KR100324856B1 - 슬래그처리시스템 - Google Patents

Abstract

가압하에 작동하는 기화기 등을 위한 회분식 슬래그 처리 시스템은 가압하에 슬래그를 수납해서 감압 후에 이 슬래그를 분배하는 락호퍼를 갖는다. 이 슬래그를 분쇄하고, 이어서 물과 혼합해서 슬래그 섬프로 이송시키며, 여기서 탈수시키고 이어서 현장에서 제거한다. 배수는 닫혀진 환상시스템으로 행한다.

Description

슬래그 처리 시스템

본 발명은 슬래그 처리 시스템(Slag handling system)에 관한 것이며, 특히 비용이 많이 들고, 신뢰할 수 없는 드래그 콘베이어(drag conveyor)의 사용을 제거하기 위한 슬래그 처리 시스템에 관한 것이다.

석탄과 코우크스 기화 시스템들은 모두 이런 공정의 피할 수 없는 부산물인 재와 비휘발성 물질들을 방출시키기 위하여 슬래그 제거 시스템을 갖추어야 한다.기존의 슬래그 제거 시스템은 슬래그를 베이어 벨트상의 락호퍼(lockhopper)로부터 직접 수납하는 슬래그 드래그 컨베이어를 갖추고 있으며, 상기 컨베이어 벨트는 슬래그를 슬래그 격납 용기, 예를 들면 트럭, 트레인, 피트(pit) 등으로 운반시킨다. 이들 기화 공정에서, 슬래그 생성 구역은 부식성 물질 및 부식성 화학약품 모두에 노출되는 조포(租暴)한 환경에 있다. 이 조포 환경은 드래그 컨베이어가 그의 많은 이동 부품과 함께 실패하기 쉽게하고, 유지를 집중적으로 해야하는 원인이 되게하므로, 따라서 슬래그 제거용으로는 신뢰할 만하지 못하다. 드래그 콘베이어는 그 자체가 매우 비싸므로, 예비 또는 자원 시스템을 긴급용으로 현장에 유지시키기에는 너무 비싸다. 이러한 유형의 슬래그 제거 장비의 비신뢰성은 기화설비 전체의 비가동시간의 원인이 될 수 있으므로, 조업 개시 시간/용량 인자를 줄였다. 공지된 드래그 컨베이어 중의 하나는 기화공정에서 주로 약한 링크이였으며, 여기서 슬래그는 긴급 슬래그 덤프 라인을 사용해서 마침내 우회시켰다. 기화공정의 신뢰성을 개선시키기 위해, 환경적으로 수용할 수 있고, 유지와 조작이 경제적이며, 조작하는데 안전한, 슬래그 처리의 개선된 방법이 필요하다.

기타 산업의 석탄 연소 보일러는 기화공정에서 생기는 슬래그와 정확히 동일하지는 않지만 유사한 재/슬래그 물질을 생성한다. 그러나, 기화기와는 다르게, 종래 보일러의 슬래그 생성 부분은 통상으로 가압하에서 작동되지 아니하므로, 시스템에서 슬래그를 연속해서 제거할 수 있다. 이 석탄연소 보일러 설비에서 배수 시스템의 변형들이 사용되고 있다.

본 발명은 석탄 및 코우크스 기화 설비의 단위 비가동시간을 상당히 줄여줌으로써 상기 문제점 중 적어도 일부를 극복시킬 수 있으므로, 잠재적 고객을 위한 용량 인자를 개선할 수 있는 것으로 믿어진다. 슬래그 제거 시스템의 유지 및 보수를 위한 비가동시간을 줄여줌으로써 조업시간을 몇배로 높여주게 된다. 시스템의 비용은, 특히 설비 유지비용이 실질적으로 적어지게 되는 것을 고려해서, 드래그 콘베이어 시스템 보다 상당히 적어져야 한다.

본 발명은 회분식의 슬래그를 수납, 감압 및 분배하기 위해 락호퍼를 사용함으로써 가압하에서 작동되는 기화 시스템으로부터 슬래그의 제거를 제공한다. 슬래그는 방출기를 통과하며, 여기서 슬래그는 시스템의 막힘을 일으키지 아니하고, 시스템의 나머지 부분을 통과하기에 충분히 작은 입도로 분쇄된다. 분쇄된 슬래그는 추출기를 통과하며, 여기서 슬래그는 물과 혼합되며, 닫혀진 환상 배수구 시스템으로부터 슬래그 피트로 이송된다. 슬래그 피트 중 수위를 감시하고, 닫혀진 환상 배수구 시스템으로 반송시킨다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 의해서 상세히 설명한다.

