KR101119347B1 - 연탄 제조 방법 - Google Patents

Abstract

수분을 함유하는 역청탄과 아역청탄과 같은 미립자 물질을 연탄으로 제조하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 이 방법은, 상기 미립자 물질을 부분적으로 건조시키는 단계와 상기 부분적으로 건조된 미립자 물질을 공급동안 상기 미립자 물질로부터 수증기가 배출되도록 하는 조건들 하에서 연탄 제조 장치로 공급하는 단계를 포함한다. 미립자 물질은 연탄 형성 롤러들(44, 46)을 통과하여 연탄(47)을 형성한다. 배출된 수증기는 미립자를 둘러싸거나 그리고/또는 미립자와 혼합되는 대기로부터 다른 가스 성분들의 많은 부분의 유입을 실질적으로 변위하거나 방지한다. 연탄 제조 장치로 공급된 미립자 물질은 연탄 제조 장치의 연탄 형성부로 들어가는 지점에서 수증기의 체적에 대하여 70 내지 100%를 함유하는 가스 성분으로 둘러싸이거나 상기 가스 성분과 혼합되고, 그 결과 상기 미립자가 연탄 형성동안 압축될 때, 수증기는 액화하고 이렇게 형성된 연탄에서 가스 물질의 압력 증가는 최소화된다. 또한, 가스 성분의 압력 증가에서의 감소는 석탄 미립자들이 연탄으로 형성될 때 가스들의 역송풍을 감소시키도록 작용한다.

석탄, 연탄, 미립자 물질, 역청탄, 아역청탄

Description

연탄 제조 방법{Briquetting process}

본 발명은 연탄 재료들을 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 수분을 함유하는 재료들에 한정되지 않는다. 본 발명은 특히 이탄(peat), 갈탄(lignite), 아탄(brown coal), 아역청탄(sub-bituminous coal), 역청탄(bituminous coal) 및 무연탄(anthracite)과 같이, 수분을 함유하는 석탄 유기 재료들에 특히 적합하다.

본 발명은 특히, 이탄, 갈탄, 아탄, 아역청탄, 역청탄 및 무연탄과 같이, 수분을 함유하는 연탄 제조용 유기 재료들에 특히 적합하다. 본 발명은 특히, 연탄 제조 아역청탄 및 역청탄들에 적합하고, 설명의 편리 및 용이함을 위하여, 본 발명은 아역청탄 및 역청탄의 연탄 제조를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 아역청탄 및 역청탄의 연탄 제조에 한정되지 않으며, 다른 유기 또는 무기 재료들, 실지로 수분을 포함하거나 포함하지 않을 수도 있는 다른 재료들을 연탄으로 제조하기 위하여 사용될 수도 있는 것으로 이해될 것이다.

아역청탄들은 비교적 높은 수분 함량(35 중량%에 이르는 수분)을 가진다. 이는 석탄의 발열량을 감소시킬 뿐만 아니라 이들 석탄들과 관련된 매우 높은 수분 함량들을 이송하는 것과 관련된 빈약한 경제성으로 인하여 수출 시장으로부터 아역 청탄을 거의 완전히 배제한다. 아역청탄들에서 대부분의 물은 화학적으로 결합된 성질을 갖기 때문에, 이러한 수분의 제거는 열적 건조 단계를 요구한다. 그러나, 물의 제거는 더 큰 억셉터빌리티(acceptability)를 방지하고 그러한 탄들의 사용을 방지하는 문제들을 추가로 야기한다. 특히, 일단 건조되면, 아역청탄들은 심각한 자발 연소 문제와 상당한 크기 감소를 겪는다. 결과적으로, 건조 공정은 석탄들과 관련된 미립자들의 양을 증가시키려고 한다.

역청탄은 아역청탄보다 더 높은 발열량과 더 낮은 고유 수분 함량을 갖는 더 높은 순위의 탄들이다. 아역청탄들보다는 수송에 대하여 개량할 수 있는 여지가 더 있다 하더라고, 역청탄들은 채광, 세정 및 취급 동작 동안에 과다한 미립자들의 생산으로 어려움을 겪을 수 있다. 그러한 미립자들은 사용이 어렵고 제품 손실을 나타낸다. 또한 자유 표면 수분은 미세 역청탄을 갖는 어려움들을 야기하고 25중량% 만큼 높을 수 있다. 이러한 중량은 석탄의 이용가능한 에너지 함량을 감소시키고 석탄의 취급 성질들에 대한 심각한 충격을 가질 수 있기 때문에 문제들을 야기한다.

다른 경우라면 수분 함량이 타당한 값으로 감소되더라도, 많은 금속학적이자 더 높은 품질의 기관용 석탄을 갖고서, 석탄의 분말화는 총 세정된 석탄에서 미세 재료의 백분율이 충분하여 판매적 어려움들에 귀착하도록 한다. 이러한 어려움을 극복하기 위한 가능한 해결책은 석탄을 제조하여 더 큰 석탄 입자들을 형성하는 것을 필수적으로 포함한다. 그러나, 석탄 제조의 해결책은 미립자들을 상업적이고 매력적이고, 취급할 수 있고 내구성 있는 형태로 재구성하는 것을 제공하여야 하는 반면에, 생산 비용이 전체 이익성의 임계치를 초과하도록 증가하지 말아야 한다.

석탄 제조는 19세기 말 이래로 수행되어 왔다. 석탄 제조에 대한 전통적인 접근법은 석탄 입자들을 점결제들과 혼합하여 이들 석탄 입자들을 더 큰 덩어리로 결합하는 것을 포함하였다. 시도되었던 점결제들은 코울타르 피치(coal-tar pitch), 석유 역청 및 아스팔트(petroleum bitumen and asphalt), 우드 타르(wood tar), 합성 및 천연 수지, 전분, 아황산염 액, 설탕 및 당밀, 셀룰로오스 화합물, 초지 펄프, 알기네이트(alginates), 아교 및 껌, 알부메이트(albumates), 카세인(casein), 이탄, 갈탄 및 목재와 같은 유기 점결제들을 포함한다. 사용되었던 무기 점결제들은 세멘트(cement), 진흙, 석회, 마그네시아(magnesia), 석고, 소듐 또는 다른 알칼리 실리케이트를 포함한다. 두 개 이상의 상기한 물질들의 혼합물들을 포함하는 화합물 점결제들이 또한 시도되었다.

석탄 제조에 사용되는 점결제들이 판단되었던 기준들는 다음 사항들을 포함한다:

- 석탄으로 제조되는 탄의 종류

- 석탄 강도 및 취급 성질

- 수분 및 날씨 저항성

- 연소 특성

- 석탄의 물리적 성질들에 대한 효과

- 연소 동안의 석탄 제조의 물리적 집적도

- 점결제 또는 그의 분해 및 연소 제품들의 독성도

- 점결제의 비용

- 혼합 또는 경화와 같이, 점결제의 사용을 위한 처리 비용.

점결제들을 결합하는 석탄 제조 경험은 상기한 모든 기준들을 충촉시키는 일반적으로 적용될 수 있는 석탄 점결제가 아직 발견되지 않았다는 것을 보여주었다. 예를 들어, 피치, 역청 및 아스팔트는 적절한 강도와 수분 저항성을 제공하지만, 연소시 연기발생, 독성 문제, 코크스화 성질들로의 변화, 높은 비용 및 높은 처리 비용으로 귀착된다. 전분은 좋은 강도와 청정 연소를 제공하지만, 값이 비싸고 빈약한 날씨 저항성을 가진다. 황산염 액 점결제들은 적은 연기를 발생시키면서 연소되지만, 독성의 이산화황 방출을 생성하고 빈약한 날씨 저항성을 가진다. 설탕, 특히 당밀은 더 나은 수분 및 날씨 저항성을 가지고 저장동안 모울드(mould) 성장을 겪을 수 있다. 연소의 초기 단계에서 분리하려는 경향이 있는 연탄들과 함께 셀룰로오스-타입 점결제들은 일반적으로 낮은 강도와 빠른 감손을 겪는다. 무기 점결제들 모두는 비교적 낮은 강도, 빈약한 날씨 저항성 및 연소 후 높은 재 레벨들을 경험한다는 사실이 보고되었다.

