KR102163178B1 - 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템 - Google Patents

옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템 Download PDF

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Abstract

제안기술은 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 옥내 저탄장에서 발생되는 비산 먼지 저감 및 화재를 예방하기 위한 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템에 관한 발명이다.

Description

옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템{Indoor dusting dust reduction and fire prevention system}
제안기술은 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 옥내 저탄장에서 발생되는 비산 먼지 저감 및 화재를 예방하기 위한 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템에 관한 발명이다.
일반적으로 전국의 화력발전소의 저탄장과 컨베이어 이송장치 등에서 발생되는 석탄분진은 약 400톤/연 정도이다. 한편, 석탄을 하역하는 시설부터 연소설비까지는 굉장히 긴 구간으로 석탄 하역기, 석탄 저탄구간, 저탄장, 상탄 구간에서 석탄이 이송, 운반되는 과정에서 석탄 분진이 비산하고 있다. 이들 시설 중 일부는 밀폐되지 않은 설비이므로 석탄의 이송과정에서 대량의 석탄 분진이 발생할 수 있으며, 특히, 이송, 분류, 상탄, 분쇄 등의 과정에서는 필연적으로 대량의 석탄 분진이 발생한다.
발전소 옥외에서 발생되는 석탄 분진은 인근 지역의 대기 환경오염에 영향을 끼치게 되고, 발전소의 옥내에서 발생되는 석탄 분진은 작업환경의 악화로 초래하여 작업효율성을 저하시킨다.
또한, 석탄 분진은 운송되는 전 과정에서 대기에 노출되기 때문에 석탄이 산소와 결합하면서 방출되는 산화열의 축적에 의해 자연적으로 발화할 수도 있다. 즉 석탄 분진은 저장, 이송, 미분과정에서 공기와 접촉함에 따라 대기 중으로 비산되거나 산화열에 의해 자연발화되어 저탄장 내 화재를 발생하는 문제가 있었다.
한국등록특허 제10-2078111호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 옥내 저탄장에서 발생되는 비산 먼지의 저감 및 화재를 예방하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템에 있어서,
석탄이 저장되는 저탄장의 천장에 위치하며, 서로 일정 간격 이격되어 복수 개 배치되는 노즐;
저탄장 내 석탄을 운반하기 위한 리클레이머(reclaimer)와 동일한 레일 위를 이동하는 이동식 살수 유닛;
저탄장 내 열을 감지하는 열 감지 유닛;을 포함하고,
열 감지 유닛에서 일정 온도 이상의 열 감지 시, 해당 위치의 상측에 배치된 노즐에서 드라이 포그(dry fog)가 분사되며, 이동식 살수 유닛이 해당 위치로 이동하여 드라이 포그(dry fog)를 분사하는 것을 특징으로 한다.
이동식 살수 유닛에서 드라이 포그의 분사는 자동 방수총에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
저탄장에는 저탄장 내 비산 먼지의 양을 측정하기 위한 비산 먼지 측정 유닛이 구비되는 것을 특징으로 한다.
비산 먼지 측정 유닛은 미세먼지측정기, 3차원 풍속풍향기 및 먼지 유도전하 측정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
비산 먼지 측정 유닛에서 기 정해진 운전 조건을 벗어나는 측정값 감지 시, 이동식 살수 유닛이 해당 위치로 이동하여 드라이 포그(dry fog)를 분사하는 것을 특징으로 한다.
비산 먼지 측정 유닛에서 기 정해진 운전 조건을 벗어나는 측정값 감지 시, 해당 위치의 상측에 배치된 노즐에서 드라이 포그(dry fog)가 분사되는 것을 특징으로 한다.
노즐은 복수 개의 구역으로 나뉘어 제어되는 것을 특징으로 한다.
비산 먼지 측정 유닛은 저탄장 내에서 서로 일정 간격 이격되어 복수 개 배치되는 것을 특징으로 한다.
열 감지 유닛은 저탄장 내에서 서로 일정 간격 이격되어 복수 개 배치되는 것을 특징으로 한다.
열 감지 유닛은 열감지 카메라인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 옥내 저탄장에 살수 장치를 적용하여 석탄의 운반 및 이송 시 발생되는 비산 먼지를 효과적으로 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 옥내 저탄장 내 열영상 데이터를 이용하여 발열 위치를 확인한 후 살수 장치를 이용하여 진압함으로써 더 큰 화재 발생을 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 노즐의 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 노즐의 분사 시 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 레일 이동식 살수 유닛의 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 레일 이동식 살수 유닛의 분사 시 개념도.
