KR20100110784A - 고체입자들 주입시스템 - Google Patents

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KR20100110784A
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풀 부르스 에스.에이.
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Abstract

본 발명에 따른 고체입자들을 위한 주입시스템은, 이송호퍼; 상기 이송호퍼의 출구에서의 상기 고체입자들의 유동화 및 고체-기체흐름의 형성화를 하기 위한 유동화장치; 상기 유동화장치로부터 하류구역으로 상기 고체-기체흐름을 이송하기 위해, 상기 하류구역에서 복수 개의 주입라인들이 연결된 정적분배장치를 포함하는 공기이송라인;을 포함한다. 상류흐름 제어시스템은 상기 상류구역의 상기 공기이송라인에서 측정된 고체원료 질량흐름에 반응하는 상기 상류유동 제어밸브의 개방을 제어함으로써, 상기 상류구역에서의 상기 공기이송라인의 질량 흐름률을 제어한다. 하류흐름 제어시스템은 상기 메인 하류질량 흐름률 센서에 의해 감지된 순간질량 흐름률에 반응하는 적어도 하나의 하류흐름 제어밸브의 개방을 제어함으로써, 상기 하류구역에서의 상기 공기이송라인의 질량 흐름률을 제어한다.

Description

고체입자들 주입시스템{INJECTION SYSTEM FOR SOLID PARTICLES}
본 발명은 일반적으로 고체입자들의 주입에 관한 것이며, 구체적으로 분말석탄을 고로 내에 주입하는 것이다.
고로 작동의 기술에서, 고로 송풍구들 내의 열풍 내에 분말석탄을 주입함으로써 코크스의 소비를 줄이는 것은 잘 알려져 있다. 그러한 주입시스템은, 일반적으로 분말석탄 선탄장 부근인, 제1 구역에 위치된 이송호퍼, 상기 이송호퍼의 출구에서 분말석탄을 유동화하기 위한 유동화장치, 및 일반적으로 고로 부근의 제2 구역에 위치된 분배장치로의 상기 유동화장치에 연결된 공기이송라인을 전형적으로 포함한다. 상기 분배장치에서, 공기흐름은, 열풍 내에 분말을 주입하기 위한 고로 송풍구들 내에 배치된 주입랜스들에 연결된, 몇 개의 주입라인들 사이에서 분배된다. 제1 구역(이하 상류구역으로 칭함)과 제2 구역(이하 하류구역으로 칭함) 사이의 거리는 일반적으로 몇 백미터이고 종종 1km를 초과한다.
고로 내에서 일정한 프로세스를 인가하기 위해, 고로 내로 주입된 분말석탄의 양은 정교하게 조절가능하며, 큰 파동이 되어서는 않 된다. 그러한 주입시스템들 내의 질량 흐름률 제어를 위한 다른 방법들은 현재까지 발전해 왔다. 첫 번째 방법에 따르면, 질량 흐름률은 이송호퍼 내에서, 상기 호퍼를 갖춘 미분중량측정 시스템의 출력신호에 반응하거나 공기이송라인에 직접적으로 장착된 질량 흐름률 센서의 출력신호에 반응하는, 가스 압력을 조절함으로써 제어된다. 두 번째 방법에 따르면, 질량 흐름률은, 상기 호퍼를 갖춘 미분중량측정 시스템의 출력신호에 반응하거나 공기이송라인에 직접적으로 장착된 질량 흐름률 센서의 출력신호에 반응하는, 이송호퍼의 유동화장치 내로 주입된 유동화 가스의 흐름률 또는 공기이송라인 내에 주입된 희석 가스의 흐름률을 조절함으로써 제어된다. 세 번째 방법에 따르면, 질량 흐름률은 흐름 제어밸브의 수단에 의해 공기흐름을 조절함으로써 제어된다. 이러한 세 번째 방법의 제1 실시예에 따르면, 메인 흐름 제어밸브는 이송호퍼 위치, 즉 공기이송라인의 시작부분에서의 이송 라인에 장착되고, 이송호퍼를 갖춘 미분중량측정 시스템의 출력신호에 반응하거나 이송호퍼에서의 이송라인에 장착된 질량 흐름률 센서의 출력신호에 반응하여 제어된다. 이러한 세 번째 방법의 제2 실시예에 따르면, 주입흐름 제어밸브는 분배기 위치에서의 각각의 주입라인들에 장착되고 각각의 주입라인에 장착된 주입질량 흐름률 센서의 출력신호에 반응하여 제어된다.
