924x COG + 1.728x LDG + 11.858x Oil (9)

공기비가 1.0일 때의 이론공기량(Ao)은The theoretical air volume (A o ) when the air ratio is 1.0

Ao=0.6xBFG+4.476xCOG+1.571xLDG+10.78xOil(10)Ao = 0.6x BFG + 4.476x COG + 1.571x LDG + 10.78x Oil (10)

따라서. 연료별 기준공기비로 연소시 4종류 연료의 혼합 연소시 실제 가중평균 총괄공기비(mp)는 다음과 같이 표시된다.therefore. The actual weighted average total air ratio (m p ) for the mixed combustion of four fuels at the time of combustion at the reference air ratio for each fuel is expressed as follows.

mp= Ap/Ao(11)m p = A p / A o (11)

공기비를 mp로 유지하기 위한 연소가스 중 산소농도는 다음과 같다.The oxygen concentration in the combustion gas to maintain the air ratio in m p is as follows.

(O2,p)=100C(mp-1)/[A+Bmp] (12)(O 2, p ) = 100C (m p -1) / [A + Bm p ] (12)

상기 식(12)를 이용하면 본 발명의 실시예와 같이 4종류 연료를 혼합 연소하는 경우의 산소농도 제어기준치를 계산할 수 있는 것이다.By using Equation (12), the oxygen concentration control reference value in the case of mixing and burning four kinds of fuels as in the embodiment of the present invention can be calculated.

즉, 상기 식(12)가 산소농도 설정치 계산기에서 사용되는 최종 목표식이 된다.That is, Equation (12) is the final target equation used in the oxygen concentration set value calculator.

상기한 방법으로 연료의 유량이나 조성변화, 완전연소에 필요한 연료별 공기비에 따른 산소농도 설정치를 계산할 수 있으며, 하기의 [표 1]은 중유와 BFG의 2종류 연료 연소시의 산소농도 계산결과를 보여주는 것이다. 즉, 중유와 BFG의 두가지 연료를 사용하는 경우를 대상으로 연료별 사용비율 변화에 따른 제어목표 산소농도의 변화경향을 위에서 설명한 방법에 의해 계산한 결과로서 연료사용비율 변화에 따라 제어목표 산소농도가 변화함을 보여준다.The above-described method can calculate the oxygen concentration setting value according to the fuel flow rate, composition change, and air ratio for each fuel required for complete combustion, and [Table 1] shows the results of calculating the oxygen concentration when burning two types of fuel, heavy oil and BFG. To show. That is, the control target oxygen concentration according to the change of fuel use ratio is calculated as the result of calculating the change trend of control target oxygen concentration according to the change of usage ratio by fuel for the case of using two fuels, heavy oil and BFG. It shows a change.

BFG(Nm3)BFG (Nm 3 ) Oil(l)Oil (l) BFG 열량분율BFG calorie fraction 목표공기비Target Air Cost 목표산소농도 (%)Target oxygen concentration (%) 100100 00 1One 1.181.18 1.4631.463 100100 1One 0.890.89 1.1681.168 1.4981.498 100100 22 0.800.80 1.161.16 1.531.53 100100 33 0.730.73 1.1531.153 1.5581.558 100100 44 0.6680.668 1.1481.148 1.5831.583 100100 55 0.6170.617 1.1431.143 1.6051.605 00 1One 00 1.11.1 2.0182.018

한편 연료의 조성이 변화되는 경우는 연료조성 측정계에서 가연분의 농도를 측정하면 측정결과로부터 위와 같은 방법으로 연소계산이 가능하다.On the other hand, when the composition of the fuel is changed, the combustion can be calculated in the same manner as described above from the measurement result by measuring the concentration of the flammable fuel in the fuel composition measuring system.

이하에서는 BFG와 LDG의 조성을 온라인(On-Line)으로 측정하는 경우를 예로들어 조성 변동에 따른 산소농도 설정치 계산방법을 자세히 설명한다.Hereinafter, the method of calculating the oxygen concentration set value according to the composition variation will be described in detail by taking the case of measuring the composition of BFG and LDG online (On-Line).

