KR20050005628A - 축열식 연소설비에서의 저온 부식 방지 시스템 - Google Patents

축열식 연소설비에서의 저온 부식 방지 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20050005628A
KR20050005628A KR1020030045581A KR20030045581A KR20050005628A KR 20050005628 A KR20050005628 A KR 20050005628A KR 1020030045581 A KR1020030045581 A KR 1020030045581A KR 20030045581 A KR20030045581 A KR 20030045581A KR 20050005628 A KR20050005628 A KR 20050005628A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust line
main
regenerative
heat exchange
combustion
Prior art date
Application number
KR1020030045581A
Other languages
English (en)
Inventor
강덕홍
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020030045581A priority Critical patent/KR20050005628A/ko
Publication of KR20050005628A publication Critical patent/KR20050005628A/ko

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Air Supply (AREA)

Abstract

본 발명은 축열식 연소설비의 저온 부식 방지시스템에 관한 것으로, 축열식 연소설비의 배기라인에서 축열기로 유입되는 배가스에 대하여 배기모드의 축열식 버너에 의한 주된 열교환루프 외에 로압조절용 댐퍼에 의한 선택적인 열교환루프를 보조적으로 형성하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 축열식 연소설비의 축열식 버너와 축열기 사이의 주 배기라인에 로압조절용 댐퍼로부터 이어지는 바이패스 배기라인을 설치하고, 상기 바이패스 배기라인에 배가스의 유량 조절을 위한 유량조절밸브를 설치하고, 상기 축열기 후단의 주 배기라인에 열전대를 설치하며, 상기 열전대에서 감지되는 주 배기라인의 온도에 따라 상기 유량조절밸브의 개폐를 제어하여 상기 바이패스 배기라인에 의한 보조 열교환루프를 제어하는 분산제어시스템을 구비하여, 상기 주 배기라인의 온도를 산노점 이상으로 유지할 수 있도록 구성함으로써, 배관부식에 의한 조업중단, 후단 계측 및 제어용 보기류의 손상을 방지하고 현열이용의 극대화에 의한 가열로 사용에너지의 절감효과을 얻을 수 있게 한다.

