KR101921937B1 - 처리실 진단 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 연소실이 내부에 형성된 처리 설비의 본체상에 설치되는 지지 유닛, 연소실의 상부 개구에 리드를 탈부착시킬 수 있도록 형성되고, 지지 유닛에 이동 가능하게 설치되는 개폐 유닛, 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 있도록 형성되고, 지지 유닛에 이동 가능하게 설치되는 측정 유닛을 포함하는 처리실 진단 장치 및 이에 적용되는 처리실 진단 방법으로서, 연소실을 통하여 처리실로부터 누출되는 분진의 농도를 측정하여 처리실의 결함을 진단할 수 있는 처리실 진단 장치 및 방법이 제시된다.

Description

처리실 진단 장치 및 방법{Diagnostic apparatus and method for chamber}

본 발명은 처리실 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 처리실로부터 누출되는 분진의 농도를 측정하여 처리실의 결함을 진단할 수 있는 처리실 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.

고로에서 용선을 생산할 때 고로에 투입되는 부원료인 코크스는 고로 내에서 열원과 환원제 등의 역할과 함께 통기성을 확보하는 수단으로 이용된다. 이러한 코크스는 코크스 오븐 설비에서 제조된다.

코크스 오븐 설비는 석탄을 고온 분위기에서 건류하여 코크스로 제조하는 공정에 사용되는 일반적인 설비이다. 코크스 오븐 설비는 독립된 다수의 탄화실과 연소실로 구성되는 코크스 오븐 본체를 구비한다. 점결성이 있는 석탄을 코크스 오븐 본체의 상부에 마련된 장입구를 통하여 탄화실의 내부에 장입한 후, 연소실에서 생성되는 열을 탄화실에 공급하며 탄화실의 내부에서 석탄을 고온으로 건류시켜 코크스를 제조한다.

코크스 제조가 완료되면, 오븐 도어를 열어 탄화실을 개방하고, 탄화실의 내부로 람을 진행시키며 코크스를 탄화실 밖으로 압출하여 버킷에 적재한 후, 코크스를 소화 설비로 운반하여 냉각시킨다. 이후, 코크스는 고로에 투입되고, 고로가 쇳물을 생산하는 중에 고로내에서 통기성 향상과 열원 및 환원제 등의 역할을 한다.

한편, 탄화실의 내부에서 코크스가 제조되는 과정에서 석탄 예컨대 유연탄의 탄화수소 성분이 열분해되어 카본 부착물이 생성될 수 있고, 탄화실의 내부 온도가 급격하게 변할 수 있다. 이에 의해, 탄화실의 벽체에 균열이 발생하거나 벽체가 용융되는 등 손상될 수 있고, 탄화실의 벽체에 각종 크랙성 결함(이하, '결함'이라고 함)이 발생할 수 있다. 또한, 석탄 장입과 코크스 압출 과정에서 탄화실의 벽체에 국부적으로 큰 압력이 가해질 수 있다. 이에 의해, 탄화실의 벽체가 마모되거나 결손되거나 변형되는 등 손상될 수 있고, 탄화실의 벽체에 결함이 발생할 수 있다.

탄화실의 벽체에 결함이 발생하면 결함을 통해 탄화실내의 분진과 코크스 오븐 가스가 누출된다. 이에, 코크스 오븐 본체의 생산성이 저하되고, 수명이 단축된다. 또한, 환경이 오염된다. 따라서, 탄화실의 벽체의 결함 여부와 결함 정도를 주기적으로 진단하고, 진단 결과에 따라 벽체를 유지, 보수하는 등 지속적인 관리가 필요하다.

종래에는 탄화실의 내부로 레이저 거리 측정기나 광학 카메라 등의 측정 장치를 진입시킨 후, 탄화실의 폭을 측정하거나 탄화실의 벽체의 표면을 촬영하여 결과를 분석하는 과정을 거쳐 결함 여부나 결함 정도를 진단하였다. 따라서, 수㎛ 크기의 미세 결함에 대한 진단이 어려웠고, 내부 결함에 대한 진단이 어려웠으며, 진단 결과가 양호하여도 진단에서 놓친 미세 결함이나 내부 결함에 의하여 분진 누출 등의 환경 문제가 발생하였고, 탄화실의 내부에 노출된 측정 장치가 쉽게 열에 손상되어 수명이 단축되는 등 활용도가 낮은 문제점이 있었다.

KR 10-2012-0113870 A KR 10-2005-0117475 A

본 발명은 처리실로부터 누출되는 분진의 농도를 측정하여 처리실의 결함 여부와 결함 정도를 진단할 수 있는 처리실 진단 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 진단 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 처리실 진단 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 처리실 진단 장치는, 처리실로부터 누출되는 분진의 농도를 측정하여 처리실의 결함을 진단 가능한 처리실 진단 장치로서, 연소실이 내부에 형성된 처리 설비의 본체상에 설치되는 지지 유닛; 상기 연소실의 상부 개구에 리드를 탈부착시킬 수 있도록 형성되고, 상기 지지 유닛에 이동 가능하게 설치되는 개폐 유닛; 및 상기 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 있도록 형성되고, 상기 지지 유닛에 이동 가능하게 설치되는 측정 유닛;을 포함한다.

상기 처리 설비의 본체는 내부에 처리실이 형성되고, 상기 처리실과 연소실은 폭 방향으로 번갈아 위치하도록 연속 배열되어 각각 길이 방향으로 연장되고, 상기 연소실의 상부 개구는 복수개 형성되어 길이 방향으로 이격 배열되며, 상기 지지 유닛은 길이 방향으로 연장 설치될 수 있다.

상기 연소실은 복수개 형성되고, 상기 처리실은 적어도 하나 이상 형성되어 각각의 연소실 사이에 위치하고, 상기 지지 유닛은 복수개 구비되어 폭 방향으로 서로 이격되며, 상기 개폐 유닛과 측정 유닛 각각은 복수개 구비되어 길이 방향과 폭 방향으로 각각 이격되고, 각각의 지지 유닛마다 복수개 설치될 수 있다.

하나의 개폐 유닛과 하나의 측정 유닛이 길이 방향으로 서로 이웃하며 한 쌍을 형성하도록 복수개의 개폐 유닛과 복수개의 측정 유닛이 각각 이격 배열될 수 있다.

상기 지지 유닛은 폭 방향으로 주행 가능하도록 설치될 수 있다.

상기 지지 유닛에 길이 방향으로 주행 가능하게 장착되는 복수개의 주행 유닛;을 더 포함하고, 각각의 주행 유닛에 상기 개폐 유닛과 측정 유닛이 각각 높이 방향으로 승강 가능하게 장착될 수 있다.

상기 측정 유닛은 분진 측정기와 온도 센서를 포함할 수 있다.

상기 측정 유닛은 분진에 의한 연소실내의 혼탁 여부와 정도를 진단할 수 있도록 연소실내의 영상을 촬영하는 이미지 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 측정 유닛의 측정 값을 이용하여, 상기 처리실의 결함 여부를 진단하는 진단부;를 포함할 수 있다.

상기 진단부는 상기 측정 값을 기 설정된 기준 값과 대비하여, 상기 처리실의 결함 여부와 결함 정도를 진단하고, 길이 방향에 대한 결함 분포를 진단할 수 있다.

각각의 측정 유닛이 상기 연소실의 상부 개구들 중 길이 방향의 최외각에 위치하는 각각의 개구에서 길이 방향의 중심에 위치하는 개구의 순서로 이동하며, 상기 연소실의 내부나 외부에서 상부 개구 주변의 분진 농도와 온도를 측정하도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 측정 유닛은 내부가 하측으로 개방되고, 상기 분진 측정기와 온도 센서를 감싸는 하우징을 포함하고, 상기 하우징의 내벽에는 단열층 및 냉각 라인 중 적어도 하나가 구비될 수 있다.

