KR20240122857A - 샤프트로 가스 분사 제어 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

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KR20240122857A
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shaft
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데롱 첸
바오샨 티안
지안신 카이
레이 리우
타오 리
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신지앙 배아이 아이언 앤 스틸 코., 엘티디.
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Abstract

샤프트로 가스 분사 제어 시스템 및 제어 방법이 개시되며, 코크스 오븐 가스 파이프라인, 탈탄화 가스 파이프라인, 안보용 질소 기체 파이프라인 및 메인 가스 파이프라인을 포함하며, 코크스 오븐 가스 파이프라인 및 탈탄화 가스 파이프라인은 메인 가스 파이프라인에 연통되고, 메인 가스 파이프라인의 분배 분지관은 샤프트로 가스 분사구의 노즐측을 둘러싸고 배치되며, 안보용 질소 기체 파이프라인은 메인 가스 파이프라인에 연통되며, 각 파이프라인은 측정 지점을 조합하는 것을 통해 파이프라인 운전 상태를 검출하고, 밸브 세트를 조절 제어하는 것을 통해 파이프라인 운전 상태를 제어한다. 해당 방법은 풍구 코크스 오븐 가스 분사 시스템에 이상 경우 발생시 안전하게 운전으로부터 퇴출하도록 구현할 수 있다.

Description

샤프트로 가스 분사 제어 시스템 및 제어 방법
본 발명은 샤프트로 가스 분사 기술에 관한 것으로서, 특히 샤프트로 가스 분사 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
강철 공업의 CO2 배출량이 총 배출량의 15％ 이상을 차지함으로 인해, 강철 기업에서는 장기적으로 거대한 탄소 저감 배출의 압력에 직면하고 있다. 현 단계 제철 석탄가스에서의 CO2 량은 약 전체 강철 생산 CO2 총량의 70％를 차지한다. 따라서, 제철 공정은 강철 생산에서 CO2 배출을 저감하는 핵심적인 고리이며, 기존의 샤프트로에서는 일반적으로 풍구 분사 가스 기술을 적용하고 있으며, 풍구 분사 가스를 통해 저탄소 친환경적인 야금 제련 목표를 구현하는 것은 이미 강철 산업에서의 에너지 절약 배출 저감의 일정으로 거론되고 있는 반면, 석탄가스의 가연 폭발성, 유독성으로 인해 풍구 분사 가스에서 반드시 안전 운전 문제를 고려 및 해결해야 함을 결정하게 된다.
상기의 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 샤프트로 가스 분사 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 아래와 같은 방안을 통해 구현된다.
코크스 오븐 가스 파이프라인, 탈탄화 가스 파이프라인, 안보용 질소 기체 파이프라인 및 메인 가스 파이프라인을 포함하는 샤프트로 가스 분사 제어 시스템에 있어서, 상기 코크스 오븐 가스 파이프라인 및 탈탄화 가스 파이프라인은 메인 가스 파이프라인에 연통되고, 메인 가스 파이프라인의 분배 분지관은 샤프트로 가스 분사구의 노즐측을 둘러싸고 배치되며, 상기 안보용 질소 기체 파이프라인은 메인 가스 파이프라인에 연통되며, 상기 각 파이프라인은 측정 지점을 조합하는 것을 통해 파이프라인 운전 상태를 검출하고, 제어 시스템은 측정 지점에서 피드백한 정보 조건을 통해 밸브 세트를 자동적으로 인터록킹 조절 제어하여 파이프라인 운전 상태를 제어함으로써, 가스 분사 시스템의 안전하고 신뢰성있는 운전을 확보한다.
나아가, 상기 코크스 오븐 가스는 코크스 오븐 가스 청정 가압 시스템에 연통되고, 가압 시스템에서의 압축기를 통해 가스를 본 시스템에 인입하여 메인 가스 관로에 연통시키며, 상기 코크스 오븐 가스 관로는 메인 가스 배관에 접속되기 전의 관로 상에 압력 제어 밸브(PV2101), 유량 제어 밸브(FV2101) 및 차단 밸브(ZV2101)가 순차적으로 장착된다.
나아가, 상기 코크스 오븐 가스 청정 가압 시스템 전의 코크스 오븐 가스 관로 상에 온도 측정 지점(TE-0001), 유량 측정 지점(FT-0001), 압력 측정 지점(PT-0001)이 장착되고, 상기 코크스 오븐 가스는 흡착탑을 거쳐 코크스 오븐 가스 중의 타르, 벤졸, 나프탈렌 등 이물질을 흡착 제거한 후 코크스 오븐 가스 압축기에 유입되어 0.7MPa 이상까지 압축 승압된다.
나아가, 상기 압력 제어 밸브(PV2101) 전의 관로 상에 압력 측정 지점(PT-2102)이 장착되고, 압력 제어 밸브(PV2101) 및 유량 제어 밸브(FV2101) 사이의 관로 상에 온도 측정 지점(TE-2101), 유량 측정 지점(FT-2101), 압력 측정 지점(PT-2101)이 장착된다.
나아가, 상기 0.7MPa보다 높은 탈탄화 가스는 본 시스템에 인입되고, 메인 가스 관로에 인입되기 전의 관로 상에 압력 제어 밸브(PV2201), 유량 제어 밸브(FV2201) 및 차단 밸브(ZV2201)가 순차적으로 설치된다.
