KR100217836B1 - 분체 수송량 측정장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속의 제련공정에서 필수적으로 발생되는 더스트등과 같은 분체의 수송량을 측정하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로써, 레이저 발광체와 광도감지센서를 이용하여 분체 수송량을 연속적으로 측정할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 분체가 통과할 수 있도록 형성된 파이프 향상의 몸체부(20); 상기 몸체부(20)에 형성되어 있는 발광체 수용부(21) 및 센서수용부(22); 상기 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22) 내에 각각 위치되는 레이저 발광체(23) 및 광도감지센서(24); 상기 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22) 내에 각각 삽입되는 제1 및 제2차단막(25)(26) ; 및 분체 수송량을 연산하는 연산장치(30)를 포함하여 구성되는 분체의 수송량 측정장치 및 이 장치를 이용하여 분체의 수송량을 측정하는 방법을 그 요지로 한다.

Description

분체 수송량 측정장치 및 그 방법

제1도는 본 발명에 부합되는 분체 수송량 측정장치의 개략도.

제2도는 본 발명의 분체 수송량 측정장치가 부착된 통상의 분체취입장치의 개략도.

제3도는 분광 수송량에 따른 광도감지센서의 전압변화를 나타내는 그래프.

제4도는 본 발명이 적용되어 있는 용융환원시스템의 일례를 모식적으로 나타내는 모식도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 몸체부 20a : 내부홀

21 : 발광체 수용부 22 : 센서 수용부

23 : 레이저 발광체 24 : 광도감지센서

25, 26 : 차단막 30 : 연산장치

본 발명은 금속의 제련공정에서 필수적으로 발생되는 더스트등과 같은 분체의 수송량을 측정하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 레이저 발광체와 광도감지센서를 구비하여 분체의 수송량을 연속적으로 측정하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

분체(더스트)의 리사이클링 방법으로는 미국특허 제4,978,387호등에 제시된 바와 같이, 코렉스(corex)의 용융가스화로로 부터 발생된 더스트를 사이클론으로 부터 포집하여 다시 용융가스화로로 연소버너를 사용하여 리사이클링하는 방법등이 알려져 있다.

그러나, 이 방법의 경우에는 적정한 더스트 발생량을 연속적으로 측정할 수 없으므로 더스트 발생량을 조업초기에 물리적으로 측정해야 한다. 즉, 더스트 버너로의 리사이클링을 중단한채 로터리 피더의 하단으로 일정시간 더스트를 배출하여 그 발생량을 측정하게 된다.

이렇게 측정된 초기의 더스트 발생속도 및 더스트 조성을 바탕으로 로터리 피더의 회전속도와 수송가스 및 산소공급속도가 결정된다.

따라서, 상기한 종래의 분체의 리사이클링 방법은 사용원료 및 연료 종류와 조업조건의 변동에 따른 더스트 발생량의 변동량을 즉각적으로 파악할 수 없으므로 초기에 설정된 공급 수송가스량과 산소량이 필요이상으로 과다 또는 과소평가 될수 있는 문제점이 있다.

또한, 조업중에 더스트 발생량을 재측량하기 위해서는 더스트의 리사이클링 조업을 중단해야 할뿐만 아니라 조업도중 피더의 막힘현상이나 상부호파에서의 막힘현상으로 로터리 피더가 공회전하더라도 그 상황을 인지하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 분체를 취입하기 전에 분체의 적출량 즉, 분체의 수송량을 측정할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

한편, 분체의 적출량을 적출하는 중에 측정하는 시스템으로는 로드셀을 적출장치의 상단 또는 하부에 장착하여 무게의 감소를 측정하므로써 적출량을 측정하는 시스템이 알려져 있다.

그러나, 상기한 로드셀 감지 시스템은 상기한 미국특허와 같이 수시로 변동하는 고온, 고압의 조건에서는 온도와 압력상태가 로드셀에 영향을 주므로 사용될 수 없다.

