KR20100064001A - 연소실의 온도 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

여기에서는 소각로 내 2차 연소실의 온도 제어 방법이 개시된다. 개시된 방법은, 상기 2차 연소실의 특정 구간에 있는 여러 위치들에서 온도를 측정하는 단계와, 측정된 온도를 기초로, 상기 여러 위치들 중 평균 온도로부터 온도 편차가 가장 큰 대상 위치를 찾는 단계와, 상기 대상 위치의 온도를 상기 평균 온도에 가깝게 조절하는 단계를 포함한다.

소각로, 2차, 연소실, 온도, 측정, 평균, 대상, 조절

Description

연소실의 온도 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TEMPERATURE IN COMBUSTION CHAMBER}

본 발명은, 연소실 내 온도 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히, 소각로 내 2차 연소실의 온도를 균일하게 제어하는데 잘 부합되는 온도 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 소각로 구조를 예를 들어 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 소각로는 1차 연소실(2), 2차 연소실(4) 및 보일러(6)를 포함한다. 또한, 소각로에는 폐기물의 투입구(7)와, 소각재의 배출구(8)와, 연소가스의 배기구(9)가 마련된다. 투입된 폐기물은 1차 연소실(2)과 2차 연소실(4)을 거쳐 차례로 처리된다. 처리되고 남은 소각재는 배출구(8)를 통해 외부로 배출되고, 연소가스는 배기구(9)를 통해 외부로 배출된다.

폐기물 소각시 대기로 배출되는 오염물질은 1차 연소실과 2차 연소실을 포함하는 소각로의 운전 방법과 배가스 처리 설비에서의 오염물질 제거 방법에 의해 결정된다. 현재, 대부분의 소각 시스템에 적용되는 방법은, 2차 연소실에서의 출구 온도를 850℃ 이상으로 2초 이상 유지하도록 운전하고 있으며, 소각로 내에서의 완 전연소를 통해 오염물질을 저감하기 위한 별도의 운전 방법은 적용되지 않고 있다.

소각로에서 대기로 배출되는 오염물질들로는 분진, NOx, 일산화탄소 등이 있다. 분진이 과다하게 배출되면, 집진 설비의 부하량을 증가시키고, 다이옥신 재합성 반응의 촉매로 작용할 수 있다. 또한, 집진설비에 포집된 분진(지정 폐기물로 분류)을 처리하는데 많은 비용이 낭비될 수 있다. NOx는 배가스 처리 설비 중 질소 산화물 저감 설비인 SCR 설비에서 분해되는데, NOx 발생량이 증가하면 SCR에 공급되는 환원제인 암모니아 또는 우레아등과 같은 약품 소비량이 증가되고 촉매의 수명을 단축시킨다. 일산화탄소는, 폐기물의 완전연소 여부를 판단하는 지표로 이용되는 것으로서, 일산화탄소가 많이 배출될 경우에는 독성 유기물질인 다이옥신도 많이 배출될 가능성이 크다.

위 종래의 문제점들과 관련되거나 그 문제점들을 개선하는 기술들이 한국 등록특허 제267146호, 한국 특허등록 제0705204호, US49570050, US5230293호 등에 개시되어 있다. 위의 문헌들은 참조로써 본 발명의 명세서에 통합된다.

소각로의 2차 연소실 내 속도 분포 균일화, 온도 분포 균일화, 화학종(예: 산소 농도) 분포 균일화를 통해, 전술한 종래기술의 문제점을 해결할 수 있을 것이다. 그와 같은, 속도, 온도 또는 화학종의 분포 균일화를 위해서, 소각로 설계시 2차 연소실에서의 속도, 온도, 화학종의 농도 분포를 평가하는 것이 요구될 것이다. 그와 같은 평가를 위해, 전산 유체역학 해석용 소프트웨어 등이 이용될 수 있 을 것이며, 그러한 소프트웨어를 이용한 유동장 해석을 통하여, 소각로의 형상이나 연소용 공기의 공급 방법을 결정할 수 있을 것이다.

