KR101067390B1 - An apparatus for mixing coal and quicklime, and a method for removing water of coal and desulfurizing coal by using quicklime - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하우징; 하우징의 상부에 형성되어, 수분이 함유된 석탄이 투입되는 석탄투입구; 하우징의 상부에 형성되어, 생석회(CaO)가 투입되는 생석회투입구; 하우징의 하부에 위치되어, 하우징 내부로 공기를 분사시키는 하부 노즐; 하부 노즐의 상부에 위치되어, 공기, 석탄 및 생석회를 혼합하는 혼합부; 하우징의 상부에 형성되어, 석탄 내의 수분과 생석회의 발열 반응으로 인해 발생된 열에 의해 석탄으로부터 제거된 수분을 배출하는 증발수분배출구; 및 하우징의 하부에 형성되어, 화학 반응으로 형성된 소석회(Ca(OH)2) 및 화학 반응으로 수분이 제거된 건조 석탄을 배출하는 혼합배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a housing; A coal inlet formed at an upper portion of the housing and into which coal containing moisture is introduced; A quicklime inlet formed in an upper portion of the housing and into which quicklime (CaO) is introduced; A lower nozzle positioned under the housing to inject air into the housing; A mixing unit located above the lower nozzle to mix air, coal, and quicklime; An evaporating water outlet formed at an upper portion of the housing and discharging moisture removed from the coal by heat generated by the exothermic reaction of moisture in the coal and quicklime; And a mixing outlet formed at a lower portion of the housing to discharge calcined lime (Ca (OH) 2 ) formed by a chemical reaction and dry coal from which moisture is removed by a chemical reaction.
생석회, 석탄, 고수분, 탈황, 수분 제거 Quicklime, Coal, High Moisture, Desulfurization, Moisture Removal
Description
본 발명은 석탄 및 생석회의 혼합 장치 및 생석회를 사용한 석탄의 수분 제거 및 탈황 방법에 관한 것이며, 상세하게는 생석회를 탈황반응제로 사용함으로써 석탄 내의 수분을 제거하여 석탄의 연소효율 및 연소안정성을 향상시키고, 연소로 기동 초기의 낮은 온도에서도 탈황반응이 가능한 석탄 및 생석회의 혼합 장치 및 생석회를 사용한 석탄의 수분 제거 및 탈황 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of removing and desulfurizing coal by using a mixing device of coal and quicklime and quicklime, and more particularly, by using quicklime as a desulfurization reagent to remove moisture in coal to improve combustion efficiency and combustion stability of coal. In addition, the present invention relates to a coal mixing device capable of desulfurization even at a low temperature at the beginning of a combustion furnace, and a method for removing water and desulfurization of coal using quicklime.
일반적으로, 석탄은 수분을 포함하고 있다. 석탄 내의 수분함유량이 많을수록 석탄의 품질은 낮아진다. 고수분의 품질이 낮은 석탄을 연소시키면, 석탄이 불완전연소되어 이산화황 또는 삼산화황과 같은 유해성분이 다량 포함된 배기가스가 배출되고, 이로 인해 환경 오염이 일어난다. 또한, 고수분의 석탄은 석탄취급설비, 예컨대 석탄저장소, 급탄기, 연소로 하부에 위치된 호퍼 등을 막아, 석탄취급설비의 운전 장애를 유발한다. In general, coal contains moisture. The higher the water content in the coal, the lower the quality of the coal. Combustion of high moisture quality coal causes the coal to be incompletely burned, releasing exhaust gases containing a large amount of harmful components such as sulfur dioxide or sulfur trioxide, resulting in environmental pollution. In addition, the high moisture coal blocks the coal handling equipment, such as a coal storage, a coal feeder, a hopper located under the combustion furnace, and causes a malfunction of the coal handling equipment.
상기와 같은 문제점을 가졌음에도 불구하고, 연료로서의 석탄은 상대적으로 저렴한 가격 때문에 석탄의 고품질화는 그다지 관심을 끌지 못했다. 그러나, 최근 유가의 급등과 연동된 수입탄의 가격 상승으로 인해, 석탄의 수요가 늘면서 그 필요성이 대두되고 있다. Despite having the above problems, the high quality of coal has not attracted much attention because of the relatively low price of coal as a fuel. However, due to the recent rise in the price of imported coal coupled with a surge in oil prices, the need for coal is increasing.
석탄의 고품질화란 수분, 황분 및 회분이 높은 저발열량의 석탄을 물리화학적 단위 조작을 통해 열량이 높고 황분이 낮은 석탄으로 만드는 것이다. 일반적으로, 회분은 세탁 과정을 통해 제거되고, 황분은 탈황 과정을 통해 제거되고, 수분은 가열, 냉각, 흡착, 흡수 및 진공 등의 방법으로 제거된다. High-quality coal is a low calorie-rich coal with high moisture, sulfur and ash, which is converted into high-calorie and low-sulfur coal through physical and chemical unit operations. Generally, ash is removed through a washing process, sulfur is removed through a desulfurization process, and moisture is removed by heating, cooling, adsorption, absorption and vacuum.
