KR100689150B1 - 보일러 공연비 다중제어 시스템 - Google Patents

보일러 공연비 다중제어 시스템 Download PDF

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KR100689150B1
KR100689150B1 KR1020000072735A KR20000072735A KR100689150B1 KR 100689150 B1 KR100689150 B1 KR 100689150B1 KR 1020000072735 A KR1020000072735 A KR 1020000072735A KR 20000072735 A KR20000072735 A KR 20000072735A KR 100689150 B1 KR100689150 B1 KR 100689150B1
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel

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Abstract

본 발명은 기력발전의 제어 계통 중 보일러에 공급되는 연료와 연료의 연소에 필요한 공기를 공급해 주는 제어 시스템에 관한 것으로, 본 발명은 발전기 출력 변화로 인해 발생된 주증기 압력 변화를 일정하게 유지시키는 주증기 압력 제어기(100); 주증기 압력 제어기(100)에서 압력 변화의 실제치와 설정치 간의 편차를 해소하기 위해 전송되는 연료 증감 신호를 공기량으로 제한하는 1차 연료 제한회로(101); 1차 연료 제한회로(101)에서 출력되는 연료 증감 신호를 보일러(1)에서 연소중인 모든 연료의 총 연소유량과 연산하여 주증기 압력 제어기(100)로부터 연료 증감 신호를 지시받는 연료 마스타(102); 연료 마스타(102)에서 전송된 신호를 연소되는 유량 대비 연료의 급 증감이 발생하지 못하도록 하는 2차 연료 제한회로(103); 연소되는 연료의 연소율 대비 실제 공연비를 보정하는 과잉 공기 합산회로(111); 과잉 공기 합산회로(11) 신호에 대기중의 산소농도 21%를 보정하는 과잉 공기 보정회로(110); 과잉 공기 보정회로(110)에서 출력된 값을 설정치로 이용하여 보일러(1)에서 연소되고 나오는 폐가스 중의 산소 함유량과 연산하는 과잉 공기 연산회로(109); 과잉 공기 연산회로(109)와 1차 및 2차 연료 제한회로(101, 103)에서 전송되는 신호를 종합적으로 비교 분석하여 연소에 필요한 총 공기 공급량을 조절하는 총 공기 공급량 연산기(51); 및 총 공기 공급량 연산기(51)에서 조절된 공기량을 3단 3열 버너로 공급하는 상단, 중단, 하단 공기량 조절회로(117c, 117b, 117a)를 포함하여 이루어진다.
보일러, 공연비, 고로가스, 전로가스, 코크스가스, 공기량 제어 시스템, 주증기, 버너

Description

보일러 공연비 다중제어 시스템{Multiplex control system of boiler air and fuel ratio}
도 1 은 종래의 공기량 제어 시스템을 보인 구성도.