종래에는 소각로 설계시에 국한하여, 2차 연소실 내 온도 및 속도 분포를 균일화에 시키는 것에 대해 고려되기는 하였지만, 실제 소각로 운전시 2차 연소실 내의 속도, 온도 및 화학종 분포를 균일하게 하기 위한 모니터링 또는 운전과 관련한 방법이 제시되지 못하였다.

본 발명의 하나의 기술적 과제는, 연소실(특히, 소각로 내 2차 연소실) 내 온도를 모니터링하여, 그 모니터링된 결과를 기초로, 연소실 내 온도를 균일하게 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 실제 소각로 운전시, 2차 연소실 내 온도를 넓게 모니터링하여, 그 모니터링된 결과를 기초로, 2차 연소실 내 온도를 균일하게 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, 소각로 내 2차 연소실의 온도 제어 방법이 제공되며, 상기 온도 제어 방법은, (a) 상기 2차 연소실의 특정 구간에 있는 여러 위치들에서 온도를 측정하는 단계와, (b) 측정된 온도를 기초로, 상기 여러 위치들 중 평균 온도로부터 온도 편차가 가장 큰 대상 위치를 찾는 단계와, (c) 상기 대상 위치의 온도를 상기 평균 온도에 가깝게 조절하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 (a) 단계는, 상기 2차 연소실의 특정 횡단면에 행열로 배치된 복수의 열전대를 이용하여 온도를 측정할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 (c) 단계는, 상기 대상 위치 또는 그와 인접한 위치의 연소용 공기량을 조절하는 것에 의해 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 (b) 단계에서 찾아진 상기 대상 위치의 온도가 상기 평균 온도보다 낮을 때, 상기 (c) 단계는, 상기 대상 위치 또는 그와 인접한 위치에 연소용 공기의 공급량을 증가시키고, 상기 연소용 공기의 공급량 증가에 따라 상기 대상 위치의 온도가 증가되는지를 평가하고, 상기 대상 위치의 온도가 증가되는 경우, 상기 대상 위치의 온도가 상기 평균 온도에 가까워질 때까지 상기 연소용 공기의 공급량 증가를 계속한다.

일 실시예에 따라, 상기 (b) 단계에서 찾아진 상기 대상 위치의 온도가 상기 평균 온도보다 높을 때, 상기 (c) 단계는, 상기 대상 위치 또는 그와 인접한 위치에 연소용 공기의 공급량을 감소시키고, 상기 연소용 공기의 공급량 감소에 따라 상기 대상 위치의 온도가 감소되는지를 평가하고, 상기 대상 위치의 온도가 감소되는 경우, 상기 대상 위치의 온도가 상기 평균 온도에 가까워질 때까지 상기 연소용 공기의 공급량 감소를 계속한다.

위 실시예들에서, 상기 대상 위치의 온도 표준편차가 미리 정해진 허용 범위 내에 있을 때, 상기 대상 위치의 온도가 상기 평균 온도에 가까워진 것으로 판단하는 것이 바람직하다.

위 실시예들에서, 상기 온도 표준편차의 감소에 따라 상기 연소용 공기의 공급량 조절 비율을 변화시키는 것이 바람직하다.

일 실시예에 따라, 상기 (b) 단계는, 상기 온도 편차가 가장 큰 위치를 찾기 위해, 상기 여러 위치들의 표준편차를 계산하여, 표준편차가 가장 큰 위치를 대상 위치로 결정할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 (c) 단계는, 상기 2차 연소실의 좌우 양측에 있는 에어 노즐들 중, 상기 대상 위치와 가까운 적어도 하나의 에어 노즐을 이용한 공기량 조절에 의해 수행하되, 상기 대상 위치가 상기 2차 연소실의 중간에서 좌우 양측의 에어 노즐들로부터 상대적으로 멀리 위치한 경우, 상기 대상 위치와 좌우 인접하는 온도 측정 위치들 중 온도 편차가 심한 위치에 가까운 에어 노즐들을 이용하여 상기 대상 위치의 공기량을 조절할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 (a) 단계는, 상기 2차 연소실의 특정 횡단면에 3행 3열로 배치된 열전대들로부터 여러 위치들의 온도를 측정하고, 상기 (b) 단계는 측정한 온도가 상기 평균 온도로 대해 가장 큰 편차를 갖는 열전대의 위치를 대상 위치로 결정하고, 상기 (c) 단계는 상기 2차 연소실의 좌우 양측면에 설치된 두 세트의 에어 노즐들 중 선택된 적어도 하나의 에어 노즐을 이용해 상기 대상 위치에 대한 연소용 공기 공급량을 조절한다.

