KR20070008940A - Furnace exit gas temperature calculation system and method for power boiler - Google Patents

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KR20070008940A KR1020050063506A KR20050063506A KR20070008940A KR 20070008940 A KR20070008940 A KR 20070008940A KR 1020050063506 A KR1020050063506 A KR 1020050063506A KR 20050063506 A KR20050063506 A KR 20050063506A KR 20070008940 A KR20070008940 A KR 20070008940A
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    • F23N5/20Systems for controlling combustion with a time programme acting through electrical means, e.g. using time-delay relays

Abstract

A system and a method for calculating a furnace exit gas temperature of a boiler are provided to confirm the set temperature of the furnace exit as an actual temperature if the value obtained through the calculation using a formula matches the actually measured value. A system comprises a measuring unit constituted by sensors for measuring the combustion gas temperature exiting the last tube group of a boiler and temperature and pressure of steam of each tube group; a data transmission unit for receiving an analog value from the measuring unit, converting the analog value into a digital signal, and transmitting the digital signal; and a furnace exit temperature calculation unit for assuming the furnace exit combustion gas temperature as a reference value and the gas temperature of a first tube group(41), calculating a heat radiation amount of gas and a heat absorption amount of steam, calculating a steam temperature, calculating enthalpy of combustion gas, enthalpy of steam, and a sum heat transfer coefficient, calculating a heat radiation amount of gas, calculating a gas temperature, judging whether the assumed gas temperature corresponds to the gas temperature using a logarithmic mean temperature difference, calculating a gas temperature of a second tube group(42) through the same procedure, calculating a gas temperature of the last tube group(43), and ending the calculation if the gas temperature obtained through the calculation is identical with the actually measured value.

Description

보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 시스템 및 방법{Furnace Exit Gas Temperature Calculation System and Method for Power Boiler}Furnace Exit Gas Temperature Calculation System and Method for Power Boiler}

도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a boiler furnace outlet combustion gas temperature calculation system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 시스템의 보일러내 측정부위를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the measurement site in the boiler of the boiler furnace exit combustion gas temperature calculation system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 방법의 동작 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of calculating a combustion temperature of a boiler furnace outlet combustion gas according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 계측기부 2 : 데이터 전송부1: measuring unit 2: data transmission unit

3 : 화로출구온도 계산부 4 : 보일러3: furnace exit temperature calculation unit 4: boiler

이 발명은 화력발전 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 화로출구의 온도의 임의의 기본값으로 설정한 뒤에 이를 이용하여 보일러의 마지막 튜브군을 빠져나가는 저온의 연소가스 온도를 수식적으로 계산한 후 이를 실제 측정 한 저온의 연소가스 온도와 비교하는 과정을 수행하면서, 수식적 계산값과 실제 측정한 값이 일치하지 않는 경우에는 화로출구 온도의 기본값을 변화시켜가면서 위의 과정을 반복하면서 수식적 계산값과 실제 측정한 값이 일치하는 경우의 화로출구의 설정 온도를 실제 온도로서 확인하는, 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of thermal power generation, and more specifically, after setting a certain default value of the temperature of the furnace outlet, it is used to calculate the low temperature combustion gas temperature exiting the last tube group of the boiler and then use it. While performing the process of comparing the actual measured low temperature combustion gas temperature, if the calculated value does not match the actual measured value, repeat the above process while changing the default value of the furnace outlet temperature. The present invention relates to a boiler furnace outlet flue gas temperature calculation system and method for confirming the set temperature of the furnace outlet as the actual temperature when the measured value coincides with the actual measured value.

국내외 전력산업 환경이 크게 변화되어 발전시장에의 경쟁이 도입되면서 발전소 운영측면에서 경제성과 효율성이 강조되고 있다. 또한, 발전설비의 대용량화 및 발전설비의 호기(unit) 수 증가로 체계적이고 효율적인 운전상태 관리는 점차 어려워지고 있어 새로운 운전관리 기법의 적용이 필수적이다. 이에따라 발전설비중에서 보일러의 운전성능에 크게 영향을 미치는 주요부분에는 계측기를 설치하여 온도관리를 수행하고 있다. As the environment of domestic and overseas power industry has changed drastically, competition in power generation market is introduced, and economic efficiency and efficiency are emphasized in terms of power plant operation. In addition, due to the large capacity of power generation facilities and the increase in the number of units of power generation facilities, it is becoming increasingly difficult to manage systematically and efficiently the operation state. Therefore, the application of new operation management techniques is essential. Accordingly, the temperature control is performed by installing a measuring instrument in the main part of the power generation facilities that greatly affect the operation performance of the boiler.

