KR102288413B1 - Removing apparatus for foreign matter and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이물질 제거 장치 및 방법에 관한 것으로서, 용기에 수용된 원료를 일측에서 타측으로 배출시키도록 이동 가능한 배출기에 구비되고, 상기 용기의 내면에 가스를 분사하여 상기 용기의 내면에 부착된 이물질을 제거할 수 있는 제거부; 상기 용기의 내면에 충돌하여 유동하는 가스의 유속을 측정할 수 있는 측정부; 및 측정된 유속에 따라 상기 용기의 내면에 이물질의 부착 여부를 판단할 수 있는 제어부:를 포함하고, 용기 내부에 부착된 이물질을 효율적으로 제거하여 원료의 처리 효율을 향상시킬 수 있다. The present invention relates to an apparatus and method for removing foreign substances, which are provided in a movable ejector to discharge a raw material contained in a container from one side to the other, and remove foreign substances attached to the inner surface of the container by spraying gas to the inner surface of the container capable removal unit; a measuring unit capable of measuring the flow rate of the gas flowing in collision with the inner surface of the container; and a control unit capable of determining whether foreign substances are adhered to the inner surface of the container according to the measured flow rate;
Description
본 발명은 이물질 제거 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용기 내부에 부착된 이물질을 효율적으로 제거하여 원료의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 이물질 제거 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for removing foreign substances, and more particularly, to an apparatus and method for removing foreign substances that can improve processing efficiency of raw materials by efficiently removing foreign substances adhering to the inside of a container.
일반적으로 제철공장의 고로(高爐) 조업 시 환원제로 사용되는 코크스(coke)는 코크스 오븐(coke oven)의 탄화실에 석탄을 장입한 다음, 대략 1100℃ 이상의 온도에서 18시간 정도 건류하여 제조된다. 이렇게 제조된 코크스는 탄화실에서 압출된 후 별도의 소화설비에서 냉각시키는 과정을 거쳐 고로 조업에 사용될 수 있다. In general, coke, which is used as a reducing agent in the operation of a blast furnace in a steel mill, is manufactured by charging coal in a carbonization chamber of a coke oven, and then carbonizing it at a temperature of about 1100° C. or higher for about 18 hours. The coke produced in this way can be used in a blast furnace operation after being extruded in a carbonization chamber and then cooled in a separate fire extinguishing facility.
한편, 코크스 제조 시 발생하는 가스, 예컨대 코크스 오븐 가스는 메탄 가스, 수소 가스, 일산화탄소, 이산화탄소, 스팀, 탄화 수소 등을 함유하고 있다. 이러한 코크스 오븐 가스는 탄화실과 연결된 상승관을 거쳐 화성 설비로 이송되고, 여러 단계의 처리 과정을 거쳐 정제된 후 다양한 공정에서 연료로 이용되고 있다. 그런데 코크스 오븐 가스는 탄화실에서 상승관으로 이동하면서 탄화실의 열에 의해 분해되고, 이로 인해 열분해 카본을 생성하여 탄화실의 내면에 고착물을 형성하게 된다. 이와 같이 탄화실의 내면에 고착물이 형성되면, 탄화실의 내용적이 감소하기 때문에 코크스를 압출하는 과정에서 탄화실의 내면에 가스를 분사하여 고착물을 제거하고 있다. 그러나 탄화실의 내면에 형성된 고착물의 두께가 일정하지 않기 때문에 탄화실의 내면에 미리 설정된 유량으로 가스를 분사하면 두께가 두꺼운 고착물은 제대로 제거되지 않는 문제가 있다. 이에 작업자가 별도의 치구를 이용하여 탄화실의 내면을 긁어내서 고착물을 제거하고 있으나, 이 경우 탄화실의 내화물이 손상되어 탄화실의 수명이 단축되는 문제가 있다. Meanwhile, a gas generated during coke production, for example, coke oven gas, contains methane gas, hydrogen gas, carbon monoxide, carbon dioxide, steam, hydrocarbons, and the like. This coke oven gas is transferred to a chemical conversion facility through an ascending pipe connected to the carbonization chamber, and after being refined through several processing steps, it is used as fuel in various processes. However, as the coke oven gas moves from the carbonization chamber to the riser, it is decomposed by the heat of the carbonization chamber, thereby generating pyrolyzed carbon to form a adherent on the inner surface of the carbonization chamber. As described above, when a sticking material is formed on the inner surface of the carbonization chamber, since the internal volume of the carbonization chamber is reduced, gas is injected into the inner surface of the carbonization chamber in the process of extruding coke to remove the adhesion material. However, since the thickness of the adherent formed on the inner surface of the carbonization chamber is not constant, there is a problem in that when the gas is injected at a preset flow rate to the inner surface of the carbonization chamber, the adhesion material having a thick thickness is not properly removed. Accordingly, the operator scrapes the inner surface of the carbonization chamber by using a separate jig to remove the adherent, but in this case, the refractory material of the carbonization chamber is damaged and the life of the carbonization chamber is shortened.
본 발명은 용기 내부에 부착된 이물질을 효율적으로 제거할 수 있는 이물질 제거 장치 및 방법을 제공한다. The present invention provides an apparatus and method for removing foreign substances that can efficiently remove foreign substances adhering to the inside of a container.
본 발명은 용기의 수명 저하를 억제하고, 원료의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 이물질 제거 장치 및 방법을 제공한다. The present invention provides a foreign material removal apparatus and method capable of suppressing a decrease in the lifetime of a container and improving the processing efficiency of a raw material.
본 발명의 실시 형태에 따른 이물질 제거 장치는, 용기에 수용된 원료를 일측에서 타측으로 배출시키도록 이동 가능한 배출기에 구비되고, 상기 용기의 내면에 가스를 분사하여 상기 용기의 내면에 부착된 이물질을 제거할 수 있는 제거부; 상기 용기의 내면에 충돌하여 유동하는 가스의 유속을 측정할 수 있는 측정부; 및 측정된 유속에 따라 상기 용기의 내면에 이물질의 부착 여부를 판단할 수 있는 제어부:를 포함할 수 있다. A foreign material removal device according to an embodiment of the present invention is provided in a movable ejector to discharge a raw material accommodated in a container from one side to the other, and removes foreign substances attached to the inner surface of the container by spraying a gas on the inner surface of the container capable removal unit; a measuring unit capable of measuring the flow rate of the gas flowing in collision with the inner surface of the container; and a control unit capable of determining whether foreign substances are attached to the inner surface of the container according to the measured flow rate.
상기 제거부는, 상기 용기의 내면에 가스를 분사하기 위한 분사 노즐; 상기 분사 노즐에 가스를 공급하기 위한 공급 배관; 및 상기 분사 노즐에 공급되는 가스의 유량을 조절하도록 상기 공급 배관에 구비되는 제어 밸브;를 포함할 수 있다.The removal unit may include: a spray nozzle for spraying gas to the inner surface of the container; a supply pipe for supplying gas to the injection nozzle; and a control valve provided in the supply pipe to adjust the flow rate of the gas supplied to the injection nozzle.
상기 분사 노즐은 상기 용기의 높이 방향으로 적어도 일부에 가스를 분사하도록 상하방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 용기의 내면에 교차하는 방향으로 가스를 분사하도록 배치될 수 있다. The injection nozzle may be formed to extend in the vertical direction to inject gas to at least a portion in the height direction of the vessel, and may be arranged to inject the gas in a direction crossing the inner surface of the vessel.
상기 측정부는 상기 배출기의 이동 방향에 대해서 상기 분사 노즐의 전방 및 후방 중 적어도 어느 한 쪽에 배치되는 유속 측정기를 포함할 수 있다.The measuring unit may include a flow rate measuring device disposed on at least one of a front and a rear side of the spray nozzle with respect to a moving direction of the ejector.
상기 유속 측정기는 상기 분사노즐이 연장되는 방향으로 적어도 하나 구비될 수 있다. At least one flow rate measuring device may be provided in a direction in which the injection nozzle extends.
상기 제어부는, 상기 측정된 유속을 이용하여 상기 용기 내에서 상기 이물질이 형성된 위치 정보를 도출할 수 있다. The control unit may derive information on the location where the foreign material is formed in the container by using the measured flow rate.
상기 제어부는, 상기 측정된 유속을 이용하여 상기 이물질의 두께를 예측할 수 있다.The controller may predict the thickness of the foreign material using the measured flow rate.