미국특허 제5,123,632호는 고 내로 분말석탄을 주입하기 위한 공기 주입시스템을 개시한다. 상기 시스템은 상류구역에 위치된 두 개의 이송호퍼들을 포함한다. 고로 내로 주입되는 분말석탄의 전체적인 흐름률은 각각의 이송호퍼의 출구에서의 측정장치에서 조절된다. 이러한 측정장치는, 고로 근처의 하류구역에 위치되고 예를 들어 미국특허 제4,702,182호에 상술된 타입의, 정적분배장치로의 메인 공기이송라인에 의해 연결된다. 이러한 분배기에서, 주요한 공기 흐름은 고로 송풍구들로의 주입라인들을 통해 이송되는 두 번째의 흐름으로 다시 분배된다. 각각의 주입파이프는 폐쇄밸브 및 적어도 하나의 흐름률 제어 송풍구를 포함한다. 각각의 주입라인에서, 보상가스의 주입으로 제어되는 압력 또는 제1 흐름률 제어 송풍구의 하류 주입라인에서의 밸브로 제어되는 압력에 의해, 제1 흐름률 제어 송풍구의 하류일정압력을 유지되는 것이 제안된다.
미국특허 제5,285,735호는 압축이송탱크로부터, 고로로 분말석탄을 이송시키는, 공기이송라인 내로 분말석탄의 주입량을 제어하기 위한 시스템을 개시한다. 이러한 문헌은 공기이송라인 내로 흐르는 분말석탄의 흐름률을 측정하도록 압축이송탱크 근처의 이송라인에 파우더(power) 흐름 측정기를 설치하는 것을 제안한다. 이러한 파우더 흐름 측정기의 출력신호는 이송탱크와 공기이송라인 사이에 설치된 파우더 밸브의 개방을 제어하기 위해 소위 흐름 표시 제어기에 의해 이용된다. 대안으로서, 흐름 표시 제어기는 파우더 밸브의 개방을 제어하기 위해 압축이송탱크를 갖춘 질량측정시스템으로부터의 출력신호를 이용할 수 있다.
본 출원의 출원인에 의해 수행된 현재의 테스트들은 -질량 흐름률 제어의 상태에도 불구하고- 이송라인과 주입라인들의 질량 흐름률은 놀랍게도 중요한 파동들이 된다. 출원인은 질량 흐름률의 이러한 파동들이 공기이송라인이 길수록 더욱 중요하다는 것을 발견했다.
본 발명은 특히 상류구역의 이송호퍼와 하류구역의 분배장치 사이를 연결하는 긴 공기이송라인에서 관찰된 질량 흐름률 내 파동들을 줄이기 위한 데에 그 일반적인 목적이 있다.
본 발명에 따른 고체입자들 주입시스템은, 상류구역에 위치된 이송호퍼; 상기 이송호퍼의 출구에서의 상기 고체입자들의 유동화 및 고체-기체흐름의 형성화를 하기 위한 유동화장치; 상기 유동화장치로부터 하류구역으로 상기 고체-기체흐름을 이송하기 위해, 상기 하류구역에서 복수 개의 주입라인들이 연결된 정적분배장치를 포함하는 공기이송라인; 및 상기 상류구역에서 상기 공기이송라인에 배치된 상류유동 제어밸브, 및 상기 상류구역에서 상기 공기이송라인에 고체원료 질량흐름을 측정가능한 상류질량 흐름률 측정수단을 구비하며, 상기 상류구역의 상기 공기이송라인에서 측정된 고체원료 질량흐름에 반응하는 상기 상류유동 제어밸브의 개방을 제어함으로써, 상기 상류구역에서의 상기 공기이송라인의 질량 흐름률을 제어가능한 상류흐름 제어시스템;을 포함하며, 상기 하류구역의 상기 정적분배장치 상류에서 상기 공기이송라인에 배치된 적어도 하나의 하류흐름 제어밸브, 및 상기 하류구역의 상기 정적분배장치 상류에서 상기 공기이송라인에 배치된 메인 하류질량 흐름률 센서를 구비하며, 상기 메인 하류질량 흐름률 센서에 의해 감지된 순간질량 흐름률에 반응하는 적어도 하나의 하류흐름 제어밸브의 개방을 제어함으로써, 상기 하류구역에서의 상기 공기이송라인의 질량 흐름률을 제어가능하다. 이러한 빠른 하류흐름 제어시스템과 느린 상류흐름 제어시스템의 결합은 상류구역의 이송호퍼와 하류구역의 분배장치 사이를 연결하는 몇백 미터의 공기이송라인에서 관찰된 질량 흐름률의 파동을 효율적으로 줄이도록 한다.
아주 간단한 실시예에서, 상기 하류흐름 제어시스템은, 상기 하류구역의 상기 정적분배장치 상류에서 상기 공기이송라인에 배치된 메인 하류흐름 제어밸브를 포함하며, 상기 메인 하류질량 흐름률 센서에 의해 감지된 순간질량 흐름률에 반응하는 적어도 하나의 하류흐름 제어밸브의 개방을 제어함으로써, 상기 하류구역에서의 상기 공기이송라인의 질량 흐름률을 제어가능하다.
다른 실시예에서, 상기 하류흐름 제어시스템은, 각각의 상기 주입라인들에서의 주입흐름 제어밸브를 포함하며, 상기 메인 하류질량 흐름률 센서에 의해 감지된 순간질량 흐름률에 반응하는 모든 상기 주입흐름 제어밸브들의 개방을 제어함으로써, 상기 하류구역에서의 상기 공기이송라인의 질량 흐름률을 제어가능하다. 이것은 서로로부터 더욱 독립적으로 주입라인들 내의 질량 흐름률들을 조절하도록 한다.
