KR102034940B1 - 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

랜스를 가지는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템이 제공되며, 상기 랜스의 하단부는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 동작 동안 용융 배스에 침지되기 위한 것이다. 시스템은: (a) 동작 상태의 표시자를 감지하고 감지된 데이터 신호를 생성하도록 구성된 적어도 2 개의 센서들로서, 각각의 센서는 상이한 센서 타입으로 이루어지고 상기 2 개의 센서들 중 적어도 하나는 랜스-기반 센서인, 상기 적어도 2 개의 센서들; 및 (b) 복수의 감지된 데이터 신호들을 수신하고, 동작 상태의 적어도 2 개의 표시자들에 관련된 감지된 데이터 신호들을 분석하여 상기 동작 상태의 현재 스테이터스를 결정하기 위한 중앙 프로세싱 유닛을 포함한다.

Description

상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템 및 방법{A SYSTEM AND METHOD FOR COLLECTING AND ANALYSING DATA RELATING TO AN OPERATING CONDITION IN A TOP-SUBMERGED LANCING INJECTOR REACTOR SYSTEM}
용융 배스와 산소-함유 가스의 공급원 사이에 상호작용을 요구하는 용융 배스 제련 또는 다른 건식-야금 조업들은 가스 공급을 위한 여러 다양한 배열을 이용한다. 일반적으로, 이들 조업들은 용융 매트 (matte)/금속으로의 직접적인 주입을 포함한다. 이는 베세머 (Bessemer) 타입의 노에서와 같은 바닥 취입용 송풍구들 또는 퍼어스-스미스 (Peirce-Smith) 타입의 전로에서와 같은 측면 취입용 송풍구들에 의한 것일 수도 있다. 대안적으로, 가스의 주입은 상부 취입 또는 침지식 주입을 제공하기 위해서 랜스에 의해서 행해질 수도 있다. 상부 취입 랜스 주입의 예들은 순산소가 용선으로부터 강을 생산하기 위해서 배스의 위로부터 취입되는 KALDO 및 BOP 제강 공장들이다. 상부 취입 랜스 주입의 다른 예는 랜스들이 각각 구리 매트를 생산하고 변환시키기 위해서, 배스의 상부 표면과 충돌하고 그 표면을 투과하는 산소-부화 공기와 같은 산소-함유 가스의 제트 (jet) 들을 유발하는 미쯔비시 구리 공정 (Mitsubishi copper process) 이다. 침지식 랜스 주입의 경우에, 랜스의 하단부는 상부 침지식 랜싱 (TSL) 주입을 제공하기 위해서 주입이 배스의 슬래그 층 위로부터 발생한다기보다는 그 내부에서 발생하도록 침지된다.
상부 취입 및 TSL 주입 양자의 경우에, 랜스는 강렬한 지배적인 배스 온도에 노출된다. 미쯔비시 구리 공정의 상부 취입은 약 50㎜ 직경의 내부 파이프와 약 100㎜ 직경의 외부 파이프를 가지는 다수의 비교적 작은 강철 랜스를 사용한다. 내부 파이프는 대략 노 지붕의 높이에서, 양호하게는 반응 구역의 위에서 끝난다. 노의 지붕에 있는 수냉식-칼라 (collar) 에 달라붙는 것을 방지하기 위해서 회전 가능한 외부 파이프는 그의 하단부를 용융 욕의 상부 표면 위의 약 500㎜ 내지 800㎜ 높이에 위치시키기 위해서 노의 가스 공간 내측으로 아래로 연장한다. 공기 내에 비말동반되는 (entrained) 미립자 피드들은 내부 파이프를 통해 취입되는 반면에, 산소-부화 공기는 파이프들 사이의 환형공간을 통해서 취입된다. 배스 표면 위의 외부 파이프의 하단부의 간격, 및 랜스를 통과하는 가스들에 의한 랜스의 임의의 냉각에도 불구하고, 외부 파이프는 하루에 약 400㎜ 까지 번-백 (burn-back) 된다. 그러므로, 외부 파이프는 천천히 하강되며 요청시, 새로운 부분들이 외부의, 소모성 파이프의 상부에 부착된다.
TSL 주입을 위해 채용된 랜스들은 전술한 미쯔비시 공정에서와 같은 상부 취입을 위한 랜스들보다 훨씬 더 크다. TSL 랜스는 보통, 다음과 같이 추정되는 대로의 적어도 내부 및 외부 파이프를 가지나, 내부 및 외부 파이프들과 동심인 적어도 하나의 다른 파이프를 가질 수도 있다. 통상적인 대규모 TSL 랜스들은 200㎜ 내지 500㎜ 또는 그 초과의 외부 파이프 직경을 가진다. 또한, 랜스는 훨씬 더 길며 TSL 반응로의 지붕을 통해 아래로 연장하며, 그 높이는 약 10 내지 15m 일 수 있어서 외부 파이프의 하단부가 용융 욕의 용융 슬래그 상 내부로 약 300㎜ 또는 그 초과의 깊이로 침지되나, 내부로 주입되는 가스 유동의 냉각 작용에 의해서 외부 파이프의 외부 표면에 형성되고 유지되는 고화된 슬래그의 코팅에 의해 보호된다. 내부 파이프는 대략 외부 파이프와 동일한 레벨에서, 또는 외부 파이프의 하단부 위의 최대 약 1000㎜ 더 높은 레벨에서 끝날 수도 있다. 따라서, 오직 외부 파이프의 하단부만이 침지되는 것이 가능할 수 있다.