상기 하우징의 둘레를 감싸 장착되고, 상기 처리 설비의 본체의 상면에 접촉 가능한 커버 유닛;을 포함할 수 있다.

상기 지지 유닛에 길이 방향으로 주행 가능하게 설치되고, 상기 측정 유닛을 향하여 연장되는 흡인 유닛;을 포함할 수 있다.

상기 지지 유짓에 주행 가능하게 설치되고, 상기 측정 유닛을 향하여 연장되는 기체 분사 유닛;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 처리실 진단 방법은, 처리실로부터 누출되는 분진의 농도를 측정하여 처리실의 결함을 진단 가능한 처리실 진단 방법으로서, 내부에 처리실과 연소실이 폭 방향으로 번갈아 위치하도록 연속 배열된 처리 설비의 본체를 준비하는 과정; 일 처리실에 처리물을 장입하는 과정; 상기 일 처리실에 처리물을 장입하는 중에, 상기 일 처리실의 폭 방향 일측 또는 양측에 위치하는 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정하는 과정; 및 상기 일 처리실의 폭 방향 일측 또는 양측에 위치하는 연소실에서 측정된 측정 값을 이용하여, 상기 일 처리실의 결함을 진단하는 과정;을 포함한다.

상기 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정하는 과정은, 상기 연소실의 상부 개구에 장착된 리드를 탈착시키는 과정; 상기 연소실의 상부 개구를 통하여, 상기 연소실의 내부나 외부에서 상기 연소실의 상부 개구 주변의 분진 농도와 온도를 측정하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 연소실의 상부 개구는 복수개 형성되어 길이 방향으로 이격 배열되며, 상기 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정할 때, 상기 연소실의 상부 개구들 중 길이 방향의 최외각에 위치하는 각각의 개구에서 길이 방향의 중심에 위치하는 개구의 순서로 이동하며 상기 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.

상기 일 처리실의 결함을 진단하는 과정은, 측정 값을 기 설정된 기준 값과 대비하여, 상기 일 처리실의 결함 여부와 결함 정도를 진단하고, 상기 일 처리실의 길이 방향에 대한 결함 분포를 진단하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정하는 과정은, 상기 연소실의 상부 개구를 통하여, 상기 연소실 내부의 이미지를 촬영하는 과정;을 더 포함하고, 상기 일 처리실의 결함을 진단하는 과정은, 상기 연소실 내부의 이미지를 이용하여 분진에 의한 연소실내의 혼탁 여부와 정도를 진단하는 과정;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 처리실에 처리물을 장입하는 시점에, 처리실과 인접한 연소실을 통해 처리실로부터 누출되는 분진의 농도를 측정하여 처리실의 결함 여부와 결함 정도를 진단할 수 있고, 이때, 수㎛ 크기의 미세 결함에 대한 진단이 가능하여 진단 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 물론, 이보다 큰 크기를 가지는 일반적인 결함과 대형 결함 등 다양한 결함 역시 진단이 가능하다.

또한, 연소실의 길이 방향으로의 복수의 위치별로 처리실로부터 누출되는 분진의 농도를 측정하여 처리실의 길이 방향에 대한 결함 분포를 진단할 수 있다. 따라서, 처리실의 유지, 보수가 용이할 수 있다.

예컨대 코크스 오븐 설비에 적용되면, 석탄이 탄화실에 장입되는 동안, 탄화실의 폭 방향 양측에 위치하는 각 연소실의 상부 개구에서 리드를 탈착하여 개방하고, 연소실의 상부 개구상에 측정기를 위치시킨 후 연소실의 분진 농도를 측정함으로써 탄화실에서 누출되어 연소실로 유입되는 분진의 농도를 알 수 있다. 이로부터 탄화실의 벽체의 결함 여부와 결함 정도를 진단할 수 있고, 수㎛ 크기의 미세 결함과 내부 결함에 대한 진단도 가능하다. 따라서, 종래보다 진단 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 탄화실을 적기에 보수하여 운용 효율을 높일 수 있고, 환경 오염을 억제 또는 방지할 수 있고, 코크스 오븐 설비의 운용과 관리가 용이해질 수 있다.

이처럼 연소실의 분진 농도를 측정하여 그 결과로부터 탄화실의 결함을 진단하는 방식은 탄화실에서 미세 결함을 통하여 연소실로 이동하는 분진에 의한 연소실의 분진 농도를 측정할 수 있으므로, 탄화실의 폭을 측정하거나 벽체의 표면을 촬영하여 결과를 분석하는 방식으로는 측정하기 어려웠던 수㎛ 크기의 미세 결함의 유무를 쉽고 정밀하게 진단할 수 있다.

또한, 측정기가 상대적으로 저온인 연소실의 상부 개구상에서 운용되므로, 측정기가 열에 의해 손상되는 것을 방지하여 높은 활용도를 가지며, 측정기가 연소실의 길이 방향으로의 복수 위치별로 분진 농도를 측정하기 때문에, 탄화실의 결함에 대한 길이 방향의 분포를 진단할 수 있고, 이에, 탄화실의 유지, 보수를 효과적으로 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 처리실 진단 장치가 적용되는 처리 설비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 처리실 진단 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 처리실 진단 장치의 측면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 처리실 진단 장치의 작동을 설명하기 위한 작동도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 변형 예에 따른 처리실 잔단 장치의 모식도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 처리실에 인접하여 배치된 연소실을 통해 처리실로부터 누출되는 분진의 농도를 측정하여 처리실의 벽체에 생성된 결함 상세하게는 수㎛ 크기의 미세 결함부터 수㎜ 정도의 크기의 일반적인 결함과 이보다 큰 크기의 대형 결함까지 다양한 크기의 결함을 모두 진단 가능한 처리실 진단 장치에 관한 것이다. 이하에서는 제철소의 코크스 제조 공정을 기준으로 실시 예를 설명한다. 물론, 본 발명은 여러 산업 분야의 각종 원료 처리 설비 및 공정의 처리실 진단 방식에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 처리실 진단 장치가 적용되는 처리 설비의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 처리실 진단 장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 처리실 진단 장치의 측면도이다.

또한, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 처리실 진단 장치의 작동을 설명하기 위한 작동도이다. 이때, 도 4는 도 2를 기준으로 하여 처리실 진단 장치가 작동하는 모습을 도시한 작동도이고, 도 5와 도 6은 도 3을 기준으로 하여 처리실 진단 장치가 작동하는 모습을 도시한 작동도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 처리 설비는, 처리물을 처리실에 장입하여 다양한 방식으로 처리하는 처리 설비로서, 코크스 오븐 설비를 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 처리 설비는, 코크스 오븐 본체(10), 코크스 오븐 본체(10)의 내부를 길이 방향(X)으로 관통하여 처리물 예컨대 석탄이 장입될 수 있는 내부 공간을 형성하는 복수개의 탄화실(11), 복수개의 탄화실(11)과 폭 방향(Z)으로 번갈아 위치하도록, 코크스 오븐 본체(10)의 내부를 길이 방향(X)으로 관통하여 형성되는 복수개의 연소실(13), 각 탄화실(11)의 길이 방향(X)의 양측 개구에 각각 장착되는 도어, 코크스 오븐 본체(10)의 상부에 설치되고, 탄화실(11)에 연통하도록 코크스 오븐 본체(10)의 상부를 관통하여 마련된 복수개의 장입구를 통하여 탄화실(11)의 내부로 석탄을 장입하는 장입차(20), 탄화실(11)의 양측 개구 중 일측 개구(이하, '입구')에 장착된 도어를 마주보며 설치되고, 길이 방향(X)으로 수평 이동이 가능하여 탄화실(11) 내부에서 제조된 코크스를 탄화실(11)의 외부로 압출하는 압출기(30), 탄화실(11)의 양측 개구 중 타측 개구(이하, '출구')에 장착된 도어를 마주보도록 설치되고, 탄화실(11)에서 압출되는 코크스를 장입받아 후속설비로 운반하는 버킷 카(40)를 포함할 수 있다.

