KR20230157750A - Apparatus and method for controlling temperature of boiler exhaust gas - Google Patents
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Abstract
보일러에서 배출되어 SCR로 유입되는 배기가스의 온도를 적절하게 낮출 수 있도록, 보일러에서 배출되는 배기가스의 질소산화물을 제거하는 SCR의 입구쪽에 마련되어 SCR로 유입되는 배기가스에 외기를 공급하여 배기가스 온도를 저감하는 구조의 보일러 배기가스 온도 제어 장치를 제공한다.In order to appropriately lower the temperature of the exhaust gas discharged from the boiler and flowing into the SCR, it is provided at the inlet of the SCR, which removes nitrogen oxides from the exhaust gas discharged from the boiler, and supplies outdoor air to the exhaust gas flowing into the SCR to reduce the exhaust gas temperature. Provides a boiler exhaust gas temperature control device structured to reduce .
Description
본 개시내용은 SCR 전단에서 보일러 배기가스 온도를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an apparatus and method for controlling boiler exhaust gas temperature upstream of an SCR.
일반적으로, 발전 설비는 보일러를 통해 화석연료를 연소하여 발생된 열에너지를 이용하여 전기, 스팀 등의 에너지를 발생시킨다. 발전 설비의 보일러에서 배출되는 배가스는 질소 산화물 등의 오염물을 포함하고 있어 대기 오염 방지를 위한 처리설비를 거쳐 유해 가스를 제거하게 된다.Generally, power generation facilities generate energy such as electricity and steam using heat energy generated by burning fossil fuel through a boiler. The exhaust gas discharged from the boiler of power generation facilities contains pollutants such as nitrogen oxides, so it goes through treatment facilities to prevent air pollution to remove harmful gases.
배기가스 처리 방법은 습식법과 건식법이 있으며, 촉매를 사용하여 질소산화물을 질소 및 수분으로 환원시키는 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction; SCR)이 경제적 측면 및 기술적인 측면에서 유리하여 주로 사용되고 있다. 이에, 보일러의 후단에는 배기가스의 유해가스를 처리하기 위한 SCR이 배치된다. 보일러에서 배출되는 배기가스는 SCR을 통과한 후 공기예열기와 집진기 등을 거쳐 굴뚝을 통해 배출된다.Exhaust gas treatment methods include wet methods and dry methods, and the Selective Catalytic Reduction (SCR) method, which reduces nitrogen oxides to nitrogen and moisture using a catalyst, is mainly used because it is advantageous from an economic and technical standpoint. Accordingly, an SCR is placed at the rear of the boiler to treat harmful gases in the exhaust gas. The exhaust gas discharged from the boiler passes through the SCR, passes through an air preheater and dust collector, and is discharged through the chimney.
그런데, 조업 변경이나 연료 전환 등으로 보일러에서 배출되는 배기가스의 온도가 상승하여 높게 유지되는 경우, SCR의 촉매 최대 연속 사용 온도인 415℃를 초과하는 현상이 발생된다. 이에, SCR의 촉매가 고온에 노출됨으로써 촉매의 열적 피로에 의하여 촉매활성을 감소시키고, 수명을 저하시켜 잦은 촉매교환으로 인해 운전 비용을 상승시키게 된다.However, when the temperature of the exhaust gas discharged from the boiler rises and remains high due to operation changes or fuel switching, a phenomenon occurs that exceeds 415°C, the maximum continuous use temperature of the SCR catalyst. Accordingly, when the SCR catalyst is exposed to high temperatures, the catalyst activity is reduced due to thermal fatigue of the catalyst, its lifespan is reduced, and operating costs increase due to frequent catalyst replacement.
이에, SCR의 촉매 성능이 저하되는 것을 방지하기 위해 배기가스의 최대 허용 온도 내에서 보일러의 출력을 감소하여 운전함으로써, 발전 효율이 떨어지는 문제가 있다.Accordingly, in order to prevent the catalytic performance of the SCR from deteriorating, the boiler is operated with reduced output within the maximum allowable temperature of the exhaust gas, resulting in a decrease in power generation efficiency.