상기 제어부는, 상기 제거부의 배치 정보와, 가스 유량에 따른 상기 용기의 길이 방향으로 위치별 가스의 기준 유속 정보 및 이전에 도출된 이물질의 위치 정보와 예측된 이물질의 두께 정보를 저장할 수 있는 저장유닛; 상기 측정부에서 측정된 가스의 유속과, 상기 제거부의 배치 정보 및 상기 기준 유속 정보를 이용하여, 상기 용기의 내면에 부착된 이물질의 위치를 도출하고, 해당 이물질의 두께를 예측할 수 있는 예측유닛; 및 예측된 이물질의 두께에 따라 이물질에 분사할 가스의 유량을 정하고, 정해진 유량의 가스를 분사하도록 상기 제거부의 동작을 제어할 수 있는 제어유닛;을 포함할 수 있다.The control unit may store the location information of the removal unit, the reference flow rate information of the gas for each position in the longitudinal direction of the container according to the gas flow rate, location information of the previously derived foreign material, and the predicted thickness information of the foreign material. unit; Prediction unit capable of deriving the position of the foreign material attached to the inner surface of the container and predicting the thickness of the foreign material by using the flow rate of the gas measured by the measuring unit, the arrangement information of the removing unit, and the reference flow rate information ; and a control unit configured to determine a flow rate of the gas to be sprayed on the foreign material according to the predicted thickness of the foreign material, and control the operation of the removal unit to spray the gas of the predetermined flow rate.
본 발명의 실시 형태에 따른 이물질 제거 방법은, 용기 내에 수용된 원료를 배출시키기 위해 상기 용기의 내부로 배출기를 진입시키는 과정; 상기 용기 내부에서 상기 배출기를 이동시키면서 가스를 분사하여, 상기 용기의 내면을 따라 가스의 흐름을 형성하는 과정; 상기 가스의 흐름으로부터 가스의 유속을 측정하는 과정; 및 측정된 가스의 유속을 이용하여 상기 용기의 내면에 이물질의 형성 여부를 판단하는 과정;을 포함할 수 있다.A foreign material removal method according to an embodiment of the present invention, the process of entering the ejector into the interior of the container to discharge the raw material accommodated in the container; forming a flow of gas along the inner surface of the container by injecting gas while moving the ejector inside the container; measuring a flow rate of gas from the flow of gas; and determining whether foreign matter is formed on the inner surface of the container by using the measured flow rate of the gas.
상기 배출기를 진입시키기 이전에, 상기 용기의 최초 내부 크기에 대한 용기 정보를 마련하는 과정; 상기 용기 정보를 기준으로, 상기 용기의 내면에 분사되는 가스의 설정 유량과, 상기 가스를 분사하는 분사 노즐과 상기 용기의 내면 사이의 면적을 이용하여 가스의 기준 유속을 산출하는 과정; 및 상기 배출기의 이동 방향으로 용기의 각 위치마다 기준 유속을 산출하여 기준 유속 정보를 마련하는 과정;을 포함할 수 있다.Before entering the ejector, the process of providing container information about the initial internal size of the container; calculating a reference flow rate of gas using a set flow rate of the gas injected into the inner surface of the container and an area between an injection nozzle for spraying the gas and the inner surface of the container based on the container information; and calculating the reference flow rate for each position of the container in the moving direction of the ejector to prepare reference flow rate information.
상기 가스의 흐름을 형성하는 과정은, 상기 기준 유속을 산출하는 과정에서 사용하는 설정 유량과 동일한 유량의 가스를 분사하는 과정을 포함할 수 있다.The process of forming the gas flow may include injecting a gas having the same flow rate as a set flow rate used in the process of calculating the reference flow rate.
상기 가스의 유속을 측정하는 과정은, 상기 배출기를 이동시키는 동안 상기 용기의 길이방향으로 가스의 유속을 연속적 또는 단속적으로 측정하는 과정을 포함할 수 있다.The process of measuring the flow rate of the gas may include continuously or intermittently measuring the flow rate of the gas in the longitudinal direction of the container while the ejector is moved.
상기 가스의 유속을 측정하는 과정은, 상기 용기의 높이 방향으로 적어도 한 지점에서 가스의 유속을 측정하는 과정을 포함할 수 있다.The process of measuring the flow rate of the gas may include measuring the flow rate of the gas at at least one point in the height direction of the container.
상기 이물질의 형성 여부를 판단하는 과정은, 상기 배출기의 이동 방향을 따라 각 위치에서 측정된 가스의 유속과 기준 유속을 비교하는 과정; 비교 결과, 측정된 가스의 유속과 기준 유속의 차이값이 미리 설정된 기준 값과 동일하면, 해당 위치의 용기의 내면에 이물질이 형성되지 않은 것으로 판단하고, 측정된 가스의 유속과 기준 유속의 차이값이 미리 설정된 기준 값보다 크면, 해당 위치의 용기의 내면에 이물질이 형성된 것으로 판단하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of determining whether the foreign material is formed may include: a process of comparing a flow velocity of the gas measured at each position along a moving direction of the ejector and a reference flow velocity; As a result of comparison, if the difference between the measured gas flow rate and the reference flow rate is the same as the preset reference value, it is determined that no foreign matter is formed on the inner surface of the container at the corresponding location, and the difference between the measured gas flow rate and the reference flow rate If it is greater than the preset reference value, the process of determining that a foreign material is formed on the inner surface of the container at the corresponding position; may include.
상기 용기의 내면에 이물질이 형성된 것으로 판단되면, 상기 용기 정보와 상기 배출기의 이동 거리를 이용하여 이물질이 형성된 위치 정보를 도출하는 과정을 포함할 수 있다.When it is determined that the foreign material is formed on the inner surface of the container, the method may include a process of deriving information on the location where the foreign material is formed by using the container information and the moving distance of the ejector.
상기 이물질의 형성 여부를 판단하는 과정 이후에, 상기 측정된 유속과 상기 유속 차이값 중 적어도 하나를 이용하여 용기의 내면에 형성된 이물질의 두께를 예측하는 과정; 및 예측된 이물질의 두께에 따라 이물질이 형성된 위치에 분사할 가스의 유량을 정하는 과정;을 포함할 수 있다.a process of predicting the thickness of the foreign material formed on the inner surface of the container using at least one of the measured flow velocity and the flow velocity difference value after the process of determining whether the foreign material is formed; and determining the flow rate of the gas to be sprayed at the location where the foreign material is formed according to the predicted thickness of the foreign material.
상기 이물질의 두께는, 상기 측정된 유속, 상기 설정 유량, 상기 용기의 내면과 상기 분사 노즐 사이의 면적을 이용하여 예측할 수 있다.The thickness of the foreign material may be estimated using the measured flow rate, the set flow rate, and an area between the inner surface of the container and the injection nozzle.
상기 이물질의 두께는, 상기 유속 차이값을 이용하여 예측할 수 있다.The thickness of the foreign material may be predicted using the flow velocity difference value.
상기 분사할 가스의 유량을 정하는 과정은, 상기 분사할 가스의 유량을 상기 설정 유량보다 높게 정하는 과정을 포함할 수 있다.The process of determining the flow rate of the gas to be injected may include a process of setting the flow rate of the gas to be injected to be higher than the set flow rate.
상기 이물질의 형성 여부를 판단하는 과정 이후에, 이물질이 형성된 위치에서 가스를 정해진 유량으로 조절하여 분사하는 과정;을 포함하고, 상기 정해진 유량으로 조절하여 분사하는 과정은 상기 원료가 배출되는 방향으로 상기 배출기를 전진시키면서 수행할 수 있다.After the process of determining whether the foreign material is formed, the process of controlling and injecting gas at a predetermined flow rate at the position where the foreign material is formed; This can be done while advancing the ejector.
상기 이물질의 형성 여부를 판단하는 과정 이후에, 상기 용기에서 원료가 배출되면, 상기 배출기를 반대 방향으로 이동시키는 과정; 및 이물질이 형성되지 않은 위치에는 설정 유량으로 분사하고, 이물질이 형성된 위치에서 가스를 정해진 유량으로 조절하여 분사하는 과정;을 포함할 수 있다.After the process of determining whether the foreign material is formed, when the raw material is discharged from the container, the process of moving the ejector in the opposite direction; and injecting at a set flow rate to a position where the foreign material is not formed, and adjusting the gas to a predetermined flow rate at the position where the foreign material is formed to inject the gas.
상기 용기는 코크스 오븐의 탄화실을 포함하고, 상기 이물질을 카본을 함유하는 고착물을 포함할 수 있다.The container may include a carbonization chamber of the coke oven, and the foreign material may include a fixed material containing carbon.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 용기 내부에 부착된 이물질의 위치와 두께 등을 정량적으로 예측하고, 예측 결과를 이용하여 이물질을 효율적으로 제거할 수 있다. 예컨대 코크스 오븐의 탄화실 내부에서 카본 함유 고착물의 형성 위치와 두께를 예측하고, 예측된 결과를 이용하여 카본 함유 고착물을 제거할 수 있다. 따라서 카본 함유 고착물을 제거하는 과정에서 발생할 수 있는 내화물의 손상을 억제하여 탄화실의 수명을 연장시킬 수 있다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to quantitatively predict the position and thickness of the foreign material adhering to the inside of the container, and efficiently remove the foreign material using the prediction result. For example, it is possible to predict the formation position and thickness of the carbon-containing adherend in the carbonization chamber of the coke oven, and use the predicted result to remove the carbon-containing adherent. Therefore, it is possible to extend the life of the carbonization chamber by suppressing damage to the refractory material that may occur in the process of removing the carbon-containing solid matter.