점결제 성분을 연탄에 첨가하는 필요성은 또한 연탄 생산의 복잡도와 비용을 불가피하게 증가시킨다.

점결제들을 이용하여 연탄을 생산하는 것과 관련된 몇몇 애로사항들을 회피하려고 시도하기 위하여, 점결제가 없는 연탄들을 생산하기 위한 다양한 시도들이 행하여졌다.

예를 들어, 코마렉 등(Komarek et al.)이 특허를 받은 미국 특허번호 2,937,086호는 석탄 입자들을 플래쉬 건조기(flash dryer) 내의 고온의 가스 스트림으로 공급하므로써 석탄을 제조하기 위한 방법을 설명한다. 석탄 입자들은 가스 스트림에 의하여 이끌려져서 그 가스 스트림에 의하여 가열되어 물이 상기 석탄으로부터 증발하도록 한다. 석탄 입자들은 가스 스트림에 의하여 사이클론 분리기로 이송되는데, 이 사이클론 분리기에서 고온의 건조된 석탄 입자들은 가스 스트림으로부터 분리된다. 분리된 석탄 입자들은 호퍼(hopper)로 낙하되어 석탄 제조장치의 롤들을 통과하여 석탄을 형성한다. 이 특허는 석탄 제조장치에 도달하기 직전의 석탄의 온도가 최대 효율 및 동작을 위한 석탄의 연화점, 즉 발생기의 유연성의 바로 아래에 있어야 한다는 것을 언급하고 있다. 또한, 이 특허는 많은 석탄들이 약 300 내지 700 ℉ (약 149 내지 371 ℃)의 온도 범위 이내에서 적절한 덩어리들로 압착될 수 있다고 언급하였다.

칼브(Kalb)가 특허를 받은 미국 특허 번호 5,046,265호는 아역청탄을 건조하고 연탄으로 만드는 집적 방법을 설명한다. 이 방법에서, 석탄은 석탄 입자들의 감성을 촉진하는 조건들 하에서 플래쉬 건조기에서 건조된다. 특히, 석탄 입자들은 플래쉬 건조기 내의 뜨거운 가스 스트림에 공급되어 상기 뜨거운 가스 스트림으로 들어가는 입자들의 열적 충격이 석탄 입자들의 감성을 야기한다. 이와 같이 처리된 석탄 입자들은 그후 일련의 사이클론들에 의하여 가스 스트림으로부터 분리된다. 분리된 가스는 적어도 부분적으로 상기 플래쉬 건조기로 재순환된다. 건조된 석탄 입자들은, 연탄 제조장치로 공급되기 전에 석탄을 압착하여 거기로부터 가스를 제거하는 탈가스화/전-압착 오거(augers)로 공급된다. 이 점에서, 건조된 석탄 입자 들은 석탄 입자들 사이의 침입형 공간들을 채우는 가스들을 가지며 상기 전-압착 오거들은 석탄을 압착하여 침입형 체적을 줄이고, 그렇게 하므로써 석탄 밖으로 가스를 움직인다는 사실이 이해될 것이다. 전-압착 오거들에 의하여 석탄으로부터 유리된 가스는 적은 체적의 팬과 집진기에 의하여 처리된다. 전-압착된 석탄은 그 후 연탄 제조 장치로 공급된다.

미국 특허 번호 5,046,265호는 제조 방법에 대하여 임계적인 일곱 개의 변수들을 특정하고 있는데, 이들은 다음과 같다:

1. 온도가 상온으로부터 약 160 내지 180 ℉ (71 - 82 ℃)까지 증가됨에 따라 재료의 온도-물 저항과 총 연탄질이 개선되는 것이 주목된다. 그러나, 또한 연탄질은 재료가 220 ℉ (104 ℃)를 초과하는 온도로 가열되면, 연탄질이 저하하기 시작하였다.

2. 공급 크기 일관성

3. 탈가스 및 전-압착

4. 압착압

5. 산소 결핍 분위기의 유지-이 특허는 10% 이하의 범위(실질적으로는 건조되지 않은 아역청탄 재료들의 고유 수분 함량 이하이지만, 본 발명에 의하여 달성될 수 있는 4-5%의 바람직한 레벨들 이상)의 수분 함량을 갖도록 열적으로 건조되었던 아역청탄 미립자들이 산소의 통상적인 분위기 농축액, 심지어는 분위기 온도 조건들에서 노출되었을 때 자발 폭발에 접근하는 빠른 자발 점화에 매우 민감하다. 이 때문에, 뜨겁고 건조한 미세 석탄을 함유하는 공정 시스템의 전체 부분이 불활 성(산소 결핍) 조건들 하에서 유지되어야만 한다는 것이 필요하다. 이 특허에서, 전체 시스템은 건조기로부터 불활성 가스의 제어된 "누설"을 통하여 불활성 가스 분위기 하에서 유지된다.

6. 연탄 제품의 냉각

7. 연탄 제조 시스템으로의 공급에서 연소 재 재료들의 유지 최소량.

미국 특허 5,046,265호에서 설명된 전체 공정 시스템은 높은 고유 수분 (30-35%), 낮은 BTU 값 (파운드 당 8,200 내지 8,800 BTUs), 아역청탄 등을 높은 BTU (파운드당 11,000 내지 11,500 BTU), 현재 시장과 사용자 인프라구조 시스템의 정황에서 타당한 취급능력 특성들을 동시에 갖는 낮은 수분 (약 5-8%) 제품으로 전환할 수 있는 것으로 언급하고 있다.

국제 특허 출원 번호 PCT/CA90/00056 (국제 공개번호 WO90/10052)는 외부 점결제들의 사용없이 역청탄을 연탄으로 제조하기 위한 연탄 제조 공정을 설명한다. 이 시스템은 고압의 롤-타입 연탄 제조 프레스를 결합한 장치에서 석탄 정광석 재료를 형성하는 고온, 고압의 몰드를 사용한다. 이 시스템은 높은 시스템 효율을 위하여 열 교환 시스템으로 공급할 양의 압력, 제어된 산소, 가스 재순환 플래쉬 건조기 및 직접 연탄 제품을 결합한다.

제1측면에 따르면, 본 발명은 수분을 함유하는 미립자 물질을 연탄으로 제조하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은, 상기 미립자 물질을 부분적으로 건조시키는 단계; 상기 공급 단계 동안 수증기가 상기 미립자 물질로부터 배출되도록 하는 조건들 하에서, 부분적으로 건조된 상기 미립자 물질을 연탄 제조 장치로 공급하는 단계; 및 상기 미립자 물질을 상기 연탄 제조 장치에 통과시켜 연탄을 형성하는 단계를 포함한다.

