KR102250522B1 - 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템 및 방법에 관한 것으로, 플라이애쉬의 처리 과정에서 플라이애쉬를 저장하는 메인 호퍼가 막혀 정상적인 이송이 이루어지지 못하는 상황을 자동으로 감지하고 자동으로 막힘을 해소하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템은, 연쇄적으로 연결되는 에어록 밸브에 구성되는 제 1 내지 제 4 서브 호퍼(4-1,4-2,4-3,4-4)들의 압력을 감지하는 이송 송풍기 후단 압력센서(P)와; 상기 제 1 내지 제 4 서브호퍼의 운전 압력센서의 감지 값을 근거로 하여 상기 메인 호퍼의 막힘을 판단하고 막힘 해소를 제어하는 컨트롤러(10)를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 제 1 내지 제 4 서브호퍼의 상부에 연결되는 제 1 내지 제 4 메인 호퍼의 배출부를 개폐하는 상부 게이트 및 상기 메인 호퍼의 하부에 설치되는 서브 호퍼의 하부 게이트의 개폐를 제어하는 한편 상기 메인 호퍼에 에어를 강제로 분사하여 막힘을 해소하는 액추에이터의 구동을 제어한다.
본 발명에 의한 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 방법은, 연쇄적으로 연결되는 2개 이상의 에어록 밸브에 구성되는 서브 호퍼들의 압력을 감지하는 제 1 단계와; 상기 제1단계를 통해 감지한 상기 서브 호퍼들의 압력을 근거로 하여 상기 메인 호퍼의 막힘을 판단하는 제 2 단계와; 상기 제2단계를 통해 막힘으로 판단한 메인 호퍼의 막힘을 해소하기 위하여, 상기 서브 호퍼의 상부에 연결되는 메인 호퍼의 배출부를 개폐하는 상부 게이트를 개방 제어하는 한편 상기 메인 호퍼의 하부에 설치되는 서브 호퍼의 하부 게이트를 폐쇄 제어한 상태에서 상기 메인 호퍼에 에어를 강제로 분사하여 막힘을 해소하는 제 3 단계를 포함한다.

Description

회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템 및 방법{System and Method for Automatic Processing Defect Detection and Relief of Air Lock Valve for Ash Treatment equipment}

본 발명은 회처리 설비용 에어록 밸브의 막힘 해소에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라이애쉬의 처리 과정에서 플라이애쉬를 저장하는 메인 호퍼가 막혀 정상적인 이송이 이루어지지 못하는 상황을 자동으로 감지하고 자동으로 막힘을 해소하는 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 방법에 관한 것이다.

이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.

석탄 화력 발전의 연소 과정에서는 불연성 회분인 석탄회(ash)가 발생한다. 석탄회는 노벽, 과열기, 재열기 등에 부착되어 있다가 자중에 의해 보일러 바닥으로 떨어지는 바텀 애쉬(bottom ash, 저회), 보일러 안의 대기 중에 비산되는 플라이애쉬(fly ash, 비회)로 구분된다.

플라이애쉬는 에어록 밸브에 일시적으로 저장되었다가 이송 송풍기(Transport Blower)가 공급하는 고압의 공기 흐름을 따라 플라이애쉬 저장조(Fly Ash Silo)로 이송 혹은 애쉬 매립장에 버려지며, 플라이애쉬 저장조로 이송된 플라이애쉬는 정제과정을 거쳐 콘크리트 혼화제 등의 용도로 재활용 된다.

에어록 밸브는, 플라이애쉬를 공급받는 메인 호퍼, 상기 메인 호퍼의 배출부를 개폐하는 상부 게이트, 상부 게이트의 하부에 연결되어 메인 호퍼에서 낙하하는 플라이애쉬를 저장하는 서브 호퍼, 상기 서브 호퍼의 배출부를 개폐하는 하부 게이트, 상기 서브 호퍼 안에 이송 에어를 분사하여 플라이애쉬의 배출을 돕는 이송수단(이송 송풍기, 이송관, 노즐 등)으로 구성되며, 대개 다수개가 연쇄적으로 배치되면서 서브 호퍼들이 하나의 이송관에 연결되어 시차를 두고 플라이애쉬를 상기 이송관에 배출 및 이송하도록 구성된다.

