KR20110120444A

KR20110120444A - 열풍로 설비의 연소 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110120444A
Application number: KR1020100039865A
Authority: KR
Inventors: 박종석; 박기철
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2011-11-04

Abstract

본 발명은 연소용 가스의 열량과 배기가스의 산소농도에 따라 공연비를 자동 조절하여 연소를 수행함으로써 열풍로 돔 온도를 최적화는 열풍로 설비의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, COG 가스와 BFG 가스의 열량을 검출하는 가스열량 검출부; 배기가스의 산소농도를 검출하는 산소농도 검출부; 열풍로의 돔 온도를 검출하는 돔온도 검출부; 상기 배기가스의 온도를 검출하는 배기가스온도 검출부; 및 상기 COG 가스와 BFG 가스의 열량에 따라 혼합가스비율을 연산하고, 상기 혼합가스비율과 상기 산소농도와 상기 돔온도와 상기 배기가스온도에 따라 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 제어하는 열풍로 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열풍로 설비의 연소 제어 장치 및 방법{APPARATUS CONTROLLING COMBUSTION OF HOTSTOVE EQUIPMENT AND METHOD THEREOF}

본 발명은 열풍로 설비의 연소 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 연소용 가스의 열량과 배기가스의 산소농도에 따라 공연비를 자동 조절하여 연소를 제어함으로써 열풍로 돔(Dome) 온도를 최적화는 열풍로 설비의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

열풍로 설비는 고온의 열풍을 고로에 공급하는 설비이다.

이러한 열풍로 설비는 연소를 통해 축열실에 열을 축열한 후, 축열실로 송풍하여 고온의 열풍을 고로로 공급한다.

열풍로 설비의 연소 제어는 열풍로의 돔 온도에 따라 운전자가 공연비를 조절하여 열풍로 연소 작업을 수행하고 있다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

본 발명은 연소용 가스의 열량과 배기가스의 산소농도에 따라 공연비를 자동 조절하여 연소를 수행함으로써 열풍로 돔 온도를 최적화는 열풍로 설비의 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 열풍로 설비의 연소 제어 장치는, COG 가스와 BFG 가스의 열량을 검출하는 가스열량 검출부; 배기가스의 산소농도를 검출하는 산소농도 검출부; 열풍로의 돔 온도를 검출하는 돔온도 검출부; 상기 배기가스의 온도를 검출하는 배기가스온도 검출부; 및 상기 COG 가스와 BFG 가스의 열량에 따라 혼합가스비율을 연산하고, 상기 혼합가스비율과 상기 산소농도와 상기 돔온도와 상기 배기가스온도에 따라 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 제어하는 열풍로 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 열풍로 제어부는 상기 COG 가스와 상기 BFG 가스의 열량을 분석하는 열량 분석부; 상기 COG 가스와 BFG 가스의 열량에 따라 상기 혼합가스비율을 연산하는 혼합가스비율 연산부; 상기 배기가스의 산소농도와 기준치를 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 배기가스의 산소농도를 제어하는 산소농도 제어부; 및 상기 혼합가스비율에 따라 상기 COG 가스와 상기 BFG 가스의 혼합을 제어하고, 상기 혼합가스비율과 상기 돔온도와 상기 배기가스 온도와 상기 산소농도에 따라 상기 혼합가스의 유량과 상기 공기의 유량을 제어하는 공연비 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 산소농도 검출부는 상기 열풍로와 배기밸브 사이의 산소농도를 검출하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 의한 열풍로 설비의 연소 제어 방법은, 연소명령이 입력되면 배기밸브 측의 산소농도를 검출하는 단계; 상기 산소농도와 기준치를 비교하여 그 비교결과에 따라 산소농도를 조절하는 단계; 열풍로의 돔 온도와 COG 가스와 BFG 가스의 열량을 검출하는 단계; 및 검출한 상기 열량에 따라 BFG 가스와 COG 가스의 혼합가스비율을 연산하고, 상기 혼합가스비율과 상기 돔 온도에 따라 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 조절하여 연소를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 연소를 수행하는 단계에는 배기가스의 온도를 검출하는 단계; 상기 배기가스의 온도와 상기 산소농도와 상기 돔 온도와 상기 열량에 따라 상기 혼합가스의 유량과 상기 공기의 유량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 연소용 가스의 열량과 배기가스의 산소농도에 따라 공연비를 자동 조절하여 연소를 수행함으로써 열풍로 돔 온도를 최적화하여 축열한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 설비의 연소 제어 장치를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 열풍로 제어부의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 설비의 연소 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 설비의 연소 제어 장치를 설명하기 위한 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 열풍로 제어부의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.

본 발명은 열풍로 설비에서 연소용 가스의 열량과 배기가스의 산소농도에 따라 공연비를 자동 조절하여 연소를 수행함으로써 열풍로 돔 온도를 최적화하여 축열할 수 있는 열풍로 설비의 연소 제어 장치를 제공함에 있다.