"부분적으로 건조된 상기 미립자 물질을 상기 연탄 제조 장치로 공급하는"이란 용어는, 상기 부분적으로 건조된 미립자 물질이 상기 건조기 가스 스트림으로부터 분리될 때로부터 연탄 제조 장치로 들어갈 때까지 상기 부분적으로 건조된 미립자 물질을 이송하는데 관계되는 단계들을 내포한다. 상기 용어는 도관들이나 활송 장치들(chuts)을 통한 이송, 호퍼 또는 용기(vessel)에서 단기 저장, 그리고 상기 연탄 제조 장치로의 최종 공급을 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 부분적으로 건조된 미립자 물질은, 수증기가 미립자로부터 배출되도록 하는 조건들 하에서 연탄 제조 장치로 공급되어, 그렇게 하므로써 배출된 수증기는 미립자 물질을 둘러싸고 그리고/또는 상기 미립자 물질과 혼합되는 대기로부터 다른 가스 성분들의 많은 부분의 유입을 실질적으로 변위시키고 그리고/또는 방지한다. 더 바람직하게는, 상기 연탄 제조 장치로 공급된 미립자는, 가스가 연탄 제조 장치의 연탄 형성부로 들어가는 지점에서 수증기 체적의 70-100%를 함유하는 가스 성분에 의하여 둘러싸이고 그리고/또는 서로 혼합된다. 그 결과, 미립자 물질이 연탄 형성동안 압축될 때, 수증기는 응축되거나 액화되고 이렇게 형성된 연탄에서 가스 물질의 압력 증가는 최소화된다. 또한 본 발명자들은 미립자 물질(상기 미립자 물질이 연탄 제조 장치로 흐르는 것을 중단시킬 수 있는 미립자 공급 재료를 통한 가스들의 역송풍, 가스들이 연탄 제조 장치로부터 제거될 때 연탄의 폭발적인 분열, 및 감소된 강도의 다공성 연탄을 포함한다)과 혼합되는 응축될 수 없는 가스들이 많은 부분의 존재로 야기되는 이전의 어려움들이 본 발명에서 최소화되거나 회피된다는 것을 발견하였다.

두 번째 측면에서, 본 발명은 미립자 물질을 연탄으로 제조하기 위한 방법을 제공하는데, 이 방법은,

-상기 미립자 물질을 연탄 제조 장치로 공급하는 단계;

상기 공급 단계동안 응축가능한 가스를 상기 연탄 제조 장치로 유입시키는 단계; 및

상기 연탄 제조 장치의 연탄 형성부에서 연탄을 형성하는 단계를 포함하고,

상기 연탄들은 상기 응축 가스가 응축하도록 하는 조건들 하에서 상기 미립자 물질로부터 형성되므로써, 상기 연탄 형성 동안 가스 압력의 증가를 감소시킨다.

본 발명은 미립자 물질을 연탄으로 제조하기 위한 시스템에까지 연장되는데, 이 시스템은,

-연탄 제조 장치;

-미립자 물질을 상기 연탄 제조 장치로 공급하기 위한 수단; 및

-응축가능한 가스를 상기 연탄 제조 장치로 유입시키기 위한 수단을 포함하고, 상기 연탄 형성 장치는 상기 응축가능한 가스가 연탄 형성동안 응축하도록 하는 온도와 압력의 조건들 하에서 연탄들이 상기 미립자 물질로부터 형성되는 연탄 형성부를 포함하고, 그것에 의하여 가스압 증가를 감소시킨다.

수증기는 사용되는 가장 일반적인 응축가능한 가스인 반면, 프레온과 같은 다른 응축가능한 가스 또한 미립자 물질이 온도에 더욱 민감하거나 수분에 더욱 민감한 경우들에 사용될 수도 있다. "응축가능한 가스"라는 용어는 연탄 형성 공정 동안 응축하려고 하는 임의의 가스를 의미한다.

본 발명의 방법은 부분적으로 유기물이고 부분적으로는 무기물인 슬러지들과 같은 물질들뿐만 아니라 유기 및 무기 물질들로 된 연탄 제조를 위하여 사용될 수도 있다. 무기 물질들의 예들은 마그네슘과 칼슘 산화물, 알루미나 및 붉은 진흙을 포함한다. 본 발명의 방법과 시스템은 목분진, 초지물, 이탄, 아탄, 갈탄, 아역청탄 및 역청탄과 같은 유기 물질들로 된 연탄 제조를 위하여 특히 적합하다. 본 발명의 방법은 아탄, 갈탄, 아역청탄 및 역청탄을 연탄으로 제조하기 위하여 특히 적합하다.

본 발명의 방법은 상기 미립자 물질을 부분적으로 건조하는 단계를 포함한다. 부분적으로 건조하는 단계는 플래쉬 건조기, 특히 가스 리사이클 플래쉬 건조기에서 일어나는 것이 바람직하다. 상기 방법에서, 미립자는 도관을 흐르는 뜨거운 가스 스트림으로 분사된다. 미립자는 그의 온도가 증가되도록 하는 뜨거운 가스 스트림으로 둘러싸인다. 이것이 건조 공정을 시작한다. 미립자로 둘러싸인 가스 스트림은 그 후 상기 미립자가 가스 스트림으로부터 분리되는 하나 이상의 사이클로들을 통과한다.

사이클론 또는 사이클론들을 떠난 분리된 가스 스트림은 배기되는 잉여 가스와 함께 가스 리사이클 플래쉬 건조기로 부분적으로 재순환된다. 바람직하게는, 가스 스트림의 배기된 부분은, 가스 스트림을 갖고서 사이클론들을 통과하는 정광석들을 제거하기 위하여, 백하우스나 임의의 다른 적당한 장치를 통과한다.

가스 리사이클 플래쉬 건조기로 재순환되는 가스 스트림의 선택 부분은 팬, 압축기 등, 그리고 가스 히터 또는 로(furnace)를 적절하게 통과하는데, 이는 미립자가 상기 플래쉬 건조기로 분사되기 전에 상기 가스 스트림의 온도를 다시 증가시킨다. 백하우스를 통하여 배기되는 가스의 양은 상기 시스템 내에서 미립자로부터 빠져 나오는 응축되지 않은 수증기의 체적과 함께 상기 가스 히터 내에서 발생된 연소 제품 가스의 체적에 크게 대응한다. 분리 사이클론으로부터 회수된 미립자는 부분 건조된 상태로 있다. "부분 건조된"이란 용어는 미립자의 수분 함량이 공급 미립자의 수분 함량으로부터 감소되었지만, 수분이 추가로 제거될 수 있다는 것을 의미한다.

그 후, 부분 건조된 미립자는 연탄 제조 장치로 이송 및 공급된다. 사이클론들로부터 연탄 제조 장치로 미립자 물질이 이송되고 공급되는 것은 미립자를 이송하기에 적합하도록 이 기술에서 통상의 지식을 가진 자들이 알고 있는 임의의 장치를 이용하여 일어난다. 몇몇 예들은 오거(augers), 컨베이어 시스템 및 공기 컨베이어를 포함한다.

본 발명의 첫 번째 측면의 특징은, 부분 건조된 미립자의 추가적인 건조가 미립자가 연탄 제조 장치로 공급되는 동안 일어난다는 것이다. 이 기술에서 통상의 지식을 가진 자들이 쉽게 이해될 수 있듯이, 미립자가 연탄 제조 장치로 공급되는 동안 미립자의 추가적인 건조는 미립자로부터 수분의 배출을 야기한다. 수분은 수증기의 형태로 배출되고, 수증기는 미립자를 둘러싸거나 미립자와 상호 혼합하는 분위기로부터 질소, 이산화탄소 및 다른 가스들과 같이 응축될 수 없는 가스들을 변위하도록 작용한다. 그 결과, 연탄 제조 장치로 공급된 미립자와 가스의 혼합물의 가스 성분은 높은 레벨의 수증기를 가진다. 수증기는 응축될 수 있는 가스이고 연탄 제조 공정동안 미립자에 인가된 압력은 수증기가 액화되어 연탄 제조 장치를 통과하는 가스 성분들의 체적을 크게 감소시킨다는 것이 이해될 것이다. 이는 포획된 응축될 수 없는 가스들에 의하여 야기되는 다공성과 연탄 내부에 포획된 응축될 수 없는 압축된 가스들의 포켓들에 의하여 야기되는 연탄의 폭발성의 파괴를 감소시키므로써 형성되는 연탄의 질을 개선할 뿐만 아니라 연탄 제조 장치로 공급되는 미립자를 통한 가스들의 역송풍을 방지하는 것을 돕는다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 수분을 함유하는 미립자 물질을 연탄으로 제조하기 위한 시스템이 제공된다. 이 시스템은,

