KR20060011274A

KR20060011274A - 보일러 배가스 재순환 선행제어시스템

Info

Publication number: KR20060011274A
Application number: KR1020040060016A
Authority: KR
Inventors: 조용수
Original assignee: (주)신텍
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-03

Abstract

본 발명은 질소산화물(NOx)의 저감을 위한 보일러의 배기가스 재순환시스템(Gas Recirculation System)의 제어에 관한 것으로서, 특히 보일러의 일반적인 운전 상태에서의 제어방식 외에도 보일러의 기동 및 정지시에도 질소산화물의 저감을 극대로 하기위한 제어방법에 관한 것으로서, 발전소출력요구치와 부하변화률에 따라 조절되는 선행계수 생성부와, 연소공기량에 따라 계산되어지는 재순환 가스량 설정치와 실제로 계측되는 값에 의해 출력제어값을 조절하는 PID제어부를 구비함을 특징으로 한다.

Description

보일러 배가스 재순환 선행제어시스템{Boiler Exhaust Gas Recirculation System}

도 1은 발전소 배가스 재순환 시스템의 계통도

도 2는 종래의 배가스 재순환 제어시스템 구성도

도 3은 본 발명에 따른 보일러 배가스 재순환 선행제어시스템의 구성도

도 4는 본 발명에 따른 선행제어 신호에 대한 구성도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

101. 재순환 가스유량 입력부 102. 연소공기량 입력부

103. 함수발생기 104. PID 제어기

105. 신호가산기 106. 재순환가스 유량조절기

201, 202, 203. 함수발생기 204. 신호선택기

205. 출력제한기 206, 207. 타이머

208. Set/Reset 스위치

본 발명은 질소산화물(NOx)의 저감을 위한 보일러의 배기가스 재순환시스템 (Gas Recirculation System)의 제어에 관한 것으로서, 특히 보일러의 일반적인 운전 상태에서의 제어방식 외에도 보일러의 기동 및 정지시에도 질소산화물의 저감을 극대로 하기위한 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 보일러에서 배기가스 재순환 시스템은 보일러에서 배출되는 배기가스를 다시 보일러로 유입시켜 화염온도와 산소농도를 저하시켜 질소산화물의 생성을 억제시키고 그 결과 질소산화물의 배출을 저감시키는 방법이다.

따라서, 배기가스 재순환 시스템에는 재순환되는 배기가스량을 적절히 확보, 조절하는 것이 카다란 과제가 된다. 즉, 배기가스량을 너무 적게 순환시키면 그 효과가 미미하여 원하는 성능을 낼 수 없으며, 반대로 너무 많이 순환시키면 과도한 산소농도의 저하로 인하여 실화의 위험성이 발생하기 때문이다. 따라서, 본 제어시스템은 보일러로 유입되는 연소공기량에 기준하여 배기가스 재순환량을 결정하는 제어구조가 구성되어 있다.

근래에는 보일러에 부하변화가 초래된 경우 보일러의 안전운전을 위하여 통상 보일러로 유입되는 공기량을 우선 증가시키고 이후 연료량을 증가시키게 된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 연소공기량 신호를 입력받아 각 공기량별 사전에 계산 또는 시운전시에 결정된 재순환 가스량을 결정하여 이를 PID제어기의 설정치로 하여 측정치와 비교하여 그 편차를 줄이는 방향으로 제어동작을 실시한다.

그러나, 보일러로 유입되는 재순환 가스량이 변하여도 이 것이 질소산화물의 생성에는 즉각적인 영향을 주지 않고 일정시간 경과후 그 영향을 주게 되는데, 여기에는 제어기구의 동작시간, 연소과정에 걸리는 시간, 계측기의 검출시간 등이 필 요하기 때문이다.

이러한 현상은 특히 보일러 부하가 변하게 될 때 문제가 될수 있는데, 보일러의 부하변동에 따라 질소산화물 조절기구도 즉각적인 조작에 들어가야하는데 공기량이 변해야만 질소산화물량의 설정치가 변경된다. 즉, 부하변화 → 공기량변화 → 재순환유량 설정치변화로 이어져 과도하게 질소산화물의 생성이 증가되어 환경규제치를 초과할 수도 있게 된다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서 본 발명의 목적은 부하변동 발생시 부하변동 요소를 사전에 이용하여 공기량 변화전에 재순환 가스량을 선행적으로 변경시켜 과도기간 중에도 질소산화물의 발생량을 억제하는 제어방법을 제공하려는 것이다.

