KR0164028B1 - 석탄분과 코우크스분을 이용한 고체연료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석탄분과 코우크스분을 주 원료로 하고, 이에 규조토와 파라핀 및 폴리졸과 함께 물을 첨가하여 혼합시킨 수득물을 프레싱장치에 의해 일정한 크기와 모양으로 성형하여서된 고체연료에 관한 것으로서, 석탄분을 주원료로 하여서된 고체연료에 있어서, 규조토 30~70g과 파라핀 200~400g및 폴리졸 50~150g을 물 1200~1800cc와 함께 혼합하여 보조혼합원료를 수득하고 수득된 보조혼합원료를 석탄분 9000~13000g과 코우크스분 3000g~5000g과 함께 혼합시킨 혼합물을 통상의 프레싱장치에 의해 일정한 크기 및 성형시킨 후 건조시켜서된 것인바, 방수기능이 가미되어 있으므로 수분이나 습기가 침투하더라도 부서지거나 하는 변형이 발생되지 않고 원 상태의 강도를 그대로 유지하게 되며, 연소시간을 장시간 유지시킬 수 있는 고체연료를 제공할 수 있을 뿐만아니라 석탄분을 활용하므로 공해와 환경문제를 해소할 수 있다.

Description

석탄분과 코우크스분을 이용한 고체연료

제1도는 본 발명에 따른 고체연료 제공을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 보조교반기 2 : 주교반기

3,8 : 컨베이어 4 : 프레싱장치

5 : 성형틀 6 : 성형구멍

7 : 프로펠러 9 : 건조기

본 발명은 석탄분과 코우크스분을 주원료로 하고, 이에 규조토와 파라핀 및 폴리졸과 함께 물을 첨가하여 혼합시킨 수득물을 프레싱장치에 의해 일정한 크기와 모양으로 성형하여서 된 고체연료에 관한 것이다.

이를 좀 더 상세히 설명하면,

일차적으로 보조교반기에서 규조토와 파라핀 및 폴리졸을 물과 함꼐 일정한 비율로 교반시키고 일차교반시킨 보조혼합물을 주원료인 통상의 석탄분 및 코우크스분과 함께 주교반기에서 혼합교반시켰으며, 이와 같이 얻어진 혼합물을 통상의 프레싱장치에 의해 일정한 크기 및 모양으로 프레싱 성형시킨 후 건조기를 통과시켜 건조시켜서 된 고체연료 일명 조개탄의 성형에 관한 것이다.

본 발명에 따른 고체연료는 파라핀을 첨가하여 방수효과를 얻을 수 있도록 하고 규조토와 폴리졸을 물과 함께 첨가함으로써 응집력을 한결 강화시킨 것이 주지적인 특징이며, 성형후에 건조기에 의해 급속 건조시키지 않고 자연건조시키더라도 고강도 및 방수성이 뛰어난 고체연료를 얻을 수 있게 된다.

종래에는 석탄분을 이용한 고체연료 일명 조개탄이 알려져 있다.

종래의 고체연료는 석탄분에 응집력을 다소 높이기 위하여 전분이나 밀가루를 물과 함께 첨가하여서 된 것이나, 방수성이 전혀 없기 때문에 수분이나 습기가 침투하게 되면 쉽게 부서져 버리는 문제가 있었을 뿐만 아니라 단순히 석탄분만을 이용하였기 때문에 친화력이 매우 약하여 불을 붙이는데 어려움이 있었다.

또한 석탄분 특히 열량이 다소 낮은 저급탄인 경우에는 거의 활용도를 찾지 못하여 공해문제를 유발시킬 뿐만 아니라 적재공간만을 차지하고 있을 뿐이다.

이와 같이 미활용되고 있는 석탄분은 바람에 날려서 주위를 오염시킬 뿐만 아니라 비가 조금만 내려도 빗물과 함께 흘러내려서 하천을 오염시키는 등 공해문제와 환경문제를 유발시키고 있는 실정이다.