상술한 바와 같이 플라이애쉬는 에어록 밸브에 일시적으로 저장되었다가 에어록 밸브에서 배출되어 이송 송풍기(Transport Blower)에 의해 플라이애쉬 저장조로 이송되어야 하는데, 종래의 에어록 밸브에서는 저장된 플라이애쉬가 서로 뭉쳐진 상태로 굳어져 배출되지 않는 경우가 종종 발생되었다.

이렇게 에어록 밸브에 일시적으로 저장된 플라이애쉬가 굳어져 에어록 밸브에서 배출되지 않으면, 회처리 설비의 가동효율이 떨어지고, 회처리가 원활하게 이루어지지 않아 발전기의 운전에 여러 가지 문제가 발생될 수 있다.

특허문헌(등록특허 제 10-1910534호)은 집진기에 의해 포집된 회(ash)를 저장하며, 상기 저장된 회가 배출되는 호퍼용 배출구가 마련된 호퍼유닛; 상기 호퍼유닛에 지지되며, 상기 호퍼유닛에 저장된 상기 회를 교반시키는 교반유닛; 및 상기 호퍼유닛에 연결되며, 상기 호퍼용 배출구를 개방 및 폐쇄하는 밸브유닛을 포함하며, 상기 호퍼유닛은, 사각의 박스 형상으로 마련되며, 상기 회를 공급하는 공급라인에 연결되는 호퍼 상부 몸체부; 및 상기 호퍼 상부 몸체부와 연결되며 하측으로 갈수로 내경이 작아지는 원뿔 형상으로 마련되는 호퍼 하부 몸체부를 포함하며, 상기 밸브유닛은, 상기 호퍼 하부 몸체부에 연결되며, 내부가 중공되어 마련되는 밸브 챔버; 상기 밸브 챔버에 지지되며, 상기 밸브 챔버의 내부에서 피봇팅되어 상기 호퍼용 배출구를 개방 및 폐쇄하는 개폐부; 및 상기 밸브 챔버에 지지되며, 상기 개폐부에 연결되어 상기 개폐부를 피봇팅하는 피봇 구동부를 포함하는 에어록 밸브이며, 회가 뭉치는 것을 방지하는 것일 뿐이고, 호퍼의 배출부가 막힌 것을 감지한 후 막힘을 판단하여 자동으로 막힌 것을 해소하는 기술이 없다.

등록특허 제 10-1910534호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라이애쉬의 처리 과정에서 플라이애쉬를 저장하는 메인 호퍼가 막혀 정상적인 이송이 이루어지지 못하는 상황을 자동으로 감지하고 자동으로 막힘을 해소하는 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템 및 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 방법은, 연쇄적으로 연결되는 2개 이상의 에어록 밸브에 구성되는 서브 호퍼들의 압력을 감지하는 제 1단계와; 상기 제1단계를 통해 감지한 상기 서브 호퍼들의 압력을 근거로 하여 상기 서브 호퍼의 상부에 연결된 메인 호퍼의 막힘을 판단하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 막힘으로 판단한 메인 호퍼의 막힘을 해소하기 위하여, 상기 메인 호퍼의 배출부를 개폐하는 상부 게이트를 개방 제어하는 한편 상기 서브 호퍼의 하부 게이트를 폐쇄 제어한 상태에서 상기 메인 호퍼에 에어를 강제로 분사하여 막힘을 해소하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템 및 방법에 의하면, 하나의 이송관에 연결되는 다수의 메인 호퍼들의 압력을 감지하여 이 압력의 상대적인 비교 또는 기준 값과의 비교를 통해 막힘을 판단한 후 막힘을 해소하는 일련의 공정을 자동화하여 작업자의 수작업에 의한 관리보다 효율적인 관리가 가능하고 판단 오류에 의한 막힘 발생도 해결하므로 회처리 설비의 가동효율을 향상하는 효과가 있다.

