KR101343873B1

KR101343873B1 - 탈질 제어 장치

Info

Publication number: KR101343873B1
Application number: KR1020110142504A
Authority: KR
Inventors: 이병렬; 김도열
Original assignee: 한국중부발전(주)
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-12-20
Also published as: KR20130074440A

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 탈질 제어 장치는 보일러부, 보일러부에서 연소된 연소가스를 제공받는 ECO부, ECO부에서 제공되는 연소가스를 제공받아 탈질 촉매하는 탈질촉매부, 탈질촉매부의 전단에 형성되어 연소가스를 측정하면서 센싱하고 연소가스에 대한 정보가 포함된 제1 센싱신호를 출력하는 제1 센싱분석부, 탈질촉매부의 후단에 형성되어 탈질촉매부에서 탈질 촉매된 연소가스를 측정하면서 센싱하고 연소가스에 대한 정보가 포함된 제2 센싱신호를 출력하는 제2 센싱분석부, 제1 센싱분석부로부터 제1 센싱신호를 제공받고, 제2 센싱분석부로부터 제2 센싱신호를 제공받아 제1 센싱신호와 제2 센싱신호를 비교분석하며, 비교분석된 값에 따라 탈질촉매부에 제공되는 탈질촉매물질을 제어하는 분석제어부, 탈질촉매부에서 탈질 촉매된 연소가스를 가열하는 공기가열부, 공기가열부에서 가열된 연소가스를 통풍하는 유입통풍부 및 유입통풍부를 통해 통풍되는 연소가스를 외부로 배출하는 Stack부를 포함한다.

Description

탈질 제어 장치{The Control Apparatus for Denitrify}

본 발명은 탈질 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소가스에 함유된 질소산화물을 효율적으로 제어할 수 있어 운전 신뢰성을 개선시킬 수 있는 탈질 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 화력발전 탈질제어설비는 보일러 노내 연소과정을 거친 고온의 연소가스가 SCR을 거쳐 질소산화물이 수도권 대기환경 개선에 따른 특별법 총량 규제치(서울화력: 231 ton/년) 및 대기환경 배출기준 150ppm을 준수하기 위해서 출구 NOx 값을 적정한 값(대개 30~90ppm)으로 저감한 후 연돌로 배출하여야 한다.

그러나 화력 탈질설비에 설치된 분석계의 장기사용에 따른 고장발생이 증가하고 있을 뿐만 아니라 이러한 분석기의 잦은 고장으로 불안전하게 운전이 됨으로써, 연돌로 배출되는 NOx 값이 일정하지 않게 되는 문제점이 발생하였다.

등록 특허 제10-0953939호

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 연소가스에 함유된 질소산화물을 효율적으로 제어할 수 있어 운전 신뢰성을 향상시킬 수 있는 탈질 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 분석제어부는 제1 센싱분석부에서 제1 센싱신호를 제공받아 탈질촉매부에 제공되는 연소가스 운전 패턴을 비교 검토하면서 저장하고, 적어도 2개 이상의 로직기간으로 나누어 로직기간에 따른 로직을 설정하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 분석제어부는 로직기간을 점화부터 병입까지의 제1 로직기간, 병입부터 Half부하까지의 제2 로직기간 및 Half부하부터 Full부하까지의 제3 로직기간으로 나누어 형성하며, 로직기간에 따라 로직을 각각 다르게 설정하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 분석제어부는 제1 센싱분석부에 이상이 발생할 경우 제1 로직기간 내지 제3 로직기간에 대응되는 로직을 선택하여 운전하도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 분석제어부는 탈질촉매부에서 탈질 촉매된 연소가스에 내포된 질소산화물량의 기준값을 Stack부에 설치된 TMS 전송용 배출 질소산화물량의 값으로 설정하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 분석제어부는 제2 센싱분석부에 이상이 발생할 경우 로직을 제1 로직기간 내지 제3 로직기간에 각각 적용하여 자동운전하도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 탈질 제어 장치는 연소가스에 함유된 질소산화물을 효율적으로 제어할 수 있어 운전 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 탈질 제어 장치의 블럭도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 탈질 제어 장치의 전체도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 탈질촉매부의 확대도.
도 4 및 도 5는 본 발명이 일실시 예에 따른 탈질 제어 장치의 실험도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 탈질 제어 장치의 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 탈질 제어 장치의 전체도이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 탈질촉매부의 확대도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명이 일실시 예에 따른 탈질 제어 장치의 실험도이다.

