KR200361773Y1 - 소둔로 연소가스 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소둔로의 열량을 공급하는 각각의 주버너별로 부압을 측정하여 연소열이 충분히 복사관튜브로 전달 될 수 있도록 복사관튜브의 부압을 정밀하게 제어하는 소둔로 연소가스 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 고안은 소둔로 내부의 주버너에 설치되어 주버너로부터 나오는 가스의 부압을 측정하는 제1부압측정부와, 소둔로로 연결되는 열교환기의 전단부에 설치되어 부압을 측정하는 제2부압측정부와, 제1부압측정부의 출력신호가 입력되어 주버너 내부의 평균부압을 연산하는 제1연산부와, 제2부압측정부의 출력신호가 입력되어, 열교환기 내부의 평균부압을 연산하는 제2연산부와, 제1연산부에서 발생된 출력신호와 제2연산부에서 발생된 출력신호가 입력되어 제1연산부 및 제2연산부의 부압의 평균부압의 비율을 구하는 제3연산부와, 제3연산부에서 입력된 평균부압의 비율과 비례하는 밸브의 개도율을 비교 연산하는 제4연산부와, 제4연산부에서 출력된 값에 의하여 압력조절밸브에 제어 신호를 보내는 압력지시 조절부와, 압력지시 조절부에서 보내온 신호에 의하여 상기 소둔로에 투입되는 가스의 양을 조절하는 압력조절밸브를 포함하는 소둔로 연소가스 제어장치를 제공한다.

Description

소둔로 연소가스 제어장치{An apparatus for controlling combustion air in a furnace}

본 고안은 소둔로 연소가스 제어장치에 관한 것으로서, 특히 소둔로의 열량을 공급하는 각각의 주버너별 부압을 측정하여 정밀제어하는 소둔로 연소가스 제어장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 소둔로 연소가스 제어장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 종래의 소둔로 연소가스 제어장치에 따른 연소 제어상태를 나타내는 플로우챠트로서, 일반적으로 소둔로(5)는 열량을 공급하는 다수개의 주버너(1), 주버너(1)의 연소열을 받아 진행강판에 복사열을 전달하는 복사관튜브(2), 흡입되는 연소용 공기를 예열시키는 열교환기(3)로 이루어져 있고, 연소된 폐가스는 덕트 및 연소가스 배출블로어(4)를 통해서 대기로 배출된다.

종래에 복사관튜브(2)는 내부의 부압이 해당 영역(zone)의 각 복사관튜브(2) 별로 편차가 심하였다. 따라서 공기와 가스의 공급량을 줄이거나 늘릴 경우 각 복사관튜브(2)별 부압의 편차가 더욱 커져서 주버너(1)의 불완전 연소가 발생하게 된다. 여기서 연소가스의 공급을 위하여 연소용공기 공급블로어(6)에서 공기를 흡입하면 압력검출기(8)로부터 압력이 검출되고, 이 검출된 압력에 따라 공기흡입밸브(9)에 작동을 지시하여 흡입되는 공기의 양을 조절한다. 또한 소정의 압력과 유량이 셋팅된 압력지시조절계(7)와 유량조절기(10)의 신호에 따라 유량조절밸브(11a)를 작동시켜 연소용공기가 덕트를 통하여 열교환기(3)에 공급되도록 한다. 열교환기(3)에 공급된 연소용공기는 연소가스와 열교환된 후, 각 영역의 주버너(1)에서 일정 공연비에 맞추어 공급된 후 착화원에 의하여 연소하게 된다.