여기에서 COG와 중유는 상기한 식(2) 및 식(4)와 같이 조성변동이 없는 것으로 보고 BFG와 LDG만 조성변동이 있는 것으로 간주하며, 상기 4가지 연료가 동시에 사용되는 연소로를 대상으로 한 실시예이다.Here, COG and heavy oil are regarded as having no compositional change as shown in Equation (2) and Equation (4), and only BFG and LDG are considered to have compositional change. One embodiment.

기본적인 계산의 흐름은 앞에서 설명한 것과 동일하나 전체적인 방법을 상세하게 다시 설명하면 다음과 같다.The basic calculation flow is the same as described above, but the overall method is described in detail as follows.

BFG와 LDG 중의 가연분은 일산화탄소(CO)와 수소(H2) 뿐이므로 가연분의 농도를 측정한 후 이로 부터 BFG와 LDG의 연소에 필요한 순시 이론공기량을 산정하며, 중유와 COG는 고정된 표준조성을 이용하여 이론공기량을 산정한다.The only combustibles in BFG and LDG are carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ), so the concentration of the combustibles is measured and then the instantaneous theoretical air required for the combustion of BFG and LDG is calculated, and heavy oil and COG are fixed standards. Calculate the theoretical air volume using the composition.

연료별 조성으로부터 계산된 이론공기량과 연료별 유량 그리고 완전연소에 필요한 연료별 과잉공기량(공기비)을 이용하여 필요공기량 산정 수식을 작성한다.The formula for calculating the required air amount is made using the theoretical air amount calculated from the fuel composition, the flow rate for each fuel, and the excess air amount (air ratio) required for complete combustion.

또한, 상기 데이터와 수식을 이용하여 연소 조건별 제어목표로 하는 연도내 연소가스 중 산소농도 설정수식을 작성한다. 그리고 이를 토대로 하여 산소농도 제어에 활용한다.In addition, using the data and the above formula, the formula for setting the oxygen concentration in the flue gas within the flue as the control target for each combustion condition is prepared. And based on this, it is used to control the oxygen concentration.

연소제어를 위하여 확보가 필요한 데이터는 다음과 같다.The data that need to be secured for combustion control are as follows.

첫째, BFG, LDG 중 가연분 조성(분석기 측정결과 이용).First, combustible composition of BFG and LDG (using analyzer measurement results).

둘째, BFG, LDG, COG, 중유 등 연료별 유량 및 완전연소에 필요한 공기비.Second, the flow rate for each fuel such as BFG, LDG, COG, and heavy oil, and the air cost for complete combustion.

셋째, 상기 데이터를 이용하여 연소계산 수식작성 및 계산기를 이용한 계산 및 제어 실행.Third, the combustion calculation formula is prepared using the data and calculation and control execution using a calculator.

그리고, 연소제어 수식과 이에 따른 필요 프로그램은 다음과 같다.The combustion control equations and the necessary programs are as follows.

(a) BFG 조성 관련(a) BFG composition

CO 농도=x1, H2농도=x2(여기서, x1및 x2는 %가 아니고 분율=%/100임)CO concentration = x 1 , H 2 concentration = x 2 , where x 1 and x 2 are not% but fraction =% / 100

HBFG(BFG 발열량)=3035x1+2570x2(kcal/Nm3)HBFG (BFG calorific value) = 3035x 1 + 2570x 2 (kcal / Nm 3 )

ABFG(BFG 이론공기량)=2.38095(x1+x2)(Nm3-air/Nm3-BFG)ABFG (BFG Theoretical Air Volume) = 2.38095 (x 1 + x 2 ) (Nm 3 -air / Nm 3 -BFG)

(b) LDG 조성 관련(b) LDG composition

CO 농도=y1, H2농도=y2(여기서, y1및 y2는 %가 아니고 분율=%/100임)CO concentration = y 1 , H 2 concentration = y 2 , where y 1 and y 2 are not% but fraction =% / 100

HLDG(LDG 발열량)=3035y1+2570y2(kcal/Nm3)HLDG (LDG calorific value) = 3035y 1 + 2570y 2 (kcal / Nm 3 )

ALDG(LDG 이론공기량)=2.38095(y1+y2)(Nm3-air/Nm3-LDG)ALDG (LDG theoretical air volume) = 2.38095 (y 1 + y 2 ) (Nm 3 -air / Nm 3 -LDG)

(c) 연소공기량의 산정(c) Calculation of the amount of combustion air

BFG, LDG의 조성과 연료별 유량 및 버너 성능을 고려한 연소공기량 산정수식은 아래와 같다.Equation of combustion air volume considering the composition of BFG, LDG, flow rate and burner performance by fuel is as follows.