또 다른 실시예에서, 상기 하류흐름 제어시스템은, 각각의 상기 주입라인들에서의 주입흐름 제어밸브 및 주입질량 흐름률 센서를 포함하며, 상기 메인 하류질량 흐름률 센서에 의해 감지된 순간질량 흐름률 및 상기 주입질량 흐름률 센서들에 의해 감지된 순간질량 흐름률들에 반응하는 모든 상기 주입흐름 제어밸브들의 개방을 제어함으로써, 상기 하류구역에서의 상기 공기이송라인의 질량 흐름률을 제어가능하다. 이것은 주입라인들 사이의 질량 흐름률의 분배를 더 잘 제어하도록 한다.
상기 하류흐름 제어시스템은, 각각의 상기 주입라인들에서 연속적으로 장착된 주입흐름 제어밸브 및 주입질량 흐름률 센서; 프로세스 신호로서 상기 메인 하류질량 흐름률 센서의 출력신호를 수신하며, 각각의 상기 주입흐름 제어밸브들을 위한 제1 제어신호를 발생시키는 제1 흐름 제어기; 프로세스 신호로서 상기 주입질량 흐름률 센서의 출력신호를 수신하며, 제2 제어신호를 발생시키는 제2 흐름 제어기; 및 후자가 연속적으로 장착된 상기 주입흐름 제어밸브를 위해 제어신호를 발하도록, 상기 제1 제어신호를 상기 제2 제어신호와 결합시키기 위한 수단;을 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 상류흐름 제어시스템 및 상기 하류흐름 제어시스템 모두는 서로에 대해 독립적으로, 상기 상류유동 제어밸브의 개방범위를 제한가능한 제한회로, 및 상기 적어도 하나의 하류흐름 제어밸브를 포함한다.
상기 상류질량 흐름률 측정수단은, 상기 이송호퍼를 갖춘 보정미분중량측정 시스템; 및 측정간격 동안 상기 보정미분중량측정 시스템에 의해 측정된 중량차이에 근거하는 절대질량 흐름률을 연산하는 질량 흐름률 연산장치;를 포함한다.
상기 상류질량 흐름률 측정수단의 바람직한 실시예는, 상기 상류구역에서의 상기 공기이송라인의 일부분에서 고체원료 밀집도를 감지가능한 흐름밀도 센서와, 상기 상류구역에서의 상기 공기이송라인의 일부분에서 이송속도를 측정가능한 속도 센서를 포함하며, 두 개의 수치들의 산물이 상기 부분에서 상기 순간질량 흐름률의 상대적인 수치인 상대질량 흐름률 센서; 및 상기 상대질량 흐름률 센서에 의해 감지된 겹쳐진 순간 파동들을 가진 절대 질량 흐름률 수치를 산출하기 위해, 상기 상대질량 흐름률 센서에 의해 감지된 상기 상대질량 흐름률 수치와 상기 질량 흐름률 연산장치에 의해 연산된 상기 절대 질량 흐름률 수치를 결합하기 위한 회로 수단;을 더 포함한다.
상기 하류흐름 제어시스템의 메인 질량 흐름률 센서의 바람직한 실시예는 상대질량 흐름률 센서를 포함한다. 이러한 상대질량 흐름률 센서는, 상기 하류구역에서의 상기 공기이송라인의 일부분에서 고체원료 밀집도를 감지가능한 흐름밀도 센서와, 상기 하류구역에서의 상기 공기이송라인의 일부분에서 이송속도를 측정가능한 속도 센서를 포함하며, 두 개의 수치들의 산물이 상기 부분에서 상기 순간질량 흐름률의 상대적인 수치이다.
상기 상류질량 흐름률 측정수단은 상기 이송호퍼를 갖춘 보정미분중량측정 시스템과, 측정간격 동안 상기 보정미분중량측정 시스템에 의해 측정된 중량차이에 근거하는 절대질량 흐름률을 연산하는 질량 흐름률 연산장치를 포함하고, 상기 하류흐름 제어시스템은 상기 상대질량 흐름률 센서에 의해 감지된 겹쳐진 순간 파동들을 가진 절대 질량 흐름률 수치를 산출하기 위해, 상기 상대질량 흐름률 센서에 의해 감지된 상기 상대질량 흐름률 수치와 상기 질량 흐름률 연산장치에 의해 연산된 상기 절대 질량 흐름률 수치를 결합하기 위한 회로 수단을 포함한다.
그러한 주입시스템은 분말석탄 또는 높은 탄소 함유량의 다른 분말 또는 과립원료(예를 들어: 쓰레기 원료)를 고로 내에 주입하기 위해 이용된다.