이때, 상기 3행 3열로 배치된 열전대들 중 2열에 있는 열전대들 중 하나의 열전대의 위치가 상기 대상 위치로 결정된 경우, 1열과 3열에 있는 열전대 위치들 중, 평균 온도에 대한 편차가 더 큰 열의 열전대에 인접한 좌측 또는 우측의 에어 노즐들을 선택하여, 그 선택된 에어 노즐들을 이용해 상기 대상 위치의 연소용 공기 공급량을 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 소각로 내 2차 연소실의 온도 제어 장치가 제 공된다. 상기 온도 제어 장치는, 상기 2차 연소실의 특정 구간에 있는 여러 위치들에서 온도를 측정하는 복수의 열전대들과, 상기 측정된 온도를 기초로, 상기 여러 위치들 중 평균 온도로부터 온도 편차가 가장 큰 대상 위치를 찾아 상기 대상 위치의 온도를 상기 평균 온도에 가깝게 조절하는 온도 조절 수단을 포함하다.

일 실시예에 따라, 상기 온도 조절 수단은, 상기 여러 위치에 대하여 연소용 공기를 공급하도록 상기 2차 연소실에 설치되는 복수의 에어 노즐들을 구비한 공기 공급부와, 상기 측정된 온도를 기초로 상기 특정 구간의 평균 온도와 상기 여러 위치들 각각의 표준편차를 계산하는 연산부와, 표준편차가 가장 큰 특정 위치에 대하여, 연소용 공기의 공급량을 조절하도록, 상기 공기 공급부를 제어하는 공기량 제어부를 포함한다.

일 실시예에 따라, 복수의 열전대들은 상기 2차 연소실의 특정 횡단면에 행열로 배치된다. 더 바람직하게는, 상기 복수의 열전대들은 상기 2차 연소실의 특정 횡단면에 3행 3열로 배치된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 연소실의 여러 위치들로부터 측정된 온도로부터 평균 온도로부터 편차가 가장 큰 위치를 찾고, 그 찾아진 위치로의 연소용 공기의 공급량 조절을 통해, 상기 편차를 줄이는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어방법이 제공된다.

연소실(특히, 소각로의) 2차 연소실 내 온도 균일화에 따라 얻어지는 이점은 다음과 같다.

① 온도 분포 균일화 → 2차 연소실 내에서의 연소 영역을 균일화 하여 불완전 연소 영역을 최소화. 참고로, 2차 연소실 내 속도 및 화학종 분포의 균일화에 따라 얻어지는 이점은 다음과 같다.

② 속도 분포 균일화 → 재순환 영역의 크기를 최소화하여 분진의 이월량을 줄임.

③ 화학종(예 : 산소 농도) 분포 균일화 → 소각로 2차 연소실 내에서의 산소 농도를 균일하게 분포하게 하여 연소실 내에서의 연소를 균일하게 진행

온도 분포의 균일화를 통한 오염물질의 저감 제어는 속도 또는 화학종 분포의 균일화를 통한 오염물질 저감 제어에 비해 유리한데, 그 이유는, 속도나 산소 농도와 같은 화학종에 비해, 연속적으로 측정이 가능한 온도를, 측정 대상으로 하므로, 연소실(특히, 소각로의 2차 연소실)의 온도를 균일하게 제어하는 것이 더욱 쉽고 경제적으로 이루어질 수 있기 때문이다. 연소실의 속도와 화학종 분포를 연속적으로 측정할 수 있는 기기는 고가이며, 그러한 측정 기기가 설치될 경우, 소각로 시스템이 복잡해지는 것을 야기한다.