탄화실(11)은 내화 벽돌 예컨대 실리카 연와를 쌓아 올려 축조되며, 길이 방향(X)으로 소정의 길이를 가지고 폭 방향(Z)과 높이 방향(Y)으로 소정의 폭과 소정의 높이를 가진다. 이때, 탄화실(11)은 길이와 높이에 비하여 폭이 상대적으로 좁은 직육면체의 형상일 수 있다. 각각의 탄화실(11)은 폭 방향(Z)으로 서로 이격될 수 있다. 각각의 탄화실(11)은 상부에 복수개의 장입구가 형성되고, 각각의 장입구는 길이 방향(X)으로 이격될 수 있다. 각각의 장입구에는 각각 탄화실 리드(12)가 탈착 가능하도록 장착될 수 있다.

연소실(13)은 내화 벽돌을 쌓아 올려 축조되며, 탄화실(11)에 열에너지를 제공하도록 내부에 연료 가스가 연소되는 공간을 형성할 수 있다. 연소실(13)은 길이 방향(X)으로 소정의 길이를 가지고 폭 방향(Z)과 높이 방향(Y)으로 소정의 폭과 소정의 높이를 가진다. 이때, 연소실(13)은 길이와 높이에 비하여 폭이 상대적으로 좁은 직육면체의 형상일 수 있다. 각각의 연소실(13)은 상부에 복수개의 개구가 형성되고, 각 개구는 길이 방향(X)으로 이격될 수 있다. 각 개구에는 각각 연소실 리드(이하, '리드(14)'라고 함)가 탈착 가능하도록 장착될 수 있다.

복수개의 탄화실(11)과 복수개의 연소실(13)은 폭 방향(Z)으로 서로 번갈아 위치하며 연속 배열될 수 있다. 이때, 각각의 탄화실(11)은 폭 방향(Z)의 양측에 연소실(13)이 각각 위치할 수 있다.

장입차(20)는 코크스 오븐 본체(10)상에 폭 방향(Z)으로 주행 가능하게 설치될 수 있다. 장입차(20)는 코크스 오븐 본체(10)의 상면에 마련된 레일(미도시)상에 폭방향으로 주행 가능하게 설치되는 차체, 길이방향으로 서로 이격되어 차체에 각각 높이방향으로 설치되는 복수개의 호퍼, 차체의 하부에 높이 방향(Y)으로 설치되고, 길이 방향(X)으로 서로 이격되고, 각각의 호퍼에 연결되며, 탄화실(11)의 장입구를 향하여 높이 방향(Y)으로 신축 가능한 복수개의 장입기(21)를 포함할 수 있다. 석탄은 호퍼내에 저장되었다가 장입기(21)를 통하여 탄화실(11)내로 장입될 수 있다. 이후, 석탄은 고온 분위기에서 건류되어 코크스로 제조될 수 있고, 탄화실에서 압출되어 후속 공정을 위한 설비로 운반될 수 있고, 이때, 탄화실에서 생성되는 코크스 오븐 가스는 코크스 오븐 본체(10)에 마련된 상승관(미도시)을 통하여 화성 설비로 공급될 수 있다.

압출기(30)는 탄화실(11)의 입구 면적에 부합하는 형상을 가지도록 형성되어 탄화실(11)의 입구와 출구 사이를 길이 방향(X)으로 수평 이동하며 탄화실(11) 내부의 코크스를 밀어내어 압출 가능한 람 헤드(32), 길이 방향(X)으로 연장되며, 람 헤드(32)를 길이 방향(X)으로 수평 이동이 가능하게 지지하는 람(31)을 포함한다.

탄화실(11)의 입구과 출구에 도어를 장착하고, 장입차(20)가 탄화실(11)내에 석탄을 장입하면, 장입구에 리드를 장착하여 밀폐한 후, 탄화실(11)의 측벽에 접하여 마련된 연소실을 이용하여 탄화실(11)의 내부를 약 1000℃의 고온으로 소정시간 가열한다.

탄화실(11)의 내부에서 석탄이 견류되어 괴형 코크스로 제조되면, 도어를 탈착하고, 압출기(30)의 람(31)을 탄화실(11)의 내부로 전진시켜 코크스를 밀어 내어 압출하고, 압출된 코크스를 버킷 카(40)에 담아 후속설비로 운반한다. 코크스 압출이 완료되면, 람(31)을 후진시켜 탄화실(11)의 외부로 인출한다. 이 일련의 과정이 일 회차의 코크스 제조 과정이다.

처리실 진단 장치(400)는 코크스 오븐 본체(10)상에 폭 방향(Z)으로 주행 가능하게 설치될 수 있다. 이때, 처리실 진단 장치(400)는 코크스 오븐 본체(10)의 상면에 폭 방향(Z)으로 마련된 별도의 레일(미도시)에 주행 가능하게 설치되어 단독 주행이 가능하거나, 상술한 장입차(20)에 장착되어 장입차(20)의 주행에 의하여 주행할 수 있다.

장입차(20)가 탄화실(11)에 석탄을 장입하는 동안, 처리실 진단 장치(400)는 석탄이 장입 중인 탄화실(11)의 폭 방향(Z) 양측에 위치하는 연소실(13)의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정하고, 측정 값을 이용하여 석탄이 장입 중인 탄화실(11)의 결함 여부와 결함 정도와 결함 분포를 진단할 수 있다. 즉, 처리실 진단 장치(400)는 연소실(13)을 통하여 탄화실(11)의 결함 여부와 결함 정도와 결함 분포를 진단할 수 있다. 여기서, 탄화실(11)의 결함은 탄화실(11)의 벽체 예컨대 탄화실(11)의 길이 방향(X)의 양 측벽에 생성된 결함을 포함하고, 특히, 수㎛ 크기의 미세 결함을 포함할 수 있다.

탄화실(11)의 진단 이후, 진단 결과에 따라서 예컨대 분진 농도나 온도 등이 설정된 기준을 넘으면, 이번 회차가 종료된 후 다음 회차로 넘어가기 전에 해당 탄화실(11)을 보수하고, 다음 회차의 코크스 제조 과정을 수행한다. 반면, 진단 결과가 설정된 기준 미만이면 이번 회차가 종료된 후 해당 탄화실(11)의 보수없이 다음 회차의 코크스 제조 과정을 수행할 수 있다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 처리실 진단 장치(400)는, 연소실(13)이 내부에 형성된 처리 설비의 본체상에 설치되는 지지 유닛(410), 연소실(13)의 상부 개구에 리드(14)를 탈부착시킬 수 있도록 형성되고, 지지 유닛(410)에 이동 가능하게 설치되는 개폐 유닛(430), 연소실(13)의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 있도록 형성되고, 지지 유닛(410)에 이동 가능하게 설치되는 측정 유닛(440), 측정 유닛(440)의 측정 값을 이용하여, 처리실(11)의 결함 여부를 진단하는 진단부(미도시), 지지 유닛(410)에 주행 가능하게 장착되고, 측정 유닛(440)과 개폐 유닛(430)이 각각 승강 가능하게 장착되는 복수개의 주행 유닛(420), 지지 유닛(410)이 장착되어 지지되는 장착 유닛(450)을 포함할 수 있다.