본 발명에 따른 주입시스템은 상류구역의 이송호퍼와 하류구역의 분배장치 사이를 연결하는 긴 공기이송라인에서 관찰된 질량 흐름률 내 파동들을 줄일 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 목적들, 특징들 및 수반하는 이익들은 첨부된 도면에 대한 실시예들이 한정되지 않으면서 수반되는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다:
도 1은 제어시스템의 제1 실시예를 나타내는 분말석탄을 위한 주입시스템을 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 제어시스템의 제2 실시예를 나타내는 분말석탄을 위한 주입시스템을 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 제어시스템의 제3 실시예를 나타내는 분말석탄을 위한 주입시스템을 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 본 발명이 질량흐름에서 파동을 줄이는 방법을 나타내는 다이어그램이다.
이러한 도면들에서, 참조번호들은 동일하거나 동등한 부분들을 가리킨다.
그러면 본 발명의 바람직한 실시예들은 지금 실정에서 예를 들어 고로의 송풍구들 내로 분말석탄을 주입하기 위해 이용되는 분말석탄 주입시스템에 대하여 아주 구체적으로 서술된다.
도 1, 도 2, 및 도 3에서, 프레임(frame)(1)은 개략적으로 이송호퍼(11) 내에 저장되는 분말석탄이 있는 상류구역을 한정한다. 상기 상류구역은 일반적으로 분말석탄 선탄장 부근이다. 프레임(2)은 분말석탄이, 개략적으로 부호들 13i ... 13n에 의해 나타나는 석탄주입랜스들에 의해, 고로의 송풍구들 내로 주입되는 고로 부근에 하류구역을 개략적으로 한정한다. 상기 위치들은, 일반적으로 몇백 미터와 같고 심지어 1000m를 초과할 수도 있는, 거리 D만큼 이격되어 있다. 프레임(1) 내에 나타난 모든 요소들은 상기 상류구역에 위치된다. 프레임(2) 내에 나타난 모든 요소들은 상기 하류구역에 위치된다.
공기이송라인(15)은 분말석탄을 상류구역으로부터 하류구역으로 거리 D를 넘어 이송하는데 이용된다. 하류구역(프레임(2)에 도시됨)에서, 공기이송라인(15)은 정적분배장치(17)를 갖춘다. 후자는, 석탄주입랜스 13i ... 13n에 분말석탄을 공급하는, 몇 개의 주입라인들(19i-19n) 사이의 공기흐름을 분배한다.
상류구역에서(프레임(1)에 도시됨), 공기이송라인(15)는 이송호퍼(11)의 출구에서 분말석탄을 유동화하기 위한 유동화장치(21)에 연결된다. 유동화 가스공급시스템(23)은, 이송호퍼(11)의 출구에서 분말석탄을 유동 및 공기이송라인(15)을 통해 흐를 수 있는 소위 고체-기체흐름을 형성하기 위해, 예를 들어 질소(N2)와 같은 유동가스(또한 수송가스라 칭함)를 가스공급라인(25)을 통해 유동화장치(21) 내로 주입한다.
유동화장치(21) 내의 분말석탄 유동화는 닫힌 가스제어루프(27)에서 제어된다. 이러한 가스제어루프(27)는 가스공급라인(25)에서 유동가스의 흐름률을 측정하는 가스유량계(29), 가스공급라인(25)에서 가스 흐름을 조절할 수 있는 가스유동 제어밸브(31), 및 피드백 신호와 같이 가스유량계(29)에 의해 측정된 가스유동률을 수신하며, 가스유동 제어밸브(31)의 개방을 제어하는 가스유동 제어기(33)를 포함한다. SP는 가스유동 제어기(33)를 위한 세트 포인트(set point)이다. 이러한 세트 포인트(SP)는 예를 들어 원하거나 측정된 공기이송라인(15)에서의 분말석탄 질량 흐름률 함수 및/또는 다른 매개변수들의 함수로 프로세스 컴퓨터에 의해 연산될 수 있다.
본 발명에 따르면, 주입시스템은 상류구역(프레임(1))에서의 공기이송라인(15) 분말석탄 질량흐름을 제어하기 위한 상류흐름 제어시스템 및 하류구역(프레임(2))에서의 공기이송라인(15) 분말석탄 질량흐름을 제어하기 위한 하류흐름 제어시스템을 포함한다. 이러한 상류 및 하류흐름 제어시스템들의 몇 개의 실시예들은 도 1, 도 2, 및 도 3과 함께 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1의 프레임(1)에 도시된 상류흐름 제어시스템은 공기이송라인(15)의 상류유동 제어밸브(35)를 포함한다. 적정한 흐름 제어밸브(35)는 예를 들어 상표명 GRITZKO(R)로 판매되는 출원인의 흐름 제어밸브다. 이러한 상류유동 제어밸브(35)는 질량 흐름률 연산장치(39)로부터 출력신호를 프로세스 신호(PV)로서 수신하는 제1 PID 흐름 제어기(37)에 의해 제어된다. 후자는 측정간격 기간에 의해 측정된 중량 차이를 분배하는 이송호퍼(11)의 보정미분중량측정 시스템(41)에 의해 측정된 중량 차이에 근거하여 공기이송라인(15) 분말석탄 질량 흐름률을 위한 절대치를 간접적으로 연산한다. 결과적으로, 측정간격 동안에 질량 흐름률의 평균치를 나타내는 kg/s 단위의 질량 흐름률 밸브가 제공된다. 상기 결과적인 상류질량 흐름률 수치는 그것을 조절 세트-포인트(kg/s 단위의 수치)(45)와 비교하고 상류유동 제어밸브(35)를 위해 기초제어 신호(47)를 제공하는 제1 흐름 제어기(37) 내로 프로세스 신호(PV)로서 입력된다. 제한회로(49)에서 이러한 기초제어 신호(47)는 보통 작동에서의 상류유동 제어밸브(35)를 위해 개방 범위(최소 개방-최대 개방)를 선설정할 수 있도록, 그것의 최소치 및 최대치에 대해 제한된다.