나아가, 상기 압력 제어 밸브(PV2201) 전의 탈탄화 가스 관로 상에 압력 측정 지점(PT-2202)이 장착되고, 압력 제어 밸브(PV2201) 및 유량 제어 밸브(FV2201) 사이에 온도 측정 지점(TE-2201), 유량 측정 지점(FT-2201) 및 압력 측정 지점(PT-2201)이 장착된다.
나아가, 상기 안보용 질소 기체 파이프라인은, 메인 가스 파이프라인의 관로에 직접 연통되는 한 개의 질소 기체 메인 관로; 및 각각의 노즐 전의 파이프라인 상의 관로에 각각 연통되는 다른 한 개의 보조 질소 기체 관로;를 포함한다.
나아가, 상기 질소 기체 메인 관로는 본 시스템에 접속되기 전에 유량 제어 밸브(FV2301) 및 차단 밸브(2301)가 순차적으로 장착되고, 다른 한 개의 보조 질소 기체 관로는 본 시스템에 접속되기 전에 차단 밸브(3001)가 설치되어 관로의 개폐를 제어하며, 노즐에 접속되기 전의 관로의 분지 관로 상에는 모두 개폐 밸브가 설치되어 분지 배관의 개폐를 제어한다.
나아가, 상기 질소 기체 메인 관로 상에 온도 측정 지점(TE-0002), 유량 측정 지점(FT-0002) 및 압력 측정 지점(PT-0002)이 장착되고, 유량 제어 밸브(FV2301) 전에 온도 측정 지점(TE-2301), 유량 측정 지점(FT-2301) 및 압력 측정 지점(PT-2301)이 장착되며, 유량 제어 밸브(FV2301) 후의 메인 가스 배관과의 전에 압력 측정 지점(PT-0006)이 장착되고, 보조 질소 기체 관로 상의 차단 밸브(3001) 후에 압력 측정 지점(PT-0005)이 장착된다.
나아가, 메인 가스 파이프라인 상에 유량 측정 지점(FT) 및 압력 측정 지점(PT)이 장착되고, 메인 가스 배관이 각각의 노즐에 연결되는 분지 배관 상에 온도 측정 지점, 유량 측정 지점 및 압력 측정 지점이 장착된다.
샤프트로 가스 분사 제어 방법에 있어서, 아래와 같은 단계들을 포함하며,
단계K1에 있어서, 분사 가스 분사를 시작하기 전에, 제어 시스템에서의 각 곳의 측정 지점 신호, 각 설비의 상태 신호를 중앙 제어실에 전송하고;
단계K2에 있어서, 중앙 제어실에서 수신된 신호가 정상 운전 상태 신호인지 여부를 판단하며;
단계K3에 있어서, 전부 정상 운전 상태인 것으로 판단된 후, 중앙 제어실에 의해 분사 신호를 제공하여 가스 분사 제어 행정을 가동시키고;
단계K4에 있어서, 가스 분사 과정 중, 제어 시스템에서의 각 곳의 운전 상태를 실시간으로 모니터링하되, 각 곳의 운전 상태는 각 밸브의 운전 상태, 각 측정 지점에서 검출된 운전 데이터가 요구 데이터 범위 내에 있는지 여부, 샤프트로 운전 상태를 포함하며;
단계K5에 있어서, 샤프트로 정지 및 가스 분사를 정지 시, 중앙 제어실에 의해 분사 정지 신호를 제공하고, 가스 분사 정지 행정을 운행하여 샤프트로 내 가스 분사를 정지한다.
나아가, 상기 단계K3에서의 가동 행정 프로세스는 아래와 같은 단계들을 포함하며,
단계1에 있어서, 설비 상태가 정상인 것으로 판단된 후 분사 행정을 가동시키고;
단계2에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)에 먼저 한 개의 기설정된 개도를 제공하며;
단계3에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 온시키고;
단계4에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 설정 유량을 추적하여 기설정된 개도로 턴 온시키며;
단계5에 있어서, 120초 후에 코크스 오븐 가스 파이프라인 또는 탈탄화 가스 파이프라인 상의 차단 밸브를 턴 온시키고;
단계6에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 또는 탈탄화 가스 파이프라인 상의 유량 제어 밸브를 설정 유량을 추적하여 적절한 개도로 턴 온시키며;
단계7에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 또는 탈탄화 가스 파이프라인 상의 압력 제어 밸브를 턴 온시키되, 개도가 설정 유량의 개도보다 크도록 하고;
단계8에 있어서, 60초 내에 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 턴 오프시키며;
단계9에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 오프시키고, 코크스 오븐 가스의 샤프트로 내 분사를 시작한다.