도 2 는 종래의 보일러 단별 공기량 제어 시스템을 보인 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 보일러 공연비 다중 제어 시스템을 보인 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 단별 공기량 제어 시스템을 보인 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1. 보일러 2. 연돌
3. 고로가스(BFG)배관 4. 전로가스(LDG)배관
5. 코크스가스(COG)배관 6. 유인 송풍기(IDF)
7. 압입 송풍기(FDF) 8. 총 공기 공급량 오리피스
9. 압입 송풍기 댐퍼 10. 총 공기 공급량 검출기
11. 주 공기 덕트 12. 하단 공기공급량 검출기
13. 중단 공기공급량 검출기 14. 상단 공기공급량 검출기
15 16, 17. 상단, 중단, 하단 공기공급량 검출기 오리피스
18, 19, 20. 상단, 중단, 하단 공기량 조절댐퍼
21, 22, 23. 상단, 중단, 하단 공기덕트 24. 폐가스중의 산소 검출기
25, 26, 27. 상단, 중단, 하단버너 28. 연료관 오리피스
34. 코크스가스 상단 유량검출기 35. 고로가스 상단 유량검출기
36. 전로가스 유량검출기 37. 고로가스 중단 유량검출기
38. 코크스가스 하단 유량검출기 39. 고로가스 하단 유량검출기
40. 코크스가스 차단변 41. 코크스가스 제어변
42. 전로가스 차단변 43. 전로가스 제어변
44. 고로가스 차단변 45. 고로가스 제어변
51. 총 공기 공급량 연산기 52. 주증기 수동 압력 설정기
53. 주증기 압력 검출 발신기
54c, 54b, 54a. 상단, 중단, 하단 공기량 연산기
100. 주증기 압력 제어기 101. 1차 연료 제한회로
102. 연료 마스터 103. 2차 연료 제한회로
104. 총 연소 유량 합산기 105. 제한기
109. 과잉 공기연산 회로 110. 과잉 공기 보정회로
111. 과잉 공기 합산회로 112. 과잉 공기 합산기
113. 고로가스 총 연소유량 114. 코크스가스 총 연소유량
115. 총 연료 연소율 합산기 117c. 상단 공기량 조절회로
117b. 중단 공기량 조절회로 117a. 하단 공기량 조절회로
120. 비교기 121. 신호 발생회로
122. 공기량 비교회로 126. 절환기
127. 주증기 압력 평균기
본 발명은 보일러 공연비 다중제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3단 3열 버너를 장착한 보일러 장치에 연료의 연소에 필요한 공기를 제어하여 보일러의 연소 효율을 최대한 극대화 시킬 수 있도록 함으로써 연료의 완전연소와 보다 안정적인 주증기 압력제어가 가능하도록 한 보일러 공연비 다중 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 보일러를 운영하는데 있어 가장 주가 되는 제어기는 주증기 압력 제어기(보일러 마스터)로, 이 주증기 압력 제어지는 주증기 압력이 항상 일정하게 유지되도록 제어를 하고 있다.
전술한 바와 같은 보일러는 보일러의 외적인 요인으로서 발전기 출력이 변하면 터빈으로 유입되는 증기량이 변하게 되어 주증기 압력이 변하게 되는데, 주증기 압력 제어계에서는 압력의 실제치와 설정치를 일치시키기 위하여 연료유량을 증감 시키고 연료의 증감에 따라 공기량 또한 증감시키는 공연비 제어 시스템을 이루고 있다. 이와 관련된 종래의 공기량 제어 시스템은 다음과 같다.
도 1 은 종래의 공기량 제어 시스템을 보인 구성도, 도 2 는 종래의 보일러 단별 공기량 제어 시스템을 보인 구성도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이 종래의 공기량 제어 시스템은 주증기 압력 제어기(100)에서 터빈으로 공급되어지는 주증기 배관에 설치된 세 개의 주증기 압력 검출 발신기(53)로부터 검출된 신호의 평균값을 주증기 압력의 실제신호로 사용하고, 운전자가 임의로 압력설정을 할 수 있는 주증기 수동 압력 설정기(52)에 설정된 압력 설정치에 실제 압력치를 맞추려고 연료 증감 신호를 보내게 되고, 동시에 총 공기 공급량 연산기(51)의 공기량 증감 설정치로 전송된다.
총 공기 공급량 연산기(51)의 공기량 증감 설정치로 전송된 공기량 설정값은 압입 송풍기 댐퍼(9) 전단에 설치된 총 공기 공급량 검출기(10)에서 검출된 공기량 실제치(10a)와 총 공기 공급량 연산기(51)에서 비교 분석되어 압입 송풍기 댐퍼(9)를 구동 제어하게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 종래의 연소용 공기량 공급 제어 시스템에서 공급되어지는 총 공기 공급량 검출기(10)에서 검출된 공기량 실제치인 총 공기량(10a)은 도 2 에 도시된 바와 같이 단별로 공기량이 분할되어 공급되어지는데, 압입 송풍기(7)에서 송풍된 공기가 압입 송풍기 댐퍼(9)의 제어로 연소에 필요한 공기량을 설정 공급하면, 상단, 중단, 하단으로 분리된 공기덕트(21, 22, 23)를 통해 상단, 중단, 하단버너(25, 26, 27)로 공급되어진다.
