KR890005133B1 - 프로세스 히이터의 제어방법 - Google Patents

프로세스 히이터의 제어방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

프로세스 히이터의 제어방법
제1도는 본 발명의 첫번째 구현예를 나타낸 계통도.
제2도는 본 발명의 두번째 구현예를 나타낸 계통도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,110 : 히이터 12,112 : 열교환기
14,114 : 배기용 댐퍼 16,116 : 연료/공기유입구
18,118 : 원료공급 시스템 20,120 : 연료시스템
22,122 : 열흐름 트림시스템 24,28,46,56,130 : 신호처리장치
26,50,124 : 온도전달자 34,52,128,146 : 제어벨브
36 : 마이크로 처리장치 38,40,42 : 전달자
48,132 : 온도제어기 58,142 : O₂/CO전달자
60,144 : 제어기 62,138 : 함수발생기
64,150 : 이동제어기 136 : 열흐름지표 전달자
140 : 합산블록
본 발명은 프로세스 히이터의 연소공정을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 특히 최종생성물의 온도를 일정하게 유지시키면서 공급원료의 엔탈피 및/또는 연료의 발열량을 변화시킬 수 있도록 된 프로세스 히이터의 연소온도를 제어하는 방법에 관한 것이다.
종래에, 프로세스 히이터에 필요한 연료는 최종생성물온도에 의하여 제어되었는바, 이와같은 제어방식은 공급원료의 엔탈피와 연료의 발열량을 변화시켜서 실시하였으나, 이런 경우에 최종 생성물 온도는 여러 형태로 변화되기 때문에 이 온도변화는 하류공정에 혼란을 초래하게 되므로 효율이 떨어지게 되고, 최종생성물의 품질도 큰폭으로 변화하게 되는 문제점이 있었다.
이러한 이유 때문에 최근에 들어서는, 연소효율이 우수한 프로세스 히이터 제어시스템을 이용하는데 역점을 두고 있는바, 예컨대, 프로세스 히이터에서 생성되어지는 생성물에 대한 온도변화를 감소시키기 위한 피이드.포워드식 제어방법의 개발에 관심을 가지게 되었다.
이에, 본 발명은 공급원료의 엔탈피를 원하는 생성물의 엔탈피에 따라 연산하여 필요한 열수요를 예측함은 물론 연료공급을 제어하기 위하여 피이드.포워드 방식으로 사용될 수 있는 프로세스 히이터의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 배기용댐퍼가 설치되어 있으며 생성물을 원하는 최종온도에서 가열되도록 하기 위한 프로세스 히이터의 연소공정을 제어하는데 있어서, 원하는 최종생성물의 온도를 나타내도록 하기위해 필요한 열흐름을 예측된 상태로 연산하는 단계와, 상기 예측된 열흐름의 함수로 히이터의 배기구에 설치된 배기용댐퍼의 위치를 제어하는 단계와, 상기의 히이터에 공급되는 연료의 실제 총열흐름을 연산하는 단계와, 상기 예측된 열흐름과 상기 연산된 실제 연료 열흐름을 비교하여 상기 연산된 실제연료 열흐름과 예측된 열흐름의 차의 함수로 열흐름 트림신호를 산출하는 단계와, 생성물 출력온도에 따른 열흐름 수효신호 생시키는 단계 및 상기 열흐름 트림신호에 의하여 트림되어진 열흐름 수요신호를 히이터에 공급되는 연료흐름을 제어하는 단계로 이루어진 프로세스의 히이터의 제어방법인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 배기용댐과 설치되어 있고, 원하는 최종온도에서 생성물을 가열시키기 위한 프로세스 히이터의 연소공정을 제어하는데 있어서, 히이터의 배기가스의 산소함량을 나타내는 제 1열흐름 트림신호를 발생시키는 단계와, 연료 열흐름지표를 나타내는 제 2열흐름 트림신호를 발생시키는 단계와, 생성물 출구온도에 의한 열흐름 수요신호를 발생시키는 단계와, 열흐름 수요신호의 함수로서 배기용댐퍼의 위치를 제어하는 단계와, 제1 및 제2 열흐름 트림신호에 의하여 트림되어진 열흐름 수요신호에 따라 히이터에 공급되는 연료흐름을 제어하는 단계로 이루어진 프로세스 히이터의 제어방법인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 한 구현예에 의하면, 히이터로 공급되는 연료의 총 열흐름은 연료 BTU, Wobbe나 그외의 다른 열지표, 연료의 압력과 흐름을 측정함으로서 연산되어지며, 이렇게 연산된 값은 필요로 하는 열수요와 비교되고, 연료제어루프내에서 트림함수와 결합되어 최종생성물온도가 연료제어 시스템의 일부분으로 제어되게 된다.