나아가, 상기 단계K5에서 정지 행정 프로세스는 아래와 같은 단계들을 포함하며,
단계D1에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301) 개도를 100％까지 열어 전부 턴 온시키고;
단계D2에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 온시키며;
단계D3에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 또는 탈탄화 가스 파이프라인 상의 유량 제어 밸브를 전부 턴 오프시키고;
단계D4에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 또는 탈탄화 가스 파이프라인 상의 차단 밸브를 턴 오프시키며;
단계D5에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 설정 유량까지 턴 오프시키고;
단계D6에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)가 전부 턴 온되도록 확인하며;
단계D7에 있어서, 보조 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV3001)를 턴 온시키고;
단계D8에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 점차적으로 턴 오프시키며;
단계D9에 있어서, 노즐 분지 배관 상의 차단 밸브를 턴 오프시키고;
단계D10에 있어서, 일정한 시간 후, 질소 기체가 샤프트로 내 가스에 대한 퍼징을 완료할 때까지 기다렸다가 보조 안보용 질소 기체가 노즐 파이프라인과 연통되는 분지 배관 상의 차단 밸브를 턴 오프시키며;
단계D11에 있어서, 보조 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV3001)를 턴 오프시킨다.
나아가, 상기 단계K4에서 시스템 운전을 제어하는 과정 중, 각 곳의 모니터링 운전 상태가 정상이면, 가스 분사 행정을 운행하여 지속적으로 샤프트로 내에 가스를 분사시키고, 운전 과정 중 각 곳의 모니터링 상태에서 한 곳의 운전 상태라도 이상이 발생하면, 중앙 제어실은 즉각 가스 분사 정지 행정을 수행하여 가스 공급을 중단하고, 안보용 질소 기체를 충입하여 샤프트로 설비를 보호한다.
나아가, 탈탄화 가스 이상, 코크스 오븐 가스 압축기 이상 및 밸브 오작동으로 인해 기압이 부족하거나 가스 공급 정지가 발생한 경우, 질소 기체가 자동적으로 시스템에 보충 유입되어 시스템에 대해 보압 및 퍼징을 진행함으로써, 가스 분사 제어 시스템에 역류가 발생하지 않도록 확보한다.
나아가, 샤프트로 온풍 압력 이상, 샤프트로 냉풍 압력 이상, 샤프트로 분지구 수압 이상, 연수 출구 압력 이상, 흔탁 오일 펌프 출구 압력 이상, 가스 환형관 압력과 온풍 압력의 차이가 정상 범위 이탈, 안보용 질소 기체 파이프라인의 메인 질소 기체 관로 압력 이상, 탈탄화 가스와 코크스 오븐 가스의 총 유량이 기설정된 값보다 작은 경우 등 이상 상태가 발생한 경우, 질소 기체가 자동적으로 시스템에 보충 유입되어 시스템에 대해 보압 및 퍼징을 진행한다.
본 발명에서는 안전하고 고효율적인 풍구 분사 가스의 제어 방법을 설계하여, 풍구에 석탄가스를 분사 후의 정상 및 이상 조작에 대응하도록 함으로써, 샤프트로 풍구에 석탄가스를 분사 후의 시스템이 정상적으로 운전에 투입되도록 구현할 수 있고, 풍구 코크스 오븐 가스 분사 시스템에 이상 경우 발생시 안전하게 운전으로부터 퇴출하도록 구현할 수 있으며, 시스템 안전을 확보하고, 풍구 분사 가스 시스템의 단일 개 밸브 및 밸브 세트의 안전한 연동을 구현하며, 풍구 분사 가스 시스템의 장기적인 안정적 운전을 구현함으로써, 에너지 절약 배출 저감, 탄소 배출 저감의 목표를 달성하도록 한다.
이하, 도면 및 구체적인 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 제어 시스템 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 코크스 오븐 가스 분사 가동 행정의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 코크스 오븐 가스 분사 정지 행정의 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 탈탄화 가스 분사 가동 행정의 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 탈탄화 가스 분사 정지 행정의 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 샤프트로 분사 가스 시스템은 한 개의 코크스 오븐 가스 파이프라인, 한 개의 탈탄화 가스 파이프라인 및 한 개의 안보용 질소 기체 파이프라인을 포함한다.
상기 코크스 오븐 가스 파이프라인과 탈탄화 가스 파이프라인은 동일한 한 개의 메인 가스 파이프라인에 접속되고, 메인 가스 파이프라인에 의해 샤프트로 가스 분사구의 노즐측에 분배되어, 노즐에 의해 석탄가스를 샤프트로 내에 분사 투입시킨다.
상기 안보용 질소 기체 파이프라인은 두 개의 관로를 구비하며, 한 개의 관로는 코크스 오븐 가스 파이프라인 및 탈탄화 가스 파이프라인과 함께 동일한 한 개의 메인 가스 파이프라인에 접속되고, 안보용 질소 기체는 코크스 오븐 가스 및 탈탄화 가스를 따라 함께 메인 가스 배관에 유입되어, 메인 가스 배관에 의해 노즐측에 분배되어 샤프트로 내에 분사 투입된다.
상기 안보용 질소 기체 파이프라인은, 메인 가스 파이프라인에 직접 연통되는 한 개의 메인 질소 기체 관로; 및 각각의 노즐 전의 관로 상에 직접 연통되고 밸브를 통해 해당 질소 기체 관로를 제어하는 다른 한 개의 보조 질소 기체 관로를 포함한다.