도 1의 프레임(2)에 도시된 하류흐름 제어시스템은 하류흐름 제어밸브(51) 및 질량 흐름률 센서(53)(또한 이하 "질량 흐름률 센서(53)"로 칭함)를 포함한다. 이러한 센서(53)의 출력신호는 하류구역에서의 공기이송라인(15)의 일부분에서 순간질량 흐름률의 변화를 주로 가리킨다. 적정한 상대질량 흐름률 센서(53)는 예를 들어 F. BLOCK, D- 52159 ROETGEN (Germany)사의 상표명 CABLOC 인 전기용량 흐름률 센서다. 후자는 전기용량 흐름밀도 센서와 전기용량과 관계있는 속도 센서의 결합이다. 그것은 측정부분에서 분말석탄의 집중도 및 이송속도를 측정하며, 상기 부분에서의 두 개의 수치들의 산물은 상기 질량 흐름률의 상대적인 수치이다.
배율회로(55)에서, 센서(53)의 상대질량 흐름률 출력신호(57)는, 제2 PID 제어기(61)를 위해 정정프로세스 신호(63)를 형성하도록, 상류질량 흐름률 연산장치(39)로부터의 정정요소(59)(예를 들어 동일 또는 프로세스된 신호(75)의 복사)와 결합된다. 이러한 정정프로세스 신호(63)는 분배장치(17) 상류의 공기이송라인(15)에서의 상류질량 흐름률을 나타낸다. 제어기(61)는 프레임(1)에서 흐름 제어기(37)의 세트-포인트(45)가 복사된 세트-포인트(또는 거기의 후처리된 복사본)를 수식하고, 흐름 제어밸브(51)를 위한 기초제어 신호(65)를 제공한다. 제한회로(67)에서 이러한 기초제어 신호(65)는, 보통 작동에서의 하류흐름 제어밸브(51)를 위한 개방범위를 선설정할 수 있도록 하기 위해, 그것의 최소치 및 최대치로서 제한된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 분말석탄 주입시스템은 테스트 공장에서 실제 작동 하에 테스트된다. 상기 테스트 공장에서 상류구역과 하류구역 사이의 거리는 약 500mm이다. 도 4는 획득된 상기 테스트 결과들을 나타낸다. 도 4에 도시된 테스트의 총 기간은 2시간이다. 이러한 테스트는 각 단계가 1시간의 기간을 가진 단계Ⅰ과 단계Ⅱ로 다시 나뉜다(화살표로 도시). 단계Ⅰ 동안(예를 들어 테스트의 첫 시간 동안)에, 상류유동 제어밸브(35)는 상기와 같이 상류구역에서의 공기이송라인(15)의 질량 흐름률을 제어하는 반면에, 하류흐름 제어밸브(51)는 전체적으로 개방된 상태(100% 개방)를 유지한다. 단계Ⅱ 동안(테스트의 두 번째 시간 동안)에, 상류유동 제어밸브(35)는 상기와 같이 하류구역에서의 공기이송라인(15)의 질량 흐름률 제어를 계속하고, 하류흐름 제어밸브(51)는 상기와 같이 하류구역에서의 공기이송라인(15)의 질량 흐름률 제어를 계속한다. 도 4의 곡선(A)는 하류흐름 제어밸브(51)의 상대적인 개방을 퍼센트로 나타낸다. 곡선(B)는 하류구역에서 센서(53)에 의해 측정된 질량 흐름률을 나타낸다. 단계Ⅱ 동안에 센서(53)에 의해 측정된 흐름률 파동들의 진폭들(곡선 B로 도시)은 테스트 단계Ⅰ 동안에 측정된 것들에 비해 더 낮다.