그리고, 에어록 밸브에 적용되어 있는 상하부 게이트의 개폐 제어와 이송 송풍기(Transport Blower)의 가동 제어를 통해 막힘을 해소하는 경우, 추가적인 큰 설비 없이 사용이 가능하므로 적용성이 매우 우수하다.

도 1은 본 발명에 의한 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템에 적용된 막힘 해소용 액추에이터의 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템에 적용된 막힘 해소용 액추에이터의 다른 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 방법의 공정도.
도 5는 본 발명에 의한 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 방법의 설명을 위해 메인 호퍼들의 압력을 감지한 예를 보인 그래프.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템을 먼저 설명하면, 제 1 내지 제 4서브 호퍼(4-1,4-2,4-3,4-4)(4개를 예로 들어 설명함)들의 운전처리 압력을 감지하는 이송송풍기 후단 압력센서(P)의 감지 값을 근거로 하여 제 1 내지 제 4메인 호퍼(1-1,1-2,1-3,1-4) 각각의 막힘을 판단하고 막힘 해소를 결정하는 컨트롤러(10)로 구성된다.

이송송풍기 후단 압력센서(P)는 제 1 내지 제 4메인 호퍼(1-1,1-2,1-3,1-4)에 저장된 플라이애쉬 이송배관(CIA) 전단에 설치되어 서브 호퍼(4-1,4-2,4-3,4-4) 운전처리 압력을 실시간으로 감지(일정한 주기로서, 예를 들어, 개방 배출 시와 폐쇄 정지 시)한다. 제 1 내지 제 4메인 호퍼(1-1,1-2,1-3,1-4)가 순차적으로 플라이애쉬를 배출하므로 이송송풍기 후단 압력센서(P)는 4개의 압력 변화를 순차적으로 확인할 수 있다.

컨트롤러(10)는 이송송풍기 후단 압력센서(P) 유선 또는 무선으로 연결되며, 이들의 감지 값을 입력받아 제 1 내지 제 4메인 호퍼(1-1,1-2,1-3,1-4)의 막힘을 판단한다.

컨트롤러(10)에 의한 막힘 감지와 판단은 후술하는 방법에서 구체적으로 설명한다.

제 1 내지 제 4메인 호퍼(1-1,1-2,1-3,1-4)의 막힘을 해소하기 위한 구성은 에어록 밸브에 이미 적용되어 있는 장치를 이용한 것, 제 1 내지 제 4메인 호퍼(1-1,1-2,1-3,1-4) 안에서 이들의 배출부를 향해 고압의 에어를 분사하는 에어 분사기를 추가로 구성하고 구동을 제어하는 것이 있다.

전자의 경우, 이송 송풍기(Transport Blower)는 제 1 내지 제 4메인 호퍼의 플라이애쉬를 처리하기 위해 제 1 내지 제4 이퀄라이저 밸브(20-1,20-2,20-3,20-4)와 제 1 내지 제 4상부 게이트(top gate)(2-1,2-2,2-3,2-4) 및 제 1 내지 제 4하부 게이트(bottom gate)(3-1,3-2,3-3,3-4)의 구동 제어를 이용한 것이며, 이들은 컨트롤러(10)와 연결된다.

도 2에서 보이는 것처럼, 컨트롤러(10)는 제 1메인 호퍼(1-1)의 막힘으로 판단한 경우 제 1하부 게이트(3-1)를 폐쇄, 제 1상부 게이트(2-1)를 개방으로 제어하여 제 1서브 호퍼(4-1) 안에 저장된 플라이애쉬가 배출되지 않도록 하면서 제 1메인 호퍼(1-1)와 제 1서브 호퍼(4-1)의 내부 공간을 서로 통하는 상태로 한다.

이어서, 제 1 이퀄라이저 밸브(20-1)를 개방하면 , 이송 송풍기(Transport Blower)의 이송 에어가 제 1서브 호퍼(4-1) 안으로 송풍되고, 이송 에어는 제 1서브 호퍼(4-1)의 배출부가 폐쇄이므로 개방된 제 1상부 게이트(2-1)를 향해 흐르게 되어 제 1상부 게이트(2-1)와 제 1메인 호퍼(1-1)의 배출부를 통과하게 되고, 이 과정에서 배출부를 막고 있던 플라이애쉬가 교란되면서 제 1상부 게이트(2-1)의 하부로 떨어짐으로써 막힘이 해소된다.