주버너에서 연소에 의해 발생된 열량은 70% - 80%가 복사관튜브(2)에 전달되어 소둔로(5)에 공급되고, 나머지는 열교환기(3)에서 연소를 위해 흡입되는 공기와 열교환되며, 여기서도 회수되지 못한 열은 연소가스와 함께 외부로 발산된다. 이 때 주버너(1)의 연소에 의해 발생된 연소가스는 발생된 열을 복사관튜브(2)에 충분히 전달하기 위하여 복사관튜브(2)에서 소정시간동안 체류한 후 배출되도록 복사관튜브(2)의 내부에 부압을 형성시켜야 한다. 즉, 복사관튜브(2)의 내부에 셋팅된 일정한 부압이 유지되어 일정한 속도로 연소가스가 배출되도록 연소가스 배출블로어(4)를 작동시켜야 한다. 이 때, 복사관튜브(2)의 내부에 형성된 부압이 셋팅된 부압보다 낮은 경우 복사관튜브(2)의 연소가스의 흐름이 낮아 과다한 열량이 소모되고 설비가 조기마모되며 역화가 발생할 위험성이 크다. 또한 복사관튜브(2)의 내부에 형성된 부압이 셋팅된 부압보다 높을 경우 연소 가스의 복사열을 복사관튜브(2)에 충분히 전달하지 못하고 대기로 배출하므로 열량손실을 가져오게 된다. 한편, 미설명 부호 12는 온도계이고, 13과 13b는 온도지시 조절계이고, 13a는 유량지시 조절계이고, 14와 14a는 유량발신기이고, 15는 유량조절밸브이고, 16은 온도발신기이고, 17은 차단밸브이다.

따라서 종래의 소둔로(5)의 연소제어에서는 복사관튜브(2)의 부압을 측정하기 위하여 열교환기(3) 후단부에서의 부압을 수동으로 작업자가 직접 측정한다. 이후에 각 영역이 일정한 평균부압을 가지게 되면 연소가스 배출블로어(4)의 부압을 압력지시 조절계(11)에서 셋팅한 후, 연소된 연소가스가 배출되도록 구성된다. 그러나 한 영역에 구성되어 있는 다수개의 주버너(1)에서 각 복사관튜브(2)에 동일한 부압을 형성하지 못하지만 셋팅된 부압에 의해 연소가스 배출블로어(4)가 작동하므로 연소공기와 연소가스의 유량을 증가시키거나 감소시킨다. 즉, 다수개의 주버너(1)를 정밀하게 제어하는 것이 불가능하여 열교환기(2) 후단부의 부압을 셋팅된 부압보다 높게하면 연소가스 배출블로어(4)의 출력을 높여주므로 복사관튜브(2) 내부 부압의 편차가 심하게 발생되어 연소가스의 불완전한 혼합에 의해 불완전 연소가 발생된다. 또한 열교환기(2) 후단부의 부압을 셋팅된 부압보다 낮게되면 연소열이 충분히 복사관튜브(2)로 전달되지 못하고, 덕트 및 열교환기에서 2차연소가 발생하여 설비를 조기부식시키고, 대기로 일산화탄소되어 환경을 오염시키는 문제점이 있다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소둔로의 열량을 공급하는 각각의 주버너별로 부압을 측정하여 연소열이 충분히 복사관튜브로 전달 될 수 있도록 복사관튜브의 부압을 정밀하게 제어하는 소둔로 연소가스 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 소둔로의 일측에 설치된 주버너에서 연소되고, 소둔로의 내부에 설치된 복사관튜브를 순환하고 상기 소둔로의 타측에 설치된 열교환기에서 열교환되는 후 배출되는 연소가스를 제어하는 소둔로 연소가스 제어장치에 있어서, 소둔로 내부의 주버너에 설치되어 주버너로부터 나오는 가스의 부압을 측정하는 제1부압측정부와, 소둔로로 연결되는 열교환기의 전단부에 설치되어 부압을 측정하는 제2부압측정부와, 제1부압측정부의 출력신호가 입력되어 주버너 내부의 평균부압을 연산하는 제1연산부와, 제2부압측정부의 출력신호가 입력되어, 열교환기 내부의 평균부압을 연산하는 제2연산부와, 제1연산부에서 발생된 출력신호와 제2연산부에서 발생된 출력신호가 입력되어 제1연산부 및 제2연산부의 부압의 평균부압의 비율을 구하는 제3연산부와, 제3연산부에서 입력된 평균부압의 비율과 비례하는 밸브의 개도율을 비교 연산하는 제4연산부와, 제4연산부에서 출력된 값에 의하여 압력조절밸브에 제어 신호를 보내는 압력지시 조절부와, 압력지시 조절부에서 보내온 신호에 의하여 상기 소둔로에 투입되는 가스의 양을 조절하는 압력조절밸브를 포함하는 소둔로 연소가스 제어장치를 제공한다.

