KR100252448B1 - 석탄-물 슬러리 생산 방법, 그의 시스템 및 슬러리 운반메카니즘 - Google Patents

석탄-물 슬러리 생산 방법, 그의 시스템 및 슬러리 운반메카니즘 Download PDF

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다까시 고또
다까오 다끼나미
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마사유끼 유이
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요시노리 스또
진 오가와
신지 다까노
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시게히사 요시히로
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Abstract

석탄-물 슬러리 생산 시스템에서, 저급 석탄올 입도가 3 mm 이하가 되게 습식 분쇄시켜 분쇄된 석탄 슬러리를 얻는다. 품질개량 처리를 300 ℃ 이상의 가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄 슬러리에 행하여 품질개량된 석탄 슬러리를 생산한다. 품질개량된 석탄 슬러리를 탈수 처리하여 품질개량된 석탄 케이크와 여액을 생산한다. 최종 석탄-물 슬러리를 품질개량된 석탄 케이크로부터 생산한다. 분쇄된 석탄 슬러리를 생산하기 위하여 여액을 재순화한시킨다. 고압 슬러리 용기로부터 저압 슬러리 용기로 품질개량된 석탄 슬러리의 안정한 운반을 유지하기 위하여 슬러리 운반 메카니즘이 석탄-물 슬러리 생산 시스템에 제공된다.

Description

석탄-물 슬러리 생산 방법, 그의 시스템 및 슬러리 운반 메카니즘 {Coal-water Slurry Producing Process, System Therefor, and Slurry Transfer Mechanism}
본 발명은 고농도 저급 석탄-물 슬러리를 생산하는 방법 및 시스템에 관한 것이며, 추가로 시스템에 포함되는 슬러리 운반 메카니즘에 관한 것이다.
석탄-물 슬러리는 석탄을 미세하게 분쇄하여 얻은 석탄 분말에 물과 첨가제를 첨가하여 생산된다. 석탄-물 슬러리는 유체형이므로, 이들을 취급하는 것은 용이하다. 또한, 단위 칼로리 당 고농도 석탄-물 슬러리의 가격은 중유 등보다 저렴하다. 따라서, 석유 대체 연료로서 이에 주의가 집중되었다. 석탄-물 슬러리는 양호한 열적 분해 및 기체화 및 추가로 고효율의 운반을 위하여 석탄 60 내지 70 중량%의 고농도일 필요가 있다. 만약 아역청탄(sub-bituminous coal) 또는 갈탄(lignite)과 같은 저급 석탄이 석탄-물 슬러리의 재료로서 사용된다면, 저급 석탄은 흡습성이 높고 습기가 많으며 페놀 또는 카르복실기와 같은 다수의 산소 함유 친수성기를 포함하여 저급 석탄의 표면상의 친수성이 높음으로써, 고농도 석탄-물 슬러리를 생산하는 것이 쉽지 않았다.
이러한 환경 하에서, 고농도 석탄-물 슬러리의 높은 생산성을 달성하기 위하여 저급 석탄의 품질을 개선하기 위한 기술이 제안되어 왔다. 예를 들면, 일본 제2 (심사됨) 특허 공개 번호 제5-76993호에서는 저급 석탄을 고온 기체를 이용하여 180 내지 450 ℃로 가열시켜 품질을 개선시킨 후 개선된 석탄을 분쇄하고 소정의 농도에서 물과 혼합하여 석탄-물 슬러리를 형성시키는 기술이 개시되어 있다. 일본 제1 (미심사됨) 특허 공개 번호 제52-71506호에는 300 내지 700 ℉의 가압 열수(고온수) 분위기 하에서 고체 연료의 품질을 개선시키고, 품질 개선 후에 개선된 연료를 소정의 입도 분포로 조절하여 슬러리를 얻는 기술을 개시하고 있다. 일본 제1 (심사됨) 특허 공개 번호 제60-152597호에는 비휘발성 탈수 공정에서 품질 개선의 예로서 첨가제를 사용하여 추가로 품질 개선을 달성하는 기술을 개시한다.
그러나, 본 발명자들은 상술한 종래의 기술들의 어떤것도 품질면에서 높은 개선을 달성하지 못하며 따라서 고농도 석탄-물 슬러리를 생산하기에 충분하지 않다는 것을 발견하였다. 또한, 석탄-물 슬러리의 생산시 생성된 폐수의 효율적인 이용에는 주의를 기울이지 않아 이는 여전히 미해결의 문제로서 남아있다.
반면에, 석탄-물 슬러리를 생산하는 과정에서, 고압 슬러리가 고압 슬러리의 압력을 감소시키면서 밸브를 통하여 고압 슬러리 용기로부터 저압 슬러리 용기로 운반되는 것은 필수적이다. 그러나, 고압 슬러리 용기 및 저압 슬러리 용기 간의 압력차가 크기 때문에, 밸브에서 발생된 압력 강하는 또한 크다. 따라서, 밸브를 통과시 슬러리의 유동 속도가 높아 밸브의 마모 또는 침식을 야기한다. 압력 감소시 증발이 일어난다면, 침식이 보다 심각해진다.
만약 밸브가 특정 정도로 마모된다면, 일반적으로 고가인 밸브의 닳은 부분을 교체하는 것이 필수적일 수 있다. 또한, 닳은 부분의 교체 공정을 비롯한 밸브 보수의 경우 시간이 많이 걸린다.
따라서, 본 발명의 한 목적은 고농도 석탄-물 슬러리를 생산하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 고농도 석탄-물 슬러리를 생산하기 위한 개선된 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 석탄-물 슬러리 생산 시스템에서 고압 슬러리 용기로부터 저압 슬러리 용기로 고압 석탄-물 슬러리를 운반하는 개선된 슬러리 운반 메카니즘을 제공하는 것이다.
도 1 및 2는 본 발명의 제1의 바람직한 실시태양에 따른 고농도 석탄-물 슬러리 생산 시스템의 전체 구조를 도시하는 개략도.
도 3은 본 발명의 제2의 바람직한 실시태양에 따른 슬러리 운반 메카니즘을 도시하는 개략도.
도 4 내지 9는 도 3에서 도시한 슬러리 운반 메카니즘의 공정을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 제3의 바람직한 실시태양에 따른 슬러리 운반 메카니즘을 도시하는 개략도.
도 11은 도 10에서 도시한 슬러리 운반 메카니즘의 유동 조임부를 도시하는 단면도.
도 12는 도 11에서 도시한 유동 조임부의 변형을 도시하는 단면도.
도 13은 도 11 또는 12에서 도시한 유동 제한기의 변형을 도시하는 도면.
도 14는 도 11에서 도시한 유동 조임부의 추가의 변형을 도시하는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
24, 100, 200 : 고압 슬러리 용기
25, 140, 260 : 저압 슬러리 용기
120 : 중간 감압 용기
110 : 제1 챔버
130 : 제2 챔버
240 : 조임부
20 : 개질 시스템
10 : 개질전 처리 시스템
VC1, VC2, VC3, VC4, VC10, V10, V20, V30, V40, V200, V300, VA, VB : 제어 밸브
T1, T2 : 균압관
본 발명의 한 면에 따르면, 본 방법은 입도가 3 mm 이하가 되게 저급 석탄을 습식 분쇄시켜 분쇄된 석탄을 생산하는 단계; 300 ℃ 이상의 가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄에 개질 처리(upgrading treatment)를 행하여 개질탄을 생산하는 단계; 및 개질탄을 사용하여 고농도 석탄-물 슬러리를 생산하는 단계들을 포함한다.
저급 석탄은 아역청탄이고, 10 분 이상 동안 아역청탄에 개질 처리하도록 조처할 수 있다.
저급 석탄은 갈탄이고, 20 분 이상 동안 갈탄에 개질 처리하도록 조처할 수 있다.
본 발명의 또다른 면에 따르면, 시스템은 저급 석탄을 습식 분쇄하여 입도가 3 mm 이하인 분쇄된 석탄 슬러리를 생산하는 제1 처리 시스템; 300 ℃ 이상의 가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄 슬러리에 개질 처리를 하여 개질탄 슬러리를 생산하는 제2 처리 시스템; 개질탄 슬러리를 탈수 처리하여 개질탄 케이크 및 여액을 생산하고, 개질탄 케이크에 물과 첨가제를 첨가하고 이들을 혼합하여 고농도 석탄-물 슬러리를 생산하는 제3 처리 시스템; 및 분쇄된 석탄 슬러리를 생산하기 위한 물로서 여액을 재순환시키기 위한 제4 처리 시스템을 포함한다.
제2 처리 시스템은 분쇄된 석탄 슬러리를 가열하기 위한 가열 메카니즘을 포함하며, 제4 처리 시스템은 제거될 여액에 함유된 유기 성분을 연소시키기 위한 연소 메카니즘(burning mechanism)을 포함하도록 조처할 수 있으며, 연소 메카니즘으로부터 배출된 배기 기체가 분쇄된 석탄 슬러리를 가열하기 위한 가열 메카니즘에 공급되도록 조처할 수 있다.
제1 처리 시스템이 습식 분쇄기(wet grinder)와 습식 분쇄기 전에 배열된 부유기(flotater)를 포함하고, 여액 중의 발포성 성분을 사용하여 저급 석탄을 디에싱(deashing)하기 위하여 부유기에 제3 처리 시스템에서 생산된 여액을 공급하도록 조처할 수 있다.