그러나 보일러의 운전성능에 중요한 영향을 미치는 필수 온도관리 부분일지라도 고온으로 인하여 계측기의 설치가 불가능할 경우에 운전원은 그 부분의 온도 정보를 제공받지 못하여 블라인드 동작(Blind Operation) 상태로 운전됨으로써 최적 온도를 유지할 수가 없는 문제점이 있다. 예를들면, 화로출구와 같은 1200℃ 고온 연소가스 영역에는 계측기 설치가 불가능하므로 최적 온도를 유지하지 못하는 사례가 빈번하다.However, even if it is an essential temperature control part that has a significant effect on the boiler's operating performance, if the instrument cannot be installed due to the high temperature, the operator will not be provided with the temperature information of the part and operate in blind operation to maintain the optimum temperature. There is a problem that can not be. For example, it is not possible to maintain the optimum temperature because the instrument is not installed in the 1200 ℃ hot combustion gas region, such as the furnace outlet.

이와 같이 화로출구와 같은 고온 연소가스 영역에는 계측기를 설치하기가 어려워 다른 부분의 운전데이터를 사용하여 화로출구 운전온도를 간접적으로 유추하여 관리하는 수준에 머무르고 있으며, 경험이 풍부한 일부 운전원에 의하여 운전 온도값을 주관적으로 평가함으로써 정확한 관리가 이루어지지 못하고 있는 문제점이 있다. 또한, 화로출구 가스온도를 계산하는 절차가 정립되지 않아서 수시로 변화하는 운전조건에 대응하는 신속한 온도 계산이 수행되지 않아 최적 보일러 운전상태를 유지하는데 어려움이 있다.As such, it is difficult to install an instrument in a high temperature combustion gas area such as a furnace exit, so it is in a level that indirectly infers and manages the operation temperature of the furnace exit using other parts of operation data. There is a problem that accurate management is not achieved by subjectively evaluating the value. In addition, since the procedure for calculating the furnace outlet gas temperature is not established, it is difficult to maintain an optimum boiler operation state because a rapid temperature calculation is not performed corresponding to a constantly changing operating condition.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화로출구의 온도의 임의의 기본값으로 설정한 뒤에 이를 이용하여 보일러의 마지막 튜브군을 빠져나가는 저온의 연소가스 온도를 수식적으로 계산한 후 이를 실제 측정한 저온의 연소가스 온도와 비교하는 과정을 수행하면서, 수식적 계산값과 실제 측정한 값이 일치하지 않는 경우에는 화로출구 온도의 기본값을 변화시켜가면서 위의 과정을 반복하면서 수식적 계산값과 실제 측정한 값이 일치하는 경우의 화로출구의 설정 온도를 실제 온도로서 확인하는, 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, by using a predetermined default value of the temperature of the furnace outlet using this to formally formulate the low temperature combustion gas temperature exiting the last tube group of the boiler Calculate and compare this with the actual measured low temperature combustion gas temperature. If the calculated value does not match the actual measured value, change the default value of the furnace outlet temperature and repeat the above process. It is to provide a boiler furnace outlet combustion gas temperature calculation system and method for confirming the set temperature of the furnace outlet as the actual temperature when the mathematically calculated value and the actual measured value coincide.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 장치의 구성은, 보일러의 마지막 튜브군을 빠져나가는 저온의 연소가스 온도와 각 튜브군의 스팀의 온도 및 압력을 측정하는 센서들로 이루어진 계측기부와, 상기한 계측기부로부터 실시간으로 아날로그 실측값을 전송받아 성능계산에 필요한 디지털 신호로 변환하여 전송하는 데이터 전송부와, 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 임의의 값으로 가정하고 1번째 튜브군의 가스온도(G1)를 가정하여 가정한 가스의 방열량(WG*Cp*(Gexit-G1)) 및 스팀의 흡열량(Ws*Cp*(S1inlet-S1outlet))을 계산하고, 스팀의 온도(S1outlet=S1inlet+(가정가스방열량/Ws*Cp))를 계산하고, 연소가스의 엔탈피(hG), 스팀의 엔탈피(hS), 총괄열전달 계수(U)를 계산하고, 가스 방열량(U*A*LMTD)을 계산하고, 가스온도(G1)를 구하고, 가정한 가스온도와 대수평균온도차(LMTD)를 이용한 가스온도가 일치하는지를 판단하고, 같은 절차로 두번째 튜브군의 가스온도(G2)를 구하고, 같은 절차를 반복하여 마지막 튜브군의 가스온도(Gn) 즉 보일러를 빠져나가는 저온의 연소가스온도(Gn)를 구하고, 이때 계산을 통하여 구한 가스온도(Gn)가 실제 측정한 Gn 값과 동일하면 계산은 종료되고, 계산을 통하여 구한 가스온도(Gn)가 실제 측정한 Gn 값과 다르면 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 기준값에서 일정치 증감하여 처음부터 계산과정을 다시 반복하여 가스온도(Gn)의 계산값과 측정값이 일치할 때까지 반복 수행하여 일치할 때의 화로출구온도(Gexit)를 구하는 화로출구온도 계산부를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the apparatus of the present invention comprises a measuring unit comprising a low temperature combustion gas temperature exiting the last tube group of the boiler and sensors for measuring the temperature and pressure of the steam of each tube group; The data transmission unit receives the analog measurement value in real time from the measuring unit and converts it into a digital signal for performance calculation, and transmits