본 과제는 보일러에서 배출되어 SCR로 유입되는 배기가스의 온도를 적절하게 낮출 수 있도록 된 보일러 배기가스 온도 제어 장치 및 온도 제어 방법을 제공하는 것이다.This project is to provide a boiler exhaust gas temperature control device and temperature control method that can appropriately lower the temperature of the exhaust gas discharged from the boiler and flowing into the SCR.
본 과제는 SCR의 수명을 연장할 수 있도록 된 보일러 배기가스 온도 제어 장치 및 온도 제어 방법을 제공하는 것이다.This project is to provide a boiler exhaust gas temperature control device and temperature control method that can extend the life of SCR.
본 구현예의 온도 제어장치는, 보일러에서 배출되는 배기가스의 질소산화물을 제거하는 SCR의 입구쪽에 마련되어 SCR로 유입되는 배기가스에 외기를 공급하여 배기가스 온도를 저감하는 구조일 수 있다. The temperature control device of this embodiment may be provided at the inlet side of the SCR, which removes nitrogen oxides from the exhaust gas discharged from the boiler, and may be structured to reduce the exhaust gas temperature by supplying outside air to the exhaust gas flowing into the SCR.
상기 제어장치는 상기 SCR의 입구와 연결되는 인렛덕트에 설치되어 외기를 내부로 유입시키기 위한 적어도 하나의 공급관, 상기 공급관을 선택적으로 개폐하는 댐퍼를 포함할 수 있다.The control device may be installed in an inlet duct connected to the inlet of the SCR and include at least one supply pipe for introducing outside air into the interior, and a damper for selectively opening and closing the supply pipe.
상기 제어장치는 상기 인렛덕트에 설치되어 배기가스의 온도를 검출하는 제1 온도센서, 상기 제1 온도센서의 출력신호를 연산하여 SCR로 유입되는 배기가스의 온도가 기준값 이상인 경우 상기 댐퍼 개폐 신호를 출력하여 상기 공급관을 개방하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The control device operates a first temperature sensor installed in the inlet duct to detect the temperature of the exhaust gas, calculates the output signal of the first temperature sensor, and generates the damper opening/closing signal when the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR is above the reference value. It may further include a control unit that outputs the output and opens the supply pipe.
상기 제어장치는 상기 SCR의 출측에 설치되어 SCR을 거친 배기가스의 온도를 검출하는 제2 온도센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2 온도센서의 출력신호를 연산하여 SCR을 거친 배기가스의 온도가 기준값 이하인 경우 상기 댐퍼 개폐 신호를 출력하여 상기 공급관을 폐쇄하는 구조일 수 있다.The control device further includes a second temperature sensor installed on the output side of the SCR to detect the temperature of the exhaust gas that has passed through the SCR, and the control unit calculates the output signal of the second temperature sensor to determine the temperature of the exhaust gas that has passed through the SCR. If the temperature is below the reference value, the damper opening/closing signal may be output to close the supply pipe.
상기 제1 온도센서는 상기 인렛덕트에 설치되는 산소센서와 상기 공급관 사이에 설치될 수 있다. The first temperature sensor may be installed between the oxygen sensor installed in the inlet duct and the supply pipe.
본 구현예의 온도 저감 방법은 보일러의 후단에 배치되어 보일러에서 배출되는 배기가스의 질소산화물을 제거하는 SCR의 입구쪽으로 외기를 공급하여 배기가스의 온도를 저감하는 단계를 포함할 수 있다.The temperature reduction method of this embodiment may include reducing the temperature of the exhaust gas by supplying outside air to the inlet of the SCR, which is disposed at the rear of the boiler and removes nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the boiler.
상기 온도 저감 방법은 상기 SCR 입측에 마련된 제1 온도센서로부터 SCR로 유입되는 배기가스 온도를 검출하는 단계, 제1 온도센서로부터 검출된 배기가스의 온도가 기준값 이상인지 여부를 연산하는 단계, 배기가스 온도가 기준값 이상인 경우 SCR 입구쪽으로 외기를 유입하는 단계를 포함할 수 있다.The temperature reduction method includes detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR from a first temperature sensor provided at the entrance of the SCR, calculating whether the temperature of the exhaust gas detected by the first temperature sensor is greater than a reference value, and exhaust gas If the temperature is above the reference value, a step of introducing external air toward the SCR inlet may be included.