이때, 상단, 중단, 하단 공기량(14a, 13a, 12a) 검출은 총 공기량(10a) 검출과 동일하게 상단, 중단, 하단 공기덕트(21, 22, 23)에 설치되어 있는 상단, 중단, 하단 공기 공급량 검출기 오리피스(15, 16, 17)를 통과하는 전후 공기 압력차를 이용하여 하단, 중단, 상단 공기 공급량 검출기(12, 13, 14)에서 유량을 검출하게 된다.
하단, 중단, 상단 공기 공급량 검출기(12, 13, 14)에서 검출된 공기량은 각 단별로 연소되는 연료의 연소유량에 맞추어 단별 공기량 조절 연산기(54c, 54b, 54a)에서 현재 공급 되어지는 공기량(12a, 13a, 14a)과 연소유량 변화를 비교 분석하여 단별 공기덕트(21, 22, 23)를 통해 공급되어지는 총 공기 공급량(10a)을 개별적으로 분할하여 공급되어진다.
전술한 바와 같은 종래의 공기량 제어 시스템은 발전기 출력이 변하면 보일러 주증기 압력이 변동되고, 항상 일정하게 유지하려는 주증기 압력 제어기(100)에서 그에 대한 보상으로 연료의 연소유량을 증감하게 되는데, 이러한 조정은 보일러(1)의 운전 특성상 한 번의 연소유량 증감으로 맞추어지는 것이 아니고, 수 회에 걸쳐 연소유량이 증감 되어야만 조정이 완료된다.
이때, 수회에 걸쳐 변화되는 연소유량이 공기량 제어 시스템으로 직접 모두 전송되어 변화되는 연소유량과 동일하게 공기량 제어 시스템까지 연동적으로 변화하여 주증기 압력 제어기에서는 발전기 출력변화로 인한 연료의 증감이 외란으로 작용하는 문제가 발생하게 된다.
전술한 바와 같은 발전기 출력변화로 인한 연료의 증감이 외란으로 작용하는 문제는 보일러 제어계 중 말단부에 속하는 공기량 제어계까지 외란을 가중시켜 보일러 전체 제어계로 외란이 파급되는 역 효과를 유발시키게 되는 문제점이 바생하게 된다.
또한, 전술한 바와 같은 외란으로 인해 연료는 연소에 필요한 공기량이 헌팅(hunting)하여 불완전연소가 발생하게 되며, 그로 인한 연소효율 하락에 의한 보일러의 효율저하가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, 발전기 출력 변화 및 기타 보일러 외적인 요인으로 인해 발생되는 주증기 압력 변화시 그에 대한 보상으로 연소되는 연료의 유량변화보다 연소용 공기가 선행적으로 보상되고 난 뒤 연료의 변화가 발생 될 수 있도록 함은 물론, 공기량 보상 또한 연소유량 대비 실제 연소에 필요한 과잉 공기비를 총 공기 공급량 연산기에 보정하고, 연소되는 유량 대비 주증기 압력변동에 대한 연료 보상치가 순시적으로 큰 폭의 증감 신호가 입력되지 않도록 하므로서 총 공기 공급량 제어 시스템에 외란을 최소화 할 수 있도록 한 보일러 공연비 다중제어 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 각 단별로 공급되는 공기량 역시 가장 많은 연소유량이 검출되는 단을 