처리 설비는 코크스 오븐 설비를 포함하고, 처리 설비의 본체는 코크스 오븐 본체(10)를 포함한다. 코크스 오븐 본체(10)는 처리실 예컨대 탄화실(11)이 내부에 형성된다 처리실은 탄화실(11)을 포함할 수 있다. 탄화실(11)과 연소실(13)은 코크스 오븐 본체(10)의 내부에서 폭 방향(Z)으로 번갈이 위치하도록 연속 배열되고, 각각 길이 방향(X)으로 연장될 수 있다. 이때, 연소실(13)은 복수개 형성되고, 처리실 예컨대 탄화실(11)은 적어도 하나 이상 형성되고, 각각의 연소실(13) 사이에 위치할 수 있다.

탄화실(11)은 바닥면, 길이 방향(X)으로 연장된 바닥면의 양단부에서 상측으로 연장되어 폭 방향(Z)으로 마주보는 벽체, 벽체의 상단부를 연결하는 천장을 포함할 수 있다. 벽체는 서로 마주보는 길이 방향(X)의 양 측벽을 포함하며, 양 측벽은 일측벽과 타측벽을 포함할 수 있다. 탄화실(11)의 상부에는 복수개의 장입구가 형성되며, 각각의 장입구는 코크스 오븐 본체(10)의 상부를 높이 방향(Y)으로 관통하여 형성되고, 길이 방향(X)으로 서로 이격 배치될 수 있다. 각각의 장입구에 탄화실 리드(12)가 탈착 가능하게 장착될 수 있다.

연소실은(13)은 바닥면, 길이 방향(X)으로 연장된 바닥면의 양단부에서 상측으로 연장되어 폭 방향(Z)으로 마주보는 벽체, 벽체의 상단부를 연결하는 천장을 포함할 수 있다. 벽체는 서로 마주보는 길이 방향(X)의 일측벽과 타측벽을 포함할 수 있다. 연소실(13)은 상부에 복수개의 개구가 형성될 수 있다. 각각의 상부 개구는 코크스 오븐 본체(10)의 상부를 높이 방향(Y)으로 관통하여 형성되고, 길이 방향(X)으로 서로 이격 배열되며, 리드(14)가 탈착 가능하게 장착될 수 있다.

처리물 진단 장치(400)는 처리물 예컨대 석탄이 장입되는 시점에 해당 탄화실(11)의 폭 방향(Z)의 양측에 위치하는 각 연소실(13)에서 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정한 후, 그 측정 값을 이용하여 탄화실(11)의 결함 정도와 결함 여부와 결함 분포를 진단할 수 있다.

예컨대 탄화실(11)의 벽체에 결함이 생성되면, 해당 탄화실(11)에 처리물 예컨대 석탄을 장입하기 시작한 시점에서부터 수분 이내에 탄화실(11)내에서 발생한 분진과 코크스 오븐 가스가 해당 탄화실(11)과 폭 방향(Z)으로 접한 연소실(13)내로 누출된다. 이에, 해당 연소실(13)내의 결함이 생성된 위치의 분진 농도가 올라가고 해당 위치 주변의 온도가 국부적으로 상승한다.

따라서, 탄화실(11)에 석탄을 장입할 때, 탄화실(11)의 폭 방향(Z)의 양측에 위치하는 연소실(13)들의 분진 농도와 온도를 연소실(13)의 길이 방향(X)의 위치별로 측정하여 기준 값과 대비하면 탄화실(11)에서 연소실(13)로 누출된 미세 분진과 코크스 오븐 가스를 정량적으로 산출할 수 있고, 이를 바탕으로 결함의 생성 여부, 생성 정도 및 생성 분포를 진단할 수 있다.

본 발명의 진단 결과의 신뢰성을 향상시키기 위하여, 석탄의 장입과 함께 또는 동시에, 석탄이 장입되는 탄화실(11)의 일측벽과 타측벽에 접하는 연소실(13)들의 분진 농도를 정량적으로 측정하고 온도를 정성적으로 측정한 후, 측정 값을 이용하여 해당 탄화실(11)의 결함 정도와 결함 여부와 결함 분포를 진단할 수 있다. 또한, 이러한 방식은 종래의 방식으로 진단하기 어려웠던 수㎛ 크기의 미세 결함을 진단할 수 있어서, 정확한 진단도 가능한 장점이 있다.

지지 유닛(410)은, 폭 방향(Z)으로 배열되어 길이 방향으로 각각 연장된 탄화실(11)과 연소실(13)이 내부에 형성된 코크스 오븐 본체(10)상에 길이 방향으로 설치될 수 있다. 즉, 지지 유닛(410)는 코크스 오븐 본체(10)상에 길이 방향(Z)으로 설치될 수 있다. 이때, 지지 유닛(410)은 장입차(20)에서 폭 방향(Z)으로 이격된 위치에 길이 방향(X)으로 연장 설치될 수 있다. 지지 유닛(410)는 바 형상일 수 있고, 복수개 구비되며, 장입차(20)를 사이에 두고 폭 방향(Z)으로 서로 이격될 수 있다. 지지 유닛(410)들의 폭 방향(Z)의 이격 거리는 연소실(13)들의 폭 방향(Z)의 이격 거리에 대응할 수 있다. 이에 각 지지 유닛(410)이 서로 이웃한 연소실(13)상에 각각 위치할 수 있다. 지지 유닛(410)은 각종 레일이나 리니어 가이드 등을 포함할 수 있고, 분진 유입을 막기 위해 별도의 하우징에 의해 보호될 수도 있다.

지지 유닛(410)은 장입차(20)가 주행하는 레일로부터 상측으로 이격된 높이에 배치되어, 개폐 유닛(430) 및 측정 유닛(440)과 장입차(20)의 레일과의 상호 간섭을 방지할 수 있고, 리드(14)의 개폐 시 연소실(13)의 고온과 분진으로부터 보호되어, 수명이 향상될 수 있다. 한편, 지지 유닛(410)은 고열에 변형이 적거나 방지되는 재질 예컨대 내열 금속이나 합금 등이 재질로 제작될 수 있다.

지지 유닛(410)은 폭 방향(Z)으로 주행 가능하도록 설치될 수 있다. 예컨대 지지 유닛(410)은 코크스 오븐 본체(10)의 상면에서 상측으로 이격된 소정 높이에 폭 방향(Z)으로 형성되는 별도의 레일에 폭 방향으로 주행 가능하도록 설치되거나, 코크스 오븐 본체(10)상에 폭 방향(Z)으로 주행 가능하게 설치된 장입 장치 예컨대 장입차(20)에 장착 유닛(450)을 통하여 지지되어 폭 방향(Z)으로 주행할 수 있다.

즉, 지지 유닛(410)은 장입차(20)를 통하거나 단독으로 폭 방향(Z)의 주행이 가능하도록 설치될 수 있다. 지지 유닛(410)이 장입차(20)에 지지되면, 장입차(20)의 이동과 함께 이동할 수 있고, 장입차(20)가 탄화실(11)의 장입구상에 정렬될 때, 해당 탄화실(11)의 양측에 위치하는 각 연소실(13)의 상부 개구상에 지지 유닛(410)이 동시에 정렬될 수 있다. 지지 유닛(410)이 별도의 레일에 폭 방향(Z)으로 주행 가능하게 설치되면, 코크스 오븐 본체(10)상에서 단독으로 주행할 수 있고, 이에, 자유도가 상승하여 보다 효과적인 주행이 가능하다.

주행 유닛(420)은 복수개 구비되며, 지지 유닛(410)의 하면에 길이 방향(X)으로 주행 가능하게 설치될 수 있다. 복수개의 주행 유닛(420)에 개폐 유닛(430)과 측정 유닛(440)이 각각 높이 방향(Y)으로 승강 가능하게 장착될 수 있다. 주행 유닛(420)은 개폐 유닛(430)이 장착되는 제1 주행 유닛(421)과, 제1 주행 유닛(421)에서 길이 방향(X)으로 이격되고, 측정 유닛(440)이 장착되는 제2 주행 유닛(422)을 포함할 수 있다. 주행 유닛(420)은 고열에 변형이 적거나 방지되는 재질 예컨대 내열 금속이나 합금 등의 재질로 제작될 수 있다.

