AshScan DUO(수분 & 탄소배출량 측정)
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AshScan DUO (수분 & 탄소배출량 자동측정기) |
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| 제조사 | Realtime Group | |
| 측정항목 | 탄소배출량, 석탄 발열량, 연기/산 비율, 슬래깅 지수, 재융합 온도, 파울링 인덱스, 수분 | |
| 용도 | 철강 생산공정, 석탄화력발전소, 시멘트 생산공정 | |
AshScan DUO 개요
AshScan DUO LET(Low Energy Transmission) 분석기는 최첨단 방사성 및 마이크로웨이브 기술을 획기적인 모델링 및 강력한 통계 분석을 제공합니다. 컨베이어 벨트에 설치된 AshScan은 용광로(가마)로 공급되는 석탄에 존재하는 재 및 수분 함량의 백분율에 대한 정확한 분 단위 데이터를 측정합니다. LET 기술과 마이크로웨이브 기술을 결합하면 중요한 공정 스트림에서 회분 함량과 수분 함량을 모두 측정하여 건조 공정을 제어하고 소성을 개선하며 궁극적으로 클링커 생산 시 용광로(kiln efficiency)의 효율성을 높일 수 있습니다AshScan DUO 측정 원리
AshScan은 두 개의 방사선원을 사용하며, 이 기술은 Dual Energy Transmission (DET) 또는 Low Energy Transmission (LET) 기술이라고 불립니다. LET 분석기는 Am-241 방사선원을 사용하여 60keV의 “소프트 X선(저에너지 X선)”을 방출하며, 이는 석탄 내 회분(ash)을 형성하는 원소들의 밀도 및 원자번호를 측정합니다. 회분 함량이 높을수록 60keV 감마선이 검출기에 도달하는 양은 줄어듭니다. 두 번째 방사선원인 Cs-137은 660keV의 고에너지 감마선을 방출하며, 이는 석탄의 총 밀도를 측정하고, 밀도 및 적재 깊이의 변화를 보정합니다. 석탄 내 Fe(철) 및 Ca(칼슘)의 함량이 크게 변할 경우, 분석기의 정확도에 영향을 주고 보정(calibration) 값에 편차를 발생시킬 수 있습니다. 예를 들어, 세척 공장에서 서로 다른 Fe 및 Ca 함량을 가진 2~3개의 광산에서 채탄된 석탄을 받을 경우가 해당됩니다.이 분석기는 최대 16개의 서로 다른 석탄 유형에 대한 보정값을 저장할 수 있으나, 현재 어떤 석탄이 공급되고 있는지에 대한 입력 정보가 필요합니다. (예: A광산 또는 B광산 석탄 등)
AshScan은 정확도가 약 0.9 ~ 1%이고 자체 개발한 초고속 계수 전자장치를 탑재하고 있어 가장 빠른 속도를 자랑합니다. 측정 및 출력 결과는 25초 미만의 가장 빠른 업데이트 시간으로 표시됩니다.
석탄 화력발전소에서 AshScan DUO 적용
AshScan DUO 온라인 석탄 분석기는 석탄 내 총 회분 및 수분 함량에 대한 실시간 연속 데이터를 제공합니다. 이 장비는 DUET(이중 에너지 투과, Dual Energy Transmission) 기술, 즉 LET(저에너지 투과, Low Energy Transmission) 및 저주파 마이크로파 기술을 기반으로 하며, 다양한 석탄 유형에 적합한 검증된 고성능 장비입니다.
석탄의 회분(Ash)은 주로 규소(Si), 철(Fe), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 의 산화물로 구성되어 있습니다. AshScan DUO는 이러한 원소의 총량을 측정하여, 총 회분 함량과 직접적인 상관 관계를 도출합니다.
품질 기준에 맞춘 석탄 야적장(stokepile) 구축
보일러 벙커로의 균일한 품질의 석탄 공급
보일러 운전 효율 향상
회분 화학 조성이 비교적 안정적이며, 석탄 적재 높이가 350mm 이하일 경우 이상적
기존 벨트형 회분 측정 장비에 없는 독창적인 기능 다수 포함
최신 전자장치, 통신 기능, 직관적인 HMI(Human Machine Interface)로 설치, 보정, 정확도 검증이 간편
Am-241: 감마선 흡수는 석탄 내 Si, Fe, Al, Ca의 존재와 컨베이어 상 석탄의 양에 의해 결정됩니다.
Cs-137: 감마선 흡수는 오직 컨베이어 상의 석탄 양에만 영향을 받습니다.
Am-241과 Cs-137 방사선원을 통해 Am-241의 측정값을 석탄 층 두께(적재량)에 대해 정규화할 수 있으며, 그 정규화된 흡수값을 실험실 회분 분석 결과와 비교하여
보정함으로써 총 회분 함량을 도출합니다.