it to a random value under the assumption that the furnace outlet combustion gas temperature (Gexit) is an arbitrary value. Assuming the gas temperature (G1), the heat dissipation amount (WG * Cp * (Gexit-G1)) of the gas and the endothermic amount of steam (Ws * Cp * (S1inlet-S1outlet)) are calculated and the temperature of the steam (S1outlet = Calculate S1inlet + (Heat Gas Radiation / Ws * Cp), calculate enthalpy of combustion gas (hG), enthalpy of steam (hS), overall heat transfer coefficient (U), and calculate the gas heat dissipation amount (U * A * LMTD). Calculate the gas temperature (G1), and assume the gas temperature Determine the gas temperature using the equal temperature difference (LMTD), find the gas temperature (G2) of the second tube group by the same procedure, and repeat the same procedure to determine the gas temperature (Gn) of the last tube group, that is, the low temperature exiting the boiler. When the combustion gas temperature (Gn) is obtained and the gas temperature (Gn) obtained through the calculation is equal to the actual measured Gn value, the calculation is terminated, and the gas temperature (Gn) obtained by the calculation is equal to the actual measured Gn value. If it is different, the furnace outlet combustion gas temperature (Gexit) is increased or decreased from the reference value, and the calculation process is repeated from the beginning again and repeatedly until the calculated value and the measured value of the gas temperature (Gn) coincide. It includes a furnace exit temperature calculation unit for obtaining a Gitit.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 방법의 구성은, 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 임의의 기준값으로 가정하고 1번째 튜브군의 가스온도(G1)를 가정하는 단계와, 가정한 가스의 방열량(WG*Cp*(Gexit-G1))을 계산하는 단계와, 스팀의 흡열량(Ws*Cp*(S1inlet-S1outlet))을 계산하는 단계와, 가스방열량만큼 스팀흡열량이 증가되었으므로(가정가스방열량=스팀흡열량) 스팀의 온도(S1outlet=S1inlet+(가정가스방열량/Ws*Cp))를 계산하는 단계와, 연소가스의 엔탈피(hG), 스팀의 엔탈피(hS), 총괄열전달 계수(U)를 계산하는 단계와, 가스 방열량(U*A*LMTD)을 계산하는 단계와, 가스온도(G1)를 구하는 단계와, 가정한 가스 온도 와 LMTD를 이용한 가스 온도가 일치하는지를 판단하는 단계와, 같은 절차로 가스온도(G2)의 계산값을 구하여 보일러를 빠져나가는 저온 연소가스온도(Gn)까지 계산값을 구하는 단계와, 이때 구한 계산값(Gn)이 실제 측정한 Gn 값과 동일하면 계산을 종료하고 다르면 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 다른 임의의 값으로 가정하여 처음부터 계산과정을 다시 반복하여 Gn의 계산값과 측정값이 일치할 때까지 반복 수행하여 일치할 때의 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 구하는 단계를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the construction of the method of the present invention comprises the steps of assuming the furnace outlet combustion gas temperature Gexit as an arbitrary reference value and assuming the gas temperature G1 of the first tube group, Calculating the heat dissipation amount (WG * Cp * (Gexit-G1)) of the gas, calculating the heat dissipation amount of steam (Ws * Cp * (S1inlet-S1outlet)), and the steam heat absorption amount increased by the gas heat dissipation amount ( Calculation of home gas heat dissipation amount = steam endothermic amount steam temperature (S1outlet = S1 inlet + (home gas heat dissipation amount / Ws * Cp)), enthalpy of combustion gas (hG), enthalpy of steam (hS), overall heat transfer coefficient ( Calculating U), calculating gas heat dissipation amount U * A * LMTD, calculating gas temperature G1, determining whether the assumed gas temperature coincides with the gas temperature using LMTD; In the same procedure, the low temperature combustion gas exiting the boiler is obtained by calculating the calculated gas temperature (G2). Calculating the calculated value up to the degree (Gn), and if the calculated value (Gn) is equal to the actual measured Gn value, the calculation is terminated; otherwise, the furnace exit combustion gas temperature (Gexit) is assumed to be any other value. And repeating the calculation process again until the calculated value and the measured value of Gn coincide with each other to obtain the furnace exit combustion gas temperature (Gexit) at the same time.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages, including the object, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiment.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.