TSL 랜스의 내부 파이프는 배스의 슬래그 층으로 주입될 정광, 용제 (flux) 들 및 환원제와 같은 피드 재료들을 공급하는데 사용될 수 있거나, 연료용으로 사용될 수 있다. 공기 또는 산소-부화 공기와 같은 산소 함유 가스가 파이프들 사이의 환형공간을 통해 공급된다. 배스의 슬래그 층 내부로의 침지식 주입이 시작할 때, 연료 오일, 미세 석탄 또는 탄화수소 가스와 같은 산소-함유 가스와 연료가 랜스로 공급되며, 결과적인 산소/연료 혼합물이 점화되어 슬래그에 충돌하는 화염 제트를 발생한다. 이는 슬래그가 배스 내에서 슬로핑하여 상당한 배스 이동을 발생하게 한다. 이러한 배스 이동은 랜스를 통한 가스들 또는 다른 재료들의 주입과 함께, 유도된 힘들로 인한 랜스의 이동을 발생한다. 상부 침지된 랜스가 받는 모션의 범위는 용융 배스에서 발생하는 공정 동작들에 관한 중요한 정보를 제공하는 가능성을 갖는다.
상부-침지식 랜싱 주입기 반응로의 내용물들이 가시적이지 않기 때문에, 오퍼레이터가 반응로 내의 동작 상태들에 대한 어떤 실제 평가를 가지는 것은 어려울 수 있다. 반응로의 동작에 관한 데이터는 반응로 케이싱 또는 라이닝 내에 또는 상에 통상적으로 상주하는, 열전대들, 유량계들 등등과 같은 디바이스들을 포함하는, 표준 범위의 장비를 사용하여 수집된다. 반응로 내의 극도로 부적합한 환경의 결과로서, 동작 상태들을 모니터링하는데 사용된 임의의 기구들은 변함없이 높은 비용이고, 빈번한 유지보수 및/또는 교체를 요구한다.
표준 장비를 사용하여 동작 상태들을 모니터링하기 위한 종래의 방법들은 분리된 방식 및/또는 선형 방식으로 수집된 데이터를 사용하는 경향이 있다. 예를 들어, 용융 슬래그 배스의 온도는 열전대를 사용하여 측정될 수도 있고, 온도 측정치는 반응로 내에서 발생하는 것을 추론하기 위한 시도에 있어서 분리된 판독치로서 사용된다. 이러한 접근 방식은 다양한 동작 상태들에 영향을 미치고 및/또는 그 상태들을 표시하는 인자들 간의 본질적인 상호작용을 무시하고, 반응로 내의 동작 상태들에 관한 정확한 진단을 공장 오퍼레이터에게 제공하는 것을 어렵게 한다.
문서들, 행위들, 재료들, 디바이스들, 아티클들 등등에 대한 참조를 포함하여 본원에 포함된 본 발명의 배경기술에 대한 논의는 본 발명의 맥락을 설명하기 위한 것이다. 이는 참조된 임의의 재료가 청구항들의 우선일로서 공개되었거나, 공지되었거나, 또는 특허 영역에서 공통의 일반적인 지식의 일부였다는 인정 또는 제안으로서 취득되지 않을 것이다.
용융 슬래그 배스에서의 동작 상태를 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서들을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 랜스를 가지는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템이 제공되며, 상기 랜스의 하단부는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 동작 동안 용융 배스에 침지되기 위한 것이고, 상기 시스템은:
(a) 동작 상태의 표시자를 감지하고 감지된 데이터 신호를 생성하도록 구성된 적어도 2 개의 센서들로서, 각각의 센서는 상이한 센서 타입으로 이루어지고 상기 2 개의 센서들 중 적어도 하나는 랜스-기반 센서인, 상기 적어도 2 개의 센서들; 및
(b) 복수의 감지된 데이터 신호들을 수신하고, 동작 상태의 적어도 2 개의 표시자들에 관련된 감지된 데이터 신호들을 분석하여 상기 동작 상태의 현재 스테이터스를 결정하기 위한 중앙 프로세싱 유닛을 포함한다.
다양한 저비용 센서들을 포함하는 다양한 센서들의 조합들이 본 발명을 구현하기 위해 채용될 수도 있다. 예를 들어, 온도 센서들, 압력 센서들, 모션 센서들, 위치 센서들, 사운드 및/또는 이미지 센서들이 채용될 수도 있다. 본 발명의 맥락에서, 적어도 2 개의 센서들이 상이한 타입으로 이루어져서 상기 센서들이 동작 상태의 상이하지만 아마도 상보적인 표시자들을 감지하는데 사용될 수 있도록 하는 것은 필수적이다. 추가로, 센서들 중 적어도 하나는 랜스-기반 센서이다. 예를 들어, 제 1 센서가 랜스가 이동하고 있지 않는 것을 표시하는 랜스 및 센서 신호들의 모션을 감지하는데 사용된다면, 예컨대, 진단을 확인하기 위해 반응로 내의 랜스의 위치를 감지하는 제 2 센서 타입으로부터 데이터를 수집하는 데 유용하다. 예를 들어, 위치 센서가 랜스가 배스에 침지되지 않은 것을 표시한다면, 2 개의 독립적으로 감지된 신호들이 단일 센서 타입을 사용하여 수집된 데이터에 의존하는 것이 가능하지 않은 현재 동작 상태의 정확한 진단을 제공하기 위해 결합되고 분석될 수 있다.
제공되는 실시예에서, 랜스 모션 센서와 랜스 위치 센서 양자는 랜스-기반 센서들을 구성하고, 랜스 모션 센서는 랜스 상에 장착되어 랜스의 이동을 감지하고, 랜스 위치 센서는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 랜스의 기계적인 상호작용을 감지하도록 구성된다. 그러나, 동작 상태의 스테이터스는 적어도 2 개의 센서들 중 하나가 랜스-기반 센서이면 결정될 수 있는 것이 이해될 것이다.
랜스-기반 센서는 랜스 위치, 랜스 침지 또는 랜스 마모에 관련된 표시자의 형태로 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 랜스의 기계적인 상호작용을 감지하도록 구성될 수도 있다. 추가로, 랜스-기반 센서는 기계적인 상호작용의 직접적인 측정치를 감지함으로써 기계적인 상호작용을 감지하도록 구성될 수도 있다.