상기 코크스 오븐 가스는 본 시스템에 인입된 후 먼저 코크스 오븐 가스 청정 가압 시스템에 유입되고, 다음으로 가압 시스템에서의 압축기를 통해 석탄가스를 본 시스템에 인입한 후, 메인 가스 관로에 인입되며, 상기 코크스 오븐 가스 배관은 메인 가스 배관에 접속되기 전의 관로 상에 압력 제어 밸브(PV2101), 유량 제어 밸브(FV2101) 및 차단 밸브(ZV2101)가 순차적으로 장착되고, 스톱 밸브 후에 블리더(bleeder)가 설치되어 기압을 퍼징 평형시키며, 블리더는 스톱 밸브에 의해 개폐가 제어된다.
상기 코크스 오븐 가스 청정 가압 시스템 전의 코크스 오븐 가스 관로 상에 온도 측정 지점(TE-0001), 유량 측정 지점(FT-0001), 압력 측정 지점(PT-0001)이 장착된다.
상기 압력 제어 밸브(PV2101) 전의 관로 상에 압력 측정 지점(PT-2102)이 장착되고, 압력 제어 밸브(PV2101) 및 유량 제어 밸브(FV2101) 사이의 관로 상에 온도 측정 지점(TE-2101), 유량 측정 지점(FT-2101), 압력 측정 지점(PT-2101)이 장착된다.
상기 탈탄화 가스는 압축기를 거쳐 본 시스템에 인입된 후, 메인 가스 관로에 인입되기 전의 관로 상에도 압력 제어 밸브(PV2201), 유량 제어 밸브(FV2201) 및 차단 밸브(ZV2201)가 순차적으로 설치된다.
상기 압력 제어 밸브(PV2201) 전의 탈탄화 가스 관로 상에安裝압력 측정 지점(PT-2202)이 장착되고, 압력 제어 밸브(PV2201) 및 유량 제어 밸브(FV2201) 사이에 온도 측정 지점(TE-2201), 유량 측정 지점(FT-2201) 및 압력 측정 지점(PT-2201)이 장착된다.
상기 안보용 질소 기체 관로 중 메인 질소 기체 관로는 본 시스템에 접속되기 전에 유량 제어 밸브(FV2301) 및 차단 밸브(2301)가 순차적으로 장착되고, 밸브 후에 블리더가 설치되어 밸브에 의해 개폐가 제어되며, 다른 한 개의 보조 질소 기체 관로는 본 시스템에 접속되기 전에 스톱 밸브(3001)가 설치되어 관로의 개폐를 제어하며, 노즐에 접속되기 전의 관로의 분지 관로 상에는 모두 개폐 밸브가 설치되어 분지 배관의 개폐를 제어한다.
상기 안보용 질소 기체 파이프라인의 질소 기체 메인 관로 상에 온도 측정 지점(TE-0002), 유량 측정 지점(FT-0002) 및 압력 측정 지점(PT-0002)이 장착되고, 유량 제어 밸브(FV2301) 전에 온도 측정 지점(TE-2301), 유량 측정 지점(FT-2301) 및 압력 측정 지점(PT-2301)이 장착되며, 유량 제어 밸브(FV2301) 후의 메인 가스 배관과의 전에 압력 측정 지점(PT-0006)이 장착되고, 노즐에 접속되기 전의 파이프라인의 관로 상의 차단 밸브(3001)후에 압력 측정 지점(PT-0005)이 장착된다.
코크스 오븐 가스 파이프라인과 탈탄화 가스 파이프라인이 메인 가스 파이프라인에 접속된 후의 메인 가스 파이프라인 상에 유량 측정 지점(FT) 및 압력 측정 지점(PT)이 장착되어, 메인 가스 배관 내의 운전 상태를 검출한다.
메인 가스 배관에서 각각의 노즐에 연결된 분지 배관 상에는 온도 측정 지점, 유량 측정 지점 및 압력 측정 지점이 장착되어, 각각의 분지 배관의 운전 상태를 검출한다.
샤프트로 가스 분사 시스템 제어 방법에 있어서, 도 2 내지 도 5에 도시된 단계들과 같이 구체적인 단계들은 아래와 같다.
1. 코크스 오븐 가스 분사
가동:
코크스 오븐 가스 관로 상의 각 측정 지점에서 상응한 데이터를 검출하고, 데이터 신호를 중앙 제어실에 전송하며;
샤프트로 송풍기 운전 정상, 샤프트로 온풍 압력 정상, 샤프트로 냉풍 압력 정상, 샤프트로 풍구 수압 및 수(water)량 정상, 샤프트로 연수(soft water) 출구 압력 및 수량 정상, 샤프트로 흔탁 순환수 수압 및 유량 정상 등 샤프트로 운전 상태가 모두 정상이다.
코크스 오븐 가스 파이프라인 상의 압축기 운전 정상, 압축기 입구 및 출구 압력 정상, 압력 제어 밸브 입구 압력 정상, 압력 제어 밸브 및 유량 제어 정상, 차단 밸브 정상 등 코크스 오븐 가스 파이프라인 운전이 정상이다.
안보용 질소 기체 파이프라인 상의 압력 제어 밸브 입구 압력 정상, 유량 제어 밸브 및 급속 개방형 밸브가 정상이다.