한편, 종래에는 석탄의 연소시 발생하는 이산화황(SO2)을 제거하기 위해 석회석을 탈황반응제로 사용하였다. 일반적으로, 석회석은 화학반응식(1)에 따라 850℃ 이상에서 생석회(CaO)로 분해된다. 분해된 생석회(CaO)는 이산화황(SO2)과 화학 반응(2)하여 황산칼슘(CaSO4)을 생성하고, 이 과정에서 이산화황(SO2)이 연소로에서 제거된다. On the other hand, limestone was conventionally used as a desulfurization reagent to remove sulfur dioxide (SO 2 ) generated during the combustion of coal. In general, limestone decomposes into quicklime (CaO) above 850 ° C according to chemical reaction formula (1). Decomposed quicklime (CaO) chemically reacts with sulfur dioxide (SO 2 ) to produce calcium sulfate (CaSO 4 ), in which sulfur dioxide (SO 2 ) is removed from the combustion furnace.
CaCO3 → CaO + CO2 - 42.52kcal/mole (850℃ ~ 898℃에서 반응) ………(1)CaCO 3 → CaO + CO 2 - 42.52kcal / mole (850 ℃ ~ reaction at 898 ℃) ... … … (One)
CaO + SO2 + ½O2 → CaSO4……………………………………………………(2)CaO + SO 2 + ½ O 2 → CaSO 4 . … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (2)
다만, 연소로의 온도가 900℃ 이상일 때, 생석회로 분해된 석회석은 연소로에서의 체류시간이 단지 5 내지 6초에 불과하여, 이산화황(SO2)을 효율적으로 제거하지 못한다. 이를 해결하기 위하여 종래에는 과도한 양의 석회석을 연소로 내로 투입하였으나, 이는 운영비의 증가를 야기하였다.However, when the temperature of the combustion furnace is 900 ℃ or more, limestone decomposed into quicklime has only a residence time in the combustion furnace of only 5 to 6 seconds, and does not efficiently remove sulfur dioxide (SO 2 ). In order to solve this problem, conventionally, an excessive amount of limestone is introduced into the combustion furnace, but this causes an increase in operating costs.
한편, 연소로의 온도가 850℃ 이하인 경우에, 석회석은 이산화황(SO2)과 화학 반응하는 생석회(CaO)를 생성하지 못해 석탄의 연소시 발생하는 이산화황(SO2)을 제거하지 못한다. 따라서, 연소로의 온도가 850℃ 이하인 경우에, 석탄의 연소에 의해 형성된 유해물질이 탈황처리되지 않고 외부로 배출됨으로써 환경이 오염된다.On the other hand, when the temperature of the furnace not more than 850 ℃, limestone does not remove the sulfur dioxide (SO 2) generated during the combustion can not not produce sulfur dioxide, calcium oxide (CaO) a (SO 2) and the chemical reaction of coal. Therefore, when the temperature of the combustion furnace is 850 ° C. or less, the harmful substances formed by the combustion of coal are discharged to the outside without desulfurization, thereby polluting the environment.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은, 생석회를 사용하여 석탄 내의 수분을 제거함으로써 연소로에서의 석탄의 연소효율 및 연소안정성을 향상시키는 석탄 및 생석회의 혼합 장치를 제공함을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the first object of the present invention is to improve the combustion efficiency and combustion stability of coal in the combustion furnace by removing moisture in the coal using quicklime. And a mixing device of quicklime.
본 발명의 제 2 목적은, 생석회를 사용하여 석탄 내의 수분을 제거함으로써 석탄취급설비의 막힘을 방지하여 석탄취급설비의 운전 장애를 방지하는 석탄 및 생석회의 혼합 장치를 제공함을 목적으로 한다.A second object of the present invention is to provide a mixing device of coal and quicklime which prevents clogging of the coal handling facility by removing moisture in the coal by using quicklime to prevent operation failure of the coal handling facility.
본 발명의 제 3 목적은, 생석회를 탈황반응제로서 사용하여, 연소로 기동 초기의 낮은 온도에서도 이산화황을 제거할 수 있고, 석회석에 비해 탈황효율이 높아 연소로의 외부로 배출되는 배기가스에 함유된 황의 농도를 저감시켜 환경 오염을 방지하는 생석회를 사용한 석탄의 수분 제거 및 탈황 방법을 제공함을 목적으로 한다. The third object of the present invention is to use quicklime as a desulfurization reagent, to remove sulfur dioxide even at low temperatures at the beginning of the combustion furnace, and to be contained in the exhaust gas discharged to the outside of the combustion furnace due to its higher desulfurization efficiency than limestone. It is an object of the present invention to provide a method of water removal and desulfurization of coal using quicklime to reduce the concentration of sulfur.