중심으로 가장 많은 연소유량이 검출되는 단은 댐퍼를 일정개도로 유지시키고, 다른 두개의 단에서 연소되는 연료유량 대비 연소되는 버너 수를 보정 및 합한 후 단별 공기량 제어가 이루어지도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 공기량 제어 시스템 보다 더 세밀하고 안정적이며 균형적인 제어 시스템을 구축함으로써 연소효율 향상 및 연료의 완전연소가 가능도록 함에 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명은 발전기 출력 변화로 인해 발생된 주증기 압력 변화를 일정하게 유지 시키는 주증기 압력 제어기(100); 주증기 압력 제어기(100)에서 압력 변화의 실제치와 설정치 간의 편차를 해소하기 위해 전송되는 연료 증감 신호를 공기량으로 제한하는 1차 연료 제한회로(101); 1차 연료 제한회로(101)에서 출력되는 연료 증감 신호를 보일러(1)에서 연소중인 모든 연료의 총 연소유량과 연산하여 주증기 압력 제어기(100)로부터 연료 증감 신호를 지시받는 연료 마스타(102); 연료 마스타(102)에서 전송된 신호를 연소되는 유량 대비 연료의 급 증감이 발생하지 못하도록 하는 2차 연료 제한회로(103); 연소되는 연료의 연소율 대비 실제 공연비를 보정하는 과잉 공기 합산회로(111); 과잉 공기 합산회로(11) 신호에 대기중의 산소농도 21%를 보정하는 과잉 공기 보정회로(110); 과잉 공기 보정회로(110)에서 출력된 값을 설정치로 이용하여 보일러(1)에서 연소되고 나오는 폐가스 중의 산소 함유량과 연산하는 과잉 공기 연산회로(109); 과잉 공기 연산회로(109)와 1차 및 2차 연료 제한회로(101, 103)에서 전송되는 신호를 종합적으로 비교 분석하여 연소에 필요한 총 공기 공급량을 조절하는 총 공기 공급량 연산기(51); 및 총 공기 공급량 연산기(51)에서 조절된 공기량을 3단 3열 버너로 공급하는 상단, 중단, 하단 공기량 조절회로(117c, 117b, 117a)를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서 주증기 압력 제어기(100), 1차 연료 제한회로(101), 연료 마스타(102), 2차 연료 제한회로(103), 과잉 공기 합산회로(111), 과잉 공기 보정회로(110), 과잉 공기 연산회로(109), 총 공기 공급량 연산기(51) 및 공기량 조절회로(117c, 117b, 117a)를 통해 산출되어 공급되어지는 총 공기 공급량을 배분하기 위해 각 단에서 연료유량과 연소되는 버너 수를 합산하는 합산회로(117)가 더 구비 될 수 있다.
전술한 합산회로(117)에서 출력되는 합산값을 상단과 중단(120c), 중단과 하단(120b), 하단과 상단(120a) 순으로 비교하여 가장 많은 공기량이 필요한 단을 결정하는 공기량 비교회로(122)가 더 구비될 수 있다.