본 발명에 따르면, 소각로 운전 중에 2차 연소실 내에 설치된 복수의 열전대에 의해 측정된 온도로부터 평균온도와 각 위치에서의 온도 편차(또는, 온도 표준편차)를 얻을 수 있고, 그 온도 편차를 감소시키도록 2차 연소용 공기를 제어하여 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.

먼저, 2차 연소실 내 온도 균일도를 증가시켜, 국부적인 고온 영역 또는 저온 영역의 형성을 방지할 수 있으며, 소각로 내에서의 완전한 연소를 통해 소각로 내에서의 2차 오염물질의 발생을 억제할 수 있다.

소각로 내에서의 2차 오염물질 발생 억제를 통해, 소각로 후단에 연계된 배가스 처리 시스템에서의 오염물질 처리 부하를 감소할 수 있어, 배가스 처리 시스템의 운영비용을 절감할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 소각로와, 그 소각로의 2차 연소실 내 열전대들의 배치를 보여주는 도이고, 도 3은 소각로 내 1차 연소용 공기 및 2차 연소용 공기의 공급 구조를 보여주는 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 소각로는, 1차 연소실(2), 2차 연소실(4) 및 보일러(6)를 포함한다. 또한, 소각로에는 폐기물의 투입구(7)와, 소각재의 배출구(8)와, 연소가스의 배기구(9)가 마련된다. 투입된 폐기물은 1차 연소실(2)과 2차 연소실(4)을 거쳐 차례로 처리된다. 처리되고 남은 소각재는 배출구(8)를 통해 외부로 배출되고, 연소가스는 배기구(9)를 통해 외부로 배출된다.

도 2를 참조하면, 상기 2차 연소실의 특정 횡단면에 복수(본 실시예에서는, 9개)의 열전대(T)들이 행렬 배열(본 실시예에서는, 3행 3열)로 배치되어 있다. 이때, 열전대(T)들이 2차 연소실(4)의 특정 횡단면에 배치되는 이유는 열전대(T)의 설치 높이 차이에 따른 오차를 줄이기 위함이다. 열전대(T)들 모두가 특정 횡단면 상에서 일정 배열로 배치되는 것이 가장 바람직하지만, 여러 상황으로 인하여, 그것이 어려울 경우, 약간의 높이차를 갖고 열전대(T)들을 설치하는 것도 가능하며, 이 경우에도, 특정 높이 구간을 벗어나는 것은 피해야 할 것이다. 상기 행렬 배열은 열전대(T)들이 특정 구간의 온도를 넓게 그리고 한쪽에 치우치지 않게 측정하기 위한 것이다.

도 3에는 1차 연소용 공기를 1차 연소실에 공급하는 공기 공급부(10)와 2차 연소용 공기를 2차 연소실에 공급하는 다른 공기 공급부(20)를 포함한다. 이하 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 2차 연소실의 온도 균일화를 위해, 2차 연소실 내 여러 위치로 공기를 공급하는 공기 공급부(20)를 이용하므로, 이하 실시예의 설명에서 쓰이는 용어 '공기 공급부'는 2차 연소실에 공기를 공급하는 부분으로 국한하여 사용될 것이다.

상기 공기 공급부(20)는 2차 연소실(4)의 여러 위치들로 연소용 공기를 공급하는 복수의 에어 노즐(A1~A4 및 B1~B4; 도 6 참조)들을 포함한다. 이때, 상기 복수의 에어 노즐들은 연소용 공기량의 조절이 열전대(T)들 각 위치의 온도 변화에 잘 반영될 수 있는 제2 연소실(4)의 특정 높이에 설치되는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소각로의 2차 연소실의 온도 제어 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 제어 장치는, 전술한 복수의 열전대(T)들과, 그 열전대(T)들로부터 측정된 온도 정보를 기초로 2차 연소실(4)의 온도를 균일하게 조절하는 온도 조절수단을 포함한다. 상기 온도 조절 수단은 공기 공급부(20)와 제어유닛(30)을 포함하며, 상기 제어유닛(30)은 연산부(32)와, 공기량 제어부(34)를 포함한다.