도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a boiler furnace outlet combustion gas temperature calculation system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 보일러 화로출 구 연소가스 온도 계산 시스템의 구성은, 보일러(4)의 마지막 튜브군(4n)을 빠져나가는 저온의 연소가스 온도(Gn)와 각 튜브군(41~4n)의 스팀의 온도 및 압력(S1inlet~Sninlet, S1outlet~Snoutlet)을 측정하는 센서들로 이루어진 계측기부(1)와, 상기한 계측기부(1)로부터 실시간으로 아날로그 실측값을 전송받아 성능계산에 필요한 디지털 신호로 변환하여 전송하는 데이터 전송부(2)와, 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 임의의 기준값으로 가정하고 1번째 튜브군(41)의 가스온도(G1)를 가정하여 가정한 가스의 방열량(WG*Cp*(Gexit-G1)) 및 스팀의 흡열량(Ws*Cp*(S1inlet-S1outlet))을 계산하고, 스팀의 온도(S1outlet=S1inlet+(가정가스방열량/Ws*Cp))를 계산하고, 연소가스의 엔탈피(hG), 스팀의 엔탈피(hS), 총괄열전달 계수(U)를 계산하고, 가스 방열량(U*A*LMTD)을 계산하고, 가스온도(G1)를 구하고, 가정가스 방열량과 대수평균온도차(LMTD)를 이용한 가스방열량이 일치하는지를 판단하고, 같은 절차로 두번째 튜브군(42)의 가스온도(G2)를 구하고, 같은 절차를 반복하여 마지막 튜브군(4n)의 가스온도(Gn) 즉 보일러를 빠져나가는 저온의 연소가스온도(Gn)를 구하고, 이때 계산을 통하여 구한 가스온도(Gn)가 실제 측정한 Gn 값과 동일하면 계산은 종료되고, 계산을 통하여 구한 가스온도(Gn)가 실제 측정한 Gn 값과 다르면 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 기준값에서 일정치 증감하여 처음부터 계산과정을 다시 반복하여 가스온도(Gn)의 계산값과 측정값이 일치할 때까지 반복 수행하여 일치할 때의 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 구하는 화로출구온도 계산부(3)를 포함하여 이루어짐으로써 하드웨어적으로 크게 3개의 계층으로 구성되어 있으며, 각 계층은 서로 유기적으로 연결되어 순차적 기능을 수행한다. As shown in FIG. 1, the configuration of a boiler furnace outlet combustion gas temperature calculation system according to an embodiment of the present invention is a low temperature combustion gas temperature (e.g., exiting the last tube group 4n of the boiler 4). Gn) and a measuring unit (1) consisting of sensors for measuring the temperature and pressure (S1inlet to Sninlet, S1outlet to Snoutlet) of steam of each tube group (41 to 4n), and the measuring unit (1) in real time. Data transmission unit 2 for receiving analog actual values and converting them into digital signals required for performance calculation, and gas temperature of the first tube group 41 on the assumption that the furnace outlet combustion gas temperature (Gexit) is an arbitrary reference value. Assuming that (G1), the heat dissipation amount (WG * Cp * (Gexit-G1)) of the gas and the endothermic amount of steam (Ws * Cp * (S1inlet-S1outlet)) are calculated, and the steam temperature (S1outlet = S1inlet + ( Calculate the amount of home gas heat dissipation / Ws * Cp), enthalpy of combustion gas (hG), enthalpy of steam (hS), and overall heat transfer. The coefficient U is calculated, the gas heat dissipation amount (U * A * LMTD) is calculated, the gas temperature G1 is calculated, and the gas heat dissipation amount using the domestic gas heat dissipation amount and the logarithmic mean temperature difference (LMTD) is determined, As a procedure, the gas temperature G2 of the second tube group 42 is obtained, and the same procedure is repeated to obtain the gas temperature Gn of the last tube group 4n, that is, the low temperature combustion gas temperature Gn leaving the boiler, At this time, if the gas temperature (Gn) obtained through the calculation is the same as the Gn value actually measured, the calculation is terminated. If the gas temperature (Gn) obtained through the calculation is different from the Gn value actually measured, the furnace exit combustion gas temperature (Gexit) is determined. Furnace outlet temperature to obtain the combustion gas temperature (Gexit) when the coincidence is obtained by repeating the calculation process from the beginning and repeating the calculation process again from the beginning until the calculated value and the measured value of the gas temperature coincide. Including the calculation unit 3 As consists of a large three layers in hardware, each layer performs the functions are organically connected to each other sequentially.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 방법의 동작 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of calculating a combustion temperature of a boiler furnace outlet combustion gas according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 실시예에 따른 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 방법의 구성은, 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 임의의 기준값으로 가정하고 1번째 튜브군(41)의 가스온도(G1)를 가정하는 단계(S10)와, 가정한 가스의 방열량(WG*Cp*(Gexit-G1))을 계산하는 단계(S20)와, 스팀의 흡열량(Ws*Cp*(S1inlet-S1outlet))을 계산하는 단계(S30)와, 가스방열량만큼 스팀흡열량이 증가되었으므로(가정가스방열량=스팀흡열량) 스팀의 온도(S1outlet=S1inlet+(가정가스방열량/Ws*Cp))를 계산하는 단계(S40)와, 연소가스의 엔탈피(hG), 스팀의 엔탈피(hS), 총괄열전달 계수(U)를 계산하는 단계(S60)와, 가스 방열량(U*A*LMTD)을 계산하는 단계(S70)와, 가스온도(G1)를 구하는 단계(S80)와, 가정한 가스 온도와 LMTD를 이용한 가스 온도가 일치하는지를 판단하는 단계(S90)와, 같은 절차로 가스온도(G2)의 계산값을 구하여 보일러를 빠져나가는 저온 연소가스온도(Gn)까지 계산값을 구하는 단계와, 이때 구한 계산값(Gn)이 실제 측정한 Gn 값과 동일하면 계산을 종료하고 다르면 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 다른 임의의 값으로 가정하여 처음부터 계산과정을 다시 반복하여 Gn의 계산값과 측정값이 일치할 때까지 반복 수행하여 일치할 때의 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 구하는 단계를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 3, the configuration of the method for calculating the boiler furnace outlet combustion gas temperature according to the embodiment of the present invention is based on the assumption that the furnace outlet combustion gas temperature Gexit is an arbitrary reference value. A step S10 of assuming gas temperature G1, a step S20 of calculating a heat radiation amount WG * Cp * (Gexit-G1) of the assumed gas, and an endothermic amount of steam Ws * Cp * (S1inlet) (S1outlet)) and the steam endothermic amount increased by the amount of gas heat dissipation (home gas heat dissipation amount = steam endothermic amount), so that the temperature of the steam (S1outlet = S1inlet + (home gas heat dissipation amount / Ws * Cp)) is calculated. Step S40, calculating the enthalpy of the combustion gas (hG), the enthalpy of steam (hS), the overall heat transfer coefficient (U) (S60), and calculating the gas heat dissipation amount (U * A * LMTD) ( S70, the step S80 of obtaining the gas temperature G1, the step S90 of determining whether the assumed gas temperature and the gas temperature using the LMTD coincide, and the same procedure. Obtaining the calculated value of the gas temperature (G2) by car to obtain the calculated value up to the low temperature combustion gas temperature (Gn) leaving the boiler, and if the calculated value (Gn) is the same as the actual measured Gn value, the calculation ends. If it is different, the furnace outlet combustion gas temperature (Gexit) is assumed to be an arbitrary value, and the calculation process is repeated from the beginning again until the calculated value and the measured value of Gn coincide. Gexit).