도 6은 본 발명의 살수 유닛에 적용되는 자동 방수총.
도 7은 본 발명에 따른 비산 먼지 예측 및 측정 시스템의 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템의 소프트웨어 개념도.
도 9는 본 발명에 따른 열 영상 모니터링 화면의 예시도.
도 10은 본 발명에 따른 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템의 소프트웨어 개념도.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 옥내 저탄장에서 발생되는 비산 먼지 저감 및 화재를 예방하기 위한 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템에 관한 발명이다.
도 1에는 본 발명에 따른 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템의 개념도가 도시되어 있다.
본 발명의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템은 석탄이 저장되는 저탄장의 천장에 위치하며, 서로 일정 간격 이격되어 복수 개 배치되는 노즐(4)과, 상기 저탄장 내 석탄을 운반하기 위한 리클레이머(reclaimer)(10)와 동일한 레일(14) 위를 이동하는 이동식 살수 유닛(6)과, 상기 저탄장 내 열을 감지하는 열 감지 유닛(8)을 포함하여 구성된다.
상기 옥내 저탄장은 하우징(2)에 의해 실내 공간이 되는 것으로, 상기 하우징(2)은 상기 레일(14)을 따라 길게 이어지며, 돔 형태의 천장을 갖도록 형성된다.
도 2에는 본 발명에 따른 노즐의 개념도가 도시되어 있고, 도 3에는 노즐의 분사 시 개념도가 도시되어 있다.
상기 하우징(2)의 천장에 위치하는 상기 노즐(4)은 상기 레일(14)의 길이 방향에 따라 일정 간격 이격되어 복수 개 배치된다. 또한, 상기 노즐(4)은 상기 천장의 곡면을 따라 서로 일정 각도 이격되어 복수 개 배치된다.
상기 노즐(4)은 물과 공기가 혼합되어 분사되는 2유체 노즐이며, 증발 직전 상태인 드라이 포그(dry fog)가 분사된다.
상기 노즐(4)은 상기 하우징(2)의 천장에 설치되는 파이프 라인에 연결되어 물을 공급받게 되며, 상기 노즐(4)의 분사 시 상기 파이프 라인은 석탄 분진을 향해 일정 높이 하강하게 된다.
상기 노즐(4)은 모든 노즐이 동일하게 작동되도록 제어될 수도 있고, 상기 천장의 길이 방향 또는 상기 천장의 원주 방향에 대해 복수 개의 구역으로 나뉘어 작동되도록 제어될 수도 있다.
상기 모든 노즐(4)이 동일하게 작동되는 경우, 모든 노즐(4)은 하나의 파이프 라인에 연결된다.
상기 노즐(4)이 구역 별로 나뉘어 작동되는 경우, 상기 노즐(4)은 구역 별로 서로 다른 파이프 라인에 연결된다. 이러한 경우, 서로 다른 구역에 배치된 상기 노즐(4)에서 분사되는 상기 드라이 포그의 분사량 및 분사 강도는 서로 다르게 제어될 수 있다.
상기 파이프 라인은 펌프로부터 물을 공급받게 되며, 이때 상기 펌프로부터 유입되는 물은 정수장치에 의해 일정 조건으로 정수된 후 유입된다.
도 4에는 본 발명에 따른 레일 이동식 살수 유닛의 개념도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 따른 레일 이동식 살수 유닛의 분사 시 개념도가 도시되어 있다.
상기 이동식 살수 유닛(6)은 상기 레일(14) 위를 이동하는 것으로, 상기 리클레이머(10)의 전후 방향으로 각각 설치된다.
상기 이동식 살수 유닛(6)은 드라이 포그를 분사하는 미스트 캐논(mist canon)과, 표면경화제 및 계면활성제를 거품 형태로 분사하는 폼건(foam gun)과, 상기 미스트 캐논으로 공급하기 위한 물이 저장되는 제1탱크와, 상기 폼 건으로 공급하기 위한 표면경화제 및 계면활성제가 저장되는 제2탱크와, 상기 제1탱크에 저장된 물을 상기 미스트 캐논으로 공급하기 위한 압축 공기포 소화장치(CAFS, Cpmpressed Air Foam System)를 포함하여 구성된다.
상기 미스트 캐논은 도 6에 도시된 바와 같은 자동 방수총으로 대체될 수 있다.
상기 제1탱크와 상기 제2탱크 각각에는 유량 감지 센서가 설치된다. 상기 유량 감지 센서에서 센싱된 상기 제1탱크 또는 상기 제2탱크의 저수량이 일정량 이하인 경우, 상기 유량 감지 센서에서는 레벨신호를 작동시키게 되고, 상기 레벨신호의 작동 시 상기 레일 이동식 살수 유닛(6)은 자동으로 충수위치로 이동하여 물 또는 표면경화제 및 계면활성제를 보충한 후 다시 작업을 진행하게 된다.
도 6에는 본 발명에 따른 비산 먼지 예측 및 측정 시스템의 구성도가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명에 따른 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템의 소프트웨어 개념도가 도시되어 있다.