상기 온도 저감 방법은 상기 SCR 출측에 마련된 제2 온도센서로부터 SCR에서 배출되는 배기가스 온도를 검출하는 단계, 제2 온도센서로부터 검출된 배기가스의 온도가 기준값 이하인지 여부를 연산하는 단계, 배기가스의 온도가 기준값 이하인 경우 외기의 공급을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.The temperature reduction method includes detecting the temperature of the exhaust gas discharged from the SCR from a second temperature sensor provided on the SCR output side, calculating whether the temperature of the exhaust gas detected by the second temperature sensor is below a reference value, and exhaust gas If the temperature is below the reference value, the step of blocking the supply of external air may be further included.
이와 같이 본 구현예에 의하면, 외기를 유입하여 보일러의 고온의 배기가스 온도를 낮춤으로써, 항상 적정한 온도의 배기가스를 SCR로 유입시킬 수 있게 된다. 이에, 고온의 배기가스로부터 촉매를 보호하고 출력 상승을 도모하여 경제성을 높일 수 있게 된다. According to this embodiment, by lowering the temperature of the high-temperature exhaust gas of the boiler by introducing outside air, it is possible to always introduce exhaust gas of an appropriate temperature into the SCR. Accordingly, it is possible to increase economic efficiency by protecting the catalyst from high-temperature exhaust gas and increasing output.
또한, SCR의 촉매를 고온의 배기가스로부터 보호하여 수명을 극대화할 수 있다. 이에, 촉매 교체 회수를 줄여 유지비용을 절감할 수 있으며, 빈번한 교체작업으로 인한 시간과 비용 및 안전사고 감소 효과를 얻을 수 있다.Additionally, the lifespan of the SCR catalyst can be maximized by protecting it from high-temperature exhaust gases. Accordingly, maintenance costs can be reduced by reducing the number of catalyst replacements, and the time and cost and safety accidents due to frequent replacement work can be reduced.
도 1은 본 실시예에 따라 SCR에 설치된 보일러 배기가스 온도 제어장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따라 온도 제어장치의 공급관 개방시 배기가스의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 실시예에 따라 온도 제어장치의 공급관 개방시 굴뚝에서 배출되는 배기가스의 산소 및 질소산화물 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic diagram showing a boiler exhaust gas temperature control device installed in an SCR according to this embodiment.
Figure 2 is a graph showing the temperature change of exhaust gas when the supply pipe of the temperature control device is opened according to this embodiment.
Figure 3 is a graph showing changes in oxygen and nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the chimney when the supply pipe of the temperature control device is opened according to this embodiment.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, and the present invention is not limited thereby, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later. The embodiments described below may be modified into various forms without departing from the concept and scope of the present invention. As much as possible, identical or similar parts are indicated using the same reference numerals in the drawings.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used below is only for referring to specific embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms include plural forms unless phrases clearly indicate the contrary. As used in the specification, the meaning of "comprising" is to specify a specific characteristic, area, integer, step, operation, element and/or component, and to specify another specific property, area, integer, step, operation, element, component and/or group. It does not exclude the existence or addition of .
도 1은 본 실시예에 따라 SCR에 설치된 보일러 배기가스 온도 제어장치를 도시하고 있으며, 도 2는 온도 제어장치의 외기 유입 구조를 보다 상세하게 나타내고 있다.Figure 1 shows a boiler exhaust gas temperature control device installed in the SCR according to this embodiment, and Figure 2 shows the outside air inflow structure of the temperature control device in more detail.
이하, 설명의 편의를 의해 배기가스가 진행하는 방향을 따라 앞선쪽을 전단이라 하고 뒤쪽을 후단이라 한다.Hereinafter, for convenience of explanation, the front side along the direction in which the exhaust gas travels will be referred to as the front end, and the back side will be referred to as the rear end.