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 시스템 및 방법의 작용은 다음과 같다.By the above configuration, the operation of the boiler furnace outlet combustion gas temperature calculation system and method according to an embodiment of the present invention is as follows.

보일러(4)는 크게 에너지를 방출하는 가스영역과 에너지를 흡수하는 스팀영역으로 구분된다. The boiler 4 is largely divided into a gas region emitting energy and a steam region absorbing energy.

화로에서 연소되어 생성된 고온의 연소가스는 보일러(4)내에 설치된 다수의 튜브군(41~4n)내를 흐르는 스팀으로 에너지를 전달하게 되는데, 이때문에 연소가스의 온도는 낮아지고 반면에 스팀의 온도는 높아진다. 즉, 고온의 연소가스는 스팀에게 에너지를 주고 저온의 가스로 되어 보일러(4)를 빠져나간다. The hot combustion gas produced by the combustion in the furnace transfers energy to steam flowing in the plurality of tube groups 41 to 4n installed in the boiler 4, which lowers the temperature of the combustion gas while The temperature rises. That is, the high temperature combustion gas energizes the steam and becomes a low temperature gas to exit the boiler 4.

계측기부(1)는 이와 같은 화로출구 연소가스 온도 계산과 관련된 보일러 주요부의 온도, 압력값을 측정하여 데이터 전송부(2)로 출력한다. The measuring unit 1 measures the temperature and pressure values of the main parts of the boiler related to the furnace outlet combustion gas temperature calculation and outputs them to the data transmission unit 2.

온라인 플랫폼 역할을 담당하는 데이터 전송부(2)는 계측기부(1)로부터 실시간으로 아날로그 실측값을 전송받아 성능계산에 필요한 디지털 신호로 변환하여 이와 같이 변환된 데이터를 화로출구온도 계산부(3)에 제공하는 기능을 수행한다.The data transmission unit 2, which serves as an online platform, receives analog measurement values in real time from the measuring unit 1 and converts the measured values into digital signals necessary for performance calculation. Perform the functions provided in.

화로출구온도 계산부(3)는 데이터 전송부(2)로부터 전송된 데이터를 이용하여 화로출구 연소가스 온도의 계산을 수행하고 계산된 결과의 저장, 검색 기능을 제공하는 온라인(On-line) 계산을 수행한다. 상기한 화로출구온도 계산부(3)의 계산절차는 다음과 같다.The furnace outlet temperature calculator 3 calculates the furnace outlet combustion gas temperature using the data transmitted from the data transmitter 2, and provides on-line calculation that provides a function of storing and retrieving the calculated results. Do this. The calculation procedure of the furnace exit temperature calculation unit 3 is as follows.

먼저 화로출구온도 계산부(3)는 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 임의의 기준값으로 가정하고 1번째 튜브군(41)의 가스온도(G1)를 가정한다(S10). 상기한 기준값은 예를들어 1200±100℃ 범위내에서 최초값을 가정하고, 1번째 튜브군(41)의 가스온도(G1)는 예를들어 화로출구 연소가스 온도(Gexit) 보다 30~100℃ 적은 범위에서 가정한다. First, the furnace outlet temperature calculation unit 3 assumes the furnace outlet combustion gas temperature Gexit as an arbitrary reference value and assumes the gas temperature G1 of the first tube group 41 (S10). For example, the reference value assumes an initial value within a range of, for example, 1200 ± 100 ° C., and the gas temperature G1 of the first tube group 41 is, for example, 30 to 100 ° C. above the furnace outlet combustion gas temperature Gexit. Assume in a small range.