제1 주행 유닛(421)은 예컨대 주행 블록, 승강 바 및 장착 프레임을 포함할 수 있다. 주행 블록은 지지 유닛(410)의 하면에 주행 가능하게 설치되고, 주행 블록의 하면에 수직으로 승강 바가 설치된다. 승강 바에 장착 프레임이 승강 가능하게 설치되며, 장착 프레임에 개폐 유닛(430)이 장착되어 지지될 수 있다. 승강 바와 장착 프레임 간의 승강 구조는 다양할 수 있고, 특별히 한정하지 않는다. 제1 주행 유닛(421)은 상기의 구조 외에도 개폐 유닛(430)을 자유롭게 주행 및 승강시킬 수 있는 구조이면 다양한 변형이 가능하다.

제2 주행 유닛(421)은 주행 블록, 승강 실린더를 포함할 수 있다. 주행 블록은 지지 유닛(410)의 하면에 주행 가능하게 장착되고, 승강 실린더는 주행 블록의 하부를 수직 관통하여 신축 가능하게 설치될 수 있다. 승강 실린더의 하단에 측정 유닛(440)이 장착될 수 있다. 제2 주행 유닛(422)은 상기의 구조 외에도, 측정 유닛(440)을 자유롭게 주행 및 승강시킬 수 있는 구조이면 다양한 변형이 가능하다.

제1 주행 유닛(421)이 연소실(13)의 상부 개구상에 정렬되면 개폐 유닛(430)을 하강시켜 리드(14)상면에 접촉시킨 후, 자력으로 리드(14)를 부착시킨다. 이후, 개폐 유닛(430)을 상승시켜 연소실(13)의 상부 개구를 개방한다.

이후, 제1 주행 유닛(421)이 길이 방향(X)으로 주행하여 상부 개구상에서 이탈하여, 측정 유닛(440)에 의한 측정을 간섭하지 않는 위치로 이동하고, 제2 주행 유닛(440)을 연소실(13)의 개방된 상부 개구 상단에 정렬시킨다. 이후, 측정 유닛(440)을 소정 높이로 하강시키고, 연소실(310)의 내부 또는 외부에서 상부 개구 부근의 분진 농도와 온도를 측정한다.

측정이 완료되면, 제2 주행 유닛(421)이 측정 유닛(440)을 상승시킨 후, 주행하여 개방된 상부 개구상에서 이탈하고, 제1 주행 유닛(421)이 개방된 상부 개구상에 개폐 유닛(430)을 정렬시킨다. 이후, 개폐 유닛(430)이 하강하여 리드(14)를 상부 개구에 장착시키고, 소정 횟수 축 회전하며 리드(14)의 장착 상태를 점검한 후 자력을 해제하고 상부 개수상에서 상승 및 이탈하여 원위치로 복귀할 수 있다.

주행 유닛(420)은 리드(14)의 개폐 시점과 측정 시점을 제외하고, 각 개폐 유닛(430)과 측정 유닛(440)을 소정 높이로 상승시켜 유지시킬 수 있고, 이에 이들의 열에 의한 손상이 억제 또는 방지될 수 있다.

개폐 유닛(430)은 연소실(13)의 상부 개구에 리드(14)를 탈부착시킬 수 있도록 형성되고, 주행 유닛(420)을 통하여 지지 유닛(410)에 이동 예컨대 주행과 승강 가능하게 설치될 수 있다. 개폐 유닛(430)은 리드(14)의 상면 형상과 크기에 대응하는 하면을 가지는 블록 형상으로 형성되며, 금속 재질의 리드(14)가 자력에 의해 탈부착될 수 있도록 마그넷을 내장하거나, 마그넷과 일체로 형성될 수 있다.

측정 유닛(440)은 연소실(13)의 내부 또는 외부에서 상부 개구 주변의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 있도록 형성되고, 주행 유닛(420)을 통하여 지지 유닛(410)에 이동 예컨대 주행과 승강 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 이동은 주행과 승강을 포함할 수 있다.

측정 유닛(440)은, 분진 측정기(442), 온도 센서(443), 내부가 하측으로 개방되고, 분진 측정기와 온도 센서를 감싸는 하우징(441)을 포함하고, 하우징(441)의 내벽에 설치되는 단열층 및 냉각 라인 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

하우징(441)은 분진 측정기(442)와 온도 센서(443)를 보호하는 역할을 한다. 분진 측정기(442)는 중량 농도계나 개수 농도계 타입의 각종 분진 계수기를 포함할 수 있다. 하우징(441)의 내벽에 단열층이나 냉각 라인이 구비되기 때문에, 각 측정기와 센서가 열로부터 보호될 수 있다.

측정 유닛(440)은 주행 유닛(420)에 의하여 개방된 연소실의 상부 개구상에 정렬될 수 있고, 승강하여 연소실의 내부나 외부에서 상부 개구 근방에 위치할 수 있다. 이때, 연소실의 상부 개구의 직경을 1 이라 하면, 측정 유닛(440)은 연소실의 상부 개구로부터 0 내지 3의 높이만큼 이격될 수 있고, 예컨대 연소실 상부 개구로부터 약 30㎝ 정도의 높이까지 이격될 수 있다. 측정 유닛(440)이 연소실의 내부로 진입하는 깊이는 다양할 수 있으며 예컨대 연소실의 상부 직경의 50배나 약 1m 정도의 깊이까지 연소실의 내부로 진입할 수 있다. 상기의 범위를 넘어서면 측정 결과의 신뢰성이 저하되거나, 연소실 내의 고온에 측정 유닛(440)이 손상이 될 수 있다.

측정 유닛(440)은 분진에 의한 연소실내의 혼탁 여부와 정도를 진단할 수 있도록 연소실내의 영상을 촬영하는 이미지 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이미지 센서는 분진 측정기(332) 및 온도 센서(443)와 함께 하우징(441)내에 설치될 수 있다. 이미지 센서는 연소실내의 영상을 촬영할 수 있고, 촬영된 영상으로부터 연소실 내의 혼탁 여부와 정도를 진단할 수 있고, 이는 분진 농도의 정성적인 진단에 사용될 수 있다. 예컨대 분진이 많을수록 분진에 의해 영상의 선명도가 저하되고, 분진이 적을수록 영상이 선명하게 나올 수 있다. 즉, 촬영된 영상의 선명도가 연소실로 유출된 분진에 의한 연소실내를 이동하는 가스나 공기의 혼탁 여부와 정도를 진단하는 척도가 되고, 이를 활용하여 분진 농도의 정성적인 진단이 가능하다.

개폐 유닛(430)과 측정 유닛(440) 각각은 복수개 구비되어, 길이 방향(X)과 폭 방향(Z)으로 각각 이격되고, 각각의 지지 유닛(410)마다 복수개 설치될 수 있다. 이는, 탄화실의 양측에 위치하는 각 연소실에서 분진 농도와 온도를 측정해야 하고, 또한, 각 연소실의 길이 방향(X)의 양쪽 최외각 개구들 위치에서 동시에 분진 농도와 온도를 측정해야 하기 때문이다. 따라서, 하나의 개폐 유닛(430)과 하나의 측정 유닛(440)이 길이 방향(X)으로 서로 이웃하며 한 쌍을 형성하도록 복수개의 개폐 유닛(430)과 복수개의 측정 유닛(440)이 각각 이격 배열될 수 있다.

지지 유닛(410) 하나를 놓고 보면, 개폐 유닛(430)과 측정 유닛(440)이 길이 방향(X)으로 배열되는데, 서로 번갈이 위치하도록 배열될 수 있고, 각각 복수개 배열되어 예컨대 두 쌍을 이룰 수 있다. 이러한 지지 유닛(410)이 폭 방향(Z)으로 각각 설치됨에 따라, 석탄이 장입중인 탄화실의 폭 방향(Z)의 양측 연소실(13)들의 길이 방향 복수 위치에서 분진 농도와 온도를 원활하게 측정할 수 있다.