도 1에 도시된 바와 같이, 보일러(100)의 후단에는 배기가스의 유해가스를 처리하기 위한 SCR(110)이 배치된다. 보일러(100)에서 배출되는 배기가스는 SCR(110)의 인렛덕트(112)를 따라 SCR(110)로 유입되고, SCR(110) 내부에 마련된 촉매층을 지나면서 질소산화물(NOx)이 제거된다. 촉매층을 지나 SCR(110) 출구로 나온 배기가스는 공기예열기(120)와 집진기(130) 등을 거쳐 굴뚝(140)을 통해 배출된다. As shown in FIG. 1, an
본 실시예의 온도 제어장치는, SCR(110)의 인렛덕트(112)에 마련되어 SCR(110)로 유입되는 배기가스의 온도가 높은 경우 인렛덕트(112)로 외기를 유입시켜 배기가스 온도를 저감하는 구조일 수 있다.The temperature control device of this embodiment is provided in the
이에, 외기에 의해 배기가스의 온도가 낮아져 SCR(110)에 설치된 촉매층을 고온의 배기가스로부터 보호할 수 있고, 촉매층의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, the temperature of the exhaust gas is lowered by the outside air, so the catalyst layer installed in the SCR 110 can be protected from the high temperature exhaust gas, and the lifespan of the catalyst layer can be prevented from being shortened.
이를 위해, 본 실시예의 제어장치는 SCR(110)의 입구와 연결되는 인렛덕트(112)에 설치되어 외기를 내부로 유입시키기 위한 적어도 하나의 공급관(10), 공급관(10)을 선택적으로 개폐하는 댐퍼(12)를 포함할 수 있다.For this purpose, the control device of this embodiment is installed in the
공급관(10)은 외기가 유통될 수 있는 관 구조물로, 인렛덕트(112)를 따라 적어도 하나 이상 배열 설치될 수 있다. 공급관(10)의 크기나 설치 개수는 보일러(100) 설비의 사양이나 외기 유입량 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.The
공급관(10)에는 댐퍼(12)가 설치되어 공급관(10)을 개폐할 수 있다. 댐퍼(12)가 개방 작동되면 공급관(10)이 열리면서 외기가 인렛덕트(112) 내부로 유입된다. 댐퍼(12)가 폐쇄 작동되면 공급관(10)이 닫혀 외기의 유입치 차단된다. 댐퍼(12)는 공급관(10)을 개폐할 수 있는 구조면 모두 적용될 수 있다. A
댐퍼(12)는 작업자가 수동으로 개폐하는 구조일 수 있으며, 이러한 구조 외에 댐퍼(12)는 모터나 실린더 등의 구동부와 연결되어, 구동부의 동력을 이용하여 기계적으로 개폐되는 구조일 수 있다.The
공급관(10)이 복수개로 배치된 구조의 경우, 각 공급관(10)에 설치된 댐퍼(12)를 개별 구동하여 각 공급관(10)을 선택적으로 개폐할 수 있다. 공급관(10)의 개폐 개수에 따라 한 번에 인렛덕트(112)로 유입되는 외기의 유량을 조절할 수 있다. 이에, 외기의 유입량을 조절하여 배기가스 온도에 맞춰 적절한 양의 외기를 공급할 수 있게 된다.In the case of a structure in which a plurality of
또한, 제어장치는 인렛덕트(112)에 설치되어 배기가스의 온도를 검출하는 제1 온도센서(20), SCR(110)의 출측에 설치되어 SCR(110)을 거친 배기가스의 온도를 검출하는 제2 온도센서(22), 제1 온도센서(20)와 제2 온도센서(22)의 출력신호를 연산하여 댐퍼(12) 개폐 신호를 출력하는 제어부(30)를 더 포함할 수 있다.In addition, the control device includes a
제1 온도센서(20)는 SCR(110)로 유입되는 배기가스 온도 즉, 외기와 혼합되지 않은 상태의 배기가스 온도를 검출한다.The
본 실시예에서, 제1 온도센서(20)는 인렛덕트(112)에 설치되는 산소센서(S)와 공급관(10) 사이에 설치될 수 있다. 이에, 제1 온도센서(20)를 통해 인렛덕트(112)을 지나는 배기가스의 온도를 정확하게 검출할 수 있게 된다.In this embodiment, the
제1 온도센서(20)가 공급관(10)보다 후단에 설치되는 경우 공급관(10)으로부터 유입되는 외기에 의해 정확한 배기가스 온도를 검출하기 어렵다. 제1 온도센서(20)가 산소센서(S) 전단에 설치되는 경우 공급관(10)으로부터 유입되는 외기에 의해 산소센서(S)가 간섭을 받게 되어 불완전 연소를 유발할 수 있다.When the