다음에 화로출구온도 계산부(3)는 가정한 화로출구 연소가스의 방열량(WG*Cp*(Gexit-G1))을 계산한다(S20).Next, the furnace outlet temperature calculation unit 3 calculates the heat radiation amount WG * Cp * (Gexit-G1) of the assumed furnace outlet combustion gas (S20).

다음에 화로출구온도 계산부(3)는 1번째 튜브군(41)의 스팀의 흡열량(Ws*Cp*(S1inlet-S1outlet))을 계산한다(S30).Next, the furnace outlet temperature calculating part 3 calculates the endothermic amount Ws * Cp * (S1inlet-S1outlet) of steam of the 1st tube group 41 (S30).

보일러(4)에서 연소가스의 방열량만큼 스팀의 흡열량이 증가되었으므로 가정가스방열량=스팀흡열량이라고 하면, 스팀의 온도(S1outlet)는 다음의 수식에 의하여 계산한다(S40).Since the endothermic amount of steam is increased by the heat dissipation amount of the combustion gas in the boiler 4, the home gas heat dissipation amount = steam endothermic amount, the temperature (S1outlet) of the steam is calculated by the following equation (S40).

S1outlet = S1inlet + (가스방열량/Ws*Cp)S1outlet = S1inlet + (Gas Radiation / Ws * Cp)

다음에 화로출구온도 계산부(3)는 연소가스의 엔탈피(hG), 스팀의 엔탈피(hS), 총괄열전달 계수(U)를 계산한다(S60).Next, the furnace outlet temperature calculating unit 3 calculates an enthalpy hG of the combustion gas, an enthalpy hS of steam, and an overall heat transfer coefficient U (S60).

다음에 화로출구온도 계산부(3)는 또다른 가스방열량을 구하는 식을 이용하여 가스 방열량(U*A*LMTD)을 계산한다(S70).Next, the furnace outlet temperature calculation unit 3 calculates the gas heat dissipation amount U * A * LMTD using the equation for calculating another gas heat dissipation amount (S70).

여기에서, A는 튜브의 표면적이고, LMTD는 대수평균온도차이다.Where A is the surface of the tube and LMTD is the logarithmic mean temperature difference.

상기한 대수평균온도차(LMTD)는 다음의 수식으로 구한다.The algebraic average temperature difference (LMTD) is obtained by the following equation.

LMTD= ((Gexit-S1inlet)-(G1-S1outlet))/ln((Gexit-S1inlet)/(G1-S1outlet))LMTD = ((Gexit-S1inlet)-(G1-S1outlet)) / ln ((Gexit-S1inlet) / (G1-S1outlet))

다음에 화로출구온도 계산부(3)는 가스온도(G1)를 구한다(S80).The furnace outlet temperature calculation part 3 then calculates the gas temperature G1 (S80).

다음에 화로출구온도 계산부(3)는 가정한 가스 온도(G1)와 대수평균온도차(LMTD)를 이용한 가스 온도가 일치하는지를 판단한다(S90).Next, the furnace exit temperature calculator 3 determines whether the assumed gas temperature G1 and the gas temperature using the logarithmic mean temperature difference LMTD coincide (S90).

상기한 바와 동일한 절차로 화로출구온도 계산부(3)는 두번째 튜브군(42)의 가스온도(G2)의 계산값을 구하고, 이와 같은 절차를 반복하여 보일러(4)를 빠져나 가는 저온 연소가스온도(Gn)까지 계산값을 구한다.In the same procedure as described above, the furnace outlet temperature calculation unit 3 obtains a calculated value of the gas temperature G2 of the second tube group 42, and repeats the same procedure to cool the low temperature combustion gas leaving the boiler 4. The calculated value is calculated to the temperature Gn.

이때 구한 계산값(Gn)이 계측기부(1)를 통하여 실제 측정한 Gn 값과 동일하면 계산은 종료된다.If the calculated value Gn is equal to the Gn value actually measured by the measuring unit 1, the calculation is terminated.

그러나, 구한 계산값(Gn)이 계측기부(1)를 통하여 실제 측정한 Gn 값과 다르면 화로출구온도 계산부(3)는 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 임의의 증감값으로 일정치 증감시켜서 처음부터 계산과정을 다시 반복하게 되는데, Gn의 계산값과 측정값이 일치할 때까지 반복 수행하여 일치할 때까지 반복수행하여, Gn의 계산값과 측정값이 일치할 때 이때 가정한 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 실제 화로출구 연소가스 온도로서 설정한다.However, if the calculated value Gn is different from the actual measured value of Gn through the measuring unit 1, the furnace outlet temperature calculation unit 3 increases or decreases the furnace outlet combustion gas temperature Gexit by an arbitrary increase or decrease. From the beginning, the calculation process is repeated again. It is repeated until the calculated value and the measured value of Gn coincide. The gas temperature Gexit is set as the actual furnace outlet combustion gas temperature.