상기 저탄장 내에는 상기 저탄장 내 비산 먼지의 양을 측정하기 위한 비산 먼지 측정 유닛(12)이 구비된다. 상기 비산 먼지 측정 유닛(12)은 상기 저탄장의 길이 방향 및 원주방향으로 으로 서로 일정 간격 이격되어 복수 개 배치될 수 있다.
상기 비산 먼지 측정 유닛(12)은 기상요소 검측부, 먼지유관 검측부, 환경요소 검측부, 참값 검측/수집부 및 설비운영 검측부를 포함하여 구성된다.
상기 기상요소 검측부는 3차원 풍향풍속기, 일사량 측정기, 대기압 측정기, 대기온습도 측정기를 포함한다.
상기 먼지유관 검측부는 먼지유도전하 측정기, 시정 측정기를 포함한다.
상기 환경요소 검측부는 진동 측정기, 표면온도 측정기를 포함한다.
상기 참값 검측/수집부는 미세먼지 측정기를 포함하며 공공데이터를 활용한다.
도 9에는 본 발명에 따른 열 영상 모니터링 화면의 예시도가 도시되어 있다.
석탄 분진은 운송되는 전 과정에서 석탄이 산소와 결합하면서 방출되는 산화열의 축적에 의해 자연발화되어 저탄장 내 화재를 발생시키는 원인이 될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 상기 저탄장 내 상기 열 감지 유닛(8)이 배치된다.
상기 열 감지 유닛(8)은 상기 저탄장 내에서 서로 일정 간격 이격되어 복수 개 배치되며, 열감지센서 또는 열감지 카메라가 적용될 수 있다.
도 10에는 본 발명에 따른 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템의 소프트웨어 개념도가 도시되어 있다.
상기 노즐(4) 및 상기 이동식 살수 유닛(6)은 비산 먼지 측정 유닛(12)의 측정값이 기 정해진 운전 조건을 벗어나거나 상기 열 감지 유닛(8)의 측정값이 기 정해진 운전 조건을 벗어나는 경우 작동하게 된다.
먼저, 복수 개의 비산 먼지 측정 유닛(12) 중 어느 하나의 비산 먼지 측정 유닛(12)에서 기 정해진 운전 조건을 벗어나는 측정값이 감지되면, 상기 이동식 살수 유닛(6)은 상기 레일(14)을 따라 해당 비산 먼지 측정 유닛(12)이 설치된 위치로 이동하여 드라이 포그(dry fog)를 분사하게 된다. 이때, 해당 비산 먼지 측정 유닛(12)이 설치된 위치의 상측에 배치된 상기 노즐(4)에서도 드라이 포그(dry fog)를 분사하게 된다.
상기 노즐(4)과 상기 이동식 살수 유닛(6)의 작동 순서는 작업자의 의도에 따라 달라질 수 있으며, 상기 노즐(4) 또는 상기 이동식 살수 유닛(6) 중 어느 하나의 분사만으로 비산 먼지의 측정값이 운전 조건 이내로 돌아오는 경우, 다른 하나의 분사는 이루어지지 않아도 무방하다.
복수 개의 열 감지 유닛(8) 중 어느 하나의 열 감지 유닛(8)에서 기 정해진 운전 조건을 벗어나는 일정 온도 이상의 열이 감지되면, 상기 이동식 살수 유닛(6)은 상기 레일(14)을 따라 해당 열 감지 유닛(8)이 설치된 위치로 이동하여 드라이 포그(dry fog)를 분사하게 된다. 이때, 해당 열 감지 유닛(8)이 설치된 위치의 상측에 배치된 상기 노즐(4)에서도 드라이 포그(dry fog)를 분사하게 된다.
상기 노즐(4)과 상기 이동식 살수 유닛(6)의 작동 순서는 작업자의 의도에 따라 달라질 수 있으며, 상기 노즐(4) 또는 상기 이동식 살수 유닛(6) 중 어느 하나의 분사만으로 상기 열 감지 유닛(8)에서 측정한 온도가 운전 조건 이내로 돌아오는 경우, 다른 하나의 분사는 이루어지지 않아도 무방하다.
상기 드라이 포그의 입자가 상기 비산 먼지의 입자 보다 큰 경우, 상기 드라이 포그가 비산 먼지 입자를 밀어내게 되어 집진 효율이 저하된다.
따라서, 상기 드라이 포그의 입자는 비산 먼지의 입자 보다 작은 크기를 가지며, 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 드라이 포그의 입자가 작을수록 동일한 유량의 물로 발생시킬 수 있는 표면적이 증가하기 때문에 비산 먼지를 보다 효과적으로 포집할 수 있게 된다.
또한, 증가된 표면적을 가진 상기 드라이 포그의 입자는 대기 중의 열에너지를 흡수하면서 승화되어 주변의 온도를 적용 환경에 따라 5℃에서 최대 15℃ 하강시키게 된다.
상기 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템은 중앙제어되는 것으로, 상기 비산 먼지 측정 유닛(12) 및 상기 열 감지 유닛(8)의 측정값에 따라 상기 노즐(4)과 상기 이동식 살수 유닛(6)이 인공지능에 의해 제어되어 작동되도록 설정될 수도 있으며, 상기 비산 먼지 측정 유닛(12)과 상기 열 감지 유닛(8)의 고장 등으로 인한 문제를 예방하기 위해 중앙제어를 모니터링하는 작업자에 의해 원격제어되어 작동되도록 설정될 수도 있다. 또한, 상기 저탄장 내 작업자의 가시적인 판단으로 작동될 수도 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
2 : 하우징
4 : 노즐
6 : 이동식 살수유닛
8 : 열 감지 유닛
10 : 리클레이머
12 : 비산 먼지 측정 유닛
14 : 레일