그리고, 공기량 비교회로(122)에서 결정된 값을 기준으로 단별 공기량을 조절하는 단별 공기 댐퍼 제어회로(54)가 더 구비될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 보일러 공연비 다중제어 시스템은 다음과 같이 구성될 수도 있다. 즉, 주증기 압력의 실제치와 설정치를 일치시키기 위하여 연료유량을 증감시키고 연료의 증감에 따라 공기량을 증감시키는 공연비 제어 시스템에 있어서, 주증기 압력 변화로 인한 연료 증감 신호를 공기량으로 제한하는 1차 연료 제한회로(101); 1차 연료 제한회로(101)에서 출력되는 연료 증감 신호를 보일러(1)에서 연소중인 모든 연료의 총 연소유량과 연산하여 주증기 압력 제어기(100)로부터 연료 증감 신호를 지시받는 연료 마스타(102); 연료 증감 신호를 큰 폭의 변화없이 연료 증감 신호가 공급되도록 하는 2차 연료 제한회로(103); 1차 및 2차 연료 제한 회로(101, 103)를 거쳐 안정적으로 전송되는 연료량과 동일하게 공기량을 조정하는 총 공기 공급량 연산기(51); 연료의 순간적인 압력변화에 대한 과잉 공기를 확보하기 위한 과잉 공기 합산회로(111); 과잉 공기 합산회로(111)에서 출력되어 대기 중의 산소농도 21%를 보정하는 과잉 공기 보정회로(110); 과잉 공기 보정회로(110)에서 출력된 값을 설정치로 이용하고, 보일러(1)에서 연소되고 나오는 폐가스 중의 산소농도를 실제치로 하여 보정신호에 실제치를 맞추는 과잉 공기 연산회로(109); 모든 제어회로에 의해 산출되어 공급되어지는 총 공기 공급량을 배분하기 위해 각 단에서 연료유량과 연소되는 버너 수를 합산하는 합산회로(117); 합산회로(117)에서 출력되는 합산값을 상단과 중단(120c), 중단과 하단(120b), 하단과 상단(120a) 순으로 비교하여 가장 많은 공기량이 필요한 단을 결정하는 공기량 비교회로(122); 및 공기량 비교회로(122)에서 결정된 값을 기준으로 단별 공기량을 조절하는 단별 공기 댐퍼 제어회로(54)를 포함하여 이루어질 수도 있다.
전술한 구성에서 총 공기 공급량 연산기(51)는 과잉 공기 연산회로(109)에서 출력되는 신호를 보정하게 된다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 보일러 공연비 다중제어 시스템은 보일러(1)의 주 제어기인 주증기 압력 제어기(100)에서 외적인 요인으로 인한 주증기 압력 변화시 변화되는 연료와 그에 따른 공기량 변화 중 연료의 변화보다 먼저 선행적으로 공기량이 변하도록 하며, 그 변화된 공기량에 연소되는 연료의 유량과 상응하는 공기비를 보일러(1)에서 배기되는 폐가스 중의 산소량을 기준으로 공기비를 보정하여 총 공기 공급량을 조절하고, 조절된 공기량은 다시 각 단별 및 열별로 연소되는 버너의 수와 연소유량에 맞게 단별 공기량 조절회로(117c, 117b, 117a)를 통해 공급하여 보일러(1)의 연소 효율을 최대한 극대화 시킬 수 있도록 함으로써 연료의 완전연소와 보다 안정적인 주증기 압력제어가 가능하도록 한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시 예에 따른 보일러 공연비 다중제어 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명에 따른 보일러 공연비 다중 제어 시스템을 보인 구성도, 도 4 는 본 발명에 따른 단별 공기량 제어 시스템을 보인 구성도이다.
먼저, 발전기 출력을 변화시키려면 발전기와 한 축으로 연결된 터빈을 회전시키는 보일러 주증기 압력과 유량을 증감시켜야 하므로 출력이 변하면 주증기 압력이 변화하게 되는데, 이때 본 발명에 따른 보일러 공연비 다중 제어 시스템은 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 삼중으로 구성된 주증기 압력 발신기(53)에서 검출된 압력의 평균치를 실제 주증기 압력으로 사용하여 주증기 수동 압력 설정기(52)에 기 설정된 압력 설정치(131㎏/㎠)와 동일하게 유지시키기 위해 주증기 압력 제어기(100)에서 연료 증감 신호를 출력시킨다. 이때, 출력된 연료 증감 신호가 총 공기 공급량 신호에서 인출된 A값보다 작을 때만 통과 시키는 1차 연료 제한회로(air rich 회로; 101)를 통하여 전송된다.
1차 연료 제한회로(101)로 전송되는 신호가 1차 연료 제한회로(101)의 운전범위(현재 공급되는 공기량 보다 연료 증감량이 작을 때)를 벗어났을 경우는 연료 증감 신호는 출력되지 않고 제한기(105a, 105b, 105c)를 통해 경보가 발생 운전원이 확인하여 연료량이나 공기량을 조절하도록 되어 있다.