도 1 내지 5를 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 탈질 제어 장치(100)는 보일러부(110), ECO부(120), 탈질촉매부(140,SCR), 제1 센싱분석부(130), 제2 센싱분석부(150), 분석제어부(160), 공기가열부(170), 유입통풍부(180) 및 Stack부(190)를 포함하여 구성된다.

보일러부(110)는 가스를 제공받아 동작하고, 액체를 증기로 변환하면서 열에너지를 발생할 수 있다. 이러한 보일러는 가스를 제공받아 동작하면서 연소가스를 배출할 수 있다.

ECO부(120)는 보일러부(110)에서 연소된 연소가스를 제공받는다. 이러한 ECO부(120)는 연료를 절약시킬 수 있다.

탈질촉매부(140,SCR)는 ECO부(120)에서 제공되는 연소가스를 제공받아 탈질 촉매한다. 이러한 탈질촉매부(140,SCR)는 보일러부(110)의 연소가스 속에서 광화학 스모그(光化學smog)의 원인이 되는 질소산화물을 제거할 수 있다.

제1 센싱분석부(130)는 탈질촉매부(140,SCR)의 전단에 형성되어 연소가스를 측정하면서 센싱하고 연소가스에 대한 정보가 포함된 제1 센싱신호를 출력한다. 이러한 제1 센싱분석부(130)는 연소가스가 공급되는 탈질촉매부(140,SCR)의 입구에 배치된다. 이에 따라, 제1 센싱분석부(130)는 탈질촉매부(140,SCR)에 공급되는 연소가스를 실시간으로 센싱하여 연소가스에 질소산화물의 함유량을 측정한 후 연소가스에 대한 정보를 제1 센싱신호에 입력하여 출력한다.

제2 센싱분석부(150)는 탈질촉매부(140,SCR)의 후단에 형성되어 탈질촉매부(140,SCR)에서 탈질 촉매된 연소가스를 측정하면서 센싱하고 연소가스에 대한 정보가 포함된 제2 센싱신호를 출력한다. 이러한 제2 센싱분석부(150)는 연소가스가 배출되는 탈질촉매부(140,SCR)의 출구에 배치된다. 이에 따라 제2 센싱분석부(150)는 탈질촉매부(140,SCR)에서 탈질 촉매된 연소가스를 실시간으로 센싱하여 연소가스에 질소산화물의 함유량을 측정한 후 연소가스에 대한 정보를 제2 센싱신호에 입력하여 출력한다.

분석제어부(160)는 제1 센싱분석부(130)로부터 제1 센싱신호를 제공받고, 제2 센싱분석부(150)로부터 제2 센싱신호를 제공받아 제1 센싱신호와 제2 센싱신호를 비교분석하며, 비교분석된 값에 따라 탈질촉매부(140,SCR)에 제공되는 탈질촉매물질을 제어한다. 이러한 분석제어부(160)는 제1 센싱신호와 제2 센싱신호를 제공받아 비교분석함으로써, 탈질촉매부(140,SCR)에 들어가기 전의 연소가스에 함유된 질소산화물의 함유량과 탈질촉매부(140,SCR)를 통과한 후의 연소가스에 함유된 질소산화물의 함유량 체크할 수 있다.

또한, 분석제어부(160)는 제1 센싱분석부(130)에서 제1 센싱신호를 제공받아 탈질촉매부(140,SCR)에 제공되는 연소가스 운전 패턴을 비교 검토하면서 저장하고, 적어도 2개 이상의 로직기간으로 나누어 로직기간에 따른 로직을 설정할 수 있다. 즉, 분석제어부(160)는 로직기간을 점화부터 병입까지의 제1 로직기간, 병입부터 Half부하까지의 제2 로직기간 및 Half부하부터 Full부하까지의 제3 로직기간으로 나누어 형성하며, 로직기간에 따라 로직을 각각 다르게 설정할 수 있다.

다시 말해, 분석제어부(160)는 로직기간을 점화부터 병입까지의 제1 로직기간, 병입부터 Half부하까지의 제2 로직기간 및 Half부하부터 Full부하까지의 제3 로직기간으로 각각 나누고, 제1 센싱신호를 분석하여 연속가스 운전패턴에 대한 정보를 각각의 제1 로직기간 내지 제3 로직기간에 대응하여 저장할 수 있다.

이와 같이, 로직기간을 세분화하고 세분화된 로직기간에 따라 운전 패턴을 저장함으로써, 로직을 설정할 때 측정값에 따른 오차범위를 최소화시켜 탈질촉매부(140,SCR)에 탈질촉매물질을 제공할 수 있다.

