연소기술/ 인텔리젼트 버너 시스템 열처리
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인텔리젼트 버너 시스템 열처리
최근 산업용로버너시스템은 에너지절약, 환경문제와 더불어 기술집약 산업구조 고도화시대 의 요구 추세로서 여러 가지의 기술 집약을 요하고 있으며 이를 위하여 버너의 기술개발이 가속화 되어지고 있다.
그러나 버너 시스템에 있어서 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. ①처리제품의 품질 향상을 위한 연소제어의 엄밀화
②숙련 오퍼레이터의 인원부족에 대한 성인화대책과 3K대책을 위한 집중관리
③지구온난화 대책(더우기 성에너지화)을 위한 연소 제어정도의 향상
이와 같은 여러가지 문제를 적극적으로 해소할 오랜 동안의 연소기술을 기초로해서 이상 적이고도 획기적인 가스버너의 제어시스템이 개발되었다.

1. 시스템 구성의 기능개요
(1)중앙제어기
본 시스템의 구성은 인텔리젼트화를 위하여 사용용도·조건 등에 따라서 센서를 통하여 각서보 제어를 통하여 중앙제어장치가 통제하도록 구성되어지며 그 구성은 표1과 같다.
종래의 제어신호로 개별버너마다 미리 설정된 공기비 및 연소량 패턴에 의해 버너마다 제 어 신호를 발신한다.
또 각각의 패턴은 제어기에 표시된 화면과 대화방식으로 키보드를 조작하는 것으로 간단히 등록 수정, 재현시킬 수가 있다. 즉, 각각의 버너는 임의로 설정된 최적의 공기비와 연소량 의 조합(콤비네이션)으로 운전되게 된다.
이 콤비네이션에 대해서는 4종류의 등록이 가능하 며 외부에서의 접점 입력에 의해 자동교체도 가능하다.

(2)서보제어기
버너마다 설치된 컴퓨터이며 유량계측제어, 공기비제어, 자기이상진단이라는 기능을 보유하 고 있다.
또 복합꼬임방식의 채용에 따라 유량 제어의 유량조절변개도 프리세트화를 가능하 게 하고 용이하게 안정된 제어를 확보할 수가 있다.
이것은 종래의 크로스리미트기능을 보 다 고정도화, 고응답화한 것으로 극한의 성에너지의 실현을 가능하게 하고 있는 것이다.


그림 1

그리고 콘트롤유니트에 설정된 각종의 센서입력을 분석함에 따라 경보출력을 행해 조업 이상의 조기발견, 폭발사고의 미연방지등 조업의 무인화를 가능하게 하고 있다.

(3)공기 및 가스콘트롤유니트
버너입구부에 설치된 공기 및 가스콘트롤 유니트이며 개도 센서를 내장한 엑츄에이터, 콘 트롤밸브, 각 유체의 공급온도센서 및 콘트롤밸브와 버너의 각 유체의 공급압력센서에 의 해 구성되어 있다.
이들의 센서입력에 의해 상기 자기진단을 가능하게 하고 각 유체의 온도 및 압력을 검지해 보정함에 따라 더욱더 성에너지를 실현 시키고 있다.

2. 테스트에 있어서 실증시험결과
본 시스템실용성 확인을 위해 많은 실증시험을 행했는데 이들 가운데서 총합적인 성능을 나타내는 일예로써 그림2에 개요를 나타낸 3조의 버너와 수냉발열파이프를 설치한 테스트 로에 있어서 행한 시험결과를 다음에 소개한다.


그림 2 테스트 장치

이 시험은 모두 버너를 동일한 연소량 및 공기비로한 콤비네이션과 미리 최적한 연소량 패턴과 공기비 패턴을 구해서 설정한 콤비네 이션을 교체함에 따라서 행한 것이며 시험결과의 개요를 표 1에 또 기록지의 일부를 그림 3 에 나타낸다.
본 테스트 결과에 의해 버너마다의 연소량을 자유로이 게다가 간단히 변경할 수 있음에 따 라 로내온도분포의 개선이 용이하며 또 로내온도분포를 개선함에 따라 연비의 개선과 배기 가스대책이 용이하게 가능하다는 것이 입증되었다.


그림 3 공기비 설정 개별공기설정 테스트(로 온도, NOx, O2 데이터)

3. 구체적인 용도예
이상과 같은 본 시스템의 기능을 이용함에 따라 다음과 같은 용도로 사용할 수 있으리라 생각된다.

(1)공기비의 자동변경
예)소정의 온도 혹은 시간경과에 있어 자동적으로 버너의 연소를 산화에서 환원으로 교체, 품질향상을 도모해 무인조업을 가능하게 한다.
흡입공기를 연소공기에 기여시키는 것으로 로내산소분압의 절감을 도모, 원료에 대한 제품의 비율향상 및 성에네르기 대책으로 한다.
과잉공기에 의한 절감건조에서 저공기비에 의한 고온가열까지 자동적으로 행함에 따라 재 료의 균일가열을 철저히 한다.

(2)버너마다의 연소량설정
예)로벽축열을 이용해 로벽근방버너의 연소량을 내림에 따라 로온분포의 개선과 연비삭감 을 도모한다.
로내 수개의 버너에 있어서 각각의 공급공기(가스) 압력하강 및 공급예열(가스) 온도강하 에 관계없이 소정의 연비량을 확보할 수가 있고 로온분포의 개선과 연비삭감을 도모한다.
경사가열이 가능해지고 품질 및 원료에 대한 제품의 비율향상에 기여할 수 있다.
열편과 냉편의 혼재와 다른 치수재료의 혼재에 있어서도 개별 버너의 연소량을 관리함에 따라 균일 가열이 가능하고 연비삭감이 가능해진다.

(3)조업의 자동화
예)점호조건을 그 버너의 최적조건으로 등록해 처리 재료에 따른 가열 조건을 콤비네이션 에 등록함에 따라 자동점화, 자동승온이하 조업종료까지의 버너의 조업을 자동화(무인화)하 는 것이 가능해진다.
실화(失火)에 이르지 않는 이상연소에 대해서도 자기진단 뒤에 경보를 발하므로 조업에 있 어서 위험예지가 가능해진다.

(4)저 NOx대책
예)로내 O₂농도를 일정하게 확보하면서 버너마다의 공기비에 차를 둠에 따라 NOx 배출 량을 삭감한다.
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