-연탄 형성부를 갖는 연탄 제조 장치;

-상기 미립자 물질을 부분적으로 건조하기 위한 수단;

-상기 부분적으로 건조된 미립자 물질을 상기 연탄 제조 장치로 공급하기 위한 수단; 및

-상기 연탄 제조 장치의 연탄 형성부로의 유입을 위한 공급동안 수증기가 상기 미립자로부터 배출되도록 조건들을 생성하기 위한 수단을 포함

연탄 제조 장치는 연탄 제조 롤러들을 포함하는 종류로 적절하게 이루어진다. 이러한 종류의 연탄 제조 장치에서, 미립자 물질은 롤러들로 공급된다. 롤러들은 미립자 물질을 압축한다. 바람직하게는, 하나 이상의 롤러들은 그 안에 형성된 포켓들을 가지는데, 이 포켓들은 연탄의 형태를 정의하는 것을 돕는다. 또한 롤러들은 미립자가 연탄 제조 장치를 통과할 때 상기 미립자 물질에 소정 량의 전단 변형을 인가한다. 압축 뿐만 아니라 전단 변형을 인가하는 것은 역청탄과 아역청탄과 같이 어떤 공급 물질들로부터 연탄을 형성하는데 있어 중요하다고 믿는다.

미립자 물질을 연탄 제조 장치나 연탄 제조 롤러들에 공급하는 것을 돕기 위하여, 하나 이상의 피드 오거들이 미립자 물질을 공급하기 위하여 사용되는 것이 바람직하다. 이들 피드 오거들은 미립자 물질을 사전 압축성형하고, 공공을 감소시키고 미립자 물질을 상기 연탄 제조 장치로 일관되게 공급하는 것을 확실하게 할 때 이익이 된다. 더구나, 상기 피드 오거들은 상기 연탄 제조 장치로 공급되는 미립자 물질을 통한 가스들의 역송풍을 최소화하거나 회피하는 것을 돕는 압축성형 동안 입자들 사이에서 부터 변위된 가스를 탈출시키기 위한 더 구불구불한 경로를 발생시킨다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 미립자 물질은 반드시 수평 방향으로 상기 연탄 제조 장치의 상기 롤러들로 공급된다.

또한, 본 발명자들은 롤 직경에 대한 롤 사이즈와 연탄 포켓 폭 사이의 관계는 연탄을 형성하는데, 특히 갈색 아역청탄이나 역청탄으로부터 연탄을 형성할 때 매우 중요하다는 것을 발견하였다. 그러므로, 본 발명의 두 번째 측면에서, 본 발명은 미립자 물질을 연탄으로 제조하기 위한 방법을 제공하는데, 이 방법에서, 상기 미립자 물질은 상기 미립자 물질이 통과하는 두 개 이상의 롤러들을 포함하는 연탄 제조 장치로 공급되고, 상기 롤러들 중 적어도 하나는 하나 이상의 연탄 제조 포켓들을 포함하고, 상기 롤러들의 직경은 100 mm 내지 600 mm의 범위를 가지며, 롤 직경에 대한 연탄 제조 포켓 폭의 비는 0.05 내지 0.15의 범위 이내에 해당하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 두 번째 측면의 바람직한 실시예에서, 롤 직경은 400 mm 내지550 mm의 범위에 있고, 롤 직경에 대한 연탄 제조 포켓 폭의 비는 약 0.08이다.

특히 바람직한 실시예에서, 본 발명의 두 번째 측면의 방법은 본 발명의 첫 번째 측면의 방법과 연관되어 사용된다.

도 1은 역청탄 또는 아역청탄으로부터 연탄을 형성하기 위한 방법 및 시스템의 모식적인 흐름도를 보여준다.

도 1A는 도 1의 연탄 형성장치의 연탄 형성부의 보다 상세한 측단면도를 보여준다.

도 2는 본 발명의 연탄 형성장치의 연탄 형성부의 제2실시예의 측단면도를 보여준다.

도 3은 본 발명의 방법과 장치를 이용하여 제조된 연탄의 크기 분포의 전형적인 범위를 설명하는 그래프를 보여준다.

본 발명을 보다 충분히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예가 역청탄이나 아역청탄으로부터 연탄을 형성하기 위한 방법의 모식적인 흐름을 보여주는 도 1을 참조하여 지금 설명될 것이다. 도 1에 도시된 방법이 역청탄이나 아역청탄에서의 사용을 위하여 의도되었더라도, 본 발명의 제1, 제2 측면들이 다른 미립자 물질로부터 연탄을 형성하기 위하여 사용될 수도 있다는 것이 숙고될 것이다.

도 1에 도시된 흐름도에서, 습기를 머금은 석탄이 습기를 머금은 석탄 호퍼(10)로부터 오저 컨베이어(auger conveyer: 12)를 통하여 플래쉬 히터 라이저 튜브(flash heater riser tube: 14)로 공급된다. 뜨거운 가스 스트림은 플래쉬 히터 라이저 튜브(14)를 통과한다. 뜨거운 가스 스트림은 팬(16)으로부터 가스 히터(18)를 통하여 플래쉬 히터 라이저 튜브(14)로 통과하는 가스에 의하여 발생된다.

수분을 머금은 석탄이 플래쉬 히터 라이저 튜브(14)로 공급될 때, 석탄은 가스 스트림 내에 둘러싸인다. 가스가 뜨거워짐에 따라, 석탄의 온도는 증가하고 이는 석탄에 함유된 수분의 일부가 수증기로 전환되도록 한다.

가스 스트림과 둘러싸인 석탄은 그 후 분리 사이클론들(20, 22)로 공급된다. 제1 사이클론(20)은 가스 스트림으로부터 큰 파편들을 분리한다. 석탄의 분리된 큰 파편은 도관(24)을 통과하여 수집 호퍼(26)에 수용된다. 제1사이클론(20)을 떠난 가스는 도관(28)을 통과하여 제2 사이클론(22)으로 유입된다. 제2 사이클론(22)에서, 석탄의 더 작은 입자들은 가스로부터 분리된다. 석탄의 더 작은 입자들은 도관(30)을 통하여 상기 수집 호퍼(26)에 수용된다. 또한, 더 작은 석탄의 일부는 연료 로써 히터(18)에 공급될 수도 있다.

제2 사이클론(22)을 떠난 가스는 도관(32)을 통과한다. 도관(32)을 통하여 움직이는 가스의 일부는 백하우스(backhouse: 34)와 벤트(vent: 36)을 통하여 배기된다. 가스의 나머지 부분은 팬(16)과 가스 히터(18)을 경유하여 플래쉬 히팅 라이저 튜브(14)로 재순환된다.

플래쉬 건조기 또는 히팅 라이저 튜브(14) 내의 가스 스트림의 소정 부분이 재순환됨에 따라, 플래시 건조기 내의 가스 스트림은 그 안에 상당한 양의 수증기를 가지는 것으로 이해될 것이다. 더욱이, 가스 스트림 내의 수분을 머금은 석탄으로부터 물이 제거될 것이기 때문에, 가스 스트림 내에서 수증기의 양은 증가하여 수분을 머금은 석탄의 가스 스트림으로의 분사를 뒤따르게 할 것이다. 상기 플래쉬 건조기(14)를 통하여 순환하는 가스 스트림 내에 수증기가 상당한 양 존재한다는 것과 상기 가스 시트림의 다른 성분들, 특히 그의 산소 함량의 세심한 제어는 상기 플래쉬 건조기 내에서 폭발의 위험이 최소화되거나 회피된다는 것을 확실하게 한다.

