KR102090434B1 - System for spontaneous combustion monitoring and prevention of enclosed coal shed and method their of - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 밀폐형 옥내저탄장 내에 설치된 석탄온도 모니터링 센서를 통하여 실시간으로 석탄 온도를 모니터링하여 미리 설정된 온도 이상으로 석탄의 온도(제 2 경계온도, 자연발화 관리온도 50 내지 60℃)를 감지된 서버에서 제어용 판넬로 데이터를 전송하고, 제어용 판넬에서는 질소 발생 장치 판넬로 명령을 내려 비활성가스인 질소가스(N2) 배출라인의 컨트롤 밸브에 신호를 부여하여 자동으로 개폐하여 밀폐형 옥내저탄장 내의 해당 셀(Cell)의 자연발화에 의한 온도상승을 억제 및 산화반응을 차단하여 체계적인 석탄온도 감시는 물론 밀폐형 옥내저탄장의 안정적인 운영시스템을 제공하는 동시에 석탄의 산화반응 차단 및 자연발화 억제를 위한 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system for monitoring and preventing spontaneous indoor low carbon spontaneous combustion, and more specifically, monitoring the temperature of coal in real time through a coal temperature monitoring sensor installed in the sealed indoor low carbon to monitor the temperature of coal above a preset temperature (second Boundary temperature, spontaneous ignition management temperature (50 to 60 ℃) is sent from the server to the control panel, and the control panel issues a command to the nitrogen generator panel to control the inert gas nitrogen gas (N 2 ) discharge line control valve. By automatically opening and closing the signal, the temperature rise due to spontaneous ignition of the cell in the closed indoor low carbon storage is suppressed and the oxidation reaction is blocked to provide a stable operating system for the closed indoor low carbon storage as well as systematic coal temperature monitoring. Enclosed indoor bottom to block the oxidation reaction of coal and suppress spontaneous combustion Chapter relates to spontaneous combustion monitoring and prevention methods and systems.
일반적으로 발전소의 사용원료는 여건에 따라 다양한 종류의 원료가 사용되고 있다. 원료 중 복합화력의 경우는 LNG, 석탄화력의 경우는 석탄, 원자력의 경우는 방사성동위원소 등을 들 수 있다. 그러나 이들 원료 중 원료의 구매단가 및 공급량 등을 고려할 때 전세계적으로 석탄화력발전소의 발전연료의 근간이 되는 전력원으로 석탄화력의 비중이 증대하면서 석탄의 수입량은 매년 증가하고 있으며 자연발화 및 클링커 발생의 문제점이 많은 저등급 석탄(Low grade coal)의 비중과 수입량도 대폭 증가되고 있으며 국내에서는 생산되지 않고 있기 때문에 전량을 해외에 의존하고 있는 실정이다.In general, various types of raw materials are used as raw materials for power plants depending on conditions. Among the raw materials, LNG in the case of combined cycle power, coal in the case of coal-fired power, and radioisotope in the case of nuclear power are listed. However, considering the purchasing cost and supply amount of raw materials among these raw materials, the import of coal is increasing every year as the proportion of coal-fired power plants increases as a basis of power for fuel for coal-fired power plants worldwide, and spontaneous combustion and clinker occur. The proportion of low-grade coal, which has many problems, and the import volume are also increasing significantly, and it is not being produced in Korea.
한편, 발전용으로 사용되는 석탄은 무연탄, 역정탄, 유연탄을 언급할 수 있으나, 무연탄(Anthracite)은 휘발분의 함량이 낮아 자연발화 가능성이 거의 없으며, 역정탄(Bituminous)은 휘발분의 함량도 높을뿐더러 장기 저장 시 자연발화 가능성이 높은 편이고, 유연탄은(Lignite)은 자연발화 가능성이 매우 높다. 자연발화의 가능성이 높고, 낮은 정도의 판단은 수분함량이 10 내지 15%(바람직하게는 12% 이상), 휘발분이 많을수록 자연발화 현상이 심하고 더 상세하게는 휘발분이 40% 이내에서 자연발화 현상이 심한 것으로 보고되고 있다. 석탄의 자연발화 발생빈도를 나타내면 하기의 수학식 1과 같다.On the other hand, coal used for power generation may refer to anthracite coal, bituminous coal, bituminous coal, but anthracite has a low content of volatile matter, so there is little possibility of spontaneous combustion, and bituminous coal has a high content of volatile matter. During long-term storage, there is a high possibility of spontaneous combustion, and bituminous coal (Lignite) has a high possibility of spontaneous combustion. The probability of spontaneous ignition is high and the judgment of the low degree is 10 to 15% of moisture content (preferably 12% or more), and the more volatile content, the more severe the spontaneous ignition phenomenon, and more specifically, the spontaneous ignition phenomenon within 40%. It is reported to be severe. When the frequency of spontaneous ignition of coal is represented, it is as shown in
즉, 휘발분 및 수분함량에 따라 석탄의 분류가 되고 있는 점으로 사용원료의 선정은 경제성 측면과 밀접한 관계가 있기 때문에 사용원료의 선정은 저등급 석탄이 많이 사용되고 있는 상황이다. 따라서 국내 석탄화력 발전소의 옥내저탄장의 자연발화는 빈번히 발생을 하고 있는 상황이다. 따라서 자연발화 감시는 무엇보다 중요하다. 자연발화의 감시는 첫째, 육안으로 확인하는 방법(자연발화 진행단계)은 하기의 표 1과 같고 둘째, 센서를 통하여 확인하는 방법(기기에 의한 자연발화 진행 현상)은 하기의 표 2와 같이 구분된다. That is, since the classification of coal according to volatile matter and moisture content, the selection of raw materials for use is closely related to the economical aspect, so the selection of raw materials for use is a situation in which low-grade coal is frequently used. Therefore, spontaneous ignition of indoor low-carbon coal in domestic coal-fired power plants occurs frequently. Therefore, spontaneous ignition monitoring is paramount. Monitoring of spontaneous ignition is as follows: First, the method of visually checking (step of spontaneous ignition) is as shown in Table 1 below, and second, the method of checking through the sensor (the phenomenon of spontaneous ignition by device) is divided as shown in Table 2 below. do.
상기 표 1, 2에서 언급한 바와 같이 자연발화는 표 1의 단계별 현상이나 표 2의 어느 한가지만 확인이 되어도 자연발화가 진행되고 있는 것이다. 특히 CO 농도가 0.001%(10 ppm) 이상이 되면 자연발화 의심을 해야 하고, CO 농도가 0.002%(20 ppm) 이상이 되면 자연발화가 진행이 되고 있다고 보면 확실하다. 자연발화의 현상을 더욱 더 구체적으로 언급하면 아래와 같다. As mentioned in Tables 1 and 2, spontaneous ignition proceeds spontaneously even if only one of the phenomena in Table 1 is confirmed or one of Table 2. In particular, if the concentration of CO is more than 0.001% (10 ppm), it should be suspected of spontaneous ignition. If the concentration of CO is more than 0.002% (20 ppm), it is clear that spontaneous ignition is in progress. More specifically, the phenomenon of spontaneous ignition is as follows.
첫번째로, 석탄 중심부의 온도가 40 내지 50℃에 이르면 경계온도, 80 내지 100℃를 위험온도, 200 내지 300℃를 착화온도로 본다.First, when the temperature in the center of the coal reaches 40 to 50 ° C, the boundary temperature, 80 to 100 ° C is considered as a dangerous temperature, and 200 to 300 ° C is considered as an ignition temperature.
두번째로, 저탄장에서 발생하는 Gas는 CO, C2H4가 함유되어 있으면 자연발화의 징후이다.Second, gas generated in low carbon is a sign of spontaneous ignition when CO and C 2 H 4 are contained.
세번째로, CO가 0.001% 이상 검출되면 자연발화 진행 중인 증거이다.Third, if CO is detected by more than 0.001%, it is evidence that spontaneous combustion is in progress.
네번째로, 석유냄새가 나면 자연발화가 진행 중인 상태이다.Fourth, spontaneous ignition is in progress when the oil smells.