이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 화로출구의 온도의 임의의 기본값으로 설정한 뒤에 이를 이용하여 보일러의 마지막 튜브군을 빠져나가는 저온의 연소가스 온도를 수식적으로 계산한 후 이를 실제 측정한 저온의 연소가스 온도와 비교하는 과정을 수행하면서, 수식적 계산값과 실제 측정한 값이 일치하지 않는 경우에는 화로출구 온도의 기본값을 변화시켜가면서 위의 과정을 반복하면서 수식적 계산값과 실제 측정한 값이 일치하는 경우의 화로출구의 설정 온도를 실제 온도로서 확인하는, 효과를 갖는다.As described in the above embodiment, the present invention sets a predetermined default value of the temperature of the furnace outlet, and then calculates the temperature of the combustion gas at low temperature exiting the last tube group of the boiler by using it, and then actually measures it. While performing the process of comparing the temperature of a low temperature combustion gas, if the calculated value does not match the actual measured value, the above process is repeated while changing the default value of the furnace outlet temperature. It has the effect of confirming the set temperature of the furnace exit as a real temperature, when the measured value matches.

Claims (8)

보일러의 마지막 튜브군을 빠져나가는 저온의 연소가스 온도와 각 튜브군의 스팀의 온도 및 압력을 측정하는 센서들로 이루어진 계측기부;A measuring unit comprising sensors for measuring the temperature of the low temperature combustion gas passing through the last tube group of the boiler and the temperature and pressure of steam of each tube group; 상기한 계측기부로부터 실시간으로 아날로그 실측값을 전송받아 성능계산에 필요한 디지털 신호로 변환하여 전송하는 데이터 전송부; 및A data transmission unit which receives the analog measurement value in real time from the measuring unit and converts it into a digital signal for performance calculation; And 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 임의의 기준값으로 가정하고 1번째 튜브군의 가스온도(G1)를 가정하여 가정한 가스의 방열량(WG*Cp*(Gexit-G1)) 및 스팀의 흡열량(Ws*Cp*(S1inlet-S1outlet))을 계산하고, 스팀의 온도(S1outlet=S1inlet+(가정가스방열량/Ws*Cp))를 계산하고, 연소가스의 엔탈피(hG), 스팀의 엔탈피(hS), 총괄열전달 계수(U)를 계산하고, 가스 방열량(U*A*LMTD)을 계산하고, 가스온도(G1)를 구하고, 가정한 가스온도와 대수평균온도차(LMTD)를 이용한 가스온도가 일치하는지를 판단하고, 같은 절차로 두번째 튜브군의 가스온도(G2)를 구하고, 같은 절차를 반복하여 마지막 튜브군의 가스온도(Gn) 즉 보일러를 빠져나가는 저온의 연소가스온도(Gn)를 구하고, 이때 계산을 통하여 구한 가스온도(Gn)가 실제 측정한 Gn 값과 동일하면 계산은 종료되고, 계산을 통하여 구한 가스온도(Gn)가 실제 측정한 Gn 값과 다르면 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 기준값에서 일정치 증감하여 처음부터 계산과정을 다시 반복하여 가스온도(Gn)의 계산값과 측정값이 일치할 때까지 반복 수행하여 일치할 때의 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 구하는 화로출구온도 계산부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보일러 화로출구 연소가스 온도 계 산 시스템.The heat dissipation amount (WG * Cp * (Gexit-G1)) of the gas and the endothermic amount of steam assuming the furnace outlet combustion gas temperature (Gexit) as an arbitrary reference value and assuming the gas temperature (G1) of the first tube group. Calculate Ws * Cp * (S1inlet-S1outlet), calculate the temperature of steam (S1outlet = S1inlet + (home gas heat release / Ws * Cp)), enthalpy of combustion gas (hG), enthalpy of steam (hS), Calculate the overall heat transfer coefficient (U), calculate the gas heat dissipation amount (U * A * LMTD), calculate the gas temperature (G1), and determine whether the gas temperature coincides with the assumed gas temperature and the logarithmic mean temperature difference (LMTD). In the same procedure, the gas temperature G2 of the second tube group is obtained, and the same procedure is repeated to obtain the gas temperature Gn of the last tube group, that is, the low temperature combustion gas temperature Gn leaving the boiler. If the gas temperature (Gn) obtained through the same as the actual measured Gn value, the calculation is terminated, the gas temperature obtained through the calculation If (Gn) is different from the actual measured Gn value, the furnace outlet combustion gas temperature (Gexit) is increased or decreased from the reference value, and the calculation process is repeated from the beginning again until the calculated value of the gas temperature (Gn) matches the measured value. A boiler furnace outlet combustion gas temperature calculation system comprising a furnace outlet temperature calculation unit for calculating the furnace outlet combustion gas temperature (Gexit) when the repetition is performed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기한 기준값은 1200±100℃ 범위내에서 최초값을 설정하는 것을 특징으로 하는 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 시스템.The above-mentioned reference value is the boiler furnace outlet combustion gas temperature calculation system, characterized in that the initial value is set within the range of 1200 ± 100 ℃. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기한 1번째 튜브군의 가스온도(G1)는 화로출구 연소가스 온도(Gexit) 보다 30~100℃ 적은 범위에서 설정하는 것을 특징으로 하는 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 시스템.The gas temperature (G1) of the first tube group is a boiler furnace outlet combustion gas temperature calculation system, characterized in that it is set in the range 30 ~ 100 ℃ less than the furnace outlet combustion gas temperature (Gexit). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기한 대수평균온도차(LMTD)는 다음의 수식으로 구하는 것을 특징으로 하는 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 시스템.The logarithmic mean temperature difference (LMTD) is calculated by the following formula boiler boiler outlet combustion gas temperature calculation system. LMTD= ((Gexit-S1inlet)-(G1-S1outlet))/ln((Gexit-S1inlet)/(G1-S1outlet))LMTD = ((Gexit-S1inlet)-(G1-S1outlet)) / ln ((Gexit-S1inlet) / (G1-S1outlet)) 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 임의의 기준값으로 가정하고 1번째 튜브군의 가스온도(G1)를 가정하는 단계;Assuming a furnace outlet combustion gas temperature Gexit as an arbitrary reference value and assuming a gas temperature G1 of the first tube group; 가정한 가스의 방열량(WG*Cp*(Gexit-G1))을 계산하는 단계;Calculating a heat radiation amount WG * Cp * (Gexit-G1) of the assumed gas; 스팀의 흡열량(Ws*Cp*(S1inlet-S1outlet))을 계산하는 단계;Calculating an endothermic amount of steam Ws * Cp * (S1inlet-S1outlet); 가스방열량만큼 스팀흡열량이 증가되었으므로(가정가스방열량=스팀흡열량) 스팀의 온도(S1outlet=S1inlet+(가정가스방열량/Ws*Cp))를 계산하는 단계;Calculating the temperature of steam (S1outlet = S1inlet + (home gas heat radiation / Ws * Cp)) since the steam heat absorption is increased by the gas heat radiation amount (home gas heat radiation amount = steam heat absorption amount); 연소가스의 엔탈피(hG), 스팀의 엔탈피(hS), 총괄열전달 계수(U)를 계산하는 단계;Calculating an enthalpy (hG) of the combustion gas, an enthalpy (hS) of steam, and a total heat transfer coefficient (U); 가스 방열량(U*A*LMTD)을 계산하는 단계;Calculating a gas heat dissipation amount U * A * LMTD; 가스온도(G1)를 구하는 단계와, Obtaining a gas temperature (G1), 가정한 가스 온도와 LMTD를 이용한 가스 온도가 일치하는지를 판단하는 단계; Determining whether the assumed gas temperature coincides with the gas temperature using the LMTD; 같은 절차로 가스온도(G2)의 계산값을 구하여 보일러를 빠져나가는 저온 연소가스온도(Gn)까지 계산값을 구하는 단계; 및Calculating the calculated value of the gas temperature G2 to the low temperature combustion gas temperature Gn leaving the boiler by the same procedure; And 이때 구한 계산값(Gn)이 실제 측정한 Gn 값과 동일하면 계산을 종료하고 다르면 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 다른 임의의 값으로 가정하여 처음부터 계산과정을 다시 반복하여 Gn의 계산값과 측정값이 일치할 때까지 반복 수행하여 일치할 때의 화로출구 연소가스 온도(Gexit)를 구하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 방법.At this time, if the calculated value (Gn) is equal to the actual measured value of Gn, the calculation ends. If it is different, the calculation process is repeated again from the beginning assuming that the furnace exit combustion gas temperature (Gexit) is any other value. A method for calculating the boiler furnace outlet combustion gas temperature, characterized by comprising repeatedly performing the measured values until the coincidence is determined. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기한 기준값은 1200±100℃ 범위내에서 최초값을 설정하는 것을 특징으로 하는 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 방법.The above-mentioned reference value is a boiler furnace outlet combustion gas temperature calculation method, characterized in that the initial value is set within the range of 1200 ± 100 ℃. 제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기한 1번째 튜브군의 가스온도(G1)는 화로출구 연소가스 온도(Gexit) 보다 30~100℃ 적은 범위에서 설정하는 것을 특징으로 하는 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 방법.The gas temperature (G1) of the first tube group is the boiler furnace outlet combustion gas temperature calculation method, characterized in that it is set in the range 30 ~ 100 ℃ less than the furnace outlet combustion gas temperature (Gexit). 제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기한 대수평균온도차(LMTD)는 다음의 수식으로 구하는 것을 특징으로 하는 보일러 화로출구 연소가스 온도 계산 시스템.The logarithmic mean temperature difference (LMTD) is calculated by the following formula boiler boiler outlet combustion gas temperature calculation system. LMTD= ((Gexit-S1inlet)-(G1-S1outlet))/ln((Gexit-S1inlet)/(G1-S1outlet))LMTD = ((Gexit-S1inlet)-(G1-S1outlet)) / ln ((Gexit-S1inlet) / (G1-S1outlet))
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