불안정해지는 시스템의 위험을 줄이기 위해, 하류흐름 제어밸브(51)보다 작은 운전범위인 상류유동 제어밸브(35)를 위한 선택이 추천된다. 두 개의 운점범위들은 제한회로들(49,67)의 수단에 의해 용이하게 조절될 수 있다. 전술된 테스트 동안에, 첫 번째와 하류흐름 제어밸브(35,51)의 운전범위들은 예를 들어 하기와 같다:
Figure pct00001

이에 더하여, 상기 테스트 동안에 하기의 매개변수 조절은 상류구역에서 PID 흐름 제어기(37) 및 하류구역에서의 PID 흐름 제어기(61)를 위해 이용된다:
Figure pct00002

분말석탄 주입시스템이 시작되는 동안에, 즉 흐름 제어밸브(51)의 지속적인 개방을 유지하기 위해, 하류구역에서의 흐름률 제어회로를 사용하지 않도록 두는 것이 추천된다. 게다가, 하류구역에서의 흐름률 제어회로(제2 PID 흐름 제어기(61))가 시작될 때, 흐름 제어밸브(51)를 상술된 운전범위 내의 개방으로 선설정되는 것이 높이 추천된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어 40%의 개방은 도 4의 테스트 동안에 흐름 제어밸브(51)의 선설정이다.
도 2의 프레임(1)에 도시된 제어시스템은, 센서(69)가 상대질량 흐름률 수치(71)를 제공하는 점에서 주로, 도 1의 프레임(1)에 도시된 시스템과 다르다. 이러한 목적을 위한 적정 센서는 예를 들어 F. BLOCK, D-52159 ROETGEN(독일)의 상기 CABLOC센서이다. 배율회로(73)는, 제어기(37)를 위한 입력신호로서 이용되는 정정프로세스 신호(77)을 발하기 위해, 센서(69)의 상대질량 흐름률 수치(71)를 상류질량 흐름률 연산장치(39)의 출력신호(75)와 결합시킨다. 이러한 정정프로세스 신호(77)는 이송라인(15)의 상류질량 흐름률을 나타낸다. 그것은 도 1에서 상류질량 흐름률 연산장치의 정정 안된 프로세스 신호보다 질량 흐름률에서 빠른 파동에 더욱더 반응하며, 그럼으로써 그것이 공기이송라인(15)에서의 더욱 균일한 흐름률을 이룰 수 있도록 한다. 스위치(78)은 도 2의 프레임(1)에 도시된 제어시스템에서 센서(69)를 작동되지 않도록 하며, 이로 인하여 후자는 도 1의 프레임(1)에 도시된 제어시스템과 동일한 방법으로 기능한다. 안정성 이유를 위해 센서(69)의 신호를 고려하지 않고 주입시스템을 시작하는 것이 바람직하게 필요하다.
도 2의 프레임(2)에 도시된 제어시스템은, 정적분배장치(17) 상류의 메인 흐름 제어밸브(51)가 주입라인(191-19n)에서의 주입흐름 제어밸브(791 ... 79n)로 이동된 것이 주로, 도 1의 프레임(2)에 도시된 시스템과 다르다. 메인 질량 흐름률 센서와 배율회로(55)는 도 1에서와 같이 동일한 방법으로 동일 타입 및 기능이다. PID 흐름 제어기(81)는, 메인 하류 메인 질량 흐름률 센서(53)에 의해 감지된 순간질량 흐름률에 반응하는 주입흐름 제어밸브들(791 ... 79n) 모두의 개방을 제어함으로써 하류구역에서의 공기이송라인(15) 질량 흐름률을 제어하는, 주입흐름 제어밸브들(791 ... 79n)의 각각을 위한 기초제어 신호를 제공한다. 정정회로(85)에서 정정신호(86)는 흐름 제어기(81)에 의해 발한 기초제어 신호로부터 상쇄될 수 있다. 이러한 정정신호(86)은 예를 들어 상류 흐름 제어기(37)의 출력신호(47) 그대로이거나 후처리된 것일 수 있다. 주입흐름 제어밸브들(791 ... 79n) 각각과 연관된 조절회로(87i)는 제한회로(67)의 출력에 정치신호(89i)를 더한다. 이에 의해 주입흐름 제어밸브(79i) 각각의 시작위치를 각각 조절하는 것은 가능해진다.
도 3의 프레임(1)에 도시된 제어시스템은 도 2의 프레임(1)에 도시된 시스템과 동일하다.
도 3의 프레임(2)에 도시된 제어시스템은, 주입라인들(19i) 각가의 주입질량 흐름률 센서(91i)와 이에 더하여 정적분배장치(17)의 상류에 위치된 메인 질량 흐름률 센서(53)를 포함하는 점에서 주로, 도 2의 프레임(2)에 도시된 시스템과 다르다. 이러한 주입질량 흐름률 센서들(91i) 각각은, 프로세스 신호(PV)로서 주입질량 흐름률 센서(91i)의 출력신호를 수신하는, PID 흐름 제어기(93i)와 연관된다. 가산회로(95i)에서 흐름 제어기(93i)의 출력신호(97i)는, 주입흐름 제어밸브(79i)를 위한 제어신호(101i)를 형성하기 위해 흐름 제어기(81)의 후처리된 출력신호와 결합된다. 이것은 n 주입라인들(191 ... 192) 각각에 적용된다. 이러한 시스템은 주입라인들(19i)의 질량 흐름률들의 동분배를 더욱더 개선하도록 한다.