이와 같이, 본 실시예의 경우 제1 온도센서(20)가 산소센서(S)와 공급관(10) 사이에 배치됨으로써, 산소센서(S)의 간섭을 방지하면서 정확한 배기가스 온도를 측정할 수 있게 된다.In this way, in this embodiment, the
공급관(10) 역시 인렛덕트(112)를 따라 산소센서(S)는 물론 제1 온도센서(20)보다 후단에 설치되므로, 외기 유입시 제1 온도센서(20)와 산소센서(S)에 대한 간섭을 방지할 수 있다. The
제2 온도센서(22)는 SCR(110)를 거친 배기가스가 배출되는 출구쪽에 설치된다. 제2 온도센서(22)는 SCR(110)의 출측에서 촉매층을 거친 배기가스의 온도를 검출할 수 있으면 충분하며 설치 위치는 다양하게 변형될 수 있다. The
제2 온도센서(22)에 의해 촉매층을 거친 배기가스의 온도가 검출된다. The temperature of the exhaust gas that has passed through the catalyst layer is detected by the
제어부(30)는 제1 온도센서(20)에 의해 검출된 배기가스의 온도값과 제2 온도센서(22)에 의해 검출된 배기가스의 온도값을 연산하여 댐퍼(12) 개폐 신호를 출력한다.The
수동 댐퍼(12)의 경우, 작업자는 제어부(30)의 출력 신호에 따라 댐퍼(12)를 개폐 작동할 수 있다. 외부 구동력에 의해 기계적으로 개폐되는 댐퍼(12)의 경우, 제어부(30)의 출력 신호에 따라 구동부가 제어 작동되어, 댐퍼(12)를 개폐할 수 있다.In the case of the
본 실시예에서, 제어부(30)에는 SCR(110)로 유입되는 배기가스의 최대 온도값과 최저 온도값에 대한 데이터를 기준값으로 하여 기준값과 실제 온도값을 비교하는 연산식이 내부에 미리 저장될 수 있다. In this embodiment, the
예를 들어, SCR(110)로 유입되는 배기가스 온도의 최대값에 대한 기준값(이하 최대기준값이라 한다)은 탈질촉매의 성능 저하 방지를 위한 최대 허용 온도인 430℃, 바람직하게는 400℃로 설정될 수 있다. 그리고 SCR(110)을 거쳐 배출되는 배기가스 온도의 최저값에 대한 기준값(이하 최저기준값이라 한다)은 320℃, 바람직하게는 350℃로 설정될 수 있다.For example, the reference value for the maximum value of the exhaust gas temperature flowing into the SCR (110) (hereinafter referred to as the maximum reference value) is set to 430°C, preferably 400°C, which is the maximum allowable temperature to prevent deterioration in the performance of the denitrification catalyst. It can be. And the reference value for the lowest temperature of the exhaust gas discharged through the SCR (110) (hereinafter referred to as the lowest reference value) may be set to 320°C, preferably 350°C.
이와 같이, 제1 온도센서(20)로부터 검출된 배기가스 온도는 제어부(30)로 인가되고, 제어부(30)는 이 온도값에 따라 출력신호를 내보내, 공급관(10)을 개방할 수 있다. 공급관(10)이 개방되면서 외기가 유입되어 배기가스의 온도가 최대기준값 이하로 낮아지게 된다. 또한, 제2 온도센서(22)로부터 검출된 배기가스의 온도에 따라 제어부(30)는 출력신호를 내보내, 공급관(10)을 폐쇄할 수 있다. 공급관(10)이 폐쇄되면서 외기의 유입이 차단되어 배기가스 온도가 상승된다.In this way, the exhaust gas temperature detected by the
따라서, 본 제어장치에 의해 SCR(110)로 유입되는 배기가스의 온도가 적정 범위로 유지되어, 고온의 배기가스로부터 SCR(110)의 촉매를 보호하고 출력 상승을 도모할 수 있게 된다.Therefore, the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR (110) is maintained in an appropriate range by this control device, making it possible to protect the catalyst of the SCR (110) from high-temperature exhaust gas and increase output.
이하, 본 실시예의 제어장치에 의해 배출가스 온도를 제어하는 과정에서 대해 설명한다. Hereinafter, the process of controlling the exhaust gas temperature by the control device of this embodiment will be described.