석탄 및 발전 산업 내 주요 활용 사례
입고된 석탄 품질 모니터링 및 조정품질 기준에 맞춘 석탄 야적장(stokepile) 구축
보일러 벙커로의 균일한 품질의 석탄 공급
보일러 운전 효율 향상
시멘트 산업에서의 AshScan DUO 적용
석탄은 여전히 소성로(kiln) 가열 공정에 필요한 에너지를 공급하는 주요 연료로 사용되고 있습니다. 그러나 연료 품질을 제어하는 일은, 공급업체의 데이터에 의존해야 하는 운영 환경에서는 특히 더 어렵고 까다로운 과제가 됩니다. AshScan은 회분 및 수분 함량을 실시간으로 분석하여, 운영자가 다음과 같은 제어 변수에 대해 선제적인 의사결정을 내릴 수 있도록 도와줍니다:
- 보조 연료 투입량
- 소성 영역의 온도
- 건조 및 소성 조건
- 소성로 속도
- 연료 공급 속도 등
실시간으로 제공되는 주요 연료 품질 데이터는 운영자가 소성로 속도, 연료 공급 속도, 배기 팬 속도를 다양한 조합으로 조절하여, 적절한 소성 온도와 일정한 소성로 후단 온도를
유지할 수 있게 해주며 AshScan의 주요 이점은 다음과 같습니다:
유지할 수 있게 해주며 AshScan의 주요 이점은 다음과 같습니다:
- 장비 및 작업자 보호
- 소성로의 안정적인 운전
- 건조 및 소성 조건
- 최대 연료 효율과 생산량 확보
- 일관된 품질의 클링커(clinker) 생산
적용 조건 및 장점
원료탄(raw coal) 및 모든 세척탄(washed coal)에 적합회분 화학 조성이 비교적 안정적이며, 석탄 적재 높이가 350mm 이하일 경우 이상적
기존 벨트형 회분 측정 장비에 없는 독창적인 기능 다수 포함
최신 전자장치, 통신 기능, 직관적인 HMI(Human Machine Interface)로 설치, 보정, 정확도 검증이 간편
DUET 기술 개요
DUET 기술은 두 개의 방사선원, 즉 Am-241(저에너지 감마선)과 Cs-137(고에너지 감마선)을 사용합니다.Am-241: 감마선 흡수는 석탄 내 Si, Fe, Al, Ca의 존재와 컨베이어 상 석탄의 양에 의해 결정됩니다.
Cs-137: 감마선 흡수는 오직 컨베이어 상의 석탄 양에만 영향을 받습니다.
Am-241과 Cs-137 방사선원을 통해 Am-241의 측정값을 석탄 층 두께(적재량)에 대해 정규화할 수 있으며, 그 정규화된 흡수값을 실험실 회분 분석 결과와 비교하여
보정함으로써 총 회분 함량을 도출합니다.
측정 항목
- Co2 emissions factor (탄소 배출량)
- Direct calorific value (직접 발열량)
- Base/acid ratio (염기/산 비율)
- Fouling index (파울링 인덱스)
- Slagging index (슬래깅 지수)
- Ash fusion temperature (재 융합 온도)
- Moisture content (수분)
- Ash content (회분 함량)
특징
- 비접촉방식으로 시멘트 및 석탄의 탄소 배출량, 직접 발열량, 염기/산 비율, 파울링 인덱스, 슬래깅 지수, 재 융합 온도, 회분 함량, 수분을 정확하게 측정
- 측정물의 표면이 아닌 500mm 깊이의 시멘트 및 석탄의 8 종류 매개변수를 모두 감지
- 사용자가 수분(%) 또는 중량(g/㎡) 등의 단위중 원하는 것을 선택하여 표시(단위 추가 가능)
- 일체형 프레임으로 설계
- 실시간(리얼타임) 및 평균시간으로 수분(중량) 표시
- 한국의 현장 특성에 맞게 기능 추가 및 삭제 가능(당사와 기술 합작 개발)
- 색상, 온도, 압력, 밀도 및 PH 등의 여러 외부환경 변화와 상관없이 정확히 측정
- 가격이 저렴하며, 설치가 쉽고 정확하게 시멘트 및 석탄의 8 종류 매개변수를 모두 감지
- 어떠한 장소든 설치가 가능하며, 낮은 유지관리비로 운영
- 정확한 프로세스 콘트롤이 가능
- 계속적인 샘플 측정 및 전담 관리자가 필요 없슴
센서 프레임
⊂자 모양으로 되어있는 일체형 프레임안에는 마이크로웨이브 발신센서와 수신센서가 내장되어 있습니다. 일체형 프레임에 발신센서와 수신센서가 내장되어 있고, 언제 어느 장소에 적용을 하더라도 간단하게 일체형 프레임을 설치할 수 있도록 제작되어 있습니다. 콘베어벨트 시스템의 틀 위에 일체형 프레임을 올려놓으면, 일체형 프레임의 끝부분에 있는 센서가 정확하게 컨베어벨트의 중앙에 가도록 설계되어 있습니다. 컨베어벨트의 아래에 설치되어 있는 일체형 프레임의 끝부분에는 Am-241, Cs-137과 마이크로웨이브 발신센서가 내장되어 있습니다. 콘베어벨트의 윗부분에 설치되어 있는 일체형 프레임의 끝부분에는 마이크로웨이브 수신센서가 내장되어 있습니다. 메인 콘트롤 시스템과 일체형 프레임은 습기와 먼지 등으로부터 보호될 수 있도록 IP66 규격에 의하여 제작되었습니다.