Description

축열식 연소설비에서의 저온 부식 방지 시스템{system for reducing corrosion of a pipe in a regenerative combustion system}
본 발명은 축열식 연소설비에서 황에 의한 배관의 저온 부식을 방지하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제철소 가열로 및 각종 열설비에 적용되는 축열식 연소시스템의 저온부식 방지에 이용될 수 있도록 한 축열식 연소설비의 저온 부식 방지 시스템에 관한 것이다.
종래의 축열식 버너를 사용하는 연소설비는 도 1에 도시된 바와 같이, 연소로(1)의 양쪽에 버너(2a,2b,3a,3b)가 각각 설치되고 연소로의 측면에 로압조절용 댐퍼(9)가 설치되며, 각 버너에는 축열기가 연결된다. 도면에서는 배기모드로 사용되는 두 버너(3a,3b)에 연결된 축열기(4a,4b)만을 발췌하여 예시하고 있다. 상기 각 축열기에 주 배기라인(7)이 연결된 절환밸브(5a,5b)가 설치되며, 상기 주 배기라인(7)을 통해 흡인팬(8)으로 연결되어 상기 배기모드의 버너에서 나온 배가스가 축열기와 절환밸브 및 흡인팬을 통해 연돌(10)로 배기되도록 구성되어 있다. 그리고 상기 절환밸브(5a,5b) 후단의 주 배기라인(7) 상에 열전대(6)가 설치되어 분산제어시스템(Distributed Control System)(DCS: 11)이 주 배기라인의 온도를 감지할 수 있도록 구성되어 있고, 상기 분산제어시스템(11)은 상기 로압조절용 댐퍼(9)와 두 개의 절환밸브(5a,5b) 및 흡인팬(8)의 개폐를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 축열식 연소시스템의 가장 큰 특징은 연소로의 양쪽에 설치된 양쪽의 버너 중 한쪽의 버너는 연료/공기가 공급되는 연소모드용 버너로 운용되고 또 다른 쪽의 버너는 강제 송풍기(Induced Draft Fan)에 의해 연소 배가스가 흡입되는 배기구 통로로 운용되는 것으로서, 그 운전방법은 일정주기를 갖고 교대로 진행되는데, 절환밸브(5a,5b)와 사방변(도면에 미도시됨) 등을 통해 각각의 교대운전 및 그 절환이 이루어진다.
상기 축열기는 고온의 연소 배가스가 통과할 때 연소 배가스의 현열(sensible heat)을 회수하고 이를 이용하여 연소용 공기가 통과될 때 예열하는역할을 한다. 즉 축열식 연소시스템에 있어서 축열기는 고온 배가스의 배열을 직접적으로 회수하여 시스템의 열효율을 극대화하는 중요한 설비로서, 고온의 연소 배가스가 공급되어 낮은 온도로 배출되며, 대기온도의 공기는 축열체를 통해 예열되어 고온으로 버너로 공급된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 배기모드 상태인 축열식 버너(3a,3b)로부터 흡인팬(8)에 의해 배출되는 고온의 연소 배가스(1000oC 이상)는 하부의 축열기(4a,4b)를 거치면서 열을 방출하고 200oC 내외의 저온의 상태로 축열기(4a,4b)를 빠져 나간다. 이때 저온의 연소 배가스는 절환밸브(5a,5b)를 지나 주 배기라인(7) 및 흡인팬(8)을 거쳐 연돌(10)로 배출된다.
이러한 배기 과정에서 상기 분산제어시스템(11)은 열전대(6)의 온도가 250oC 를 넘었을 경우에는 에너지 저감, 흡인팬 등 각종 보기류 손상 등의 이유로 흡인을 중지하기 위해 절환밸브(5)를 닫도록 신호를 내리게 되며, 반대로 열전대(6)에서의 온도가 300oC를 초과하였을 경우에는 배기모드인 축열식 버너(3a,3b)와 짝을 이루는 연소모드 상태의 축열식 버너(2a,2b)를 소화시키게 된다.
이처럼 종래의 축열식 연소시스템은 배가스 온도의 상한치를 관리하는 제어방안은 갖추고 있으나 하한치를 관리하는 제어는 실시하고 있지 않다.
그러나, 실제 유황성분이 함유된 연료를 사용하는 경우, 연료속에 함유된 유황성분이 연소과정에서 생성된 수증기 또는 응축수와 반응하여 황산이 되는데 이황산이 산노점 이하의 배관표면에서 응축되어 배관부식을 야기시키게 된다.
이로 인하여 배관부식 및 후단의 각종 보기류의 정상적인 작동을 불가능하게 하여 조업을 중단하는 사태를 가져와 생산성 저하의 문제를 일으키게 되며, 따라서 이러한 저온부식을 방지하기 위한 제어시스템이 필수적으로 요구되고 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하여 안출한 것으로서, 본 발명은 축열식 연소시스템을 채용한 연소설비의 배기라인에 있어, 축열기로 유입되는 배가스에 대하여 배기모드의 축열식 버너에 의한 주된 열교환루프 외에 로압조절용 댐퍼에 의한 선택적인 열교환루프를 보조적으로 더 형성할 수 있도록 함으로써, 제철소 가열로 및 각종 열설비에 적용되는 축열식 연소시스템의 배기라인의 저온부식 방지에 이용될 수 있도록 한 축열식 연소설비의 저온 부식 방지시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 축열식 연소 시스템의 개략 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축열식 연소 시스템의 구성도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축열식 연소 시스템에서의 제어흐름도