또한, 히이터로 공급되는 총 열흐름은 연료/공기에 대한 배합비율을 제어하기 위하여 배기용 댐퍼의 부위에 사용되게 되며, O₂나 CO제어시스템은 연소효율을 최적조건으로 하기 위하여 댐퍼위치를 조절하게 된다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 공급원료의 엔탈피는 시간에 따라서 매우 느린 속도로 변화시키도록 할 뿐만 아니라 상당한 간격, 예컨대, 1주일에 한번이나 1개월에 한번정도 간격을 유지하면서 변화시키게 되므로 새로운 생산수준을 이룩할 수 있게 되는 것이다.
또한, 최종생성물에 대한 온도제어는 연료흐름 수요와 연료/공기의 배합비율을 일정한 상태로 설정하게 되며, 연료 BTU변화는 연료흐름의 제어벨브에서 주연료 수요값의 여러호과가 배가되도록 피이드.포워드 신호로서 분석되어지고 사용되게 된다. 또한, 연료밸브가 최종위치로 트림되도록 O₂및/또는 CO제어시스템을 이용하게 되므로서 연료효율은 일정하게 유지되게 된다. 이와같은 효율제어는 우수한 히이터 드래프트 제어에 의하여 제한되게 된다.
이하 첨부된 예시도면에 의거하여 본 발명에 따른 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명의 첫번째 구현예에 따른 계통도로서, 프로세스 히이터는 열교환기(12)와 배기용댐퍼(14) 및 연료/공기유입구(16)가 설치되어 있는 히이터(10)와, 부호18로 나타낸 원료공급 시스템과, 부호 20으로 나타낸 연료시스템 및 부호 22로 나타낸 열흐름 트림시스템으로 이루어져 있다.
이와같은 제1도를 참조하여 보면, 원하는 생성물의 온도는 온도전달자(26)에 의해 결정되어지는 공급원료의 온도와 함께 신호처리장치(24)에 입력되고, 이 신호처리장치(24)에서는 이들의 온도차를 연산하게 되며 연산된 온도차는 또 다른 신호처리장치(28)로 입력되게 된다.
또한, 흐름전달자(30)에 의하여 결정되어지는 공급원료의 흐름속도에 대한 흐름신호가 상기의 신호처리장치(28)에도 입력되게 된다. 이때, 상기 신호처리장치(28)에서는 공급원료의 온도와 상기 흐름속도에 따라 예측된 상태로 연산된 열흐름의 수요신호가 발생하게 되는데, 이에 대한 상세한 설명은 다음에 설명하기로 한다.
한편, 공급원료의 흐름속도신호는 원하는 공급원료 흐름속도를 나태내는 신호와 동시에 흐름제어기(32)에 입력되고, 상기 흐름제어기(32)로부터 출력된 신호는 제어벨브(34)로 입력되게 되는데, 이 제어밸브(34)는 히이터(10)로 인가되는 공급원료의 흐름을 제어하게 된다.
한편, 히이터(10)로 입력되는 실제 원료의 흐름은 제 1도에 도시한 바와같이, 마이크로 처리장치(36)에 의하여 전체적으로 제어되게 되는데, 상기의 마이크로 처리장치(36)는 예측된 열흐름 수요에 따른 트림신호와, 출력되는 생성물의 실제온도에 따른 열흐름수요와 직접적으로 연결되어 있다. 이는 예컨대, Wobbe 또는 그와는 다른 발열량지표에 기초를 두게 되는 연료의 발열량은 전달자(38)에 의하여 마이크로 처리장치(36)에 입력되어지고, 동시에 연료흐름신호와 압력신호등이 전달자(40,42)를 통하여 마이크로처리장치(36)에 각각 입력되게 된다.