본 발명은 하우징; 하우징의 상부에 형성되어, 수분이 함유된 석탄이 투입되는 석탄투입구; 하우징의 상부에 형성되어, 생석회(CaO)가 투입되는 생석회투입구; 하우징의 하부에 위치되어, 하우징 내부로 공기를 분사시키는 하부 노즐; 하부 노즐의 상부에 위치되어, 공기, 석탄 및 생석회를 혼합하는 혼합부; 하우징의 상부에 형성되어, 석탄 내의 수분과 생석회의 발열 반응으로 인해 발생된 열에 의해 석탄 으로부터 제거된 수분을 배출하는 증발수분배출구; 및 하우징의 하부에 형성되어, 화학 반응으로 형성된 소석회(Ca(OH)2) 및 화학 반응으로 수분이 제거된 건조 석탄을 배출하는 혼합배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a housing; A coal inlet formed at an upper portion of the housing and into which coal containing moisture is introduced; A quicklime inlet formed in an upper portion of the housing and into which quicklime (CaO) is introduced; A lower nozzle positioned under the housing to inject air into the housing; A mixing unit located above the lower nozzle to mix air, coal, and quicklime; An evaporating water outlet formed at an upper portion of the housing and discharging water removed from the coal by heat generated by the exothermic reaction of moisture and quicklime in the coal; And a mixing outlet formed at a lower portion of the housing to discharge calcined lime (Ca (OH) 2 ) formed by a chemical reaction and dry coal from which moisture is removed by a chemical reaction.
본 발명인 석탄 및 생석회의 혼합 장치는 생석회투입구와 연결되어 하우징의 내부에 위치되되, 회전가능하여 생석회투입구로 투입된 생석회를 하우징 내부로 고르게 분사시키는 회전노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Coal and quicklime mixing device of the present invention is connected to the quicklime inlet is located inside the housing, it is rotatable, characterized in that it further comprises a rotating nozzle for evenly spraying the quicklime injected into the quicklime inlet into the housing.
혼합부는 상호 간에 이격되어 회전가능한 복수 개의 스크류들; 및 복수 개의 스크류들을 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The mixing portion is a plurality of screws rotatable spaced apart from each other; And a motor for rotating the plurality of screws.
본 발명은 연소로로 공급되는 석탄의 수분을 제거하고, 석탄의 연소시 발생하는 이산화황(SO2)을 제거하기 위한 방법에 있어서, (a) 석탄 및 생석회의 혼합 장치에서, 수분이 함유된 석탄, 생석회(CaO) 및 공기가 혼합되는 단계; (b) 혼합된 생석회와 수분이 발열 반응하고, 발열 반응으로 인해 소석회(Ca(OH)2)가 형성되고 열이 발생하는 단계; (c) 열에 의해 석탄에서 수분이 제거되어 건조 석탄이 형성되고, 석탄으로부터 증발된 수분이 석탄 및 생석회의 혼합 장치의 외부로 배출되는 단계; (d) 건조 석탄 및 소석회가 석탄 및 생석회의 혼합 장치로부터 배출되는 단계; (e) 건조 석탄 및 소석회가 연소로로 공급되는 단계; (f) 연소로에서, 건조 석탄의 연소 중에 형성된 이산화황이 소석회와 반응하여 황산칼슘(CaSO4)이 형성되는 단계; 및 (g) 황산칼슘이 연소로에서 배출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a method for removing the moisture of the coal supplied to the combustion furnace, and to remove sulfur dioxide (SO 2 ) generated during the combustion of coal, (a) in the mixing device of coal and quicklime, coal containing moisture , Quicklime (CaO) and air are mixed; (b) exothermic reaction of the mixed quicklime and water, and the calcined lime (Ca (OH) 2 ) is formed due to the exothermic reaction and heat is generated; (c) removing moisture from the coal by heat to form dry coal, and the moisture evaporated from the coal is discharged to the outside of the mixing device of coal and quicklime; (d) dry coal and slaked lime are discharged from the coal and quicklime mixing device; (e) feeding dry coal and slaked lime into the furnace; (f) in the combustion furnace, sulfur dioxide formed during the combustion of dry coal reacts with slaked lime to form calcium sulfate (CaSO 4 ); And (g) calcium sulfate is discharged from the combustion furnace.
(a) 단계에서, 석탄, 생석회 및 공기는 석탄 및 생석회의 혼합 장치 내의 복수 개의 스크류에 의해 상호 간에 혼합되는 것을 특징으로 한다.In step (a), the coal, quicklime and air are mixed with each other by a plurality of screws in the coal and quicklime mixing device.
상기와 같이 구성된 본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.The present invention configured as described above has the following effects.
본 발명의 제 1 효과는, 생석회를 사용하여 석탄 내의 수분을 제거함으로써 연소로에서의 석탄의 연소효율 및 연소안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다. The 1st effect of this invention is to make it possible to improve the combustion efficiency and combustion stability of coal in a combustion furnace by removing moisture in coal using quicklime.
본 발명의 제 2 효과는, 생석회를 사용하여 석탄 내의 수분을 제거함으로써 석탄취급설비의 막힘을 방지하여 석탄취급설비의 운전 장애를 방지할 수 있도록 하는 것이다. A second effect of the present invention is to prevent clogging of the coal handling equipment by removing moisture in the coal using quicklime so as to prevent operation failure of the coal handling equipment.