이에, 본 발명자들은 상기한 종래의 문제점을 개선시키기 위하여 연구와 실험을 행하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써 본 발명은 레이저 발광체와 광도감지센서를 이용하여 분체 수송량을 연속적으로 측정할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 내부홀을 구비하여 분체가 통과할수 있도록 형성된 파이프형상의 몸체부; 상기 내부홀과 관통되고 그리고 가스취입구를 구비하여 서로 마주보고 상기 몸체부에 형성되어 있는 발광체 수용부 및 센서 수용부; 상기 가스취입구를 기준으로 상기 몸체부와 맞서는 쪽의 발광체수용부 및 센서 수용부 내에 각각 위치되는 레이저 발광체 및 광도감지센서; 상기 레이저 발광체와 가스 취입구 사이의 발광체 수용부 및 광도감지센서와 가스 취입구 사이의 센서 수용부 내에 각각 삽입되는 차단막; 및 상기 광도감지센서로 부터 출력되는 신호를 이용하여 분체 수송량을 연산하는 연산장치를 포함하여 구성되는 분체의 수송량 측정장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 몸체부의 내부홀을 통해 시간(hr)당 일정한 부피(㎥)로 분체를 연속적으로 통과시키면서 상기 내부홀과 관통되도록 몸체부에 형성되어 있는 발광체 수용부 및 센서 수용부 내로 상기 분체가 유입되지 않도록 상기 발광체 수용부 및 센서 수용부의 가스 취입구로 불활성 가스를 취입하는 단계; 상기 발광체 수용부 내에 위치되어 있는 레이저 발광체에서 광도감지센서를 향해 레이저 빔을 조사하는 단계; 레이저 빔 수광광도에 대응되는 전압신호를 상기 광도감지센서로 부터 받아 상기 전압값과 몸체부의 내부홀을 통과하는 분체의 양(㎥/hr)과의 상관관계를 구하는 단계; 상기 내부홀을 통과하는 분체의 양을 변화시키면서 상기 단계들을 반복하여 상기 광도감지센서에서 출력되는 전압값과 내부홀을 통과하는 분체의 양(㎥/hr)과의 상관모델을 구하는 단계; 및 상기 광도감지센서에서 출력되는 전압값을 상기와 같이 구한 상관모델에 대입하여 분체의 수송량(㎥/hr)을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 분체의 수송량 측정방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 분체 수송량 측정장치(100)는, 제1도에 나타난 바와같이, 분체가 통과할 수 있도록 형성된 파이프 형상의 몸체부(20); 상기 몸체부(20)에 형성되어 있는 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22); 상기 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22) 내에 각각 위치되는 레이저 발광체(23) 및 광도감지센서(24); 상기 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22) 내에 각각 삽입되는 제1 및 제2차단막(25)(26); 및 분체 수송량을 연산하는 연산장치(30)를 포함하여 구성된다.

상기 몸체부(20)는 내부에 내부홀(20a)을 구비하고 있으며, 이 내부홀(20a)을 통해 분체가 통과하게 된다.

상기 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22)에는 질소와 같은 불활성 가스를 취입하기 위한 제1가스 취입구(21a) 및 제2가스 취입구(22a)가 각각 구비되어 있고, 또한 이들 각각은 상기한 몸체부(20)의 내부홀(20a)과 관통되어 있다.

상기 레이저 발광체(23) 및 광도감지센서(24)는 상기 가스 취입구(21a)(22a)를 기준으로 상기 몸체부(20)와 맞서는 측의 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22) 내에 각각 위치된다.

그리고 상기 레이저 발광체(23)와 광도감지센서(24)는 레이저 발광체(23)에서 조사된 레이저 빔을 광도감지센서(24)에서 수광할 수 있도록 서로 마주보게 위치된다.

상기 발광체 수용부(21)와 센서 수용부(22) 및 레이저 발광체(23)와 광도감지센서(24)는 쌍으로 형성되며, 각각 한쌍만으로도 가능하지만, 측정량의 정확도를 위해서는 3쌍정도가 바람직하며, 각 쌍은 120° 간격으로 수직방향으로 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제1차단막(25)은 상기 레이저 발광체(23)와 제1가스 취입구(21a)사이의 발광체 수용부(21) 내에 그리고, 상기 제2차단막(26)은 상기 광도감지센서(24)와 제2가스 취입구(22a) 사이의 센서 수용부(22)내에 위치된다.

상기 차단막으로는 석영과 같이 고온에 견디는 내열성 투명 물질등으로 형성시키는 것이 바람직하다.

상기 연산장치(30)는 상기 광도 감지센서(24)와 전기적으로 연결되어 광도감지센서로 부터 출력되는 신호를 이용하여 분체 수송량을 연산하도록 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 분체 수송량 측정장치(100)는 미분체취입장치등에 부착하여 사용될 수 있으며, 본 발명의 분체 수송량 측정장치가 부착되어 있는 미분체 취입장치의 일례에 대한 개략도가 제2도에 나타나 있다.