또한, 분석제어부(160)는 제1 센싱분석부(130)에 이상이 발생할 경우 제1 로직기간 내지 제3 로직기간에 대응되는 로직을 선택하여 운전하도록 제어할 수 있다. 즉 분석제어부(160)는 제1 센싱분석부(130)에 이상이 발생하더라도, 제2 센싱분석부(150)에서 제공하는 제2 센싱신호를 분석하여 제1 로직기간 내지 제3 로직기간에 대응되는 로직을 선택하여 운전하도록 제어함으로써, 탈질촉매부(140,SCR)에 탈질촉매물질을 적절하게 제공하여 연소가스에 함유된 질소산화물의 함유량을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 분석제어부(160)는 제2 센싱분석부(150)에 이상이 발생할 경우 로직을 제1 로직기간 내지 제3 로직기간에 각각 적용하여 자동운전하도록 제어하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 분석제어부(160)는 제2 센싱분석부(150)에 이상이 발생하더라도, 제1 센싱분석분에서 제공하는 제1 센싱신호를 분석하고, 제1 로직기간 내지 제3 로직기간에 미리 설정된 로직을 각각 적용하여 자동운전하도록 하는 것이다.

이때 로직은 제2 센싱분석부(150)가 이상이 발생하기 전에 측정하고 비교분석된 측정값을 기준으로 되거나, 주변환경에 대한 정보를 취합한 후 이와 가장 비슷한 상태일 경우에 저장된 로직을 기준으로 설정될 수 있다.

또한, 분석제어부(160)는 탈질촉매부(140,SCR)에서 탈질 촉매된 연소가스에 내포된 질소산화물량의 기준값을 Stack부(190)에 설치된 TMS 전송용 배출 질소산화물량의 값으로 설정할 수 있다. 이와 같이, 질소산화물량의 기준값을 설정함으로써, 탈질촉매부(140,SCR)에 탈질촉매물질을 적절하게 제공하여 연소가스에 함유된 질소산화물의 함유량을 일정하게 유지할 수 있다.

지금까지 설명한 분석제어부(160)는 탈질촉매물질에 대한 정보를 포함한 제어신호를 탈질촉매물질저장부(200)에 제공함으로써, 탈질촉매부(140,SCR)에 탈질촉매물질저장부(200)에서 제공되는 탈질촉매물질을 용이하게 제어할 수 있어 연소가스에 함유된 질소산화물의 함유량을 일정하게 유지할 수 있다.

공기가열부(170)는 탈질촉매부(140,SCR)에서 탈질 촉매된 연소가스를 가열한다. 이러한 공기가열부(170)는 탈질 촉매된 연소가스를 가열하고, 연소가스를 가열하여 탈질 촉매가 활성화되도록 한다.

유입통풍부(180)는 공기가열부(170)에서 가열된 연소가스를 통풍한다. 이러한 유입통풍부(180)는 연소가스를 외부로 배출되기 용이하도록 통풍할 수 있다.

Stack부(190)는 유입통풍부(180)를 통해 통풍되는 연소가스를 외부로 배출한다.

지금까지 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 탈질 제어 장치(100)는 탈질촉매부(140,SCR)의 전단에 제1 센싱분석부(130)를 배치함으로써, 연소가스에 함유된 질소산화물의 함유량을 용이하게 검토하여 각각의 제1 로직기간 내지 제3 로직기간 변화에 따른 로직을 효율적으로 적용할 수 있다. 이에 따라, 탈질촉매부(140,SCR)에 이상이 발생하더라도 효율적으로 선택운전이 가능할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 탈질 제어 장치(100)는 탈질촉매부(140,SCR)의 후단에 제2 센싱분석부(150)를 배치하되, 질화산화물의 기준 값을 Stack부(190)에 설치된 TMS 전송용 출력 질소산화물 값으로 적용할 수 있어 병렬운전이 가능할 수 있다.

이에 따라, 탈질촉매부(140,SCR)에 이상이 발생하더라도 자동운전으로 효율적으로 전환할 수 있다.

또한, 지금까지 설명한 탈질촉매부(140,SCR)의 전단과 후단에서 측정된 질소산화물을 기준으로 로직을 운전할 수 있을뿐만 아니라 발전출력(Generator Ouput) Vs 입구에서 측정된 질소산화물(NOx) 또는 Main Steam Flow Vs 입구에서 측정된 측정된 질소산화물(NOx) 등을 이용하여 로직운전을 할 수 있다. 이에 따라, 발전출력과 Main Steam Flow 간 결정계수도 95%이상으로 회귀모델을 적용할 수 있다.