본 발명의 제 3 효과는, 생석회를 탈황반응제로서 사용하여, 연소로 기동 초기의 낮은 온도에서도 이산화황을 제거할 수 있고, 석회석에 비해 탈황효율이 높아 연소로의 외부로 배출되는 배기가스에 함유된 황의 농도를 저감시켜 환경 오염을 방지할 수 있도록 하는 것이다. The third effect of the present invention is that quick lime is used as a desulfurization reagent, so that sulfur dioxide can be removed even at a low temperature at the beginning of the combustion furnace, and the desulfurization efficiency is higher than that of limestone, so it is contained in the exhaust gas discharged to the outside of the furnace. It is to reduce the concentration of sulfur to prevent environmental pollution.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 및 생석회의 혼합 장치의 측면도이고, 도 2는 석탄 및 생석회의 혼합 장치의 정면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 및 생석회의 혼합 장치의 다른 구조물과의 연결관계를 도시한 개략도이다.1 is a side view of a coal and quicklime mixing device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view of a coal and quicklime mixing device. Figure 3 is a schematic diagram showing the connection relationship with other structures of the coal and quicklime mixing device according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명인 석탄 및 생석회의 혼합 장치(100)는 하우징(110), 석탄투입구(111), 생석회투입구(112), 회전노즐(113), 하부노즐(114), 혼합부(120), 증발수분배출구(130) 및 혼합배출구(140)를 포함한다. As shown in Figures 1 to 3, the present invention coal and
석탄투입구(111)는 하우징(110)의 상부에 형성된다. 석탄투입구(111)를 통해 수분이 함유된 석탄(C)이 하우징(110)의 내부로 투입된다.
생석회투입구(112)는 하우징(110)의 상부에 형성된다. 생석회투입구(112)를 통해 생석회(CaO)가 하우징(110)의 내부로 투입된다. 생석회의 투입량은 석탄 내의 황 함량의 2.5 내지 3.5배이며, 이는 석탄투입량의 0.75 내지 1.00%에 해당하는 양이다. The
한편, 회전노즐(113)은 하우징(110)의 내부에 위치된다. 회전노즐(113)은 생석회투입구(112)와 연결되고, 회전가능한 노즐이다. 회전노즐(113)은 생석회투입구(112)에 투입된 생석회(Cao)를 회전하면서 하우징(110) 내부로 고르게 분사시킨다. 회전노즐(113)은 복수 개의 스크류들(121, 122, 123, 124)의 상부에 위치된다. On the other hand, the
하부노즐(114)은 하우징(110)의 하부에 위치되어 하우징(110)의 내부로 공기(A)를 분사시킨다. 하부노즐(114)을 통해 하우징(110) 내부로 분사된 공기(A)는 하우징(110) 내부의 생석회(CaO)와 석탄(C)의 접촉을 촉진시킨다. 하부노즐(114)을 통해 분사된 공기(A)의 유동속도는 1.0 내지 3.0 m/sec이고, 공기(A)의 압력은 0.1 내지 0.2kg/cm2 이다.The
한편, 혼합부(120)는 복수 개의 스크류들(121, 122, 123, 124) 및 모터(125, 126)를 포함한다. 모터(125, 126)는 복수 개의 스크류들(121, 122, 123, 124)에 연결되고 하우징(110)의 외면에 설치되어 복수 개의 스크류들(121, 122, 123, 124)을 회전시키는 장치이다. Meanwhile, the
복수 개의 스크류들(121, 122, 123, 124)은 하우징(110)의 내부에서, 상호 간에 이격되어 위치된다. 복수 개의 스크류들(121, 122, 123, 124)은 하부노즐(114)의 상부에 위치된다. 복수 개의 스크류들(121, 122, 123, 124)은 회전가능한 부재로서, 회전 방향을 변경하면서 석탄(C)과 생석회(CaO)를 균일하게 혼합시킨다. 혼합 과정에서, 공기(A)는 석탄(C)과 생석회(CaO)의 접촉을 촉진시킨다. 이에 따라, 생석회(CaO)는 석탄(C) 내의 수분과 신속하게 접촉하여 화학 반응을 일으킨다. 석탄(C) 내의 수분과 생석회(CaO)의 화학반응식(3)은 다음과 같다.The plurality of
CaO + H2O → Ca(OH)2 + 15.6kcal/mole ………………………………………(3)CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 + 15.6 kcal / mole... … … … … … … … … … … … … … … (3)
화학 반응(3)에 의해 발생한 열(15.6kcal/mole)에 의해 석탄(C) 내의 수분이 제거되어, 석탄(C)은 건조석탄(Cd)이 된다. 또한, 화학 반응(3)에 의해, 생석회(CaO)는 소석회(Ca(OH)2)가 된다. 따라서, 하우징(110) 내부에는 건조석탄(Cd), 소석회(Ca(OH)2) 및 석탄으로부터 제거된 수분(M)이 존재한다. Water in the coal C is removed by the heat (15.6 kcal / mole) generated by the chemical reaction 3, and the coal C becomes dry coal C d . In addition, by the chemical reaction (3), quicklime (CaO) becomes calcined lime (Ca (OH) 2 ). Therefore, dry coal (C d ), calcined lime (Ca (OH) 2 ) and moisture (M) removed from the coal are present in the
증발수분배출구(130)는 하우징(110)의 상부에 형성된다. 증발수분배출구(130)를 통해, 석탄으로부터 제거된 수분(M)은 공기(A)와 함께 하우징(110)의 외부로 배출된다.