상기의 세 곳이 모두 정상인 것으로 판단된 후, 코크스 오븐 가스 분사를 가동시킬 수 있으며, 중앙 제어실에 의해 코크스 오븐 가스 분사 신호를 제공하고, 코크스 오븐 가스 분사 제어 시스템을 운전하는 구체적인 단계들은 아래와 같으며:
단계S1에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)에 먼저 한 개의 기설정된 개도를 제공하고;
단계S2에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 온시키며;
단계S3에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 설정 유량을 추적하여 기설정된 개도로 턴 온시키고;
단계S4에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2101)를 턴 온시키며;
단계S5에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2101)를 설정 유량을 추적하여 적절한 개도로 턴 온 시키고;
단계S6에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 상의 압력 제어 밸브(PV2101)를 턴 온시키되, 개도가 설정 유량의 개도보다 크도록 하며;
단계S7에 있어서, 60s 내에 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 턴 오프시키고;
단계S8에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 오프시킨다.
정지:
작동이 완료된 후 샤프트로를 정지 시, 먼저 가스 공급을 정지하며, 가스 공급을 정지하는 단계는 아래와 같으며:
단계D1에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301) 개도를 100％까지 열어 전부 턴 온시키고;
단계D2에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 온시키며;
단계D3에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2101)를 전부 턴 오프시키고;
단계D4에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2101)를 턴 오프시키며;
단계D5에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 설정 유량까지 턴 오프시키고;
단계D6에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)가 전부 턴 온되도록 확인하며;
단계D7에 있어서, 보조 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV3001)를 턴 온시키고;
단계D8에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 점차적으로 턴 오프시키며;
단계D9에 있어서, 노즐 분지 배관 상의 차단 밸브를 턴 오프시키고;
단계D10에 있어서, 일정한 시간 후, 질소 기체가 샤프트로 내의 석탄가스와 같은 활성 가스를 전부 배출시킬 때까지 기다렸다가 보조 안보용 질소 기체가 노즐 파이프라인과 연통되는 분지 배관 상의 차단 밸브를 턴 오프시키며;
단계D11에 있어서, 보조 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV3001)를 턴 오프시킨다.
운전:
샤프트로 온풍 압력, 샤프트로 냉풍 압력, 샤프트로 풍구 수압 및 수량, 샤프트로 연수 출구 압력 및 수량, 샤프트로 흔탁 순환수 수압 및 유량 등 샤프트로 운전 상태.
코크스 오븐 가스 파이프라인 상의 압축기 운전, 압축기 입구 및 출구 압력, 압력 제어 밸브 입구 압력, 압력 제어 밸브 및 유량 제어, 차단 밸브 정상 등 코크스 오븐 가스 파이프라인 운전 상태.
이상의 운전 상태가 모두 정상 범위 내에 있으면, 코크스 오븐 가스를 정상적으로 공급하고, 이상의 운전 상태에서 한 곳의 운전 상태라도 정상 범위를 이탈하여 이상이 발생하면, 코크스 오븐 가스 정지 행정을 운행하여 코크스 오븐 가스 공급을 정지하며, 파이프라인 내에 안보용 질소 기체를 충입하여 설비를 뜻밖의 사고로부터 보호한다.
샤프트로 온풍 압력 이상, 샤프트로 냉풍 압력 이상, 샤프트로 분지구 수압 이상, 연수 출구 압력 이상, 흔탁 오일 펌프 출구 압력 이상, 가스 환형관 압력과 온풍 압력의 차이가 정상 범위 이탈, 안보용 질소 기체 파이프라인의 메인 질소 기체 관로 압력 이상, 탈탄화 가스와 코크스 오븐 가스의 총 유량이 기설정된 값보다 작은 경우 등 이상 상태가 발생한 경우, 제어 시스템은 정지 행정을 운행한다.
2. 탈탄화 가스 분사
탈탄화 가스 관로 상의 각 측정 지점에서 상응한 데이터를 검출하고, 데이터 신호를 중앙 제어실에 전송하며;
샤프트로 송풍기 운전 정상, 샤프트로 온풍 압력 정상, 샤프트로 냉풍 압력 정상, 샤프트로 풍구 수압 및 수량 정상, 샤프트로 연수 출구 압력 및 수량 정상, 샤프트로 흔탁 순환수 수압 및 유량 정상 등 샤프트로 운전 상태가 모두 정상이다.
탈탄화 가스 파이프라인 상의 압축기 운전 정상, 압축기 입구 및 출구 압력 정상, 압력 제어 밸브 입구 압력 정상, 압력 제어 밸브 및 유량 제어 정상, 차단 밸브 정상 등 탈탄화 가스 관로 운전이 정상 및 용융 환원로(european smelting furnace) 운전이 정상이다.
탈탄화 가스 조절 밸브 후의 압력과 온풍 압력의 압력의 차이가 정상 범위 내에 있고, 가스 환형관 압력과 온풍 압력의 압력의 차이가 정상 범위 내에 있다.
안보용 질소 기체 파이프라인 상의 압력 제어 밸브 입구 압력 정상, 유량 제어 밸브 및 급속 개방형 밸브가 정상이다.
