미분탄 제조설비의 에어히터 장치 및 이를 이용한 온도 제어방법{AIR HEATER IN PCI AND TEMPERATURE CONTROL METHOD USING THE SAME}

본 발명은 미분탄 제조설비의 에어히터 장치 및 이를 이용한 온도 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 석탄 파쇄작업에 사용되는 열풍의 생산시 고로의 열풍로에서 제공되는 배기가스의 사용률을 최대로 유지하여 연소가스의 사용량을 감소시킬 수 있도록 하는 미분탄 제조설비의 에어히터 장치 및 이를 이용한 온도 제어방법에 관한 것이다.

고로는 상부에서 소결광과 코크스를 장입하고 하부에서 열풍을 송풍하여 하강하는 소결광 및 코크스와 상승하는 환원가스가 접촉 반응함으로써 소결광을 환원시켜 용선을 생산한다. 이때, 코크스는 고로 내의 열량확보와 환원가스의 발생을 위해 사용되지만 그 제조에 따른 용선의 원가상승 및 환경오염의 문제를 유발한다.

그래서 용선 제조원가를 절감하고 코크스 사용으로 인한 환경오염 문제를 해결하기 위한 방안으로서, 풍구에서 미분탄 취입랜스를 통해 보조연료인 미분탄을 직접 투입하는 미분탄 취입조업이 활발히 진행되고 있다.

미분탄은 석탄을 분쇄하여 생산하는데, 일반적인 미분탄의 제조장치 및 방법에 대해서는 "고로 PCI 미분탄 가열 점화용 버너(실용신안공보 20-1992-0006512)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.

도 1은 종래의 미분탄 제조설비에 구비되는 에어히터의 열풍 온도제어 구성도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 미분탄 제조설비는 석탄을 공급받아 건조시키면서 파쇄시키는 석탄파쇄기(10)와; 상기 석탄파쇄기(10)에 공급되는 열풍을 제공하는 에어히터(20)와; 고로의 열풍로(31)에서 발생되는 배기가스를 상기 에어히터(20)에 공급하는 배기가스 공급부(30)와; 대기에어를 상기 에어히터(20)에 공급하는 대기에어 공급부(40)와; 상기 열풍의 온도를 상승시키도록 상기 에어히터(20)에서 연소되는 연소가스를 상기 에어히터(20)에 공급하는 연소가스 공급부(50)와; 상기 에어히터(20)에서 상기 연소가스가 연소되도록 연소에어를 공급하는 연소에어 공급수단(60)과; 상기 에어히터(20)에 고압에어를 공급하는 고압에어 공급수단(70)을 포함한다.

상기 배기가스 공급부(30)는 고로 설비에 구비되어 배기가스를 제공하는 열풍로(31)와, 상기 열풍로(31)에서 상기 에어히터(20)로 유동되는 배기가스의 공급유량을 조절하는 배기가스 조절밸브(32)를 포함한다.

그리고, 상기 대기에어 공급부(40)는 대기에어를 제공하는 대기에어 공급수단(51)과, 상기 대기에어 공급수단(51)에서 상기 에어히터(20)로 유동되는 대기에어의 공급유량을 조절하는 대기에어 조절밸브(42)를 포함한다.

또한, 상기 연소가스 공급부(50)는 연소가스를 제공하는 연소가스 공급수단(51)과, 상기 연소가스 공급수단(51)에서 상기 에어히터(20)로 유동되는 연소가스의 공급유량을 조절하는 연소가스 조절밸브(52)를 포함한다.

그리고, 상기 에어히터(20)에는 연소에어 및 고압에어를 공급하는 연소에어 공급수단(60) 및 고압에어 공급수단(70)이 연결된다.

또한, 상기 석탄파쇄기(10)로 석탄을 공급할 수 있도록 석탄 저장호퍼(11) 및 급탄기(12)가 더 구비된다.

그리고, 상기 석탄파쇄기(10)에 공급되는 석탄량과 상기 석탄파쇄기(10)에서 배기되는 가스의 온도에 따라 상기 에어히터(20)에서 제공되는 열풍의 온도 및 유량을 제어하도록 상기 에어히터(20)에 공급되는 상기 배기가스, 대기에어 및 연소가스의 공급유량을 제어하는 제어부(80)가 구비된다.