제2도에 나타난 바와 같이, 분체취입장치(200)는 제련공정에 있어서 분체저장조 또는 사이클론(1)의 하부에 위치하며 분체저장조 또는 사이클론으로 부터 하부로 분체를 배출 또는 차단하는 자동제어용 제1개폐밸브(3) ; 상기 제1개폐밸브 하단에 위치하며 저장조 또는 사이클론으로 부터 분체가 배출될 때 저장조 또는 사이클론과 압력을 균등하게 유지하고 또는 하단의 적출조로 분체를 배출할 때는 적출조의 압력과 균등하게 유지시켜 주는 균압조(4) ; 상기 균압조 하단에 위치하며 상기의 제1개폐밸브와 연동하여 서로 반대방향으로 작동하며 분체를 하부로 배출 또는 차단하는 자동제어용 제2개폐밸브(5) ; 상기 제2개폐밸브의 하단에 위치하며 적출할 미분체를 일정레벨 유지시키는 적출조(6) ; 적출조 하단에 위치하며 회전속도로 일정량의 분체 적출량을 조절하는 로터리 피더(8) ; 및 상기 로터리 피더(8)로 부터 공급받은 분체를 분체용융 또는 연소시키는 분체용융 또는 연소장치(12)로 취입하는 인젝터(9)를 포함하여 구성된다.

제2도에서, 부호 2 및 7은 핸드밸브를 나타내고, 10은 수송가스밸브를 나타내고, 그리고 11은 산소밸브를 나타낸다.

한편, 본 발명의 분체의 수송량 측정장치(100)는 상기한 분체취입장치의 로터리 피더(8)와 인젝터(9) 사이에 형성되어 있다.

이하, 본 발명에 따라 분체의 수송량을 측정하는 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따라 분체의 수송량을 측정하기 위해서는 우선 몸체부(20)의 내부홀(20a)을 통해 시간당(hr) 일정한 부피(㎥)로 분체를 연속적으로 통과시키면서 상기 내부홀(20a)과 관통되도록 몸체부(20)에 형성되어 있는 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22) 내로 상기 분체가 유입되지 않도록 상기 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22)의 가스 취입구(21a)(22b)로 불활성 가스를 취입한다.

상기한 불활성 가스로는 질소가스등을 들수 있다.

다음에, 상기 발광체 수용부(21) 내에 위치되어 있는 레이저 발광체(23)에서 광도감지센서(24)를 향해 레이저 빔을 조사한다.

상기 광도감지센서(24)는 상기 레이저 발광체(23)에서 조사된 레이저 빔을 수광하고, 수광된 레이저 빔의 광도를 전압으로 변환시키게 된다.

상기 광도감지센서(24)에서 출력되는 전압은 몸체부(20)를 통과하는 분체의 량에 따라 변화된다.

즉, 레이저 발광체(23)로 부터 레이저광을 조사시킨 상태에서 분체가 몸체부(20)를 통과하게 되면 통과하는 분체의 양에 따라 광도감지센서(24)에서 감지되는 광도는 약해진다.

이는 분체의 양이 커질수록 산란되는 빛의 양이 많아지기 때문이다.

상기와 같이, 통과하는 분체의 양이 증가함에 따라 광도가 감소하는 경우에는 광도를 전압으로 변환하는 광도감지센서에서 감지된 전압은 감소하게 된다.

다음에, 연산장치(30)에서 레이저 빔 수광광도에 대응되는 전압신호를 상기 광도감지센서로 부터 받아 상기 전압값과 몸체부의 내부홀을 통과하는 분체의 양(㎥/hr)과의 상관관계를 구한다.

다음에, 몸체부(20)의 내부홀(20a)을 통과하는 분체의 양을 변화시키면서 상기한 과정들 반복하여 상기 광도감지센서에서 출력되는 전압값과 내부홀을 통과하는 분체의 양(㎥/hr)과의 상관모델을 구한다.

상기한 광도감지센서에서 출력되는 전압값과 내부홀을 통과하는 분체의 양(㎥/hr)과의 상관모델은 분체의 입도별 또는 분체의 성분별 등에 대하여 구해질 수 있다.

상기와 같이 전압값과 분체의 양과의 모델이 구해진 후에는 상기 광도감지센서에서 출력되는 전압값을 상기와 같이 구한 상관모델에 대입하므로써, 분체의 수소량(㎥/hr)이 구해진다.

한편, 광도감지센서에서 출력되는 전압값을 변환기를 사용하여 전류값으로 변경하여 전류값과 분체의 양과의 모델을 구하고, 이 모델에 의해 분체의 수송량을 구할 수도 있다.