열전대(T)들은 2차 연소실(4) 내 특정 횡단면의 여러 위치들의 온도를 측정한다. 측정된 온도는 상기 연산부(32)로 제공되는데, 이를 위해, 열전대(T)들 각각에서 측정된 온도를 전기적 신호로 변환하여 전송하는 시스템(미도시됨)이 이용될 수 있다. 또한, 상기 연산부(32)는, 제공된 온도자료를 이용하여 평균 온도와, 그 평균 온도에 대한 2차 연소실(4) 내 각 위치에 대한 온도 편차 및/또는 표준편차를 계산하는 소프트웨어 시스템이 이용될 수 있다. 또한, 상기 공기량 제어부(34)는, 상기 연산부(32)에서 계산된 결과를 이용하여, 평균 온도와의 편차가 가장 큰 위치, 더 바람직하게는, 온도의 최대 표준편차를 갖는 위치의 연소용 공기량을 조절하도록, 상기 공기 공급부(20)를 제어한다.

본 발명의 실시예에서는 평균 온도와의 편차가 가장 큰 위치를 찾기 위해, 표준편차를 이용하는데, 표준편차를 이용하면, 제어에 이용되는 온도의 편차값을 양(+)의 값으로 통일시켜줄 수 있다. 그리고, 열전대(T)들에 의해 온도가 측정된 여러 위치들 중에서, 표준편차가 가장 큰 위치, 즉, 최대 표준편차인 위치가 1차적으로 온도 제어가 필요한 대상 위치가 되는 것이다. 일단, 연소용 공기의 공급량 조절을 통해 대상 위치의 온도를 평균 온도에 가깝게 조절하면, 다른 위치의 온도 표준편차가 가장 커지며, 따라서, 위의 온도 제어를 계속 반복해 나가면, 2차 연소실 내 온도는 실질적으로 균일해지게 된다. 이때, 연소용 공기의 공급량 변화에 대한 온도 평가가 병행되는 것이 바람직하다.

한편, 온도의 편차(또는, 표준편차)가 가장 큰 대상 위치에서, 그 위치의 온도가 평균 온도보다 높을 경우와, 그 위치의 온도가 평균 온도보다 낮을 경우로 나누어서, 각각 2차 연소용 공기의 양을 제어하게 되는데, 아래의 [표 1] 및 [표 2]에서는 온도 편차가 가장 큰 위치, 즉, 최대 표준편차인 대상 위치에서, 그 위치의 온도가 평균온도보다 낮은 경우([표 1] 참조)와, 높은 경우([표 2] 참조)로 나누어서 공기량 조절에 의한 2차 연소실의 온도 제어방법을 설명한다.

<최대 표준편차인 위치의 온도가 평균온도보다 낮은 경우>

<최대 표준편차인 위치의 온도가 평균온도보다 높은 경우>

도 6은 소각로의 2차 연소실 내 열전대 배치 위치 및 에어 노즐의 배치 위치를 보여준다.

도 6을 참조하면, 9개의 열전대(T11~T33; 총괄하여 T)가 행열의 배열로 2차 연소실 내에 배치되고, 2차 연소실의 내부 좌우측에는 각각 4개씩의 에어 노즐(A1~A4 및 B1~B4)이 배치된다. 이에 따라, 좌측열과 우측열에 있는 열전대들은 좌우측 에어노즐들에 상대적으로 가깝지만, 중앙열에 있는 열전대(T12, T22, T32)들은 좌우측 에어노즐들에 상대적으로 멀다. 일예로, 열전대(T11)는 상기 행렬 배열의 최좌측열(1열),최상측행(1행)에 배치되는 것으로서, 그 위치에서의 측정 온도는 에어 노즐(A1)과 에어 노즐(A2)의 공기 공급량 조절 의해 가장 큰 영향을 받으며, 최좌측열(1열), 중앙행(2행)의 열전대(T21)의 측정 온도는 에어 노즐(A2)과 에어 노즐(A3)의 공기 공급량 조절에 의해 가장 큰 영향을 받는다.