이때 상기 제어부(80)는 상기 석탄파쇄기(10)에 공급되는 석탄의 양을 설정하는 급탄량설정자(81)와; 상기 급탄량설정자(81)에 의해 설정된 석탄 공급량만큼 석탄을 상기 석탄파쇄기(10)에 공급하도록 상기 급탄기(12)를 제어하는 급탄량조절자(82)와; 상기 급탄량조절자(82)에서 입력되는 석탄의 공급량에 따라 상기 배기가스 및 대기에어가 상기 에어히터에 공급되는 공급유량을 연산하는 제 1 연산기(83)와; 상기 제 1 연산기(83)에서 연산된 배기가스의 공급유량 및 대기에어의 공급유량을 조절하는 제 1 유량조절자(84)와; 상기 제 1 유량조절자(84)에 의해 제어되면서 상기 배기가스 및 대기에어의 공급유량을 각각 제어하는 제 1 비율기(85) 및 제 2 비율기(86)와; 상기 연소가스를 상기 에어히터(20)에 공급하는 공급유량을 조절하는 제 2 유량조절자(88)와; 상기 석탄파쇄기(10)에서 배출되는 열풍의 온도 측정값을 입력받아 설정된 열풍의 목표 온도값과 비교하여 상기 열풍이 일정한 온도를 유지하도록 출력신호를 상기 제 1 비율기(85) 및 제 2 비율기(86)에 제공하는 온도조절자(87)를 포함한다.

도 1에서 미설명된 도면부호인 21a는 버너이고, 22는 열풍 유량검출기이며, 23은 온도계이고, 53은 연소가스 유량검출기이다.

도 1을 참조하여 종래의 미분탄 제조설비를 이용한 미분탄 제조과정과 미분탄 제조설비의 작동 중 에어히터 추가 운전모드의 열풍 온도제어에 대해서 설명한다.

먼저, 미분탄 제조과정을 간단히 설명하면 고로(미 도시)의 열풍로(31)에서 발생된 고온의 배기가스를 열풍흡입기(21)로 흡입하고, 대기에어 공급수단(51)에서 제공되는 상온의 대기에어와 혼합하여 일정온도로 제어하면서 석탄파쇄기(10)를 통과시킨다. 이때 급탄기(12)를 통해 공급되는 석탄은 열풍에 의해 건조됨으로써 쉽게 파쇄가 이루어진다. 석탄파쇄기(10)에서 석탄이 건조되고 파쇄되는 동안 석탄파쇄기(10)에서는 열풍으로 인한 과열에 의해 장치에 화재가 발생되지 않아야하기 때문에 석탄파쇄기(10) 후단 온도를 80℃로 일정하게 유지시키고 있다.

석탄파쇄기(10)에서 200Mesh의 크기로 파쇄된 석탄을 미분탄이라 하는데, 미분탄은 석탄파쇄기(10)를 통과하는 열풍에 섞여 상부 백필터(미 도시)로 이동된 후 열풍은 대기로 배출되고 미분탄은 백필터에 포집되어 다음 공정(고로 공정)에서 이용하고 있다.

에어히터 추가 운전모드는 미분탄 제조설비의 통상적인 운전방법으로서 고로의 열풍로(31)에서 발생되는 배기가스를 열풍흡입기(21)로 흡입하고 상온의 대기에어와 혼합하여 온도제어를 행하는 동시에 적정량의 연소가스와 연소에어를 에어히터(20)에 장치된 버너(21a)로 점화하여 배기가스가 에어히터(20)를 통과할 때 온도가 상승되도록 하는 운전방법이다.

연소가스의 공급유량은 제 2 유량조절자(88)에서 운전자가 설정한 일정값으로 고정되어 제어가 진행되는데, 연소가스의 공급유량이 적어 열풍의 온도가 부족하게 되면 제조되는 미분탄에 수분이 증가하여 후공정에서 수분이 높은 미분탄 사용에 의한 여러 문제가 초래된다. 반대로 연소가스의 공급유량이 많아 열풍온도가 높아지면 배기가스 조절밸브(32)가 닫히게 되고 대기에어 조절밸브(42)는 열리게 되어 동일한 열풍량이 공급되어도 열풍 내에는 배기가스의 비율은 낮은 반면에, 대기에어의 비율이 높아져 장치 내에 산소량 증가로 화재위험이 높아지는 문제가 발생된다.