한편, 혼합배출구(140)는 하우징(110)의 하부에 형성된다. 혼합배출구(140) 를 통해, 소석회(Ca(OH)2) 및 건조석탄(Cd)이 하우징(110)의 외부로 배출된다. 다만, 이때, 건조석탄(Cd)과 소석회(Ca(OH)2)는 화학 반응(3)으로 인하여 상호 간에 뭉쳐진 상태일 수도 있다. On the other hand, the mixing
혼합배출구(140)는 분쇄기(200)에 연결된다. 분쇄기(200)는 석탄 및 생석회의 혼합 장치(100)로부터 덩어리진 형태의 건조석탄(Cd) 및 소석회(Ca(OH)2)를 공급받아, 덩어리진 형태의 건조석탄(Cd) 및 소석회(Ca(OH)2)를 분쇄한다.The mixing
분쇄기(200)에서 분쇄된 건조석탄(Cd) 및 소석회(Ca(OH)2)는 연소로(300)로 공급된다. 건조석탄(Cd)은 연소로(300) 내에서 연소되어 이산화황(SO2)을 생성한다. Dry coal (C d ) and calcined lime (Ca (OH) 2 ) pulverized in the
연소로(300)에서, 소석회(Ca(OH)2)는 이산화황(SO2) 및 산소와 화학 반응(4)하여 황산칼슘(CaSO4)을 생성하고, 이 과정에서 연소로 내의 이산화황(SO2)이 제거된다.In the
Ca(OH)2 + SO2 + 1/2O2 → CaSO4 + H2O …………………………………………(4)Ca (OH) 2 + SO 2 + 1 / 2O 2 → CaSO 4 + H 2 O... … … … … … … … … … … … … … … … (4)
Ca(OH)2 → CaO + H2O (580℃에서 반응)………………………………………(5)Ca (OH) 2 → CaO + H 2 O (reaction at 580 ° C.). … … … … … … … … … … … … … … (5)
Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O + 5.77kcal/mole ………………………………………(6)Ca (OH) 2 → CaCO 3 + H 2 O + 5.77 kcal / mole. … … … … … … … … … … … … … … (6)
한편, 화학반응식(3)에 따라 형성된 소석회(Ca(OH)2)는 연소로 내에 이산화탄소(CO2)의 농도가 고농도이면 화학반응식(6)에 따라 석회석(CaCO3)으로 변환된다. 그러나, 화학반응식(3)에 따라 형성된 소석회(Ca(OH)2)는 연소로 내의 이산화탄소(CO2)의 농도가 고농도가 아니라면, 화학반응식(5)에 따라 580℃ 이상에서 생석회(CaO)로 분해된다. Meanwhile, the slaked lime (Ca (OH) 2 ) formed according to the chemical reaction formula ( 3 ) is converted to limestone (CaCO 3 ) according to the chemical reaction formula (6) when the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) in the combustion furnace is high. However, hydrated lime (Ca (OH) 2 ) formed according to chemical reaction formula (3) is converted to quicklime (CaO) at 580 ° C or higher according to chemical reaction formula (5), unless the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) in the combustion furnace is high. Decompose
화학반응식(5)에 따라 생성된 생석회(CaO)는, 상술한 화학반응식(2)에 따라 이산화황(SO2)과 화학 반응(2)하여 황산칼슘(CaSO4)을 생성하고, 이 과정에서 연소로(300) 내의 이산화황(SO2)이 제거된다. The quicklime (CaO) produced according to the chemical reaction formula (5) generates a calcium sulfate (CaSO 4 ) by chemical reaction (2) with sulfur dioxide (SO 2 ) according to the above chemical reaction formula (2), and burns in the process. Sulfur dioxide (SO 2 ) in the
황산칼슘(CaSO4)은 석탄재(312) 등과 함께 연소로(300) 하부의 호퍼(311)로 저장되고, 호퍼(311)에 연결된 배출관(410)을 통해 외부(400)로 배출된다. Calcium sulfate (CaSO 4 ) is stored in the
이제까지는 도 1 내지 도 3을 참조하여 석탄 및 생석회의 혼합 장치(100)에 대하여 설명하였다. So far, the mixing
이하에서는 도 4를 참조하여, 석탄(C)의 수분 제거 및 탈황 방법에 대해 살펴보기로 한다. Hereinafter, referring to FIG. 4, the method of removing water and desulfurizing coal (C) will be described.
도 4는 생석회를 사용한 석탄의 수분 제거 및 탈황 방법에 대한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of removing water and desulfurization of coal using quicklime.
본 발명인 생석회를 사용한 석탄의 수분 제거 및 탈황 방법은 생석회를 사용하여 혼합 장치에서 연소로로 공급되는 석탄의 수분을 제거하고 연소로에서 석탄의 연소시 발생하는 이산화황을 제거하기 위한 방법이다.Water removal and desulfurization method of coal using the quicklime of the present invention is a method for removing the moisture of the coal supplied to the combustion furnace in the mixing device using the quicklime and to remove sulfur dioxide generated during the combustion of coal in the combustion furnace.