전술한 1차 연료 제한회로(101) 운전범위에 도달된 연료 증감 신호(연료 증감 신호가 공급되는 공기량 보다 적을 때)는 연료 마스터(102)의 설정치로 입력되어져 자동으로 조절이 가능한 주연료 고로가스(BFG; 3) 연소유량(113)과 운전원의 수동 점화 및 소화로 연소유량이 변동되는 코크스가스(COG; 4) 유량(114) 및 전로가스(LDG; 5) 연소유량(36a)을 합산하는 총 연소 유량 합산기(104)를 통해 연소되고 있는 총 연소 유량 합산값이 연료 마스터(102)의 실제치로 입력, 연료 마스터(102)에서 설정치와 실제치를 동일하게 맞추기 위해 고로가스(BFG; 3) 제어계로 전송되는 신호"B"측으로 연료 증감 신호를 전송하게 된다. 또한, 총 공기 공급량 연산기(51)로도 전송되어 지는데, 이때 총 연소 유량 합산기(104)에서 출력되는 총 연소유량과 비교하여 합산값이 연료 마스터(102) 출력값보다 플러스 10%(가), 마이너스 5%(나) 이내의 범위에 도달 했을 경우만 신호를 전송하는 2차 연료 제한회로(103)를 통하여 최종적으로 총 공기 공급량 연산기(51)에 도달하게 된다.
한편, 총 연소 유량 합산기(104)로 입력되는 고로가스 총 연소유량(113), 전로가스 총 연소유량(36a), 코크스가스 총 연소유량(114)은 과잉 공기 합산회로(111)로 전송되어진다. 이때, 각 연료별 과잉 공기량을 구하기 위한 총 연료 연소율 합산기(115)에서 계산된 총 연소유량을 기준으로 각 고로가스 총 연소유량(113), 전로가스 총 연소유량(36a), 코크스가스 총 연소유량(114)의 연소율을 계산하여 해당 연료별 실제 연소에 필요한 실제 공기량에 과잉 공기비를 합산한 총 과잉 공기 합산기(112)를 통해 출력되고, 압입 송풍기(7)로 흡입되는 대기 중의 산소농도 21%를 보정(110)하여 과잉 공기 연산회로(109)의 설정치로 이용되어지고, 현재 보일러(1)에서 연소되고 나오는 폐가스 내에 잔류한 산소농도(24a)를 실제치로 하여 과잉 공기 연산회로(109)에서 실제치를 설정치에 일치시키기 위한 출력값을 총 공기 공급량 연산기(51)에 보정 하므로서, 종래의 연료 사용에 대한 직접적이고 단일화된 공기량 제어가 아닌 대기중의 산소농도(21%)와 보일러(1) 연소실에서 배출되는 폐 가스내의 산소농도(24a)를 보정하는 다중제어가 가능하게 되었다.
또한, 본 발명에 따른 다중 공기량 제어 시스템에서 산출된 연료량 대비 실제 공기량과 과잉 공기량이 보정된 총 공기 공급량은 3단 3열로 배열된 상단, 중단, 하단버너(25, 26, 27)의 상단, 중단, 하단 공기덕트(21, 22, 23)로 공급되어 지는데, 각 단별 공기덕트(21, 22, 23)로 공급되어지는 공기량(12a, 13a, 14a)은 해당 단별 연료의 연소되는 버너 수와 연계하여 제어 되도록 구성되어 있다.