도 1은 종래의 소둔로 연소가스 제어장치의 구성을 나타내는 도면.

도 2는 종래의 소둔로 연소가스 제어장치에 따른 연소 제어상태를 나타내는 플로우챠트.

도 3은 본 고안에 따른 소둔로 연소가스 제어장치의 구성을 나타내는 도면.

도 4는 본 고안에 따른 소둔로 연소가스 제어장치를 나타내는 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30: 제1부압측정부 31: 제2부압측정부

32: 제1연산부 33: 제2연산부

34: 제3연산부 35: 제4연산부

36: 압력지시조절부 37: 압력조절밸브

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 설명한다.

도 3은 도 3은 본 고안에 따른 소둔로 연소가스 제어장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 고안에 따른 소둔로 연소가스 제어장치를 나타내는 블록도로서, 본 고안에 따른 소둔로의 구성은 종래기술의 소둔로와 그 구성이 동일하므로 그 설명을 생략하고 본 고안에 따른 소둔로 연소가스 제어장치에 대해서만 상세히 설명한다.

본 고안에 의한 소둔로 연소가스 제어장치는 제1부압측정부(30)와, 제2부압측정부(31)와, 제1연산부(32)와, 제2연산부(33)와, 제3연산부(34)와, 제4연산부(35)와, 압력지시조절부(36)와, 압력조절밸브(37)로 이루어져 있다.

제1부압측정부(30)는 소둔로(5)의 주버너(1)에 설치되며, 제2부압측정부(31)는 복사관튜브(2)에 연결되는 열교환기(3) 전단부에 설치된다. 여기서 주버너(1)는 복사관튜브(2) 내부의 입측에 설치되므로 제1부압측정부(30)는 복사관튜브(2)의 입측에 위치하게 된다. 또한 제2부압측정부(31)는 열교환기(3) 전단부에 설치되므로 복사관튜브(2)의 출측의 부압을 측정하게 된다.제1부압측정부(30)에서 나온 출력신호는 제1연산부(32)로 입력되고, 제2부압측정부(31)에서 출력된 신호는 제2연산부(33)에 입력된다. 여기서 제1연산부(32)와 제2연산부(33)에 입력된 신호는 제1연산부(32)와 제2연산부(33)에서 평균부압이 구해진다. 제1연산부(32) 및 제2연산부(33)에 구해진 평균부압은 제3연산부(34)로 입력되어지고, 제3연산부(34)에서는 제1연산부(32)에서 구해진 평균부압과 제2연산부(33)에서 구해진 평균부압을 나누어 평균부압의 비를 구한다. 이후에 제3연산부(34)에서 연산된 평균부압의 비는 제4연산부(35)로 입력되며, 제4연산부(35)에서는 평균부압의 비와 밸브개도의 기준이 되는 비교연산값(예: 부압이 압력이 1일때 밸브의 개도율이 1.3)을 비교연산하여 연산된 값을 압력지시 조절부(36)로 출력한다. 압력지시 조절부(36)에서는 제4연산부(35)에서 보내온 입력신호에 의하여 압력조절밸브(37)에 제어신호를 출력하게 된다.

압력조절밸브(37)에서는 압력지시 조절부(36)에서 보내온 신호에 의하여 가스의 흐름을 조절한다. 한편, 제1연산부(32)에서 평균부압은 (제1부압측정부의 부압의 합)/수량이다. 여기서 수량은 제1부압측정부의 수를 의미한다. 제2연산부(33)에서 평균부압은 (제2부압측정부의 부압의 합)/수량이다. 여기서 수량은 제2부압측정부의 수를 의미한다.