또한, 열풍을 공급하는 방법에서 고로의 열풍로(31)에서 발생되는 배기가스를 주로 사용하고 온도조절을 위해 대기에어를 적절히 혼합하여 사용하는데, 급탄량이 증가되면 석탄파쇄기(10)로 공급되는 석탄량이 증가되고 그로 인해 석탄파쇄기(10) 후단의 온도가 떨어지게 되면, 운전자가 제 2 유량조절자(88)의 설정값(SET)을 적절한 값으로 변경시켜야 하는데 프로세서의 변화에 대하여 운전자가 적기에 적절한 설정값으로 대응하기가 어렵게 된다.

이로 인해 운전자가 연소가스의 공급유량을 임의로 늘리게 되면 열풍의 온도제어를 위해 배기가스 공급유량을 줄이는 동시에 대기에어 공급유량을 늘리게 된다. 이에 따라 열풍로(31)에서 제공되는 배기가스의 공급여력이 충분한데도 불구하고 열풍의 온도를 상승시키기 위하여 배기가스의 공급유량을 낮추는 대신 연소가스의 공급유량을 늘리는 방식으로 조업을 진행하다 보니 열풍로에서 발생되는 배기가스는 대기 중으로 그냥 방산되는 반면에 연소가스를 추가적으로 사용하게 되어 배기가스와 연소가스의 불필요한 손실이 발생되어 미분탄 생산에 소요되는 비용이 낭비되는 문제가 있었다.

본 발명은 열풍의 생산시 열풍로에서 제공되는 배기가스의 공급유량을 최대로 사용하면서 온도확보에 필요한 연소가스의 공급유량을 적기에 적정량 설정하여 공급하도록 하여 석탄파쇄기 후단에서의 열풍 온도를 목표값으로 일정하게 유지하면서 열풍의 생산에 소요되는 비용을 최소화할 수 있도록 하는 미분탄 제조설비의 에어히터 장치 및 이를 이용한 온도 제어방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 미분탄 제조설비의 에어히터 장치는 석탄을 건조한 후 파쇄하여 미분탄을 제조하는 설비에서 석탄의 건조를 위하여 제공되는 에어히터 장치로서, 석탄파쇄기에 공급되는 열풍을 제공하는 에어히터와; 고로의 열풍로에서 발생되는 배기가스를 상기 에어히터에 공급하는 배기가스 공급부와; 대기에어를 상기 에어히터에 공급하는 대기에어 공급부와; 상기 열풍의 온도를 상승시키도록 상기 에어히터에서 연소되는 연소가스를 상기 에어히터에 공급하는 연소가스 공급부와; 상기 석탄파쇄기에 공급되는 석탄량과 상기 석탄파쇄기에서 배기되는 가스의 온도에 따라 상기 에어히터에서 제공되는 열풍의 온도 및 유량을 제어하도록 상기 에어히터에 공급되는 상기 배기가스, 대기에어 및 연소가스의 공급유량을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 배기가스, 대기에어 및 연소가스 중 상기 배기가스의 공급유량이 최대가 되도록 유지하면서 상기 연소가스의 공급유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 석탄파쇄기에 공급되는 석탄량이 증가하면 배기가스의 공급유량은 최대로 유지하면서 대기에어의 공급유량을 감소시킨 후 필요한 열풍의 온도를 제어하기 위하여 연소가스의 공급유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 석탄파쇄기에 공급되는 석탄량이 감소하면 배기가스의 공급유량은 최대로 유지하면서 대기에어의 공급유량을 증가시킨 후 필요한 열풍의 온도를 제어하기 위하여 연소가스의 공급유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 열풍 온도의 목표값에 따라 연산되어 상기 배기가스 공급부에서 상기 에어히터로 공급되는 배기가스의 공급유량 신호를 입력받아 상기 연소가스 공급부에서 상기 에어히터로 공급되는 연소가스의 공급유량을 연산하는 제 2 연산기를 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 미분탄 제조설비의 에어히터 온도 제어방법은 석탄을 건조한 후 파쇄하여 미분탄을 제조하는 설비에서 석탄의 건조를 위하여 제공되는 열풍의 온도를 제어하는 에어히터의 온도를 제어하는 방법으로서, 상기 석탄이 석탄파쇄기에 투입되는 투입량을 설정하는 투입량 설정단계와; 상기 석탄의 투입량에 따라 상기 석탄파쇄기에 제공되는 열풍의 유량을 설정하는 열풍유량 설정단계와; 설정된 열풍의 유량과 상기 석탄파쇄기에서 배기되는 가스의 온도에 따라 에어히터에 공급되는 연소가스, 대기에어 및 고로의 열풍로에서 발생되는 배기가스 각각의 공급유량을 제어하는 가스 공급유량 제어단계를 포함하고, 상기 가스 공급유량 제어단계는 상기 배기가스와 대기에어의 공급유량을 제어하는 과정 이후에 상기 연소가스의 공급유량을 제어하는 과정을 실시하는 것을 특징으로 한다.