보다 구체적으로, 각 위치에서의 온도와 공기량 제어와의 관계는 다음과 같다.

(1) T11의 온도 조정이 필요할 경우에는 A1과 A2로 공기량 제어;

(2) T21의 온도 조정이 필요할 경우에는 A2와 A3로 공기량 제어;

(3) T31의 온도 조정이 필요할 경우에는 A3와 A4로 공기량 제어;

(4) T13의 온도 조정이 필요할 경우에는 B1과 B2로 공기량 제어;

(5) T23의 온도 조정이 필요할 경우에는 B2와 B3로 공기량 제어;

(6) T33의 온도 조정이 필요할 경우에는 A3와 A4로 공기량을 제어.

단, 중앙 열(즉, 2열)에 설치된 T12, T22, T32의 온도 조정이 필요한 경우에는,

(7) T12의 온도 조정이 필요할 경우에는, T11과 T13의 표준편차를 비교하여

T11의 온도 표준편차가 T13의 온도 표준편차보다 크면, A1와 A2로 공기량 제어,

T13의 온도 표준편차가 T11의 온도 표준편차보다 크면, B1과 B2로 공기량 제어;

(8) T22의 온도 조정이 필요할 경우에는, T21과 T23의 온도 표준편차를 비교하여,

T21의 온도 표준편차가 T23의 온도 표준편차보다 크면, A2와 A3로 공기량 제어,

T23의 온도 표준편차가 T21의 온도 표준편차보다 크면, B2와 B3로 공기량 제어;

(9) T32의 온도 조정이 필요할 경우에는, T31과 T33의 온도 표준편차를 비교하여,

T31의 온도 표준편차가 T33의 온도 표준편차보다 크면, A3와 A4로 공기량을 제어;

T33의 온도 표준편차가 T31의 온도 표준편차보다 크면, B3와 B4로 공기량 제어.

도 7은 전술한 9개의 열전대로부터 측정된 온도 및 그 측정된 온도로부터 얻은 평균온도를 나타낸 그래프이다. 도 7에 나타난 그래프의 평균 온도와 각각의 온도 차이로부터 각 위치에서의 온도 표준편차를 구할 수 있다. 온도 표준편차는 평균 온도로부터 편차가 가장 큰 위치에서 가장 크게 나타나며, 도 7에서는 T33 위치에서의 온도 표준편차가 가장 크다.

도 8은 열전대(T33)에서 측정된 온도가 가장 낮은 경우, 즉, 최대 표준편차가 가장 크고, 온도가 평균온도보다 낮은 경우, 에어노즐(B3 및 B4)의 공기 공급량을 조절하여 열전대(T33) 위치의 온도를 증가시키는 제어방법을 보여준다.

도 8에 도시된 바와 같이, 도 4에 도시된 연산부(32)의 계산 결과, T33 위치의 온도가 가장 낮고 온도 표준편차(또는, 온도 편차)도 가장 크다고 판단되면(S1), 에어 노즐(B3)와 에어 노즐(B4)로 공기 공급량을 증가시킨다(S2). 이후, 온도 증가가 있는지 여부를 판단하며(S3), 온도 증가가 있다면, 공기 공급량을 증가하고(S4-1), 온도 증가가 없거나 감소되면, 공기 공급량을 감소한다(S4-2). 위의 단계들(S4-1 또는 S4-2)에 의한 공기 공급량 증감에 의해, 온도가 허용범위 내에 있게 되면(S5-1 또는 S5-2), 상기 공기 공급량의 증감을 정지한다.

도 9는 열전대(T22)에서 측정된 온도가 가장 낮은 경우, 즉, 최대 표준편차가 가장 크고, 온도가 평균온도보다 낮은 경우, 에어노즐의 공기 공급량을 조절하여 열전대(T22) 위치의 온도를 증가시키는 제어방법을 보여준다.