특정 실시형태에서, 중앙 프로세싱 유닛은 동작 상태의 현재 스테이터스를 최적 동작 상태와 비교하여 하나 이상의 프로세스 제어들이 현재 동작 상태를 최적 동작 상태를 향해 쉬프트하기 위한 조정을 요구하는지의 여부를 결정한다.
동작 상태의 현재 스테이터스에 관한 피드백은 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 오퍼레이터에 제공될 수도 있다. 즉, 오퍼레이터에는 현재 동작 상태를 최적 동작 상태를 향해 쉬프트하기 위해 프로세스 제어들을 수동으로 조정하기 위한 하나 이상의 명령들이 제공될 수도 있다.
대안적으로, 동작 상태의 현재 스테이터스에 관한 피드백은 침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 연관된 프로세스 제어 유닛에 직접 제공될 수도 있다. 상기 실시형태에서, 프로세스 제어 유닛에는 현재 동작 상태를 최적 동작 상태를 향해 쉬프트하기 위해 프로세스 제어들을 자동으로 조정하기 위한 명령들이 제공된다. 예를 들어, 센서들의 조합이 너무 낮은 배스 온도 때문에 배스에서의 슬래그 상태가 바람직하지 않은 것으로, 즉 너무 두껍고 점성이 있는 것으로 결정한다면, 오퍼레이터 또는 프로세스 제어 유닛으로의 명령은 현재 동작 상태를 더 많은 유체 슬래그를 향해 쉬프트하기 위한 시도로서 배스 온도를 증가시키기 위한 것일 수도 있다.
특정 실시형태에서, 적어도 3 개의 상이한 타입들의 센서들이 다양한 동작 조건들이 검출될 수 있도록 제공된다.
센서들은 압력, 모션, 사운드, 온도 및 이미지 센서들을 포함하는 다양한 센서 타입들로부터 선택될 수도 있다. 예를 들어, 모션 센서들은 일반적으로 배향 센서들, 및 더 구체적으로 가속도계들, 자이로스코프들, 자기계들, 관성 측정 유닛들, 등등을 포함할 수도 있다. 그러한 랜스-기반 센서들은 예컨대, 랜스 이동들의 크기 및 방향, 다양한 방향들에서 랜스의 가속도, 및/또는 랜스가 받는 관성력들 (G-forces) 을 검출함으로써 랜스의 배향을 감지한다. 위치 센서는 노 화로에 대한 랜스의 위치를 측정하는 위치 인코더의 형태를 취할 수도 있고, 랜스 상에 장착될 수 있거나 장착되지 않을 수도 있다. 사운드 및 이미지 센서들은, 예컨대 스틸 또는 비디오 카메라의 형태로, 예컨대 생성되고 있는 용융 스플래시 패턴들의 사운드로 인한 슬래그 점도에 관한 유용한 데이터를 제공할 수 있다. 유사하게, 최적 동작 상태들이 원인일 수 있는 특정 특징적인 사운드 주파수들이 존재한다. 예컨대 어떤 버블링 주파수도 등록되지 않는다면, 이는 랜스 팁이 배스에 침지되지 않는다는 표시자이고, 하나 이상의 다른 타입들의 센서에 의해 생성된 데이터 신호들에 의해 지원되지 않을 수도 있다.
예를 들면, 이미지 및 사운드 센서들과 같은 앞서 언급된 센서 타입들 중 일부는 거의 특정 동작 상태를 표시하지만, 다른 센서 타입들이 동작 상태의 직접적인 측정치를 제공할 수 있다. 그러한 센서 타입들은 배스 온도, 랜스 모션, 랜스 위치, 또는 랜스 침지를 측정하기 위한 센서들을 포함한다. 이들 센서 타입들 중 적어도 하나는 바람직하게 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하기 위한 시스템에 포함된다.
감지된 신호들에 의해 표시되는 동작 상태는: 배스 온도, 슬래그 상태, 랜스 위치, 랜스 침지 또는 랜스 마모 중 적어도 하나에 관련될 수도 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 랜스를 가지는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템이 제공되며, 상기 랜스의 하단부는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 동작 동안 용융 배스에 침지되기 위한 것이고, 상기 시스템은:
(a) 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 동작 동안 동작 상태의 표시자를 감지하고 감지된 데이터 신호를 생성하도록 구성된 적어도 2 개의 센서들을 제공하는 단계로서, 각각의 센서는 상이한 센서 타입으로 이루어지고 상기 2 개의 센서들 중 적어도 하나는 랜스-기반 센서인, 상기 적어도 2 개의 센서들을 제공하는 단계;
(b) 적어도 2 개의 센서들에 의해 생성된 감지된 데이터 신호들을 중앙 프로세싱 유닛으로 송신하는 단계; 및
(b) 동작 상태의 적어도 2 개의 표시자들에 관련된 감지된 데이터 신호들을 분석하여 상기 동작 상태의 현재 스테이터스를 결정하는 단계를 포함한다.
랜스-기반 센서는 랜스 상에 장착되고 및/또는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 랜스의 기계적인 상호작용을 감지하도록 구성될 수도 있다. 랜스-기반 센서는 랜스 위치, 랜스 침지 또는 랜스 마모에 관련된 표시자의 형태로 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 랜스의 기계적인 상호작용을 감지하도록 추가로 구성될 수도 있다. 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 랜스의 기계적인 상호작용은 랜스 위치, 랜스 침지 또는 랜스 마모에 관련된 표시자를 감지할 수도 있다.
방법은 동작 상태의 현재 스테이터스를 최적 동작 상태와 비교하는 단계; 및 하나 이상의 프로세스 제어들이 현재 동작 상태를 최적 동작 상태를 향해 쉬프트하기 위한 조정을 요구하는지의 여부를 결정하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 방법은 동작 상태의 현재 스테이터스에 관한 피드백을 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 오퍼레이터에 제공하는 단계를 더 포함한다.