상기 가스 공급유량 제어단계는, 상기 배기가스, 대기에어 및 연소가스 중 상기 배기가스의 공급유량이 최대가 되도록 유지하면서 상기 연소가스의 공급유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 가스 공급유량 제어단계는, 상기 배기가스의 공급유량에 따라 상기 연소가스의 공급유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 석탄 파쇄작업시 석탄의 건조에 사용되는 열풍의 온도제어를 위해서 열풍로에서 제공되는 배기가스의 공급유량은 최대로 유지하면서 연소가스의 공급유량을 제어함에 따라 연소가스의 공급유량을 최소화할 수 있어 미분탄 생산시 연소가스의 불필요한 사용을 절감할 수 있다. 이에 따라 열풍로에서 제공되는 배기가스에 비해 상대적으로 고가인 연소가스의 사용량을 줄여 미분탄 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 연소가스의 공급유량을 최소화함에 따라 온도조절용으로 사용되는 대기에어의 공급유량도 줄일 수 있어 미분탄 제조장치 내 산소량 감소를 유도하여 설비의 화재위험을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 미분탄 제조설비에 구비되는 에어히터의 열풍 온도제어 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미분탄 제조설비에 구비되는 에어히터의 열풍 온도제어 구성도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 연산기에서 제어되는 급탄량과 열풍 유량의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제 2 연산기에서 제어되는 배기가스 입력량과 연소가스 출력유량의 관계를 보여주는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

먼저, 본 발명에 따른 미분탄 제조설비의 에어히터 장치 및 이를 이용한 온도 제어방법은 도 1을 참조하여 설명된 종래의 미분탄 제조설비에서 에어히터로 공급되는 배기가스의 공급유량에 의해 연소가스의 공급유량을 제어하는 기술을 포함시킨 것이다. 이에 따라 본 발명의 설명시 종래의 기술에서 설명된 내용과 중복되는 부분이 있지만 본 발명의 상세한 설명을 위하여 중복되는 부분을 생략하지 않고 설명하겠다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미분탄 제조설비에 구비되는 에어히터의 열풍 온도제어 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 미분탄 제조설비는 석탄을 공급받아 건조시키면서 파쇄시키는 석탄파쇄기(10)와; 상기 석탄파쇄기(10)에 공급되는 열풍을 제공하는 에어히터(20)와; 고로의 열풍로(31)에서 발생되는 배기가스를 상기 에어히터(20)에 공급하는 배기가스 공급부(30)와; 대기에어를 상기 에어히터(20)에 공급하는 대기에어 공급부(40)와; 상기 열풍의 온도를 상승시키도록 상기 에어히터(20)에서 연소되는 연소가스를 상기 에어히터(20)에 공급하는 연소가스 공급부(50)와; 상기 에어히터(20)에서 상기 연소가스가 연소되도록 연소에어를 공급하는 연소에어 공급수단(60)과; 상기 에어히터(20)에 고압에어를 공급하는 고압에어 공급수단(70)과; 상기 석탄파쇄기(10)에 공급되는 석탄량과 상기 석탄파쇄기(10)에서 배기되는 가스의 온도에 따라 상기 에어히터(20)에서 제공되는 열풍의 온도 및 유량을 제어하도록 상기 에어히터에 공급되는 상기 배기가스, 대기에어 및 연소가스의 공급유량을 제어하는 제어부(80)를 포함한다.

상기 석탄파쇄기(10)는 석탄을 200Mesh의 크기로 파쇄시키는 수단으로서, 상기 석탄파쇄기(10)에는 석탄을 공급할 수 있도록 석탄 저장호퍼(11) 및 급탄기(12)가 연동되도록 구비된다.