본 발명의 또다른 면에 따르면, 가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄-물 슬러리에 개질 처리를 하여 얻은 고압 슬러리의 압력을 감소시키면서 고압 슬러리 용기로부터 저압 슬러리 용기로 고압 슬러리를 운반하기 위한 슬러리 운반 메카니즘은 고압 슬러리 용기의 하방에 제공되고 용량이 고압 슬러리 용기의 용량보다 적은 제1 챔버; 제1 챔버의 하방 및 제1 챔버의 슬러리 출구 아래에 제공된 중간 감압 용기; 중간 감압 용기 및 저압 슬러리 용기 사이에 그리고 중간 감압 용기의 슬러리 출구 아래에 제공되고 용량이 중간 감압 용기의 용량보다 적은 제2 챔버; 고압 슬러리 용기와 제1 챔버 사이에서 제공된 제1 제어 밸브; 제1 챔버와 중간 감압 용기 사이에 제공된 제2 제어 밸브; 중간 감압 용기와 제2 챔버 사이에 제공된 제3 제어 밸브; 제2 챔버와 저압 슬러리 용기 사이에 제공된 제4 제어 밸브; 및 제1 챔버의 상단부와 중간 감압 용기의 상단부 간을 연결하고 제5 제어 밸브가 장치된 균압관(equalizer pipe)을 포함하며, 제1 내지 제4 제어 밸브를 조작하여, 고압 슬러리의 압력을 차례로 감소시키면서 제1 챔버, 중간 감압 용기 및 제2 챔버를 통하여 고압 슬러리 용기의 슬러리를 저압 슬러리 용기로 운반시키고, 제1 챔버로부터 중간 감압 용기로 슬러리를 운반할 때 제5 제어 밸브를 열어 제1 챔버 및 중간 감압 용기의 압력을 서로 균등하게 한다.
본 발명의 또다른 면에 따르면, 가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄-물 슬러리에 개질 처리를 하여 얻은 고압 슬러리의 압력을 감소시키면서 고압 슬러리 용기로부터 저압 슬러리 용기로 고압 슬러리를 운반하기 위한 슬러리 운반 메카니즘은 고압 슬러리 용기의 하방에 제공되고 용량이 고압 슬러리 용기의 용량보다 적은 제1 챔버; 제1 챔버의 하방에 그리고 제1 챔버의 슬러리 출구 아래에 제공되는 중간 감압 용기; 중간 감압 용기와 저압 슬러리 용기 사이 그리고 중간 감압 용기의 슬러리 출구 아래에 제공되고 용량이 중간 감압 용기의 용량 보다 적은 제2 챔버; 고압 슬러리 용기와 제1 챔버 사이에 제공된 제1 제어 밸브; 제1 챔버와 중간 감압 용기 사이에 제공된 제2 제어 밸브; 중간 감압 용기 및 제2 챔버 사이에 제공된 제3 제어 밸브; 제2 챔버와 저압 슬러리 용기 사이에 제공된 제4 제어 밸브; 및 중간 감압 용기의 상단부와 제2 챔버의 상단부 간을 연결하고 제5 제어 밸브가 장치된 균압관을 포함하며, 제1 내지 제4 제어 밸브를 조작하여, 고압 슬러리의 압력을 차례로 감소시키면서 제1 챔버, 중간 감압 용기 및 제2 챔버를 통하여 고압 슬러리 용기의 슬러리를 저압 슬러리 용기로 운반시키고, 중간 감압 용기로부터 제2 챔버로 슬러리를 운반할 때 제5 제어 밸브를 개방하여 중간 감압 용기와 제2 챔버의 압력을 서로 균등하게 한다.
본 발명의 또다른 면에 따르면, 가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄-물 슬러리에 개질 처리를 하여 얻은 고압 슬러리의 압력을 감소시키면서 고압 슬러리를 고압 슬러리 용기로부터 저압 슬러리 용기로 운반하기 위한 슬러리 운반 메카니즘은 저부가 고압 슬러리 용기로부터 연장되는 파이프로부터 상향으로 분지되는 분지로의 상단끝에 위치하고, 용량이 고압 슬러리 용기의 용량보다 적은 수직의 제1 챔버; 파이프를 따라 분지로의 하방에 제공된 중간 감압 용기; 중간 감압 용기와 저압 슬러리 용기 사이에 제공되고, 용량이 중간 감압 용기의 용량 보다 적은 제2 챔버; 고압 슬러리 용기와 제1 챔버 사이에 제공된 제1 제어 밸브; 제1 챔버와 중간 감압 용기 사이에 제공된 제2 제어 밸브; 중간 감압 용기와 제2 챔버 사이에 제공된 제3 제어 밸브; 및 제2 챔버와 저압 슬러리 용기 사이에 제공된 제4 제어 밸브를 포함하며, 제1 내지 제4 제어 밸브를 조작하여, 고압 슬러리의 압력을 차례로 감소시키면서 제1 챔버, 중간 감압 용기 및 제2 챔버를 통하여 고압 슬러리 용기의 슬러리를 저압 슬러리 용기로 운반시킨다.
본 발명의 또다른 면에 따르면, 가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄-물 슬러리에 개질 처리를 하여 얻은 고압 슬러리의 압력을 감소시키면서 고압 슬러리를 고압 슬러리 용기로부터 저압 슬러리 용기로 운반하기 위한 슬러리 운반 메카니즘은 저부가 고압 슬러리 용기로부터 연장되는 파이프로부터 상단으로 분지되는 분지로의 상단끝에 위치하고, 용량이 고압 슬러리 용기의 용량보다 적은 수직의 제1 챔버; 파이프를 따라 분지로의 하방에 및 제1 챔버의 저부 아래에 제공된 중간 감압 용기; 중간 감압 용기와 저압 슬러리 용기 사이에 및 중간 감압 용기의 슬러리 출구 아래에 제공되고, 용량이 중간 감압 용기의 용량보다 적은 제2 챔버; 고압 슬러리 용기와 제1 챔버 사이에 제공된 제1 제어 밸브; 제1 챔버와 중간 감압 용기 사이에 제공된 제2 제어 밸브; 중간 감압 용기와 제2 챔버 사이에 제공된 제3 제어 밸브; 및 제2 챔버와 저압 슬러리 용기 사이에 제공된 제4 제어 밸브; 제1 챔버의 상단부와 중간 감압 용기의 상단부를 연결하고 제5 제어 밸브가 장치된 제1 균압관; 및 중간 감압 용기의 상단부와 제2 챔버의 상단부 간을 연결하고 제6 제어 밸브가 장치된 제2 균압관을 포함하며, 제1 내지 제4 제어 밸브를 조작하여, 고압 슬러리의 압력을 차례로 감소시키면서 제1 챔버, 중간 감압 용기 및 제2 챔버를 통하여 고압 슬러리 용기의 슬러리를 저압 슬러리 용기로 운반시키고, 제1 챔버로부터 중간 감압 용기로 슬러리를 운반할 때 제5 제어 밸브를 열어 제1 챔버와 중간 감압 용기의 압력이 서로 균등하게 하고, 슬러리를 중간 감압 용기로부터 제2 챔버로 운반할 때 제6 제어 밸브를 열어 중간 감압 용기와 제2 챔버의 압력이 서로 균등하게 한다.
본 발명의 또다른 면에 따르면, 가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄-물 슬러리에 개질 처리를 하여 얻은 고압 슬러리의 압력을 감소시키면서 고압 슬러리 용기로부터 저압 슬러리 용기로 고압 슬러리를 운반하기 위한 슬러리 운반 메카니즘은 저압 슬러리 용기와 고압 슬러리 용기 사이에 슬러리 유동 통로를 개폐하기 위하여 그들 사이에 제공된 밸브; 및 밸브의 하방에 제공되며 슬러리 유동 통로의 단면이 일단 감소된 후 증가하는 조임부(restrictor portion)를 포함하며, 고압 슬러리는 액상으로 조임부의 입구에 운반되어 조임부에서 압력 강하가 행해진다.
고압 슬러리 용기에서의 슬러리 수준이 제1 수준에 도달할 때 밸브를 조절하여 열고, 소정 시간 경과 후에 또는 슬러리 수준이 제1 수준 보다 낮은 제2 수준에 도달할 때 잠그도록 조처할 수 있다.
비상 차단 밸브가 고압 슬러리 용기와 제1 밸브 사이에 제공되도록 조처할 수 있다.
참부하는 도면과 함께 취한 하기에서 기술된 상세한 설명으로부터 본 발명을 보다 충분히 이해할 수 있을 것이다.
<바람직한 실시태양의 설명>
이제, 본 발명의 바람직한 실시태양을 하기에서 기술하고자 한다.
도 1 및 2는 본 발명의 제1의 바람직한 실시태양에 따른 고농도 석탄-물 슬러리 생산 시스템의 전체 구조를 개략적으로 도시한다. 고농도 석탄-물 슬러리 생산 시스템은 개질전(prior-upgrading) 처리 시스템(10), 개질 시스템(20), 슬러리 생성물 마무리처리 시스템(30) 및 폐수 재순환 시스템(40)을 포함한다. 개질전 처리 시스템(10)에서, 저급 석탄을 습식 분쇄하여 분쇄된 석탄 슬러리를 얻는다. 이어서, 개질 시스템(20)에서, 분쇄된 석탄 슬러리를 후에 기술되는 조건하에서 품질면에서 개선시키거나 개질시킨다. 그 다음, 슬러리 생성물 마무리처리 시스템(30)에서, 개질 후의 분쇄된 석탄 슬러리 (개질탄 슬러리)에 탈수 처리를 행하여 개질탄 케이크와 여액으로 분리시킨 후 물과 첨가제를 개질탄 케이크에 첨가시키고 이와 혼합하여 고농도 석탄-물 슬러리를 얻는다. 또한, 폐수 재순환 시스템(40)에서, 여액을 개질전 처리 시스템(10)으로 되돌아가게 하여 공정수로서 재순환시킨다.