나머지 메인 호퍼(1-2,1-3,1-4)들의 막힘도 동일한 방법으로 해소된다.

도 3은 별도의 에어 분사기(30)가 적용된 예를 도시한 것이며, 에어 분사기(30)는 블로어(31)와 배관(32) 및 노즐(33)로 구성되며, 배관(32)은 제 1메인 호퍼(1-1)의 내부에 배관되고 노즐(33)은 바람직하게 플라이애쉬의 저장과 공급을 간섭하지 않도록 배관(32)을 통해 제 1메인 호퍼(1-1)의 내벽에 원주방향을 따라 다수개가 배치되고 하부의 배출부를 향해 에어를 분사하도록 구성된다.

컨트롤러(10)가 제 1메인 호퍼(1-1)의 막힘을 판단한 경우, 제 1하부 게이트(3-1)를 폐쇄, 제 1상부 게이트(2-1)를 개방으로 제어하고, 에어 분사기(30)를 가동시켜 에어가 고압으로 배출부를 향해 분사되도록 함으로써 배출부를 막고 있는 플라이애쉬를 교란시켜 막힘을 해소한다.

전술한 이퀄라이저 밸브(20-1) 와 에어 분사기(30)는 막힘 해소를 위한 액추에이터이다.

도 4에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동 처리 불량 감지와 해소 방법은, 서브 호퍼의 운전처리 압력 감지 - 막힘 판단 - 막힘 해소 제어의 공정으로 이루어지며, 각 공정의 세부적인 공정은 다음과 같다.

1. 이송 송풍기 압력 감지.

이송 송풍기 후단 압력센서(P)는 각각 제 1 내지 제 4서브 호퍼(4-1,4-2,4-3,4-4)의 운전처리 압력을 감지한다.

2. 막힘 판단.

막힘 판단은 제 1 내지 제 4서브 호퍼(4-1,4-2,4-3,4-4)의 연속된 압력 그래프를 이용한 판단, 압력값의 최고치와 최저치의 차이를 이용한 판단이 가능하다.

가. 서브 호퍼 운전압력의 상대적 비교를 이용한 막힘 판단.

이송 송풍기 후단 압력센서(P)는 제 1 내지 제 4서브 호퍼(4-1,4-2,4-3,4-4) 각각의 운전처리 압력을 감지하며, 컨트롤러(10)는 상승과 하강이 이어지는 1사이클을 정상 사이클의 기준으로 할 수 있고, 이송 송풍기 후단 압력센서(P) 감지 값 중에서 상승과 하강이 연속되지 않는 부분을 확인하여 막힘이 있는 메인 호퍼를 결정한다.

예를 들어 설명하면, 도 5는 압력 감지의 결과를 보인 그래프이며, 좌측의 (A)는 제 1 내지 제 4서브 호퍼(4-1,4-2,4-3,4-4) 모두 동일 내지 유사한 압력으로 감지된 그래프이며, 우측의 (B)는 3 번째인 제 3서브 호퍼(4-3)의 압력이 나머지 서브 호퍼(4-1,4-2,4-4)들의 압력과 다른 것으로 감지된 그래프이다.

플라이애쉬를 저장하다가 배출 및 다시 저장하는 과정에서 압력의 상승과 하강이 반복하는 1사이클의 압력 변화가 확인되며, 반대로, 막힘으로 인한 처리 불량 시에는 압력 상승이 거의 없는 상태이다.

즉, 도 5의 우측 (B) 그래프는 2개의 정상 사이클 - 압력 변화 없음 - 1개의 정상 사이클로 볼 때 3 번째인 제 3메인 호퍼(1-3)의 처리 불량(막힘)을 판단할 수 있다.

나. 최고치와 최저치의 차이를 이용한 막힘 판단.