제3연산부(34)에서 구해지는 평균부압의 비는 (제2연산부에서 구한 평균부압)/(제1연산부에서 구한 평균부압)으로 나타낼 수 있다. 제4연산부(35)에서는 평균부압의 비와 밸브개도의 기준이 되는 비교연산값과 비교 연산되어 개도율을 결정하며 여기서는, 부압이 1인 경우에 밸브의 개도율이 1.3이므로 이에 비례하여 개도율이 결정된다.

본 고안은 소둔로(5)에 열량을 공급하는 주버너(1)가 설치된 복사관튜브(2) 입측에 설치된 부압을 측정할 수 있는 부압측정기를 통하여 내부의 부압을 측정하여 검출한 후 연산블록 내의 제1연산부(32)로 보낸다. 제1연산부(32)에서는 해당 영역의 주버너(1)의 수량과 측정된 부압을 더하여 여기에 주버너의 수량을 나누어 평균부압이 나오면 제3연산부(34)로 보내진다. 이와 동시에 열교환기(3)의 전단부, 복사관튜브(2)의 출측에 설치된 부압측정기를 통하여 내부의 부압을 측정하여 검출한 후 연산블록 내의 제2연산부(33)로 보낸다. 제1연산부(32)와 제2연산부(33)로부터 제3연산부(34)에 전달된 평균부압은 연산되어 최종 검출된 평균부압의 비율이 구해지고, 구해진 최종 검출된 평균부압의 비율은 밸브개도의 기준이 되는 비교연산값과 비교연산(예: 부압이 압력이 1일때 밸브의 개도율이 1.3)되어 압력지시 조절부(36)에 보내지고, 압력지시 조절부(36)에서는 부압을 조절하는 압력조절밸브(37)에게 가스의 유동을 제어하도록 한다. 위와 같은 작업을 일정시간마다 반복하여 진행한다. 본 실시예에서는 5분마다 진행된다.

본 고안은 연소가스 이동로의 압력조절밸브를 정밀제어할 수 있으므로, 복사관튜브 부압의 편차를 줄여 연소시 화염의 안정에 따른 열량을 확보할 수 있는 효과가 있다. 또한 소둔로 해당 영역의 부압을 정밀하게 제어하므로 2차연소를 방지하고 설비의 수명을 연장시킨다.

Claims (1)

1. 소둔로(5)의 일측에 설치된 주버너(1)에서 연소되고, 상기 소둔로(5)의 내부에 설치된 복사관튜브(2)를 순환하고 상기 소둔로(5)의 타측에 설치된 열교환기(3)에서 열교환되는 후 배출되는 연소가스를 제어하는 소둔로 연소가스 제어장치에 있어서,

   상기 주버너(1)에 설치되어 상기 복사관튜브(2)의 입측의 부압을 측정하는 제1부압측정부(30)와,

   상기 복사관튜브(2)와 연결되는 열교환기(3)의 전단부에 설치되어 복사관튜브(2) 출측의 부압을 측정하는 제2부압측정부(31)와,

   상기 제1부압측정부의 출력신호가 입력되어 상기 복사관튜브(2) 입측의 평균부압을 연산하는 제1연산부(32)와,

   상기 제2부압측정부의 출력신호가 입력되어 상기 복사관튜브(2) 출측의 평균부압을 연산하는 제2연산부(33)와,

   상기 제1연산부(32)에서 발생된 출력신호와 상기 제2연산부(33)에서 발생된 출력신호가 입력되어 상기 제1연산부(32) 및 제2연산부(33)의 평균부압의 비를 구하는 제3연산부(34)와,

   상기 제3연산부(34)에서 입력된 평균부압의 비와 비례하는 밸브의 개도율을 비교 연산하는 제4연산부(35)와,

   상기 제4연산부(35)에서 출력된 값에 의하여 압력조절밸브(37)에 제어 신호를 보내는 압력지시 조절부(36)와,

   상기 압력지시 조절부(36)에서 보내온 신호에 의하여 상기 소둔로(5)에 투입되는 가스의 양을 조절하는 압력조절밸브(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소둔로 연소가스 제어장치.