이제, 전술한 시스템의 각각을 상세히 기술하고자 한다.
(개질전 처리 시스템)
개질전 처리 시스템(10)에서는, 원탄 호퍼(raw coal hopper)(1)에 놓은, 아역청탄 또는 갈탄과 같은 저급 석탄을 공급기(11)을 통하여 거친 분쇄기(12)에 공급하여 거칠게 분쇄한다. 재 함량이 클때, 거칠게 분쇄된 석탄을 부유기(13)에 공급하여 거칠게 분쇄된 석탄을 물 중에 함유된 발포물에 부착시켜 모래와 돌이 가라앉아 제거되도록 한다. 본 실시태양에서는, 개질 영역(30)에서 생성되는 발포성 성분을 함유하는 여액을 폐수 재순환 시스템(40)으로부터 되돌려 부유기(13)를 위한 물로서 사용하게 한다. 부유 처리 후에, 거칠게 분쇄된 석탄을 폐수 재순환 영역(40)에서 얻은 여액과 함께 습식 분쇄기(14)에 이송한다. 습식 분쇄기(14)에서, 거칠게 분쇄된 석탄을 입도가 3 mm 이하가 되게, 바람직하게는 1mm 이하가 되게 습식 분쇄시켜 분쇄된 석탄 슬러리를 얻는다. 이어서 분쇄된 석탄 슬러리를 분쇄된 석탄 슬러리 저장 용기(15)에 저장시킨다.
이후, 분쇄된 석탄 슬러리를 펌프(P1)에 의해 분급기(classifier)(16)으로 이송한다. 분급기(16)에서, 입도가 3 mm를 넘는 분쇄된 석탄을 메시 시브(16a)로 분급하여 습식 분쇄기(14)에 되돌려보내 추가로 분쇄한다. 반면에, 입도가 3 mm 이하인 분쇄된 석탄 슬러리를 물과 함께 또는 폐수 재순환 시스템(40)에서 얻은 여액과 함께 첨가시키고 공급 슬러리 저장 용기(17)에 이송한다. 여액을 분쇄된 석탄 슬러리에 첨가하여 예를 들면 공급 슬러리 저장 용기(17) 중에 25 중량%의 분쇄된 석탄 슬러리를 제공하도록 한다.
(개질 시스템)
개질 시스템(20)에서는, 공급 슬러리 용기(17)에서 얻은 개질전 슬러리(분쇄된 석탄 슬러리)를 펌프(P2)에 의해 슬러리 예열기(2)로 이송시킨다. 슬러리 예열기(2)에서, 개질전 슬러리를 가압시키고 예를 들면 150 ℃까지 가열시킨다. 그 다음, 슬러리 가열기(21)에서, 개질전 슬러리를 예컨대 300 ℃까지 가열시키고, 개질 반응기(22)에 공급한다. 개질 반응기(22)에서, 분쇄된 석탄 슬러리 중의 액체 성분(물)은 300 ℃의 고온수가 되고, 분쇄된 석탄은 고온수와 접촉을 지속하여 분쇄된 석탄의 품질이 개선된다. 개질 반응기(22)에서, 가압 열수(고온수) 분위기 하에서 소정 시간 동안 반응을 진행시킨다.
이후, 개질탄 슬러리를 슬러리 냉각기(23) 중에서 냉각시키고, 기체-액체 분리를 위하여 기체-액체 분리기(고압 슬러리 용기)(24)에 이송시킨다. 그 다음, 개질탄 슬러리를 밸브(V1)을 통하여 개질탄 슬러리 저장 용기(저압 슬러리 용기)(25)에 공급한다. 슬러리 예열기(2)와 슬러리 냉각기(23) 간에 열 운반 매질 순환 통로(26)이 제공되어 열 운반 매질이 폄프(P3)에 의해 그들 간에 순환되어 슬러리 냉각기(23)에 공급된 고온 슬러리의 열을 이용하여 슬러리 예열기(2)에서 슬러리를 예열한다. 본 실시태양에서는, 슬러리 가열기(21)에서 사용된 고온 기체로서 압력 감소시에 개질탄 슬러리 용기(25)에서 얻고 가열기(21)의 로에서 하소 처리(incineration treatment)한 폐가스 및(또는) 폐수 재순환 시스템(40)에서 생성된 고온 배기 기체의 일부를 사용한다. 가열기(21)은 개질전 슬러리를 가열하기 위하여 간접 가열 대신에 적접 가열을 이용할 수 있다.
(슬러리 생성물 마무리처리 시스템)
도 2에서 도시된 바와 같은 슬러리 생성물 마무리처리 시스템(30)에서, 펌프(P4)에 의해 개질탄 슬러리 용기(25)로부터 이송된 개질탄 슬러리를 탈수기(31)에서 탈수 처리하여 개질탄 케이크와 여액으로 분리시킨다. 개질탄 케이크를 일단 개질탄 호퍼(32)에 저장한 후, 공급기(33)을 통하여 정량적인 석탄 공급기(34)에 공급한다. 정량적인 석탄 공급기(34)는 개질탄 케이크를 고정양으로 혼련기 또는 혼합기(35)에 공급한다. 혼합기(35)에 첨가제와 물을 추가로 공급하고, 이들을 개질탄 게이크와 혼합하여 고농도 석탄-물 슬러리를 생산한다. 고농도 석탄-물 슬러리를 일단 저장 용기(36) 안에 저장시킨 후 펌프(P5)에 의해 혼련기 또는 혼합기(37)에 추가로 이송시켜 석탄-물 슬러리 생성물로서 마무리처리하도록 한다. 반면, 탈수기(31)에 의해 분리된 여액을 폐수 재순환 시스템(40)에 이송시킨다.
(폐수 재순환 시스템)
폐수 재순환 시스템(40)에서는, 여액 중에 농축된, BOD 성분, COD 성분 및 페놀과 같은 유기 물질을 산화시키고(연소시키고) 침수 연소 로(submerged combustion furnace)(41) 및 응축기(42)에서 응축시켜 여액 또는 폐수로부터 제거되도록 한다. 이 시스템에서, 폐수의 pH는 필요에 따라 조절한다. 유기 물질이 없는 여액을 일단 회수된 물 저장 용기(43) 안으로 회수한 후 펌프(P7)에 의해 전술한 바와 같이 부유기(13), 습식 분쇄기(14) 및 공급 슬러리 용기(17)에 공급한다. 또한 여액을 직접 펌프(P6)에 의해 전술한 바와 같이 부유기(13), 습식 분쇄기(14) 및 공급 슬러리 용기(17)에 공급할 수 있다. 반면에, 응축기(42)에서 배출된 고온 배기 기체를 전술한 바와 같이 분쇄된 석탄 슬러리를 가열하기 위한 슬러리 가열기(21)에 공급한다.
본 실시태양에서는, 원탄을 입도 3 mm 이하로 분쇄시킨 후 열수 처리를 행한다. 따라서, 원탄의 표면 상의 미세 다공이 붕괴되어 비표면적을 감소시키고, 흡습성의 한 원인이 되는 표면 상에 결합된 카르복실기와 히드록실기를 일부 제거하여 개질탄이 소수성이 되게 한다. 결과로서, 개질탄은 비가역적으로 탈수되고, 비표면적이 감소하여 물을 덜 부착시킴으로써, 고유 습도가 감소하고 흡습성이 저하된다. 따라서, 후에 기술하는 실시예로부터 인식된 바와 같이, 점도가 바람직한(25 ℃에서 약 1,000cp) 고농도 석탄-물 슬러리가 생성될 수 있다.
추가로, 본 실시태양에서는 개질된 분쇄된 석탄 슬러리로부터 분리된 여액 중의, COD, BOD 및 페놀과 같은 유기 성분을 연소시켜(산화시켜) 제거하여, 유기 성분이 없는 여액을 개질전 처리 시스템(10)에서의 공정수로서 재순환시킨다. 따라서, 석탄-물 슬러리의 단위 비용이 감소하여 시스템이 경제적이 되게 할 수 있고, 유기 성분이 석탄으로부터 제거됨으로서 유해하지 않은 석탄-물 슬러리를 얻을 수 있다. 또한, 유기 성분을 함유하는 폐수의 배수가 억제되어 환경적인 공중 위생에 기여할 수 있다. 또한, 여액 중의 발포성 성분이 개질전 처리 시스템(10)의 부유기(13)에 대해 이용됨으로써 경제적으로 디에싱 및 탈황화를 수행할 수 있다. 탈수기(31)에서 얻은 여액이 개질전 처리 시스템(10)에서의 공정수로서 직접 재순환되더라도, 석탄-물 슬러리의 단위 비용은 또한 낮아질 수 있다.
<실시예>
실시예 1-4의 각각에서, 베라우(Berau) 석탄(인도네시아산 아역청탄)을 원탄으로 사용하였다. 원탄을 입도가 3 mm 이하가 되게 습식 분쇄시켜 35 중량% 고체 농도의 분쇄된 석탄 슬러리를 얻었다. 1 리터 용량 부피의 오토클레이브를 사용하여 약 300 ℃에서 10 분 이상 동안 분쇄된 석탄 슬러리에 열수 처리(개질 처리: 고온수 건조 처리)를 행하였다. 탈수 처리 후 개질탄 케이크의 고유 습도를 측정하였다. 이어서, 개질탄 케이크의 습도를 조절하여 점도가 1,000cp인 석탄-물 슬러리를 얻고, 얻어진 석탄-물 슬러리의 고체 농도를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 간단한 측정 방법에 기초한 평가를 수행하여 고체 농도가 60.0 중량% 이상일때 양호한 것으로 나타내도록 하였다. 실시예 4(입도: 2,000 내지 3,000㎛)의 경우, 고체 농도는 입도가 좀더 작은 실시예 1 내지 3에서 얻은 농도보다 약간 적었다.