대안적으로, 방법은 동작 조건의 현재 스테이터스에 관한 피드백을 침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 연관된 프로세스 제어 유닛에 제공하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 형태에서, 적어도 2 개의 센서들은 다음의 센서 타입들: 압력, 모션, 사운드, 온도 및 이미지로부터 선택된다.
옵션으로, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서 적어도 2 개의 센서들을 제공하는 단계는 적어도 3 개의 센서들을 제공하는 단계를 수반한다.
바람직하게, 적어도 2 개의 센서들 중 적어도 하나는 동작 상태의 다음의 표시자들: 배스 온도, 랜스 모션, 랜스 위치, 또는 랜스 침지 중 적어도 하나의 직접적인 측정치를 제공하도록 구성된다.
그 방법에 의해 표시되는 동작 상태는: 배스 온도, 슬래그 상태, 랜스 위치, 랜스 침지 또는 랜스 마모 중 하나 이상에 관련될 수도 있다.
본 발명은 이제, 첨부 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다. 도시된 실시형태들은 오직 예들일 뿐이고, 첨부된 청구항들에 정의된 것과 같은 본 발명의 사상을 제한하는 것으로 취득되어서는 안 된다는 것이 이해될 것이다.
도 1 은 종래 기술에 따른 상부 침지식 랜스를 포함하는 용융 배스 용광로의 부분적으로 절단된 계략도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 프로세싱하기 위한 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 다양한 동작 상태들의 표시자들로서 다양한 센서 타입들 간의 상호 관계를 예시하는 표이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 프로세싱하기 위한 방법을 도시하는 플로우차트이다.
도 1 을 먼저 참조하면, 예시적인 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템 (100) 이 도시된다. 반응로 (102) 는 지붕 (106) 에 의해 그 상단부에서 폐쇄되는 원통 쉘 (104) 을 가지고, 지붕 (106) 으로부터 유통관 (108) 이 오프-가스 보일러/열 교환기 (110) 로 상향 투영한다. 도 1 에서, 쉘 (104) 의 섹션이 반응로 (104) 의 내부가 보여질 수 있도록 제거되었지만, 쉘 (102) 은 탭 홀들로부터 떨어져서 그 높이의 모든 레벨들에서 원주상으로 계속된다. 지붕 (106) 은, 상부 침지식 주입 랜스 (114) 가 하향 관통하여 확장하여 랜스의 하단부 (115) 가 용융 배스 (116) 에 침지되도록 하는 주입구 (112) 를 하부에 갖는다. 반응로 (102) 는 또한, 요구되는 건식 야금 동작을 위한 원 (raw) 재료들이 배스 (116) 내에서 변화될 수 있도록 하기 위해 지붕 (106) 을 관통하여 개방된 피드 포트 (118), 및 반응로를 가열하기 위해 요구될 경우, 버너 (122) 의 삽입을 가능하게 하기 위한 버너 포트 (120) 를 갖는다. 랜스 (114) 는 연료/환원제 및 산소 함유 가스의 공급원들을 분리하기 위해 랜스 (124) 의 접속을 가능하게 하여, 랜스 (114) 를 하향 관통하는 이들 재료들의 분리된 통과를 가능하게 하고 연소 혼합물을 피드하기 위해 랜스의 하부 유출 단부에서 혼합하기 위한 커넥터들 (114) 을 갖는다. 연료 및 산소 혼합물의 연소는 랜스 (115) 의 하부 유출 단부에서 용융 배스 (116) 에 연소 구역뿐만 아니라, 포트 (118) 를 통해 충전된 원 재료들이 그 내부에서 요구되는 건식 야금 반응들을 발생하기 위해 용융 배스에 산재되게 하는 용융 배스 내의 강한 난류 (turbulence) 를 생성한다.
도 1 에 도시된 것과 같은 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템 (100) 은 랜스에 부착된 리프팅 장치 (126) 에 의해 배스에 대하여 랜스를 상승시키거나 하강시킴으로써 반응로 (102) 내에서 랜스 (114) 의 위치를 제어하는 오퍼레이터에 의해 통상적으로 동작된다. 오퍼레이터들은, 시간에 걸쳐 오퍼레이터가 반응로에서 최적의 동작조건의 표시인 랜스의 모션의 범위 및 반응로 내의 준-최적 동작 상태들의 표시인 랜스의 이동의 범위의 직관적인 이해를 전개하게 하는, 랜스의 위치와 랜스의 이동에 관한 다양한 수동적 관측들을 실행한다.
지금부터 도 2 를 참조하여, 본 발명의 시스템은 어떻게 특정 관측들이 반응로 내의 동작 상태들에 관련되는지 및 어떻게 오퍼레이터가 그들의 동작 상태들에 적절하게 응답해야만 하는지에 관하여 오퍼레이터의 개선된 유도를 위한 수단을 제공하며, 여기서 동작 상태들은 준-최적이다. 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템 (100) 에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고, 프로세싱하고 그리고 분석하기 위한 시스템 (200) 이 제공된다. 도 1 에 도시된 것과 같이, 상부-침지식 랜싱 (하기에서 또한 "TSL" 로 지칭됨) 주입기 반응로 시스템 (100) 은 랜스 (114) 를 가지고, 랜스 (114) 의 하단부는 TSL 주입기 반응로 시스템의 동작 동안 용융 배스 (116) 에 침지되기 위한 것이다. 도 2 를 다시 참조하여, 시스템 (200) 은 적어도 2 개의 센서들 (210) 을 포함하고, 적어도 2 개의 센서들의 각각은 상이한 센서 타입으로 이루어지고, 상기 2 개의 센서들 중 적어도 하나는 랜스-기반 센서이다. 각각의 센서 (210) 는 동작 상태의 표시자를 감지하고 감지된 데이터 신호를 생성하도록 구성된다. 중앙 프로세싱 유닛 (220) 은 감지된 데이터 신호들을 수신한다. 그 후에, 중앙 프로세싱 유닛 (220) 은 감지된 데이터 신호들을 프로세싱하고 분석하여 동작 상태의 현재 스테이터스를 결정한다.