기술사양
| 규격 | 사양 |
| 측정항목 | 탄소 배출량, 직접 발열량, 염기/산 비율, 파울링 인덱스, 슬래깅 지수, 재 융합 온도, 회분 함량, 수분. |
| 측정원리 | Am-241(저에너지 감마선) 및 Cs-137(고에너지 감마선)의 흡수 특성과 석탄 내 수분에 따른 마이크로파 신호 감쇠를 기반으로, 세 가지 측정 파라미터를 회귀 분석 모델에 적용하여 재 함량(Ash), 수분(Moisture), 발열량(Calorific Value)의 실시간 값을 정밀하게 산출합니다. |
| 방사선원 | Cs-137과 Am-241. |
| 컨베어벨트 폭 | 기본 1400mm. (1400mm 이상의 프레임은 주문 제작). |
| 컨베어라인 속도 | 컨베어라인 속도와 전혀 상관없이 측정가능. |
| 수분 측정 깊이 | 50mm∼350mm까지 (주문제작 가능). |
| 회분 범위(Ash Range) | 0.0 ~ 100.0%. |
| 수분 측정범위 | 0.0~95.0%. |
| 측정 감도 | “x”초 동안의 이동 평균에 대한 지속적인 실시간 출력을 제공하며, 여기서 “x”는 기본 설정 값이 10초입니다. 더 높은 정밀도 또는 더 빠른 응답 속도를 위해 사용자가 시간을 늘리거나 줄여서 설정할 수 있습니다. |
| 정확도(Ash) | 일반 원석탄(raw coal)의 회분: 일반적으로 ±0.9% (1표준편차, 1SD). 일반 세척탄(washed coal)의 회분: 일반적으로 ±0.6% (1표준편차, 1SD). 단일 탄층의 미분탄(pulverised coal)의 회분: 일반적으로 ±0.3% (1표준편차, 1SD) |
| 정확도(수분) | 모든 종류의 석탄에서 수분 함량은 일반적으로 1표준편차(1SD) 기준으로 ±0.3%이며, 적용 분야에 따라 달라질 수 있습니다. |
| 표시화면 | 장비 내 제어용 터치스크린 HMI로, 노트북 연결이 필요하지 않습니다. HMI는 간단한 메뉴 구조를 통해 모든 기능에 접근할 수 있습니다. 진단, 설정, 보정, 실시간 재(Ash), 수분, 발열량 확인이 가능합니다. 그래프 및 표 형식의 트렌드 데이터도 포함되어 있습니다. |
| 기본출력 | 4–20mA 출력: 실시간/톤 가중 평균 재 함량. 4–20mA 출력: 실시간/톤 가중 평균 수분 함량. 4–20mA 출력: 실시간/시간 평균 발열량. 재 함량 상한/하한 경보 릴레이 지원. AshScanDuo®는 Ethernet, Modbus 등 주요 표준 통신 프로토콜을 지원합니다. |
| 입력신호(기본) | 컨베이어 운전 상태 신호 (디지털 입력). 톤 가중값 리셋 신호 (디지털 입력) |
| 데이터 저장 | HMI 터치스크린에 장착된 탈착식 CF 카드에 최대 약 3개월 분량의 데이터 저장 가능. |
| 원격 진단 (4G) | 4G 모뎀 제공(옵션). 보안 웹 포털을 통해 RTI 엔지니어가 전체 시스템 진단 수행 가능. |
| 재질 | 케이스와 프레임 스텐인레스 스틸(SUS), 햇빛 가리개(옵션) |
| 공급전원 | 단상 220V AC, 60Hz, 소비전력 500와트(watt) |
| 사용온도 | -10℃∼45℃ |
| 상대습도 | 5%∼95% 의 상대습도(대기상태) |
| 보호등급 | IP 66 |
| 중량 | 약 90 kg |