석탄분을 주원료로 하는 또 다른 것으로는 국내 특허공고번호 제89-1922호와 국내 특허공개번호 제95-8664호가 알려져 있다. 국내 특허공고번호 제89-1922호는 점결성유연탄분을 주원료로 하여 입자크기를 2~3mm이하로 분쇄하고 여기에 무연탄분과 리그닌, 규조토의 적정량을 물과 함께 혼련하여 성형틀에 의해 일정한 크기로 성형하며 성형물을 화로에 투입하여 고온(500℃내외)의 온도로 급격히 열처리하여서 된 것이다. 그러나 이와 같이 급격한 열처리에 의해 경화될 때 성형되었던 모양이 수분의 열팽창으로 인하여 파손되는 현상이 발생하고 성형탄이 가연소되어져 버림으로 인하여 연소점이 빨라지기는 하지만 연소시간이 단축되는 문제가 있었다.

또한 국내 특허공개번호 제95-8664호는 본인에 의해 선출원된 것으로서 인화점과 착화점을 낮춰서 짧은 시간에 점화 및 착화되어지기는 하지만 연소시간이 60~90분 정도로 짧아 불을 붙이는 착화제역할을 하도록 하고자 할때 사용되거나, 조리시간이 짧은 숫불갈비등과 같은 음식물을 구울 때 주로 사용하게 되는 한계가 있었다.

본 발명의 상기와 같은 문제와 폐단을 해소할 수 있도록 하고 이러한 석탄분을 활용하는 것으로서, 특히 발열량이 4500㎉/㎏정도밖에 되지 않는 저급탄의 활용도를 높일 수 있는 고체연료를 제공하려는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 저급탄과 함께 그 발열량을 높여주기 위하여 코우크스를 첨가한 것이며, 일단 성형이 된 후에는 수분이나 습기가 침투하더라도 부서지거나 검은 석탄물이 흘러내리지 않도록 된 고체연료를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 장기간 보관하더라도 석탄분이 흩어져 날리거나 응집력이 약화되지 않는 고체연료를 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 및 기타 목적은, 통상의 석탄분을 주원료로하고 이 석탄분에 코우크스분과 규조토, 파라핀 및 물을 혼합시켜 일정한 크기로 성형한 후 건조시킨 것에 있어서, 규조토 30~70g과 파라핀 200~400g및 폴리졸 50~150g을 물 1200~1800cc와 함께 혼합하여 보조혼합원료를 수득하고 수득된 보조혼합원료를 석탄분 9000~13000g및 코우크스분 3000g~5000g과 함께 혼합시킨 혼합물을 통상의 프레싱장치에 의해 일정한 크기 및 모양으로 성형시킨 후 건조시켜서 된 것을 특징으로 하는 고체연료에 의해 달성된다.

이와 같이하여 얻어진 고체연료는 석탄분 외에 코우크스분이 첨가되어 있으므로 발열량을 높일 수 있고 규조토가 첨가되어 있으므로 수분 및 습기가 침투되더라도 이를 흡수시킬 수 있으며, 폴리졸과 파라핀에 의해 그 친화력과 응집력이 한층 강화되어지는 것이다.

본 발명에 따른 고체연료를 제조하기 위한 구체적인 실시예의 제조공정을 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 고체연료의 제조공정을 간략하게 보인 예시도이다.

보고교반기(1)는 통상의 교반장치로서 규조토(硅藻土)와 파라핀(Paraffin) 그리고 폴리졸을 물과 함께 교반시켜주는 장치이다.

상기 규조토(硅藻土)는 주원료인 석탄분과 코우크스분을 응집시키기 위한 것으로서 그 가격이 다소 낮으므로 저가의 고체연료를 제공할 수 있으며, 특히 수분이나 습기가 고체연료에 침투하였을 때 이들을 흡수하여 고체연료의 형상이나 모양이 변화되지 않도록 하여 주는 것으로써 30~70g을 혼합시키게 된다.