옵션으로, 도 2 에 도시된 것과 같이, 중앙 프로세싱 유닛 (220) 은 직접 프로세스 제어 유닛 (230) 에 직접 커플링된다. 이 경우에, 동작 상태의 현재 스테이터스에 관한 피드백은 중앙 프로세싱 유닛 (220) 으로부터 프로세스 제어 유닛 (230) 으로 직접 송신된다. 직접적인 피드백은 프로세스 제어 유닛 (230) 이 현재 동작 상태를 최적 동작 상태를 향해 조정하기 위한 노력으로 반응로의 프로세스 제어들을 조정하기 위한 명령들로 변환될 수 있다.
대안적으로, 중앙 프로세싱 유닛 (220) 이 프로세싱 제어 유닛 (230) 에 직접 커플링되지 않을 경우에, 현재 동작 조건들에 관한 피드백은 동작 상태들을 개선하기 위한 노력으로 반응로의 프로세스 제어들에 실행되는 조정들에 대한 권고들과 함께 오퍼레이터에 제공될 수도 있다. 이 경우에, 필수적인 조정들은 일반적인 방식으로 오퍼레이터에 의해 수동적으로 구현된다.
표시된 것과 같이, 시스템은, 각각 상이한 센서 타입으로 이루어진 적어도 2 개의 센서들을 채용한다. 센서들 중 적어도 하나는 예컨대, 랜스 모션 센서의 형태로 랜스 상에 장착되거나, 또는 예컨대, 랜스 자체에 필수적으로 장착될 필요는 없지만 반응로에 대한 랜스의 위치를 감지하는 랜스 위치 센서의 형태로 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 랜스의 기계적인 상호작용을 감지하도록 구성된 랜스-기반 센서이다. 이들 센서들은 광범위의 저비용 센서들로부터 선택된다. 또한 랜스-기반 센서인 적당한 온도 센서의 일 예는 국제 PCT 출원 PCT/IB2014/060638 에 설명된다. 그러한 센서는 슬래그의 상태, 즉 유체이거나 점성이 있는 것을 포함하는, 반응로 내에서 발생하는 다수의 동작 상태들의 표시일 수 있는 배스 온도의 직접적인 측정일 수 있다.
압력 센서들은 예컨대, 랜스를 통해 주입되고 있는 유체들의 임의의 제한 또는 차단을 측정하는데 사용된다. 압력 센서 또는 송신기는 임의의 유체 전달 라인들 상의 적절한 위치에 장착될 수도 있거나, 또는 랜스 방전 포인트, 즉 랜스 팁에 근접하여 장착된 랜스-기반 센서일 수 있다. 즉, 산소, 공기 또는 연료를 랜스에 공급하는 임의의 라인 내의 압력이 임의의 특정 포인트에서 측정될 수 있다. 특정 포인트에 관련된 압력의 변화는 제한 또는 차단이 발생한 것을 통상적으로 표시할 것이다. 하나의 명백한 제한 또는 차단은 방전 포인트가 용융 슬래그 표면 아래에 있을 때 전개하는 정적 압력 헤드로 인해 배스 위로부터 침지 위치로 이동할 때, 발생한다. 이는, 유체 흐름 라인의 동일한 포인트에서 취득된 압력 헤드 또는 배압 판독치에서의 차이가 랜스의 동작 동안 발생할 수도 있는 다른 잠정적인 차단들 또는 제한들뿐만 아니라 랜스 침지의 표시자일 수 있는 것을 의미한다. 배압의 증가가 유체 흐름 라인에서 랜스 침지 또는 임의의 다른 제한으로 인한 것인지 여부는, 예를 들어, 또한 랜스 팁이 용융 슬래그 배스에 침지되는지 여부의 표시자인 랜스 위치 센서 또는 랜스 모션 센서와 같은 적어도 하나의 다른 센서로부터의 판독치와 결합될 때, 더 용이하게 정확하게 결정된다.
산소 함유 가스 및 연료의 용융 배스 내로의 주입은 슬래그가 배스에서 슬로핑하게 한다. 슬로핑 또는 배스 이동은 랜스 자체를 통해 주입된 가스들 또는 다른 재료들에 의해 유도된 힘들과 함께, 랜스의 다양한 무의식적인 이동들을 발생한다. 이동의 크기 및 방향과 함께, 용융 배스에서 적어도 부분적으로 침지된 래스의 힘 및/또는 가속도는 용융 배스에서의 동작 상태들의 신뢰할만한 표시자이다. 이들 이동들 및 힘들은, "상부-침지식 랜스 주입기 반응로 시스템의 용융 배스에서의 동작 상태를 결정하기 위한 감지 디바이스" 라는 명칭의 공동 계류중인 출원에서 개시된 것과 같이, 배향 센서, 자기계, 자이로스코프, 및 가속도계 또는 관성 측정 유닛의 형태를 취할 수도 있는 하나 이상의 모션 센서들에 의해 감지된다.
랜스에 대하여 측정될 수 있는 다른 동작 상태들은 랜스 위치 및 랜스 침지이다. 랜스 위치는 노 화로의 상부 표면에 대한 랜스 팁 위치의 가정된 측정치이고, 랜스 침지는 용융 배스 표면에 대한 랜스 팁 위치의 실제 측정치이다.