도 4 및 도 5를 살펴보면, 도 4의(a)는 실질적으로 운전하면서 공정 운전 데이터를 분석한 것으로 연소가스에 함유된 질소산화물을 탈질촉매부(140,SCR)의 전단에서 측정한 값과 출력된 값을 시계열적으로 분석한 것이다. 도 4의(b)는 운전을 하되, 로직을 적용하여 시계열적으로 분석한 것이다.

도 5의 (a)는 로직과 탈질촉매부(140,SCR)의 전단과 후단에서 측정한 연소가스에 함유된 질소산화물을 비교한 것이고, 도 5의 (b)는 로직과 탈질촉매부(140,SCR) 간의 상관성을 분석한 것이다.

즉, 로직과 실질적으로 측정한 질소산화물 간 매칭성이 매우 높아 실제 운전상황에서 로직을 적용하더라도 결정계수가 약 99%로 회귀모델을 적용할 수 있음을 알 수 있으며, 로직과 실질적으로 측정한 질소산화물 간에는 상관성이 매우 높기 때문에 로직을 적용하더라도 오동작이 매우 낮아질 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일실시 예에 따른 탈질 제어 장치(100)는 탈질촉매부(140,SCR)에 이상이 발생하더라도 로직을 통해 안정적으로 자동운전을 할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

110: 보일러부 120: ECO부
130: 제1 센싱분석부 140: 탈질촉매부
150: 제2 센싱분석부 160: 분석제어부
170: 공기가열부 180: 유입통풍부
190: Stack부

Claims

보일러부;
상기 보일러부에서 연소된 연소가스를 제공받는 ECO부;
상기 ECO부에서 제공되는 상기 연소가스를 제공받아 탈질 촉매하는 탈질촉매부;
상기 탈질촉매부의 전단에 형성되어 상기 연소가스를 측정하면서 센싱하고 상기 연소가스에 대한 정보가 포함된 제1 센싱신호를 출력하는 제1 센싱분석부;
상기 탈질촉매부의 후단에 형성되어 상기 탈질촉매부에서 탈질 촉매된 상기 연소가스를 측정하면서 센싱하고 상기 연소가스에 대한 정보가 포함된 제2 센싱신호를 출력하는 제2 센싱분석부;
상기 제1 센싱분석부로부터 상기 제1 센싱신호를 제공받고, 상기 제2 센싱분석부로부터 상기 제2 센싱신호를 제공받아 상기 제1 센싱신호와 상기 제2 센싱신호를 비교분석하며, 비교분석된 값에 따라 상기 탈질촉매부에 제공되는 탈질촉매물질을 제어하는 분석제어부;
상기 탈질촉매부에서 탈질 촉매된 상기 연소가스를 가열하는 공기가열부;
상기 공기가열부에서 가열된 상기 연소가스를 통풍하는 유입통풍부; 및
상기 유입통풍부를 통해 통풍되는 상기 연소가스를 외부로 배출하는 Stack부;를 포함하며,
상기 분석제어부는 상기 제1 센싱분석부에서 상기 제1 센싱신호를 제공받아 상기 탈질촉매부에 제공되는 상기 연소가스 운전 패턴을 비교 검토하면서 저장하고, 적어도 2개 이상의 로직기간으로 나누어 상기 로직기간에 따른 로직을 설정하는 탈질 제어 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 분석제어부는 상기 로직기간을 점화부터 병입까지의 제1 로직기간, 병입부터 Half부하까지의 제2 로직기간 및 Half부하부터 Full부하까지의 제3 로직기간으로 나누어 형성하며, 상기 로직기간에 따라 로직을 각각 다르게 설정하는 탈질 제어 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 분석제어부는 상기 제1 센싱분석부에 이상이 발생할 경우 상기 제1 로직기간 내지 상기 제3 로직기간에 대응되는 상기 로직을 선택하여 운전하도록 제어하는 탈질 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 분석제어부는 상기 탈질촉매부에서 탈질 촉매된 상기 연소가스에 내포된 질소산화물량의 기준값을 상기 Stack부에 설치된 TMS 전송용 배출 질소산화물량의 값으로 설정하는 탈질 제어 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 분석제어부는 상기 제2 센싱분석부에 이상이 발생할 경우 상기 로직을 상기 제1 로직기간 내지 상기 제3 로직기간에 각각 적용하여 자동운전하도록 제어하는 탈질 제어 장치.