또한, 건조화 제품으로부터 발생된 수증기와 함께 가스 히터(18)에 첨가된 연소 제품 가스는 일정한 시스템 압력을 유지하기 위하여 벤트(36)를 통하여 가스를 변위시킨다. 벤트(36)를 통하여 배기되는 가스의 양은 가스 히터(18)로 분사된 연소 가스의 양과 상기 미립자 물질의 건조로부터 발생된 수증기의 양의 합과 등가이다.

수집 호퍼(26)에 수집된 부분적으로 건조된 석탄은 그 후 피드 오거(feed auger:37)에 의하여 연탄 제조 장치(38)로 공급된다. 부분적으로 건조된 석탄은 수증기가 석탄으로부터 계속해서 배출되는 조건들 하에서 피드 오거(37)로부터 피드 호퍼(39)로 이송된다. 이는 또한 석탄의 수분 함량을 감소시키고, 특히 피드 호퍼(29)의 환경으로부터, 배출된 수증기가 질소, 이산화탄소 및 기타 가스들과 같은 응축불가능한 가스들을 변위시키는 것으로 귀결된다. 그 결과, 연탄 제조 장치(38)로 공급된 석탄과 혼합되는 응축불가능한 가스들의 양은 감소되고 상기 석탄과 혼합된 가스 분위기 내의 수증기의 양은 증가한다. 바람직하게는, 가스 분위기는 이 지점에서 H₂O의 체적에 대하여 70% 내지 100%, 바람직하게는 80% 내지 100%를 포함한다. 가스 분위기가 충분히 포화되지 않은 상황에서, 추가 수증기는 피드 호퍼(39 또는 39A)를 경유하여 연탄 제조 장치(38)로 직접 유입될 수 있다.

도 1A로부터 분명하게 알 수 있듯이, 피드 호퍼(39)는 오거 모터(42)로 구동되는 오거(40)와 끼워 맞추어진다. 오거(40)는 석탄이 상기 연탄 제조 장치(38)로 양성적으로 공급되는 것을 확실하게 한다. 오거(40)는 석탄 제조 롤들에 의하여 석탄이 압축되기 전에 석탄을 부분적으로 압축한다.

연탄 제조 장치(38)에는 두 개의 롤러들(44, 46)이 제공된다. 롤러들 중 하나(44)는 그 안에 형성된 연탄 형성 포켓(44A)을 가지며, 다른 롤러는 바람직하게 (46A)에 도시된 바와 같이 매끄럽지만, 포켓이 제공될 수도 있다. 석탄이 롤러를 통과함에 따라, 석탄은 압축되고 전단이 가해진다. 작용되는 전단의 크기는 두 개의 롤러들 간의 속도 차에 의해 변경될 수 있다. 일반적으로, 롤러는 20 내지 100 rpm의 속도로 회전하고, 바람직하게 80 내지 90 rpm의 속도로 회전한다. 두 개의 롤러들 간의 속도 차는 일반적으로 +10 내지 -10%이다. 롤러(44)는 가스 스프링(45A)을 갖는 완충기와 끼워 맞춰진 유체 램(45) 상에 실장되어 석탄 입자들 및 상기 석탄 입자들과 혼합되어 이들 입자들을 둘러싸는 가스 분위기 둘 모두를 압착하기 위해 상기 롤러들 사이의 닙(nip)에 가압력을 제공한다. 이러한 가스 분위기는 수증기의 실질적인 부분을 함유하기 때문에, 수증기는 압착의 결과로 액화된다. 이는 압착 도중 가스압의 증가를 크게 감소시킨다. 석탄과 혼합되는 가스 분위기가 더 많은 부분의 압축될 수 없는 가스를 함유하였다면, 압력을 제한하는 응축 효과는 감소되었을 것이라고 이해될 것이다. 따라서, 가스에서 압력 증가는 더 클 것이고, 결국 피드 호퍼(39)를 향하여 역류함으로써 연탄 제조 장치에서의 압착 도중 가스가 탈출하려고 하는 것을 유발한다. 이는 석탄을 연탄 제조 장치로 공급하는 것을 방해하는 가스의 역송풍을 유발하는 경향을 가질 것이다. 선택적으로 또는 추가적으로, 응축될 수 없는 가스는 연탄 내에 함유된 압축 가스의 포켓으로 압축될 수 있다. 연탄(47)이 롤러들(44, 46)로부터 배출되는 경우, 연탄에 작용되는 외부압은 해제된다. 그 결과, 압축된 가스의 포켓은 잠재적으로 연탄이 폭발하도록 유발할 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명자에게 알려진 선행기술의 방법에 비해 상당한 진보를 나타낸다.

도 1과 도 1A에 도시된 실시예는 석탄이 반드시 아래쪽으로 수직한 방향으로 움직이는 연탄 제조 장치(38)로 공급되는 것을 도시하고 있지만, 도 2에 예시된 본 발명의 다른 바람직한 실시예는 석탄 제조 롤러들로 공급시에 필수적으로 수평 방 향으로 움직이는 석탄을 제공한다. 도 2에서, 피드 호퍼(39A)는 오거 모터(42)에 의하여 구동되는 수평 방향으로 배치된 오거(40A)와 끼워 맞춰진다. 오거는 호퍼(39A)의 베이스로부터 수평 오거 파이프(41)를 통하여 롤러들(44와 46) 사이의 닙에 석탄을 공급한다. 파이프(41)는 오거와 상대적으로 가까운 핏(fit)을 형성하기 때문에, 이는 역압을 형성하고 오거와 상기 오거 내에서 미립자 물질의 결과적인 전압착성형에 의하여 정의된 구불구불한 경로때문에 역송풍을 감소시키는 것을 돕도록 기능한다. 상부 개구(41A)는 대기에 개방되는 것이 아니라 도 1의 피드 오거(37)에 닫혀지는 결합을 가진다. 도 1에서 예시된 시스템은 대기로 개방되는 백하우스 벤트(36)만을 갖는 일반적으로 밀폐 시스템이다. 이는 전체 시스템이 상기 백하우스 벤트(36)를 통하여 탈출하는 가스들과 함께 주변 대기에 상대적으로 양의 압력 하에서 동작하도록 한다. 역청탄과 아역청탄으로부터 연탄을 제조하기 위한 응용 방법의 특정 예들이 설명될 것이다.

스크리닝(screening) 또는 밀링 중 어느 하나의 방법에 의하여 0 mm와 5 mm 사이의 입자 크기 범위로 석탄이 연탄 제조 공정을 위하여 준비된다. 수분을 머금은 공급 석탄과의 혼합에 앞서 건조 가스의 온도는 공급 석탄의 수분과 플래쉬 히팅 라이저 튜브를 로딩하는 고체들에 의하여 지배된다. 전형적으로, 도 1에 도시된 지점 19(즉, 수분을 머금은 석탄과 혼합되기 전)에서 가스 스트림의 온도는 그것이 건조기를 떠나서 수집 호퍼(26)로 들어갈 때 90 ℃ 내지 150 ℃, 바람직하게는, 105 ℃ 내지 110 ℃의 최종 석탄 온도를 제공하도록 조절된다. 전형적으로, 도 1의 지점 19에서 건조기 가스 온도는 약 300 ℃ 내지 400 ℃의 범위 내에 위치한다.

또한, 상기 건조기 내에서 가스의 조성은 바람직하게는 세심하게 조절된다. 바람직하게는, 가스 스트림은 매우 낮은 산소 함량(예를 들어, 2% 미만, 더욱 바람직하게는, 1% 이하)과 상당한 수증기 비율을 가진다. 건조기 내에서 가스 조성에 대한 전형적인 그림들이 아래의 표 1에 주어진다.