또한, 탄화실의 내용적을 일정하게 확보할 수 있기 때문에 매 공정마다 탄화실에 적절한 양의 석탄을 장입할 수 있어, 석탄 건류 중 발생하는 코크스 오븐 가스의 이동 경로를 충분하게 확보하여, 코크스의 품질 편차를 최소화하고, 코크스의 생산성을 향상시킬 수 있다. 그리고 코크스 압출 시 발생하는 압출 저항으로 인한 조업 트러블, 내화물의 마모 등을 저감시킬 수 있다. In addition, since the internal volume of the carbonization chamber can be constantly secured, an appropriate amount of coal can be charged into the carbonization chamber for each process, and the path of movement of coke oven gas generated during coal distillation is sufficiently secured, resulting in the quality of coke. Deviation can be minimized and coke productivity can be improved. In addition, it is possible to reduce operating troubles and wear of refractories due to extrusion resistance that occur during coke extrusion.
또한, 조업을 중단하지 않고 탄화실 내부의 상태를 확인할 수 있기 때문에 조업 중단으로 인해 공정 효율이나 생산성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 다음 공정을 위해 소요되는 에너지 비용 등을 절감할 수 있다. In addition, since the state inside the carbonization chamber can be checked without stopping the operation, it is possible to prevent a decrease in process efficiency or productivity due to the operation interruption, and it is possible to reduce the energy cost for the next process.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 원료 처리 장치의 요부 구조를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 선A-A' 및 선B-B'에 따른 원료 처리 장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이물질 제거 장치를 개략적으로 보여주는 블록도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이물질 제거 방법을 보여주는 순서도.
도 6은 분사부에서 분사된 가스의 유속을 측정하는 상태를 개념적으로 보여주는 도면.
도 7은 용기 내면에 부착된 이물질을 제거하는 원리를 설명하기 위한 도면.
도 8은 용기의 내면에 부착된 이물질의 위치를 도출한 결과 및 이물질의 두께를 산출한 결과를 보여주는 그래프.1 is a view schematically showing a raw material processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating a main part structure of the raw material processing apparatus shown in FIG. 1 ;
Fig. 3 is a cross-sectional view of the raw material processing apparatus taken along lines AA' and B-B' shown in Fig. 2;
Figure 4 is a block diagram schematically showing a foreign material removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for removing foreign substances according to an embodiment of the present invention.
6 is a view conceptually showing a state of measuring the flow rate of the gas injected from the injection unit.
7 is a view for explaining the principle of removing foreign substances attached to the inner surface of the container.
8 is a graph showing the result of deriving the position of the foreign material attached to the inner surface of the container and the result of calculating the thickness of the foreign material.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 조합하여 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시 예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms by combining them with each other, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art It is provided to fully inform During the description, the same reference numerals are assigned to the same components, and the drawings may be partially exaggerated in size to accurately describe the embodiments of the present invention, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings.
본 발명은 용기 내부에 부착된 다양한 종류의 이물질을 제거할 수 있는 원료 처리 장치 및 원료 처리 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a raw material processing apparatus and a raw material processing method capable of removing various kinds of foreign substances adhering to the inside of a container.
이하에서는 실시 예에서는 코크스 오븐의 탄화실에 부착되는 카본을 제거하는 예에 대해서 설명한다. 여기에서 원료 처리 장치는 코크스 오븐 설비를 포함할 수 있고, 용기는 코크스 오븐의 탄화실을 포함할 수 있고, 원료는 코크스의 주원료인 석탄을 포함할 수 있다. 또한, 이물질은 코크스를 제조하는 과정에서 발생하는 코크스 오븐 가스에 의해 형성되는 카본을 포함할 수 있다. Hereinafter, an example of removing carbon adhering to the carbonization chamber of the coke oven will be described. Here, the raw material processing apparatus may include a coke oven facility, the container may include a carbonization chamber of the coke oven, and the raw material may include coal, which is a main raw material of coke. In addition, the foreign material may include carbon formed by coke oven gas generated in the process of manufacturing coke.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 원료 처리 장치의 요부 구조를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 선A-A' 및 선B-B'에 따른 원료 처리 장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이물질 제거 장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다. 1 is a view schematically showing a raw material processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view schematically showing the main structure of the raw material processing apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a line shown in FIG. It is a cross-sectional view of a raw material processing apparatus taken along line AA' and line B-B', and FIG. 4 is a block diagram schematically showing a foreign material removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 장치, 즉 코크스 오븐 설비는 석탄을 건류하기 위한 공간을 제공하는 탄화실(100)과, 탄화실(100)의 상부에 구비되어 탄화실(100) 내부로 석탄을 장입할 수 있는 원료공급부(200)와, 탄화실(100)의 일측에 구비되어 건류가 완료된 적열 코크스를 압출하기 위해 적어도 일부가 이동 가능한 압출기(300) 및 압출기(300)에 구비되고, 탄화실(100)의 내면에 형성된 이물질을 제거하기 위한 이물질 제거 장치를 포함할 수 있다. 이때, 이물질 제거 장치는 탄화실(100)의 내면에 가스를 분사하기 위한 제거부(500)와, 탄화실(100)의 내면에 충돌하여 유동하는 가스의 유속을 측정할 수 있는 측정부(600) 및 측정된 유속에 따라 탄화실(100)의 내면에 이물질의 부착 여부를 판단할 수 있는 제어부(700)를 포함할 수 있다.1 and 2 , the raw material processing apparatus, ie, the coke oven facility, according to an embodiment of the present invention is provided with a