본 실시예의 온도 제어는, 제1 온도센서(20)로부터 SCR(110)로 유입되는 배기가스 온도를 검출하고, 제1 온도센서(20)로부터 검출된 배기가스의 온도가 기준값 이상인지 여부를 연산하여, 배기가스 온도가 설정값 이상인 경우 SCR(110) 입구쪽으로 외기를 유입하는 과정을 거쳐 이루어질 수 있다.The temperature control of this embodiment detects the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR (110) from the
또한, 배기가스의 온도가 떨어진 경우, 제2 온도센서(22)로부터 SCR(110)에서 배출되는 배기가스 온도를 검출하고, 제2 온도센서(22)로부터 검출된 배기가스의 온도가 설정값 이하인지 여부를 연산하여, 배기가스의 온도가 설정값 이하인 경우 외기의 공급을 차단하는 과정을 통해 배기가스 온도를 높이게 된다. In addition, when the temperature of the exhaust gas drops, the temperature of the exhaust gas discharged from the SCR (110) is detected from the
제1 온도센서(20)에서 검출된 배기가스의 온도가 최고기준값 이하인 경우 제어부(30)는 공급관(10)을 폐쇄한 상태로 유지한다. 이에, 외기의 유입은 이루어지지 않고, 배기가스는 그대로 SCR(110)로 유입된다.If the temperature of the exhaust gas detected by the
제1 온도센서(20)에서 검출된 배기가스 온도가 최고기준값을 넘는 경우, 제어부(30)는 공급관(10) 개방을 위한 출력신호를 인가할 수 있다. 제어부(30)의 출력신호에 따라 댐퍼(12)가 개방작동되면서 공급관(10)이 열려 외기가 공급관(10)을 통해 인렛덕트(112) 내부로 유입된다. 따라서, 배기가스에 차가운 외기가 혼합되면서 SCR(110)로 유입되는 배기가스의 온도가 최고기준값보다 떨어져 적정한 온도로 낮아지게 된다. When the exhaust gas temperature detected by the
공급관(10)이 복수개인 경우 최고기준값과 배기가스의 온도차이 정도에 따라 개방될 공급관(10)의 개수가 달라질 수 있다. 차이가 클수록 더 많은 수의 공급관(10)을 개방하고, 차이가 작은 경우 개방할 공급관(10)의 개수를 줄일 수 있다.When there are
이와 같이, 배기가스에 외기를 혼합하여 SCR(110)로 유입되는 배기가스 온도를 바람직하게 SCR(110) 운영에 적합한 400℃ 이하로 관리할 수 있게 된다.In this way, by mixing the exhaust gas with outside air, the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR (110) can be preferably managed to below 400°C, which is suitable for operating the SCR (110).
SCR(110)을 지난 배기가스는 SCR(110) 출구를 지나면서 제2 온도센서(22)에 의해 온도가 검출된다.The temperature of the exhaust gas that has passed through the SCR (110) is detected by the second temperature sensor (22) as it passes through the outlet of the SCR (110).
제2 온도센서(22)에서 검출된 배기가스의 온도가 최저기준값 이상인 경우 제어부(30)는 공급관(10)을 계속 개방된 상태 그대로 유지할 수 있다. 이에, 외기가 인렛덕트(112)로 계속 유입되어 배기가스의 온도를 낮춰 SCR(110)로 공급할 수 있다.When the temperature of the exhaust gas detected by the
공급관(10)이 열려 외기가 인렛덕트(112)로 계속 유입됨에 따라 SCR(110)로 배기가스의 온도는 점차 낮아지게 된다.As the
이에, 제2 온도센서(22)에서 검출된 배기가스 온도가 최저기준값보다 낮은 경우, 제어부(30)는 공급관(10) 폐쇄를 위한 출력신호를 인가할 수 있다. 제어부(30)의 출력신호에 따라 댐퍼(12)가 폐쇄작동하면서 공급관(10)이 닫혀 외기의 유입이 차단된다. 따라서, 배기가스에 차가운 외기가 혼합되지 않아 SCR(110)로 유입되는 배기가스의 온도는 최저기준값 이상으로 높아지게 된다.Accordingly, when the exhaust gas temperature detected by the
공급관(10)이 복수개인 경우 최저기준값과 배기가스의 온도차이 정도에 따라 폐쇄될 공급관(10)의 개수가 달라질 수 있다. 차이가 클수록 더 많은 수의 공급관(10)을 폐쇄하고, 차이가 작은 경우 폐쇄할 공급관(10)의 개수를 줄일 수 있다.When there are
이와 같이, 공급관(10)을 폐쇄하여 배기가스에 외기가 혼합되지 않도록 함으로써, SCR(110)로 유입되는 배기가스 온도를 높여 바람직하게 SCR(110) 운영에 적합한 350℃ 이상으로 관리할 수 있게 된다.In this way, by closing the
도 2는 공급관 개방에 따른 배기가스의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the change in temperature of exhaust gas according to opening of the supply pipe.