상기 에어히터(20)는 버너(21a)가 설치되어 적정량의 연소가스와 연소에어를 점화시켜 배기가스의 온도를 상승시키는 수단으로서, 배기가스, 연소가스 및 연소에어가 공급되도록 구비된다. 또한, 배기가스의 온도가 과도하게 높은 경우엔 배기가스의 온도를 낮출 수 있도록 대기에어가 공급되도록 구비되는 한편 적정온도로 조절된 배기가스(이하, 적정온도로 조절된 배기가스를 "열풍"이라 지칭함.)를 상기 석탄파쇄기(10)로 유동시키도록 고압에어가 공급될 수 있도록 구비된다.

이에 따라 상기 에어히터(20)에는 배기가스를 공급하는 상기 배기가스 공급부(30), 대기에어를 공급하는 대기에어 공급부(40), 연소가스를 공급하는 상기 연소가스 공급부(50), 연소에어를 공급하는 연소에어 공급수단(60) 및 고압에어를 공급하는 고압에어 공급수단(70)이 연결된다.

상기 배기가스 공급부(30)는 고로 설비에 구비되어 배기가스를 제공하는 열풍로(31)와, 상기 열풍로(31)에서 상기 에어히터(20)로 유동되는 배기가스의 공급유량을 조절하는 배기가스 조절밸브(32)를 포함한다.

그리고, 상기 대기에어 공급부(40)는 대기에어를 제공하는 대기에어 공급수단(51)과, 상기 대기에어 공급수단(51)에서 상기 에어히터(20)로 유동되는 대기에어의 공급유량을 조절하는 대기에어 조절밸브(42)를 포함한다. 이때 대기에어란 대기중에 존재하는 공기를 의미하는 것으로서, 상기 대기에어 공급수단(51)은 에어탱크와 같이 구성될 수도 있지만 이에 한정되지 않고 별도의 저장공간 없이 대기를 흡입할 수 있는 장치일 수 있다.

또한, 상기 연소가스 공급부(50)는 연소가스를 제공하는 연소가스 공급수단(51)과, 상기 연소가스 공급수단(51)에서 상기 에어히터(20)로 유동되는 연소가스의 공급유량을 조절하는 연소가스 조절밸브(52)와, 에어히터로 유동되는 연소가스의 유량을 검출하는 연소가스 유량검출기(53)를 포함한다.

그리고, 연소에어 공급수단(60) 및 고압에어 공급수단(70)은 각각 상기 에어히터(20)로 연소에어 및 고압에어를 공급한다. 이때 연소에어란 대기중에 존재하는 산소를 포함하는 공기를 의미하는 것으로서, 상기 연소에어 공급수단(60)은 에어탱크와 같이 구성될 수도 있지만 이에 한정되지 않고 별도의 저장공간 없이 산소가 포함된 대기를 흡입할 수 있는 장치일 수 있다. 또한, 고압에어란 상압보다 높은 압력을 갖는 에어를 의미한다.

한편, 상기 에어히터의 후미에는 온도가 조절된 열풍을 상기 석탄파쇄기(10)로 공급하기 위한 열풍흡입기(21)가 설치되고, 상기 열풍흡입기(21)의 후미에는 상기 석탄파쇄기(10)로 유동되는 열풍의 유량을 검출하는 열풍 유량검출기(22)가 설치된다.

그리고, 상기 석탄파쇄기(10)에서 파쇄된 미분탄이 후공정으로 유동되는 라인에는 상기 석탄파쇄기(10)에서 배출되는 열풍의 온도를 검출하는 온도계(23)가 설치된다.

한편, 상기 제어부(80)는 상기 에어히터(20)에서 제공되는 열풍의 온도 및 유량을 제어하는 수단으로서, 상기 에어히터(20)에 공급되는 상기 배기가스, 대기에어 및 연소가스 중 상기 배기가스의 공급유량이 최대가 되도록 유지하면서 상기 연소가스의 공급유량을 제어한다.