비교예 1에서, 공급 슬러리를 개질하지 않고, 습도를 조절하여 석탄-물 슬러리를 얻었다. 비교예 2와 3에서는 원탄을 3,000㎛ 이상으로 습식 분쇄시켰다. 석탄 케이크의 고유 습도 및 석탄-물 슬러리의 고체 농도를 실시예 1 내지 4에서와 같이 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에서 보듯이, 분쇄된 석탄의 입도가 3 mm 이하가 되는 것이 필수적이다.
공급 슬러리 품질개량 조건 평가
고체 농도(중량%) 입도(㎛) 온도(℃) 압력(kg/cm2) 시간(분)
실시예 1 35 105-500 302 124 13 O
실시예 2 35 500-1000 307 118 10 O
실시예 3 35 1000-2000 307 124 10 O
실시예 4 35 2000-3000 306 124 10 O
비교예 1 --- 105-1000 --- --- --- X
비교예 2 35 3000-4760 307 124 10 X
비교예 3 35 4760-9520 306 125 10 X
실시예 11 내지 13, 21 내지 23 및 31 내지 33 각각에서, 아다로(Adaro) 석탄(인도네시아산 아역청탄), 아사마삼(Asamasam) 석탄(인도네시아산 아역청탄) 또는 로량(Loyyang) 석탄(오스트레일리아산 갈탄)을 원탄으로 사용하였다. 원탄을 입도가 3mm 이하가 되게 습식 분쇄하여 고체 농도가 35 중량%인 분쇄된 석탄 슬러리를 얻었다. 분쇄된 석탄 슬러리를 10 분 이하의 시간 동안 300℃ 이상에서 열수 처리 (개질 처리)했다.
비교예 10, 11, 21, 31 및 32 각각에서는 분쇄된 석탄 슬러리를 270 ℃에서 유사하게 열수 처리했다.
실시예와 비교예 각각에서, 개질탄 케이크의 고유 습도를 열수 처리 후 측정했다. 그 다음, 개량된 석탄 케이크의 습도 조절을 수행하여 점도가 1,000 cp인 석탄-물 슬러리를 얻고, 얻어진 석탄-물 슬러리의 고체 농도를 측정했다. 그 결과를 표 2에 나타냈다. 간단한 측정 방법을 기준으로 평가를 수행하여 아역청탄의 경우에는 고체 농도가 62.5 중량% 보다 적지 않을 때, 갈탄의 경우에는 57.5 중량%보다 적지 않을 때 양호한 것으로 나타났다.
원탄 품질개량 조건 평가
온도 (℃) 압력 (kg/cm2) 시간 (분)
비교 실시예 10 아역청탄 아다로 270 80 40 X
비교 실시예 11 270 80 60 X
실시예 11 300 135 10 O
실시예 12 300 110 30 O
실시예 13 330 150 10 O
비교 실시예 21 아역청탄 아사마삼 270 135 60 X
실시예 21 300 135 10 O
실시예 22 300 150 30 O
실시예 23 330 150 10 O
비교 실시예 31 갈탄 로양 270 135 30 X
비교 실시예 32 300 150 10 X
실시예 31 300 150 20 O
실시예 32 300 135 30 O
실시예 33 330 150 10 O
표 2에서 보는 바와 같이, 300 ℃ 이상으로 원탄을 열수 처리함으로써, 석탄-물 슬러리의 고체 농도가 62.5 중량% 또는 57.5 중량% 이상이 되어 고농도의 석탄-물 슬러리를 얻을 수 있다. 따라서, 300 ℃ 이상의 열수 처리를 수행함으로써 사용되지 않았던 저급 석탄을 연료로 사용할 수 있다. 구체적인 온도의 상한선이 없을 지라도 비용을 고려하여 330 ℃ 보다 높지 않은 것이 바람직하다. 개질 반응기(22)에서의 압력은 그 온도에서의 포화 증기압에 15 kg/cm2를 더함으로써 결정되었다.
잔류 시간(개질 시간)이 10 분 이상이라면 원탄의 표면은 소수성이 되고 고체 농도가 60 중량% 이상인 고농도 석탄-물 슬러리가 용이하게 얻어질 수 있다는 것이 본 발명자들이 수행한 각종 실험을 통해 밝혀졌다. 그러나, 갈탄의 경우 처리 시간은 20 분 이상이 용인될 수 있으며 약 30 분이 바람직하다. 인지하고 있듯이, 상기 경우에서 조차도 원탄의 입도는 3 mm 이하로 되는 것이 필수적이다. 이런 조건에서 석탄의 습기를 배출하여 고유 습도를 상당히 더 낮춘다.
각각 실시예 11 및 비교예 10에서 얻은 석탄-물 슬러리에 대해 칼로리 값을 측정했다. 결과는 실시예 11의 경우 4,500 kcal/kg, 비교예 10의 경우는 4,200 kcal/kg이었고 이는 석탄-물 슬러리의 연료로서의 우수성을 입증한다.
지금부터는 본 발명의 제2의 바람직한 실시태양을 도 3 내지 9를 참조하여 설명할 것이다.
상기의 제1의 바람직한 실시태양에서는 고압 슬러리가 기체-액체 분리기(고압 슬러리 용기)(24)로부터 개질탄 슬러리 저장 용기(저압 슬러리 용기)(25)로 밸브(V1)를 통해 운반된다. 그러나, 고압 슬러리 용기(24) 및 저압 슬러리 용기(25) 사이의 압력차가 크기 때문에, 밸브(V1)에서 발생하는 압력 강하도 또한 크다. 따라서, 밸브(V1)을 통과시 슬러리의 유속이 커져서 밸브(V1)의 마모 및 침식을 발생시킨다. 만약 압력 감소시 증발이 일어난다면, 침식은 더욱 심각해진다. 만약 밸브(V1)이 특정한 정도로 침식되면, 일반적으로 고가인 밸브(V1)의 닳은 부분을 교체할 필요가 있을 수 있다.
제2의 바람직한 실시태양은 제1의 바람직한 실시태양의 고압 슬러리 용기(24)에서 저압 슬러리 용기(25)로의 슬러리 운반을 개선시키는 것을 목적으로 한다.
도 3은 제1의 바람직한 실시태양의 슬러리 운반 메카니즘을 대체하는 슬러리 운반 메카니즘 즉, 고압 슬러리 용기(24)부터 저압 슬러리 용기(25)까지의 개질 시스템(20)의 일부를 도시한다.
도 3에서, 숫자 100은 제1의 바람직한 실시태양에서 고압 슬러리 용기(기체-액체 분리기(24))에 정확하게 해당하는 기체-액체 분리기 형태의 고압 슬러리 용기를 나타낸다. 고압 슬러리 용기(100)에는 슬러리 입구(101) 및 슬러리 출구(102)가 있다. 압력 조절 유니트(C1)의 검출치를 기준으로 질소 또는 공기와 같은 가압 불활성 기체를 압력 조절 밸브(VC1)을 통해 고압 슬러리 용기(100)으로 공급하거나 또는 불활성 기체를 압력 조절 밸브(VC2)를 통해 고압 슬러리 용기(100)으로부터 배출시켜 고압 슬러리 용기(100)에서의 고압 슬러리의 압력을 조절하도록 한다.
고압 슬러리 용기(100)의 하방에 수직 제1 챔버(110)을 배열한다. 구체적으로 말하자면, 제1 챔버(110)의 저부가 고압 슬러리 용기(100)으로부터 연장되는 파이프로부터 상향으로 분지되는 분지로의 상단끝에 위치한다. 제1 챔버(110)의 용량이 작을수록 슬러리 운반 동안의 압력 변동은 감소한다. 따라서, 제1 챔버(110)이 용량에 있어서 고압 슬러리 용기(100) 보다 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제1 챔버(110)의 용량이 고압 슬러리 용기(100)의 용량의 1/20배 이하여야 바람직하다. 제1 챔버(110)의 저부에 슬러리 출력구(output)(111)이 있다. 또한, 제어 밸브(V10) 및(V20)이 각각 제1 챔버(110)의 상방 및 하방 쪽에 배치되어 있다.
제어 밸브(V20)의 하방에 중간 감압 용기(120)을 배열한다. 중간 용기(120)의 측면에는 슬러리 입구(121)이 있고 저부에는 슬러리 출구(122)가 있다. 슬러리 입구(121)은 제1 챔버(110)의 슬러리 출구(111) 아래에 놓인다. 또한 중간 용기(120)의 상단부 및 제1 챔버(110)의 상단부는 제1 균압관(T1)을 통해 연결되어 있다. 제어 밸브(VA)가 예를 들면, 제1 균압관(T1)의 최상단에 배치된다. 고압 슬러리 용기(100)과 유사하게, 압력 조절 유니트(C2)의 검출치를 기준으로 질소 또는 공기와 같은 가압 불활성 기체를 압력 조절 밸브(VC3)를 통해 중간 용기(120)으로 공급하거나, 또는 불활성 기체를 중간 용기(120)으로부터 압력 조절 밸브(VC4)를 통해 배출시켜서 중간 용기(120)에서의 슬러리 압력을 조절한다.