주 시스템(10)은 공지의 석탄 또는 코우크스 기화 설비와 관련해서 또는 일부분으로 사용되어지는 것이 바람직하며, 여기서 슬래그 수납 섬프(sump)(12)만을 나타냈다. 섬프(12)는 기화기의 작동으로부터 받은 슬래그를 분쇄하기 위하여 통상으로 내부에 분쇄수단(도시하지 않음)을 갖는다. 주 시스템의 슬래그 처리 부분은 락호퍼(14)를 가지며, 이 락호퍼는 섬프(12)의 출력을 락호퍼(14)의 입력에 접속시키는 제 1 압력 락크(16)와 그의 출력을 공급하는 제 2 압력 락크(18)을 갖는다.슬래그 방출기(20)는 제 2 압력 락크(18)와 슬래그 분쇄기(22) 사이에 연결되고, 여기서 슬래그는 다운스트림 장치를 막지 않도록 크기가 분쇄 및 감소된다. 분쇄된 슬래그는 파이프(26)를 통해 물과 혼합되는 추출기(24)로 통과되고, 파이프(28)를 통해 섬프 피트(30)로 이송된다. 이 시스템은 또한 닫혀진 환상 배수 부분을 포함하고, 여기서 탱크(32)는 주 배수원으로서 기능한다. 배수펌프(34)는 탱크(32)의 출력에 접속되고, 분배배관(36)에 의해서 밸브(38)를 거쳐서 추출기(24)에 연결되고, 밸브(40)를 거쳐서 방출기(20)에 연결되고, 밸브(42)를 거쳐서 탱크(32)에 연결되고, 밸브(44)를 거쳐서 회색 물처리 설비(도시하지 않음)에 연결된다. 닫혀진 루프의 반송부분은 섬프 피트 배수라인(50)에 연결된 펌프(48), 반송라인(54)을 거쳐서 섬프 피트(30)에 연결된 밸브(52) 및 배수탱크(32)에 연결된 밸브(56)을 가진 섬프 파이핑(46)으로 형성한다. 밸브(52 및 56)는 섬프 수위 감지 및 조절 수단(58)에 의해 조절된다. 배수탱크(32)는 수위 조절 수단(60)과 보충 수원(도시하지 않음)에 연결된 입구밸브(62)를 포함한다. 밸브(44)는 과도하게 오염된 물을 처리하기 위해 닫혀진 루프를 회색수 처리설비(도시하지 않음)를 거쳐서 회색수에 연결한다. 조절기(64)는 하기하는 바와 같이, 압력 락크(16,18)와 밸브(38,40,42)의 작동을 조절한다. 방출기(20)에 증기 회수 수단(도시하지 않음)에 연결한 배기구(66)를 설치하는 것이 바람직하다.

슬래그는 정규 기화기 작동에 의해서, 압력락크(16)의 주기적인 작동에 의해 락호퍼(14)에 축적된다. 압력락크(18)는 마찬가지로 주기적으로 작동하지만, 방출기(20) 속으로 축적된 슬래그를 내버리기 위해 압력락크(16)가 닫힐 때만 작동한다. 배수 중 일부는 밸브(40)를 거쳐서 방출기로 들어가고, 증기의 일부는 배기구 (66)를 통해서 방출된다. 이어서, 방출기는 부분적으로 냉각시키고, 감압시킨 슬래그를 슬래그 분쇄기(22)로 방출시키며, 여기서 슬래그는 하류의 막힘 문제를 일으키지 않도록 충분한 크리로 분쇄된다. 이어서, 분쇄된 슬래그는 배수 추출기(24)로 공급되고, 여기서 슬래그는 배수와 혼합되고, 수력에 의해 슬래그 피트(30)로 옮겨진다.

슬래그 피트(30)는 슬래그의 효율적인 탈수를 촉진시키도록 만들어진다. 슬래그 피트 물은 펌프(48)에 의해 펌프되어서 파이핑(46)을 거쳐서 배수탱크(32)로 이송되며, 여기서 고형물 침전을 위해 체류시간이 제공될 수 있다. 고용량 펌프 (34)는 배수를 밸브(38) 및 추출기(24)를 거쳐서 슬래그 피트(30)로 제공한다.