또 파라핀(Paraffin)은 대체로 융점이 상온 보다 다소 높고 (45~65℃)비열도 0.69㎈ deg^-1g^-1정도를 유지하는 것으로서 고체연료의 방수기능을 하게 되고 또 친화력이 강하므로 초기에 쉽게 점화될 수 있도록 하여 주며 화력을 지속적으로 유지시켜 주게 되는 것으로서 100~400g을 첨가하여 제조원가를 다소 낮출 수 있도록 하였다.

반면에 폴리졸은 점화력을 억제시켜 고체연료가 장시간 탈 수 있도록 소각시간을 지연시켜 주는 것으로써 50~150g을 첨가하게 되는데 너무 많은 양을 첨가하면 화력이 크게 약화될 우려가 있으므로 파라핀(Paraffin)과의 혼합량을 적절히 조정하여 제조원가를 절감시키면서 소각시간을 적절히 지속시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 보조교반기(1)에서 얻어진 보조혼합원료를 주교반기(2)에서 석탄 9000~13000g과 코우크스 3000~5000g과 혼합시킨다.

상기 석탄은 코우크스가 첨가되는 것을 감안하여 발열량이 45000㎉/㎏로 높기 때문에 다소 적은 양을 사용하여도 무방하며,

이들 석탄과 코우크스를 혼합시켜줌으로서 고체연료가 구비하여야 할 발열량으로 유지시킬 수 있게 된다.

이와 같이 주교반기(2)에 의해 얻어진 혼합원료는 컨베이어(3)를 통해 통상의 프레싱장치(4)측으로 이송되어 진다.

이송되어지는 혼합물은 성형틀(5)위로 낙하되고 임의 구동장치에 의해 회전되는 프로펠러(7)에 의해 이동되면서 성형구멍(6)에 충진되어진다.

상기 성형구멍(6)은 그 모양과 형상을 다양하게 변화시킬 수 있다.

혼합원료가 성형틀(5)의 성형구멍(7)에 충진되어진 후 프레싱장치(4)가 작동하여 성형구멍(7)에 충진된 혼합원료를 압착하여 고형화시키고 컨베이어(8)측으로 배출시킨다.

상기 프레싱장치(4)는 고체연료를 성형시키는데 있어, 기히 공용화 된 것이므로 보다 구체적인 구조나 설명은 생략키로 한다.

프레싱장치(4)에 의해 고형화된 고체연료는 컨베이어(8)를 통하여 건조기(9)로 이송되어지며 건조기(9)를 거치는 동안 수분이나 습기가 기화되어서 고체연료를 건조한 상태로 유지시킨다.

상기 건조기(9)는 단순히 수분이나 습기를 기화시켜주면 되므로 너무 높지 않은 온도로 유지시켜 주도록 한다.

본 발명에 따른 고체연료를 다음의 실시예 의해 제조하였다.

[실시예 1]

보조교반기(1)에 규조토 50g, 파라핀 300g, 폴리졸 100g을 물 1500cc와 혼합하여 보조혼합원료를 수득하였다.

주교반기(2)에 석탄분(성형탄) 11000g과 코우크스분 4000g을 보조교반기(1)에서 얻어진 보조혼합원료와 함께 넣고 고르게 교반시켰따.

교반이 완료된 후 컨베이어(3)에 의해 프레싱장치(4)측으로 이송시키면서 일정한 크기의 형상과 모양으로 압착하여 고체연료를 성형하였다.

압착 성형된 고체연료를 컨베이어(8)로 이송시켜서 건조기(9)를 통과시켜 수분이 제거된 즉 건조상태가 양호한 고체연료를 얻었다.

이와 같이하여 얻어진 고체연료의 시료중에서 어느 하나(시료번호 : 22)를 무작위로 취출하여 열량상태등에 대한 시험을 대학석탄기술연구소에서 실시하였으며 그 결과는 표 1과 같다.

발열량이 저급탄(4500㎉/㎏)보다 크게 향상되었음을 확인 할 수 있었다.