상기의 마이크로 처리장치(36)에서 출력된 신호는 연산된 실제 연료열흐름의 신호를 나타내게 되는바, 이 신호는 상기 예측된 열흐름 수요신호와 함께 신호처리장치(44)에 입력되게 된다. 그리고, 신호처리장치(44)에서는 상기 연산된 실제 연료열흐름과 상기 예측된 열흐름수요신호와의 차이를 나타내는 연산된 열흐름의 트림신호가 출력되어 다시 신호처리장치(46)에 입력되게 된다.
이와 동시에, 상기의 신호처리장치(46)에는 최종생성물의 실제온도에 따른 열흐름수요신호가 입력되게 된다.
이때, 입력되는 열흐름 수요신호는 온도전달자(50)를 경유한 실제생성물의 온도가 원하는 생성물의 온도와 함께 온도제어기(48)에 입력되므로서 발생되어진 것이다.
따라서, 신호처리장치(46)에 입력되어진 연산된 열흐름트림신호와 열흐름 수요신호는 이 신호처리장치(46)로부터 출력되어 제어밸브(52)에 제공되어지게 되므로 히이터(10)로 공급되는 연료의 흐름을 상기의 제어밸브(52)가 제어하게 되는 것이다.
한편, 신호처리장치(28)로부터 나오는 예측된 열흐름수요신호는 히이터(10)의 배기구에 설치되어 있는 댐퍼(14)를 제어하여 연소효율을 최적으로 하기 위해 신호처리장치(56)에 입력되게 되는데, 이 신호처리장치(56)는 상기의 예측된 열흐름 수요신호와, 배기구에서 발생되는 O₂나 CO 를 나타내는 O₂나 CO전달자(58)와 제어기(60)로부터 출력된 신호를 트림하게 된다.
이어서, 신호처리장치(56)로부터 출력된 신호는 함수발생기(62)에 입력되고, 이 함수발생기(62)는 상술한 바와같이 댐퍼(14)의 위치를 제어하게 되는 이동제어기(64)에 입력되게 된다.
한편, 제2도는 본 발명의 두번째 구현예에 따른 계통도로서, 이 도면에서도 프로세스 히이터는 열교환기(112)와 배기용댐퍼(114) 및 연료/공기유입구(116)로 이루어져 있는 가열기(10)와 118로 나타낸 원료공급 시스템, 120으로 나타낸 연료시스템 및 122로 나타낸 열흐름 트림시스템으로 이루어져 있다.
이와같은 본 발명의 구현예에 있어서는, 원료의 엔탈피를 매우 느린속도로 변화시키거나, 새로운 생산수준을 달성하기 위하여 상당히 넓은 간격을 유지시키면서 엔탈피를 변화시켰다.
예컨대, 제 2도에 나타낸 바와같이 원하는 원료공급 속도가 흐름제어기(124)에 입력될때, 실제 공급원료의 흐름속도는 흐름전달자(126)에 의하여 흐름제어기(124)에 입력되고, 상기의 흐름제어기(124)로부터 출력된 신호는 제어밸브(128)로 입력되어 가열기(110)로 입력되는 공급원료의 흐름을 제어하게 된다.
한편, 가열기(110)로 입력되는 연료의 흐름은 신호처리장치(130)에 의하여 제어도는바, 이 신호처리장치(130)는 연료가스의 산소함량과 연료열흐름에 따른 트림신호와, 생성물층의 온도로부터의 열흐름 수요신호를 함께 받아들이게 되는데, 이때 열흐름수요신호는 원하는 생성물의 온도가 온도전달자(134)에 의하여 결정되어지는 생성물의 실제출력온도 신호와함께 온도제어기(132)에 입력되므로서 결정되게 되며, 연료열흐름 트림신호는 열흐름 지표전달자(136)로부터의 신호가 함수발생기(138)로 입력되므로서 결정되게 된다. 여기서 함수발생기(138)는 합산블록(140)으로 입력되는 연료열흐름 트림신호를 발생시키게 된다.