중간 용기(120)의 하방에 제어 밸브(V30)을 통해 제2 챔버(130)이 제공된다. 제2 챔버(130)에는 그의 상단과 저부에 각각 슬러리 입구(131)과 슬러리 출구(132)가 있다. 슬러리 입구(131)은 중간 용기(120)의 슬러리 출구(122) 아래에 놓인다. 제2 챔버(130)이 슬러리 운반 통로를 따라 비스듬한 모양으로 배열되어 슬러리 출구(132)가 슬러리 입구(131) 아래쪽에 위치되도록 한다. 제2 챔버(130)은 중간 용기(120)보다 용량을 작게 하여 압력 변동을 방지하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제2 챔버(130)의 용량이 중간 용기(120)의 용량의 1/20배 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 제2 챔버(130)의 상단부와 중간 용기(120)의 상단부는 제2 균압관(T2)에 의해 연결된다. 제어 밸브(VB)를 예를 들면, 제2 균압관(T2)의 최상단에 위치시킨다.
제2 챔버(130)의 하방에는 제어 밸브(V40)을 통해 저압 슬러리 용기(140)이 배열된다. 저압 슬러리 용기(140)은 제1의 바람직한 실시태양에서의 저압 슬러리 용기(25)에 해당한다. 저압 슬러리 용기(140)에는 슬러리 입구(141) 및 슬러리 출구(142)가 각각 그의 상단과 저부에 있다. 슬러리 입구(141)을 제2 챔버(130)의 슬러리 출구(132) 아래에 배열한다.
이제, 상기의 슬러리 운반 메카니즘의 공정을 도 4 내지 9를 참조하여 기재할 것이다.
도 4는 슬러리 운반 공정(압력 감소 공정)의 개시 전의 상태를 도시하며, 여기서 고압 슬러리 용기(100)에는 예를 들면, 냉각기(23)으로부터 운반된 44 ℓ의 고압 석탄-물 슬러리가 들어있다(도 1 참조). 이 상태에서, 고압 슬러리 용기(100), 제1 챔버(110), 중간 감압 용기(120), 제2 챔버(130) 및 저압 슬러리 용기(140)의 압력은 각각 165 kg/cm2, 80 kg/cm2, 77 kg/cm2, 0 kg/cm2및 0 kg/cm2이고, 제어 밸브(V10), (V20), (V30), (V40), (VA) 및 (VB)를 도 4에 지시된 바와 같이 잠가 둔다.
액면(슬러리 수준)이 소정의 수준에 도달될때 제어 밸브(V10)을 각각 여닫으면서 조절한다. 고압 슬러리 용기(100)에 슬러리가 항상 남아있도록 조처한다. 다른 한편으로는, 제어 밸브(V20), (V30), (V40), (VA) 및 (VB)는 밸브 조절기(도시되지 않음)에 의해 시간에 따라 조절된다.
먼저 도 5에 도시된 것처럼 제어 밸브(V10)을 열면, 고압 슬러리 용기(100)과 제1 챔버(110)에서의 초기 압력이 각각 165 kg/cm2과 80 kg/cm2이기 때문에, 둘 사이의 압력차에 의해 고압 슬러리 용기(100)의 예를 들면 고압 슬러리 20 ℓ가 제1 챔버(110)으로 빨려들어 둘의 압력이 동일한 값(158 kg/cm2)에 도달하게 된다. 고압 슬러리 용기(100)과 제1 챔버(110)의 압력은 파이프, 용기(100) 및 제1 챔버(110)의 부피에 의해 결정된다.
그 다음, 도 6에 도시한 바와 같이 제어 밸브(V10)을 잠그고 제어 밸브(V20)을 열면, 제1 챔버(110)에서의 158 kg/cm2의 고압 기체 에너지에 의해 제1 챔버(110)의 슬러리가 중간 용기(120)으로 옮겨진다. 따라서, 제1 챔버(110)의 압력은 감소하는 반면 중간 용기(120)의 압력은 증가한다. 제1 챔버(110)의 저부는 고압 슬러리 용기(100)으로부터 연장된 파이프로부터 상향으로 분지된 상기의 분지로의 상단끝에 위치하며, 또한 제1 챔버(110)이 수직적으로 배열되기 때문에, 액체(슬러리)는 기체에 의해 부드럽게 옮겨져 기체가 대량으로 액체(슬러리)를 돌파하여 중간 용기(120)으로 들어가지 않도록 막아 제1 챔버(110)에 슬러리가 남아있는 것을 방지한다. 다른 한편으로는 제1 챔버(110)을 수평으로 배열하면, 기체가 액체(슬러리)를 앞질러 진행하여 슬러리가 제1 챔버(110)에 남아있도록 할 수 있다.
이어서, 밸브(VA)를 도 6에 도시한 바와 같이 열면, 제1 챔버(110)의 기체가 제1 균압관(T1)을 통해 중간 용기(120)으로 흘러들어가 두 압력이 동일한 값(80 kg/cm2)에 도달하게 한다. 그러므로, 슬러리가 제1 챔버(110)에 남아있다고 해도, 제1 챔버(110)의 슬러리는 중력에 의해 점차 중간 용기(120) 안으로 낙하한다. 따라서, 슬러리를 제1 챔버(110)으로부터 확실하게 뽑아내어 슬러리가 제1 챔버(110)이나 하방 파이프에 남아있지 못하게 할 수 있다. 다른 한편으로는 균압관(T1)이 없을 경우, 기체가 슬러리를 뚫고나가 중간 용기(120)으로 흘러들어가 제1 챔버(110)의 압력이 일시적으로 중간 용기(120)의 압력보다 낮아지게 될 수 있다. 이는 슬러리가 중력에 의해 낙하하지 못하게 하여 슬러리를 남아있게 한다.
그 다음, 제어 밸브(VB)를 도 7에서 도시한 바와 같이 열면, 제2 균압관(T2)를 통해 중간 용기(120)의 기체가 제2 챔버(130)으로 유동한다. 따라서, 중간 용기(120)의 압력은 80 kg/cm2에서 77 kg/cm2로 감소하는 반면, 제2 챔버(130)의 압력은 0 kg/cm2에서 77 kg/cm2으로 증가함으로써, 두 압력이 동일한 값에 도달하게 된다.
이어서, 제어 밸브(V30)을 열면, 제2 챔버(130)이 중간 용기(120)의 아래에 위치하고 있기 때문에, 중간 용기(120)의 슬러리가 중력으로 인해 제2 챔버(130)으로 낙하한다. 제2 챔버(130)은 비스듬하게, 수평으로 또는 수직으로 배치될 수 있지만, 중간 용기(120)으로부터 제2 챔버(130)으로의 슬러리 운반 후, 제2 챔버(130)에 기체가 머물지 않도록 제2 챔버를 수직으로 배열시키도록 하는 것이 바람직하다.
제2 균압관(T2)를 통해 중간 용기(120)과 제2 챔버(130)에서 압력을 동일하게 하는 이유는, 제2 균압관(T2)가 없다면 중간 용기(120)으로부터 제2 챔버(130)으로의 슬러리 운반시 제어 밸브(V30)에서 중간 용기(120)과 제2 챔버(130) 사이의 압력차가 커진다는(즉, 약 80 kg/cm2) 점과 또한 중간 용기(120)에서의 압력이 약 80 kg/cm2이기 때문에 슬러리에서의 물의 증발이 슬러리 운반시 즉시 제어 밸브(V30)의 하방에서 일어난다는 것이다. 다른 한편으로는, 제2 챔버(130)에서의 압력이 슬러리의 포화 압력보다 낮아지지 않도록 슬러리의 운반이 진행되면 증발이 일어나지 않는다.
결과적으로, 기체가 운반된 슬러리에서 거품의 형태로 생겨나 기체 팽창력으로 인한 마찰력이 증가하게 된다. 따라서 슬러리가 제어 밸브(V30)을 통과할 때, 제어 밸브(V30)이 마모될 가능성이 있다. 다른 한편으로는, 제2 균압관(T2)가 있는 경우, 중간 용기(120)과 제2 챔버(130)에서의 압력이 슬러리의 운반 전에 서로 같게 되어 제어 밸브(V30)에서의 압력 강하를 막는다. 따라서, 운반 동안 슬러리의 일부가 기체로 변화될 가능성을 방지해 제어 밸브(V30)의 침식을 억제할 수 있다.
중간 용기(120)으로부터 제2 챔버(130)으로의 슬러리 운반 후, 제어 밸브(V30) 및 (VB)를 잠그고 제어 밸브(V40)을 도 8에 도시한 바와 같이 열어 슬러리를 제2 챔버(130)으로부터 저압 슬러리 용기(140)으로 운반한다. 결과적으로, 제2 챔버(130)의 압력은 77 kg/cm2에서 0 kg/cm2(즉, 저압 슬러리 용기(140)의 압력)로 감소한다. 그 다음, 도 9에 도시한 바와 같이, 제어 밸브(V40)을 잠가, 고압 슬러리 용기(100)으로부터 저압 슬러리 용기(140)으로의 슬러리 운반을 종결시킨다. 이어서, 저압 슬러리 용기(140)을 기체 배기 파이프(도시하지 않음)를 통해 배출시켜 대기압에 노출시킨 후, 슬러리를 파이프(P4)를 통해 탈수기(31)로 이송시킨다(도 2를 참조).
상기의 슬러리 운반 메카니즘에 따르면, 제1 균압관(T1)을 제공하기 때문에, 슬러리가 제1 챔버(110)으로부터 중간 용기(120)으로 전부 운반되어 제어 밸브(V20)의 상방에 슬러리가 남아있지 않도록 한다. 따라서, 슬러리를 안정하게 운반할 수 있다. 또한, 제어 밸브(VA) 및 (VB)를 반드시 제1 및 제2 균압관(T1) 및 (T2)의 최상단에 각각 배치하기 때문에, 운반 동안 석탄이 튀어 발생하는 제어 밸브(VA)와 (VB)의 막힘을 방지할 수 있다.