랜스 위치는 (반응로 내에서 랜스를 상승 및 하강시키기 위해) 랜스 호이스트 메커니즘에 또는 랜스 가이드 또는 트롤리에 부착되는, 위치 센서에 의해 측정될 수 있다. 그러한 위치 센서는 위치 인코더의 형태로 제공될 수 있다. 반응로 내의 랜스의 실제 위치는 오직 상기 측정치로부터 추론될 수 있는데, 이는 그것이 각각의 새로운 랜스로 캘리브레이션되어야만 하고 노 화로의 상부에 대한 랜스 팁 위치를 추론하기 때문인 것에 주목하여야만 한다. 따라서, 랜스의 길이가 예컨대, 사용을 통한 랜스 팁의 마모에 의해 변화한다면, 노 화로에 대한 랜스 팁의 실제 위치가 또한 변화할 것이다. 랜스의 위치의 인식은 통상적으로, 용융 배스의 깊이의 인식이 요구되기 때문에 랜스 침지의 측정치를 제공하기에 불충분하다. 추가로, 용융 배스의 깊이는 노 화로 상의 재료들의 형성 등으로 인해 변화할 수 있다.
랜스 침지의 측정치는 예컨대 수동 배스 높이 측정치와 함께 랜스 위치 측정치를 사용하여, 계산에 의해 결정될 수 있다. 추론되는 침지의 측정치는 사운드 센서를 사용하여 파악될 수 있고, 여기서 측정된 사운드 주파수에서의 쉬프트는 랜스가 침지되는 포인트의 결정을 허용하기 위해, 배스 위와 랜스의 침지된 동작 위치 사이에서 관측된다. 이 시점에서, 랜스는 정의된 거리가 하강될 수 있고, 따라서 침지의 정도가 공지된다. 유사하게, 이전에 설명된 것과 같은 배압의 측정치는 랜스가 침지되는 포인트를 결정하는데 사용될 수 있다.
TSL 동작으로부터 발생하는 사운드의 측정치는 또한 유효한 측정치일 수 있다. 통상의 TLS 랜스의 낮은 주입 속도로 인해, 대략적으로 3 Hz 의 "버블" 주파수가 특징적인 것으로 고려된다. 간단히 말해서, 이는 주입된 유체들이 버블들을 형성하고, 랜스 방전 단부에서 초당 약 3 회로 이탈하는 것을 의미한다. 이들은 측정될 수 있는 특징적인 버블링 사운드들을 발생한다. 가장 간단한 형태로, 어떤 버블링 사운드도 결코 검출되지 않는다면, 랜스가 배스에서 침지되지 않는 것으로 추론될 수 있다. 사운드의 특징 및 주파수는 슬래그 상태에 따라 변화할 것이다. 추가로, 반응로 내에서 생성된 스플래시 패턴들은 스틸 또는 비디오 이미지 상에서 캡처될 수 있다. 최적 동작 상태들을 표시하는 정상 스플래시의 용적 및 사이즈가 공지된다면, 스플래시들의 용적 및 사이즈에 있어서의 변동들은 상태들에서의 변화의 표시자로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 어떤 스플래시도 보여지지 않는 경우에, 랜스는 배스에 있지 않고 배스의 표면에 근접하지도 않는다. 랜스 팁이 거의 침지되지 않을 때, 스플래시는 매우 미세할 것이다. 슬래그가 매우 점성이 있다면, 스플래시된 슬래그는 플레이트-유사, 스트링-유사 또는 스트림-유사 스플래시들을 형성하는 경향이 있다. 스플래시 형태에서 이들 변형들은 이미지 분석을 통해 용이하게 인식된다.
상이한 센서 타입들을 사용하여 추론되고 및/또는 검증될 수도 있는 다양한 동작 상태를 유념하여, 본 발명의 시스템 및 방법은 예들에 의해 최적으로 예시될 것이다.
예를 들어, 랜스 모션 센서는 랜스가 정상 또는 비정상 방식으로 이동하고 있는지 여부를 표시하는데 사용되는 제 1 의 간단한 실시예에서, 어떤 랜스 이동도 감지되지 않는다면, 랜스는 침지되지 않을 수 있고, 용융 슬래그 배스의 외부에서 동작될 수 있다. 이러한 진단은 랜스 위치 및 랜스 침지 측정을 사용하여 검증될 수 있다. 그러나, 그러한 간단한 경우에, 랜스 오퍼레이터는 통상 적으로 랜스 이동 자체의 결핍으로부터의 문제를 인식하고 수정할 것이다. 이러한 경우에, 랜스 모션 센서와 랜스 위치 센서 양자는 랜스-기반 센서들을 구성한다.
제 2 의 더 복잡한 실시예에서, 3 개의 상이한 타입들의 센서에 의해 생성된 데이터 신호들이 불리한 동작 상태를 결정하는데 사용될 수 있다: 랜스 모션 센서, 랜스 위치 센서 및 온도 센서. 이 경우에, 랜스 모션 센서는 비정상 동작 상태를 표시하는 과도한 이동을 표시한다. 자체적으로, 이러한 데이터는 반응로 내의 기계적인 상호작용으로 인자들 또는 문제점들을 프로세싱하는 것에 관련된 다수의 이슈들 중 하나를 표시할 수 있다. 그래서 다음의 분석은 종합적인 진단에 도달하기 위해 모두 3 개의 센서 타입들을 사용하여 수집된 데이터를 사용하여 채용된다:
1. 랜스 모션 센서는 정상인 것보다 더 높은 정도의 이동을 표시하는 비정상의 이동 상태를 검출한다;
2. 랜스 위치 표시자는 랜스가 정확한 위치에 있는 것을 도시한다; 그리고
3. 배스 온도는 낮은 온도 상태를 표시한다.
이러한 경우에, 랜스 모션 센서와 랜스 위치 센서 양자는 랜스-기반 센서들을 구성한다. 온도 센서는 랜스-기반의 센서일 수도 있지만, 반드시 그렇지는 않다. 제안되는 액션의 코스는 예를 들어, 랜스를 통한 연료 첨가율을 증가시킴으로서, 시스템으로의 에너지 입력을 증가시키는 것일 것이다.