[실시예2]

보조교반기(1)에서는 실시예 1과 같이 실시하고 주교반기(2)에서도 실시예 1과 같이 하되 석탄분은 혼합탄을 11000g사용하고 나머지는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

이와 같이 얻어진 시료중에서 어느 하나(시료번호 : 4)를 무작위로 취출하여 열량상태등에 대한 시험을 대한석탄기술연구소에서 실시하였으며 그 결과는 표 2와 같다.

표 2에서 확인되는 바와같이 발열량이 저급탄(4500㎉/㎏)보다 크게 향상되었음을 확인할 수 있었다.

또한 주교반기(2)에서 교반을 실시할 때 코우크스분 또는 순수석탄분(1500g)으로 되는 단일체(무연탄, 유연탄, 갈탄, 코우크스) 고체연료를 주성분으로 하여 시료를 제조한 후 본 발명의 실시예 1, 2에서 얻어진 시료와 비교 분석하였다.

[비교예]

각각의 석탄분의 종류(무연탄, 갈탄, 유연탄, 코우크스분)중에서 어느 하나를 채택하여 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

제1보조혼합기에 통상의 규조토 50g, 파라핀수용성방수제 300g, 폴리종 100g을 물 1500cc와 혼합하여 접착혼합물을 수득하였고, 주혼합기에 석탄분(종류에 속한 각각의 분 15000g)을 보조교반기에서 얻어진 접착혼합물과 함께 넣고 고르게 혼합한 후 프레싱장치로 이송하여 일정한 크기의 형상과 모양으로 압착하여 교체연료를 성형하였다.

이와 같이 얻어진 교체연료의 종류도 건조기에 통과시켜 건조시키고 무작위로 취출하여 대한석탄기술연구소에서 시험을 실시하였으며, 그 결과표1~5와 같았다.

단, 표 7의 갈탄은 종래의 물로 된 결합제로는 성형하지 못하였고 본 발명에서 사용되는 방수결합제로 성형하였다.

이상 표3 내지 표7에서 확인되는 바와같이 주원료인 순수석탄분과 코우크스를 혼합시키지 않고 단일체를 주고체고연료로 사용하였을 경우에도 본 발명의 고체연료와 그 2발열량에 있어서는 거의 유사하거나 또는 약간씩 높거나 낮음을 알수 있었으며, 다만 갈탄(호주산)만을 사용할 경우에는 발열량이 현저히 떨어짐을 확인할 수 있었다.

이상에서와 같이 순수석탄분인 경우에 그 발열량이 양호하게 발생되지만 저급탄(갈탄등)일 경우에는 발열량이 현저히 떨어짐을 확인 할 수 있는바, 본 발명에서와 같이 저급탄에 코우크스와 함께 파라핀, 폴리졸을 혼합시켜 줌으로써 고발열량의 고체연료를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 고체연료는 그 응집력이 강화되어 외부의 충격에 의해 파손되지 않고 방수기능이 가미되어 수분이나 습기가 침투하더라도 이를 흡수하여 상온에서는 흡수된 수분이나 습기가 자연발생적으로 제거되어지므로 건조상태를 지속하게 되며, 또한 수분이나 습기가 접촉되더라도 성형된 형상과 모양을 그대로 유지시킬 수 있다.

연소시간을 장시간 유지시킬 수 있는 고체연료를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 저급의 석탄분을 활용할 수 있으므로 공해와 환경문제를 해소할 수 있다는 것이다.

Claims (1)

1. 통상의 석탄분을 주원료로 하고 이 석탄분에 코우크스분과 규조토 및 파라핀과 물을 혼합시켜 일정크기로 성형한 후 건조시킨 것에 있어서, 규조토 30~70g과 파라핀 200~400g및 폴리졸 50~150g을 물 1200~1800cc와 함께 혼합하여 보조혼합원료를 수득하고 수득된 보조혼합원료를 석탄분 9000~13000g과 코우크스분 3000~5000g과 함께 혼합시킨 혼합물을 일정한 크기 및 모양으로 성형시킨 후 건조시켜서 된 것을 특징으로 하는 석탄분을 코우크스분을 이용한 고체연료.