탄화실(100)의 상부에는 석탄을 장입하기 위한 장입구(102)가 복수개 구비되고, 각각의 장입구(102)를 개폐하기 위한 리드(104)가 구비될 수 있다. 그리고 탄화실(100)의 일측에는 탄화실(100)에서 제조된 코크스를 압출하기 위해 압출기(300)의 램(310)을 진입시키기 위한 제1도어(미도시)가 구비되고, 타측에는 코크스를 탄화실(100)에서 배출시키기 위한 제2도어(미도시)가 될 수 있다. 그리고 제1도어의 상부에는 탄화실(100)에 장입된 원료를 평탄화시키기 위해 레벨러(400)를 진입시키기 위한 제3도어(미도시)가 구비될 수 있다. 또한, 탄화실(100)의 일측 상부에는 석탄을 건류하는 과정에서 발생하는 배가스, 즉 코크스 오븐 가스를 배출시키기 위한 배출구(106)가 형성될 수 있고, 배출구(106)에는 배가스를 배출시킬 수 있는 상승관(130)이 연결될 수 있다. 탄화실(100)에서 발생한 배가스는 배출구(106)를 통해 상승관(130)으로 배출된 후, 코크스 오븐 가스를 처리하기 위한 공장으로 이송될 수 있다. A plurality of
도 2를 참조하면, 탄화실(100)은 일방향으로 길게 연장되는 중공의 육면체 형상으로 형성될 수 있다. 탄화실(100)을 최초로 축조한 경우, 탄화실(100)의 내부 길이, 폭 및 높이는 각각 L, W 및 H로 표현될 수 있다. 이때, 탄화실(100)의 폭은 도 3에 도시된 것처럼, 코크스가 배출되는 제2도어가 설치된 쪽의 폭(W1)이, 압출기(300)의 램(310)이 진입하는 제1도어가 설치된 쪽의 폭(W0)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 탄화실(100)의 폭은 길이 방향으로 제1도어가 설치된 쪽에서 제2도어가 설치된 쪽을 따라서 점차적으로 증가하도록 형성될 수 있다. 이는 코크스 압출 시 발생하는 저항을 저감시키기 위한 것으로, 제2도어 쪽 폭(W1)은 제1도어 쪽 폭(W0)의 10 내지 25% 정도 크게 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
원료공급부(200)는 탄화실(100) 상부에 이동 가능하도록 구비되어 탄화실(100)의 장입구(102)를 통해 석탄을 탄화실(100) 내로 장입할 수 있다. 원료공급부(200)는 탄화실(100) 상부에 이동 가능하게 구비되는 장입차(210)와, 장입차(210)에 설치되고 석탄을 저장하기 위한 저장기(220)와, 저장기(220) 하부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되어 저장기(220)에 저장되는 석탄을 장입구(102)를 통해 탄화실(100) 내부로 공급하는 장입기(230)를 포함할 수 있다.The raw
압출기(300)는 탄화실(100)의 일측에 구비되어 탄화실(100)에서 건류가 완료된 코크스를 외부로 인출하기 위한 램(310)을 포함할 수 있다. 램(310)은 제1도어를 통해 탄화실(100) 내부로 진입하여 탄화실(100) 내부를 가로지르며 제2도어를 통해 건류가 완료된 코크스를 탄화실(100)로부터 배출시킬 수 있다. The
레벨러(400)는 탄화실(100)의 일측에서 압출기(300)의 상부에 구비될 수 있다. 레벨러(400)는 제3도어를 통해 탄화실(100) 내부로 진입하여, 탄화실(100) 내부를 가로지르며 왕복 이동하여 탄화실(100) 내부에 장입된 석탄을 평탄화시킬 수 있다. 이와 같이 탄화실(100) 내부에서 레벨러(400)를 왕복 이동시키면서 석탄의 상부에 일정한 높이의 유통로를 형성할 수 있다. 유통로(S)는 석탄을 건류하는 과정에서 발생하는 배가스를 배출구(106) 측으로 이동시킬 수 있는 경로로 사용될 수 있다. 이때, 유통로(S)의 높이(HP)가 어느 정도, 예컨대 400 내지 500㎜ 정도로 확보되어야 코크스 및 코크스 오븐 가스의 품질과 생산성을 향상시킬 수 있다.The
제거부(500)는 압출기(300)의 램(310)에 구비될 수 있다. 제거부(500)는 램(310)에 구비되어 램(310)과 함께 탄화실(100) 내부로 진입할 수 있으며, 탄화실(100)의 내면에 가스를 분사하여 탄화실(100)의 내면에 부착된 이물질, 즉 카본을 함유하는 고착물을 제거할 수 있다. 이때, 이물질은 주로 유통로(S)가 형성되는 탄화실(100)의 상부측에 형성되므로, 제거부(500)는 탄화실(100) 내의 유통로(S)가 형성되는 높이(HP)를 커버하도록 배치될 수 있다. The
제거부(500)는 탄화실(100)의 가스를 분사하기 위한 분사 노즐(510)과, 분사 노즐(510)에 가스, 예컨대 에어(air)를 공급하기 위한 공급 배관(520) 및 분사 노즐(510)에 공급되는 가스의 유량을 조절하도록 공급 배관(520)에 구비되는 제어 밸브(미도시)를 포함할 수 있다. 분사 노즐(510)은 탄화실(100) 내부의 상부면, 즉 천장에 가스를 분사하기 위한 제1분사 노즐(512)과, 탄화실(100)의 내부 측면에 가스를 분사하기 위한 제2분사 노즐(514)을 포함할 수 있다. 이때, 제2분사 노즐(514)은 탄화실(100)의 내부에서 탄화실(100)의 양쪽 측면에 가스를 각각 분사할 수 있도록 적어도 한 쌍으로 구비될 수 있다. 또한, 제2분사 노즐(514)은 탄화실(100)에 석탄을 장입했을 때 적어도 석탄 상부에 형성되는 유통로(S)를 커버할 수 있도록 탄화실(100)의 높이 방향으로 적어도 일부를 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 또는 제2분사 노즐(514)은 탄화실(100)의 높이 방향으로 적어도 하나, 즉, 복수개로 형성될 수도 있다. The
제거부(500)는 코크스를 압출할 때 램(310)의 이동 방향에 대해서 램(310)의 후방에 구비되어, 램(310)이 제2도어 측으로 이동하면서 코크스를 압출하는 동안 램(310)의 후방에서 탄화실(100)의 내면에 가스를 분사함으로써 탄화실(100)의 내면에 형성된 이물질을 제거할 수 있다. 또한, 탄화실(100)에서 코크스를 압출시킨 후, 램(310)이 제1도어 측으로 이동, 즉 후진하면, 제거부(500)는 램(310)의 이동 방향으로 전방에서 탄화실(100)의 내면에 가스를 분사하면서 이물질을 제거할 수 있다. The
한편, 분사 노즐(510)은 탄화실(100)의 내면에 교차하는 방향, 예컨대 직교하는 방향으로 가스를 분사하도록 구비될 수 있다. 예컨대 제2분사 노즐(514)은 가스가 분사되는 분사구가 탄화실(100)의 내면과 마주보도록 배치되고, 제2분사 노즐(514)에서 분사되는 가스는 탄화실(100)의 내면에 직교하는 방향으로 분사될 수 있다. 이에 제2분사 노즐(514)에서 탄화실(100)의 내면으로 분사된 가스는 탄화실(100)의 내면에 충돌한 후 탄화실(100)의 내면을 따라 전방위로 가스의 흐름을 형성하게 된다. 이때, 탄화실(100)의 내면에 이물질이 형성되지 않은 경우, 탄화실(100)의 내면을 따라 유동하는 가스, 예컨대 유동 가스는 탄화실(100)의 내면을 따라 일정한 유속을 가지며 유동할 수 있다. 반면, 탄화실(100)의 내면에 이물질이 형성된 경우에는, 이물질이 가스의 흐름에 영향을 미쳐 유동 가스의 유속에 변화가 발생하게 된다. 예컨대 탄화실(100)의 내면에 이물질이 형성된 경우, 유동 가스의 유속은 탄화실(100)의 내면에 이물질(S)이 형성되지 않았을 때보다 증가하게 된다. 이는 제2분사 노즐(514)과 탄화실(100)의 내면 사이의 거리, 즉 제2분사 노즐(514)과 이물질 사이의 거리가 감소함에 따라 유동 가스의 유속이 증가하기 때문이다. 또한, 이물질의 크기 또는 높이에 따라서 가스의 유속 변화 정도가 달라질 수 있다. 예컨대 이물질의 두께가 두꺼워질수록 제2분사 노즐(514)과 탄화실(100)의 내면 사이의 거리가 감소하여 가스의 유속이 더 증가할 수 있다. 따라서 탄화실(100)의 내면을 따라 유동하는 가스의 유속 변화를 이용하여 탄화실(100) 내면에 이물질의 형성 여부를 판단할 수 있다. 또한, 이를 통해 탄화실(100)의 내면에 형성된 이물질의 위치를 도출하고, 해당 이물질의 두께 또는 높이를 산출할 수 있다. Meanwhile, the
측정부(600)는 제거부(500)에서 분사되서 탄화실(100)의 내면을 따라 유동하는 가스의 유속을 측정할 수 있도록, 제거부(500)와 인접하도록 램(310)에 설치될 수 있다. 이때, 제거부(500)는 제2분사 노즐(512)과 제2분사 노즐(514)을 포함하는데, 측정부(600)는 제2분사 노즐(512)과 제2분사 노즐(514) 중 적어도 하나에 인접하도록 설치될 수 있다. 여기에서는 측정부(600)가 제2분사 노즐(514)에서 분사된 가스의 유속을 측정할 수 있도록, 제2분사 노즐(514)에 인접하게 설치된 예에 대해서 설명한다. 측정부(600)는 코크스 압출 시 램(310)의 이동 방향으로 제2분사 노즐(514)의 후방에 구비될 수 있다. 이때, 제2분사 노즐(514)과 램(310) 사이에 측정부(600)를 설치할 공간이 충분하게 확보된다면, 측정부(600)는 램(310)의 이동 방향으로 제2분사 노즐(514)의 전방에 구비될 수도 있다. 또한, 제2분사 노즐(514)에서 분사된 가스의 유속을 측정할 수 있다면, 측정부(600)의 설치 위치는 이에 한정되지 않는다. The
측정부(600)는 제2분사 노즐(514)의 후방에 배치되도록 램(310)에 연결되는 지지대(610)와, 지지대(610)에 연결되는 유속 측정기(620)를 포함할 수 있다. 유속 측정기(620)는 'L'자로 절곡되고, 일측이 개방된 관 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 유속 측정기(620)는 개방된 일측이 제2분사 노즐(514)을 향하고, 적어도 일부가 제2분사 노즐(514)에서 분사되는 가스의 이동 방향과 직교하는 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 유속 측정기(620)는 제2분사 노즐(514)에서 분사된 가스가 탄화실(100)의 내면에 충돌한 후 탄화실(100)에 내면에 교차하는 방향으로 유동하는 가스 중 적어도 일부를 유입시킬 수 있도록 배치될 수 있다. 이러한 유속 측정기(620)는 유입된 가스의 유속을 측정하고, 측정 결과를 제어부(700)로 전달할 수 있다. 여기에서는 유속 측정기(620)가 탄화실(100)의 내면을 따라 유동하는 가스의 일부를 유입시켜 유속을 측정할 수 있는 관 형태로 형성된 것으로 설명하지만, 이에 한정되지 않고 다양한 형상 및 종류의 유속 측정기가 사용될 수 있다. 이때, 유속 측정기(620)는 탄화실(100)의 높이 방향으로 형성되는 가스의 흐름으로부터 가스의 유속을 측정할 수 있도록 제2분사 노즐(514)의 높이 방향 또는 탄화실(100)의 높이 방향으로 복수 개로 구비될 수도 있다. 이러한 구성을 통해 측정부(600)는 탄화실(100)의 길이 방향 및 높이 방향에서 유동 가스의 유속을 측정하고, 측정 결과를 제어부(700)에 전달할 수 있다. 이때, 측정부(600)가 복수의 유속 측정기를 포함하는 경우, 유속 측정기마다 유동 가스의 유속을 측정하고, 측정 결과를 제어부(700)로 전달할 수 있다. The measuring