제 2 실시예에서, 배스 온도 표시 자체는 솔루션을 제공할 수 있는 것으로 보일 수도 있다. 그러나, 제 3 실시예는 배스 온도가 또한 낮은 상황에서 동일한 3 개의 센서들을 사용한다. 상기 실시예에서, 하기의 표시자들이 발생한다:
1. 배스 온도는 낮은 것으로 표시된다;
2. 랜스는 노에 대하여 정확한 위치에 있는 것으로 표시된다; 그리고
3. 랜스 모션 센서는 랜스가 이동하지 않는 것을 표시한다.
이 경우에, 결합된 센서 정보는 랜스가 용융 배스에 침지되는 것이 아니라 그 위의 위치에 있는 포인트로 다시 웨어링 (wear) 되었음을 표시한다. 이러한 예에서, 액션의 코스는 랜스 팁의 수리를 위한 서비스로부터 랜스를 제외시키는 것일 것이고, 더 많은 연로를 추가하는 경로는 문제를 해결하고 최적 동작 상태들을 복구하지 않을 것이다.
제 4 실시예에서, 사운드 측정, 랜스 위치, 랜스 배압 및 랜스 온도를 위한 센서들이 활용된다. 이들 센서들을 위한 표시자들은 다음을 보여준다:
1. 사운드는 비정상 동작을 표시한다;
2. 랜스 위치는 정확하다;
3. 배스 온도는 정확한 범위에 있다;
4. 랜스 배압은 비정상적이고, 높은 판독치를 표시한다.
이러한 예에서, 적어도 랜스 위치 센서와 랜스 배압 센서는 랜스-기반 센서들을 구성한다. 진단은 슬래그의 화학적 성질이 정확한 범위 내에 있지 않고, 슬래그의 화학적 성질 수정을 통한 조정이 요구된다는 것이다.
앞의 실시예들은 상이한 타입들의 적어도 2 개의 센서들 (여기서, 이들 2 개의 센서들 중 적어도 하나는 랜스-기반 센서임) 에 의해 생성된 데이터 신호들을 분석하는 것이 다양한 센서들로부터의 신호들의 평가를 수행하기 위해 오퍼레이터에 의존하는 것보다 우세한 것을 예시한다. 그러한 통합된 접근 방식은 오퍼레이션의 일관성뿐만 아니라, 동작의 효율에 영향을 주는 프로세스 또는 기계적 변화들에 대한 더 신속한 응답을 제공할 수 있다.
지금부터 도 3 을 참조하여, 다양한 센서 타입들 간에 가능한 상호작용들의 일부 실시예들이 도시된다. 센서들은 애플리케이션에 의존하여 함께 그룹핑될 수 있다. 바람직하게, 최소 수의 저비용 센서들의 분석은 저비용 동작 및 더 안정적인 플랜트 운영을 가능하게 하도록 결합된다.
지금부터 도 4 를 참조하여, 랜스를 가지는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법 (400) 을 예시하는 플로우차트가 도시되며, 상기 랜스의 하단부는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 동작 동안 용융 배스에 침지되기 위한 것이다. 410 에서, 방법은 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서 적어도 2 개의 센서들을 제공하는 단계를 포함하고, 각각의 센서는 상이한 센서 타입으로 이루어지고 2 개의 센서들 중 적어도 하나는 랜스-기반 센서이며, 각각의 센서는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 동작 동안 적어도 하나의 동작 상태 표시자를 감지하도록 구성된다. 단계 (420) 에서, 방법은 적어도 2 개의 센서들에 의해 생성된 감지된 데이터 신호들을 중앙 프로세싱 유닛으로 송신하는 단계를 포함한다. 단계 (430) 에서, 적어도 2 개의 동작 상태 표시자들에 관련된 감지된 데이터 신호들은 동작 상태의 현재 스테이터스를 결정하기 위해 분석된다.
방법은 동작 상태의 현재 스테이터스를 최적 동작 상태와 비교하는 단계; 및 하나 이상의 프로세스 제어들이 현재 동작 상태를 최적 동작 상태를 향해 쉬프트하기 위한 조정을 요구하는지의 여부를 결정하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.
본 발명의 시스템은 상대적으로 저비용의 센서들을 사용하여 상부-침지식 랜싱 주입 반응로의 저비용의 더 일관성 있는 동작을 제공한다. 프로세싱 및 분석을 위해 다양한 동작 인자들을 결정하는 감지된 신호들을 중앙 프로세싱 유닛으로 송신하는 것은, 감지된 신호들이 오퍼레이터 액션을 유도하거나 플랜트 제어 유닛에 적절한 조정들을 실행할 것을 직접 명령하는데 사용될 수 있는 개선된 진단을 제공하기 위해, 전매 특허의 알고리즘들을 사용하는 전문가 시스템 모듈에 의해 분석될 수 있게 한다. 이는 쉬프트들 간에 더 일관성있고 안정적인 플랜트 동작 및 반응로의 더 효율적인 동작을 가능하게 한다.
본 발명은 제한된 수의 실시형태들과 함께 설명되었지만, 앞의 설명을 고려하여 다수의 대안적인 수정들 또는 변경들이 가능한 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 것과 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있을 수도 있는 것과 같은 모든 그러한 대안적인 수정들 및 변경들을 수용하도록 의도된다.