수위 조절 시스템(58)은 밸브(52,56)와 펌프(48)를 선택적으로 작동해서 슬래그 피트(30) 중에서 최저 수위를 유지시킨다. 수위 조절 시스템(60)은 충분한 슬래그 덤프 사이클을 보장하기 위하여, 밸브(62)를 작동해서 배수탱크(32)중에 충분한 양의 물을 유지시켜 준다.

닫혀진 환상 배수 시스템 전체는 물의 균형을 유지할 수 있는 크기로 되는 것이 바람직하다. 때때로 과잉의 물은 밸브(44)를 거쳐 회색수처리 시스템(도시하지 않음)으로 통과시킨다.

방출기(20)는 상업적으로 입수할 수 있는 장치의 일부분이며, 적당한 예는 사우스 캐롤라이나주, 찰스톤에 소재하는 힌든 코포레이션(Hindon Corporation)에서 제작한 Roplex Discharger 이다. 보텀 덤프 로타리 플라우로 설계되었으며, 이로타리 플라우는 균일한 방출 공급을 제공해 주며, 용기의 막힘을 제거해 준다. 방출기(20)는 슬래그 크기를, 슬래그 피트(30)로 가는 통로에서 하류 장비를 막지 않을 크기로 줄여주는 슬래그 분쇄기(22) 중으로 방출한다.

슬래그 피트는 복수 개의 슬래그 입구를 갖는 것이 바람직하다. 피트의 일부분이 가득차게 되면, 교체 입구 위치가 선택되어서 열리게 된다. 피트는 슬래그 퇴적물을 효율적으로 탈수시키도록 설계한다. 예정된 기간 후에, 추가로 탈수시키기 위하여, 탈수시킨 슬래그를 트럭에 적재해서 현장에서 제거할 수 있다.

슬래그 피트의 저단부는 들어오는 슬래그로부터 유출하는 물은 모은다. 슬래그 피트의 물펌프(48)는 물을 슬래그 피트 섬프로부터 밸브(52)를 거쳐 피트에 재순환시키거나 또는 밸브(56)을 거쳐 배수탱크(32)로 재순환시키도록 물을 펌프한다. 시스템의 디자인은 슬래그 물펌프(48)가 계속적으로 작동하도록, 온/오프 작동 펌프 응력을 줄여주고, 라인(46,50,54)과 펌프(48)에서 고형물의 침전을 방지해 줄 수 있게 해 준다. 섬프 레벨이 낮아지게 되면, 슬래그 피트 섬프 레벨 조절기(58)가 물 반송 밸브(52)를 열게하고, 배수탱크(32) 쪽으로 물밸브(56)가 닫히게 하여 펌프(48)로 흡인의 손실을 방지하기 위해서 요구되는 최소 섬프 레벨을 유지시켜 준다. 섬프 레벨이 로우-로우 레벨 포인트 밑으로 떨어지면, 펌프(48)가 닫혀지게 될 것이다.

배수탱크(32)의 정상 작동범위는 완전한 슬래그 락호퍼 덤프 사이클을 통해서 배수 시스템을 유지하도록 적당한 물 공급을 제공한다. 수위조절 시스템(60)은 낮은 수위 조건에서 밸브(62)를 거쳐 보충할 물을 제공하고, 높은 수위 조건에서회색수 처리 시스템(도시하지 않음)에 밸브(44)를 통해 과잉의 물을 제거하여, 배수탱크에서 적당한 수위를 유지하게 된다.

탱크(32)는 추가 고형물의 침전을 위한 체류시간을 제공하게 된다. 이것은 하류, 고용적 배수펌프(34) 및 슬래그 추출기(24)가 불필요하게 부식되는 것을 보호해 주는데 도움이 된다. 고형물 침전은 또한 회색수 처리시스템으로 제거하기 위한 보다 깨끗한 수원을 제공하게 된다. 축적된 고형물을 주기적으로 정화되는 것이 요구되거나, 또는 원추형 바닥(cone bottom) 탱크가 고형물 제거 시스템과 병합되어 사용되어질 수 있다. 닫혀진 배수 시스템이 수질을 위해 화학 첨가제를 요구하는 경우, 탱크(32)는 적당한 주입/혼합 포인트를 제공하게 된다.