다섯번째로, 자연발화로 인하여 석탄의 열량이 저하되고 Ash가 증가되며 야적된 석탄 전체에서 동시에 흰색연기가 발생하는 것이 특징이다.Fifth, due to spontaneous ignition, the calorific value of coal is decreased, ash is increased, and white smoke is generated simultaneously in all of the accumulated coal.
이러한 현상들이 나타나면 자연발화가 진행하고 있는 것으로 판단을 해도 무방하며, 이들의 근본적이 원인으로 석탄은 산화물 및 공기와 접촉시 자연발화가 빈번히 발생하며, 석탄에 포함된 불순물 중 자연발화를 가속할 수 있는 물질로는 휘발성분, 탄소, 수분, 철산화물 등을 들 수 있다. 이들 불순물로 인한 자연발화 현상을 자세하게 기술하면 하기의 수학시 2 내지 수학식 4와 같은 현상이 발생하다.If these phenomena appear, it is okay to judge that spontaneous ignition is in progress. As a fundamental cause of these, coal spontaneously ignites when it comes into contact with oxides and air, and it is possible to accelerate spontaneous ignition among impurities contained in coal. Volatile substances, carbon, moisture, iron oxide, and the like are listed. When the spontaneous ignition phenomenon due to these impurities is described in detail, phenomena such as 2 to 4 in the following mathematics occur.
상기의 메커니즘은 유황이 산소와 접촉하면서 SO2가 발생하고 다시 수분과 반응하여 황산이 생성되면 약 300℃까지 발열반응을 수반하다.The above mechanism entails an exothermic reaction up to about 300 ° C. when SO 2 is generated while sulfur is in contact with oxygen and reacts with moisture again to produce sulfuric acid.
휘발분의 경우는 휘발분이 많으면 많을수록 자연발화 현상이 심하고 객관적인 실험에 의하면 40% 이내에서 자연발화 발생이 심한 것으로 나타나 있다. 휘발성분의 경우 자연발화가 일어나는 반응식을 하기의 수학식 5에 나타내었다.In the case of volatile powder, the more volatile powder is, the more the spontaneous ignition phenomenon occurs. According to objective experiments, spontaneous ignition occurred within 40%. In the case of volatile components, a reaction equation in which spontaneous ignition occurs is shown in Equation 5 below.
수분의 경우는 수분이 많으면 냉각효과 및 공기유동을 차폐하게 되어 자연발화는 일어나지 않는다. 또한 석탄을 건조하게 되면 수분이 증발하나 다시 흡습과 건조를 반복하면 공기의 유동(산소의 침투)이 심하여져 풍화현상에 의한 자연발화가 일어난다. 실험에 의하면 15% 이상에서는 자연발화가 일어나지 않고 10 내지 15% 범위 특히, 수분 12% 함유시 자연발화가 잘 일어난다. 또한 석탄 중 분탄이 많은 경우는 표면적이 커져서 산소와 접촉면적이 넓어지므로 자연발화가 잘 일어난다. 이러한 현상들이 복합적으로 작용하기 때문에 자연발화의 원인을 규명하기란 쉽지가 않다. 석탄에 포함된 불순물에 대한 결과치를 하기의 표 3(석탄 중 불순물 분석 결과)에 나타내었다.In the case of moisture, if there is a lot of moisture, the cooling effect and the air flow are blocked, and spontaneous ignition does not occur. In addition, when the coal is dried, moisture evaporates. However, when moisture absorption and drying are repeated, the flow of air (infiltration of oxygen) becomes severe and spontaneous ignition occurs due to weathering. According to the experiment, spontaneous ignition does not occur at 15% or more, and spontaneous ignition occurs well when contained in the range of 10 to 15%, especially 12% of moisture. In addition, if there are many coal powders in the coal, the surface area becomes large and the contact area with oxygen increases, so spontaneous ignition occurs well. Because these phenomena work in combination, it is not easy to identify the cause of spontaneous ignition. The results for impurities contained in coal are shown in Table 3 (impurity analysis results in coal).
종래의 옥내저탄장 석탄더미(Coal Pile)의 자연발화 방지 대책으로는 재래식 방법으로 방지하고 있으며 상세한 내용으로는 첫번째로, 저탄시 석탄더미(Coal Pile)의 높이를 낮게 저탄한다. 두번째로, 저탄된 석탄(Coal)은 즉시 압탄을 실시하여 산소의 유입을 사전에 차단하며 필요한 경우에는 3m 마다 다짐작업을 한다. 세번째로, 저탄장 내 자연발화 가능물질(종이, 목재, 기타 이물질 등)을 제거한다. 네번째로, 항차별로 구분 저탄하여 반입순서에 따른 석탄소비를 한다. 다섯번째로, 분진방지를 위한 살수를 가급적으로 최소화 한다. 여섯번째로, 석탄 더미(Coal Pile) 내부 열전도체를 설치하여 항시 감시 가능토록 보강을 한다. Conventional measures to prevent spontaneous combustion of indoor low-coal coal piles are prevented by conventional methods, and firstly, in detail, the height of the coal piles is low and low when low-carbon. Second, the low-coal coal is immediately crushed to block the influx of oxygen in advance, and if necessary, compact it every 3 m. Third, it removes naturally ignitable substances (paper, wood, other foreign substances, etc.) in the low carbon. Fourth, the coal consumption is reduced according to the order of import. Fifth, the water spray to prevent dust is minimized as much as possible. Sixth, a thermal conductor is installed inside the coal pile to reinforce it for monitoring at all times.
또한, 종래의 옥내저탄장 석탄더미(Coal Pile)의 자연발화 방지 대책으로는 하기의 표 4(Coal Pile 상승 온도별 예방대책)와 같을 수 있다. In addition, as a countermeasure for preventing spontaneous ignition of a conventional indoor low-coal coal pile, it may be as shown in Table 4 below (prevention measures for each coal pile rising temperature).
- 저탄산 표면을 Dozer로 압탄-Evidence of the number of temperature checks (observing the state of temperature change)
-Low-carbon surface is crushed with Dozer
- 저탄산 표면압축(Dozer)
- 온도 점검 회수 증가(온도변화 상태 관찰)
- 선 상탄 실시-Order for low carbon acid
-Low Carbon Surface Compression (Dozer)
-Increasing the number of temperature checks (observing the temperature change)
-First line fire
- 저탄산 표면압축(Dozer)
- 선 상탄 실시
- 온도변화 상태 관찰-Order for low carbon acid
-Low Carbon Surface Compression (Dozer)
-First line fire
-Observation of temperature change
- 다른 장소로 이적
- 저탄산에 다량 수주
- 저탄산에 표면압축(Dozer)
- 온도변화 상태 예의 주시-First line fire
-Transfer to another location
-Large orders for low carbon
-Surface compression to low carbon (Dozer)
-Watch out for examples of temperature changes
상기와 같이 자연발화 발생 시 대안으로 밀폐형 옥내저탄장 관리방안으로 대처를 하나 근본적인 해결은 되지 않고 있는 실정이다. 기존의 밀폐형 옥내저탄장은 빈번한 자연발화로 인하여 석탄손실, 컨베이어 파손, 발전정지 손실 및 보수작업 등 막대한 경제적 손실이 불가피하다. 이러한 부분을 최소화하기 위해서는 재래식 방법으로 대응을 하고 있는 실정이다. 상기와 같이 자연발화가 발생하였을 경우 첫째, 중장비를 이용하여 굴착 및 압탄을 수행하여 산소의 접촉을 최소화하고 둘째, Wetting Agent, Water Spray 및 고분자 경화제 등을 분사시켜 자연발화를 지연시키는 방법으로 밀폐형 옥내저탄장의 석탄 파일(Coal Pile)을 관리하는 것이 일반적이며 이에 대한 기술 확보 및 해결 방안이 시급한 실정이다. As described above, in the event of spontaneous ignition, a countermeasure is taken as a management plan for sealed indoor low carbon, but the underlying solution has not been solved. Existing sealed indoor low carbon inevitable enormous economic losses such as coal loss, conveyor damage, power generation stop loss and repair work due to frequent spontaneous ignition. In order to minimize this, the situation is responding in a conventional way. When spontaneous ignition occurs as described above, first, the contact with oxygen is minimized by performing excavation and crushing using heavy equipment, and second, by spraying a wetting agent, water spray and polymer curing agent, etc. It is common to manage low-coal coal piles, and there is an urgent need to secure and solve the technology.