결과적으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 제어시스템은 공기이송라인(15)의 질량 흐름률 파동들을 줄이도록 한다. 큰 범위의 예측할 수 없는 파동들을 제거함으로써, 여기에서의 제어시스템들은 분말석탄 주입의 정확한 조절 및 측정의 기초를 제공한다. 또한 상기 실시예들은 주입라인들(16Certain)의 질량 흐름률들의 더 나은 동분배를 이루도록 한다. 상기 제어시스템들 및 그것들의 다른 결합들은 분말석탄 주입 프로세스를 최적화하며 이로써 고로 작동을 개선시킨다.
11 이송호퍼
13i 주입랜스들(i=1부터 n까지)
15 공기수송라인
17 정적분배장치
19i 주입라인들(i=1부터 n까지)
21 유동화장치
23 유동화 가스공급시스템
25 가스공급라인
27 가스제어루프
29 가스유량계
31 가스유동 제어밸브
33 가스유동 제어기
35 상류유동 제어밸브
37 상류 PID 유동 제어기
39 상류질량 흐름률
41 미분중량측정 시스템
45 37의 조절 세트-포인트
47 기초제어 신호(37의 출력신호)
49 제한회로
51 하류 (메인) 유동 제어밸브
53 하류 (메인) 질량 흐름률 센서
55 배율회로
57 53의 상대질량 흐름률 출력신호
59 정정요소
61 하류 PID 흐름 제어부
63 61을 위한 정정피드백 신호
65 기초제어 신호 (61의 출력신호)
67 제한회로
69 상류질량 흐름률 센서
71 69의 상대질량 유동률 수치
73 멀티플레이어 회로
75 출력신호
77 39, 69의 정정프로세스 신호
78 스위치
79i 주입흐름 제어밸브 (i=1부터 n까지)
81 PID 흐름 제어기
83 세트포인트 선택 스위치
85 정정회로
87i 조절회로 (i=1부터 n까지)
89i 정치신호 (i=1부터 n까지)
91i 상대질량 흐름률 센서
93i 주입흐름 제어기 (i=1부터 연산장치 n까지)
95i 가산회로 (i=1부터 n까지)
97i 93i의 출력신호 (i=1부터 n까지)
101i 79i을 위한 제어신호

Claims (12)

  1. 상류구역(1)에 위치된 이송호퍼(11);
    상기 이송호퍼(11)의 출구에서의 상기 고체입자들의 유동화 및 고체-기체흐름의 형성화를 하기 위한 유동화장치(21);
    상기 유동화장치(21)로부터 하류구역(2)으로 상기 고체-기체흐름을 이송하기 위해, 상기 하류구역(2)에서 복수 개의 주입라인들(19i)이 연결된 정적분배장치(17)를 포함하는 공기이송라인(15); 및
    상기 상류구역(1)에서 상기 공기이송라인(15)에 배치된 상류유동 제어밸브(35), 및 상기 상류구역(1)에서 상기 공기이송라인(15)에 고체원료 질량흐름을 측정가능한 상류질량 흐름률 측정수단을 구비하며, 상기 상류구역(1)의 상기 공기이송라인(15)에서 측정된 고체원료 질량흐름에 반응하는 상기 상류유동 제어밸브(35)의 개방을 제어함으로써, 상기 상류구역(1)에서의 상기 공기이송라인(15)의 질량 흐름률을 제어가능한 상류흐름 제어시스템;을 포함하며,
    상기 하류구역(2)의 상기 정적분배장치(17) 상류에서 상기 공기이송라인(15)에 배치된 적어도 하나의 하류흐름 제어밸브(51,79i), 및 상기 하류구역(2)의 상기 정적분배장치(17) 상류에서 상기 공기이송라인(15)에 배치된 메인 하류질량 흐름률 센서(53)를 구비하며, 상기 메인 하류질량 흐름률 센서(53)에 의해 감지된 순간질량 흐름률에 반응하는 적어도 하나의 하류흐름 제어밸브(51,79i)의 개방을 제어함으로써, 상기 하류구역(2)에서의 상기 공기이송라인(15)의 질량 흐름률을 제어가능한 하류흐름 제어시스템을 특징으로 하는 고체입자들 주입시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하류흐름 제어시스템은,
    상기 하류구역(2)의 상기 정적분배장치(17) 상류에서 상기 공기이송라인(15)에 배치된 메인 하류흐름 제어밸브(51)를 포함하며, 상기 메인 하류질량 흐름률 센서(53)에 의해 감지된 순간질량 흐름률에 반응하는 적어도 하나의 하류흐름 제어밸브(51,79i)의 개방을 제어함으로써, 상기 하류구역(2)에서의 상기 공기이송라인(15)의 질량 흐름률을 제어가능한 것을 특징으로 하는 주입시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하류흐름 제어시스템은,
    각각의 상기 주입라인들(19i)에서의 주입흐름 제어밸브(79i)를 포함하며, 상기 메인 하류질량 흐름률 센서(53)에 의해 감지된 순간질량 흐름률에 반응하는 모든 상기 주입흐름 제어밸브들(79i)의 개방을 제어함으로써, 상기 하류구역(2)에서의 상기 공기이송라인(15)의 질량 흐름률을 제어가능한 것을 특징으로 하는 주입시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하류흐름 제어시스템은,