	H2O vol.%	CO2 vol.% N2 vol.%	O2 vol.%
석탄첨가전	49	5	44	1
석탄분리시	60	4	35	1

본 발명의 방법에서 공급된 석탄의 입자 크기 분포는 넓은 범위에 대하여 변화될 수 있다. 실질적인 기간들에서, 크기의 상한은 플래쉬 건조기에서 쉽게 건조 및 이송될 수 있는 최대 입자 크기로 결정되는데, 이는 5 mm 이상일 것이다. 본 발명자들에 의하여 성공적으로 연탄으로 제조되었던 크기 분포들의 전형적인 범위들이 도 3에 도시되어 있다. 이 도면에서, 모든 범위들에 대한 최대 입자 크기들은 3 mm 미만이다.

건조 후의 석탄 입자들의 크기 분포는 바람직하고 실질적으로는 건조 전의 그것과 동일하다. 건조 동안 열적이고 기계적인 효과들로부터의 감손이 있을 수 있지만, 이들은 보통 중요하지 않은 것으로 보여진다. 이 점에서, 본 발명의 방법은 둘러싸이기 전에 건조기의 하부에 더 큰 석탄 덩어리들의 열적 감손을 의도적으로 야기하는 미국 특허번호 5,046,265호와는 다르다. 이러한 접근은 불만족스러운 것으로 판명되었다고 믿는다.

건조기로부터 분리되어 수집 호퍼(26)에 수집된 석탄은 부분적으로 건조된 석탄이다. 이처럼, 그 석탄은 추가적인 건조에 의하여 제거될 수 있는 수분 레벨을 여전히 함유한다. 역청탄의 경우, 연탄 제조기로 공급된 석탄의 수분은 바람직하게는 석탄의 고유 수분 함량 이상인 0% 내지 3%이다. 이는 역청탄의 전형적인 총 수분 함량이 1중량%와 10중량% 사이, 바람직하게는, 1중량%와 8중량% 사이라는 것을 의미할 것이다.

아역청탄의 경우, 연탄 제조기 공급물의 총 수분은 석탄의 고유 수분량 미만일 것이고 전형적으로 3중량% 내지 10중량%의 범위 이내이다. 25 중량% 내지 30 중량%의 고유 수분을 갖는 웨스턴 오스트레일리아의 콜리(Collie) 광산으로부터 채굴된 아역청탄의 경우, 최적 연탄제조기 공급 수분 함량은 5% 내지 7%의 범위 내에 있다는 것이 발견되었다.

일반적으로, 함께 결합될 입자들의 표면들은 반드시 표면 수분과 다른 불순물을 갖지 않아야 한다.

본 발명의 방법의 중요한 특징은 가스가 건조기를 떠난 후 석탄 입자들 사이에 위치한, 즉 연탄 제조기에 대한 피드 호퍼(39) 내에 위치한 가스는, 50 내지 100%의 H₂O, 보다 바람직하게는, 70 내지 100%의 H₂O, 그리고 더욱 바람직하게는, 80 내지 100%의 H₂O를 함유한다. 이는 건조기를 떠나는 석탄이 여전히 약간의 수분을 가지고 80 ℃보다 높은 온도로 있는 것을 확실하게 하므로써 달성된다. 석탄은 석탄 제조기 공급 호퍼에 안착됨에 따라 계속해서 수증기를 배출하고 이 수증기는 잔류 N₂, CO₂ 그리고 O₂를 변위시킨다. 석탄 사이의 공공들을 채우는 가스가 주로 수증기라는 것을 확실히 하므로써, 석탄 분말이 압착 성형될 때 탈가스의 문제를 피하는 것이 가능하다.

석탄 제조기로 들어갈 때 석탄 입자들 사이의 공공들이나 침입형 공간들을 채우는 가스는 100 kPa 내지 200 kPa(절대치) 범위의 압력으로 응축될 수 있는 가스라는 것이 특히 바람직하다. 석탄 제조기로 들어갈 때 석탄 입자들 사이의 공공들이나 침입형 공간들을 채우는 가스는 50 내지 100%, 더욱 바람직하게는 70 내지 100%, 더더욱 바람직하게는 80 내지 100% 수증기를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 온도는 바람직하게는 100 내지 120°의 범위, 더욱 바람직하게는 105 내지 110°의 범위인데, 이는 120 내지 143 kPa (절대치)의 증기압에 해당한다.

석탄을 석탄 제조 장치로 공급하는 오거들(40과 40A)은 전압축성형기들로써 작용한다. 앞서 설명되었듯이, 상기 전압축 성형기는 전압축 성형기 스크류의 팁에서 석탄 입자들 사이의 증기압이 100 내지 200 kPa (절대치), 바람직하게는, 120 내지 143 kPa인 가스를 탈출시키기 위한 충분히 구불구불한 경로를 제공한다.

석탄 제조장치 롤들과 전압축 성형기 오거(40)로의 파워 입력은 석탄의 톤당 15 내지 30 킬로와트 시간의 범위에 있어야 하는 것이 바람직하다.

두 개의 서로 마주보는 롤러들(44, 46)은 바람직하게는 100 mm 내지 600 mm의 범위 이내인 직경을 가지고, 더 바람직하게는 400 mm와 550 mm사이이다. 롤 직경에 대한 석탄 제조 장치 포켓 폭의 비는 0.05 내지 0.15의 범위에 있어야 하고, 더욱 바람직하게는 약 0.08이다.

롤러들은 바람직하게는 롤 폭의 센티미터당 60kN 내지 150kN의 범위 이내, 더욱 바람직하게는, 460 mm 직경의 롤에 대하여 롤 폭의 센티미터당 115 내지 130 kN의 부하들을 인가한다. 역청탄과 아역청탄으로부터 만족할만한 연탄 제조 장치는 이들 롤 압축 성형력들을 이용하여 달성되었다.

연탄 제조 장치로 제조된 제품(47)은 자발 점화를 겪을 가능성을 감소시키기 위하여 적당한온도와 수분에서 상기 공정을 나가야 한다. 저장상태에 있을 동안 제품 온도는 50 ℃보다 크지 않아야 하고, 바람직하게는, 40 ℃보다 작아야 한다. 석탄이 평형상태 수분 이하로 건조되면, 상당한 양의 열(흡수열)의 발생으로 귀결될 수 있는 주변 대기로부터 수분을 흡수하려는 경향이 있는데, 이는 자발적으로 연소할 수 레벨까지 연탄 제조장치의 온도를 올릴 수 있다. 결과적으로, 연탄으로 제조된 제품은 그의 수분 레벨을 그의 평형상태 수분에 가깝게 유지하는 동안 50 ℃미만으로 냉각되어야 한다.

연탄 제조 프레스로부터 배출시의 연탄 제조/압축 성형 제품의 온도는 고압 연탄 제조 공정 자체에 의하여 연탄에 대하여 소비된 에너지의 결과로써 들어오는 뜨거운 건조 미세 석탄 공급의 온도보다 약간 높을 것이다. 재구성된 형태에서 재료의 노출된 표면 영역이 유리하게도 자발 점화를 겪게 되는 경향이 감소되는 결과로 되는 피드 물질의 그것에 대하여 크게 감소되는 동안, 그럼에도 불구하고, 후-재구조화/연탄 제조 냉각의 몇몇 형태는 자발 연소를 방지하고 제품을 통상의 생산 조건들 하에서 다룰 수 있게 하기 위하여 필요하다는 것이 알려졌다.

단순한 공기 냉각은, 저장시에 제품이 자발적으로 연소할 수 있는 가능성에 대한 역효과를 가질 수 있는 제품의 잔류 수분 레벨이 감소하는 결과로 되기 때무에 만족스럽지 않다.