제어부(700)는 측정부(600)에서 측정된 가스의 유속을 이용하여 탄화실(100)의 내면에 부착된 이물질의 위치 정보를 도출하고, 해당 이물질의 두께 정보를 산출할 수 있다. 도 4를 참조하면, 제어부(700)는 탄화실(100) 내에서 제거부(500)의 배치 정보와, 가스 유량에 따른 탄화실(100)의 길이 방향으로 위치별 가스의 기준 유속 정보 및 이전에 도출된 이물질의 위치 정보와 산출된 이물질의 두께 정보를 저장할 수 있는 저장유닛(710)과, 측정부(600)에서 측정된 가스의 유속과, 제거부(500)의 배치 정보 및 기준 유속 변화량 정보를 이용하여, 탄화실(100)의 내면에 부착된 이물질의 위치 정보를 도출하고, 해당 이물질의 두께를 예측할 수 있는 예측유닛(720) 및 예측된 이물질의 두께에 따라 이물질에 분사할 가스의 유량을 정하고, 정해진 유량의 가스를 분사하도록 제거부(500)의 동작을 제어할 수 있는 제어유닛(730)을 포함할 수 있다. The
저장유닛(710)은 탄화실(100)을 최초로 제작할 때 탄화실(100)의 내부 크기 정보, 즉 탄화실(100)의 내부 길이(L), 폭(W0, W1) 및 높이(H) 정보와, 제거부(500)의 구조나 크기 및 램(310)에 연결 위치 등을 이용하여 마련된 배치 정보를 저장할 수 있다. 또한, 저장유닛(710)은 탄화실(100)을 최초로 제작할 때 탄화실(100) 내부의 크기를 기준으로, 제2분사 노즐(514)을 통해 분사되는 가스의 유량과 제2분사 노즐(514)에 의해 분사되는 가스에 의해 제2분사 노즐(514)과 탄화실(100) 사이에 형성되는 가스 흐름의 단면적을 이용하여 마련된 가스의 기준 유속 정보를 저장할 수 있다. 이때, 탄화실(100)의 내부 폭은 제1도어 측과 제2도어 측으로 갈수록 점차적으로 증가하기 때문에, 기준 유속 정보는 탄화실(100)의 길이 방향으로 각 위치마다 서로 다른 값을 갖는 기준 유속을 복수 개로 포함할 수 있다. The
예측유닛(720)은 측정부(600)에서 측정된 가스의 유속과, 저장유닛(710)에 저장된 제거부(500)의 배치 정보 및 가스의 기준 유속 정보와, 램(310)의 이동 거리를 이용하여, 탄화실(100)의 내면에 부착된 이물질의 위치 정보를 도출할 수 있다. 또한, 예측유닛(720)은 측정부(600)에서 측정된 가스의 유속과 가스의 기준 유속 정보를 이용하여, 이물질의 높이 또는 두께를 예측할 수 있다. The
제어유닛(730)은 예측유닛(720)에서 도출된 이물질의 위치 정보와, 산출된 이물질두께를 이용하여 제2분사 노즐(514)에서 분사할 가스의 유량을 정하고, 이물질이 형성된 위치에 정해진 유량으로 가스를 분사할 수 있도록 제2분사 노즐(514)의 제어 밸브를 제어할 수 있다. The
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법에 대해서 설명한다. Hereinafter, a raw material processing method according to an embodiment of the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이물질 제거 방법을 보여주는 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a method for removing foreign substances according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 이물질 제거 방법은, 용기 내에 수용된 원료를 배출시키기 위해 용기의 내부로 배출기를 진입시키는 과정과, 용기 내부에서 배출기를 이동시키면서 가스를 분사하여, 용기의 내면을 따라 가스의 흐름을 형성하는 과정과, 가스의 흐름으로부터 가스의 유속을 측정하는 과정; 및 측정된 가스의 유속을 이용하여 용기의 내면에 이물질의 형성 여부를 판단하는 과정을 포함할 수 있다. The foreign material removal method according to an embodiment of the present invention includes a process of introducing an ejector into the interior of a container to discharge a raw material contained in the container, and injecting gas while moving the ejector inside the container, forming a flow and measuring a flow rate of the gas from the flow of the gas; and determining whether foreign substances are formed on the inner surface of the container by using the measured flow rate of the gas.
도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 이물질 제거 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 여기에서는 코크스 오븐의 탄화실에서 코크스를 건류하는 과정에서 발생하는 코크스 오븐 가스에 의해 탄화실의 내면에 부착된 카본 함유 고착물을 제거하는 방법에 대해서 설명한다. 이때, 용기는 코크스 오븐의 탄화실(100)을 포함할 수 있고, 배출기는 압출기(300)의 램(310)을 포함할 수 있다. 또한, 가스는 에어, 불활성 가스 등을 포함할 수 있고, 이물질은 카본을 함유하는 고착물을 포함할 수 있다. With reference to FIG. 5 , a method for removing foreign substances according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Here, a method of removing carbon-containing solids adhering to the inner surface of the carbonization chamber by the coke oven gas generated in the process of carbonizing coke in the carbonization chamber of the coke oven will be described. In this case, the container may include the
먼저, 코크스를 제조하기 이전에 가스의 기준 유속(f0) 정보를 마련(S112)할 수 있다. 기준 유속(f0) 정보는 코크스 오븐의 탄화실(100)을 축조했을 때, 탄화실(100)의 최초 내부 크기를 기준으로 마련될 수 있다. 탄화실(100)의 내부 형상은 길이(L), 폭(W0, W1) 및 높이(H)를 갖고, 길이방향으로 길게 연장되는 중공의 육면체로 형성될 수 있다. 이때, 탄화실(100)의 내부 공간은 압출기(300)의 램(310)이 진입하는 제1도어 측의 폭(W0)보다 코크스가 압출되는 제2도어 측의 폭(W1)이 길게 형성될 수 있다. 이에 이러한 탄화실(100)의 내부 형상을 고려하여 기준 유속(f0) 정보를 마련할 수 있다. First, the reference flow rate (f 0 ) information of the gas may be prepared prior to manufacturing the coke (S112). The reference flow rate (f 0 ) information may be provided based on the initial internal size of the
이와 같이 탄화실(100)의 최초 내부 크기를 기준으로 기준 유속(f0) 정보를 마련하는 이유는, 탄화실(100)의 내면에 이물질이 부착되지 않은 상태이기 때문에 보다 신뢰성있는 기준 유속(f0)을 마련할 수 있기 때문이다. 도 6은 분사부에서 분사된 가스의 유속을 측정하는 상태를 개념적으로 보여주는 도면이다. 도 6의 (b)를 참조하면, 제2분사 노즐(514)에서 탄화실(100)의 내면에 분사된 가스는 이물질이 형성되지 않은 영역에서는 탄화실(100)의 내면에 대체로 방사상을 띠는 가스의 흐름을 형성할 수 있다. 반면, 탄화실(100)의 내면에 이물질(S)이 형성된 경우에는 이물질(S)에 의해 가스의 흐름이 변경되며 유속의 변화가 발생하게 된다. 이러한 현상을 이용하여 기준 유속(f0)을 마련하고, 이후 가스의 유속을 측정하여 기준 유속(f0)과 비교함으로써 이물질의 형성 여부는 물론, 이물질의 두께를 예측할 수 있다. As such, the reason for providing the reference flow rate (f 0 ) information based on the initial internal size of the
가스의 기준 유속(f0) 정보는 코크스를 압출할 때, 램(310)에 구비되는 제거부(500)에서 분사되는 가스가 탄화실(100)의 내면에 충돌한 후 탄화실(100)의 내면을 따라 이동하는 가스의 유속을 의미할 수 있다. 또한, 가스의 기준 유속(f0) 정보는 탄화실(100)의 길이방향을 따라 각 위치에서의 가스 유속을 취합하여 마련될 수 있다. 이때, 탄화실(100)의 폭은 코크스의 압출 방향을 따라 증가하기 때문에, 기준 유속(f0)은 코크스의 압출 방향을 기준으로 탄화실(100)의 길이 방향을 따라 감소하는 경향을 보일 수 있다. The reference flow rate (f 0 ) of the gas is information of the
기준 유속(f0)은 하기의 식1에 의해 산출될 수 있다. The reference flow rate f 0 may be calculated by Equation 1 below.