한편, 산소함량 트림신호는 히이터(112)의 배출톨로에 설치된 O₂및/또는 CO함량전달자(142)에 의하여 제어기(144)에 입력되므로서 결정되어지며, 특히 상기의 제어기(144)는 합산블록(140)에 입력되는 열흐름 트림신호를 제공하게 된다.
이에 따라서, 합산블록(140)에서 출력된 합산트림 신호는 신호처리장치(130)에 입력되어 제어밸브(146)에 제어신호를 제공하므로서 상기의 제어밸브(146)가 히이터(112)로 인가되는 연료에 대한 흐름을 제어하게 된다.
이와같은 두번째 구현예에 있어서, 히이터(110)의 배기구에 설치된 댐퍼(114)는 생성물의 실제온도에 따른 열흐름 수요신호에 의하여 제어되게 되는데, 즉, 신호처리장치(130)에 입력되기도 하는 열흐름 수요신호가 댐퍼(114)의 위치를 제어하게 되는 이동제어기(150)에 입력될 수 있도록 함수발생기(148)에 입력되게 된다.

Claims (5)

  1. 배기용댐퍼(14)가 설치되어 있으며 생성물을 원하는 최종온도에서 가열시키기 위한 프로세스 히이터의 연소공정을 제어하는데 있어서, 원하는 최종생성물의 온도를 나타내기 위해 필요한 열흐름을 예측된 상태로 연산(24,26,28,30)하는 단계와, 상기 예측된 열흐름의 함수로 히이터(10)의 배기구에 설치된 배기용댐퍼(14)의 위치를 제어(56,62,64)하는 단계와, 상기의 히이터(10)에 공급되는 연료의 실제 총 열흐름을 연산(36,38,40,42)하는 단계와, 상기 예측된 열흐름과 상기 연산된 실제 연료 열흐름을 비교(44)하여 상기 연산된 실제 연료열흐름과 예측된 열흐름의 차의 함수로 열흐름 트림신호를 산출하는 단계와, 생성물 출력온도에 따른 열흐름수요신호를 발생(48,50)시키는 단계 및, 상기 열흐름트림신호에 의하여 트림되어진 열흐름수요신호로 히이터(10)에 공급되는 연료흐름을 제어하는 단계로 이루어져서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스히이터의 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 최종생성물의 온도는 공급원료의 엔탈피와 원하는 최종생성물의 엔탈피에 의존되어지는 것을 특징으로 하는 프로세스 히이터의 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 배기용댐퍼(14)의 위치는 배기가스의 산소함량의 함수인 신호(58,60)에 의하여 트림되어지는 예측된 열흐름의 함수에의해 제어(56,62,64)되어지는 것을 특징으로 하는 프로세스히이터의 제어방법.
  4. 배기용댐퍼(114)가 설치되어 있고, 원하는 최종온도에서 생성물을 가열시키기 위하여 프로세스히이터의 연소공정을 제어하는데 있어서, 히이터(11)의 배기가스의 산소함량을 나타내는 제1열흐름 트림신호를 발생(142,144)시키는 단계와, 연료열흐름 지표를 나타내는 제2열흐름 트림신호를 발생(136,138)시키는 단계와, 생성물 출구온도에 따라 열흐름 수요신호를 발생(132,134)시키는 단계와, 열흐름 수요신호의 함수로서 배기용댐퍼(114)의 위치를 제어(148,150)하는 단계와, 제1 및 제 2 열흐름 트림신호에 의하여 트림되어지는 열흐름 수요신호에 따라 히이터(110)에 공급되는 연료흐름을 제어하는 단계로 이루어져서 되는 것을 특징으로 하는 프로세스 히이터의 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 히이터(110)에 공급되는 연료흐름은 제1 및 제2열흐름 트림신호를 합산하고, 그 합과 열흐름 수요신호를 신호처리장치(130)에 입력시키고, 이 신호처리장치(130)로부터의 제어신호을 연료흐름제어수단(146)에 입력시켜서 제어되는 것을 특징으로 하는 프로세스 히이터의 제어방법.
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