도 9에 도시된 제어방법은, 도 8에 도시된 방법과 실질적으로 유사하게 진행되지만, 이 경우에는, 좌우측 에어 노즐들로부터 먼 중앙 위치의 공기량을 제어하므로, 좌우측 노즐 중에서 온도 제어에 유리한 에어 노즐을 선택하는 단계들이 추가된다. 도 9의 단계 S11에서 Abs(T21-Tm)은 T21의 측정온도와 평균온도의 차이의 절대값을 나타내며(Abs는 absolute의 약자로 절대값을 표시함), Abs(T23-Tm)은 T23의 측정온도와 평균온도의 차이의 절대값을 나타낸다. 단계 S11에서, Abs(T21-Tm)> Abs(T23-Tm)인 경우, T21과 인접한 위치의 에어 노즐(A2, A3)을 이용해 T22 위치의 온도를 평균온도와 같아지는 방향으로 제어하고(S12-1), 그렇지 아니한 경우, T23과 인접한 위치의 에어 노즐(B2, B3)을 이용해 T22 위치의 온도를 평균온도와 같아지는 방향으로 제어한다(S12-2). 이후의 방법은 도 8과 같은 순서로 T22 위치의 온도를 제어한다.

2차 연소실의 특정 구간에 설치된 복수의 열전대로부터 온도의 표준편차가 가장 큰 위치를 찾아, 그 위치의 온도를 평균온도와 가깝게, 즉, 허용 온도 범위 내로 조절하는 과정을 반복하면, 2차 연소실의 온도는 균일해질 수 있을 것이다.

도 1은 통상의 소각로 구조의 일예를 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 소각로의 2차 연소실에 설치된 열전대들의 배치를 보여주는 도면.

도 3은, 도 2에 도시된 열전대들과 함께, 1차 연소실 및 2차 연소실의 연소용 공기량 조절에 이용되는 공기 공급부들을 보여주는 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소각로 내 2차 연소실의 온도 제어 장치를 설명하기 위한 도면.

도 5는 2차 연소실 내 공기 부족 또는 과다에 따른 2차 연소실 내 온도 분포를 설명하기 위한 그래프.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 열전대들과 공기 공급부의 에어노즐의 배치를 보여주는 도면.

도 7은 열전대들이 있는 각 위치에서의 온도와 평균 온도와의 차이를 도식적으로 나타낸 그래프.

도 8은 여러 열전대의 위치 중 T33 위치의 온도를 제어하는 방법을 일예로 보여주는 순서도.

도 9는 여러 열전대의 위치 중 T22 위치의 온도를 제어하는 방법을 일예로 보여주는 순서도.

Claims (16)

1. 소각로 내 2차 연소실의 온도 제어 방법에 있어서,

   (a) 상기 2차 연소실의 특정 구간에 있는 여러 위치들에서 온도를 측정하는 단계;