Claims (10)

  1. 석탄이 저장되는 저탄장의 천장에 위치하며, 서로 일정 간격 이격되어 복수 개 배치되는 노즐;
    상기 저탄장 내 석탄을 운반하기 위한 리클레이머(reclaimer)와 동일한 레일 위를 이동하는 이동식 살수 유닛;
    상기 저탄장 내 열을 감지하는 열 감지 유닛;을 포함하고,
    상기 열 감지 유닛에서 일정 온도 이상의 열 감지 시, 해당 위치의 상측에 배치된 상기 노즐에서 드라이 포그(dry fog)가 분사되며, 상기 이동식 살수 유닛이 상기 해당 위치로 이동하여 드라이 포그(dry fog)를 분사하고,
    상기 저탄장에는 상기 저탄장 내 비산 먼지의 양을 측정하기 위한 비산 먼지 측정 유닛이 구비되며,
    상기 비산 먼지 측정 유닛은 미세먼지측정기, 3차원 풍속풍향기 및 먼지 유도전하 측정기를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동식 살수 유닛에서 상기 드라이 포그의 분사는 자동 방수총에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비산 먼지 측정 유닛에서 기 정해진 운전 조건을 벗어나는 측정값 감지 시, 상기 이동식 살수 유닛이 해당 위치로 이동하여 드라이 포그(dry fog)를 분사하는 것을 특징으로 하는 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비산 먼지 측정 유닛에서 기 정해진 운전 조건을 벗어나는 측정값 감지 시, 해당 위치의 상측에 배치된 상기 노즐에서 드라이 포그(dry fog)가 분사되는 것을 특징으로 하는 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 복수 개의 구역으로 나뉘어 제어되는 것을 특징으로 하는 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 비산 먼지 측정 유닛은 상기 저탄장 내에서 서로 일정 간격 이격되어 복수 개 배치되는 것을 특징으로 하는 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열 감지 유닛은 상기 저탄장 내에서 서로 일정 간격 이격되어 복수 개 배치되는 것을 특징으로 하는 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 열 감지 유닛은 열감지 카메라인 것을 특징으로 하는 옥내 저탄장의 비산 먼지 저감 및 화재 예방 시스템.
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