이처럼 옥내저탄장 자연발화 방지책으로 종래은 등록특허 “10-0638336”에는 석탄더미(Coal Pile)의 표면온도를 자동적으로 감시하여 그 내부에서의 자연발화를 사전에 방지할 수 있는 석탄온도 자동 감시시스템으로 자연발화 가능성을 저감하는 방법이 개시되어 있다. 이 특허는 석탄더미(Coal Pile) 개소마다 적외선 카메라를 설치하여 실시간으로 영상신호를 온도신호로 변환하여 자연발화 가능성 및 석탄더미(Coal Pile)의 분위기를 감시하는 것이다. 이는 석탄더미(Coal Pile)에 자연발화가 발생시 제시된 대처방안이 전무하며 오르지 석탄온도를 감시하는 시스템에 불가하다. As a countermeasure against spontaneous combustion of indoor low carbon, the conventional patent “10-0638336” automatically monitors the surface temperature of the coal pile to automatically prevent spontaneous ignition inside. A method for reducing the possibility of ignition has been disclosed. This patent is to monitor the possibility of spontaneous ignition and the atmosphere of the coal pile by converting a video signal to a temperature signal in real time by installing an infrared camera at each location of the coal pile. This is not possible in a system that monitors the temperature of the rising coals, as there is no countermeasures proposed when spontaneous ignition occurs in the coal pile.
"대한민국 공개특허 제10-2017-0067015호"에서는 저탄장에 저장된 석탄을 압탄하거나 산소공급을 차단하여 자연발화를 사전에 예방하고 자연발화시에는 방염액을 분사하여 소화시킬 수 있는 옥내저탄장 자연발화 방지 및 진화시스템을 제공하여 자연발화 가능성을 저감하는 방법이다. 자연발화는 석탄더미(Coal Pile)의 높이도 아주 중요한 부분으로 이 특허는 석탄더미(Coal Pile) 표면은 쉽게 방지를 하나 내부 발원지의 화재를 방지하는 해결책이라고 볼 수 있다. "Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0067015" prevents spontaneous ignition in advance by repressing or blocking the supply of oxygen from coal stored in low carbon and prevents natural ignition in indoor low carbon that can be extinguished by spraying a flame retardant during spontaneous combustion. And a method of reducing the possibility of spontaneous ignition by providing an evolution system. The spontaneous ignition is also a very important part of the height of the coal pile, and this patent can be seen as a solution to easily prevent the surface of the coal pile, but to prevent the fire of the internal source.
"대한민국 등록특허 제10-1118323호"에서는 저탄장에 석탄을 저장할 경우 저장기간이 길어짐에 따라 공기중의 산소와 접촉하면서 산화반응이 일어나 다양한 종류의 가스, 즉 C2H4, CO, CH4, NOx, SOx 등이 발생할 수 있다. 즉, "등록특허 제10-1118323호"에서는 자연발화가 진행될 경우 CO 가스의 농도를 측정하여 석탄의 자연발화 진행여부에 대한 조기 경보를 제공하여 화재로 진행되기 이전에 운전원이 충분한 대응시간을 확보하여 자연발화를 사전 방지하는 방법이 기재되어 있다. 일반적으로 자연발화 인지 방법 중 기기에 의한 확인방법으로 언급한 상기 표 2의 CO 가스농도를 측정하는 방법인데 CO가스 농도가 0.001%(10 ppm) 이상으로 검출이 되어야 자연발화 가능성을 판단할 수 있다. 이 농도는 가스검출기(Gas Detector) 또는 가스분석기(Gas Analyzer)의 측정오차범위에 귀속이 될 수 있는 농도이기 때문에 CO 농도 측정만으로는 자연발화가 발생하고 있는 상황을 예측하기가 어려운 문제가 있다. 또한 CO농도를 측정하여 자연발화를 사전에 예측한다 하더라도 재래식 방법에 의한 대응방안을 적용하여 화재를 예방할 뿐 완벽한 해결책은 어려울 것으로 판단된다. In "Republic of Korea Patent No. 10-1118323", when storing coal in a low-carbon coal, an oxidation reaction occurs while contacting oxygen in the air as the storage period increases, and various types of gases, namely C 2 H 4 , CO, CH 4 , NO x , SO x, etc. may occur. In other words, "Registration Patent No. 10-1118323" measures the concentration of CO gas when spontaneous ignition is in progress and provides an early warning on whether coal is spontaneously fired, so that the operator ensures sufficient response time before proceeding to fire. Thus, a method for preventing spontaneous ignition is described. In general, among the methods for recognizing spontaneous combustion, the CO gas concentration of Table 2, referred to as a verification method by a device, is measured. When the CO gas concentration is detected at 0.001% (10 ppm) or more, the possibility of spontaneous combustion can be determined . Since this concentration is a concentration that can be attributed to a measurement error range of a gas detector or a gas analyzer, it is difficult to predict a situation in which spontaneous ignition occurs only by measuring the CO concentration. In addition, even if natural ignition is predicted in advance by measuring CO concentration, it is judged that it will be difficult to provide a perfect solution by preventing the fire by applying the countermeasure by the conventional method.
"대한민국 등록특허 제10-1413290호"에서는 석탄의 내부온도를 측정할 수 있도록 개선한 특허로서 내부온도 측정용 센서 유닛을 설치하여 효율적으로 내부온도를 감시하여 석탄의 열화로 인한 저탄장 화재를 방지할 수 있는 옥내저탄장의 자연발화 감시 시스템 및 방법을 기재한 것이다. 즉, "등록특허 제10-1413290호"에서는 저탄장 운영상의 편리성은 확인이 불가능하나 석탄의 내부온도를 감시하여 자연발화 가능성 예측은 용이하나 화재를 해결하기 위한 대응책으로는 다소 부족한 면이 있는 것으로 사료된다. 즉, 해결방법으로 자연발화 진행단계를 지연된다든지, 저장기간이 증가 된다든 지에 대한 언급이 없는 것으로 보야 완벽한 해결방안은 시급히 개선해야 한다고 판단된다."Republic of Korea Patent No. 10-1413290" is an improved patent to measure the internal temperature of coal. It is equipped with a sensor unit for measuring the internal temperature to effectively monitor the internal temperature to prevent low-carbon fires due to coal deterioration. It describes a system and method for monitoring spontaneous combustion of indoor low carbon. In other words, in "Registration Patent No. 10-1413290", it is not possible to check the convenience of low-carbon operation, but it is easy to predict the possibility of spontaneous ignition by monitoring the internal temperature of coal, but it seems that there are some shortcomings as a countermeasure to solve the fire do. That is, it is judged that the perfect solution should be improved urgently, as there is no mention of whether the process of spontaneous ignition is delayed or the storage period is increased as a solution.