단, 단위는 가스/공기 Nm3/hr, Oil kg/hr, 첨자 1=CO, 2=H2, 그리고 아래에서 Q는 개별연료의 유량을 의미함.Where unit is gas / air Nm 3 / hr, oil kg / hr, subscript 1 = CO, 2 = H 2 , and Q below is the flow rate of individual fuel.

1) 이론공기량1) theoretical air volume

Ao=4.476QCOG+10.78Qoil+2.38(x1+x2)QBFG+2.38(y1+y2)QLDG A o = 4.476Q COG + 10.78Q oil +2.38 (x 1 + x 2 ) Q BFG +2.38 (y 1 + y 2 ) Q LDG

2) 버너 성능을 고려한 필요공기량2) Required air volume considering burner performance

Ap=1.1[4.476QCOG+10.78Qoil+2.38(y1+y2)QLDG]+1.18[2.38(x1+x2)QBFG]A p = 1.1 [4.476Q COG + 10.78Q oil +2.38 (y 1 + y 2 ) Q LDG ] +1.18 [2.38 (x 1 + x 2 ) Q BFG ]

상기 BFG는 필요공기비를 1.18로, 중유와 COG, LDG는 필요공기량을 1.1로 하여 산정하며, 이 값으로 연소용 공기량을 제어한다.The BFG calculates the required air ratio as 1.18, and the heavy oil, COG, and LDG as the required air amount as 1.1, and controls the amount of combustion air using this value.

3) 가중평균 총괄공기비3) Weighted average overall air cost

mp=Ap/Ao m p = A p / A o

상기 총괄 공기비는 이론적 과잉공기비의 설정치이며, 산소농도 제어목표치 설정의 기준공기비가 된다.The overall air ratio is a set value of the theoretical excess air ratio, and becomes a reference air ratio for setting the oxygen concentration control target value.

(d) 제어목표 산소농도의 산정(d) Calculation of control target oxygen concentration

지르코니아 센서를 이용하여 산소농도의 측정시 산소농도=(연소가스 중 산소량/총(습)연소가스량)×100(%)로 표시된다.When oxygen concentration is measured using a zirconia sensor, oxygen concentration = (the amount of oxygen in the combustion gas / total (wet) combustion gas) x 100 (%).

1) 습연소가스량1) Wet Combustion Gas

Gt=0.676QCOG+0.588Qoil+[1-0.5(x1+x2)]QBFG+[1-0.5(y1+y2)]QLDG+mpAo=A+mpAo G t = 0.676Q COG + 0.588Q oil + [1-0.5 (x 1 + x 2 )] Q BFG + [1-0.5 (y 1 + y 2 )] Q LDG + m p A o = A + m p A o

상기 식에서 A는 0.676QCOG+0.588Qoil+[1-0.5(x1+x2)]QBFG+[1-0.5(y1+y2)]QLDG이다.Wherein A is 0.676Q COG + 0.588Q oil + [1-0.5 (x 1 + x 2 )] Q BFG + [1-0.5 (y 1 + y 2 )] Q LDG .

2) 연소가스 중 산소량2) the amount of oxygen in the combustion gas

GO2=(mp-1)[0.94QCOG+2.264Qoil+0.5(x1+x2)QBFG+0.5(y1+y2)QLDG]=C(mp-1)G O2 = (m p -1) [0.94Q COG + 2.264Q oil +0.5 (x 1 + x 2 ) Q BFG +0.5 (y 1 + y 2 ) Q LDG ] = C (m p -1)

상기 식에서 C는 [0.94QCOG+2.264Qoil+0.5(x1+x2)QBFG+0.5(y1+y2)QLDG]이다.Wherein C is [0.94Q COG + 2.264Q oil +0.5 (x 1 + x 2 ) Q BFG +0.5 (y 1 + y 2 ) Q LDG ].