배수 조절 밸브(38,40,42)는 락호퍼(14)의 내부락크/타이밍 시스템과 협력하여 작동된다. 락호퍼(14)가 콜렉트 모드인 경우, 슬래그 추출기(24)의 배수 밸브(38)와 슬래그 탱크(20)의 분출수 밸브(40)는 닫히게 된다. 탱크(32)의 배수 반송 밸브(42)는 열리게 된다. 시스템 설계는 배수 펌프(34)가 계속하여 작동해서 온/오프 작동 펌프 스트레스를 줄여주고, 라인들과 펌프 내에서 고형물이 침전되는 것을 방지해 주어야 한다. 락호퍼(14)의 감압하 단계가 완료되면, 밸브(38)는 시스템에 배수를 제공하기 위해 열리게 되고, 밸브(42)는 닫히게 된다. 분출수 밸브(40)는 열리게 되어서 방출기(20)에 필요한 물을 분출시킨다. 이 분출은 슬래그가 방출기(20)를 거쳐, 슬래그 분쇄기(22)을 거쳐 추출기(24)로 슬래그가 이동하는 것을 도와준다. 배수 사이클이 완료되면, 타이밍 조절 시스템은 밸브(42)를 열고, 밸브(38,40)를 닫게한다.

제 1도는 본 발명의 모형도이다.

10 --- 주 시스템 12 --- 섬프

14 --- 락호퍼 16,18 --- 락크

20 --- 방출기 22 --- 분쇄기

24 --- 추출기 28,36,46 --- 파이프

30 --- 슬래그 피트 34,42,52,56 --- 펌프

58, 60 --- 수위 조절 시스템 66 --- 배기구

38,40,42,44,52,56 --- 밸브

Claims (10)

1. 슬래그 발생 작동으로부터 직접 슬래그를 받는 슬래그 섬프,

   슬래그 섬프로부터 방출된 슬래그를 받기 위해 연결되고, 입력 및 출력 에어락크 수단을 모두 갖는 락호퍼 수단,

   상기 락호퍼로부터의 슬래그 산출물을 받도록 연결된 슬래그 분쇄 수단,

   닫힌 환상 배수 시스템,

   상기 분쇄기의 산출물을 받고, 배수 시스템으로부터 물을 받고, 상기 슬래그와 물을 혼합하고, 섬프 피트에 상기 물과 혼합된 슬래그를 공급하기 위해 연결된 추출기 수단, 및 상기 섬프 피트의 수위를 감시하기 위한 수단으로 이루어진 슬래그 처리 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 닫혀진 환상 배수 시스템의 상기 섬프 피트의 수위를 감시 및 유지하는 수단을 포함하는 슬래그 처리 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 닫혀진 환상 배수 시스템이 홀딩 탱크 수단과 상기 홀딩 탱크에서 배수의 수위를 감시 및 유지하기 위한 수단을 포함하는 슬래그 처리 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 닫혀진 환상 배수 시스템의 상기 추출기의 수위를 감시 및 유지하기 위한 수단을 포함하는 슬래그 처리 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 닫혀진 환상 배수 시스템의 수원을 포함하는 슬래그 처리 시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 닫혀진 환상 배수 시스템의 회색수 처리 시스템에 닫혀진 루프를 연결하는 수단을 포함하는 슬래그 처리 시스템.
7. 작동으로 발생된 슬래그를 모으기 위한 섬프를 제공하는 단계,

   상기 작동의 가압 조건을 유지하는 에어락크 수단을 통해 회분식으로 축적된 슬래그를 주기적으로 제거하는 단계,

   상기 슬래그를 초기에 냉각하고 감압하는 단계,

   상기 냉각 및 감압한 슬래그를 분쇄 수단에 분배해서 슬래그를 분쇄하는 단계,

   슬래그를 추출기에 통과시켜서 물과 혼합시키고, 이어서 수집 섬프로 유입시키는 단계,

   상기 섬프에서 물을 감시하는 단계, 및 상기 섬프로부터 물을 수집탱크로 모으고, 이어서 상기 추출기로 재순환하는 단계로 이루어진 가압하에, 고온에서 행하는 작동의 부산물로서 산출되는 슬래그의 처리 방법.
8. 제 7항에 있어서, 추가로 수집탱그에 물을 감시하기 위한 수단으로 이루어진 방법.
9. 제 7항에 있어서, 추가로 상기 시스템에 물을 첨가하기 위한 수단으로 이루어진 방법.
10. 제 7항에 있어서, 추가로 회색수 처리 수단에 상기 물의 적어도 일부분을 분배시키기 위한 수단으로 이루어지는 방법.