도 2의 그래프에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 온도를 나타낸다. 또한, 그래프에서 위쪽 선과 아래쪽 선은 보일러에 연결된 두 개의 SCR에 대한 측정값을 나타낸다.In the graph of Figure 2, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents temperature. Additionally, the upper and lower lines in the graph represent measurements for the two SCRs connected to the boiler.
실험은, 종래와 같이 SCR의 인렛덕트에 설치된 공급관을 개방하지 않은 상태와, 본 실시예와 같이 공급관을 개방한 상태에서의 배기가스 온도를 연속적으로 검출하고 이들을 비교하여 이루어졌다.The experiment was conducted by continuously detecting and comparing the exhaust gas temperature in a state in which the supply pipe installed in the inlet duct of the SCR was not opened as in the past and in a state in which the supply pipe was opened as in this embodiment.
도 2의 그래프에서 확인할 수 있듯이, 실험 결과 종래 공급관이 없을 때와 비교하여 본 실시예와 같이 공급관을 개방하여 외기를 혼합한 경우, 배기가스의 온도 변화값이 평균 30℃ 정도 감소하였음을 알 수 있다.As can be seen in the graph of FIG. 2, the experimental results show that when the supply pipe is opened and outdoor air is mixed as in this embodiment, the temperature change value of the exhaust gas decreases by about 30°C on average compared to the case where there is no conventional supply pipe. there is.
따라서, 본 제어장치에 의해 고온의 배기가스 온도를 낮춰 SCR로 공급할 수 있음을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that this control device can lower the temperature of high-temperature exhaust gas and supply it to the SCR.
도 3은 공급관 개방시 굴뚝에서 배출되는 배기가스의 산소 및 질소산화물 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a graph showing changes in oxygen and nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the chimney when the supply pipe is opened.
실험은, SCR의 인렛덕트에 설치된 공급관을 개방하지 않은 상태에서 굴뚝으로 배출되는 배기가스의 산소 함량과 질소산화물 함량을 검출하고, 공급관을 개방하여 외기를 유입한 상태에서 굴뚝으로 배출되는 배기가스의 산소 함량과 질소산??루 함량을 검출하고 이들을 비교하여 이루어졌다.In the experiment, the oxygen content and nitrogen oxide content of the exhaust gas discharged from the chimney were detected without opening the supply pipe installed in the inlet duct of the SCR, and the exhaust gas discharged from the chimney with the outside air introduced by opening the supply pipe was measured. This was done by detecting the oxygen content and nitric acid content and comparing them.
도 3의 실험 결과에 나타낸 바와 같이, 외기를 유입하였을 때 산소함량이 0.4% 증가하였으나 정상 수치 이내로 유지되었으며, 질소산화물은 13ppm 감소하였다.As shown in the experimental results of Figure 3, when outside air was introduced, the oxygen content increased by 0.4% but remained within normal values, and nitrogen oxides decreased by 13ppm.
또한, 외기 유입으로 인해 공기예열기의 온도강하나, 집진기 입구 온도 상승, 굴뚝 출구 온도의 증가는 매우 미미하거나 거의 나타나지 않았다.In addition, due to the inflow of outside air, the temperature drop of the air preheater, the increase in the dust collector inlet temperature, and the increase in chimney outlet temperature were very slight or almost non-existent.