3) 제어목표 산소농도(가중평균 총괄공기비와의 관계식)3) Control Target Oxygen Concentration (Relational Expression with Weighted Average Total Air Ratio)

(O2,%)=100C(mp-1)/(A+mpAo) : 제어목표 산소농도(이는 가변치임)(O 2 ,%) = 100C (m p -1) / (A + m p A o ): control target oxygen concentration (this is variable)

위와 같은 방법으로 산소농도 설정치 계산기에서 순시 제어목표 산소농도가 계산되며, 이를 이용하여 산소농도를 설정함으로서 적정 연소제어를 실현할 수 있다.As described above, the instantaneous control target oxygen concentration is calculated in the oxygen concentration setting calculator, and by using the oxygen concentration setting, proper combustion control can be realized.

상기한 실시예의 내용을 종합한 연소제어수식의 흐름은 아래와 같다.The flow of the combustion control equation combining the contents of the above embodiment is as follows.

먼저, Read x1, x2, y1, y2(분석계에서 측정된 값을 읽음).First, Read x 1 , x 2 , y 1 , y 2 (read the measured values in the analyzer).

상기 분석계에서 측정된 값을 읽을 때 필요한 사항을 계산한다. 즉, BFG와 LDG의 발열량 및 이론공기량을 계산한다.Calculate what is needed to read the measured values in the analyzer. That is, the calorific value and theoretical air amount of BFG and LDG are calculated.

이어서, Read QBFG, QCOG, QLDG, QOil. Then, Read Q BFG , Q COG , Q LDG , Q Oil.

즉, 연료유량과 조성을 고려한 이론공기량 계산(COG, 중유는 고정 이론공기량 사용)하고, 연료별 과잉공기율을 고려한 실제 필요공기량을 계산하며, 필요공기량과 이론공기량으로부터 가중평균 총괄공기비(mp=Ap/Ao)를 계산하고, 연소공기량을계산(필요공기량 설정치/계산값 이용 실제 투입공기량 조절)한다.That is, the theoretical air volume calculation considering the fuel flow rate and composition (COG, heavy oil uses fixed theoretical air volume), the actual required air volume considering the excess air rate for each fuel, and the weighted average total air ratio (m p = Calculate A p / A o ) and calculate the combustion air volume (adjust the actual input air volume using the required air quantity setpoint / calculated value).

그리고, 마지막으로 연소계산식과 산소농도 설정치 산정식을 이용하여 산소농도 설정치를 계산한다.Finally, the oxygen concentration setpoint is calculated using the combustion calculation equation and the oxygen concentration setpoint equation.

이어서, 하기의 [표 2]에서는 본 발명에 따른 방법과 종래 방법에 따른 산소농도 설정치를 비교하였다.Next, Table 2 below compares the oxygen concentration setting values according to the method according to the present invention and the conventional method.

BFGCO(%)BFGCO (%) BFGH2(%)BFGH 2 (%) BFG 발열량(kcal/Nm3)BFG calorific value (kcal / Nm 3 ) LDGCO(%)LDGCO (%) LDGH2(%)LDGH 2 (%) LDG 발열량(kcal/Nm3)LDG calorific value (kcal / Nm 3 ) 본 발명에 의한산소농도설정치(%)Oxygen concentration set value (%) according to the present invention 종래 방법에 의한산소농도설정치(%)Oxygen concentration set value (%) by the conventional method 22.3622.36 3.473.47 768768 78.5978.59 0.720.72 24042404 1.471.47 2.132.13 23.4423.44 3.983.98 814814 61.2461.24 0.550.55 18731873 1.491.49 2.212.21 21.5521.55 3.753.75 750750 53.4453.44 0.760.76 16411641 1.421.42 2.032.03 22.7122.71 3.093.09 769769 75.6375.63 1.191.19 23262326 1.471.47 1.971.97 20.9720.97 3.463.46 725725 52.7352.73 1.121.12 16291629 1.391.39 2.142.14 22.3722.37 3.313.31 764764 76.7776.77 0.60.6 23452345 1.461.46 2.242.24 20.9120.91 3.173.17 716716 48.6348.63 0.890.89 14991499 1.381.38 1.941.94 22.8122.81 3.033.03 770770 74.4474.44 0.160.16 22632263 1.471.47 2.092.09 22.5922.59 3.353.35 772772 73.7673.76 0.840.84 22602260 1.491.49 2.132.13 22.4722.47 3.133.13 763763 77.9477.94 1.191.19 23962396 1.461.46 2.102.10 21.4521.45 3.393.39 738738 46.8646.86 2.172.17 14781478 1.451.45 2.052.05