진단부(미도시)는 측정 유닛(440)과 유선 또는 무선으로 연결되고, 측정 값을 기 설정된 기준 값과 대비하여, 석탄이 장입 중인 탄화실(11)의 결함 여부와 결함 정도를 진단하고, 길이 방향에 대한 결함 분포를 진단할 수 있다. 즉, 측정 유닛(440)이 해당 연소실(13)의 분진 농도를 측정하여 측정 값을 송출하면, 진단부가 이를 전달받아, 내부에 기 입력된 기준 값과 대비한다. 이때, 기준 값은 범위 값으로 주어질 수 있고, 조업결과나 별도의 분진 누출 모의 실험 등을 통하여 얻을 수 있다. 기준 값은 결함의 생성 여부에 따른 분진 농도 값의 범위를 포함할 수 있고, 또한, 결함의 생성 정도에 따른 분진 농도 값의 범위를 포함할 수 있다. 또한, 기준 값은 결함의 생성 여부에 따른 온도 값의 범위일 수 있고, 결함의 생성 정도에 따른 분진 농도 값의 범위일 수 있다. 각 값들은 복수의 구간을 가질 수 있다. 한편, 해당 탄화실에 결함이 없는 경우에도 소정의 분진 농도가 측정될 수도 있고, 이는 기준 값을 정하는 과정에 반영되어 그 값이 정해질 수 있다.

석탄이 장입되는 탄화실의 주변 연소실에서 측정된 분진 농도 값이 기준 값에 포함된 소정의 분진 농도 값의 범위 중 결함 발생 구간에 포함되면, 진단부가 결함 여부를 결함 발생으로 진단하고, 측정 값이 기준 값에 포함된 분진 농도 값의 범위 중 결함 없음 구간에 포함되면, 진단부가 결함 여부를 결함 없음으로 진단할 수 있다. 또한, 측정 값이 상술한 결함 발생 구간을 넘어서서 결함 보통 구간이나 심화 구간 등에 포함되면, 각각에 해당하는 결함 정도를 예컨대 결함 보통이나 결함 심화 위험 등의 여러 단계로 나눠 진단할 수 있다.

마찬가지로, 석탄이 장입되는 탄화실의 주변 연소실에서 측정된 온도 값이 기준 값에 포함된 소정의 온도 값의 범위 중 결함 발생 구간에 포함되면, 진단부가 결함 여부를 결함 발생으로 진단하고, 측정 값이 기준 값에 포함된 온도 값의 범위 중 결함 없음 구간에 포함되면, 진단부가 결함 여부를 결함 없음으로 진단할 수 있다. 또한, 측정 값이 상술한 결함 발생 구간을 넘어서서 결함 보통 구간이나 심화 구간 등에 포함되면, 각각에 해당하는 결함 정도를 예컨대 결함 보통이나 결함 심화 위험 등의 여러 단계로 나눠 진단할 수 있다.

이에 의하여, 탄화실(11)의 결함을 수치적인 측정 결과를 근거로 하여, 정량적으로 진단할 수 있다. 여기서, 결함의 정도가 심하다는 것은 결함의 개수가 많은 것을 의미할 수도 있고, 또한 결함의 크기가 큰 것을 의미할 수도 있다.

한편, 진단부는, 온도에 의한 진단과 분진 농도에 의한 진단 중 적어도 하나의 진단이 결함 발생일 경우, 탄화실의 진단 결과를 결함 발생으로 출력하고, 온도에 의한 진단과, 분진 농도에 의한 진단 모두가 결함 없음일 경우에, 탄화실의 진단 결과를 결함 없음으로 출력할 수 있다.

또한, 진단부는 이미지 센서에서 촬영된 영상의 선명도를 분석하고, 분석 결과로부터 분진에 의한 연소실내의 혼탁 여부와 정도를 진단하여, 진단 결과를 출력할 수 있다. 예컨대 촬영된 영상의 선명도가 기준치 이상이면, 혼탁하지 않음을 상태로 출력하고, 선명도가 기준치 미만이면 단계적으로 혼탁 정도를 구분하여 그 상태를 출력할 수 있다. 이때, 출력되는 혼탁 여부와 정도에 대한 정보를 이용하여 연소실의 분진 농도에 대한 정성적인 진단이 가능하고, 이를 가지고 연소실의 분진 농도에 대한 정량적인 진단 결과를 보완할 수 있다. 즉, 진단부는 분진 농도에 대한 정량적인 진단과 정성적인 진단이 모두 가능하다. 한편, 촬영된 영상의 선명도를 분석하는 방식은 다양할 수 있고, 실시 예에서 특별히 한정할 필요가 없다.

한편, 진단부는 연소실의 분진 농도에 대한 정성적 진단 결과를 바탕으로 탄화실의 결함 여부와 정도 및 분포를 별도로 또는 독립적으로 진단할 수도 있다.

장착 유닛(450)은 장입차(20)의 차체와 지지 유닛(410)을 연결하도록 장착될 수 있다. 장착 유닛(450)은 장입차(20)의 하부에서 그 둘레를 둘러싸는 사각 틀 형상의 장착 프레임(451), 일단이 장입차(20)의 외측 복수의 위치에서 차체에 지지되고, 타단이 장착 프레임(451)에 각각 장착되는 복수개의 수직 바(452)를 포함할 수 있다. 장착 유닛 450)의 구조는 다양할 수 있고, 상기한 바에 한정하지 않는다. 장착 프레임(451)의 하면에 지지 유닛(410)이 각각 장착되어 지지될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 처리실 진단 장치(400)는, 각각의 측정 유닛(440)이 연소실(13)의 상부 개구들 중 길이 방향의 최외각에 위치하는 각각의 개구에서 길이 방향의 중심에 위치하는 개구의 순서로 이동하며, 연소실(13)의 내부나 외부에서 상부 개구 주변의 분진 농도와 온도를 측정하도록 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

예컨대 결함은 열적, 기계적 충격이 상대적으로 많은 탄화실(11)의 길이 방향(X)의 양측 가장자리에 주로 발생하기 때문에, 탄화실(11)의 길이 방향(X)의 외각에서 그 중심으로 측정 순서를 정하는 것이 측정 결과의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 탄화실(11)에 석탄 장입 시 탄화실(11)에 인접한 양측 연소실(13)이 모두 분진으로부터 영향을 받기 때문에, 석탄이 장입되는 탄화실(11)의 폭 방향(Z)의 양측 연소실(13)을 모두 측정해야 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다. 또한, 석탄의 장입 시작 시점부터 수분 내에 분진이 발생하는 것이기 때문에 단시간에 측정하는 것이 중요하다.

따라서, 개폐 유닛(430)이 탄화실(11)의 양측에서 각 연소실(13)의 최외각 상부 개구들에 장착된 리드(14)들부터 개방하고, 측정 유닛(440)이 각 연소실(13)의 최외각 상부 개구 위치부터 분진 농도와 온도를 측정하여, 측정 결과의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 석탄이 장입되는 탄화실(11)의 폭 방향(Z)의 양측 연소실(13)을 모두 측정해서 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다. 또한, 연소실(13)의 길이 방향(X)의 양 끝에서부터 안쪽으로 개폐 유닛(430)과 측정 유닛(440)을 짝을 지어 가동할 수 있으므로 측정을 단시간에 끝낼 수 있다.