이를 위하여 최고치와 최저치의 차이에 대한 기준 값을 미리 설정하여 기준 값과 현재 차이 값을 비교하는 것이다.

예를 들어 정상 사이클의 경우 압력 차이를 "8~10"이라 할 때, 도 5의 (B) 그래프에서 3 번째는 압력 차이가 "0"에 가까워 상기 기준 값을 만족하지 못하므로 막힘으로 판단한다.

3. 막힘 해소 제어.

전 공정에서 판단한 결과를 근거로 하여 막힘 해소를 제어하며, 해당 메인 호퍼 즉 제 3메인 호퍼(1-3)의 막힘 해소를 위하여 제 3 상부 게이트(2-3)의 개방과 제 3 하부 게이트(3-3)의 폐쇄를 제어하고 제 3 이퀄라이저 밸브(20-3)를 개방 제어하여 이송 에어가 제 3메인 호퍼(1-3)의 막힌 곳을 통과하여 막힘을 해소하거나, 제 3 상부 게이트(2-3)와 제 3 하부 게이트(3-3)의 개폐를 동일하게 제어한 상태에서 에어 분사기(30)의 분사를 제어하여 막힘을 해소 한다.

1-1,1-2,1-3,1-4 : 제 1 내지 제 4 메인 호퍼,
2-1,2-2,2-3,2-4 : 제 1 내지 제 4 상부 게이트,
3-1,3-2,3-3,3-4 : 제 1 내지 제 4 하부 게이트,
4-1,4-2,4-3,4-4 : 제 1 내지 제 4 서브 호퍼,
10 : 컨트롤러,
20-1,20-2,20-3,20-4 : 제 1 내지 제 4 이퀄라이저 밸브,
30 : 에어 분사기,
20 : 이송 송풍기,
P : 이송 송풍기 후단 압력센서,
CIA : 회 이송배관

Claims (5)

1. 연쇄적으로 연결되는 2개 이상의 에어록 밸브에 구성되는 서브 호퍼들의 압력을 감지하는 압력센서와;
   상기 압력센서의 감지 값을 근거로 하여 상기 서브 호퍼의 상부에 연결된 메인 호퍼의 막힘을 판단하고 막힘 해소를 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
   상기 컨트롤러는 상기 메인 호퍼의 배출부를 개폐하는 상부 게이트 및 상기 서브 호퍼의 하부 게이트의 개폐를 제어하는 한편 상기 메인 호퍼에 에어를 강제로 분사하여 막힘을 해소하는 액추에이터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 서브 호퍼 안에 에어를 주입하여 상기 서브 호퍼에 저장된 플라이애쉬를 배출하는데 도움을 주는 이송 송풍기인 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 메인 호퍼의 내부에 배관되며 외부의 에어를 공급받아 상기 메인 호퍼의 배출부를 향해 분사하는 에어 분사기인 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 시스템.
4. 연쇄적으로 연결되는 2개 이상의 에어록 밸브에 구성되는 서브 호퍼들의 압력을 감지하는 제 1단계와;
   상기 제1단계를 통해 감지한 상기 서브 호퍼들의 압력을 근거로 하여 상기 서브 호퍼의 상부에 연결된 메인 호퍼의 막힘을 판단하는 제2단계와;
   상기 제2단계를 통해 막힘으로 판단한 메인 호퍼의 막힘을 해소하기 위하여, 상기 메인 호퍼의 배출부를 개폐하는 상부 게이트를 개방 제어하는 한편 상기 서브 호퍼의 하부 게이트를 폐쇄 제어한 상태에서 상기 메인 호퍼에 에어를 강제로 분사하여 막힘을 해소하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 제2단계는 상기 서브 호퍼의 압력을 서로 비교하여 압력 변화에 차이가 있는 메인 호퍼를 막힘으로 판단하거나, 최고치와 최저치 차이의 기준 값과 현재 값의 비교를 통해 현재 값이 기준 값의 범위를 만족하지 못할 때 막힘으로 판단하는 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 에어록 밸브의 자동처리 불량 감지와 해소 방법.
   
   
   
   

Images