예를 들어, 상단에 고로가스(BFG) 버너 3개(3C1, 3C2, 3C3)와 코크스가스(COG) 버너가 2개(5C1, 5C2)가 연소 중이고, 중단에는 고로가스(BFG) 버너 2개(3B2, 3B3), 전로가스(LDG) 버너 1개(4B2)가 연소 중이며, 하단에는 고로가스(BFG) 버너 3개(3A1, 3A2, 3A3), 코크스가스(COG) 버너가 1개(5A2)가 연소 중이라고 가정한 상태로 설명을 하면, 각 단별로 연소되는 가 연료유량이 단별 연료 유량계(34, 35, 36, 37, 38, 39)에 검출되어지며, 또한 점화되어 연소 중인 버너가 각각 지시되어 연소 중인 각각의 연료 유량에 연소되는 버너 수를 모두 합한 합산기(57)에서 출력되는 신호를 상단과 중단(120c), 중단과 하단(120b), 하단과 상단(120a) 순으로 비교하는 비교기(120)에서 비교된 값이 제로(zero) 이상인 단 즉, 상단 공기덕트(21)는 절환기(126)에서 단별 공기량 연산기 출력값 "b"를 받지 않고, 80% 고정신호만 발생시키는 신호 발생회로(121) 출력 값 "a"로 절환시켜 상단 공기량 조절댐퍼(18)를 고정시키고, 다른 중단 공기덕트(22)와 하단 공기덕트(23)에서만 공기량을 조절하게 되는데, 이때에는 상단 공기덕트(21)에서와 동일하게 연소되는 연료유량에 연소 중인 버너 수를 합한 값을 상단, 중단, 하단 공기량 연산기(54c, 54b, 54a) 설정값으로 사용하고, 현재 공급중인 공기량 값을 실제치로 하여 상단, 중단, 하단 공기량 연산기(54c, 54b, 54a)에서 실제치 값을 설정치 값과 동일하게 유지하도록 출력신호를 중단과 하단 공기량 조절댐퍼(18, 19)에 전송 공기량을 조절하는 구조를 갖추게 된다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면 발전기 출력 변화 및 기타 보일러 외적인 요인으로 인해 발생되는 주증기 압력 변화시 그에 대한 보상으로 연소되는 연료의 유량변화보다 연소용 공기가 선행적으로 보상되고 난 뒤 연료의 변화가 발생 될 수 있도록 함은 물론, 공기량 보상 또한 연소유량 대비 실제 연소에 필요한 과잉 공기비를 총 공기 공급량 연산기에 보정하고, 연소되는 유량 대비 주증기 압력변동에 대한 연료 보상치가 순시적으로 큰 폭의 증감 신호가 입력되지 않도록 하므로서 총 공기 공급량 제어 시스템에 외란을 최소화 할 수 있게 된다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면 종래에는 주증기 압력 변화시 그에 대한 보상으로 연료량을 증감 시키는데 이때, 연료량 변화에 아무런 여과없이 즉각적으로 이론 공기량만 가지고 공기량을 조절하게 되는데, 이것은 앞서 설명한 바와 같이 주증기 압력에 대한 연료 보상은 한번의 조정으로 끝나는 것이 아니고, 수 회에 걸쳐 큰 폭의 조정과 미세한 조정이 번갈아 가며 이루어지므로서, 압력의 변화때 마다 공기량까지 연동적으로 동일한 변화를 발생시키게 되어 주증기 압력 변화라는 보일러 외란에 대해 연료와 공기량 변화라는 이중 외란을 가중시켰으나, 본 발명에 서는 주증기 압력 변화에 대한 연료변화 발생기 1차 연료 제한회로인 에어 리치(air rich) 회로에서 연료량 증감을 공기량(A)으로 제한시켜 연료량 증감보다 선행적으로 공기량이 먼저 증감 되도록 하고, 2 차 연료 제한회로에서는 현재 연소되는 연료량 대비 연료 증감 폭이 급 변동되는 것을 맞아 주므로서 공기량 변화를 최대한 안정적으로 이루어질 수 있게 하여 보일러 연소실에 동시 다발적인 체적 변화가 아닌 순차적인 체적 변화가 이루어 지게 되므로서 공기량 및 연료 증감으로 인한 외란 가중이 해소되는 효과가 발생되었다.