또한, 제2 균압관(T2)를 제공하기 때문에, 슬러리가 그의 중량에 의해 흘러서 제어 밸브(V30)을 가로지르는 슬러리 유속이 작아지도록 하며, 추가로 슬러리 운반 동안 물의 증발을 방지한다. 따라서, 제어 밸브(V30)의 침식을 막을 수 있다. 제어 밸브(V10) 양쪽의 압력 차이는 약 80 kg/cm2로 크다. 그러나, 고압 슬러리 용기(100)의 압력은 높은 반면 온도는 낮기 때문에(170 ℃), 용기(100)의 증기압은 낮다. 따라서, 용기(100)의 압력이 슬러리 운반 동안 감소한다고 할지라도, 슬러리에서의 물의 증발은 일어나지 않는다. 또한 개질을 위한 온도는 용기(100)의 최소 압력인 158 kg/cm2에 상응하는 포화 증기 온도보다 높지 않은 값으로 맞춰지지 때문에, 증기 발생이 일어난다는 것은 불가능하다. 따라서, 슬러리가 액체 형태로 제어 밸브(V10)을 통과하기 때문에 제어 밸브(V10)의 침식을 어느 정도 억제할 수 있다.
제어 밸브(V20) 양쪽의 압력 차이는 약 81 kg/cm2으로 크다. 그러나, 제어 밸브(V10)과 유사하게 고압 슬러리는 중간 용기(120)의 작동 압력 하에서 증발이 일어나지 않는 온도로 냉각되기 때문에, 슬러리는 액체의 형태로 제어 밸브(V20)을 통과하여 제어 밸브(V20)의 침식을 어느 정도 억제할 수도 있다. 상기한 바와 같이, 제어 밸브(V10) 내지(V30)의 침식을 어느 정도 억제할 수 있기 때문에, 이들 제어 밸브의 수명이 연장될 수 있다.
이러한 바람직한 실시태양에서, 제어 밸브(V20)을 연후 고온 슬러리 용기(100) 및 제1 챔버(110)의 압력이 반드시 서로 동일하게 되었을 때 제어 밸브(VA)를 연다. 두 단계 압력 감소 즉, 고압 슬러리 용기(100)에서 중간 용기(120)으로의 압력 감소 및 중간 용기(120)에서 저압 슬러리(140)으로의 압력 감소를 수행할 지라도, 고압 슬러리 용기(100)에서 저압 슬러리 용기(140)으로의 압력 감소를 위해 두 단계 이상의 압력 감소를 수행할 수 있다. 이런 경우에는, 고압 슬러리 용기(100)과 저압 슬러리 용기(140) 사이에 다수의 중간 용기(120) 및 관련 부재를 제공한다.
이제, 본 발명의 제3의 바람직한 실시태양을 도 10 내지 14를 참조하여 기재할 것이다.
제3의 바람직한 실시태양은 제2의 바람직한 실시태양과 비교하여 구조가 보다 단순한 제1의 바람직한 실시태양에서 고압 슬러리 용기(24)에서 저압 슬러리 용기(25)로의 슬러리 운반을 개선시키는 것을 목적으로 한다.
도 10은 제1의 바람직한 실시태양의 슬러리 운반 메카니즘을 대체하는 슬러리 운반 메카니즘 즉, 고압 슬러리 용기(24)에서부터 저압 슬러리 용기(25)까지 개질 시스템(20)의 일부를 도시한다.
도 10에서, 숫자(200)은 제1의 바람직한 실시태양에서의 고압 슬러리 용기(기체-액체 분리기)(24)에 정확하게 해당하는 기체-액체 분리기 형태의 고압 슬러리 용기를 나타낸다. 압력 조절 유니트(PC)의 검출치를 기준으로, 질소 또는 공기와 같은 가압 불활성 기체를 압력 조절 밸브(VC10)을 통해 고압 슬러리 용기(200)으로 공급하거나 또는 압력 조절 밸브(VC20)을 통해 고압 슬러리 용기(200)으로부터 불활성 기체를 배출시켜서 고압 슬러리 용기(200)의 고압 슬러리의 압력을 조절한다.
고압 슬러리 용기(200)의 하방에 이를 통한 슬러리 운반용 탄소강 파이프(210)을 배치한다. 파이프(210)은 비상 차단 밸브(V100) 및 제어 밸브(V200)과 함께 하방쪽 방향으로 순서대로 배치한다. 제어 밸브(V200)은 예를 들면, 볼 밸브의 형태이며, 고압 슬러리 용기(200)에 제공되는 차등 수준(differential level) 계량기(LS)를 기준으로 개폐하도록 조절된다.
비상 차단 밸브(V100)은 보통은 열려있지만 예를 들면 제어 밸브(V200)이 잘못해서 열렸을 때와 같은 비상시에는 닫혀, 슬러리가 조절되지 않고 저압 슬러리 용기(260)으로 흘러들어가지 않도록 한다. 저압 슬러리 용기(260)은 제1의 바람직한 실시태양에서의 저압 슬러리 용기(25)에 정확하게 해당한다. 비상 차단 밸브(V100)은 예를 들면, 고압 슬러리 용기(200)에서의 액면(슬러리면) 또는 압력에 따라서 조절되며, 예를 들면, 고압 슬러리 용기(200)에서 액면의 급격한 감소가 검출되면 닫힌다.
고압 슬러리 용기(200)에서 제어 밸브(V200)의 하방쪽으로의 슬러리 운반시에 발생하는 압력 강하는 파이프(210)에서 발생하는 압력 강하와 제어 밸브(V200)에서 발생하는 압력 강하의 합으로 나타난다. 파이프(210)의 내경 및 길이와 제어 밸브(V200)의 모양은 상기의 압력 강하의 합이 작은 값, 예를 들면 슬러리 증발이 일어나지 않는 5 kg/cm2이하의 값에 이르도록 설정된다.
유동 조임부(240)은 제어 밸브(V200)의 파이프 하방에서 분리되어 제공된다. 도 11에 도시한 바와 같이, 조임부(240)에는 그의 상방(입구)(242a) 및 하방(출구)(242b)에 플랜지 부위(241a) 및 (241b)가 있다. 플랜지 부위(241a)는 조임부(240)의 상방에 배치된 파이프(210a)의 플랜지 부위와 커플링되고, 플랜지 부위(241b)는 조임부(240)의 하방에 배치된 파이프(210b)의 플랜지 부위와 커플링된다.
조임부(240)의 상방 말단(242a)의 내경(D1)은 파이프(210a)의 내경과 같게 설정한다. 조임부(240)의 하방 말단(242b)의 직경은 파이프(210b)의 내경과 같다. 조임부(240)은 상방 말단 및 하방 말단이 각각 상방 말단(242a)와 하방 말단(242b)로부터 소정의 거리만큼 이격된 좁은 부위(243)을 포함한다. 좁은 부위(243)은 내경(D2) 및 길이(L1)을 갖으며, 이들은 조임부(240)에서의 압력 강하가 고압 슬러리 용기(200) 및 저압 슬러리 용기(260) 사이의 압력차와 반드시 동일하게 되도록 결정된다.
도 12는 제3의 바람직한 실시태양에서 조임부(240)의 변형을 보여준다. 이러한 변형에서 조임부(240)은 플랜지(241a)과 (241b)를 용접시킨 탄소강 파이프(251)을 포함한다. 좁은 부위(243)을 형성하는 세라믹 관형 좁힘 부재(조임부)(252)는 파이프(251)의 안쪽에 고정되어 있다. 좁힘 부재(252)는 내경(D2) 및 길이(L1)을 갖는다.
파이프(251)의 하방 말단(242b)의 가까이에 내경이 D3인 고리형 스탑퍼(stopper)(253)을 파이프(251)안에 배치한다. 스탑퍼(253)의 외주변은 파이프(251)의 내주변에 용접된다.
스탑퍼(253)의 상방에는, 관형 부재(254)를 파이프(251)의 내주변을 따라서 배치한다. 관형 부재(254)의 내경은 좁힘 부재(252)의 외경 보다 크고 길이는 좁힘 부재(252)의 길이(L1)보다는 길다. 관형 부재(254)의 하방 말단 표면은 스탑퍼(253)의 상방 말단 표면에 용접된다. 관형 부재(254)의 안쪽에는, 좁힘 부재(252)가 있고, 또한 각각 테프론(Teflon)으로 만들어진, 내경(D4)를 갖는 한쌍의 고리(255)가 좁힘 부재(252)의 상방과 하방에 배치되어 있다. 관형 부재(254)의 상방 말단에서, 내경(D4)를 갖는 관형 나사 부재(256)은 관형 부재(254)의 내주변과 맞물린다.
스탑퍼(253), 관형 부재(254) 및 나사 부재(256)은 탄소강으로 제조된다. 스탑퍼(253)의 내경(D3) 및 고리(255)와 나사 부재(256)의 내경(D4)는 좁힘 부재(252)의 내경(D2) 보다 크게 하는 반면, 스탑퍼(253)의 내경(D3)는 좁힘 부재(252)의 외경 보다 작게 한다. 나사 부재(253)를 관형 부재(254) 내로 나사못으로 고정시킴으로써 좁힘 부재(252)의 하방 말단 표면을 고리(255)를 통해 스탑퍼(253)의 상방 말단 표면에 압착시켜 좁힘 부재(252)를 파이프(251)의 안쪽에 고정시킨다. 좁힘 부재(252)의 내경(D2) 보다 작을수록, 고리(255) 및 나사 부재(256)의 내경은 달라질 수 있다.