이상 모두 정상인 것으로 판단된 후, 탈탄화 가스 분사를 가동시킬 수 있으며, 중앙 제어실에 의해 탈탄화 가스 분사 가동 신호를 제공하고, 코크스 오븐 가스 분사 제어 시스템을 운전하는 구체적인 단계들은 아래와 같으며:
단계C1에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)에 한 개의 기설정된 개도를 제공하고;
단계C2에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 온시키며;
단계C3에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 설정 유량을 추적하여 기설정된 개도로 턴 온시키고;
단계C4에 있어서, 탈탄화 가스 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2201)를 턴 온시키며;
단계C5에 있어서, 탈탄화 가스 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2201)를 설정 유량을 추적하여 적절한 개도로 턴 온시키고;
단계C6에 있어서, 탈탄화 가스 파이프라인 상의 압력 제어 밸브(PV2201)를 턴 온시키되, 개도가 설정 유량의 개도보다 크도록 하며;
단계C7에 있어서, 60s내에 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 턴 오프시키고;
단계C8에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 오프시킨다.
탈탄화 가스 공급을 정지 시, 구체적인 단계들은 아래와 같으며:
단계D1에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301) 개도를 100％까지 열어 전부 턴 온시키고;
단계D2에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 온시키며;
단계D3에 있어서, 탈탄화 가스 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2201)를 전부 턴 오프시키고;
단계D4에 있어서, 탈탄화 가스 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2201)를 턴 오프시키며;
단계D5에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 설정 유량까지 턴 오프시키고;
단계D6에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)가 전부 턴 온되도록 확인하며;
단계D7에 있어서, 보조 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV3001)를 턴 온시키고;
단계D8에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 점차적으로 턴 오프시키며;
단계D9에 있어서, 노즐 분지 배관 상의 차단 밸브를 턴 오프시키고;
단계D10에 있어서, 일정한 시간 후, 질소 기체가 샤프트로 내의 석탄가스와 같은 활성 가스를 전부 배출시킬 때까지 기다렸다가 보조 안보용 질소 기체가 노즐 파이프라인과 연통되는 분지 배관 상의 차단 밸브를 턴 오프시키며;
단계D11에 있어서, 보조 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV3001)를 턴 오프시킨다.
운전:
샤프트로 송풍기 운전, 샤프트로 온풍 압력, 샤프트로 냉풍 압력, 샤프트로 풍구 수압 및 수량, 샤프트로 연수 출구 압력 및 수량, 샤프트로 흔탁 순환수 수압 및 유량 등 샤프트로 운전 상태.
탈탄화 가스 파이프라인 상의 압축기 운전, 압축기 입구 및 출구 압력, 압력 제어 밸브 입구 압력, 압력 제어 밸브 및 유량 제어, 차단 밸브 등 탈탄화 가스 관로 운전 상태 및 용융 환원로 운전 상태.
탈탄화 가스 조절 밸브 후의 압력과 온풍 압력의 압력의 차이, 가스 환형관 압력과 온풍 압력의 압력의 차이.
안보용 질소 기체 파이프라인 상의 압력 제어 밸브 입구 압력, 유량 제어 밸브 및 급속 개방형 밸브 등 안보용 질소 기체 관로 운전 상태.
이상의 운전 상태가 전부 정상인 것으로 판단되면, 탈탄화 가스를 정상적으로 지속 공급하고, 이상의 운전 상태에서 한 곳의 운전 상태라도 이상이 발생하면, 정지 행정을 가동하여 탈탄화 가스의 공급을 정지하며, 안보용 질소 기체를 보충하여 설비를 보호한다.
샤프트로 온풍 압력 이상, 샤프트로 냉풍 압력 이상, 샤프트로 분지구 수압 이상, 연수 출구 압력 이상, 흔탁 오일 펌프 출구 압력 이상, 가스 환형관 압력과 온풍 압력의 차이가 정상 범위 이탈, 안보용 질소 기체 파이프라인의 메인 질소 기체 관로 압력 이상, 탈탄화 가스와 코크스 오븐 가스의 총 유량이 기설정된 값보다 작은 경우 등 이상 상태가 발생한 경우, 제어 시스템은 정지 행정을 운행한다.
본 발명에서는 안전하고 고효율적인 풍구 분사 가스의 제어 방법을 설계하여, 풍구에 석탄가스를 분사 후의 정상 및 이상 조작에 대응하도록 함으로써, 샤프트로 풍구에 석탄가스를 분사 후의 시스템이 정상적으로 운전에 투입되도록 구현할 수 있고, 풍구 코크스 오븐 가스 분사 시스템에 이상 경우 발생시 안전하게 운전으로부터 퇴출하도록 구현할 수 있으며, 시스템 안전을 확보하고, 풍구 분사 가스 시스템의 단일 개 밸브 및 밸브 세트의 안전한 연동을 구현하며, 풍구 분사 가스 시스템의 장기적인 안정적 운전을 구현함으로써, 에너지 절약 배출 저감, 탄소 배출 저감의 목표를 달성하도록 한다.