21 : 연소로 22a,22b,23a,23b : 축열식 버너
24a,24b : 축열기 25a,25b : 절환밸브
26a,26b : 열전대 27 : 주 배기라인
28 : 흡인팬 29 : 로압조절용 댐퍼
30 : 연돌 31a,31b : 유량조절밸브
32 : 바이패스 배기라인 41 : 분산제어시스템(DCS)
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 축열식 연소설비에 있어서, 상기 연소설비의 축열식 버너와 축열기 사이의 주 배기라인에 로압조절용 댐퍼로부터 이어지는 바이패스 배기라인을 설치하여, 상기 축열기로 유입되는 배가스에 대하여 배기모드의 축열식 버너에 의한 주된 열교환루프 외에 상기 로압조절용 댐퍼에 의한 보조 열교환루프를 형성하는 로압조절용 배가스 및 흡인팬의 흡인제어를 이용한 축열식 연소설비의 저온 부식 방지 시스템을 제공한다.
상기 본 발명의 일 실시예에 의한 로압조절용 배가스 및 흡인팬의 흡인제어를 이용한 축열식 연소설비의 저온 부식 방지시스템은, 상기 바이패스 배기라인에 배가스의 유량 조절을 위한 유량조절밸브를 설치하고, 상기 축열기 후단의 주 배기라인에 열전대를 설치하며, 상기 열전대에서 감지되는 주 배기라인의 온도에 따라 상기 유량조절밸브의 개폐를 제어하여 상기 바이패스 배기라인에 의한 보조 열교환루프를 제어하는 분산제어시스템을 구비하여, 상기 주 배기라인의 온도를 산노점 이상으로 유지할 수 있도록 구성하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 축열식 연소설비의 저온 부식 방지시스템의 구성도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 연소로(21) 양쪽에 축열식 버너(22a,22b)를 각각 설치하고 연소로의 측면에 로압조절용 댐퍼(29)를 설치하며, 상기 축열식 버너(22a,22b) 각각에 축열기(23a,23b)를 연결하여 그 각각의 후단으로부터 절환밸브(25a,25b)와 주 배기라인(27)을 통해 흡인팬(28) 및 연돌(30)로 이어지도록 구성하여 상기 양쪽 버너가 연소모드 또는 배기모드로 교대 운전할 수 있도록 한 연소설비에서, 상기 연소설비의 축열식 버너(23a,23b)와 축열기(24a,24b) 사이의 주 배기라인(27)에 상기 로압조절용 댐퍼(29)로부터 이어지는 바이패스 배기라인(32)을 설치하여, 상기 축열기(24a,24b)로 유입되는 배가스에 대하여 배기모드의 축열식 버너(23a,23b)에 의한 주된 열교환루프 외에 상기 로압조절용댐퍼(29)에 의한 보조 열교환루프를 형성할 수 있도록 구성된다. 이러한 바이패스 배기라인은 상기 도면에서는 배기모드로 사용되는 두 버너(23a,23b)와 그에 연결된 축열기(24a,24b)에 연결된 경우만을 발췌하여 예시하고 있으나, 반대쪽의 두 버너(22a,22b)와 도면에 도시되지 않은 축열기 사이의 주 배기라인에도 동일한 구조로 설치됨은 물론이다.
또한 상기 본 발명에 의한 축열식 연소설비의 저온 부식 방지시스템은, 상기 바이패스 배기라인(32)에 배가스의 유량 조절을 위한 유량조절밸브(31a,31b)를 각각 설치하고, 상기 각 축열기(24a,24b) 후단의 주 배기라인(27)에 열전대(26a,26b)를 각각 설치하며, 상기 각 열전대(26a,26b)에서 감지되는 주 배기라인(27)의 온도를 검출할 수 있는 분산제어시스템(41)을 구비하여, 상기 주 배기라인의 온도에 따른 상기 유량조절밸브의 개폐 제어에 의해 상기 바이패스 배기라인에 의한 보조 열교환루프를 제어할 수 있도록 구성함으로써, 상기 주 배기라인의 온도를 산노점 이상으로 유지할 수 있도록 구성한다. 물론 상기 도 2에서는 도시하지 않고 있으나 연소모드로 사용되는 두 버너(22a,22b)와 그에 연결된 축열기의 후단에 동일한 구조의 바이패스 배기라인과 유량조절밸브 및 열전대가 연결되는 것은 당연하고 그것들이 상기 분산제어시스템(41)에도 연결되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축열식 연소설비에서의 연소제어 흐름도로서, 분산제어시스템에 의해 이루어지는 동작흐름을 예로 들어 설명한다.