"대한민국 등록특허 제10-2000172"에서는 옥내저탄장의 자연발화 방지 시스템에 대한 적절한 효과를 기재한 것이다. 즉, 옥내저탄장 바닥에 N2 가스 분사를 하여 석탄의 온도상승을 지연하여 석탄의 저장기간을 대폭 증가시킨 기술이기는 하나 상탄설비 및 Telescopic Chute와의 장애로 인하여 석탄더미(Coal Pile)의 내부온도를 측정할 수 없어 자연발화가 석탄 내부에서 발생하였을 경우는 실질적인 대응을 하기가 곤란한 단점을 내포하고 있다."Republic of Korea Patent Registration No. 10-2000172" describes the proper effect on the system for preventing natural ignition of indoor low carbon. In other words, although it is a technology that drastically increases the storage period of coal by delaying the temperature rise of coal by spraying N 2 gas on the indoor low-carbon floor, it measures the internal temperature of the coal pile due to obstacles with the coal-fired equipment and telescopic chute. If it does not, spontaneous ignition occurs within the coal, it has the disadvantage that it is difficult to respond effectively.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밀폐형 옥내저탄장 내부에 자연발화를 감시할 수 있는 디지털 타입의 석탄더미(Coal Pile) 온도 모니터링 센서, 영상신호를 온도신호로 전환하는 적외선카메라(IR Camera) 및 가스 검출기(Gas Detector) 또는 가스분석기(Gas Analyzer)를 설치하여 이들 기기로부터 자연발화 발생 가능성을 사전에 예측하고, 감지된 데이터를 비활성 가스 제조시설의 제어판넬에 시그널을 보내어 비활성 가스를 투입을 하도록 자동제어 밸브(Automatic Control Valve)를 개폐하여 석탄더미(Coal Pile) 내의 산화반응을 차단하여 석탄더미(Coal Pile)의 온도상승을 억제하고 자연발화를 방지 및 화재를 예방하도록 하기 위한 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, a digital type coal pile temperature monitoring sensor capable of monitoring spontaneous ignition inside a closed indoor low carbon cabinet, and an infrared camera converting an image signal into a temperature signal (IR Camera ) And install a gas detector or gas analyzer to predict the possibility of spontaneous ignition from these devices in advance, and input the inactive gas by sending the detected data to the control panel of the inert gas manufacturing facility. The automatic control valve is opened and closed to block the oxidation reaction in the coal pile to suppress the temperature rise of the coal pile, to prevent spontaneous ignition and to prevent fire. It is to provide a low-carbon spontaneous monitoring and prevention system.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 구현예에 따른 석탄의 산화반응 차단 및 자연발화 억제를 위한 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 방법은, In order to achieve the above object, a method for monitoring and preventing spontaneous indoor low carbon spontaneous ignition for blocking oxidation of coal and suppressing spontaneous ignition according to an embodiment of the present invention,
밀폐형 옥내저탄장(100)의 제어용 판넬(10)이 자신의 셀에 해당하는 밀폐형 옥내저탄장(101)에 저장된 석탄 온도를 모니터링을 개시하는 제 1 단계; 석탄 온도 모니터링 시스템(100)이 각 옥내저탄장(100)의 석탄 온도 데이터를 수집하는 제 2 단계; 석탄 온도 모니터링 시스템(100)이 자연발화 온도 설정값을 확인한 뒤, 상기 제 2 단계에서 석탄 온도 데이터가 자연발화 온도 설정값을 초과하는지 여부를 분석하는 제 3 단계; 및 석탄 온도 데이터가 자연발화 온도 설정값을 초과하는 경우, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 밀폐형 옥내저탄장(101)의 제어용 판넬(10)을 통해 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)로 석탄 온도 데이터 및 자연발화 온도 설정값을 전송하는 제 4 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.A first step of initiating monitoring of the temperature of the coal stored in the sealed indoor low-
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 4 단계 이후, 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)가 비활성가스 발생을 위해 질소 가스(N2) 발생기 패키지를 온(N2 Generator Package On)으로 설정하는 제 5 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, after the fourth step, the inert gas generation and
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 5 단계 이후, 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)가 생성되는 비활성가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상(N2 Purity, 99% Approached)이 되는지 여부를 분석하는 제 6 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in an embodiment of the present invention, after the fifth step, the purity of nitrogen gas, which is an inert gas generated by the inert gas generation and
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 6 단계 이후, 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)가 비활성가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상이 되는 경우, 셀 컨트롤 밸브인 비활성가스 배출(Discharge) 자동밸브(290)에 대한 오픈(Cell Control V/V Open)을 제어하는 제 7 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, in one embodiment of the present invention, after the sixth step, when the purity of the inert gas generation and
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 구현에 따른 석탄의 산화반응 차단 및 자연발화 억제를 위한 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템은, In addition, in order to achieve the above object, a closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and prevention system for blocking oxidation reaction and suppressing spontaneous ignition of coal according to another embodiment of the present invention,
제어용 판넬(10)을 구비하여 제어용 판넬(10)에 의해 자신의 셀에 해당하는 밀폐형 옥내저탄장(101)에 저장된 석탄 온도를 모니터링을 개시하는 복수의 밀폐형 옥내저탄장(101); 각 옥내저탄장(100)의 석탄 온도 데이터를 수집하는 석탄 온도 모니터링 시스템(100); 및 석탄 온도 모니터링 시스템(100)에 의해 감지된 밀폐형 옥내저탄장(101)의 석탄 온도 데이터가 자연발화 온도 설정값을 초과하는 것이 있는 경우, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)으로부터 밀폐형 옥내저탄장(101)의 제어용 판넬(10)을 통해 온도 데이터 및 자연발화 온도 설정값을 수신하여 자연발화 온도 설정값 이하로 석탄 온도 데이터가 되도록 수행하는 비활성가스 생성 및 분사 장치(200); 를 포함하는 것을 특징으로 한다. A plurality of closed indoor
본 발명의 일 실시예에 있어서, 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)는, 비활성가스 발생을 위해 질소 가스(N2) 발생기 패키지를 온(N2 Generator Package On)으로 설정하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the inert gas generation and
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)는, 생성되는 비활성가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상(N2 Purity, 99% Approached)이 되는지 여부를 분석하는 것을 특징으로 한다.In addition, in one embodiment of the present invention, the inert gas generation and
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)는, 비활성가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상이 되는 경우, 셀 컨트롤 밸브인 비활성가스 배출(Discharge) 자동밸브(290)에 대한 오픈(Cell Control V/V Open)을 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, in one embodiment of the present invention, the inert gas generation and
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은, 석탄 관리 온도 설정 여부를 분석하고, 석탄 관리 온도 설정이 수행되지 않는 경우, 석탄 관리 온도 설정을 수행한 뒤 각 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)에 구비된 각 셀에 해당하는 밀폐형 옥내저탄장(101)에 저장된 석탄 온도를 모니터링을 수행하는 과정으로 회귀하는 것을 특징으로 한다. In addition, in one embodiment of the present invention, the coal