본 발명의 대표적인 적용예로는 용융환원 시스템을 들수 있다.

제4도에 나타난 바와같이, 용융환원된 시스템(40)은 예비환원로(41), 분체연소 및 용융장치(42a)가 구비되어 있는 용융환원로(42) 및 사이클론(43)등을 구비하고 있는데, 본 발명의 분체 수송량 측정장치(100)는 사이클론(43)과 분체연소 및 용융장치(42a)와의 사이에 위치된다.

상기와 같이 본 발명의 분체 수송량 측정장치를 용융환원 시스템에 적용하므로써, 로터리 피더의 회전속도, 분체수송가스량, 산소공급량등의 조업조건을 적절히 조절할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

직경이 50㎜인 내부홀을 구비하고 있는 몸체부 내로 입도 30㎛ 이하의 미분광(상표명:CRL. F.)을 중력낙하시키면서 발광체 수용부 내에 수용되어 있는 레이저 발광체로 부터 센서 수용부 내에 수용되어 있는 광도감지센서를 향해 레이저를 조사하고 광도감지센서에서의 전압변화량과 분광수송량(g/min)과의 상관관계를 조사하고, 그 결과를 제3도에 나타내었다.

이때, 제1 및 제2가스취입구로 질소가스를 0.51/min의 유량으로 취입하였다.

제3도에 나타난 바와같이, 몸체부의 내부홀을 통과하는 미분광의 양이 증가할 수록 광도감지센서에서 감지된 전압은 감소하게 됨을 알 수 있다.

상기와 같은 실험을 반복하여 분체의 양과 광도감지센서의 전압과의 상관모델을 구하고, 이 상관모델을 이용하므로써 연속적으로 조업중에 관을 통해 수송되는 분체의 양을 측정할 수 있게 된다.

상술한 바와같이, 본 발명은 분체취입장치 등에 사용되어 분체의 취입에 앞서 취입된 분체의 양을 연속적으로 측정할 수 있으므로, 분체취입조건등의 작업조건을 효율적으로 제어할수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 내부홀(20a)을 구비하여 분체가 통과할수 있도록 형성된 파이프 형상의 몸체부(20); 상기 내부홀(20a)과 관통되고 그리고 가스 제1취입구(21a) 및 제2가스 취입구(22a)를 각각 구비하여 서로 마주보고 상기 몸체부(20)에 형성되어 있는 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22); 상기 제1가스 취입구(21a) 및 제2가스 취입구(22a)를 기준으로 상기 몸체부(20)와 맞서는 쪽의 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22) 내에 각각 위치되는 레이저 발광체(23) 및 광도감지센서(24); 상기 레이저 발광체(23)와 제1가스 취입구(21a) 사이의 발광체 수용부(21) 및 광도감지센서(24)와 제2가스 취입구(22a) 사이의 센서 수용부(22) 내에 각각 삽입되는 제1 및 제2 차단막(25)(26); 및 상기 광도감지센서(24)로 부터 출력되는 신호를 이용하여 분체 수송량을 연산하는 연산장치(30)를 포함하여 구성되는 분체의 수송량 측정장치.
2. 몸체부(20)의 내부홀(20a)을 통해 시간(hr)당 일정한 부피(㎥)로 분체를 연속적으로 통과시키면서 상기 내부홀(20a)과 관통되도록 몸체부(20)에 형성되어 있는 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22) 내로 상기 분체가 유입되지 않도록 상기 발광체 수용부(21) 및 센서 수용부(22)의 제1가스취입구(21a) 및 제2가스 취입구(22a)로 불활성 가스를 취입하는 단계; 상기 발광체 수용부(21) 내에 위치되어 있는 레이저 발광체(23)에서 광도감지센서(24)를 향해 레이저 빔을 조사하는 단계; 레이저 빔 수광광도에 대응되는 전압신호를 상기 광도감지센서(24)로 부터 받아 상기 전압값과 몸체부(21)의 내부홀(20a)을 통과하는 분체의 양(㎥/hr)과의 상관관계를 구하는 단계; 상기 내부홀(20a)을 통과하는 분체의 양을 변화시키면서 상기 단계들을 반복하여 상기 광도감지센서(24)에서 출력되는 전압값과 내부홀(20a)을 통과하는 분체의 양(㎥/hr)과의 상관모델을 구하는 단계; 및 상기 광도감지센서(24)에서 출력되는 전압값을 상기와 같이 구한 상관모델에 대입하여 분체의 수송량(㎥/hr)을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 분체의 수송량 측정방법.