먼저, 연소로에서 버너의 동작모드가 절환되면 모드 절환을 위해 일정시간(예를 들면 지속시간 3초) 대기하는 제 1단계와, 대기 후 배기모드로 동작하는 버너의 후단에 설치된 열전대로부터 각각의 온도(T1,T2)를 감지하여 주 배기라인의 온도가 기 설정된 기준치(산노점+α) 아래로 떨어지는지를 체크하는 제 2단계와, 상기 체크결과 주 배기라인의 온도가 기준치 아래로 떨어지면 흡인팬의 흡인율을 체크하여 일정 퍼센트(예를 들어 90%) 이상인지를 판단하는 제 3단계와, 상기 판단결과 흡인팬의 흡인율이 90 퍼센트 이상이면 보조 열교환루프를 가동시켜 주 배기라인의 온도를 높일 수 있도록 하고 상기 판단결과 흡인팬의 흡인율이 90 퍼센트 미만이면 흡인율을 증대시켜 주 배기라인의 온도를 높일 수 있도록 하는 제 4단계와, 이후 시간이 경과하여 버너의 모드절환 주기가 되거나 또는 상기 주 배기라인의 온도가 기준치 이상이 될 때까지 제 3단계와 제 4단계를 반복하면서 절환주기가 되면 버너의 동작모드를 절환하고 상기 주 배기라인의 온도가 기 설정된 기준치 이상으로 올라가면 보조 열교환루프 및 증대된 흡인율을 원위치시켜 현 조업상태를 유지하는 제 5단계로 이루어진다. 여기서 상기 기준치는 산노점(150℃)보다 소정치(α) 이상되는 값으로서, 이 값은 필요에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의한 축열식 연소설비의 저온부식 방지 시스템에서의 작동 원리를 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이 도면 상에서 연소로(21)의 상부에 위치한 축열식 버너(22a,22b)는 연소모드로, 연소로(21)의 하부에 위치한 축열식 버너(23a,23b)는 배기모드로 동작하는 경우를 예로 들면, 먼저 분산제어시스템(41)에 의해 절환밸브(25a,25b)가 열리면서 연소로(21) 내의 고온의 연소 배가스가 흡인팬(27)에 의해 축열기(24a,24b)로 들어오게 된다.
이때 절환밸브(25a,25b)가 열리고 고온의 연소 배가스가 열전대(26a,26b)까지 도달하는 시간인 3초 정도가 지난 후, 열전대(26a,26b)에서 측정한 배가스 온도가 산노점(통상 150oC)+ α(대략 50oC)보다 낮을 경우 분산제어시스템(DCS;41)에서는 흡인팬(28)의 흡인율이 90% 이상인지 또는 이하인지를 판단하여 그에 따라 배가스 흡인량을 증대시켜 주 배기라인의 온도를 높일 것인지 또는 바이패스 배기라인(32)을 이용한 보조 열교환 루프를 사용하여 주 배기라인의 온도를 높일 것인지를 결정하게 된다.
이 단계에서는 현재 흡인팬(28)의 흡인율이 90%를 넘지 않았을 경우 흡인팬(28)의 용량을 증대시킨다. 만약 현재 흡인팬(28)의 흡인율이 90%를 넘었을 경우에는 유량조절 밸브(31a,31b)를 개방시킴으로써 통상 배가스의 20% 정도를 배기하는 로압 조절용 댐퍼(29)에서 빠져나오는 고온의 연소배가스를 부압이 걸려있는 축열기(24)로 바이패스 배기라인(32)를 거쳐 유입시킬 수 있게 되고, 따라서 기존의 배가스와 혼합되어 축열기(24a,24b)를 지나면서 방열이 이루어지게 된다. 이때 분산제어시스템(41)에서는 열전대(26a,26b)의 온도가 기준치인 산노점+a의 온도가 확보되면서 동일한 온도가 되도록 좌우측 유량조절밸브(31a,31b)의 개도를 조절한다.
이러한 과정을 연속적으로 제어하면서 배기모드 상태의 시간이 절환주기(통상 60초)에 도달하였을 경우 축열식 버너(22a,22b)는 배기모드로, 그리고 축열식 버너(23a,23b)는 연소모드로 절환된다. 이때 본 발명에 의한 저온 부식 방지 시스템은 자동적으로 절환되어 배기모드인 축열식 버너(22a,22b)에 대하여 상기와 같은 로직을 적용하게 된다.
또한 절환주기에 도달하지 않은 싯점에서 열전대(26a,26b)의 온도가 기준온도에 도달하였을 경우에는 보조 열교환 루프 가동 및 흡인율 증대를 원위치시키고 현 조업상태를 유지하게 된다.
이상의 본 발명에 의하면, 로압조절용 댐퍼를 이용한 바이패스 배기라인을 통한 보조 열교환루프의 배가스 및 흡인팬의 흡인율을 이용한 주 열교환루프의 배가스를 사용하여 축열식 연소설비의 주 배기라인의 온도를 산노점 이상으로 유지할 수 있게 되므로, 주 배기라인의 배관이 황에 의해 저온부식되는 것을 방지할 수 있고 따라서 배관부식에 의한 조업중단, 후단 계측 및 제어용 보기류의 손상 등의 다양한 문제점을 방지할 수 있으며, 또한 로압조절용 배가스를 이용한 현열이용의 극대화가 가능하여 가열로 사용에너지의 절감효과가 있게 된다.