도 1에서 알 수 있듯이, 이 냉각은 조절된 양의 물을 증발성 냉각에 의하여 제품의 온도를 감소하기 위하여 신선하게 형성된 제품의 표면(들)에 인가하는 시스템에 의하여 달성된다. 이 냉각수는 제품 스트림 컨베이어 벨트(50) 위에 위치한 물 스프레이 헤드(49)에 의하여 연탄 제조 장치로 인가될 것이다. 제품에 인가되는 냉각수의 양은 자발 연소를 금지하고 취급능을 제공할 원하는 집합체 제품 스트림 온도를 달성하기 위하여 제거되어야만 하는 열의 총량과 균형을 맞춘다. 인가된 냉각수의 양은 제품의 온도, 즉, 프레스로의 공급 온도 + 압축성형의 결과로써 부가된 열, 그리고 제품 벨트(50) 상에서 벨트 스케일에 의하여 측정될 때의 생산 제품의 총량의 두 가지에 의하여 결정된다. 이들 두 변수들이 적분되고, 그리하여 물 분사 헤드들에 의하여 제품에 인가된 분사 물의 체적 제어는 제품 질의 감소, 더 빈약한 취급 그리고 방출수 처리 요구들로 귀결되는 잉여수를 갖는 비효율적인 포화에 의해서라기 보다는 증발에 의하여 효과적으로 달성되도록 된다.

원료 상태에서 25% 내지 30%의 고유 수분을 갖는 아역청탄을 연탄으로 제조하기 위한 특정 예에서, 연탄 제품은 약 9% 내지 11%의 평형상태 수분 레벨을 가질 필요가 있을 것이다. 결과적으로, 냉각시에 제품 수분은 40 ℃미만의 온도에서 6% 내지 10%, 바람직하게는, 7% 내지 9%의 범위에 있어야 한다.

본 발명의 방법은 많은 양의 미립자 물질들로부터 연탄을 형성하기 위한 수단을 제공한다. 본 발명의 일측면은 선행기술의 연탄 제조 방법들에서 탈가스와 관련된 문제들을 회피한다. 본 발명의 두 번째 측면은 실험적 크기의 연탄 제조 공정을 산업적인 스케일로 키우는데서 만나게 되는 스케일 업 문제들을 회피한다. 두 가지 측면들은 미립자 물질의 점결제 없는 연탄 제조를 제공한다.

이 기술에 통상의 지식을 가진 자들은 본 발명이 구체적으로 설명된 것들 이외의 변화들 및 변경들을 허용할 수 있는 것으로 이해할 것이다. 본 발명은 본 발명의 진의와 범위 내에 속하는 그러한 모든 변화들과 변경들을 포함하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.

Claims (45)

1. 미립자 물질을 연탄으로 제조하기 위한 방법에 있어서,

   상기 미립자 물질을 연탄 제조 장치로 공급하는 단계;

   상기 공급 단계 동안 응축가능한 가스를 상기 연탄 제조 장치로 유입시키는 단계;

   상기 연탄 제조 장치의 연탄 형성부에서 연탄을 형성하는 단계(상기 연탄은 상기 응축가능한 가스가 응축하도록 하는 온도 및 압력 조건 하에서 상기 미립자 물질로부터 형성됨으로써, 상기 연탄 형성 동안 가스 압력의 증가를 감소시킴);

   상기 미립자 물질을 전-압착시키고 상기 전-압착된 미립자 물질을 상기 연탄 제조 장치의 연탄 형성부로 공급하도록 전-압착 오거(precompacting auger)를 사용하는 단계; 및

   상기 미립자 물질로 후방 압력을 작용시켜 상기 연탄 제조 장치의 연탄 형성부로 공급되는 상기 미립자 물질을 통해 가스가 역송풍되는 것을 감소시키기 위해, 구불구불한 경로를 형성하도록 상기 전-압착 오거 및 전-압착된 미립자 물질을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   공급 도중 상기 미립자 물질로부터 배출된 상기 응축가능한 가스는 상기 연탄 제조 방법에서 상기 미립자 물질을 둘러싸거나 상호 혼합되는 대기로부터의 다른 응축될 수 없는 가스 성분들을 이동시키거나 그 유입을 방지하여, 상기 미립자 물질이 부피의 70 내지 100%를 응축가능한 가스로 함유하는 가스 성분으로 둘러싸이거나 상호 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 미립자 물질은 액체를 함유하고,

   상기 연탄 제조 방법은:

   상기 미립자 물질을 상기 연탄 제조 장치로 공급하는 동안, 상기 응축가능한 가스가 상기 미립자 물질로부터 배출됨으로써 상기 응축가능한 가스가 상기 미립자 물질에 함유된 액체로부터 유입되게 되는 온도와 압력의 가스 형성 조건들 하에서, 상기 연탄 제조 장치로 상기 미립자 물질을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 미립자 물질을 상기 연탄 제조 장치로 공급하기에 앞서 상기 미립자 물질을 부분적으로 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 응축가능한 가스의 적어도 일 부분은 상기 미립자 물질 내의 액체로부터 유도되지 않고, 별도로 상기 연탄 제조 장치로 유입되는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
6. 수분을 함유하는 미립자 물질을 연탄으로 제조하기 위한 방법에 있어서,

   상기 미립자 물질을 부분적으로 건조하는 단계;

   상기 부분적으로 건조된 미립자 물질을 공급하는 동안 수증기가 상기 미립자 물질로부터 지속적으로 배출되도록 하는 조건들 하에서, 상기 부분적으로 건조된 미립자 물질을 연탄 제조 장치로 공급하는 단계; 및

   대기의 유입이 배제되고 응축될 수 없는 가스가 상기 배출된 수증기에 의해 이동되는 공급 도관을 통해, 상기 미립자 물질을 공급하는 단계;

   상기 수증기가 응축되도록 하는 온도 및 압력 조건 하에서, 상기 미립자 물질을 상기 연탄 제조 장치의 연탄 형성부로 전달하여 연탄을 형성하도록 적어도 하나의 전-압착 오거를 사용하는 단계; 및

   상기 연탄 제조 장치의 연탄 형성부로 전달되는 상기 미립자 물질을 통한 가스의 역송풍을 감소시키도록 상기 미립자 물질에 후방 압력을 작용하는 단계를 포함하고,

   상기 후방 압력은 구불구불한 경로를 형성하기 위해 상기 전-압착 오거 및 전-압착된 미립자 물질을 사용하여 작용되는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 연탄 제조 장치로 공급되는 상기 미립자 물질은, 부피의 70 내지 100%를 수증기로 함유하는 가스 성분으로 둘러싸이고 상호 혼합되는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
8. 제1항 또는 제6항에 있어서,

   상기 미립자 물질은 목분진, 이탄, 갈탄, 아탄, 무연탄, 역청탄 및 아역청탄을 포함하는 유기 물질들의 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
9. 제1항 또는 제6항에 있어서,

   상기 형성된 연탄은 자발 연소를 방지하기 위한 증발 냉각을 경험하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 증발 냉각은 상기 연탄의 온도를 50 ℃ 이하로 낮추고 수분 농도를 상기 연탄의 평형상태 수분 레벨에 근접하게 유지하기 위한 스프레이 장치에 의하여 달성되는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
11. 제4항 또는 제6항에 있어서,