도 1과 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 설비의 연소 제어 장치는 가스열량 검출부(1)와 산소농도 검출부(2)와 돔온도 검출부(3)와 배기가스온도 검출부(4)와 열풍로 제어부(5)를 포함한다.

열풍로 설비는 연소실(92)에서 연소용 가스와 공기를 연소시켜 축열실(91)에 열을 축열하고, 축열실(91)로 송풍기(20)를 통해 송풍하여 고온의 열풍을 고로(10)에 공급한다.

열풍로 설비는 연소용 가스로 고로(10)에서 용선을 생산하는 과정에서 발생하는 BFG 가스와 COG가스를 이용한다.

가스열량 검출부(1)는 이러한 열풍로(9)의 연소용 가스로 이용되는 COG 가스와 BFG 가스의 열량을 검출한다. 이러한 가스열량 검출부(1)는 COG 가스 열량을 검출하기 위한 COG 열량 검출부(11)와 BFG 가스의 열량을 검출하기 위한 BFG 열량 검출부(12)를 포함한다.

산소농도 검출부(2)는 배기가스의 산소농도를 검출한다. 이러한 산소농도 검출부(2)는 열풍로(9)로부터 배기가스가 배출되는 배기밸브(3) 측의 산소농도를 검출한다.

돔온도 검출부(3)는 열풍로(9)의 돔(93) 온도를 검출한다.

배기가스온도 검출부(4)는 연돌(41)에서 배출되는 배기가스의 온도를 검출한다.

열풍로 제어부(5)는 COG 가스와 BFG 가스의 열량에 따라 혼합가스비율을 연산하고, 혼합가스비율과 검출한 산소농도와 돔 온도와 배기가스온도에 따라 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 제어한다.

이러한 열풍로 제어부(5)는 열량 분석부(51)와 혼합가스비율 연산부(52)와 산소농도 제어부(53)와 공연비 제어부(54)를 포함한다.

열량 분석부(51)는 가스열량 검출부(1)로부터 검출한 COG 가스와 상기 BFG 가스의 열량을 분석한다.

혼합가스비율 연산부(52)는 COG 가스와 BFG 가스의 열량에 따라 혼합가스비율을 연산한다.

산소농도 제어부(53)는 초기 연소시 배기밸브(30) 측의 산소농도를 제어한다. 이러한 산소농도 제어부(53)는 초기 연소시 산소농도 검출부(2)로부터 검출되는 산소농도와 기준치를 비교하여 검출한 산소농도가 기준치 이상인 경우 공기의 유량 조절을 통해 산소농도를 기준치 미만으로 하강시킨다.

공연비 제어부(54)는 혼합가스비율에 따라 COG 가스와 BFG 가스의 혼합을 제어하고, 혼합가스비율과 돔 온도와 배기가스 온도와 산소농도에 따라 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 제어한다.

이러한 공연비 제어부(54)는 혼합실(6)로 공급되는 COG 가스와 BFG 가스의 유량을 혼합가스비율에 따라 조절하여 COG 가스와 BFG 가스를 혼합하고, 혼합가스비율에 따라 혼합가스의 양이 결정되면, 돔 온도와 배기가스 온도와 산소농도에 따라 공기의 양을 결정한다.

즉, 공연비 제어부(54)는 COG 가스와 BFG 가스의 혼합가스비율과 돔 온도와 배기가스 온도와 산소농도에 따라 공연비를 연산하고, 연산한 공연비에 따라 가스밸브(50)와 공기밸브(60)를 제어하여 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 조절한다.

여기서, 혼합가스의 유량과 공기의 유량 조절은 상기에서 연산한 공연비와, 가스유량 검출부(7)와 공기유량 검출부(8)로부터 검출되는 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 비교하여 그 비교결과에 따라 가스밸브(50)와 에어밸브(60)를 제어하여 유량을 조절한다.

결국, 공연비 제어부(54)는 열풍로 설비에 구비된 각종 센서로부터 검출되는 실시간의 데이터에 따라 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 조절하여 연소를 수행한다.

이러한 연소과정을 통해 축열실(91)에 축열된 열은 송풍기(20)와 송풍밸브(40)를 통해 들어오는 냉풍을 열풍으로 변화시키고, 변환된 열풍은 혼냉실(70)을 거쳐 고로(10)에 공급된다.

여기서, 혼냉실(70)은 고로(10)에 열풍 공급시 초기 온도 상승을 방지하기 위해 냉풍을 직접 공급하여 열풍의 온도를 제어한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 설비의 연소 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 설비의 연소 제어 방법은 다음과 같다.

먼저, 열풍로 설비는 연소, 축열, 송풍이라는 과정을 반복하여 동작을 한다.

본 발명에서는 송풍 과정이 완료되고 축열을 위한 열풍로의 연소를 수행하는 과정에 대해 설명한다.

먼저, 연소명령이 입력되면 초기 연소시 배기밸브(30) 측의 산소농도를 검출한다(S10).