도 13은 제3의 바람직한 실시태양에서의 조임부(240)의 변형 또는 상기의 변형을 도시한다. 이러한 변형에서는, 하방 파이프(210b)에는 감소기(260)이 있어서, 파이프(210b)가 유동 조임부(240)에 커플링되는 파이프(210b)의 상방 말단으로부터 소정의 거리가 떨어진 위치에서 파이프(210b)의 내경을 점차 증가시키도록 한다. 이는 특히 감압 후 슬러리의 증발이 일어날 때 바람직하다. 구체적으로 말하자면, 슬러리의 증발이 일어날 때, 거품이 발생해 부피를 증가시킨다. 이런 경우, 파이프의 내경이 일정하다면, 슬러리 유속이 증가하여 파이프의 침식 가능성이 커진다. 이런 관점에서, 파이프(210b)의 내경을 점차 증가시켜 그러한 가능성을 억제한다. 예를 들면, 상방 파이프(210a)의 내경(D5) 및 하방 파이프(210b)의 내경(D6)은 각각 10.16 cm(4 인치)와 15.24 cm(6 인치)이다. 감소기(260)는 동심원형 또는 이심원형일 수 있고, 조임부(240)의 상방 또는 하방에 있을 수 있다.
도 10으로 되돌아가면, 대기압의 슬러리를 일시적으로 저장하기 위한 저압 슬러리 용기(260)이 유동 조임부(240)의 하방에 있다. 저압 슬러리 용기(260)은 배기 통로(261)이 상단에 있어서 기체를 배출하며, 하단부에는 파이프(262)가 있어서 슬러리를 탈수기(31)(도 2 참조)로 운반한다. 냉각기(263)은 슬러리를 냉각시키기 위해 제공될 수 있다. 이러한 실시태양에서, 고압 슬러리 용기(200)의 상단부는 파이프(220)을 통해 쿠션 드럼(230)에 연결되어 있다. 볼 밸브 형태의 제어 밸브(V300)이 쿠션 드럼(230)으로의 통로 개폐를 위해 파이프(220)의 최상단 부분에 있다.
이제부터는 상기의 슬러리 운반 메카니즘의 작동을 아래에 기재할 것이다.
고압 슬러리 용기(200)에서 슬러리 수준이 차등 수준 계량기(LS)에 의해 검출된 대로 제1 수준에 도달하면 제어 밸브(V200)을 조절하여 연다. 소정 시간 경과 후 또는 슬러리 수준이 제1 수준 보다 낮은 제2 수준에 도달하면, 제어 밸브(V200)을 조절하여 잠근다. 제어 밸브(V200)의 작동을 조절하여 슬러리가 항상 고압 슬러리 용기(200)에 존재하도록 하여 기체가 파이프(210)으로 들어가지 않도록 한다.
상기의 방식에서, 소정 양의 슬러리를 비상 차단 밸브(V100) 및 제어 밸브(V200)을 통해 조임부(240)으로 운반한다. 이 때 제어 밸브(V300)을 열어 용기(200)에서 쿠션 드럼(230)으로 기체를 배출하여 용기(200)에서 기체의 압력 변동을 억제하도록 조처할 수 있다.
고압 슬러리 용기(200)에서 제어 밸브(V200)의 하방쪽으로의 슬러리 운반시 발생하는 압력 강하는 상기한 바와 같이 작기 때문에, 슬러리는 액상으로 제어 밸브(V200)의 하방쪽으로 운반된다. 구체적으로 말하자면, 슬러리의 압력 강하가 제어 밸브(V200)의 하방쪽으로의 운반시 일어난다고 하더라도, 압력 강하가 작아서, 슬러리의 증발이 일어나지 않기 때문에 슬러리는 액상으로 제어 밸브(V200)을 통과할 수 있다.
그 다음, 슬러리는 조임부(240)을 통과한다. 상기한 바와 같이 조임부(240)에서 통로는 입구에서는 단면이 크고 그 다음 좁은 부위(243)에서는 감소했다가 다시 출구에서는 증가한다. 따라서, 좁은 부위(243)에서 출구로 이동시 발생하는 압력 강하는 크다. 예를 들면, 조임부(240)의 입구에서 압력이 약 135 kg/cm2G일 때, 출구의 압력은 약 2 kg/cm2G이 된다.
조임부(240)을 통과한 후, 슬러리는 기체가 배기 통로(261)을 통해 배출되는 저압 슬러리 용기(260)으로 운반되어 슬러리 압력이 대기압으로 감소된다. 슬러리는 저압 슬러리 용기(260)에 일시적으로 저장된 후, 탈수기(31)로 운반된다.
상기의 제3의 바람직한 실시태양에 따르면, 압력 강하가 조임부(240)에서 크도록 설정하여 파이프(210) 및 제어 밸브(V200)에서 발생하는 압력 강하를 감소시킨다. 따라서, 슬러리는 액상으로 제어 밸브(V200)의 하방쪽으로 운반된 후, 조임부(240)에서의 압력이 크게 감소될 수 있다. 결과적으로 슬러리가 침식이 일어나지 않을 범위의 유속으로 제어 밸브(V200)을 통과하기 때문에, 침식의 발생을 억제할 수 있다. 이는 제어 밸브(V200)의 수명을 연장시킨다. 또한 제어 밸브(V200)에서의 압력 강하가 작기 때문에, 제어 밸브(V200)은 볼 밸브와 같이 단순한 구조를 가질 수 있다.
다른 한편으로는, 조임부(240)에서의 압력 강하가 커서 조임부(240)을 통과하는 슬러리 유속이 크게 된다. 따라서, 슬러리의 마찰력이 커져서 침식을 유발한다. 이런 경우에는 조임부(240)을 교체할 필요가 있다. 조임부(240)은 분리 제공되기 때문에, 교체가 용이하다. 또한 제어 밸브(V200)에 필요한 까다로운 해제 조작이 필요하지 않다. 더욱이, 조임부(240)은 제어 밸브(V200)와 비교하여 구조상 단순하기때문에 덜 비싸다. 따라서, 조임부(240)의 교체가 필요한 경우라고 하더라도, 제어 밸브(V200)의 교체와 비교하면 조작이 보다 용이하고 가격이 저렴할 수 있다.
또한, 제3의 바람직한 실시태양에 따르면, 고압 슬러리 용기(200)과 저압 슬러리 용기(260) 사이에 단지 비상 차단 밸브(V100), 제어 밸브(V200) 및 조임부(240)만을 제공하면 되므로, 슬러리 운반 메카니즘은 구조상 간단하고 조절이 용이하다.
도 14는 도 11에 도시한 조임부(240)의 추가 변형을 보여준다. 이러한 변형에서는, 조임부(270)에는 상방 말단(271a)에서부터, 통로의 단면이 일정하고 작은 좁힘 부분(272)까지 단면이 점차 감소한 후 및 하방 말단(271b)를 향해 단면이 점차 증가하는 슬러리 유동 통로가 있다. 이러한 배열에서, 큰 압력 강하가 상기의 조임부(240)에서와 유사하게 도달될 수 있으며, 추가로 통로의 단면의 변화가 점진적이기 때문에 슬러리의 마찰력은 감소할 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시태양의 면에서 기술했으나 본 발명은 이것으로 제한되는 것은 아니며, 첨부된 청구의 범위에서 정의된 본 발명의 원칙에서 벗어나지 않는 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
상기한 바에 따르면, 본 발명은 종래 기술의 문제점들을 해결하여 고농도 석탄-물 슬러리의 생산성이 높으며, 저급 석탄의 품질을 개선할 수 있다.

Claims (13)

  1. 입도가 3 mm 이하가 되게 저급 석탄을 습식 분쇄하여 분쇄된 석탄을 생산하는 단계;
    300 ℃ 이상의 가압 열수 분위기 하에서 상기 분쇄된 석탄에 개질 처리(upgraded treatment)를 행하여 개질탄을 생산하는 단계; 및
    상기 개질탄을 사용하여 고농도 석탄-물 슬러리를 생산하는 단계
    를 포함하는 석탄-물 슬러리의 생산 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저급 석탄이 아역청탄이고, 상기 개질 처리를 10 분 이상 상기 아역청탄에 행하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 저급 석탄이 갈탄이고, 상기 개질 처리를 20 분 이상 상기 갈탄에 행하는 방법.
  4. 저급 석탄을 습식 분쇄하여 입도가 3 mm 이하인 분쇄된 석탄 슬러리를 생산하는 제1 처리 시스템;
    300 ℃ 이상의 가압 열수 분위기 하에서 상기 분쇄된 석탄 슬러리에 개질 처리를 행하여 개질탄 슬러리를 생산하는 제2 처리 시스템;
    상기 개질탄 슬러리에 탈수 처리를 행하여 개질탄 케이크 및 여액을 생산하고, 상기 개질탄 케이크에 물과 첨가제를 첨가하고 이들을 혼합하여 고농도 석탄-물 슬러리를 생산하는 제3 처리 시스템; 및
    상기 분쇄된 석탄 슬러리를 생산하기 위한 물로서 상기 여액을 재순환시키는 제4 처리 시스템
    을 포함하는 석탄-물 슬러리 생산 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 처리 시스템은 상기 분쇄된 석탄 슬러리를 가열하기 위한 가열 메카니즘을 포함하며, 상기 제4 처리 시스템은 제거될 여액에 함유된 유기 성분을 연소시키기 위한 연소 메카니즘을 포함하고, 상기 연소 메카니즘으로부터 배출된 배기 기체는 상기 분쇄된 석탄 슬러리를 가열하기 위한 상기 가열 메카니즘에 공급되는 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 처리 시스템이 습식 분쇄기와 상기 습식 분쇄기 이전에 배열된 부유기를 포함하고, 상기 제3 처리 시스템에서 생산된 상기 여액은 상기 여액 중의 발포성 성분을 사용하여 상기 저급 석탄을 디에싱(deashing)하기 위한 상기 부유기에 공급되는 시스템.
  7. 고압 슬러리 용기의 하방에 제공되고 용량이 상기 고압 슬러리 용기의 용량보다 적은 제1 챔버;
    상기 제1 챔버의 하방 및 상기 제1 챔버의 슬러리 출구 아래에서 제공된 중간 감압 용기;
    상기 중간 감압 용기와 저압 슬러리 용기 사이에 그리고 상기 중간 감압 용기의 슬러리 출구 아래에 제공되고 용량이 상기 중간 감압 용기의 용량보다 적은 제2 챔버;
    상기 고압 슬러리 용기와 상기 제1 챔버 사이에 제공된 제1 제어 밸브;
    상기 제1 챔버와 상기 중간 감압 용기 사이에 제공된 제2 제어 밸브;
    상기 중간 감압 용기와 상기 제2 챔버 사이에 제공된 제3 제어 밸브;
    상기 제2 챔버와 상기 저압 슬러리 용기 사이에 제공된 제4 제어 밸브; 및
    상기 제1 챔버의 상단부와 상기 중간 감압 용기의 상단부 사이를 연결하고 제5 제어 밸브가 장치된 균압관
    을 포함하며, 상기 제1 내지 제4 제어 밸브를 조작하여, 고압 슬러리의 압력을 차례로 감소시키면서 상기 제1 챔버, 상기 중간 감압 용기 및 상기 제2 챔버를 통하여 상기 고압 슬러리 용기의 슬러리를 상기 저압 슬러리 용기로 운반시키고, 상기 제1 챔버로부터 상기 중간 감압 용기로 슬러리를 운반할 때 상기 제5 제어 밸브를 열어 상기 제1 챔버 및 상기 중간 감압 용기의 압력을 서로 균등하게 하는,
    가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄-물 슬러리에 개질 처리를 행하여 얻은 상기 고압 슬러리의 압력을 감소시키면서 상기 고압 슬러리를 상기 고압 슬러리 용기로부터 상기 저압 슬러리 용기로 운반하기 위한 슬러리 운반 메카니즘.
  8. 고압 슬러리 용기의 하방에 제공되고 용량이 고압 슬러리 용기의 용량보다 적은 제1 챔버;
    상기 제1 챔버의 하방 및 상기 제1 챔버의 슬러리 출구 아래에 제공된 중간 감압 용기;
    상기 중간 감압 용기와 저압 슬러리 용기 사이 및 상기 중간 감압 용기의 슬러리 출구 아래에 제공되고 용량이 상기 중간 감압 용기의 용량 보다 작은 제2 챔버;
    상기 고압 슬러리 용기와 상기 제1 챔버 사이에 제공된 제1 제어 밸브;
    상기 제1 챔버와 상기 중간 감압 용기 사이에 제공된 제2 제어 밸브;
    상기 중간 감압 용기와 상기 제2 챔버 사이에 제공된 제3 제어 밸브;
    상기 제2 챔버와 상기 저압 슬러리 용기 사이에 제공된 제4 제어 밸브; 및
    상기 중간 감압 용기의 상단부와 상기 제2 챔버의 상단부 사이를 연결하고 제5 제어 밸브가 장치된 균압관
    을 포함하며, 상기 제1 내지 제4 제어 밸브를 조작하여, 고압 슬러리의 압력을 차례로 감소시키면서 상기 제1 챔버, 상기 중간 감압 용기 및 상기 제2 챔버를 통하여 상기 고압 슬러리 용기의 슬러리를 상기 저압 슬러리 용기로 운반시키고, 상기 중간 감압 용기로부터 상기 제2 챔버로 슬러리를 운반할 때 상기 제5 제어 밸브를 열어 상기 중간 감압 용기와 상기 제2 챔버의 압력을 서로 균등하게 하는,
    가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄-물 슬러리에 개질 처리를 행하여 얻은 상기 고압 슬러리의 압력을 감소시키면서 상기 고압 슬러리를 상기 고압 슬러리 용기로부터 상기 저압 슬러리 용기로 운반하기 위한 슬러리 운반 메카니즘.
  9. 저부가 고압 슬러리 용기로부터 연장되는 파이프로부터 상향으로 분지되는 분지로의 상단끝에 위치하고 용량이 상기 고압 슬러리 용기의 용량보다 적은 수직의 제1 챔버;
    상기 파이프를 따라 상기 분지로의 하방에 제공된 중간 감압 용기;
    상기 중간 감압 용기와 저압 슬러리 용기 사이에 제공되고 용량이 상기 중간 감압 용기의 용량 보다 적은 제2 챔버;
    상기 고압 슬러리 용기와 상기 제1 챔버 사이에 제공된 제1 제어 밸브;
    상기 제1 챔버와 상기 중간 감압 용기 사이에 제공된 제2 제어 밸브;
    상기 중간 감압 용기와 상기 제2 챔버 사이에 제공된 제3 제어 밸브; 및
    상기 제2 챔버와 상기 저압 슬러리 용기 사이에 제공된 제4 제어 밸브
    를 포함하며, 상기 제1 내지 제4 제어 밸브를 조작하여, 고압 슬러리의 압력을 차례로 감소시키면서 상기 제1 챔버, 상기 중간 감압 용기 및 상기 제2 챔버를 통하여 상기 고압 슬러리 용기의 슬러리를 상기 저압 슬러리 용기로 운반시키는,
    가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄-물 슬러리에 개질 처리를 행하여 얻은 상기 고압 슬러리의 압력을 감소시키면서 상기 고압 슬러리를 상기 고압 슬러리 기로부터 상기 저압 슬러리 용기로 운반하기 위한 슬러리 운반 메카니즘.
  10. 저부가 고압 슬러리 용기로부터 연장되는 파이프로부터 상향으로 분지되는 분지로의 상단끝에 위치되고 용량이 상기 고압 슬러리 용기의 용량보다 적은 수직의 제1 챔버;
    상기 파이프를 따라 상기 분지로의 하방 및 상기 제1 챔버의 저부 아래에 제공된 중간 감압 용기;
    상기 중간 감압 용기와 저압 슬러리 용기 사이에 및 상기 중간 감압 용기의 슬러리 출구 아래에 제공되고 용량이 상기 중간 감압 용기의 용량보다 적은 제2 챔버;
    상기 고압 슬러리 용기와 상기 제1 챔버 사이에 제공된 제1 제어 밸브;
    상기 제1 챔버와 상기 중간 감압 용기 사이에 제공된 제2 제어 밸브;
    상기 중간 감압 용기와 상기 제2 챔버 사이에 제공된 제3 제어 밸브; 및
    상기 제2 챔버와 상기 저압 슬러리 용기 사이에 제공된 제4 제어 밸브;
    상기 제1 챔버의 상단부와 상기 중간 감압 용기의 상단부를 연결하고 제5 제어 밸브가 장치된 제1 균압관;
    상기 중간 감압 용기의 상단부와 상기 제2 챔버의 상단부 사이를 연결하고 제6 제어 밸브가 장치된 제2 균압관
    을 포함하며, 상기 제1 내지 제4 제어 밸브를 조작하여, 고압 슬러리의 압력을 차례로 감소시키면서 상기 제1 챔버, 상기 중간 감압 용기 및 상기 제2 챔버를 통하여 상기 고압 슬러리 용기의 슬러리를 상기 저압 슬러리 용기로 운반시키고, 슬러리를 상기 제1 챔버로부터 상기 중간 감압 용기로 운반할 때 상기 제5 제어 밸브를 열어 상기 제1 챔버와 상기 중간 감압 용기의 압력을 서로 균등하게 하고, 슬러리를 상기 중간 감압 용기로부터 상기 제2 챔버로 운반할 때 상기 제6 제어 밸브를 열어 상기 중간 감압 용기와 상기 제2 챔버의 압력을 서로 균등하게 하는,
    가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄-물 슬러리에 개질 처리를 행하여 얻은 상기 고압 슬러리의 압력을 감소시키면서 상기 고압 슬러리를 상기 고압 슬러리 용기로부터 상기 저압 슬러리 용기로 운반하기 위한 슬러리 운반 메카니즘.
  11. 슬러리 유동 통로를 개폐하기 위하여 고압 슬러리 용기와 저압 슬러리 용기 사이에 제공된 밸브; 및
    상기 밸브의 하방에 제공되고 상기 슬러리 유동 통로의 단면이 일단 감소된 후 증가하는 조임부(restrictor portion)
    를 포함하며, 고압 슬러리는 액상으로 상기 조임부의 입구에 운반되어 상기 조임부에서 압력 강하가 행해지는,
    가압 열수 분위기 하에서 분쇄된 석탄-물 슬러리에 개질 처리를 행하여 얻은 상기 고압 슬러리의 압력을 감소시키면서 상기 고압 슬러리를 상기 고압 슬러리 용기로부터 상기 저압 슬러리 용기로 운반하기 위한 슬러리 운반 메카니즘.
  12. 제11항에 있어서, 상기 고압 슬러리 용기에서의 슬러리 수준이 제1 수준에 도달할 때 상기 밸브를 조절하여 열고, 소정 시간 경과 후에 또는 슬러리 수준이 상기 제1 수준보다 낮은 제2 수준에 도달할 때 잠그는 슬러리 운반 메카니즘.
  13. 제11항에 있어서, 상기 고압 슬러리 용기와 상기 밸브 사이에 제공되는 비상 차단 밸브를 더 포함하는 슬러리 운반 메카니즘.
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