상기 제어부(80)는 상기 석탄파쇄기(10)에 공급되는 석탄의 양을 설정하는 급탄량설정자(81)와; 상기 급탄량설정자(81)에 의해 설정된 석탄 공급량만큼 석탄을 상기 석탄파쇄기(10)에 공급하도록 상기 급탄기(12)를 제어하는 급탄량조절자(82)와; 상기 급탄량조절자(82)에서 입력되는 석탄의 공급량에 따라 상기 배기가스 및 대기에어가 상기 에어히터에 공급되는 공급유량을 연산하는 제 1 연산기(83)와; 상기 제 1 연산기(83)에서 연산된 배기가스의 공급유량 및 대기에어의 공급유량을 조절하는 제 1 유량조절자(84)와; 상기 제 1 유량조절자(84)에 의해 제어되면서 상기 배기가스 및 대기에어의 공급유량을 각각 제어하는 제 1 비율기(85) 및 제 2 비율기(86)와; 상기 연소가스를 상기 에어히터(20)에 공급하는 공급유량을 조절하는 제 2 유량조절자(88)와; 상기 석탄파쇄기(10)에서 배출되는 열풍의 온도 측정값을 입력받아 설정된 열풍의 목표 온도값과 비교하여 상기 열풍이 일정한 온도를 유지하도록 출력신호를 상기 제 1 비율기(85) 및 제 2 비율기(86)에 제공하는 온도조절자(87)를 포함한다.

그래서, 상기 제 1 비율기(85)는 상기 대기에어 조절밸브(42)의 동작을 제어하고, 상기 제 2 비율기(86)는 상기 배기가스 조절밸브(32)의 동작을 제어한다.

그리고, 상기 제 2 유량조절자(88)는 상기 연소가스 유량검출기(53)에서 검출되는 연소가스의 공급유량값을 입력받으면서 상기 연소가스 조절밸브(52)의 동작을 제어한다.

특히, 본 발명은 상기 제어부(80)에 상기 열풍 온도의 목표값에 따라 연산되어 상기 배기가스 공급부(30)에서 상기 에어히터(20)로 공급되는 배기가스의 공급유량 신호를 입력받아 상기 연소가스 공급부(50)에서 상기 에어히터(20)로 공급되는 연소가스의 공급유량을 연산하는 제 2 연산기(100)가 더 구비된다.

그래서 상기 제어부(80)는 배기가스 공급유량을 최대로 사용하면서, 미분탄 제조시 열풍의 온도를 확보하는데 필요한 연소가스의 공급유량을 적기에 적정량으로 설정하기 위해 배기가스 조절밸브(32)의 열리고 닫히는 신호인 제 2 비율기(86)의 출력신호(OUT)에서 인출한 신호를 제 2 연산기(100)에 설정(SET)신호가 되도록 연결하고 연산된 출력신호(OUT)가 제 2 유량조절자(88)의 설정신호(SET)가 되도록 구성한다.

그래서, 상기 제어부(80)에서는 석탄파쇄기(10)에 공급되는 석탄량이 증가하면 배기가스의 공급유량은 최대로 유지하면서 대기에어의 공급유량을 감소시킨 후 필요한 열풍의 온도를 제어하기 위하여 연소가스의 공급유량을 제어한다.

반대로, 상기 제어부(80)에서는 석탄파쇄기(10)에 공급되는 석탄량이 감소하면 배기가스의 공급유량은 최대로 유지하면서 대기에어의 공급유량을 증가시킨 후 필요한 열풍의 온도를 제어하기 위하여 연소가스의 공급유량을 제어한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 에어히터 장치가 구성되는 미분탄 제조설비를 이용하여 미분탄을 제조하면서 열풍의 온도를 제어하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저 미분탄 제조과정을 간단히 설명하자면 고로(미 도시)의 열풍로(31)에서 발생된 고온의 배기가스를 열풍흡입기(21)로 흡입하고, 대기에어 공급수단(51)에서 제공되는 상온의 대기에어와 혼합하여 열풍을 일정온도로 제어하면서 석탄파쇄기(10)를 통과시킨다. 이때 급탄기(12)를 통해 공급되는 석탄은 열풍에 의해 건조됨으로써 쉽게 파쇄가 이루어져 미분탄으로 제조된다. 이때 석탄파쇄기(10)의 후단으로 배출되는 열풍의 온도는 80℃로 일정하게 유지시키고 있다.

이러한 공정은 석탄이 석탄파쇄기(10)에 투입되는 투입량을 설정하는 투입량 설정단계와; 상기 석탄의 투입량에 따라 상기 석탄파쇄기(10)에 제공되는 열풍의 유량을 설정하는 열풍유량 설정단계와; 설정된 열풍의 유량과 상기 석탄파쇄기(10)에서 배기되는 가스의 온도에 따라 에어히터(20)에 공급되는 연소가스, 대기에어 및 고로의 열풍로에서 발생되는 배기가스 각각의 공급유량을 제어하는 가스 공급유량 제어단계를 포함한다.