우선, 석탄 및 생석회의 혼합 장치(100)의 하우징(110) 내부로 수분이 함유 된 석탄(C), 생석회(CaO) 및 공기(A)가 투입된다. 이어서, 하우징(110) 내부에 위치된 복수 개의 스크류들(121, 122, 123, 124)의 회전에 의해 석탄(C), 생석회(CaO) 및 공기(A)가 혼합된다(S1 단계). First, coal (C), quicklime (CaO), and air (A) containing moisture are introduced into the
석탄(C), 생석회(CaO) 및 공기(A)가 상호 간에 혼합되면서, 생석회(CaO)는 석탄(C) 내의 수분과 접촉하여 화학 반응(3)하고, 화학 반응(3)에 의해 열(Q)이 발생한다. 또한, 화학 반응(3)에 의해, 생석회(CaO)는 소석회(Ca(OH)2)가 된다(S2 단계).As coal (C), quicklime (CaO) and air (A) are mixed with each other, quicklime (CaO) is brought into chemical reaction (3) in contact with moisture in coal (C), and Q) occurs. In addition, by the chemical reaction (3), quicklime (CaO) becomes hydrated lime (Ca (OH) 2 ) (step S2).
한편, 화학 반응(3)에 의해 발생한 열(Q)에 의해, 석탄(C)은 수분이 제거되어 건조석탄(Cd)이 된다. 석탄에서 제거된 수분(M)은 증발수분배출구(130)를 통해 하우징(110)의 외부로 배출된다(S3단계). On the other hand, with the heat Q generated by the chemical reaction 3, the coal C is dehydrated to become dry coal C d . Water (M) removed from the coal is discharged to the outside of the
상술한 과정을 거쳐 형성된 소석회(Ca(OH)2) 및 건조석탄(Cd)은 혼합배출구(140)를 통해 배출된다(S4 단계). Slaked lime (Ca (OH) 2 ) and dry coal (C d ) formed through the above-described process are discharged through the mixing outlet 140 (step S4).
혼합배출구(140)를 통해 배출된 소석회(Ca(OH)2) 및 건조석탄(Cd)은 분쇄기(200)에서 분쇄된 후 연소로(300)로 공급된다(S5 단계).Slaked lime (Ca (OH) 2 ) and dry coal (C d ) discharged through the mixing
건조석탄(Cd)은 연소로(300)에서 연소되어, 이산화황(SO2)이 포함된 유해 가스를 발생한다. 소석회(Ca(OH)2)는 이산화황(SO2)과 화학 반응(4)하여 황산칼슘(CaSO4)을 생성하고, 이 과정에서 연소로(300) 내의 이산화황(SO2)이 제거된다(S6 단계). Dry coal (C d ) is burned in the
S6 단계를 통해 형성된 황산칼슘(CaSO4)은 연소로(300)의 하부에 위치된 호퍼(311)에 저장되고, 호퍼(311) 내의 석탄재(312)와 함께 호퍼(311)에 연결된 배출관(410)을 통해 외부(400)로 배출된다(S7 단계). Calcium sulfate (CaSO 4 ) formed through the step S6 is stored in the
이제까지는 도 4를 참조하여 생석회를 사용한 석탄의 수분 제거 및 탈황 방법에 대해 살펴보았다. So far, the method for removing water and desulfurization of coal using quicklime has been described.
이하에서는 표 1 내지 표 3을 참조하여, 생석회를 사용한 석탄의 수분 제거 및 탈황 방법에 대한 실험예에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, with reference to Tables 1 to 3, look at the experimental example for the water removal and desulfurization method of coal using quicklime.
실험예Experimental Example
표 1은 생석회투입비에 따른 석탄 내의 수분제거율을 도시하고, 표 2는 생석회(CaO)의 투입량이 동일한 경우에 석탄 내의 총수분량에 따른 수분제거율 및 소석회생성율을 도시하고, 표 3은 연소로의 연소온도별 탈황반응제에 따른 이산화황 저감율을 도시한다.Table 1 shows the water removal rate in the coal according to the quicklime input ratio, Table 2 shows the water removal rate and the slaked lime production rate according to the total moisture content in the coal when the input of quicklime (CaO) is the same, and Table 3 shows the combustion rate of the combustion furnace The sulfur dioxide reduction rate according to the temperature-dependent desulfurization reagent is shown.
표 1을 참조하여, 생석회투입비에 따른 석탄 내의 수분제거율에 대하여 살펴보기로 한다. 생석회투입비는 석탄 내의 총수분량에 대한 생석회 투입량의 비율(생석회투입량/석탄 내의 총수분량)이다.Referring to Table 1, we will look at the water removal rate in the coal according to the quicklime input ratio. Quicklime input ratio is the ratio of quicklime input to total moisture in coal (quicklime input / total moisture in coal).
구분
division
총수분량(%)In coal (C)
Total water content (%)
Quicklime charges
표 1에 도시된 시료 A 내지 시료 H는 동일한 종류의 석탄이다. 다만, 시료 A 내지 시료 H는 석탄 내의 총수분량 및 생석회투입비가 각각 상이하다.Samples A to H shown in Table 1 are the same kind of coal. However, Samples A to H differ in total water content and quicklime input ratio in coal, respectively.