한편, 결함은 길이 방향(X)의 양 끝에 많이 분포하고, 중심으로 갈수록 적어지는 특성이 있다. 따라서, 제어부는 개폐 유닛(430)과 측정 유닛(440)이 각 연소실(13)의 폭 방향(Z) 양측 최외각 상부 개구 위치에서 작동할 때 작동 시간을 상대적으로 늘리고, 각 연소실(13)의 폭 방향(Z)의 내측 상부 개구 위치에서 작동할 때 작동 시간을 상대적으로 줄이거나 작동을 생략하도록 제어할 수도 있다. 한편, 제어부는 개폐 유닛(430)과 측정 유닛(440)의 위치를 감지 및 송수신 가능하게 구성될 수 있다. 이에, 각각의 위치 제어가 원활할 수 있다.

상술한 바와 같이 형성되는 처리실 진단 장치(400)를 이용하여 연소실(13)의 분진 농도와 온도를 측정하고, 그 결과 값을 이용하여 탄화실(11)의 결함 여부, 결함 정도 및 결함 분포를 정확하게 진단할 수 있고, 이로부터 탄화실(11)의 보수 시기와 방법을 용이하게 결정할 수 있다. 따라서, 유지, 보수의 비용이 절감될 수 있고, 탄화실(11)의 내화물 수명을 연장시킬 수 있다.

상기에서 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 하기의 변형 예를 포함하여 다양한 형식으로 구성될 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 변형 예에 따른 처리실 잔단 장치의 모식도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 변형 예에 따른 처리실 진단 장치(400)는, 지지 유닛(410)에 주행 가능하게 설치되고, 측정 유닛(440)을 향하여 연장되어, 분진을 흡인 가능한 흡인 유닛(470), 지지 유닛(410)에 주행 가능하게 설치되고, 측정 유닛(440)을 향하여 연장되며, 냉각용 기체 또는 에어 커튼용 기체를 분사 가능한 기체 분사 유닛(480) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 흡인 유닛(470)과 기체 분사 유닛(480)이 함께 구비되면, 이들은 서로 마주볼 수 있고, 코크스 오븐 본체(10)상에 연소실(13)의 상부 개구를 덮는 소정 면적의 공기 막을 형성할 수 있다.

측정 유닛(440)은 공기 막을 통과하여 연소실(13)의 상부 개구내에 위치하거나 연소실(13)내에 위치하고, 연소실(13)내의 고온 열기나 분진은 공기 막에 의해 연소실(13)로부터 외기로의 유출이 차단될 수 있다. 물론, 공기 막에 의해 측정 유닛(440)을 냉각할 수 있고, 공기 막과 함께 분진을 흡인 제거할 수도 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 변형 예에 따른 처리실 진단 장치(400)는, 측정 유닛(440)의 하우징(441)의 둘레를 감싸 장착되고, 코크스 오븐 본체(10)의 상면에 접촉 가능한 커버 유닛(460)을 포함할 수 있다. 이에, 측정 유닛(440)이 연소실(13)의 분진 농도와 온도를 측정할 때, 연소실(13)내의 분진과 유해 가스가 외부로 유출되는 것이 억제될 수 있다.

도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 처리실 진단 방법을 설명한다. 처리실 진단 방법은, 내부에 처리실과 연소실이 폭 방향으로 번갈아 위치하도록 연속 배열된 처리 설비의 본체를 준비하는 과정, 일 처리실에 처리물을 장입하는 과정, 처리물을 장입하는 중에, 일 처리실의 폭 방향 일측 또는 양측에 위치하는 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정하는 과정, 일 처리실의 폭 방향 일측 또는 양측에 위치하는 연소실에서 측정된 측정 값을 이용하여, 일 처리실의 결함을 진단하는 과정을 포함한다.

우선, 내부에 처리실과 연소실이 폭 방향으로 번갈아 위치하도록 연속 배열된 처리 설비의 본체를 준비한다. 이때, 처리 설비의 본체는 코크스 오븐 본체(10)를 포함할 수 있고, 처리실은 탄화실(11)을 포함할 수 있다.

이후, 처리물 예컨대 석탄을 장입하고자 하는 일 처리실 예컨대 일 탄화실에 석탄을 장입한다. 이를 위하여, 먼저 장입차(20)를 일 탄화실 상에 정렬시킨다. 이때, 처리실 진단 장치(400)의 지지 유닛(410)들이 일 탄화실의 양측 연소실들 상에 함께 정렬될 수 있다. 다음으로, 장입차(20)에 구비된 전자석 리프트(미도시)를 이용하여 일 탄화실의 장입구에 장착된 탄화실 리드(12)들을 모두 탈착하고, 장입구로부터 회피시킨다. 이후, 복수개의 장입기(21)를 하강 시켜 장입구에 각각 밀착시키고, 호퍼내의 석탄을 탄화실(11)내로 장입한다.

이후, 석탄을 장입하는 중에, 일 탄화실의 폭 방향 일측 또는 양측에 위치하는 연소실들의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정한다.

이때, 석탄의 장입 시작 시점부터 장입 초기의 수분내에 연소실(13)의 분진 농도와 온도를 빠르게 측정해야 측정 결과의 정확성을 높일 수 있다. 따라서, 탄화실 리드(12)의 개방과, 각 연소실(13)의 최외각 리드(14)들의 개방을 동시에 또는 함께 수행한다. 또한, 석탄 장입과, 각 연소실(13)의 최외각 상부 개구들 위치에서의 분진 농도와 온도 측정을 동시에 또는 함께 수행한다.

일 탄화실의 양측에 위치하는 연소실(13)들의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정하는 과정은, 개폐 유닛(430)을 하강시키고, 자력을 생성하여 리들(14)를 부착시킨 후, 개폐 유닛(430)을 상승 및 회피시키는 과정에 의해. 연소실(13)들의 상부 개구에 장착된 리드를 탈착시키는 과정, 측정 유닛(440)을 개방된 상부 개구상에 위치시키고 소정 범위 내로 하강시켜 연소실의 내외부 중 한 곳에 위치시키고, 연소실(13)들의 상부 개구를 통하여, 연소실(13)의 내부나 외부에서 연소실의 상부 개구 주변의 분진 농도와 온도를 측정하는 과정을 포함한다.

이때, 연소실(13)의 상부 개구는 복수개 형성되어 길이 방향으로 이격 배열되며, 따라서, 연소실(13)의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정할 때, 연소실의 상부 개구들 중 길이 방향의 최외각에 위치하는 각각의 개구에서 길이 방향의 중심에 위치하는 개구의 순서로 이동하며 연소실(13)의 분진 농도와 온도를 측정한다. 이에, 일 탄화실에서 결함을 통과하여 각각의 연소실(13)로 넘어온 분진과 코크스 오븐 가스를 각각 분진 농도와 온도의 형태로 측정하고, 이후, 진단부를 이용하여 탄화실(11)에 생성된 결함의 유무와 결함 정도를 진단할 수 있다. 각각의 상부 개구에서 측정을 완료하면 리드(14)를 장착시키고, 다음 순서의 상부 개구에서 리드(14)의 탈착과 분진 농도와 온도의 측정을 반복하여 수행한다. 이에, 진단부를 이용하여 일 탄화실의 길이 방향(X)으로의 결함 분포를 알 수 있다.

이후, 일 처리실의 폭 방향 일측 또는 양측에 위치하는 연소실에서 측정된 측정 값을 이용하여, 일 처리실의 결함을 진단한다. 이때, 측정 값을 기 설정된 기준 값과 대비하여, 일 처리실의 결함 여부와 결함 정도를 진단하고, 일 처리실의 길이 방향에 대한 결함 분포를 진단할 수 있다. 즉, 연소실별로 얻어진 측정 값을 기준 값과 대비하여 그 결과에 따라 결함 여부와 결함 정도와 결함 분포를 진단할 수 있다. 진단 결과는 데이터 베이스화되어 저장될 수 있고, 처리 설비의 유지, 보수에 활용될 수 있다. 이때, 연소실의 분진 농도로부터 진단된 탄화실의 결함 정도 및 분포와 연소실의 온도로부터 진단된 탄화실의 결함 정도 및 분포는 상호 독립적으로 저장되거나 서로 합산된 후 평균으로 환산되어 저장될 수 있다. 여기서, 합산 및 환산 방식은 다양할 수 있고, 이를 특별히 한정하지 않는다.