특히, 상기 가스 공급유량 제어단계에서 상기 배기가스와 대기에어의 공급유량을 제어하는 과정이 선행하여 이루어진 이후에 상기 연소가스의 공급유량을 제어하는 과정이 실시된다.

이러한 제어부의 제어공정을 부연하여 설명하도록 한다.

미분탄의 제조시 에어히터 추가 운전모드가 선택되면 도 2에 도시된 바와 같이 제 2 비율기(86)의 출력값(OUT)에 의해 초기 연소가스 공급유량이 제 2 유량조절자(88)의 설정값(SET)이 되고, 제 2 연산기(100)에 미리 설정된 값에 의해 설정되어 초기 온도제어를 행하게 된다.

미분탄을 제조하는 도중에 급탄량이 증가하여 석탄파쇄기(10)의 후미에 구비된 온도계(23)에서 검출되는 온도가 설정값(예를 들어 80℃)보다 낮으면 도 3에 나타낸 바와 같이 열풍의 공급량을 증가시키기 된다. 열풍의 공급량을 증가시키면서 열풍의 온도도 함께 상승시켜야 하는데 그러기 위해서 온도조절자(87)의 출력신호(OUT)가 증가되어 제 1 비율기(85)의 출력신호(OUT)는 줄어들고, 제 2 비율기(86)의 출력신호(OUT)는 증가된다. 이에 따라 배기가스의 공급유량은 증가되고 대기에어 공급유량은 줄어들면서 열풍의 온도를 상승시키게 된다.

이때 상기와 같은 작용에 의해 배기가스 조절밸브(32)의 오픈 각도가 60%에 도달하면 제 2 연산기(100)의 출력신호(OUT)가 증가되어 제 2 유량조절자(88)의 설정값을 상승시키기 시작하고, 배기가스 조절밸브(32)의 오픈 각도가 75%이상으로 증가하면 제 2 연산기(100)의 출력신호도 증가하면서 배기가스의 공급유량에 의해 열풍의 온도가 목표값에 도달하는 것을 보조할 수 있도록 연소가스의 공급유량을 증가시켜 열풍의 온도를 확보하게 된다.

반대로 석탄파쇄기(10)의 후미에 구비된 온도계(23)에서 검출되는 온도가 설정값(예를 들어 80℃)보다 상승하면 온도조절자(87)의 출력신호가 감소하고 그로 인해 제 1 비율기(85)의 입력신호(IN)는 감소하면서 출력신호(OUT)는 증가하여 대기에어 공급유량이 증가하고, 제 2 비율기(86)의 입력신호(IN)는 감소하면서 출력신호(OUT)도 감소하게 된다. 이때 제 2 연산기(100)에 의해 배기가스 공급유량을 줄이는 것보다 선행하여 연소가스 공급유량을 크게 줄어들게 함에 따라 배기가스는 항상 최대로 공급하게 될 수 있다.

제 2 연산기(100)에서 이루어지는 출력값의 제어과정에 대해서 부연하자면 도 4에 나타낸 바와 같이 제 2 비율기에서 입력되는 입력신호가 0 ~ 50%이면 출력신호는 180(㎚ ³ /h)가 출력되고, 75%이면 230(㎚ ³ /h)가 출력되며, 100%이면 600(㎚ ³ /h)가 출력되도록 설정된다.

제 2 연산기에서 설정되는 값은 본 발명의 바람직한 실시를 위한 하나의 실시예에 대한 것으로서 수차례의 테스트를 거쳐 산출된 값이지만, 미분탄 제조설비의 규모 및 여러 조건에 따라 그 설정값은 변경되어 적용될 수 있을 것이다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

10: 석탄파쇄기 11: 석탄 저장호퍼
12: 급탄기 20: 에어히터
21: 열풍흡입기 22: 열풍 유량검출기
23: 온도계 30: 배기가스 공급부
31: 열풍로 32: 배기가스 조절밸브
40: 대기에어 공급부 41: 대기에어 공급수단
42: 대기에어 조절밸브 50: 연소가스 공급부
51: 연소가스 공급수단 52: 연소가스 조절밸브
53: 연소가스 유량검출기 60: 연소에어 공급수단
70: 고압에어 공급수단 80: 제어부
81: 급탄량 설정자 82: 급탄량조절자
83: 제 1 연산기 84: 제 1 유량조절자
85: 제 1 비율기 86: 제 2 비율기
87: 온도조절자 88: 제 2 유량조절자
100: 제 2 연산기