표 1에 도시된 바와 같이, 하우징(110) 내부로 생석회(CaO)가 투입되지 않은 경우에, 하우징(110) 내부의 석탄(시료 A)은 1시간 경과 후 총수분의 2.5%만 제거되었다. 그러나, 생석회(CaO)가 하우징(110) 내부로 투입되면, 예를 들어, 생석회(CaO)가 석탄 내의 총수분량의 0.47배만큼 투입되면, 1시간 경과 후의 석탄(시료 B)의 수분제거율은 10%이고, 2시간 후의 석탄(시료 B)의 수분제거율은 22.9%였다. 또한, 생석회(CaO)가 석탄 내의 총수분량의 1.18배만큼 투입되면, 1시간 경과 후의 석탄(시료 H)의 수분제거율은 19.7%였고, 2시간 경과 후의 석탄(시료 H)의 수분제거율은 31.9%였다. As shown in Table 1, when quicklime (CaO) was not introduced into the
표 1을 통해, 생석회투입비가 증가할수록 수분제거율이 증가하는 것을 알 수 있다. Through Table 1, it can be seen that as the quicklime input ratio increases, the water removal rate increases.
이하에서는, 표 2를 참조하여 생석회의 투입량이 동일한 경우에 석탄의 종류에 따른 수분제거율 및 소석회생성율을 살펴보기로 한다. 소석회생성율은 투입된 생석회의 총량에 대한 소석회 생성량의 비율(소석회 생성량/투입된 생석회의 총량)이다. 생석회와 석탄 내의 수분의 화학 반응은 화학반응식(3)에 따른다. 한편, 실험 조건은 다음과 같았다. 생석회투입비(생석회투입량/석탄 내의 총수분량): 0.27, 석탄 및 생석회의 혼합장치의 회전속도: 20 rpm.Hereinafter, referring to Table 2, when the input amount of quicklime is the same, the water removal rate and the slaked lime production rate according to the type of coal will be described. The rate of slaked lime production is the ratio of the amount of slaked lime produced to the total amount of slaked lime (the amount of slaked lime / totaled slaked). The chemical reaction of quicklime with moisture in coal follows the chemical reaction formula (3). In addition, experimental conditions were as follows. Quicklime input ratio (quicklime input / total water content in coal): 0.27, Rotational speed of the mixing device of coal and quicklime: 20 rpm.
표 2에 도시된 바와 같이, 석탄 종류별 생석회투입비(=0.27)가 동일한 경우라도, 석탄 내의 총수분량이 9%인 경우(시험탄 1)에는 수분제거율이 13.3%에 불과하였으나, 석탄 내의 총수분량이 16%인 경우(시험탄 3)에는 수분제거율이 20.5%였다. 표 2를 통해, 석탄 내의 총수분량이 증가할수록 수분제거율이 증가한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 생석회는 석탄 내의 수분을 제거하는데 효과적이다. As shown in Table 2, even when the quicklime input ratio (= 0.27) by type of coal was the same, when the total water content in the coal was 9% (test coal 1), the water removal rate was only 13.3%, but the total water content in the coal was In the case of 16% (test bullet 3), the water removal rate was 20.5%. From Table 2, it can be seen that the water removal rate increases as the total water content in the coal increases. Accordingly, quicklime is effective in removing moisture in coal.
한편, 생석회(CaO)가 석탄 내의 수분과 반응하여 소석회를 생성하기 때문에, 화학 반응(3)에 의해 생성된 소석회(Ca(OH)2)는 생석회투입비가 동일한 경우라도 석탄 내의 총수분량이 적은 경우보다는 석탄 내의 총수분량이 많은 경우에 좀 더 많이 생성된다. On the other hand, since quicklime (CaO) reacts with water in the coal to generate calcined lime, the calcined lime (Ca (OH) 2 ) produced by the chemical reaction (3) has a small amount of total moisture in the coal even when the calcined lime input ratio is the same. It is more produced when the total amount of moisture in coal is higher.
이하에서는 표 3을 참조하여, 연소로의 연소온도별 탈황반응제에 따른 이산화황 저감율에 대해 살펴본다. Hereinafter, with reference to Table 3, it looks at the sulfur dioxide reduction rate according to the desulfurization reactant for each combustion temperature of the combustion furnace.
Desulfurization Reagent
표 3에 기재된 결과값은 다음과 같은 조건 하에서 얻어진 것이다. The results shown in Table 3 were obtained under the following conditions.
연소로의 운전시간: 8시간, Combustion operating time: 8 hours
석탄: 황분 0.55% 및 수분 10%을 함유한 수입무연탄, Coal: Imported anthracite coal containing 0.55% sulfur and 10% moisture,
석탄 투입 속도: 5kg/hr, Coal input speed: 5kg / hr,
Ca/S 몰비: 2.7, Ca / S molar ratio: 2.7,
석회석투입량: 208gr/hr, Limestone input: 208gr / hr,
생석회투입량: 117gr/hr.Quicklime input: 117 gr / hr.