상기 [표 2]는 종래 방법과 본 발명에 따른 방법에 따른 산소농도 설정치를 비교하여 나타낸 것으로서, 고로가스, 코크스로가스, 전로가스, 중유 등 4가지 연료를 사용하는 보일러 설비를 대상으로 본 발명의 다종연료 연소시의 산소농도 제어방법(도 3과 같은 시스템)을 구비하여 산소농도 설정치를 비교해 본 결과이다.[Table 2] shows a comparison of the oxygen concentration set values according to the conventional method and the method according to the present invention, the present invention targets boiler equipment using four fuels, such as blast furnace gas, coke oven gas, converter gas, heavy oil. This is a result of comparing the oxygen concentration setting value with the oxygen concentration control method (system as shown in FIG. 3) during multi-fuel combustion.

통상의 공기비 계산방법에 의하면 연소가스 중 산소농도 2% 정도가 적정치로 알려져 있다. 따라서, 종래의 방법에서는 산소농도 제어의 목표치를 2% 정도에서 유지하고 있다.According to the conventional air ratio calculation method, the oxygen concentration in the combustion gas is known to be about 2%. Therefore, in the conventional method, the target value of oxygen concentration control is maintained at about 2%.

상기 [표 2]에서 나타낸 바와 같이 연료의 조성이 수시로 변화하는 경우는 산소농도 설정치도 바뀌어야 하나 종래의 방법에서는 거의 일정치로 유지되고 있는것이다.As shown in Table 2 above, when the composition of the fuel changes at any time, the oxygen concentration setting value should also be changed, but it is maintained at a constant value in the conventional method.

연도 내의 산소농도를 종래의 방법 사용시에는 평균 2.1%에서 본 발명의 방법에서는 1.5% 수준으로 유지가능하였으며, 이로 인하여 연소가스의 현열손실을 평균 10% 정도 줄일 수 있었다.The oxygen concentration in the flue was maintained at an average of 2.1% in the method of the present invention to 1.5% in the method of the present invention, thereby reducing the sensible heat loss of the combustion gas by about 10%.

이상에서와 같이 본 발명의 다종연료 연소시의 산소농도 제어방법에 의하여, 연료의 조성 및 유량변동과 연소부하의 순시 변화에 대응하여 연도 내의 제어목표 산소농도를 연료조건에 따르도록 하면서 적정치로 변화시키므로서, 불완전연소에 의한 연료낭비를 방지하는 동시에 과도한 과잉 공기연소에 의한 현열손실을 극소화하여 연소설비의 열효율을 증대시킬 수 있다.As described above, according to the oxygen concentration control method in the combustion of the multi-fuel fuel of the present invention, the control target oxygen concentration in the year is adjusted to the appropriate value in response to the fuel composition, flow rate fluctuation, and instantaneous change of the combustion load. As a result, it is possible to prevent fuel waste due to incomplete combustion and to minimize the sensible heat loss due to excessive excess air combustion, thereby increasing the thermal efficiency of the combustion equipment.

Claims (2)