    각각의 상기 주입라인들(19i)에서의 주입흐름 제어밸브(79i) 및 주입질량 흐름률 센서(91i)를 포함하며, 상기 메인 하류질량 흐름률 센서(53)에 의해 감지된 순간질량 흐름률 및 상기 주입질량 흐름률 센서들(91i)에 의해 감지된 순간질량 흐름률들에 반응하는 모든 상기 주입흐름 제어밸브들(79i)의 개방을 제어함으로써, 상기 하류구역(2)에서의 상기 공기이송라인(15)의 질량 흐름률을 제어가능한 것을 특징으로 하는 주입시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하류흐름 제어시스템은,
    각각의 상기 주입라인들(19i)에서 연속적으로 장착된 주입흐름 제어밸브(79i) 및 주입질량 흐름률 센서(91i);
    프로세스 신호로서 상기 메인 하류질량 흐름률 센서(53)의 출력신호를 수신하며, 각각의 상기 주입흐름 제어밸브들(79i)을 위한 제1 제어신호를 발생시키는 제1 흐름 제어기;
    프로세스 신호로서 상기 주입질량 흐름률 센서(91i)의 출력신호를 수신하며, 제2 제어신호를 발생시키는 제2 흐름 제어기; 및
    상기 주입흐름 제어밸브(79i)에 연속적으로 장착되고, 상기 주입흐름 제어밸브(79i)를 위해 제어신호를 발하도록, 상기 제1 제어신호를 상기 제2 제어신호와 결합시키기 위한 수단;
    을 더 포함하는 주입시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상류흐름 제어시스템 및 상기 하류흐름 제어시스템 모두는 서로에 대해 독립적으로, 상기 상류유동 제어밸브(35)의 개방범위를 제한가능한 제한회로, 및 상기 적어도 하나의 하류흐름 제어밸브(51,79i)를 포함하는 주입시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상류질량 흐름률 측정수단은,
    상기 이송호퍼(11)를 갖춘 보정미분중량측정 시스템(41); 및
    측정간격 동안 상기 보정미분중량측정 시스템(41)에 의해 측정된 중량차이에 근거하는 절대질량 흐름률을 연산하는 질량 흐름률 연산장치(39);
    를 포함하는 주입시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상류질량 흐름률 측정수단은,
    상기 상류구역(1)에서의 상기 공기이송라인(15)의 일부분에서 고체원료 밀집도를 감지가능한 흐름밀도 센서와, 상기 상류구역(1)에서의 상기 공기이송라인(15)의 일부분에서 이송속도를 측정가능한 속도 센서를 포함하며, 두 개의 수치들의 산물이 상기 부분에서 상기 순간질량 흐름률의 상대적인 수치인 상대질량 흐름률 센서(69); 및
    상기 상대질량 흐름률 센서(69)에 의해 감지된 겹쳐진 순간 파동들을 가진 절대 질량 흐름률 수치를 산출하기 위해, 상기 상대질량 흐름률 센서(69)에 의해 감지된 상기 상대질량 흐름률 수치와 상기 질량 흐름률 연산장치(39)에 의해 연산된 상기 절대 질량 흐름률 수치를 결합하기 위한 회로 수단(73);
    을 더 포함하는 주입시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하류흐름 제어시스템의 메인 질량 흐름률 센서(53)는 상대질량 흐름률 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 주입시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상대질량 흐름률 센서(69)는
    상기 하류구역(2)에서의 상기 공기이송라인(15)의 일부분에서 고체원료 밀집도를 감지가능한 흐름밀도 센서와, 상기 하류구역(2)에서의 상기 공기이송라인(15)의 일부분에서 이송속도를 측정가능한 속도 센서를 포함하며, 두 개의 수치들의 산물이 상기 부분에서 상기 순간질량 흐름률의 상대적인 수치인 것을 특징으로 하는 주입시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상류질량 흐름률 측정수단은 상기 이송호퍼(11)를 갖춘 보정미분중량측정 시스템(41)과, 측정간격 동안 상기 보정미분중량측정 시스템(41)에 의해 측정된 중량차이에 근거하는 절대질량 흐름률을 연산하는 질량 흐름률 연산장치(39)를 포함하고,
    상기 하류흐름 제어시스템은 상기 상대질량 흐름률 센서(69)에 의해 감지된 겹쳐진 순간 파동들을 가진 절대 질량 흐름률 수치를 산출하기 위해, 상기 상대질량 흐름률 센서(69)에 의해 감지된 상기 상대질량 흐름률 수치와 상기 질량 흐름률 연산장치(39)에 의해 연산된 상기 절대 질량 흐름률 수치를 결합하기 위한 회로 수단(73)을 포함하는 것을 특징으로 하는 주입시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    분말석탄 또는 높은 탄소 함유량의 다른 분말 또는 과립원료를 고로 내에 주입하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 주입시스템.
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