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KR102086250B1 - 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로 - Google Patents

연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로 Download PDF

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KR102086250B1
KR102086250B1 KR1020180116215A KR20180116215A KR102086250B1 KR 102086250 B1 KR102086250 B1 KR 102086250B1 KR 1020180116215 A KR1020180116215 A KR 1020180116215A KR 20180116215 A KR20180116215 A KR 20180116215A KR 102086250 B1 KR102086250 B1 KR 102086250B1
Authority
KR
South Korea
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enthalpy
control circuit
fuel
separator
automatic control
Prior art date
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Application number
KR1020180116215A
Other languages
English (en)
Inventor
이재석
윤한우
오승환
Original Assignee
한국서부발전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/18—Applications of computers to steam-boiler control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D5/00—Controlling water feed or water level; Automatic water feeding or water-level regulators
    • F22D5/26—Automatic feed-control systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

본 발명에서는 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로가 개시된다.
일 예로, 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로에 있어서, 분류된 고열량, 중열량 및 저열량 연소 연료 중 하나를 선택받고, 상기 선택된 연소 연료에 대해 세트 포인트 엔탈피를 연산하여 급수 유량을 결정하되, 상기 연소 연료의 성상 변화시 디자인 세퍼레이터 엔탈피 곡선을 변경하여, 피드 포워드함으로써 급수 유량을 제어하는 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로가 개시된다.