상술한 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 보일러 배가스 재순환 선행제어시스템은 발전소출력요구치와 부하변화률에 따라 조절되는 선행계수 생성부와, 연소공기량에 따라 계산되어지는 재순환 가스량 설정치와 실제로 계측되는 값에 의해 출력제어값을 조절하는 PID제어부를 구비함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 배가스 재순환 시스템에 대하여 첨부된 도면에 의해 그 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 3은 본 발명에 의한 보일러 배가스 재순환 선행제어시스템의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 선행제어 신호에 대한 구성도로서, 본 발명에 의한 보일러 배가스 재순환 선행제어시스템은, 부하변화율(LCR,Load Change Ratio)과 발전기출력요구치(MWD)로서 선행요소생성부를 구성하며, 지연시간 T₁및 T₂, 증가기울기α, 감소기울기β 및 선행신호의 크기 H로서 PID제어기 출력에 가감을 하여, 일반적인 운전외에 기동 및 정지시에도 질소산화물의 생성을 일정범위 내에서 억제토록 제어하는 것이 특징이다.

선행신호의 생성내용에 대해 설명하면 다음과 같다.

발전기 출력변화율 신호가 시운전 데이타 및 설계 데이타를 이용해 작성된 함수발생기(201)에 입력되어 선행신호의 증가율을 결정하고 또 다른 함수발생기(202)에 의해 감소율이 결정된다. 또한, 발전기출력요구치(MWD) 신호에 의해 함수발생기(203)를 거쳐 선행신호의 크기 H를 결정한다.

여기에 부하의 증가 중에는 타이머(206)에 의해 결정된 T₁시간 동안은 신호선택기(204)의 a→c의 동작에 의해 H 값을 0으로 한 후 T₁시간이 흐른 뒤에는 신호선택기(204)의 동작이 b→c로 선택되어 H 값을 함수발생기(203)의 출력값으로 하고 그 값은 변화율제한기(205)에 의해 선행요소값이 결정된다.

즉, 상기 신호선택기(204)의 동작은 부하 상승이 멈춘 후 타이머(207)가 동작되거나 부하감소 중에는 그 값이 0으로 선택되어 감소기울기β에 의해 변화되는 함수발생기(202)의 출력값에 따라 저하된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 보일러 배가스 재순환 선행제어시스템은 질소산화물 제어시에 부하변동이 없는 경우는 물론, 부하변화 중에도 그 변화분을 미리 파악하여 이를 선행제어시킴으로서 질소산화물의 생성을 기준치 이내로 억제시킬 수 있게 된다. 이는 부하변화 중 또는 보일러의 기동, 정지 중에도 질소산화물의 발생값을 효율적으로 억제시킬 수 있어 환경법을 준수하는 최적의 운전 상태를 만들 수 있게 된다.

Claims

부하변화율(LCR,Load Change Ratio)과 발전기출력요구치(MWD)로서 선행요소생성부(300)를 구성하며, 지연시간 T₁및 T₂, 증가기울기α, 감소기울기β 및 선행신호의 크기 H로서 PID제어기 출력에 가감을 하여, 일반적인 운전 외에 기동 및 정지시에도 질소산화물의 생성을 일정범위 내에서 억제토록 제어하는 것이 특징인 보일러 배가스 재순환 선행제어시스템
제 1항에 있어서,

선행요소생성부(300)는 부하변화율에 따라 선행요소의 크기를 결정하는 함수발생기(203);

부하변화율에 따라 증감 기울기를 결정하는 함수발생기(201,202) 및 변화율제한기(205);

부하상승 및 하강 중 신호에 의해 지연시간 T₁및 T₂를 결정하는 타이머(206,207) 및 Set/Reset 발생기(208)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 배가스 재순환 선행제어시스템