본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템은, 밀폐형 옥내저탄장 내부에 자연발화를 감시할 수 있는 디지털 타입의 석탄더미(Coal Pile) 온도 모니터링 센서, 영상신호를 온도신호로 전환하는 적외선카메라(IR Camera) 및 가스 검출기(Gas Detector) 또는 가스 분석기(Gas Analyzer)를 설치하여 이들 기기로부터 자연발화 발생 가능성을 사전에 예측하고, 감지된 데이터를 비활성 가스 제조시설의 제어판넬에 시그널을 보내어 비활성 가스를 투입을 하도록 자동제어 밸브(Automatic Control Valve)를 개폐하여 석탄더미(Coal Pile) 내의 산화반응을 차단하여 석탄더미(Coal Pile)의 온도상승을 억제하고 자연발화를 방지 및 화재를 예방하도록 하는 효과가 있다.The closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and prevention system according to an embodiment of the present invention is a digital type coal pile temperature monitoring sensor capable of monitoring spontaneous ignition inside a closed indoor low carbon, a video signal converted to a temperature signal An IR camera and a gas detector or gas analyzer are installed to predict the possibility of spontaneous ignition from these devices, and signal the detected data to the control panel of an inert gas manufacturing facility. The automatic control valve is opened and closed to block the oxidation reaction in the coal pile to suppress the temperature rise of the coal pile and prevent spontaneous ignition and prevent fire. It is effective to prevent.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템은, 석탄더미(Coal Pile)의 온도상승은 기존 2 내지 3℃/일 대비 0.7 내지 0.8℃로 제한할 수 있으므로 기존 대비 약 373% 이상의 억제 효과 상승을 기대할 수 있다. In addition, in the closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and prevention system according to another embodiment of the present invention, the temperature rise of the coal pile can be limited to 0.7 to 0.8 ° C compared to 2 to 3 ° C / day. It can be expected to increase the inhibitory effect by more than about 373%.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)중 밀폐형 옥내저탄장(101)의 구성을 설명하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)을 구성하는 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)의 구성요소를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)을 구성하는 석탄 온도 모니터링 시스템(100)을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)에 대한 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 방법을 나타내는 흐름도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a closed indoor
2 is a view showing the components of the inert gas generation and
3 is a view showing a coal
4 is a graph for explaining the performance of the closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and
5 is a flowchart illustrating a method for monitoring and preventing spontaneous indoor low carbon spontaneous combustion according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, a detailed description of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.In the present specification, when any one component 'transmits' data or a signal to another component, the component may directly transmit the data or signal to another component, and the data may be transmitted through at least one other component. Or it means that the signal can be transmitted to other components.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)중 밀폐형 옥내저탄장(101)의 구성을 설명하는 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)을 구성하는 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)의 구성요소를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)을 구성하는 석탄 온도 모니터링 시스템(100)을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)에 대한 성능을 설명하기 위한 그래프이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 방법을 나타내는 흐름도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a closed indoor
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)은 제어용 판넬(10)이 상부에 형성되는 밀폐형 옥내저탄장(101)(도 1), 석탄 온도 모니터링 시스템(100)(도 3) 및 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)(도 2)를 포함할 수 있다. First, referring to FIGS. 1 to 3, the closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and
여기서, 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)은 밀폐형 옥내저탄장(101) 바닥의 상부면에 적재된 석탄더미(104)의 표면 및 내부 온도 모니터링을 위한 석탄 온도 모니터링 시스템(100) 및 적외선카메라(IR Camera)(105)을 포함할 뿐만 아니라, CO 검출기(또는 분석기)(106) 및 O2 검출기(또는 분석기)(107)를 추가적으로 포함할 수 있다.Here, the closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and
이에 따라, 밀폐형 옥내저탄장(101)의 외부로부터 바닥면의 상부에 형성되는 석탄더미(104)로 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)로부터 비활성가스를 공급받을 수 있으며, 이를 위해 복수의 셀 구조의 밀폐형 옥내저탄장(101)과 하나의 비활성가스 생성 및 분사 장치(200) 사이에는 분사배관이 구성되는 것이 바람직하다. 여기서, CO 검출기(또는 분석기)(106)는 밀폐형 옥내저탄장(101) 내의 석탄 자연발화 진행여부를 측정하기 위한 CO(Carbon monoxide)를 검출(또는 분석)하여 제어용 판넬(10)로 제공할 수 있다. 제어용 판넬(10)은 CO 검출기(또는 분석기)(106)에 의해 측정한 CO 농도가 0.001%(10 ppm) 이상이 되면 자연발화 의심을 해야 하고, CO 농도가 0.002%(20 ppm) 이상이 되면 자연발화가 진행이 된다고 판단할 수 있다. 한편, O2 검출기(또는 분석기)(107)는 석탄이 산화물 및 공기와 접촉시 자연발화가 빈번히 발생하므로, 밀폐형 옥내저탄장(101) 내에서 측정된 O2 농도가 미리 설정된 임계 O2 농도 이상인 경우 자연발화 위험성으로 분석하기 위해 형성될 수 있다. Accordingly, the inert gas may be supplied from the inert gas generation and
이와 같은 구성을 갖는 밀폐형 옥내저탄장(101)에 형성된 센싱 장치에서 측정한 결과, 그리고 후술하는 도 3과 같은 구성을 갖는 석탄 온도 모니터링 시스템(100)에 의한 온도 측정 결과 석탄관리온도인 50 내지 60℃ 정도 도달되면 주 제어시스템에 해당하는 제어용 판넬(10)에 의한 제어를 통해 밀폐형 옥내저탄장(101)과 활성가스 생성 및 분사 장치(200) 사이에 연결된 분사배관에 형성된 비활성가스 배출(Discharge) 자동밸브(290)에 대한 제어를 통해 비활성가스인 질소 가스(N2)가 밀폐형 옥내저탄장(101)으로 공급될 수 있다. As a result of measuring in a sensing device formed in a sealed indoor low-
밀폐형 옥내저탄장(101) 내에 보관된 석탄더미(104)는 자연발화가 진행중에 분사배관을 통해 공급되는 비활성가스인 질소 가스(N2)를 제공받음으로써, 석탄의 산화반응 억제 및 활성점(Active site)의 기능 저하 및 지연이 될 수 있다. The
구조적으로 밀폐형 옥내저탄장(101)은 석탄이 적재되어 석탄더미(104)가 저장되며, 덮개에 해당하는 격벽(103)에 의해 밀폐된 형태로 형성될 수 있으며 적어도 3면 이상의 벽체로 구성되는 석탄더미(104) 저장공간을 형성하는 것이 바람직하다.Structurally sealed indoor low-
여기서 중앙벽(102)은 밀폐형 옥내저탄장(101)에 저장중인 석탄더미(104)가 격벽(103)을 통해 밀폐 저장되는 경우, 밀폐형 옥내저탄장(101)의 하부면과 격벽(103)에 사이에 위치한 석탄에 대해서 중앙에 위치하여 석탄더미(104)가 양 방향으로 구분되어 저장될 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있다. Here, the
한편, 적외선카메라(IR Camera, 105)는 밀폐형 옥내저탄장(101)의 천정면의 하부에 형성되며, CO 검출기(또는 분석기)(106)는 격벽(103)의 상부 수평면과 기울어진 경사면 사이의 모서리 사이에 형성되며, O2 검출기(또는 분석기)(107)는 격벽(103)의 기울어진 경사면의 하부 끝단의 모서리에 형성될 수 있다. On the other hand, an infrared camera (IR Camera, 105) is formed on the bottom of the ceiling surface of the sealed indoor low-
이러한 구조를 통해 자연발화는 여러 가지의 원인들이 있지만 중요한 인자들을 각 밀폐형 옥내저탄장(101)에 해당하는 셀마다 적용할 수 있다.Through such a structure, spontaneous ignition has various causes, but important factors can be applied to each cell corresponding to each sealed indoor
다음으로, 도 3을 참조하면, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 밀폐형 옥내저탄장(101)의 각 셀에 해당하는 밀폐형 옥내저탄장(101)의 적어도 3 벽면에 형성되는 광센서 모듈(120) 외에 정크 박스(Junction Box)(130), 광분배 FDF(Fiber Distribution Frame)(140), 광조사 및 데이터 핸들링(Data Handling) 기기(150), 멀티 채널(Multi Channel) 구성용 허브(160), 서버(170), 그리고 서버(170)를 보관하는 랙(Rack)(180)으로 구성될 수 있다. Next, referring to FIG. 3, the coal