   (b) 측정된 온도를 기초로, 상기 여러 위치들 중 평균 온도로부터 온도 편차가 가장 큰 대상 위치를 찾는 단계; 및

   (c) 상기 대상 위치의 온도를 상기 평균 온도에 가깝게 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 (a) 단계는, 상기 2차 연소실의 특정 횡단면에 행열로 배치된 복수의 열전대를 이용하여 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 대상 위치 또는 그와 인접한 위치의 연소용 공기량을 조절하는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 (b) 단계에서 찾아진 상기 대상 위치의 온도가 상기 평균 온도보다 낮을 때, 상기 (c) 단계는, 상기 대상 위치 또는 그와 인접한 위 치에 연소용 공기의 공급량을 증가시키고, 상기 연소용 공기의 공급량 증가에 따라 상기 대상 위치의 온도가 증가되는지를 평가하고, 상기 대상 위치의 온도가 증가되는 경우, 상기 대상 위치의 온도가 상기 평균 온도에 가까워질 때까지 상기 연소용 공기의 공급량 증가를 계속하는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 방법.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 (b) 단계에서 찾아진 상기 대상 위치의 온도가 상기 평균 온도보다 높을 때, 상기 (c) 단계는, 상기 대상 위치 또는 그와 인접한 위치에 연소용 공기의 공급량을 감소시키고, 상기 연소용 공기의 공급량 감소에 따라 상기 대상 위치의 온도가 감소되는지를 평가하고, 상기 대상 위치의 온도가 감소되는 경우, 상기 대상 위치의 온도가 상기 평균 온도에 가까워질 때까지 상기 연소용 공기의 공급량 감소를 계속하는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 방법.
6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 대상 위치의 온도 표준편차가 미리 정해진 허용 범위 내에 있을 때, 상기 대상 위치의 온도가 상기 평균 온도에 가까워진 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 방법.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 온도 표준편차의 감소에 따라 상기 연소용 공기의 공급량 조절 비율을 변화시키는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 방법.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 (b) 단계는, 상기 온도 편차가 가장 큰 위치를 찾 기 위해, 상기 여러 위치들의 표준편차를 계산하여, 표준편차가 가장 큰 위치를 대상 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 방법.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 2차 연소실의 좌우 양측에 있는 에어 노즐들 중, 상기 대상 위치와 가까운 적어도 하나의 에어 노즐을 이용한 공기량 조절에 의해 수행되되, 상기 대상 위치가 상기 2차 연소실의 중간에서 좌우 양측의 에어 노즐들로부터 상대적으로 멀리 위치한 경우, 상기 대상 위치와 좌우 인접하는 온도 측정 위치들 중 온도 편차가 심한 위치에 가까운 에어 노즐들을 이용하여 상기 대상 위치의 공기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 연소실의 도 제어 방법.
10. 청구항 1에 있어서,

    상기 (a) 단계는, 상기 2차 연소실의 특정 횡단면에 3행 3열로 배치된 열전대들로부터 여러 위치들의 온도를 측정하고,

    상기 (b) 단계는 측정한 온도가 상기 평균 온도로 대해 가장 큰 편차를 갖는 열전대의 위치를 대상 위치로 결정하고,

    상기 (c) 단계는 상기 2차 연소실의 좌우 양측면에 설치된 두 세트의 에어 노즐들 중 선택된 적어도 하나의 에어 노즐을 이용해 상기 대상 위치에 대한 연소용 공기 공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 방법.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 3행 3열로 배치된 열전대들 중 2열에 있는 열전대들 중 하나의 열전대의 위치가 상기 대상 위치로 결정된 경우, 1열과 3열에 있는 열전대 위치들 중, 평균 온도에 대한 편차가 더 큰 열의 열전대에 인접한 좌측 또는 우측의 에어 노즐들을 선택하여, 그 선택된 에어 노즐들을 이용해 상기 대상 위치의 연소용 공기 공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 연소실을 온도 제어 방법.
12. 소각로 내 2차 연소실의 온도 제어 장치에 있어서,

    상기 2차 연소실의 특정 구간에 있는 여러 위치들에서 온도를 측정하는 복수의 열전대들; 및

    상기 측정된 온도를 기초로, 상기 여러 위치들 중 평균 온도로부터 온도 편차가 가장 큰 대상 위치를 찾아 상기 대상 위치의 온도를 상기 평균 온도에 가깝게 조절하는 온도 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 장치.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 온도 조절 수단은,

    상기 여러 위치에 대하여 연소용 공기를 공급하도록 상기 2차 연소실에 설치되는 복수의 에어 노즐들을 구비한 공기 공급부와,

    상기 측정된 온도를 기초로 상기 특정 구간의 평균 온도와 상기 여러 위치들 각각의 표준편차를 계산하는 연산부와,

    표준편차가 가장 큰 특정 위치에 대하여, 연소용 공기의 공급량을 조절하도록, 상기 공기 공급부를 제어하는 공기량 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 장치.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 복수의 열전대들은 상기 2차 연소실의 특정 횡단면에 행열로 배치된 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 장치.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 복수의 열전대들은 상기 2차 연소실의 특정 횡단면에 3행 3열로 배치된 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 장치.
16. 연소실의 여러 위치들로부터 측정된 온도로부터 평균 온도로부터 편차가 가장 큰 위치를 찾고, 그 찾아진 위치로의 연소용 공기의 공급량 조절을 통해, 상기 편차를 줄이는 것을 특징으로 하는 연소실의 온도 제어 방법.

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