두가지 이상의 연료를 동시에 사용하는 연소로에서, 산소농도 설정기(10), 조절계(11), 리미터(12), 비율설정기(13) 및 연소로 출구 산소농도를 측정하여 상기 산소농도 설정기(10)로 피드백하는 시스템을 구비하여 연소로의 공기량을 제어하는 산소농도 제어방법에 있어서, 연료별 유량을 측정하는 연료유량계(31)와 연료별 연료조성을 측정하는 연료조성 측정기(32) 및 제어목표 산소농도를 산정할 수 있는 수식이 내장된 산소농도 설정치 계산기(30)를 구성하고, 상기 산소농도 설정치 계산기(30)는, 상기 연료별 연료유량계(31)와 연료별 연료조성 측정기(32)로부터 각각 연료별 유량신호와 연료조성신호 및 연료별 필요 공기비 신호를 전송받아, 순시적으로 변화하는 연료 연소조건으로부터 제어목표 산소농도를 산정하며, 이를 기준으로 연소설비의 공기량을 제어하는 것에 의하여 산소농도 설정기(10)의 제어목표치를 조절하는 것을 특징으로 하는 다종연료 연소시의 산소농도 제어방법.In a combustion furnace using two or more fuels simultaneously, the oxygen concentration setter 10, the regulator 11, the limiter 12, the ratio setter 13 and the combustion furnace outlet oxygen concentration are measured to measure the oxygen concentration setter ( 10. An oxygen concentration control method for controlling the amount of air in a combustion furnace having a system for feeding back a fuel, comprising: a fuel flow meter 31 for measuring a flow rate for each fuel, a fuel composition measuring device 32 for measuring a fuel composition for each fuel, and a control target An oxygen concentration set value calculator (30) having a built-in formula for calculating the oxygen concentration is configured, and the oxygen concentration set value calculator (30) is obtained from the fuel flow meter (31) and the fuel composition meter (32) for each fuel. Receive the flow signal for each fuel, fuel composition signal, and the required air ratio signal for each fuel, and calculate the control target oxygen concentration from the instantaneously changing fuel combustion conditions. An oxygen concentration control method for combustion of multiple fuels, characterized in that the control target value of the oxygen concentration setter (10) is adjusted by controlling. 제1항에 있어서, 상기 산소농도 설정치 계산기(30)에 내장된 제어목표 산소농도를 산정할 수 있는 수식은, 상기 연료별 유량신호와 연료조성신호 및 연료별 필요 공기비 신호로부터 연료별 이론공기량을 산출하는 단계와;The equation for calculating the control target oxygen concentration incorporated in the oxygen concentration setting calculator (30) is based on the theoretical air amount for each fuel from the flow rate signal for each fuel, the fuel composition signal, and the required air ratio signal for each fuel. Calculating; 상기 연료별 이론공기량, 연료별 유량, 연료종류 및 연소부하별로 완전연소에 필요한 공기비로부터 연소로에 필요한 총공기량을 산출하는 단계와;Calculating the total air amount required for the combustion furnace from the theoretical air amount for each fuel, the flow rate for each fuel, the fuel type, and the air ratio required for complete combustion for each combustion load; 상기 연료별 조성과 필요 공기비로부터 연소가스량을 산출하는 단계와;Calculating an amount of combustion gas from the fuel composition and the required air ratio; 상기 연료별 연소가스량과 연료유량으로부터 총연소가스량을 산출하는 단계와;Calculating a total combustion gas amount from the combustion gas amount and the fuel flow rate for each fuel; 상기 총 연소가스량과 산소량으로부터 산소농도를 산출하는 단계와;Calculating an oxygen concentration from the total combustion gas amount and the oxygen amount; 연소계산 수식을 이용하여 상기 산소농도와 공기비의 관계식을 도출하는 단계와;Deriving a relationship between the oxygen concentration and the air ratio by using a combustion calculation formula; 연료별 사용량과 연료별 필요 공기비로부터 가중평균 이론공기량과 필요공기량을 산출하는 단계와;Calculating the weighted average theoretical air amount and the required air amount from the amount of fuel used and the amount of air required for each fuel; 상기 필요 공기량과 이론공기량으로부터 가중평균 공기비를 산출하는 단계와;Calculating a weighted average air ratio from the required air amount and the theoretical air amount; 상기 가중평균 공기비로부터 제어목표 산소농도를 산출하는 단계와;Calculating a control target oxygen concentration from the weighted average air ratio; 이어서 연료별 조성 및 유량과 부하율별 필요공기량에 따라 다종연료 동시 사용시의 연도 내 적정 산소농도를 산출하는 단계 및;Then calculating an appropriate oxygen concentration in the year when the multi-fuel is used simultaneously according to the composition, flow rate and required air amount by load ratio; 이를 기준으로 연소설비의 공기량을 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다종연료 연소시의 산소농도 제어방법.Oxygen concentration control method for the combustion of multi-fuel fuel characterized in that it comprises the step of controlling the amount of air in the combustion equipment on the basis of this.
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