석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 설비는 실시간으로 셀 타입의 각 밀폐형 옥내저탄장(101)에 대해서 모터터링(Monitoring)을 수행할 뿐만 아니라 자연발화 경계온도인 50 내지 60℃의 값에 도달되면 통신에 의하여 밀폐형 옥내저탄장(101)을 구성하는 제어용 판넬(10)에 전달할 수 있도록 시스템 및 PLC 프로그램에 설정이 구축되어 있어 밀폐형 옥내저탄장(101)의 체계적이고 안정적인 관리가 가능하도록 구축된 시스템이다.The coal
보다 구체적으로, 3개의 광센서 모듈(120)의 케이블과 연결된 정크 박스(130)를 통해 광분배 FDF(140)로 광센서 측정 신호가 취합되고, 취합된 신호에 대해서 광분배 FDF(140)에 의해 각 정크 박스(130)로 분기되는 광 파이버(Fiber)를 충격 등의 외부 영향으로부터 안전하게 보호한 뒤, 광조사 및 데이터 핸들링(Data Handling) 기기(150)로 3 벽면에 형성된 광센서 측정 신호가 출력되고, 광센서 측정 신호에 대해서 온도 정보로 광조사 및 데이터 핸들링 기기(150)에 의해 변환될 수 있다. 이후, 광조사 및 데이터 핸들링 기기(150)로부터 멀티 채널(Multi Channel) 구성용 허브(160)를 통해 네트워크와 연결된 랙(180)에 형성된 서버(170) 상으로 변환된 온도 정보가 전송되어 데이터베이스 상에 저장될 수 있다. More specifically, the optical sensor measurement signal is collected by the
이러한 구성을 통해 광센서 모듈(120)에 의해 빛에 노출되면 저항값이 변하는 성질을 활용해서 각 벽면에 광센서가 (L×M)의 격자 형태(L, M은 서로 같거나 다른 2 이상의 자연수)로 형성되는 광센서 모듈(120)에 의해 각 광센서에 의해 취합된 빛에 노출된 값에 따른 신호 출력값을 서버(170)가 합산한 뒤, 각 벽면 별로 합산된 신호 출력값과 매칭되는 미리 설정된 온도 정보를 데이터베이스 상에서 추출하고, 추출된 온도 정보에대해서 3벽면에 대해서 평균값을 취함으로써, 정밀한 석탄더미(104)에 대한 온도값을 획득할 수 있다.Through such a configuration, when exposed to light by the
본 발명의 일 실시예로 광센서 모듈(120)이 하나의 광센서 또는 복수의 광센서로 형성되는 경우, 광센서 모듈(120)은 연속파 신호를 발생시키는 레이저 광원을 포함하며, 정크 박스(130)은 광센서 모듈(120)에 형성되는 레이저 광원과 연결된 정크 박스(130)와 연결되는 광섬유의 경로 상에서의 연속파 신호를 펄스파 신호로 변환시키는 펄스 생성부를 포함하며, 광분배 FDF(140)는 정크 박스(130)와 사이에 형성되는 광섬유에 대해서 입사되는 펄스파 신호로부터 레일리 후방 산란 신호를 발생시키는 피측정 광섬유를 포함함으로써, 피측정 광섬유에 의해 발생된 레일리 후방 산란 신호를 이용해서 온도를 측정할 수 있다. In an embodiment of the present invention, when the
본 발명의 다른 실시예로, 광센서 모듈(120)은 온도센서 모듈로 변형 가능하고, 동일한 방식으로 3벽면에 대한 합산된 산소 출력값과 매칭되는 미리 설정된 온도 정보를 데이터베이스 상에서 추출하고, 추출된 온도 정보에 대해서 3벽면에 대해서 평균값을 취함으로써, 정밀한 석탄더미(104)에 대한 온도값을 획득할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the
다음으로, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자연발화가 발생하였을 경우 셀(Cell) 내부에 비활성가스를 분사하기 위하여 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)의 구성은 저온 공기 분리 방식으로 비활성가스인 질소가스(N2)를 제조하는 시설로서 공기를 압축하여 에어 리시버 탱크(Air Receiver Tank)(220)로 제공하는 에어콤프레셔(210), 압축공기를 저장할 수 공기 중에서 산소와 질소를 분리하기 위해 공기를 압축하여 에어 리시버 탱크(220)로 공급하는 에어컴프레셔(210), 에어컴프레셔(210)로부터 압축된 공기를 제공받아 저장하는 에어 리시버 탱크(Air Receiver Tank)(220), 에어 리시버 탱크(Air Receiver Tank)(220)에 저장된 공기를 건조시켜서 애프터 쿨러(240)에 제공하는 에어 건조기(230), 건조된 공기를 미리 설정된 온도 이하로 낮추도록 하는 애프터 쿨러(240), 미리 설정된 온도 이하로 낮춰진 공기에서 산소를 흡착하는 산소 흡착탑(250, 251), 산소 흡착탑(250, 251)에서 산소를 흡착하는 동안 소음을 낮추는 소음기(260), 공기 중에서 산소가 흡착되고 남은 질소가스(N2)를 저장하는 생성물 저장 탱크(270), 생성물 저장 탱크(270)에 저장된 질소에 대해서 밀폐형 옥내저탄장(101)에 있는 석탄이 미리 설정된 온도 이상이 되면 질소 가스를 제공하도록 비활성가스 배출(Discharge) 자동 밸브(290)를 제어하는 질소발생기 제어반(280), 그리고 복수개로 구성되어 각각이 밀폐형 옥내저탄장(101)으로 유입되는 분사배관에 형성되는 비활성가스 배출(Discharge) 자동밸브(290)로 구성됨으로써, 밀폐형 옥내저탄장(101)에 대해서 석탄 온도 모니터링 시스템(100)에 의한 자연발화 경계온도인 50 내지 60℃로 자연발화가 예측되면 비활성가스 제조시설이 순차적으로 PLC 시스템에 전달된 프로그램에 의해 구동이 될 수 있도록 구성한 시스템이다. Next, referring to FIG. 3, in the case of spontaneous ignition according to an embodiment of the present invention, the configuration of the inert gas generation and
보다 구체적으로, 밀폐형 옥내저탄장(101)의 석탄더미(104)에 분사되는 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)는 압축공기를 건조하는 공정으로 냉동식 건조 방식 또는 흡착식 건조 방식을 적용하여 비활성가스를 제조하는데, 흡착식 건조 방식에서는 냉동식 건조기(230)가 제거될 수 있다. More specifically, the inert gas generation and
또한, 비활성가스 배출(Discharge) 자동밸브(290)이 형성되는 비활성가스 공급 배관인 분사배관의 0 내지 3m 간격으로 구성되나 보다 바람직하게는 0 내지 1.5m 이내이며, 분사 배관의 노즐은 인접 분사 배관의 노즐과 대칭형이 아닌 비대칭형(또는 지그재그 형태) 분사 노즐을 구성하여 비활성가스를 효과적으로 배출하여 빈공간(void space)이 없도록 하는 것이 바람직하다. In addition, the inert gas discharge (Discharge)
또한, 비활성가스 배출(Discharge) 자동밸브(290)는 비활성가스가 분사되는 밀폐형 옥내저탄장(101)의 석탄더미(104)에 대한 공극내에 산소가 포함된 공기를 치환하기 위한 비활성가스의 양을 선택적으로 제어가 가능한 PID 방식의 자동제어 밸브이 수 있다. In addition, the inert gas discharge (Discharge)
이와 같은 구성을 통해 밀폐형 옥내저탄장(101)의 3벽면에 대한 석탄더미(Coal Pile)(104)의 온도감시 시스템을 적용하여 석탄더미(Coal Pile)(104)의 표면온도를 실시간 모니터링이 가능함으로써, 밀폐형 옥내저탄장(101)의 바닥에 형성되는 매몰타입의 비활성가스 공급배관에 해당하는 분산배관의 상부의 끝단에는 비활성가스의 분산이 잘 되도록 미리 설정된 크기의 충진 물질을 포함할 수 있다.Through this configuration, by applying the temperature monitoring system of the coal pile (Coal Pile) 104 on the three walls of the sealed indoor low-
한편, 질소발생기 제어반(280)은 각 밀폐형 옥내저탄장(101)으로 연결되는 분사배관 상에 형성된 비활성가스 배출(Discharge) 자동 밸브(290)에 대해서 각 밀폐형 옥개저탄장(101)의 온도가 미리 설정된 온도 이상으로 상승하는 경우 비활성가스인 질소가스를 선택적으로 공급하도록 개별적으로 제어할 수 있다. On the other hand, the nitrogen
이때 비활성가스의 순도가 99% 이상이 되어야 밀폐형 옥내저탄장(101)에 분사가 가능하며, 이 수치까지 도달하는 데는 약 10 내지 20분 소요된다. At this time, the purity of the inert gas should be at least 99% to be sprayed on the sealed indoor
또한 정상가동하여 99% 이상의 비활성가스가 생성되면 생성물 저장탱크(270)에 저장이 되고 생성물 저장탱크(270)의 압력에 따라 순차적으로 배출 및 산소흡착이 동시에 구동이 되도록 시스템으로 구성될 수 있다.In addition, when 99% or more of inert gas is generated by normal operation, the system may be configured to be stored in the
또한, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)의 구동 방법을 나타내는 전체적인 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 각 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1) 상에서 밀폐형 옥내저탄장(100)의 제어용 판넬(10)은 자신의 셀에 해당하는 밀폐형 옥내저탄장(101)에 저장된 석탄 온도를 모니터링을 개시한다(S11).In addition, Figure 5 is an overall flow chart showing a driving method of the closed indoor low carbon spontaneous combustion monitoring and
단계(S11) 이후, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 각 옥내저탄장(100)의 석탄 온도 데이터를 도 3과 같은 구성을 통해 수집할 수 있다(S12)(도 3의 구성 및 각 구성의 동작 원리 참조).After the step (S11), the coal
단계(S12) 이후, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 석탄 관리 온도 설정 여부를 판단한다(S13).After the step S12, the coal
단계(S13)의 판단 결과 석탄 관리 온도 설정이 수행되지 않는 경우, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 석탄 관리 온도 설정을 수행한 뒤 단계(S11)로 회귀하고, 반대로, 단계(S13)의 판단 결과 석탄 관리 온도 설정이 수행된 경우, 석탄 온도 데이터를 확인한다(S14).If the coal management temperature setting is not performed as a result of the determination in step S13, the coal
단계(S14)의 석탄 온도 데이터를 확인한 뒤, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 자연발화 온도 설정값을 확인한 뒤, 단계(S14)에서 확인된 석탄 온도 데이터가 자연발화 온도 설정값을 초과하는지 여부를 판단한다(S15).After checking the coal temperature data of step S14, the coal
단계(S15)의 판단 결과 단계(S14)에서 확인된 석탄 온도 데이터가 자연발화 온도 설정값을 초과하지 않는 경우 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 단계(S11)로 회귀하여 단계(S11) 내지 단계(S15)의 과정을 단계(S14)에서 확인된 석탄 온도 데이터가 자연발화 온도 설정값을 초과할 때가지 반복적으로 수행한다.As a result of the determination in step S15, if the coal temperature data identified in step S14 does not exceed the spontaneous ignition temperature set value, the coal
반대로, 단계(S15)의 판단 결과 단계(S14)에서 확인된 석탄 온도 데이터가 자연발화 온도 설정값을 초과하는 경우, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 밀폐형 옥내저탄장(101)의 제어용 판넬(10)로 석탄 온도 데이터 및 자연발화 온도 설정값을 전송한다(S16).Conversely, when the result of the determination in step S15 determines that the coal temperature data identified in step S14 exceeds the spontaneous ignition temperature set value, the coal