Claims (2)

  1. 축열식 연소설비에 있어서,
    상기 연소설비의 축열식 버너와 축열기 사이의 주 배기라인에 로압조절용 댐퍼로부터 이어지는 바이패스 배기라인을 설치하여, 상기 축열기로 유입되는 배가스에 대하여 배기모드의 축열식 버너에 의한 주된 열교환루프 외에 상기 로압조절용 댐퍼에 의한 보조 열교환루프를 형성한 것을 특징으로 하는 축열식 연소설비의 저온 부식 방지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 바이패스 배기라인에 배기가스의 유량 조절을 위한 유량조절밸브를 설치하고, 상기 축열기 후단의 주 배기라인에 열전대를 설치하며, 상기 열전대에서 감지되는 주 배기라인의 온도에 따라 상기 유량조절밸브의 개폐를 제어하여 상기 바이패스 배기라인에 의한 보조 열교환루프를 제어하는 분산제어시스템을 구비하여, 상기 주 배기라인의 온도를 산노점 이상으로 유지할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 축열식 연소설비의 저온 부식 방지 시스템.
KR1020030045581A 2003-07-07 2003-07-07 축열식 연소설비에서의 저온 부식 방지 시스템 KR20050005628A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030045581A KR20050005628A (ko) 2003-07-07 2003-07-07 축열식 연소설비에서의 저온 부식 방지 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030045581A KR20050005628A (ko) 2003-07-07 2003-07-07 축열식 연소설비에서의 저온 부식 방지 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050005628A true KR20050005628A (ko) 2005-01-14

Family

ID=37219825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030045581A KR20050005628A (ko) 2003-07-07 2003-07-07 축열식 연소설비에서의 저온 부식 방지 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050005628A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103940165A (zh) * 2014-04-23 2014-07-23 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 基于dcs的热泵控制系统及该系统的控制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103940165A (zh) * 2014-04-23 2014-07-23 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 基于dcs的热泵控制系统及该系统的控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090181271A1 (en) Fuel cell system
JP5173111B2 (ja) 燃料電池システム
WO1998059158A1 (fr) Dispositif de refroidissement par vapeur pour chambre de combustion de turbine a gaz
KR20050005628A (ko) 축열식 연소설비에서의 저온 부식 방지 시스템
US4076593A (en) Method and apparatus for controlling heat input to a waste heat boiler by use of bleeder gas from a coke dry quenching station
JP2936449B2 (ja) 蓄熱式交番燃焼バーナシステムを備えた加熱炉の操炉方法
JP3948115B2 (ja) コークス乾式消火設備の蒸気タービン運転方法
JP5890039B2 (ja) 燃料電池基盤の熱回収装置及びその動作方法
JP2014071997A (ja) コージェネ装置
JP4247521B2 (ja) 吸収式冷温水機
JP2000213374A (ja) ガスタ―ビン燃料加熱システム
EP2993398B1 (en) Flue-gas treatment apparatus and its method of operation
JPH07130388A (ja) 燃料電池発電プラント
JP2010060156A (ja) 加熱炉のＮＯｘ抑制制御装置
JP2001026816A (ja) 連続式加熱炉の操業方法
JPH08195208A (ja) 燃料電池発電プラント
JP2016005830A (ja) 排煙処理装置と該排煙処理装置の運転方法
CN112944932B (zh) 蓄热式加热炉及蓄热式加热炉的排烟控制方法、控制系统
KR100588964B1 (ko) 열풍로 설비의 폐공기를 이용한 연소장치
JP2012219358A (ja) 高炉炉頂ガスの乾式集塵システムおよび乾式集塵方法
JP2007285220A (ja) コンバインドサイクル発電設備
KR20050000905A (ko) 축열식 연소시스템에서의 배관부식 방지장치
JPH08233209A (ja) ボイラの排ガス温度調整装置
JPH0996464A (ja) 吸収冷温水機及びその制御方法
JP2021085584A (ja) 排熱回収システム

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination