KR100287005B1 - 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석탄 등의 분체시료를 고압으로 반응기에 공급하기 위한 고압분체시료 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 고압의 분체시료를 상단호퍼에서 하단호퍼로 공급할 때 고압의 질소가스에 의한 분체시료의 압착에 의해 발생하는 브리징(bridging) 현상을 방지하기 위한 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템에 관한 것이다.

종래의 방식에서는 가압방법과 브리징방지방법이 별개로 구성되어 있었을 뿐만 아니라 고압의 분체시료 공급장치에서는 별다른 효과를 거두지 못하였으나, 본 발명의 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템에 의하면, 가압라인을 상단호퍼내부에 공급된 분체시료의 하단까지 설치하여 사용하므로, 상단호퍼의 가압과 동시에 가압에 사용되는 가스가 분체시료를 선회유동시킴으로써 가압시 고압가스에 의한 압착으로 발생하는 분체시료의 브리징현상을 방지할 수 있는, 즉 가압과 브리징방지수단이 하나로 통합되어 사용될 수 있다는 효과가 있다.

Description

고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템

본 발명은 석탄 등의 분체시료를 고압으로 반응기에 공급하기 위한 고압분체시료 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 고압의 분체시료를 상단호퍼에서 하단호퍼로 공급할 때 고압의 질소가스에 의한 분체시료의 압착에 의해 발생하는 브리징(bridging) 현상을 방지하기 위한 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템에 관한 것이다.

고압상태에서 운전되는 반응기에 분체시료 등의 분체시료를 공급하기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같은 고압분체시료 공급장치가 필요하며, 이 장치는 반응기에 공급될 가압분체시료를 저장하는 상단호퍼(10)와, 상기 상단호퍼(10)에 분체시료를 유입시키는 상단호퍼밸브(11)와, 상기 상단호퍼(10)내의 분체시료를 가압시키기 위한 가압질소를 공급하도록 상기 상단호퍼(10)의 상부에 가압라인(13)으로 연결된 가압밸브(12)와, 상기 상단호퍼의 내부압력을 해소시키도록 상단호퍼의 일측에 설치된 벤트밸브(14)와, 연소반응기에 가압분체시료를 공급하기 위한 하단호퍼(20)와, 상기 상단호퍼(10)로부터 가압된 분체시료를 하단호퍼(20)로 유입시키도록 상기 상단호퍼(10)와 하단호퍼(20)사이에 개재되어 있는 하단호퍼밸브(21)를 구비하고 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 가압분체시료공급장치의 작동에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상단호퍼(10)의 상부에 설치된 상단호퍼밸브(11)가 열려서 상압상태의 분체시료가 상단호퍼(10)로 공급되며 일정량에 달하게 되면 상기 상단호퍼밸브(11)는 닫힌다.

하단호퍼(20)내의 분체시료는 항상 반응기의 압력보다 높게 운전되어야 반응기로의 원활한 공급이 이루어지므로, 이와 같은 압력을 유지하기 위하여 하단호퍼(20)로 분체시료를 공급하는 상단호퍼(10)에 가압밸브(12)를 통한 가압질소의 주입으로 하단호퍼(20)와 동일한 압력이 될 때까지 분체시료에 대한 가압이 이루어진다.

가압이 완료되면 가압밸브(12)는 다시 닫히고 하단호퍼밸브(21)가 열리면서 상단호퍼(10)의 가압분체시료가 중력에 의하여 하단호퍼(20)로 공급된다. 상기와 같은 작용에 의하여 분체시료의 공급이 완료되면 하단호퍼밸브(21)는 닫히고 상단호퍼(10)내부의 압력을 다시 상압으로 유지하기 위하여 벤트밸브(14)가 열리면서 압력이 낮아지게 된다.

여기서, 상기의 종래기술에서는 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 상단호퍼(10)로 공급되는 분체시료가 가압라인(13)에 침투하는 것을 방지하기 위하여 가압라인(13)을 상단호퍼(10)의 위쪽에 설치하였다.

그러나, 이러한 방식은 실제에 있어서 오히려 상단호퍼(10)내부에 있는 분체시료를 압착시킴에 의해 분체시료의 브리징(bridging) 현상을 초래하여 상단호퍼(10)로부터 분체시료가 원활하게 배출되는 것을 저해하는 원인이 되었다.

따라서, 이와 같은 가압에 의한 상단호퍼(10)내부에서의 브리징(bridging) 현상을 방지하기 위한 방안으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 상압에서 사용되는 일반적인 분체시료공급장치와 마찬가지로 분체시료의 원활한 배출을 위하여 상단호퍼(10)내부의 안식각(θ)을 크게 하거나, 도 4에 도시된 바와 같이 상단호퍼(10)내부에 지지대(16)를 이용하여 역콘(15)을 설치하는 방식을 이용하거나, 또는 도 5에 도시된 바와 같이 상단호퍼(10)외부에 에어녹커(air knocker)(17)를 설치하여 상단호퍼(10)에 충격을 주는 방식 등을 사용하였다.

그러나, 상술한 바와 같이 분체시료의 원활한 배출을 위하여 안식각(θ)을 크게 하는 방식은 상압조건에서 이용할 경우 효과적일 수 있으나, 가압과정에서 강하게 눌려 브리징(bridging)이 형성된 가압분체시료의 경우에는 별로 효과적이지 못하다.

또한, 상단호퍼(10)내부에 역콘(15)을 설치하는 방식은 상기에서의 안식각(θ)을 크게 하는 경우와 마찬가지로 상압조건에서는 많이 이용되고 있으나 고압용기에 있어서는 고압가스에 의해 강하게 압축되어 브리징(bridging)을 형성한 분체시료의 경우에는 별 효과가 없다.

또한, 상단호퍼(10)외부에 에어녹커(17)을 설치하여 브리징형성을 방지하거나 형성된 브리징을 깨트리는 방식 역시 상압이나 저압용 호퍼에서는 효과적인 방식이지만, 고압에서 사용되는 호퍼는 이중용기구조로 되어 있는 경우가 많아서 외벽에 충격을 주더라도 내벽까지 많은 충격량이 전달되지 않으므로 브리징현상억제에 별로 효과가 없다. 또한, 이러한 에어녹커와 같이 호퍼에 진동을 주는 방식은 고압분체시료공급장치의 체결볼트에 진동을 줌으로써 장시간 연속운전시 볼트의 풀림현상 초래와 같은 위험한 경우가 발생할 수도 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고압분체시료 공급장치의 상단호퍼에서 하단호퍼로 분체시료를 공급할 때 가압과정에서 고압의 질소가스에 의해 분체시료가 압착되어 발생하는 분체시료의 브리징(bridging) 현상으로 인하여 분체시료의 공급이 저해되는 것을 방지하는 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 가압분체시료 공급장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 2는 종래의 가압분체시료 공급장치의 작동을 나타내기 위한 일부구성도,

도 3은 분체시료의 브리징을 방지하기 위하여 안식각을 크게 한 종래의 상단호퍼형태를 도시한 도면,

도 4는 분체시료의 브리징을 방지하기 위하여 상단호퍼 내부에 역콘을 설치한 종래의 상단호퍼를 도시한 도면,

도 5는 분체시료의 브리징을 방지하기 위하여 상단호퍼 외부에 에어녹커(air knocker)을 설치한 종래의 상단호퍼를 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 고압분체시료공급장치의 브리징방지시스템을 개략적으로 도시한 구성도,

도 7은 도 6의 A-A선 단면도에 가압밸브와 가압라인을 부가한 개략단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10:상단호퍼 11:상단호퍼밸브

12:가압밸브 14:벤트밸브

20:하단호퍼 21:하단호퍼밸브

30:제1리미트스위치 40:가압라인

41:가압라인의 단부 50:압력트랜스미터

60:제2리미트스위치 100:분체시료

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템은 반응기에 공급될 가압분체시료를 저장하는 상단호퍼와, 상기 상단호퍼에 분체시료를 유입시키는 상단호퍼밸브와, 상기 상단호퍼내의 분체시료를 가압시키는 가압질소를 공급하도록 상기 상단호퍼에 연결된 가압밸브와, 상기 상단호퍼의 내부압력을 해소시키도록 상단호퍼의 일측에 설치된 벤트밸브와, 연소반응기에 가압분체시료를 공급하기 위한 하단호퍼와, 상기 상단호퍼로부터 가압된 분체시료를 하단호퍼로 유입시키도록 상기 상단호퍼와 하단호퍼사이에 개재되어 있는 하단호퍼밸브를 구비하고 있는 고압분체시료 공급장치에 있어서, 상기 상단호퍼밸브의 닫힘을 감지하여 가압밸브에 신호를 전달하는 제1리미트스위치와, 가압시 분체시료가 상기 상단호퍼내부에서 선회유동되도록 가압밸브로부터 분지되어 상단호퍼내부로 연장되는 다수의 가압라인과, 상기 상단호퍼의 압력을 측정하여 가압밸브에 전달하는 압력트랜스미터와, 상기 하단호퍼밸브의 닫힘을 감지하여 벤트밸브에 신호를 전달하는 제2리미트스위치를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 7은 도 6의 A-A선 단면도에 가압밸브와 가압라인을 부가한 개략단면도이다.

도 6과 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템은 반응기에 공급될 가압분체시료를 저장하는 상단호퍼(10)와, 상기 상단호퍼(10)에 분체시료를 유입시키는 상단호퍼밸브(11)와, 상기 상단호퍼(10)내의 분체시료를 가압시키는 가압질소를 공급하도록 상기 상단호퍼(10)에 연결된 가압밸브(12)와, 상기 상단호퍼(10)의 내부압력을 해소시키도록 상단호퍼(10)의 일측에 설치된 벤트밸브(14)와, 연소반응기에 가압분체시료를 공급하기 위한 하단호퍼(20)와, 상기 상단호퍼(10)로부터 가압된 분체시료를 하단호퍼(20)로 유입시키도록 상기 상단호퍼(10)와 하단호퍼(20)사이에 개재되어 있는 하단호퍼밸브(21)를 구비하고 있는 고압분체시료 공급장치에 있어서, 상기 상단호퍼밸브(11)의 닫힘을 감지하여 가압밸브(12)에 신호(a)를 전달하는 제1리미트스위치(30)와, 가압시 분체시료가 상기 상단호퍼(10)내부에서 선회유동되도록 가압밸브(12)로부터 분지되어 상단호퍼(10)내부로 연장되는 다수의 가압라인(40)과, 상기 상단호퍼(10)의 압력을 측정하여 가압밸브(12)에 전달하는 압력트랜스미터(50)와, 상기 하단호퍼밸브(21)의 닫힘을 감지하여 벤트밸브(14)에 신호(c)를 전달하는 제2리미트스위치(60)를 더 구비하고 있다.

상기 다수의 가압라인(40)은 유입된 분체시료에 가압질소를 분사하여 분체시료가 하부로 선회유동되도록 상단호퍼(10)내부에서 접선방향으로 하향절곡된 단부(41)를 구비하고 있다.

또한 상기 가압라인(40)의 단부(41)들은 각각의 거리를 동일하게 유지함으로써 고압질소가스의 분사가 한쪽으로 치우쳐 분체시료가 편중되어 이동되는 것을 방지한다.

다음에, 이와 같이 구성되어 있는 본 발명의 일 실시예에 의한 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템의 작용을 도 6과 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 상단호퍼밸브(11)가 열려서 상단호퍼(10)에 분체시료가 공급되면 상기 상단호퍼밸브(11)가 닫히면서 제1리미트스위치(30)를 치게 된다.

상기 제1리미트스위치(30)에서 상단호퍼밸브(11)가 닫혔다는 신호(a)를 받으면 상기 신호(a)는 가압밸브(12)로 전달되어 가압밸브(12)가 열리면서 가압질소가스가 가압라인(40)을 따라 상단호퍼(10)내부로 유입되므로 상단호퍼(10)내부의 분체시료는 상기 가압질소가스에 의해 가압된다.

이 때, 상단호퍼(10)의 가압시 가압질소가스는 설치된 가압라인(40)을 따라 상단호퍼(10)내부로 연장된 단부(41)에서 분사되면서 하향선회력을 주어 가압과 동시에 내부에 있는 분체시료를 선회유동시키므로 분체시료가 압력에 의해 압착되어 브리징을 형성하는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같이 가압이 완료되면 상단호퍼(10)에 설치된 압력트랜스미터(50)에서 이를 감지하여 가압밸브(12)로 신호(b)를 전달하고 가압밸브(12)는 닫히게 된다.

상기 가압밸브(12)가 닫히면 하단호퍼밸브(21)가 열리면서 상단호퍼(10)에 있던 가압분체시료가 중력에 의하여 하단호퍼(20)로 공급된다.

이와 같이 가압분체시료가 하단호퍼(20)로 공급되는 것이 완료되면 하단호퍼밸브(21)가 닫히면서 제2리미트스위치(60)를 치게 되어 그 신호(c)가 벤트밸브(14)로 전달된다.

상기 하단호퍼밸브(21)의 닫힘신호(c)가 전달되면 벤트밸브(14)가 열리면서 상단호퍼(10)내부의 압력을 외부로 배출시켜 다시 상압상태로 유지시킨 다음, 다시 상단호퍼밸브(11)가 열리게 된다.

이러한 일련의 과정을 주기적으로 반복함으로써 가압분체시료를 하단호퍼(20)로 공급하며 상기 하단호퍼(20)는 연소반응기에 상기 가압분체시료를 연속적으로 공급할 수 있게 된다.

종래의 방식에서는 가압방법과 브리징방지방법이 별개로 구성되어 있었을 뿐만 아니라 고압의 분체시료 공급장치에서는 별다른 효과를 거두지 못하였으나, 앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템에 의하면, 가압라인을 상단호퍼내부에 공급된 분체시료의 하단까지 설치하여 사용하므로, 상단호퍼의 가압과 동시에 가압에 사용되는 가스가 분체시료를 선회유동시킴으로써 가압시 고압가스에 의한 압착으로 발생하는 분체시료의 브리징현상을 방지할 수 있는, 즉 가압과 브리징방지수단이 하나로 통합되어 사용될 수 있다는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 반응기에 공급될 가압분체시료를 저장하는 상단호퍼와, 상기 상단호퍼에 분체시료를 유입시키는 상단호퍼밸브와, 상기 상단호퍼내의 분체시료를 가압시키는 가압질소를 공급하도록 상기 상단호퍼에 연결된 가압밸브와, 상기 상단호퍼의 내부압력을 해소시키도록 상단호퍼의 일측에 설치된 벤트밸브와, 연소반응기에 가압분체시료를 공급하기 위한 하단호퍼와, 상기 상단호퍼로부터 가압된 분체시료를 하단호퍼로 유입시키도록 상기 상단호퍼와 하단호퍼사이에 개재되어 있는 하단호퍼밸브를 구비하고 있는 고압분체시료 공급장치에 있어서, 상기 상단호퍼밸브의 닫힘을 감지하여 가압밸브에 신호를 전달하는 제1리미트스위치와, 가압시 분체시료가 상기 상단호퍼내부에서 선회유동되도록 가압밸브로부터 분지되어 상단호퍼내부로 연장되는 다수의 가압라인과, 상기 상단호퍼의 압력을 측정하여 가압밸브에 전달하는 압력트랜스미터와, 상기 하단호퍼밸브의 닫힘을 감지하여 벤트밸브에 신호를 전달하는 제2리미트스위치를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 가압라인은 유입된 분체시료에 가압질소를 분사하여 분체시료가 하부로 선회유동되도록 상단호퍼내부에서 접선방향으로 하향절곡된 단부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가압라인은 고압질소가스의 분사가 한쪽으로 치우쳐 분체시료가 편중되어 이동되는 것을 방지하도록 다수의 단부가 각각의 거리를 동일하게 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 고압분체시료 공급장치의 브리징방지시스템.