또한, 연료의 완전연소에 필요한 실제 공기량과 순시적인 연소유량 변화에 대응하기 위한 과잉 공기 비를 보일러 연소실에서 배출되는 폐가스에 잔류한 산소농도를 기준으로 총 공기 공급량 연산기에 보정하므로서 연료가스 공급처의 공급압력 변화시에도 보일러 연소실 내부에는 이미 충분한 공기량을 확보한 상태이므로 완전연소가 가능지는 효과가 발현된다.
그리고, 전술한 공기 공급량 제어 시스템까지도 종래의 무분별한 단독제어에서 합동제어 및 연소량과 연소되는 버너 수까지 연산하므로서 효과가 극대화되어 보일러 연소 효율증대 및 연료의 완전연소가 가능해짐으로서 연돌로 배기되는 폐 가스 중에 불완전연소로 인한 환경오염 물질 배출까지 방지하는 효과가 발휘된다.

Claims (6)

  1. 발전기 출력 변화로 인해 발생된 주증기 압력 변화를 일정하게 유지시키는 주증기 압력 제어기(100);
    상기 주증기 압력 제어기(100)에서 압력 변화의 실제치와 설정치 간의 편차를 해소하기 위해 전송되는 연료 증감 신호를 공기량으로 제한하는 1차 연료 제한회로(101);
    상기 1차 연료 제한회로(101)에서 출력되는 연료 증감 신호를 보일러(1)에서 연소중인 모든 연료의 총 연소유량과 연산하여 주증기 압력 제어기(100)로부터 연료 증감 신호를 지시받는 연료 마스타(102);
    상기 연료 마스타(102)에서 전송된 신호를 연소되는 유량 대비 연료의 급 증감이 발생하지 못하도록 하는 2차 연료 제한회로(103);
    상기 연소되는 연료의 연소율 대비 실제 공연비를 보정하는 과잉 공기 합산회로(111);
    상기 과잉 공기 합산회로(11) 신호에 대기중의 산소농도 21%를 보정하는 과잉 공기 보정회로(110);
    상기 과잉 공기 보정회로(110)에서 출력된 값을 설정치로 이용하여 보일러(1)에서 연소되고 나오는 폐가스 중의 산소 함유량과 연산하는 과잉 공기 연산회로(109);
    상기 과잉 공기 연산회로(109)와 1차 및 2차 연료 제한회로(101, 103)에서 전송되는 신호를 종합적으로 비교 분석하여 연소에 필요한 총 공기 공급량을 조절하는 총 공기 공급량 연산기(51); 및
    상기 총 공기 공급량 연산기(51)에서 조절된 공기량을 3단 3열 버너로 공급하는 상단, 중단, 하단 공기량 조절회로(117c, 117b, 117a)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러 공연비 다중 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주증기 압력 제어기(100), 1차 연료 제한회로(101), 연료 마스타(102), 2차 연료 제한회로(103), 과잉 공기 합산회로(111), 과잉 공기 보정회로(110), 과잉 공기 연산회로(109), 총 공기 공급량 연산기(51) 및 공기량 조절회로(117c, 117b, 117a)를 통해 산출되어 공급되어지는 총 공기 공급량을 배분하기 위해 각 단에서 연료유량과 연소되는 버너 수를 합산하는 합산회로(117)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 보일러 공연비 다중 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 합산회로(117)에서 출력되는 합산값을 상단과 중단(120c), 중단과 하단(120b), 하단과 상단(120a) 순으로 비교하여 가장 많은 공기량이 필요한 단을 결정하는 공기량 비교회로(122)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 보일러 공연비 다중 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 공기량 비교회로(122)에서 결정된 값을 기준으로 단별 공기량을 조절하는 단별 공기 댐퍼 제어회로(54)가 더 구비된 것을 특징으로 하 는 특징으로 하는 보일러 공연비 다중 제어 시스템.
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