Claims (10)

  1. 코크스 오븐 가스 파이프라인, 탈탄화 가스 파이프라인, 안보용 질소 기체 파이프라인 및 메인 가스 파이프라인을 포함하는 샤프트로 가스 분사 제어 시스템에 있어서,
    상기 코크스 오븐 가스 파이프라인 및 탈탄화 가스 파이프라인은 메인 가스 파이프라인에 연통되고, 메인 가스 파이프라인의 분배 분지관은 샤프트로 가스 분사구의 노즐측을 둘러싸고 배치되며, 상기 안보용 질소 기체 파이프라인은 메인 가스 파이프라인에 연통되며, 상기 각 파이프라인은 측정 지점을 조합하는 것을 통해 파이프라인 운전 상태를 검출하고, 제어 시스템은 측정 지점에서 피드백한 정보 조건을 통해 밸브 세트를 자동적으로 인터록킹 조절 제어하여 파이프라인 운전 상태를 제어함으로써, 가스 분사 시스템의 안전하고 신뢰성있는 운전을 확보하며;
    상기 코크스 오븐 가스는 코크스 오븐 가스 청정 가압 시스템에 연통되고, 가압 시스템에서의 압축기를 통해 가스를 본 시스템에 인입하여 메인 가스 관로에 연통시키며, 상기 코크스 오븐 가스 관로는 메인 가스 배관에 접속되기 전의 관로 상에 압력 제어 밸브(PV2101), 유량 제어 밸브(FV2101) 및 차단 밸브(ZV2101)가 순차적으로 장착되며;
    상기 코크스 오븐 가스 청정 가압 시스템 전의 코크스 오븐 가스 관로 상에 온도 측정 지점(TE-0001), 유량 측정 지점(FT-0001), 압력 측정 지점(PT-0001)이 장착되고, 상기 코크스 오븐 가스는 흡착탑을 거쳐 코크스 오븐 가스 중의 타르, 벤졸, 나프탈렌 등 이물질을 흡착 제거한 후 코크스 오븐 가스 압축기에 유입되어 0.7MPa 이상까지 압축 승압되며;
    상기 압력 제어 밸브(PV2101) 전의 관로 상에 압력 측정 지점(PT-2102)이 장착되고, 압력 제어 밸브(PV2101) 및 유량 제어 밸브(FV2101) 사이의 관로 상에 온도 측정 지점(TE-2101), 유량 측정 지점(FT-2101), 압력 측정 지점(PT-2101)이 장착되며;
    상기 0.7MPa보다 높은 탈탄화 가스는 본 시스템에 인입되고, 메인 가스 관로에 인입되기 전의 관로 상에 압력 제어 밸브(PV2201), 유량 제어 밸브(FV2201) 및 차단 밸브(ZV2201)가 순차적으로 설치되며;
    상기 압력 제어 밸브(PV2201) 전의 탈탄화 가스 관로 상에 압력 측정 지점(PT-2202)이 장착되고, 압력 제어 밸브(PV2201) 및 유량 제어 밸브(FV2201) 사이에 온도 측정 지점(TE-2201), 유량 측정 지점(FT-2201) 및 압력 측정 지점(PT-2201)이 장착되는
    것을 특징으로 하는 샤프트로 가스 분사 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안보용 질소 기체 파이프라인은,
    메인 가스 파이프라인의 관로에 직접 연통되는 한 개의 질소 기체 메인 관로; 및
    각각의 노즐 전의 파이프라인 상의 관로에 각각 연통되는 다른 한 개의 보조 질소 기체 관로;를 포함하는
    것을 특징으로 하는 샤프트로 가스 분사 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 질소 기체 메인 관로는 본 시스템에 접속되기 전에 유량 제어 밸브(FV2301) 및 차단 밸브(2301)가 순차적으로 장착되고, 다른 한 개의 보조 질소 기체 관로는 본 시스템에 접속되기 전에 차단 밸브(3001)가 설치되어 관로의 개폐를 제어하며, 노즐에 접속되기 전의 관로의 분지 관로 상에는 모두 개폐 밸브가 설치되어 분지 배관의 개폐를 제어하는
    것을 특징으로 하는 샤프트로 가스 분사 제어 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 질소 기체 메인 관로 상에 온도 측정 지점(TE-0002), 유량 측정 지점(FT-0002) 및 압력 측정 지점(PT-0002)이 장착되고, 유량 제어 밸브(FV2301) 전에 온도 측정 지점(TE-2301), 유량 측정 지점(FT-2301) 및 압력 측정 지점(PT-2301)이 장착되며, 유량 제어 밸브(FV2301) 후의 메인 가스 배관과의 전에 압력 측정 지점(PT-0006)이 장착되고, 보조 질소 기체 관로 상의 차단 밸브(3001) 후에 압력 측정 지점(PT-0005)이 장착되는
    것을 특징으로 하는 샤프트로 가스 분사 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    메인 가스 파이프라인 상에 유량 측정 지점(FT) 및 압력 측정 지점(PT)이 장착되고, 메인 가스 배관이 각각의 노즐에 연결되는 분지 배관 상에 온도 측정 지점, 유량 측정 지점 및 압력 측정 지점이 장착되는
    것을 특징으로 하는 샤프트로 가스 분사 제어 시스템.