일반적으로, 종래에는 석회석이 탈황반응제로 사용되었다. 석회석(CaCO3)은 상술한 화학반응식(1)에 따라 850℃ 이상에서 생석회(CaO)로 분해된다. 석회석으로부터 분해된 생석회(CaO)는 상술한 화학반응식(2)에 따라 연소로 내의 이산화황(SO2)과 화학 반응하여 황산칼슘을 생성하고, 이 과정에서 연소로 내의 이산화황(SO2)이 제거된다.In general, limestone has conventionally been used as a desulfurization reagent. Limestone (CaCO 3 ) is decomposed into quicklime (CaO) at 850 ° C. or higher according to the chemical reaction formula (1) described above. The calcium oxide (CaO) decomposition from limestone is sulfur dioxide (SO 2) in the furnace in the process of combustion generates sulfur dioxide (SO 2) and calcium sulphate to the chemical reaction within the furnace according to the above chemical equation (2), and removed .
표 3을 통해, 석회석은 석회석이 생석회(CaO)로 분해된 상태인 900℃ 이상에서 75.6%의 이산화황(SO2)을 제거하는 탈황 효과가 있다는 것을 알 수 있다. 다만, 석회석이 생석회(CaO)로 분해되지 못하는 온도인 800℃ 이하에서, 석회석은 연소로 내의 이산화황(SO2)을 거의 제거하지 못한다.Through Table 3, it can be seen that limestone has a desulfurization effect of removing 75.6% of sulfur dioxide (SO 2 ) at 900 ° C. or more in which limestone is decomposed into quicklime (CaO). However, limestone does not remove sulfur dioxide (SO 2 ) in the combustion furnace at a temperature lower than 800 ° C. at which limestone cannot be decomposed into quicklime (CaO).
한편, 본 실시예에서, 탈황반응제로서 사용된 생석회(CaO)는 석탄 및 생석회의 혼합장치(100)로 투입되어 석탄 내의 수분과 화학 반응(3)하여 소석회(Ca(OH)2)가 된 상태로 연소로 내로 투입된다. 소석회(Ca(OH)2)는 연소로 내의 이산화황(SO2)과 화학 반응(4)하여 황산칼슘을 생성하고, 이 과정에서 연소로 내의 이산화황(SO2)이 제거된다. On the other hand, in the present embodiment, the quicklime (CaO) used as the desulfurization reactant is introduced into the
소석회(Ca(OH)2)는 상술한 화학반응식(5)에 따라 580℃ 이상에서 생석회(CaO)로 분해된다. 화학반응식(5)에 따라 생성된 생석회(CaO)는 연소로 내의 이산화황(SO2)과 화학 반응(2)하여 황산칼슘을 생성하고, 이 과정에서 연소로 내의 이산화황(SO2)이 제거된다. Calcined lime (Ca (OH) 2 ) is decomposed into quicklime (CaO) at 580 ° C. or higher according to the above chemical reaction formula (5). The quicklime (CaO) produced according to Chemical Reaction (5) is chemically reacted with sulfur dioxide (SO 2 ) in the furnace to produce calcium sulfate, and in this process, sulfur dioxide (SO 2 ) in the furnace is removed.
표 3을 통해, 생석회(CaO)는 석회석을 탈황방지제로 사용한 경우와 달리, 500℃ 이상부터 연소로 내의 이산화황(SO2)을 제거하는 것을 알 수 있다. 또한, 생석회(CaO)의 탈황 효율은 석회석의 탈황 효율보다, 600℃ 이상에서는 약 56%, 700℃이상에서는 약 85%, 800℃이상에서는 약 27%, 900℃이상에서는 약 20% 정도 높다는 것을 알 수 있다. 따라서, 생석회(CaO)를 탈황반응제로 사용하면 석회석을 탈황반응제로 사용한 경우보다 연소로로부터 배출되는 배기가스의 황 농도를 저감시켜 환경 오염을 방지한다.Table 3 shows that quicklime (CaO) removes sulfur dioxide (SO 2 ) in a combustion furnace from 500 ° C or higher, unlike when limestone is used as a desulfurization inhibitor. In addition, the desulfurization efficiency of quicklime (CaO) is higher than that of limestone, about 56% above 600 ° C, about 85% above 700 ° C, about 27% above 800 ° C, and about 20% above 900 ° C. Able to know. Therefore, when the quicklime (CaO) is used as the desulfurization reagent, the sulfur concentration of the exhaust gas discharged from the combustion furnace is prevented than the case where the limestone is used as the desulfurization reactant to prevent environmental pollution.
위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 발명의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 발명은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명들로부터 얻어질 수 있는 많은 변형 및 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형 및 변경은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.The exemplary embodiments described above are intended to be illustrative, not limiting, in all aspects of the invention. Accordingly, the present invention is capable of many modifications and detailed implementations which may be obtained from those contained within the specification by those skilled in the art. All such modifications and variations are to be considered as within the scope and spirit of the invention as defined by the following claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 및 생석회의 혼합 장치의 측면도이다. 1 is a side view of a mixing device of coal and quicklime according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 및 생석회의 혼합 장치의 정면도이다. 2 is a front view of a coal and quicklime mixing device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 및 생석회의 혼합 장치의 다른 구조물과의 연결관계를 도시한 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing the connection relationship with other structures of the coal and quicklime mixing device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생석회를 사용한 석탄의 수분 제거 및 탈황 방법에 대한 순서도이다.Figure 4 is a flow chart for the water removal and desulfurization method of coal using quicklime according to an embodiment of the present invention.
Claims (5)
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