식1) Equation 1)
여기에서 V0는 탄화실(100)의 내면에 분사되는 가스의 유량을 의미하고, dI는 코크스의 압출 방향에서 탄화실(100)의 길이 방향으로 각 위치(I) 또는 특정 위치(I)에서 제2분사 노즐(514)과 탄화실(100)의 내면까지의 거리를 의미하며, h는 제2분사 노즐(514)의 상하방향 길이를 의미할 수 있다(도 6의 (a) 및 (b) 참조). 탄화실(100)의 길이 방향으로 각 위치(I) 또는 특정 위치(I)라 함은, 도 7에 도시된 바와 같이, 탄화실(100)의 내부 공간에서 제1도어 방향의 끝단을 기준으로 제2도어 방향으로의 길이(I)를 의미할 수 있다. 이때, dI는 하기의 식2와 같이 표현될 수 있다.Here, V 0 means the flow rate of gas injected into the inner surface of the
식2)Equation 2)
여기에서 d0는 탄화실(100)의 내부 공간에서 제1도어 방향의 끝단에서 제2분사 노즐(514)과 탄화실(100)의 내면까지의 거리를 의미하고, t는 탄화실(100)의 내부 공간에서 제1도어 방향의 끝단에서의 폭(W0)과 제2도어 방향의 끝단에서의 폭(W1)의 차이의 1/2을 의미할 수 있다. Here, d 0 means the distance from the end in the direction of the first door to the inner surface of the
상기 식1 및 식2를 이용하여 탄화실(100)의 길이방향으로 각 위치에서 기준 유속(f0)을 산출할 수 있다. 이와 같이 산출된 기준 유속(f0)은 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 압출방향을 따라 일정하게 감소하는 경향을 나타낼 수 있다. 이는 탄화실(100)의 폭이 코크스의 압출 방향을 따라 증가하기 때문이다. The reference flow rate f 0 can be calculated at each position in the longitudinal direction of the
기준 유속(f0)은 제2분사 노즐(514)에서 탄화실(100)의 내면을 향해 분사되는 가스의 유량을 이용하여 산출된 값, 예컨대 이론적인 값이기 때문에 이후 탄화실(100)의 내면을 따라 유동하는 가스로부터 측정된 유속과 서로 다른 값을 가질 수 있다. 따라서 이후 기준 유속(f0)과 측정된 유속(fd)을 정량적으로 비교하기 위해 가스의 분사 유량에 따라 보정치를 반영하여 기준 유속(f0)을 마련할 수 있다. The reference flow rate f 0 is a value calculated using the flow rate of the gas injected from the
이와 같이 기준 유속(f0) 정보를 마련한 다음, 탄화실(100)에 석탄을 장입한 후 건류하여 코크스를 제조할 수 있다. After providing the reference flow rate (f 0 ) information as described above, the coal is charged into the
코크스가 제조되면, 탄화실(100)의 제1도어를 개방하고 압출기(300)의 램을 제1도어를 통해 탄화실(100) 내부로 진입(S114)시킬 수 있다. When the coke is manufactured, the first door of the
탄화실(100) 내부로 램(310)을 진입시키고, 램(310)에 설치된 제2분사 노즐(512) 및 제2분사 노즐(514)을 이용하여 탄화실(100)의 내면에 가스를 분사할 수 있다. 이때, 가스는 램(310)을 탄화실(100) 내부로 진입시키기 이전에 공급될 수도 있고, 램(310)이 탄화실(100) 내부로 진입함과 동시에 공급될 수도 있다.The
탄화실(100)에 램(310)을 진입시키고, 램(310)을 제2도어 측으로 이동시키면서 코크스를 압출할 수 있다. 이때, 램(310)에 설치된 제2분사 노즐(512) 및 제2분사 노즐(514)을 통해 미리 설정된 유량(V0)의 가스를 분사(S116)하여 탄화실(100) 내면에 부착된 이물질, 즉 카본을 함유하는 고착물을 제거할 수 있다. 제2분사 노즐(514)에서 분사된 가스는 탄화실(100)의 내면에 충돌한 후 탄화실(100)의 내면을 따라 가스의 흐름을 형성할 수 있다. 제2분사 노즐(514)에서 분사되는 가스는 탄화실(100)의 내면에 대해서 교차하는 방향, 예컨대 직교하는 방향으로 분사될 수 있고, 탄화실(100)의 내면에 충돌한 가스는 가스의 분사방향에 대해서 교차하는 방향으로 흐름을 형성하며 유동하게 된다.The
이와 같이 탄화실(100)의 내면에 가스를 분사하면서, 유속 측정기(620)를 이용하여 탄화실(100)의 내면을 따라 유동하는 가스의 유속을 측정(S118)할 수 있다. 이때, 탄화실(100)의 내면에 충돌한 가스는 상하좌우 전방위로 유동하게 되나, 본 실시 예에서는 램(310)의 이동 방향과 동일한 방향으로 유동하는 가스의 유속을 측정하는 예에 대해서 설명한다. 또한, 코크스 압출 시 램(310)의 이동 방향에 대해서 전방 및 후방 중 적어도 어느 한 방향에서 가스의 유속을 측정해도 되지만, 본 실시 예에서는 램(310)의 이동 방향에 대해 후방에서 가스의 유속을 측정하는 예에 대해서 설명한다. As described above, while the gas is sprayed on the inner surface of the
도 7에 도시된 바와 같이 램(310)을 이동, 즉 전진시키면서 탄화실(100)의 내면에 가스를 연속적으로 분사하고, 유속 측정기(620)를 통해 탄화실(100)의 내면을 따라 유동하는 가스의 유속을 측정할 수 있다. 그리고 유속 측정기(620)에서 측정된 결과는 제어부(700)로 전달될 수 있다. As shown in FIG. 7, gas is continuously sprayed on the inner surface of the
제어부(700)의 예측 유닛(720)은 는 유속 측정기(620)로부터 전달된 측정된 유속과, 즉 측정된 유속(fd)과 저장유닛(710)에 저장된 기준 유속(f0)을 비교(S120)하여 이물질 형성 여부를 판단할 수 있다. 이때, 예측 유닛(720)은 압출방향에 대해서 탄화실(100)의 길이방향으로 각 위치에서의 기준 유속(f0)과 측정된 유속(fd)을 각각 비교하고, 그 차이값(Δf)을 산출할 수 있다. The
비교 결과, 기준 유속(f0)과 측정된 유속((fd) 간의 유속 차이값(Δf)이 미리 설정된 기준값과 동일(Δf=기준값)하면, 탄화실(100) 내면의 해당 위치에 이물질이 형성되지 않은 것으로 판단할 수 있다. As a result of the comparison, if the flow velocity difference value (Δf) between the reference flow rate (f 0 ) and the measured flow rate ((f d ) is the same as the preset reference value (Δf = reference value), foreign substances are placed in the corresponding position on the inner surface of the
탄화실(100) 내면의 해당 위치에 이물질이 형성되지 않은 것으로 판단되면, 코크스의 압출이 완료되었는지 확인(S122)할 수 있다. 그리고 코크스의 압출이 완료되면, 램(310)을 후진시키면서 미리 설정된 유량(V0)의 가스를 탄화실(100)의 내면에 지속적으로 분사할 수 있다. 이후, 탄화실(100)에서 램(310)이 진출(S126)되면, 가스의 공급을 중단(S128)하고 코크스의 압출을 완료하고, 그렇지 않은 경우에는 램(310)을 후진시키면서 미리 설정된 유량(V0)의 가스를 탄화실(100)의 내면에 지속적으로 분사(S124)할 수 있다. 반면, 코크스의 압출이 완료되지 않았으면, 미리 설정된 유량(V0)의 가스를 지속적으로 분사하고, 램(310)을 지속적으로 전진시키면서 탄화실(100)의 내면을 따라 유동하는 가스의 유속을 측정하는 일련의 과정(S116 ~ S122)을 수행할 수 있다.If it is determined that foreign substances are not formed at the corresponding position on the inner surface of the
한편, 기준 유속((f0)과 측정된 유속(fd)을 각각 비교한 결과, 기준 유속((f0)과 측정된 유속((fd) 간의 유속 차이값(Δf)이 미리 설정된 기준값보다 크면(Δf>기준값), 탄화실(100) 내면의 해당 위치에 이물질이 형성된 것으로 판단할 수 있다. 해당 위치에 이물질이 형성된 것으로 판단되면, 이물질이 형성된 위치 정보를 도출(S130)할 수 있다. 이때, 코크스를 압출하면서 램(310)의 이동 거리를 측정할 수 있기 때문에, 램(310)의 이동 거리와 탄화실(100)의 내부 길이, 내부 폭, 내부 높이 등의 정보를 이용하여 이물질이 형성된 위치를 도출할 수 있다. 이 경우, 이물질이 형성된 위치 정보는 복수 개의 유속 측정기에서 측정된 유속을 토대로 도출될 수 있다. 이때, 이물질이 형성된 위치 정보는 탄화실(100)의 길이 방향은 물론, 탄화실(100)의 높이 방향으로의 정보를 포함할 수 있다. 예컨대 탄화실(100)의 길이 방향으로 이물질의 위치 정보는 램(310)의 이동 거리를 통해 획득할 수 있고, 탄화실(100)의 높이 방향으로 이물질의 위치 정보는 탄화실(100)의 높이 방향으로 배치되는 유속 측정기의 위치 정보로부터 획득할 수 있다. On the other hand, as a result of comparing the reference flow rate ((f 0 ) and the measured flow rate (f d ), respectively, the flow rate difference value (Δf) between the reference flow rate ((f 0 ) and the measured flow rate ((f d ) is a preset reference value If it is greater than (Δf > reference value), it can be determined that a foreign material is formed at the corresponding position on the inner surface of the
이와 같이 이물질의 위치 정보를 도출한 다음, 이물질의 두께(x, 도 8 참조)를 예측할 수 있다. 이물질의 두께(x)는 측정된 유속(fd)이나 유속 차이값(Δf)을 이용하여 예측할 수 있다. After deriving the position information of the foreign material in this way, the thickness (x, see FIG. 8 ) of the foreign material may be predicted. The thickness (x) of the foreign material can be predicted using the measured flow velocity (f d ) or the flow velocity difference value (Δf).