단계(S16) 이후, 밀폐형 옥내저탄장(101)의 제어용 판넬(10)은 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)에 대해서 질소 가스(N2) 발생기 패키지를 온(N2 Generator Package On)으로 설정을 수행한다(S17).After the step (S16), the
단계(S17) 이후, 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)는 비활성가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상(N2 Purity, 99% Approached)이 되는지 여부를 판단한다(S18).After the step S17, the inert gas generation and
단계(S18)의 판단 결과 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)는 비활성가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상이 되지 않는 경우 활성 가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상이 될때까지 대기하며, 반대로, 단계(S18)의 판단 결과 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)는 비활성가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상이 되는 경우, 셀 컨트롤 밸브인 비활성가스 배출(Discharge) 자동밸브(290)에 대한 오픈(Cell Control V/V Open)을 제어한다(S19).As a result of the determination in step S18, the inert gas generation and
단계(S19) 이후, 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)는 질소 가스(N2)를 밀폐형 옥내저탄장(101)로 스프레이(N2 Gas Spray)를 수행한다(S20).After the step (S19), the inert gas generation and
단계(S20) 이후, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)에 의한 질소 가스(N2) 스프레이 이후, 밀폐형 옥내저탄장(101)에 대한 석탄 온도를 다시 확인하고(Coal Temperature Confirm), 확인 결과 자연발화 온도 설정값을 초과하지 않는 경우 프로세스를 종료하고, 반대로 자연발화 온도 설정값을 초과하는 경우 단계(S16)으로 회귀하여 단계(S16) 내지 단계(S21)의 과정을 반복적을 수행할 수 있다(S21).After the step (S20), the coal
즉, 밀폐형 옥내저탄장(101)에 석탄이 저탄이 됨과 동시에 도 1의 석탄더미(104)의 온도감시 프로그램이 작동이 되고 석탄의 온도가 경계온도 이상으로 상승하면 석탄 온도 모니터링 시스템(100)의 서버(170)에서 메인 판넬에 전달을 하고 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)의 제어부에 전달이 되어 비활성가스의 순도가 99%이상이 되도록 예비운전을 하도록 진행하고 정상상태가 되면 자연발화가 진행 중인 해당 셀(Cell)에 비활성가스가 공급되도록 자연발화 억제 및 안정적인 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템 및 해결방안을 제시한 본 발명의 중요한 결과이다. That is, when the coal becomes low carbon in the sealed indoor low-
특히, 본 발명에 따른 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템 및 해결방안은 도 4의 성능 결과에서 확인한 바와 같이 석탄더미(Coal Pile)의 온도상승은 기존 2 내지 3℃/일 대비 0.7 내지 0.8℃로 제한되었으며 효과는 약 373% 이상의 억제 효과가 나타났다. In particular, the closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and prevention system and solution according to the present invention has a temperature increase of the coal pile as compared to the existing 2 to 3 ° C / day, as confirmed in the performance results of FIG. The effect was limited to about 373% or more.
이 결과로 밀폐형 옥내저탄장(101)의 자연발화 방지 솔루션으로는 최초의 해결방안으로 보여지며, 또한 석탄의 온도상승이 억제되는 중요한 요인은 석탄에서 수분이 자연상태에서 증발됨에 따라 석탄표면의 활성점이 증가되어 산화반응을 촉진되며, 본 발명에서 제시하는 기술을 통하여 활성점(Active Site)의 산화반응을 효과적으로 차단 내지 억제하여 자연발화를 예방하는 것으로 확인되었다.As a result, it is seen as the first solution as a solution to prevent spontaneous ignition of the sealed indoor
아울러 기준의 석탄 저장기간은 14 내지 17일인데 반해 본 발명을 통하여 석탄의 저장기간은 70일 이상 가능하고 자연발화로부터 탈피하여 안정적으로 밀폐형 옥내저탄장(101)을 관리가 가능하며, 자연발화로 인한 발전소의 역무가 크게 개선이 가능할 뿐만 아니라 매우 용이해졌다.In addition, while the standard coal storage period is 14 to 17 days, the storage period of coal can be over 70 days through the present invention, and it is possible to stably manage the sealed indoor
따라서, 기존의 밀폐형 옥내저탄장의 자연발화로 인한 막대한 경제적 손실, 작업환경 개선, 유해가스로 인한 민원 해결 및 안정된 사업장으로서의 운영과 관리에 탁월한 효과를 발휘할 수 있다. Therefore, it is possible to exert excellent effects in enormous economic loss due to spontaneous ignition of the existing closed indoor low carbon, improving the working environment, solving complaints caused by harmful gases, and operating and managing as a stable workplace.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.The present invention can also be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system are stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, etc., which are also implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). It also includes.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer-readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention pertains.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.As described above, in the present specification and drawings, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms are used, they are merely used in a general sense to easily describe the technical contents of the present invention and to help understand the invention. , It is not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains that other modified examples based on the technical idea of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
1 : 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템
10 : 제어용 판넬
100 : 석탄 온도 모니터링 시스템
101 : 밀폐형 옥내저탄장 103 : 격벽
104 : 석탄더미 105 : 적외선카메라(IR Camera)
106 : CO 검출기(또는 분석기) 107 : O2 검출기(또는 분석기)
120 : 광센서 모듈 130 : 정크 박스(Junction Box)
140 : 광분배 FDF(Fiber Distribution Frame)
150 : 광조사 및 데이터 핸들링(Data Handling) 기기
160 : 멀티 채널(Multi Channel) 구성용 허브
170 : 서버 180 : 랙
200 : 비활성가스 생성 및 분사 장치
210 : 에어콤프레셔 220 : 에어 리시버 탱크
230 : 에어 건조기 240 : 애프터 쿨러
250, 251 : 산소 흡착탑 260 : 소음기
270 : 생성물 저장 탱크 280 : 질소발생기 제어반
290 : 자동밸브1: Closed indoor low carbon spontaneous fire monitoring and prevention system
10: Control panel
100: coal temperature monitoring system
101: sealed indoor low-carbon cabinet 103: bulkhead
104: coal pile 105: IR camera
106: CO detector (or analyzer) 107: O 2 detector (or analyzer)
120: optical sensor module 130: Junk Box (Junction Box)
140: Fiber Distribution Frame (FDF)
150: light irradiation and data handling equipment
160: hub for multi-channel configuration
170: server 180: rack
200: inert gas generation and injection device
210: air compressor 220: air receiver tank
230: air dryer 240: after cooler
250, 251: oxygen adsorption tower 260: silencer
270: product storage tank 280: nitrogen generator control panel
290: automatic valve
Claims (10)
석탄 온도 모니터링 시스템(100)이 각 옥내저탄장(100)의 석탄 온도 데이터를 수집하는 제 2 단계;
석탄 온도 모니터링 시스템(100)이 자연발화 온도 설정값을 확인한 뒤, 상기 제 2 단계에서 석탄 온도 데이터가 자연발화 온도 설정값을 초과하는지 여부를 분석하는 제 3 단계;
석탄 온도 데이터가 자연발화 온도 설정값을 초과하는 경우, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)은 밀폐형 옥내저탄장(101)의 제어용 판넬(10)을 통해 비활성가스 생성 및 분사 장치(200)로 석탄 온도 데이터 및 자연발화 온도 설정값을 전송하는 제 4 단계;
비활성가스 생성 및 분사 장치(200)가 비활성가스 발생을 위해 질소 가스(N2)발생기 패키지를 온(N2 Generator Package On)으로 설정하는 제 5 단계; 및
비활성가스 생성 및 분사 장치(200)가 생성되는 비활성가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상(N2 Purity, 99% Approached)이 되는지 여부를 분석하는 제 6 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄의 산화반응 차단 및 자연발화 억제를 위한 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 방법.