Description

연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로{Boiler Enthalpy Automatic Control Circuit On Classified By Coal Property}
본 발명은 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로에 관한 것이다.
종래의 석탄화력 보일러 엔탈피 제어회로는 연료성상이 변할 시 세퍼레이터 아울렛(Separator Outlet)의 압력과 온도의 변화를 측정하여 엔탈피 프로세스 변수(Enthalpy Process Variable, PV)를 도출하며 PV 변화의 따른 제어 변수(Control Variable, CV)를 급수 세트 포인트(Feed Water Set Point)에 가감하여 주증기 압력과 온도를 제어하는 방식을 사용한다. 보일러설비 운전 중 연료성상의 큰 변화는 주증기 압력과 온도의 변화를 가져오며 엔탈피 제어회로에 의해서 주증기 압력과 온도를 안정시키게 된다.
그러나 이러한 엔탈피 제어회로에 운전 상황을 볼 때 주증기가 안정화되는 데에 상당한 시간이 소요되었다. 또한 안정화 시간이 길어질수록 주증기 압력 강하를 보정하기 위하여 보다 큰 제어회로가 구동되어 주증기 압력의 스윙 현상이 나타나는 문제가 있었다.
본 발명은 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로를 제공한다.
본 발명에 따른 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로는 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로에 있어서, 분류된 고열량, 중열량 및 저열량 연소 연료 중 하나를 선택받고, 상기 선택된 연소 연료에 대해 세트 포인트 엔탈피를 연산하여 급수 유량을 결정하되, 상기 연소 연료의 성상 변화시 디자인 세퍼레이터 엔탈피 곡선을 변경하여, 피드 포워드함으로써 급수 유량을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 디자인 세퍼레이터 엔탈피 곡선은 상기 고열량, 중열량 및 저열량 연소 연료 각각에 대해 입력과 출력량을 정리하여 구비될 수 있다.
그리고 열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피에서 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 빼고, 0.5를 곱한 이후, 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 뺀 값이 세트 포인트 엔탈피와 비교하여 곡선을 선택할 수 있다.
또한, 상기 열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피에서 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 빼고, 0.5를 곱한 이후, 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 뺀 값이 세트 포인트 엔탈피에 비해 큰 경우, 유량을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피에서 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 빼고, 0.5를 곱한 이후, 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 뺀 값이 세트 포인트 엔탈피에 비해 작은 경우, 유량을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 의한 보일러 엔탈피 자동제어회로는 기존의 보일러 엔탈피 제어회로를 개선하여 높은 열량의 연료와 낮은 열량의 연료에 따른 디자인 세퍼레이터 엔탈피(Design Separator Enthalpy) 곡선을 선택가능하게 하였다. 이에 따라, 기존의 디자인 세퍼레이터 엔탈피 곡선은 중간 열량의 연료 사용 시 사용되며 세퍼레이터 엔탈피 PV 변화에 따라 고열량, 저열량 곡선으로 자동 전환되어 각 상황에 맞는 Feed Water Set Point 도출해 낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 엔탈피 자동제어회로를 도시한 논리회로이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 엔탈피 자동제어회로의 곡선 자동 선택 회로를 도시한 논리회로이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 엔탈피 자동제어회로를 도시한 논리회로이다.
선택 로직(Selection Logic)을 추가하여 급격한 연료성상 변화 시 디자인 세퍼레이터 엔탈피(Design Separator Enthalpy) 곡선을 변경을 통하여 피드 포워드(Feed Forward) 개념을 추가하여 급수계통 제어의 속응성을 향상시킬 수 있다. 각 디자인 세퍼레이터 엔탈피(Design Separator Enthalpy) 곡선은 아래의 표와 같다.
구 분 고열량 연료 F(X) 중열량 연료 F(X) 저열량 연료 F(X)
Input Output Input Output Input Output
1 0 2880 0 2960 0 3080
2 315 2880 315 2960 315 3080
3 525 2680 525 2820 525 2860
4 787.5 2600 787.5 2720 787.5 2750
5 1050 2570 1050 2625 1050 2745
6 1120 2550 1120 2600 1120 2710
7 1500 2550 1500 2600 1500 2710
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 엔탈피 자동제어회로의 곡선 자동 선택 회로를 도시한 논리회로이다.
Design Separator Enthalpy 곡선 자동 선택 회로이다. 선택 회로 연산식은 아래와 같이 이루어지며 ⓛ, ⓗ Signal 동작 여부에 따라 Transfer Function을 통하여 자동적으로 Design Separator Enthalpy 곡선 선택되어진다.
구분 연산식 Signal
① (고열량 Design Separator Enthalpy - 중열량 Design Separator Enthalpy) ×0.5 - 중열량 Design Separator Enthalpy > Set Point Enthalpy L 동작
② (고열량 Design Separator Enthalpy - 중열량 Design Separator Enthalpy) ×0.5 + 중열량 Design Separator Enthalpy < Set Point Enthalpy H 동작
한편, 도 1 및 도 2 에 따른 논리 연산의 실 예는 아래와 같다.
먼저, 기본적으로 운전 중인 세퍼레이터 엔탈피 프로세스 변수(Separator Enthalpy Process Variable, b), 히트 캐패시티(Heat Capacity, a, ④)와 연산된 값(Divide a/b, ③)이 보일러 입력 요구(Boiler Input Demand)에 따른 급수 세트 포인트(Feed Water Set Point)에서 전체 과열 스프레이 플로우(Total Superheater Spray Flow)를 뺀 값(⑥)과 연산(⑤, ⑦)되어 최종 급수 세트 포인트(Feed Water Set Point)가 구성된다.
연료성상이 변할 시 세퍼레이터 아울렛(Separator Outlet)의 압력과 온도의 변화를 측정하여 엔탈피 프로세스 변수(Enthalpy Process Variable, PV)를 도출하며 PV 변화의 따른 제어 변수(Control Variable, CV)를 급수 세트 포인트(Feed Water Set Point)에 가감하여 주증기 압력과 온도를 제어하는 방식을 사용한다. 보일러설비 운전 중 연료성상의 큰 변화는 주증기 압력과 온도의 변화를 가져오며 엔탈피 제어회로에 의해서 주증기 압력과 온도를 안정시키게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 엔탈피 자동제어회로에서는, 중열량 연료 연소 시 ①곡선 선택을 선택을 통해 시작될 수 있다.
그런데 만약, 고열량 연료가 유입된다면, 세퍼레이터 엔탈피(Separator Enthalpy)(PV)가 상승하게 된다.
또한, 이에 따라, 연산된 값(Divide a/b, ③)이 감소하게 되고, 히트 캐패시티(Heat Capacity, a, ④)가 감소하게 된다.
또한, ⑤의 값은 증가하고, ⑥의 값은 감소하게 되며, ⑦의 값은 (-)값으로 증가하여 세트 포인트 급수(Set Point Feed Water)가 증가하게 된다.
또한, 세퍼레이터 아울렛 온도가 상승하여 엔탈피 편차(Enthalpy Deviation) 값이 (-)값으로 감소하게 된다.
한편, 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피(Design Separator Enthalpy)는 거의 일정하며, 세퍼레이터 엔탈피(Separator Enthalpy) PID 회로의 (-) 에러 증가로 세트 포인트 엔탈피(set Point Enthalpy)가 감소하게 된다.
그리고 디자인 세퍼레이터 엔탈피(Design Separator Enthalpy) 곡선 자동 선택 회로에 의하여 고열량 곡선(②)으로 자동 선택하게 되어, 피드 포워드가 수행될 수 있다.
한편, 곡선 절체로 인하여 디자인 세퍼레이터 엔탈피는 큰 폭으로 감소하게 되며, 세트 포인트 엔탈피(⑧)가 크게 감소하여 급수 유량이 증가할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료성상별 보일러 엔탈피 자동제어회로는 급격한 열량 변화 시 최적 Design Separator Enthalpy를 적용함으로써 보일러 급수계통 속응성 개선 및 안정적인 설비 운영에 크게 기여할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 연료성상별 보일러 엔탈피 자동제어회로를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로에 있어서,
    분류된 고열량, 중열량 및 저열량 연소 연료 중 하나를 선택받고,
    상기 선택된 연소 연료에 대해 세트 포인트 엔탈피를 연산하여 급수 유량을 결정하되,
    상기 연소 연료의 성상 변화시 디자인 세퍼레이터 엔탈피 곡선을 변경하여, 피드 포워드함으로써 급수 유량을 제어하되,
    열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피에서 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 빼고, 0.5를 곱한 이후, 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 뺀 값이 세트 포인트 엔탈피와 비교하여 곡선을 선택하는 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디자인 세퍼레이터 엔탈피 곡선은 상기 고열량, 중열량 및 저열량 연소 연료 각각에 대해 입력과 출력량을 정리하여 구비된 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피에서 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 빼고, 0.5를 곱한 이후, 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 뺀 값이 세트 포인트 엔탈피에 비해 큰 경우, 유량을 증가시키는 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피에서 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 빼고, 0.5를 곱한 이후, 중열량 디자인 세퍼레이터 엔탈피를 뺀 값이 세트 포인트 엔탈피에 비해 작은 경우, 유량을 감소시키는 연료성상별 보일러 엔탈피 자동 제어 회로.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06257741A (ja) * 1993-03-05 1994-09-16 Babcock Hitachi Kk 多品種燃料の燃焼制御装置
JPH10311504A (ja) * 1997-05-15 1998-11-24 Babcock Hitachi Kk エンタルピを使用した貫流ボイラの制御装置

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