먼저, 측정된 유속(fd)을 이용하는 경우에는 아래의 식3을 통해 이물질의 두께(x)를 산출할 수 있다.First, when using the measured flow rate (f d ), the thickness (x) of the foreign material can be calculated through Equation 3 below.
식3)Equation 3)
즉, 측정된 유속(fd), 설정된 가스의 유량(V0), 제2분사 노즐(514)과 탄화실(100)의 내면 사이의 거리(dI) 및 제2분사 노즐(514)의 상하방향 길이(h)는 이미 알고 있는 값이기 때문에 이들을 식3에 대입하면, 이물질의 두께(x)가 산출될 수 있다. 이때, 이물질의 두께(x)는 식3에 의해 산출되기는 하지만, 식3은 제2분사 노즐(514)의 길이 방향 전체를 기준으로 만들어진 식이다. 따라서 제2분사 노즐(514)의 길이 방향의 일부에서 측정된 유속(fd)이 적용된 식3은 이물질의 두께(x)를 예측하는데 적용될 수는 있으나, 정확한 이물질의 두께(x)를 산출할 수 없기 때문이다. That is, the measured flow rate (f d ), the set flow rate (V 0 ) of the gas, the distance (d I ) between the
그리고 유속 차이값(Δf)으로 이물질의 두께(x)를 예측하는 방법은 다음과 같다. And the method of predicting the thickness (x) of the foreign material using the flow velocity difference value (Δf) is as follows.
탄화실(100)의 내면에 이물질이 형성되지 않은 경우, 코크스를 압출하면서 탄화실(100)의 내면을 따라 유동하는 가스의 유속을 측정하면 측정된 유속(fd)은 도 8의 (a)에 도시된 기준 유속(f0)과 유사한 패턴을 가지면 변화할 수 있다. 따라서 탄화실(100)의 내면에 이물질이 형성된 경우, 기준 유속(f0)과 측정된 유속(fd)의 유속 차이값(Δf)은 이물질의 두께(x)에 비례하여 변화하게 된다. 이에 이물질의 두께(x)는 유속 차이값(Δf)으로 예측할 수도 있다. When a foreign material is not formed on the inner surface of the
이물질의 두께(x)가 예측되면, 예측된 이물질의 두께(x)에 따라 이후 이물질이 형성된 위치에 분사할 가스의 유량(Va)을 정할 수 있다. 이후 분사할 가스의 유량(Va)은 미리 설정된 가스의 유량(V0)보다 증가하도록 정해질 수 있다. When the thickness (x) of the foreign material is predicted, the flow rate (Va) of the gas to be sprayed to the position where the foreign material is formed thereafter may be determined according to the predicted thickness (x) of the foreign material. Thereafter, the flow rate Va of the gas to be injected may be determined to increase than the preset flow rate V 0 of the gas.
이후, 램(310)을 전진시켜 코크스의 압출이 완료(S136)되면, 램(310)을 제1도어 측으로 후진시키면서. 이물질이 형성된 위치에 정해진 유량(Va)의 가스를 분사할 수 있다. 이때, 이물질이 형성되지 않은 위치 또는 영역에는 미리 설정된 유량(V0)의 가스를 분사하여 이물질을 제거할 수 있다. 즉, 램(310)을 후진시키면서 제2분사 노즐(514)을 통해 분사되는 가스의 유량을 변경시킬 수 있다.Thereafter, when the coke extrusion is completed by advancing the ram 310 ( S136 ), the
그리고 탄화실(100)에서 램(310)이 진출(S126)되면, 가스의 공급을 중단(S128)하고 코크스의 압출을 완료할 수 있다. And when the
이와 같은 방법으로 이물질을 제거하면, 코크스를 압출하는 과정에서 이물질을 1차적으로 제거하고, 코크스를 압출한 이후 1차로 제거되지 않은 이물질을 추가로 제거할 수 있기 때문에 탄화실(100) 내면에 부착된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다. When foreign substances are removed in this way, foreign substances are primarily removed in the process of extruding coke, and foreign substances that are not primarily removed after coke is extruded can be additionally removed, so it is attached to the inner surface of the
여기에서는 코크스를 압출한 이후 램(310)을 후진시키면서 가스의 유량을 조절하여 이물질을 제거하는 것으로 설명하였지만, 측정부(600)가 램(310)과 제2분사 노즐(514) 사이에 구비되는 경우에는 램(310)을 전진시키면서 가스의 유량을 조절하여 이물질을 제거할 수 있다. Here, it has been described that the gas flow rate is adjusted while the
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다As such, although specific embodiments have been described in the detailed description of the present invention, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims and equivalents as well as the claims to be described later.
100: 탄화실 200: 원료공급부
300: 압출기 400: 레벨러
500: 제거부 600: 측정부
700: 제어부100: carbonization chamber 200: raw material supply unit
300: extruder 400: leveler
500: removal unit 600: measurement unit
700: control unit
Claims (22)
상기 용기의 내면에 충돌하여 상기 용기의 내면을 따라 유동하는 가스의 유속을 측정할 수 있도록, 상기 배출기에 설치되는 측정부; 및
측정된 유속에 따라 상기 용기의 내면에 이물질의 부착 여부를 판단할 수 있는 제어부:를 포함하는 이물질 제거 장치.a removal unit provided in a movable ejector to discharge the raw material accommodated in the container from one side to the other side, and spraying gas to the inner surface of the container to remove foreign substances attached to the inner surface of the container;
a measuring unit installed in the ejector to measure the flow rate of the gas flowing along the inner surface of the container by colliding with the inner surface of the container; and
A foreign material removal device comprising: a control unit capable of determining whether a foreign material is attached to the inner surface of the container according to the measured flow rate.
상기 제거부는,
상기 용기의 내면에 가스를 분사하기 위한 분사 노즐;
상기 분사 노즐에 가스를 공급하기 위한 공급 배관; 및
상기 분사 노즐에 공급되는 가스의 유량을 조절하도록 상기 공급 배관에 구비되는 제어 밸브;를 포함하는 이물질 제거 장치.The method according to claim 1,
The removal unit,
an injection nozzle for injecting gas into the inner surface of the container;
a supply pipe for supplying gas to the injection nozzle; and
and a control valve provided in the supply pipe to control a flow rate of the gas supplied to the injection nozzle.
상기 분사 노즐은 상기 용기의 높이 방향으로 적어도 일부에 가스를 분사하도록 상하방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 용기의 내면에 교차하는 방향으로 가스를 분사하도록 배치되는 이물질 제거 장치.3. The method according to claim 2,
The injection nozzle is formed to extend in the vertical direction so as to inject gas to at least a portion in the height direction of the container, and is disposed to spray the gas in a direction crossing the inner surface of the container.
상기 측정부는 상기 배출기의 이동 방향에 대해서 상기 분사 노즐의 전방 및 후방 중 적어도 어느 한 쪽에 배치되는 유속 측정기를 포함하는 이물질 제거 장치.4. The method according to claim 3,
The measuring unit is a foreign material removal device including a flow rate measuring unit disposed on at least one of the front and rear of the spray nozzle with respect to the moving direction of the ejector.
상기 유속 측정기는 상기 분사노즐이 연장되는 방향으로 적어도 하나 구비되는 이물질 제거 장치.5. The method according to claim 4,
The flow rate measuring device is a foreign material removal device provided with at least one in the direction in which the injection nozzle extends.
상기 제어부는,
상기 측정된 유속을 이용하여 상기 용기 내에서 상기 이물질이 형성된 위치 정보를 도출할 수 있는 이물질 제거 장치. 6. The method of claim 5,
The control unit is
A foreign material removal apparatus capable of deriving information on a location in which the foreign material is formed in the container by using the measured flow rate.
상기 제어부는,
상기 측정된 유속을 이용하여 상기 이물질의 두께를 예측할 수 있는 이물질 제거 장치. 7. The method of claim 6,
The control unit is
A foreign material removal device capable of predicting the thickness of the foreign material by using the measured flow rate.