이때, 산소농도가 기준치 이상이면 공기의 유량을 조절하여 산소농도를 기준치 미만으로 하강시킨다(S20). 공기의 유량 조절은 에어밸브(60)와 배기밸브(30)를 제어하여 유량을 조절한다.

즉, 초기 연소시 기준치 이상으로 함유된 산소농도에 의해 열풍로 내에서 폭발이 발생하는 것을 방지하기 위해 공기의 유량 조절을 통해 산소농도를 기준치 미만으로 떨어뜨린다.

이어서, 열풍로(9)의 돔(93) 온도와 COG 가스와 BFG 가스의 열량을 검출한다(S30).

그리고, 검출한 열량에 따라 BFG 가스와 COG 가스의 혼합가스비율을 연산하고, 연산한 혼합가스비율과 돔 온도에 따라 공연비를 연산하며, 연산한 공연비에 따라 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 조절하여 연소를 수행한다(S40).

혼합가스의 유량과 공기의 유량 조절은 상기에서 연산한 공연비와, 가스유량 검출부(7)와 공기유량 검출부(8)로부터 검출되는 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 비교하여 그 비교결과에 따라 가스밸브(50)와 에어밸브(60)를 제어하여 유량을 조절한다.

또한, 연소를 수행하는 과정에서, 연돌(41)로 배출되는 배기가스의 온도를 검출하고, 검출한 배기가스의 온도와 산소농도와 돔 온도와 가스의 열량에 따라 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 조절한다(S50).

즉, 연소를 수행하는 과정 중에 지속적으로 배기가스 온도와 산소농도와 돔 온도와 가스의 열량을 검출하여 초기 연소시 연산한 혼합가스비율과 공연비를 조절하여 연소 작업을 수행한다.

이와 같이 본 발명은 연소 작업을 수행하는 과정 중에 검출되는 값에 따라 공연비를 자동으로 조절하여 연소를 수행함으로써 열풍로의 돔 온도를 최적화할 수 있다.

이렇게 열풍로의 돔 온도를 최적화하여 축열된 열은 송풍 과정을 통해 고로(10)로 공급된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 가스열량 검출부 2 : 산소농도 검출부
3 : 돔온도 검출부 4 : 배기가스온도 검출부
5 : 열풍로 제어부 6 : 가스혼합실
7 : 가스유량 검출부 8 : 공기유량 검출부
9 : 열풍로 11 : COG 열량 검출부
12 : BFG 열량 검출부 20 : 송풍기
30 : 배기밸브 41 : 연돌
50 : 가스밸브 60 : 에어밸브
70 : 혼냉실 91 : 축열시
92 : 연소실 93 : 돔

Claims

COG 가스와 BFG 가스의 열량을 검출하는 가스열량 검출부;
배기가스의 산소농도를 검출하는 산소농도 검출부;
열풍로의 돔 온도를 검출하는 돔온도 검출부;
상기 배기가스의 온도를 검출하는 배기가스온도 검출부; 및
상기 COG 가스와 BFG 가스의 열량에 따라 혼합가스비율을 연산하고, 상기 혼합가스비율과 상기 산소농도와 상기 돔온도와 상기 배기가스온도에 따라 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 제어하는 열풍로 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열풍로 설비의 연소 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 열풍로 제어부는
상기 COG 가스와 상기 BFG 가스의 열량을 분석하는 열량 분석부;
상기 COG 가스와 BFG 가스의 열량에 따라 상기 혼합가스비율을 연산하는 혼합가스비율 연산부;
상기 배기가스의 산소농도와 기준치를 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 배기가스의 산소농도를 제어하는 산소농도 제어부; 및
상기 혼합가스비율에 따라 상기 COG 가스와 상기 BFG 가스의 혼합을 제어하고, 상기 혼합가스비율과 상기 돔온도와 상기 배기가스 온도와 상기 산소농도에 따라 상기 혼합가스의 유량과 상기 공기의 유량을 제어하는 공연비 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열풍로 설비의 연소 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 산소농도 검출부는
상기 열풍로와 배기밸브 사이의 산소농도를 검출하는 것을 특징으로 하는 열풍로 설비의 연소 제어 장치.
연소명령이 입력되면 배기밸브 측의 산소농도를 검출하는 단계;
상기 산소농도와 기준치를 비교하여 그 비교결과에 따라 산소농도를 조절하는 단계;
열풍로의 돔 온도와 COG 가스와 BFG 가스의 열량을 검출하는 단계; 및
검출한 상기 열량에 따라 BFG 가스와 COG 가스의 혼합가스비율을 연산하고, 상기 혼합가스비율과 상기 돔 온도에 따라 혼합가스의 유량과 공기의 유량을 조절하여 연소를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열풍로 설비의 연소 제어 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 연소를 수행하는 단계에는
배기가스의 온도를 검출하는 단계;
상기 배기가스의 온도와 상기 산소농도와 상기 돔 온도와 상기 열량에 따라 상기 혼합가스의 유량과 상기 공기의 유량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열풍로 설비의 연소 제어 방법.