이에, 본 실시예에 따라 배기가스에 외기를 유입하여 배기가스 온도를 낮추더라도 보일러 설비 및 SCR의 성능은 저하되지 않는다는 것을 확인할 수 있다.Accordingly, it can be confirmed that the performance of the boiler equipment and SCR does not deteriorate even if the exhaust gas temperature is lowered by introducing outside air into the exhaust gas according to this embodiment.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.Although exemplary embodiments of the present invention have been shown and described as described above, various modifications and other embodiments will occur to those skilled in the art. These modifications and other embodiments are to be considered and included in the appended claims without departing from the true spirit and scope of the present invention.
10 : 공급관 12 : 댐퍼
20 : 제1 온도센서 22 : 제2 온도센서
30 : 제어부10: supply pipe 12: damper
20: first temperature sensor 22: second temperature sensor
30: control unit
Claims (7)
상기 SCR의 입구와 연결되는 인렛덕트에 설치되어 외기를 내부로 유입시키기 위한 적어도 하나의 공급관, 및 상기 공급관을 선택적으로 개폐하는 댐퍼를 포함하는 보일러 배기가스 온도 제어 장치.According to claim 1,
A boiler exhaust gas temperature control device including at least one supply pipe installed in an inlet duct connected to the inlet of the SCR to introduce outside air into the interior, and a damper that selectively opens and closes the supply pipe.
상기 인렛덕트에 설치되어 배기가스의 온도를 검출하는 제1 온도센서, 및 상기 제1 온도센서의 출력신호를 연산하여 SCR로 유입되는 배기가스의 온도가 기준값 이상인 경우 상기 댐퍼 개폐 신호를 출력하여 상기 공급관을 개방하는 제어부를 더 포함하는 보일러 배기가스 온도 제어 장치.According to claim 2,
A first temperature sensor installed in the inlet duct to detect the temperature of the exhaust gas, and an output signal of the first temperature sensor are calculated to output the damper opening/closing signal when the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR is higher than the reference value. A boiler exhaust gas temperature control device further comprising a control unit that opens the supply pipe.
상기 SCR의 출측에 설치되어 SCR을 거친 배기가스의 온도를 검출하는 제2 온도센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2 온도센서의 출력신호를 연산하여 SCR을 거친 배기가스의 온도가 기준값 이하인 경우 상기 댐퍼 개폐 신호를 출력하여 상기 공급관을 폐쇄하는 구조의 보일러 배기가스 온도 제어 장치.According to claim 3,
It further includes a second temperature sensor installed on the output side of the SCR to detect the temperature of the exhaust gas that has passed through the SCR, and the control unit calculates the output signal of the second temperature sensor to determine if the temperature of the exhaust gas that has passed through the SCR is below the reference value. A boiler exhaust gas temperature control device configured to close the supply pipe by outputting the damper opening/closing signal.
상기 온도 저감 단계는, 상기 SCR 입측에 마련된 제1 온도센서로부터 SCR로 유입되는 배기가스 온도를 검출하는 단계, 제1 온도센서로부터 검출된 배기가스의 온도가 기준값 이상인지 여부를 연산하는 단계, 및 배기가스 온도가 기준값 이상인 경우 SCR 입구쪽으로 외기를 유입하는 단계를 포함하는 보일러 배기가스 온도 제어 방법.According to claim 5,
The temperature reduction step includes detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR from a first temperature sensor provided at the entrance of the SCR, calculating whether the temperature of the exhaust gas detected by the first temperature sensor is above a reference value, and A boiler exhaust gas temperature control method including the step of introducing outside air toward the SCR inlet when the exhaust gas temperature is above the reference value.
상기 온도 저감 단계는, 상기 SCR 출측에 마련된 제2 온도센서로부터 SCR에서 배출되는 배기가스 온도를 검출하는 단계, 제2 온도센서로부터 검출된 배기가스의 온도가 기준값 이하인지 여부를 연산하는 단계, 및 배기가스의 온도가 기준값 이하인 경우 외기의 공급을 차단하는 단계를 더 포함하는 보일러 배기가스 온도 제어 방법.According to claim 6,
The temperature reduction step includes detecting the temperature of the exhaust gas discharged from the SCR from a second temperature sensor provided on the SCR output side, calculating whether the temperature of the exhaust gas detected by the second temperature sensor is below a reference value, and A boiler exhaust gas temperature control method further comprising blocking the supply of external air when the temperature of the exhaust gas is below the reference value.
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