한편, 연소실(13)들의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정할 때, 이미지 센서를 이용하여, 연소실의 상부 개구를 통하여 연소실의 내부 이미지를 촬영할 수 있고, 일 처리실의 결함을 진단할 때, 촬영된 이미지를 이용하여, 분진에 의한 연소실내의 혼탁 여부와 정도를 진단하고, 진단 결과를 이용하여 연소실의 분진 농도를 정성적으로 진단할 수 있다. 또한, 그 결과를 이용하여 연소실의 분진 농도의 정량적 진단 결과를 보완할 수 있다. 여기서, 보완 방식은 이를 테면 연소실의 분진 농도가 소정의 값으로 측정되었을 때, 연소실내의 혼탁 정도가 연소실의 측정된 분진 농도값에 해당하는 혼탁 정도와 차이가 있으면, 차이에 해당하는 기 설정된 소정의 농도 값을 분진 농도 측정값에 가감하여 줄 수 있다. 즉, 연소실의 분진 농도를 정성적으로 진단한 결과를 정량적인 진단 결과에 합하여 보다 정확한 분진 농도를 측정할 수 있고, 따라서, 탄화실의 정확한 결함 진단이 가능하다. 물론, 이 외에도, 연소실의 분진 농도에 대한 정성적 진단 결과를 바탕으로 탄화실의 결함 여부와 정도 및 분포를 별도로 또는 독립적으로 진단할 수도 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10: 처리 설비의 본체 20: 장입차
11: 탄화실 13: 연소실
410: 지지 유닛 420: 주행 유닛
430: 개폐 유닛 440: 측정 유닛

Claims (16)

1. 연소실이 내부에 형성된 처리 설비의 본체상에 설치되는 지지 유닛;
   상기 연소실의 상부 개구에 리드를 탈부착시킬 수 있도록 형성되고, 상기 지지 유닛에 이동 가능하게 설치되는 개폐 유닛;
   상기 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 있도록 형성되고, 상기 지지 유닛에 이동 가능하게 설치되는 측정 유닛; 및
   상기 상부 개구를 덮는 공기 막을 형성할 수 있도록, 상기 지지 유닛에 이동 가능하게 설치되며 상기 측정 유닛을 향하여 각각 연장되어 서로 마주보는 흡인 유닛 및 기체 분사 유닛;을 포함하고,
   상기 측정 유닛은 상기 공기 막을 통과하여 상기 연소실 또는 상기 상부 개구의 내부에 위치할 수 있도록 승강 가능하게 설치되는 처리실 진단 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 처리 설비의 본체는 내부에 처리실이 형성되고,
   상기 처리실과 연소실은 폭 방향으로 번갈아 위치하도록 연속 배열되어 각각 길이 방향으로 연장되고,
   상기 연소실의 상부 개구는 복수개 형성되어 길이 방향으로 이격 배열되며,
   상기 지지 유닛은 길이 방향으로 연장 설치되는 처리실 진단 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 연소실은 복수개 형성되고, 상기 처리실은 적어도 하나 이상 형성되어 각각의 연소실 사이에 위치하고,
   상기 지지 유닛은 복수개 구비되어 폭 방향으로 서로 이격되며,
   상기 개폐 유닛과 측정 유닛 각각은 복수개 구비되어 길이 방향과 폭 방향으로 각각 이격되고, 각각의 지지 유닛마다 복수개 설치되는 처리실 진단 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   하나의 개폐 유닛과 하나의 측정 유닛이 길이 방향으로 서로 이웃하며 한 쌍을 형성하도록 복수개의 개폐 유닛과 복수개의 측정 유닛이 각각 이격 배열되는 처리실 진단 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
   상기 지지 유닛은 폭 방향으로 주행 가능하도록 설치되는 처리실 진단 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 지지 유닛에 길이 방향으로 주행 가능하게 장착되는 복수개의 주행 유닛;을 더 포함하고,
   각각의 주행 유닛에 상기 개폐 유닛과 측정 유닛이 각각 높이 방향으로 승강 가능하게 장착되는 처리실 진단 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
   상기 측정 유닛은 분진 측정기와 온도 센서를 포함하는 처리실 진단 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 측정 유닛은 분진에 의한 연소실내의 혼탁 여부와 정도를 진단할 수 있도록 연소실내의 영상을 촬영하는 이미지 센서를 더 포함하는 처리실 진단 장치.
9. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
   상기 측정 유닛의 측정 값을 이용하여, 상기 처리실의 결함 여부를 진단하는 진단부;를 포함하는 처리실 진단 장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 진단부는 상기 측정 값을 기 설정된 기준 값과 대비하여, 상기 처리실의 결함 여부와 결함 정도를 진단하고, 길이 방향에 대한 결함 분포를 진단하는 처리실 진단 장치.
11. 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    각각의 측정 유닛이 상기 연소실의 상부 개구들 중 길이 방향의 최외각에 위치하는 각각의 개구에서 길이 방향의 중심에 위치하는 개구의 순서로 이동하며, 상기 연소실의 내부나 외부에서 상부 개구 주변의 분진 농도와 온도를 측정하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 처리실 진단 장치.
12. 내부에 처리실과 연소실이 폭 방향으로 번갈아 위치하도록 연속 배열된 처리 설비의 본체를 준비하는 과정;
    일 처리실에 처리물을 장입하는 과정;
    상기 처리물을 장입하는 중에, 상기 일 처리실의 폭 방향 일측 또는 양측에 위치하는 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정하는 과정;
    상기 일 처리실의 폭 방향 일측 또는 양측에 위치하는 연소실에서 측정된 측정 값을 이용하여, 상기 일 처리실의 결함을 진단하는 과정;을 포함하고,
    상기 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정하는 과정은,
    상기 연소실의 상부 개구에 장착된 리드를 탈착시키는 과정;
    상기 상부 개구를 덮도록 공기 막을 형성하는 과정;
    측정 유닛을 상기 공기 막에 통과시켜, 상기 연소실 내 혹은 상기 상부 개구 내에 위치시키는 과정;
    상기 측정 유닛을 통하여, 상기 연소실 내 혹은 상기 상부 개구 주변의 분진 농도와 온도를 측정하는 과정;을 포함하는 처리실 진단 방법.
13. 삭제
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 연소실의 상부 개구는 복수개 형성되어 길이 방향으로 이격 배열되며,
    상기 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정할 때,
    상기 연소실의 상부 개구들 중 길이 방향의 최외각에 위치하는 각각의 개구에서 길이 방향의 중심에 위치하는 개구의 순서로 이동하며 상기 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정하는 처리실 진단 방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 일 처리실의 결함을 진단하는 과정은,
    측정 값을 기 설정된 기준 값과 대비하여, 상기 일 처리실의 결함 여부와 결함 정도를 진단하고, 상기 일 처리실의 길이 방향에 대한 결함 분포를 진단하는 과정;을 포함하는 처리실 진단 방법.
16. 청구항 12에 있어서,
    상기 연소실의 분진 농도와 온도 중 적어도 하나를 측정하는 과정은,
    상기 연소실의 상부 개구를 통하여, 상기 연소실 내부의 이미지를 촬영하는 과정;을 더 포함하고,
    상기 일 처리실의 결함을 진단하는 과정은,
    상기 연소실 내부의 이미지를 이용하여 분진에 의한 연소실내의 혼탁 여부와 정도를 진단하는 과정;을 더 포함하는 처리실 진단 방법.

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