상기 제어부는,
상기 제거부의 배치 정보와, 가스 유량에 따른 상기 용기의 길이 방향으로 위치별 가스의 기준 유속 정보 및 이전에 도출된 이물질의 위치 정보와 예측된 이물질의 두께 정보를 저장할 수 있는 저장유닛;
상기 측정부에서 측정된 가스의 유속과, 상기 제거부의 배치 정보 및 상기 기준 유속 정보를 이용하여, 상기 용기의 내면에 부착된 이물질의 위치를 도출하고, 해당 이물질의 두께를 예측할 수 있는 예측유닛; 및
예측된 이물질의 두께에 따라 이물질에 분사할 가스의 유량을 정하고, 정해진 유량의 가스를 분사하도록 상기 제거부의 동작을 제어할 수 있는 제어유닛;을 포함하는 이물질 제거 장치.8. The method of claim 7,
The control unit is
a storage unit capable of storing the location information of the removal unit, the reference flow rate information of the gas for each position in the longitudinal direction of the container according to the gas flow rate, position information of the previously derived foreign material, and the predicted thickness information of the foreign material;
Prediction unit capable of deriving the position of the foreign material attached to the inner surface of the container and predicting the thickness of the foreign material by using the flow rate of the gas measured by the measuring unit, the arrangement information of the removing unit, and the reference flow rate information ; and
A foreign material removal device comprising a; a control unit that determines a flow rate of the gas to be sprayed on the foreign material according to the predicted thickness of the foreign material, and controls the operation of the removal unit to spray the gas of the predetermined flow rate.
상기 용기 내부에서 상기 배출기를 이동시키면서 가스를 분사하여, 상기 용기의 내면을 따라 가스의 흐름을 형성하는 과정;
상기 가스의 흐름으로부터 가스의 유속을 측정하는 과정; 및
측정된 가스의 유속을 이용하여 상기 용기의 내면에 이물질의 형성 여부를 판단하는 과정;을 포함하고,
상기 배출기를 진입시키기 이전에,
상기 용기의 최초 내부 크기에 대한 용기 정보를 마련하는 과정을
상기 용기 정보를 기준으로, 상기 용기의 내면에 분사되는 가스의 설정 유량과, 상기 가스를 분사하는 분사 노즐과 상기 용기의 내면 사이의 면적을 이용하여 가스의 기준 유속을 산출하는 과정; 및
상기 배출기의 이동 방향으로 용기의 각 위치마다 기준 유속을 산출하여 기준 유속 정보를 마련하는 과정;을 포함하는 이물질 제거 방법.The process of entering an ejector into the interior of the container to discharge the raw material accommodated in the container;
forming a flow of gas along the inner surface of the container by injecting gas while moving the ejector inside the container;
measuring a flow rate of gas from the flow of gas; and
The process of determining whether foreign matter is formed on the inner surface of the container by using the measured flow rate of the gas;
Before entering the ejector,
The process of preparing container information about the initial internal size of the container
calculating a reference flow rate of gas using a set flow rate of the gas injected into the inner surface of the container and an area between an injection nozzle for spraying the gas and the inner surface of the container based on the container information; and
The process of preparing reference flow rate information by calculating a reference flow rate for each position of the container in the moving direction of the ejector;
상기 가스의 흐름을 형성하는 과정은,
상기 기준 유속을 산출하는 과정에서 사용하는 설정 유량과 동일한 유량의 가스를 분사하는 과정을 포함하는 이물질 제거 방법.10. The method of claim 9,
The process of forming the gas flow,
and injecting a gas having the same flow rate as a set flow rate used in the process of calculating the reference flow rate.
상기 가스의 유속을 측정하는 과정은,
상기 배출기를 이동시키는 동안 상기 용기의 길이방향으로 가스의 유속을 연속적 또는 단속적으로 측정하는 과정을 포함하는 이물질 제거 방법.12. The method of claim 11,
The process of measuring the flow rate of the gas,
and continuously or intermittently measuring the flow rate of the gas in the longitudinal direction of the container while moving the ejector.
상기 가스의 유속을 측정하는 과정은, 상기 용기의 높이 방향으로 적어도 한 지점에서 가스의 유속을 측정하는 과정을 포함하는 이물질 제거 방법.13. The method of claim 12,
The step of measuring the flow rate of the gas includes measuring the flow rate of the gas at at least one point in the height direction of the container.
상기 이물질의 형성 여부를 판단하는 과정은,
상기 배출기의 이동 방향을 따라 각 위치에서 측정된 가스의 유속과 기준 유속을 비교하는 과정;
비교 결과, 측정된 가스의 유속과 기준 유속의 차이값이 미리 설정된 기준 값과 동일하면, 해당 위치의 용기의 내면에 이물질이 형성되지 않은 것으로 판단하고,
측정된 가스의 유속과 기준 유속의 차이값이 미리 설정된 기준 값보다 크면, 해당 위치의 용기의 내면에 이물질이 형성된 것으로 판단하는 과정;을 포함하는 이물질 제거 방법.14. The method of claim 13,
The process of determining whether the foreign material is formed is,
Comparing the flow rate of the gas measured at each location along the moving direction of the ejector and a reference flow rate;
As a result of the comparison, if the difference value between the measured gas flow rate and the reference flow rate is the same as the preset reference value, it is determined that foreign substances are not formed on the inner surface of the container at the corresponding position,
When the difference between the measured flow rate of the gas and the reference flow rate is greater than a preset reference value, determining that the foreign material is formed on the inner surface of the container at the corresponding position;
상기 용기의 내면에 이물질이 형성된 것으로 판단되면,
상기 용기 정보와 상기 배출기의 이동 거리를 이용하여 이물질이 형성된 위치 정보를 도출하는 과정을 포함하는 이물질 제거 방법.15. The method of claim 14,
If it is determined that foreign substances are formed on the inner surface of the container,
and deriving information on the location where the foreign material is formed by using the container information and the moving distance of the ejector.
상기 이물질의 형성 여부를 판단하는 과정 이후에,
상기 측정된 유속과 상기 유속 차이값 중 적어도 하나를 이용하여 용기의 내면에 형성된 이물질의 두께를 예측하는 과정; 및
예측된 이물질의 두께에 따라 이물질이 형성된 위치에 분사할 가스의 유량을 정하는 과정;을 포함하는 이물질 제거 방법. 16. The method of claim 15,
After the process of determining whether the foreign material is formed,
estimating the thickness of the foreign material formed on the inner surface of the container using at least one of the measured flow rate and the flow rate difference value; and
The process of determining the flow rate of the gas to be sprayed at the location where the foreign material is formed according to the predicted thickness of the foreign material;
상기 이물질의 두께는, 상기 측정된 유속, 상기 설정 유량, 상기 용기의 내면과 상기 분사 노즐 사이의 면적을 이용하여 예측하는 이물질 제거 방법.17. The method of claim 16,
The thickness of the foreign material is a foreign material removal method for predicting using the measured flow rate, the set flow rate, and an area between the inner surface of the container and the injection nozzle.
상기 이물질의 두께는, 상기 유속 차이값을 이용하여 예측하는 이물질 제거 방법. 17. The method of claim 16,
The thickness of the foreign material is a foreign material removal method for predicting using the flow velocity difference value.
상기 분사할 가스의 유량을 정하는 과정은, 상기 분사할 가스의 유량을 상기 설정 유량보다 높게 정하는 과정을 포함하는 이물질 제거 방법.19. The method of claim 17 or 18,
The step of determining the flow rate of the gas to be sprayed includes the step of setting the flow rate of the gas to be sprayed higher than the set flow rate.
상기 이물질의 형성 여부를 판단하는 과정 이후에,
이물질이 형성된 위치에서 가스를 정해진 유량으로 조절하여 분사하는 과정;을 포함하고,
상기 정해진 유량으로 조절하여 분사하는 과정은 상기 원료가 배출되는 방향으로 상기 배출기를 전진시키면서 수행하는 이물질 제거 방법.20. The method of claim 19,
After the process of determining whether the foreign material is formed,
The process of spraying by controlling the gas at a predetermined flow rate at the location where the foreign material is formed; including,
The process of spraying by controlling the predetermined flow rate is a foreign matter removal method performed while advancing the ejector in a direction in which the raw material is discharged.
상기 이물질의 형성 여부를 판단하는 과정 이후에,
상기 용기에서 원료가 배출되면, 상기 배출기를 반대 방향으로 이동시키는 과정; 및
이물질이 형성되지 않은 위치에는 설정 유량으로 분사하고, 이물질이 형성된 위치에서 가스를 정해진 유량으로 조절하여 분사하는 과정;을 포함하는 이물질 제거 방법.19. The method of claim 18,
After the process of determining whether the foreign material is formed,
When the raw material is discharged from the container, the process of moving the ejector in the opposite direction; and
A method of removing foreign substances, including a step of spraying at a set flow rate to a position where foreign substances are not formed, and controlling the gas to a predetermined flow rate at a position where foreign substances are formed.
상기 용기는 코크스 오븐의 탄화실을 포함하고,
상기 이물질을 카본을 함유하는 고착물을 포함하는 이물질 제거 방법.
10. The method of claim 9,
The vessel comprises a carbonization chamber of a coke oven,
A foreign material removal method comprising a fixed material containing carbon as the foreign material.
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2019
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Patent Citations (1)
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