    상기 미립자 물질을 부분적으로 건조하는 단계는 플래쉬 건조기에서 일어나고, 여기서 상기 미립자 물질은 도관을 흐르는 뜨거운 가스 스트림으로 분사되고, 상기 미립자 물질은 상기 미립자 물질의 온도 증가를 야기하는 상기 뜨거운 가스 스트림에 의하여 반출되고, 그 후 반출된 미립자 물질과 함께 상기 가스 스트림은 상기 미립자 물질이 상기 가스 스트림으로부터 분리되는 하나 이상의 사이클론을 통과하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 사이클론을 떠나는 상기 분리된 가스 스트림은 배기되는 여분의 가스와 함께 상기 플래쉬 건조기로 부분적으로 재순환되고, 상기 가스 스트림의 상기 배기된 부분은 상기 가스 스트림과 함께 상기 사이클론을 통과한 정광석들을 제거하기 위한 정광석 제거 장치를 통과하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 플래쉬 건조기로 재순환되는 가스 스트림의 부분은, 상기 미립자 물질이 상기 플래쉬 건조기로 분사되기 전에, 연소 생성 가스의 체적과 상기 미립자 물질로부터 빠져나오는 응축되지 않은 수증기의 체적에 대응하여 새어 나오는 가스의 양과 함께 재가열되는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
14. 제1항 또는 제6항에 있어서,

    상기 연탄 제조 장치의 연탄 형성부는 상기 미립자 물질이 통과하는 두 개 이상의 롤러들을 포함하고, 상기 롤러들 중 적어도 하나는 그 안에 형성되어 상기 연탄의 형상을 정의하는 것을 돕는 포켓들을 가지며,

    상기 연탄 제조 방법은, 상기 미립자가 상기 롤러들 사이를 통과하여 연탄으로 형성됨에 따라 상기 미립자에 소정 크기의 전단을 인가하기 위하여 상기 롤러들을 다른 속도로 회전시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 롤러들의 직경은 100 mm 내지 600 mm의 범위인 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
16. 제14항에 있어서,

    상기 롤러들의 직경은 400 내지 550 mm의 범위인 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
17. 제14항에 있어서,

    롤러의 직경에 대한 연탄 포켓 폭의 비는 0.05 내지 0.15의 범위인 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
18. 제14항에 있어서,

    상기 롤러들은 80 내지 100 rpm의 속도로 구동하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
19. 제1항 또는 제6항에 있어서,

    상기 미립자 물질은 90 내지 150℃ 범위의 가스-형성 온도에서 상기 연탄 제조 장치로 공급되는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
20. 제1항 또는 제6항에 있어서,

    상기 미립자 물질은 100 내지 120℃ 범위의 가스-형성 온도에서 상기 연탄 제조 장치로 공급되는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
21. 제1항 또는 제6항에 있어서,

    상기 미립자 물질은 105 내지 110℃ 범위의 가스-형성 온도에서 상기 연탄 제조 장치로 공급되는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
22. 제1항 또는 제6항에 있어서,

    상기 응축 가능한 가스는 상기 연탄 제조 장치 내에서 100 내지 200 kPa 범위의 절대압력을 생성하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
23. 제1항 또는 제6항에 있어서,

    상기 응축 가능한 가스는 상기 연탄 제조 장치 내에서 120 내지 143 kPa 범위의 절대압력을 생성하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
24. 제22항에 있어서,

    상기 응축 가능한 가스에 의해 생성되는 압력은 상기 전-압착 오거의 팁에서의 상기 미립자 물질의 미립자들 간의 가스 압력인 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
25. 미립자 물질을 연탄으로 제조하기 위한 시스템에 있어서,

    연탄 제조 장치;

    미립자 물질을 상기 연탄 제조 장치로 공급하기 위한 수단;

    응축가능한 가스를 상기 연탄 제조 장치로 유입시키기 위한 수단; 및

    상기 응축가능한 가스가 응축하도록 하는 온도와 압력의 조건들 하에서, 상기 미립자 물질로부터 연탄을 형성하는 연탄 형성부로 상기 미립자 물질을 전달하여, 연탄 형성 동안 가스압 증가를 감소시키는 적어도 하나의 전-압착 오거를 포함하고,

    후방 압력이 상기 미립자 물질에 작용되어, 상기 연탄 제조 장치의 연탄 형성부로 전달되는 상기 미립자 물질을 통한 가스의 역송풍을 최소화하거나 방지하도록 도와주며, 상기 후방 압력은 상기 전-압착 오거 및 전-압착된 미립자 물질을 사용하여 작용되어 구불구불한 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
26. 제25항에 있어서,

    상기 연탄 제조 시스템은 액체를 함유한 미립자 물질을 수용하도록 구성되고,

    상기 응축가능한 가스를 유입시키기 위한 수단은, 상기 미립자 물질이 상기 연탄 제조 장치로 공급되는 동안 상기 응축가능한 가스가 상기 미립자 물질로부터 배출됨으로써 상기 응축가능한 가스가 상기 미립자 물질에 포함된 상기 액체로부터 유도되고 상기 연탄 제조 장치로 유입되는 온도와 압력의 조건들을 생성하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
27. 제26항에 있어서,

    상기 미립자 물질을 상기 연탄 제조 장치로 공급하기에 앞서 상기 미립자 물질을 부분적으로 건조하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
28. 제25항에 있어서,

    상기 형성된 연탄이 자발 연소되는 것을 방지하고, 수분 레벨을 상기 연탄의 평형상태 수분 레벨에 가깝게 유지하기 위하여, 상기 형성된 연탄이 증발 냉각을 겪도록 하는 스프레이 장치를 갖는 냉각 및 컨디셔닝 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
29. 제25항에 있어서,

    상기 연탄 제조 장치의 상기 연탄 형성부는:

    상기 미립자 물질이 통과하는 두 개 이상의 롤러들; 및

    상기 미립자 물질이 상기 롤러들 사이를 통과하여 연탄으로 형성될 때, 상기 미립자 물질에 소정 크기의 전단을 인가하기 위하여 상기 롤러들을 다른 속도로 회전시키기 위한 수단을 포함하고,

    상기 롤러들 중 적어도 하나는 그 안에 형성되어 상기 연탄의 형상을 정의하는 것을 돕는 포켓들을 가지는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
30. 제29항에 있어서,

    상기 롤러들의 직경은 100 mm 내지 600 mm의 범위인 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
31. 제29항에 있어서,

    상기 롤러들의 직경은 400 mm 내지 550 mm의 범위인 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
32. 제29항에 있어서,

    롤러의 직경에 대한 연탄 포켓 폭의 비는 0.05 내지 0.15의 범위인 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
33. 제29항에 있어서,

    상기 롤러들은 80 내지 100 rpm의 속도로 구동하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
34. 제25항에 있어서,

    상기 미립자 물질은 90 내지 150℃ 범위의 가스-형성 온도에서 상기 연탄 제조 장치로 공급되는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
35. 제34항에 있어서,

    상기 미립자 물질의 가스-형성 온도는 100 내지 120℃ 범위인 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
36. 제34항에 있어서,

    상기 미립자 물질의 가스-형성 온도는 105 내지 110℃ 범위인 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
37. 제25항에 있어서,

    상기 전-압착 오거의 팁부분에서 상기 미립자 물질의 미립자들 간의 가스 압력은 100 내지 200 kPa 범위의 절대압력인 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
38. 제37항에 있어서,

    상기 전-압착 오거의 팁부분에서 상기 미립자 물질의 미립자들 간의 가스 압력은 120 내지 143 kPa 범위의 절대압력인 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
39. 제25항에 있어서,

    상기 전-압착 오거는 수평 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 시스템.
40. 제14항에 있어서,

    상기 연탄 제조 장치의 연탄 형성부는 상기 미립자 물질이 통과하는 한 쌍의 롤러를 포함하고,

    상기 롤러는 113 내지 188 m/min의 주변부 회전 속도(peripheral roll speed)로 회전하고,

    상기 롤러는 115 내지 130 kN/cm의 하중을 작용하는 것을 특징으로 하는 연탄 제조 방법.
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