Claims (23)

  1. 랜스를 가지는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템으로서,
    상기 랜스의 하단부는 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 동작 동안 용융 배스에 침지되기 위한 것이고,
    상기 랜스는 적어도 내부 및 외부 파이프를 가지며, 상기 내부 파이프는 연료용으로 또는 피드 재료들을 공급하는데 사용되며, 그리고 산소 함유 가스는 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이의 환형공간을 통해 공급되고,
    상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템은,
    (a) 상기 동작 상태의 표시자를 감지하고 감지된 데이터 신호를 생성하도록 구성된 적어도 2 개의 센서들로서, 각각의 센서는 상이한 센서 타입으로 이루어지고 상기 적어도 2 개의 센서들 중 적어도 하나는 랜스-기반 센서인, 상기 적어도 2 개의 센서들; 및
    (b) 복수의 감지된 데이터 신호들을 수신하고, 상기 동작 상태의 적어도 2 개의 표시자들에 관련된 상기 감지된 데이터 신호들을 분석하여 상기 동작 상태의 현재 스테이터스를 결정하기 위한 중앙 프로세싱 유닛을 포함하는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 랜스-기반 센서는 상기 랜스 상에 장착되고 및/또는 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 상기 랜스의 기계적인 상호작용을 감지하도록 구성되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 랜스-기반 센서는 랜스 위치, 랜스 침지 또는 랜스 마모에 관련된 표시자의 형태로 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 상기 랜스의 기계적인 상호작용을 감지하도록 구성되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 랜스-기반 센서는 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 상기 랜스의 기계적인 상호작용을, 상기 기계적인 상호작용의 직접적인 측정치를 감지함으로써 감지하도록 구성되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙 프로세싱 유닛은 상기 동작 상태의 상기 현재 스테이터스를 최적 동작 상태와 비교하여 하나 이상의 프로세스 제어들이 현재 동작 상태를 상기 최적 동작 상태를 향해 쉬프트하기 위한 조정을 요구하는지의 여부를 결정하는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 상태의 상기 현재 스테이터스에 관한 피드백은 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 오퍼레이터에 제공되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 상태의 상기 현재 스테이터스에 관한 피드백은 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 연관된 프로세스 제어 유닛에 제공되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 중앙 프로세싱 유닛은 하나 이상의 프로세스 제어들을 조정하기 위해 상기 프로세스 제어 유닛과 직접 통신하는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템은 동작 상태 표시자를 각각 감지하고 감지된 데이터 신호를 생성하도록 구성된 적어도 3 개의 센서들을 포함하는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 센서들은 센서 타입들: 압력, 모션, 사운드, 온도 및 이미지 중 적어도 2 개로부터 선택되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 센서들 중 적어도 하나는 상기 동작 상태의 표시자들: 배스 온도, 랜스 모션, 랜스 위치, 또는 랜스 침지 중 적어도 하나의 직접적인 측정치를 제공하도록 구성되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템에 의해 표시되는 상기 동작 상태는: 배스 온도, 슬래그 상태, 랜스 위치, 랜스 침지 또는 랜스 마모 중 하나 이상에 관련되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 시스템.
  13. 랜스를 가지는 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법으로서,
    상기 랜스의 하단부는 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 동작 동안 용융 배스에 침지되기 위한 것이고,
    상기 랜스는 적어도 내부 및 외부 파이프를 가지며, 상기 내부 파이프는 연료용으로 또는 피드 재료들을 공급하는데 사용되며, 그리고 산소 함유 가스는 상기 내부 파이프와 상기 외부 파이프 사이의 환형공간을 통해 공급되고,
    상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법은,
    (a) 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 동작 동안 상기 동작 상태의 표시자를 감지하고 감지된 데이터 신호를 생성하도록 구성된 적어도 2 개의 센서들을 제공하는 단계로서, 각각의 센서는 상이한 센서 타입으로 이루어지고 상기 적어도 2 개의 센서들 중 적어도 하나는 랜스-기반 센서인, 상기 적어도 2 개의 센서들을 제공하는 단계;
    (b) 상기 적어도 2 개의 센서들에 의해 생성된 감지된 데이터 신호들을 중앙 프로세싱 유닛으로 송신하는 단계; 및
    (c) 상기 동작 상태의 적어도 2 개의 표시자들에 관련된 상기 감지된 데이터 신호들을 분석하여 상기 동작 상태의 현재 스테이터스를 결정하는 단계를 포함하는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 랜스-기반 센서는 상기 랜스 상에 장착되고 및/또는 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 상기 랜스의 기계적인 상호작용을 감지하도록 구성되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 랜스-기반 센서는 랜스 위치, 랜스 침지 또는 랜스 마모에 관련된 표시자의 형태로 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 상기 랜스의 기계적인 상호작용을 감지하도록 구성되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 랜스-기반 센서는 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 상기 랜스의 기계적인 상호작용을, 상기 기계적인 상호작용의 직접적인 측정치를 감지함으로써 감지하도록 구성되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 상태의 상기 현재 스테이터스를 최적 동작 상태와 비교하는 단계; 및
    하나 이상의 프로세스 제어들이 현재 동작 상태를 상기 최적 동작 상태를 향해 쉬프트하기 위한 조정을 요구하는지의 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법.
  18. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 상태의 상기 현재 스테이터스에 관한 피드백을 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템의 오퍼레이터에 제공하는 단계를 더 포함하는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법.
  19. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 상태의 상기 현재 스테이터스에 관한 피드백을 상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템과 연관된 프로세스 제어 유닛에 제공하는 단계를 더 포함하는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법.
  20. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 센서들은 센서 타입들: 압력, 모션, 사운드, 온도 및 이미지 중 적어도 2 개로부터 선택되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법.
  21. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서 적어도 2 개의 센서들을 제공하는 단계는 적어도 3 개의 센서들을 제공하는 단계를 수반하는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법.
  22. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 센서들 중 적어도 하나는 상기 동작 상태의 표시자들: 배스 온도, 랜스 모션, 랜스 위치, 또는 랜스 침지 중 적어도 하나의 직접적인 측정치를 제공하도록 구성되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법.
  23. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법에 의해 표시되는 상기 동작 상태는: 배스 온도, 슬래그 상태, 랜스 위치, 랜스 침지 또는 랜스 마모 중 하나 이상에 관련되는, 상부-침지식 랜싱 주입기 반응로 시스템에서의 동작 상태에 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 방법.
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