  6. 제1항에 따른 제어 시스템을 제어하는 샤프트로 가스 분사 제어 방법에 있어서, 상기 제어 방법은 아래와 같은 단계들을 포함하며,
    단계K1에 있어서, 분사 가스 분사를 시작하기 전에, 제어 시스템에서의 각 곳의 측정 지점 신호, 각 설비의 상태 신호를 중앙 제어실에 전송하고;
    단계K2에 있어서, 중앙 제어실에서 수신된 신호가 정상 운전 상태 신호인지 여부를 판단하며;
    단계K3에 있어서, 전부 정상 운전 상태인 것으로 판단된 후, 중앙 제어실에 의해 분사 신호를 제공하여 가스 분사 제어 행정을 가동시키고;
    단계K4에 있어서, 가스 분사 과정 중, 제어 시스템에서의 각 곳의 운전 상태를 실시간으로 모니터링하되, 각 곳의 운전 상태는 각 밸브의 운전 상태, 각 측정 지점에서 검출된 운전 데이터가 요구 데이터 범위 내에 있는지 여부, 샤프트로 운전 상태를 포함하며;
    단계K5에 있어서, 샤프트로 정지 및 가스 분사를 정지 시, 중앙 제어실에 의해 분사 정지 신호를 제공하고, 가스 분사 정지 행정을 운행하여 샤프트로 내 가스 분사를 정지하며,
    상기 단계K4에서 시스템 운전을 제어하는 과정 중, 각 곳의 모니터링 운전 상태가 정상이면, 가스 분사 행정을 운행하여 지속적으로 샤프트로 내에 가스를 분사시키고, 운전 과정 중 각 곳의 모니터링 상태에서 한 곳의 운전 상태라도 이상이 발생하면, 중앙 제어실은 즉각 가스 분사 정지 행정을 수행하여 가스 공급을 중단하고, 안보용 질소 기체를 충입하여 샤프트로 설비를 보호하는
    것을 특징으로 하는 샤프트로 가스 분사 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단계K3에서의 가동 행정 프로세스는 아래와 같은 단계들을 포함하며,
    단계1에 있어서, 설비 상태가 정상인 것으로 판단된 후 분사 행정을 가동시키고;
    단계2에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)에 먼저 한 개의 기설정된 개도를 제공하며;
    단계3에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 온시키고;
    단계4에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 설정 유량을 추적하여 기설정된 개도로 턴 온시키며;
    단계5에 있어서, 120초 후에 코크스 오븐 가스 파이프라인 또는 탈탄화 가스 파이프라인 상의 차단 밸브를 턴 온시키고;
    단계6에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 또는 탈탄화 가스 파이프라인 상의 유량 제어 밸브를 설정 유량을 추적하여 적절한 개도로 턴 온시키며;
    단계7에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 또는 탈탄화 가스 파이프라인 상의 압력 제어 밸브를 턴 온시키되, 개도가 설정 유량의 개도보다 크도록 하고;
    단계8에 있어서, 60초 내에 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 턴 오프시키며;
    단계9에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 오프시키고, 코크스 오븐 가스의 샤프트로 내 분사를 시작하는
    것을 특징으로 하는 샤프트로 가스 분사 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단계K5에서 정지 행정 프로세스는 아래와 같은 단계들을 포함하며,
    단계D1에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301) 개도를 100％까지 열어 전부 턴 온시키고;
    단계D2에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)를 턴 온시키며;
    단계D3에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 또는 탈탄화 가스 파이프라인 상의 유량 제어 밸브를 전부 턴 오프시키고;
    단계D4에 있어서, 코크스 오븐 가스 파이프라인 또는 탈탄화 가스 파이프라인 상의 차단 밸브를 턴 오프시키며;
    단계D5에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 설정 유량까지 턴 오프시키고;
    단계D6에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV2301)가 전부 턴 온되도록 확인하며;
    단계D7에 있어서, 보조 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV3001)를 턴 온시키고;
    단계D8에 있어서, 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 유량 제어 밸브(FV2301)를 점차적으로 턴 오프시키며;
    단계D9에 있어서, 노즐 분지 배관 상의 차단 밸브를 턴 오프시키고;
    단계D10에 있어서, 일정한 시간 후, 질소 기체가 샤프트로 내 가스에 대한 퍼징을 완료할 때까지 기다렸다가 보조 안보용 질소 기체가 노즐 파이프라인과 연통되는 분지 배관 상의 차단 밸브를 턴 오프시키며;
    단계D11에 있어서, 보조 안보용 질소 기체 파이프라인 상의 차단 밸브(ZV3001)를 턴 오프시키는
    것을 특징으로 하는 샤프트로 가스 분사 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    탈탄화 가스 이상, 코크스 오븐 가스 압축기 이상 및 밸브 오작동으로 인해 기압이 부족하거나 가스 공급 정지가 발생한 경우, 질소 기체가 자동적으로 시스템에 보충 유입되어 시스템에 대해 보압 및 퍼징을 진행함으로써, 가스 분사 제어 시스템에 역류가 발생하지 않도록 확보하는
    것을 특징으로 하는 샤프트로 가스 분사 제어 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    샤프트로 온풍 압력 이상, 샤프트로 냉풍 압력 이상, 샤프트로 분지구 수압 이상, 연수 출구 압력 이상, 흔탁 오일 펌프 출구 압력 이상, 가스 환형관 압력과 온풍 압력의 차이가 정상 범위 이탈, 안보용 질소 기체 파이프라인의 메인 질소 기체 관로 압력 이상, 탈탄화 가스와 코크스 오븐 가스의 총 유량이 기설정된 값보다 작은 경우 등 이상 상태가 발생한 경우, 질소 기체가 자동적으로 시스템에 보충 유입되어 시스템에 대해 보압 및 퍼징을 진행하는
    것을 특징으로 하는 샤프트로 가스 분사 제어 방법.
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