A first step of initiating monitoring of the temperature of the coal stored in the sealed indoor low-carbon cabinet 101 corresponding to the control panel 10 of the sealed indoor low-carbon cabinet 100;
A second step in which the coal temperature monitoring system 100 collects coal temperature data of each indoor low-carbon field 100;
A third step of analyzing whether the coal temperature data exceeds the natural ignition temperature set value in the second step after the coal temperature monitoring system 100 confirms the natural ignition temperature set value;
When the coal temperature data exceeds the spontaneous ignition temperature set value, the coal temperature monitoring system 100 uses the inert gas generation and injection device 200 through the control panel 10 of the enclosed indoor low carbon 101 and the coal temperature data and A fourth step of transmitting a spontaneous ignition temperature setpoint;
A fifth step of setting the inert gas generation and the injection device 200 is a nitrogen gas (N 2) (N 2 Generator Package On) on the package generator for generating inert gas; And
A sixth step of analyzing whether the purity of nitrogen gas, which is an inert gas generated by the inert gas generation and injection device 200, is 99% or more (N 2 Purity, 99% Approached);
A method for monitoring and preventing spontaneous indoor low carbon spontaneous combustion to block the oxidation reaction of coal and to suppress spontaneous ignition, comprising a.
비활성가스 생성 및 분사 장치(200)가 비활성가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상이 되는 경우, 셀 컨트롤 밸브인 비활성가스 배출(Discharge) 자동밸브(290)에 대한 오픈(Cell Control V/V Open)을 제어하는 제 7 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄의 산화반응 차단 및 자연발화 억제를 위한 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 방법.
The method according to claim 1, After the sixth step,
When the purity of the inert gas generation and injection device 200 is 99% or more of the inert gas nitrogen gas, the cell control valve, the inert gas discharge (Discharge) to the automatic valve 290 (Cell Control V / V Open) 7) controlling; A closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and prevention method for blocking the oxidation reaction of coal and suppressing spontaneous ignition, further comprising a.
석탄 온도 모니터링 시스템(100)이 석탄 관리 온도 설정 여부를 분석하고, 석탄 관리 온도 설정이 수행되지 않는 경우, 석탄 관리 온도 설정을 수행한 뒤 상기 제 1 단계로 회귀하고 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄의 산화반응 차단 및 자연발화 억제를 위한 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 방법.
The method according to claim 1, between the second step and the third step,
The coal temperature monitoring system 100 analyzes whether the coal management temperature is set, and if the coal management temperature setting is not performed, returns to the first step after performing the coal management temperature setting; A closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and prevention method for blocking the oxidation reaction of coal and suppressing spontaneous ignition, further comprising a.
각 옥내저탄장(100)의 석탄 온도 데이터를 수집하는 석탄 온도 모니터링 시스템(100); 및
석탄 온도 모니터링 시스템(100)에 의해 감지된 밀폐형 옥내저탄장(101)의 석탄 온도 데이터가 자연발화 온도 설정값을 초과하는 것이 있는 경우, 석탄 온도 모니터링 시스템(100)으로부터 밀폐형 옥내저탄장(101)의 제어용 판넬(10)을 통해 온도 데이터 및 자연발화 온도 설정값을 수신하여 자연발화 온도 설정값 이하로 석탄 온도 데이터가 되도록 수행하는 비활성가스 생성 및 분사 장치(200); 를 포함하며,
비활성가스 생성 및 분사 장치(200)는, 비활성가스 발생을 위해 질소 가스(N2) 발생기 패키지를 온(N2 Generator Package On)으로 설정하는 것을 특징으로 하되,
비활성가스 생성 및 분사 장치(200)는, 생성되는 비활성가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상(N2 Purity, 99% Approached)이 되는지 여부를 분석하는 것을 특징으로 하는 석탄의 산화반응 차단 및 자연발화 억제를 위한 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템.
A plurality of closed indoor low storage tanks 101 provided with a control panel 10 to start monitoring the temperature of coal stored in the closed indoor low storage space 101 corresponding to its own cell by the control panel 10;
A coal temperature monitoring system 100 that collects coal temperature data of each indoor low-carbon field 100; And
For the control of the sealed indoor low carbon 101 from the coal temperature monitoring system 100 when the temperature of the coal temperature of the sealed indoor low carbon 101 detected by the coal temperature monitoring system 100 exceeds a set value of spontaneous ignition temperature An inert gas generation and injection device 200 that receives temperature data and a spontaneous ignition temperature set value through the panel 10 and performs coal temperature data below a spontaneous ignition temperature set value; It includes,
The inert gas generation and injection device 200 is characterized by setting the nitrogen gas (N 2 ) generator package to ON (N 2 Generator Package On) for generating inert gas,
The inert gas generation and injection device 200 blocks the oxidation reaction of coal and is characterized in that it analyzes whether the purity of the generated inert gas, nitrogen gas, is 99% or more (N 2 Purity, 99% Approached). Closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and prevention system to suppress ignition.
비활성가스인 질소 가스의 순도가 99% 이상이 되는 경우, 셀 컨트롤 밸브인 비활성가스 배출(Discharge) 자동밸브(290)에 대한 오픈(Cell Control V/V Open)을 제어하는 것을 특징으로 하는 석탄의 산화반응 차단 및 자연발화 억제를 위한 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템.
The method according to claim 6, Inert gas generation and injection device 200,
When the purity of the inert gas nitrogen gas is more than 99%, the cell control valve of the inert gas discharge (Discharge) automatic valve 290 for the control (Cell Control V / V Open) for controlling the coal of Closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and prevention system to block oxidation reactions and suppress spontaneous ignition.
석탄 관리 온도 설정 여부를 분석하고, 석탄 관리 온도 설정이 수행되지 않는 경우, 석탄 관리 온도 설정을 수행한 뒤 각 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템(1)에 구비된 각 셀에 해당하는 밀폐형 옥내저탄장(101)에 저장된 석탄 온도를 모니터링을 수행하는 과정으로 회귀하는 것을 특징으로 하는 석탄의 산화반응 차단 및 자연발화 억제를 위한 밀폐형 옥내저탄장 자연발화 감시 및 방지 시스템.The method according to claim 6, Coal temperature monitoring system 100,
Analyzing whether the coal management temperature is set, and when the coal management temperature setting is not performed, after performing the coal management temperature setting, the sealed indoors corresponding to each cell provided in each sealed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and prevention system (1) A closed indoor low carbon spontaneous ignition monitoring and prevention system for blocking the oxidation reaction of coal and suppressing spontaneous ignition, characterized by returning the coal temperature stored in the low carbon 101 to a process of performing monitoring.
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