KR101198895B1 - 코크스용 석탄 건조 장치 및 건조 방법 - Google Patents

코크스용 석탄 건조 장치 및 건조 방법 Download PDF

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Abstract

석탄의 건조 효율을 높일 수 있고, 석탄 건조 과정에서 발생되는 미분의 분급 효율을 높일 수 있도록, 내부에 설치된 분산판을 통해 분출하는 열풍에 의해 석탄을 유동화하여 건조하는 유동층 건조기와, 상기 유동층 건조기에 연결되어 분산판 위로 석탄을 투입하기 위한 석탄공급부, 상기 유동층 건조기에 연결되어 상기 분산판으로 열풍을 공급하기 위한 열풍공급부를 포함하고, 상기 유동층 건조기가 적어도 2개 이상 구비되고 각각 순차적으로 연결되어, 석탄이 각 유동층 건조기를 차례로 거치며 건조되는 구조의 코크스용 석탄 건조 장치를 제공한다.

Description

코크스용 석탄 건조 장치 및 건조 방법{DEVICE AND METHOD FOR DRYING COAL FOR COKE OVEN}
본 발명은 코크스 제조를 위해 코크스 오븐에 장입되는 석탄을 건조하는 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 석탄 건조 효율을 높일 수 있도록 된 코크스용 석탄 건조 장치 및 건조 방법에 관한 것이다.
세계적인 조강생산량의 급격한 증가로 인해 철광석 및 야금용 코크스 제조를 위한 석탄의 수요가 증가하고 있다. 이에 석탄의 가격 급등과 양질의 점결탄에 대한 고갈우려 및 확보에 대한 어려움이 점점 커지고 있다. 이와 같은 환경 하에서 야금용 코크스 제조에 사용되는 석탄을 다양화하고, 점결력이 약한 미점결탄의 사용비를 증가시키기 위한 여러 기술들이 개발 적용되고 있다.
이중 석탄의 전처리 기술로서 코크스 오븐에 장입되는 석탄의 수분을 저감하는 건조기술이 주로 활용되고 있다. 석탄의 수분 건조에는 건조 효율이 우수한 유동층 건조기가 주로 이용되고 있다. 유동층 건조기 내부에서 석탄은 열풍에 의해 유동화 되면서 건조된다.
도 14는 종래의 유동층 건조기를 이용한 석탄 건조 구조를 도시하고 있다. 종래에는 석탄 건조를 위해 수평으로 배치된 폭이 좁고 길이가 긴 구조의 유동층 건조기(100)가 이용된다. 유동층 건조기(100)의 하부로부터 석탄 건조를 위한 열풍이 공급된다. 이에 석탄은 유동층 건조기의 일측 선단으로 투입되어 수평방향으로 이동되면서 유동화 과정을 거쳐 건조된다. 그리고 건조된 조립의 석탄은 유동층 건조기의 타측 선단에서 배출되고, 석탄 건조 과정에서 발생되는 미분탄은 건조 석탄에서 분급되어 상부로 배출된다. 상기 분급된 미분탄은 성형 설비(110)에서 일정형태로 성형된다. 성형된 미분탄은 유동층 건조기(100)에서 건조된 조립탄과 혼합된 후 코크스 오븐내로 공급되어 코크스로 제조된다.
그런데, 상기한 종래 구조는 유동층 건조기를 따라 열풍이 분산 투입되므로, 수분을 많이 함유하고 있는 고수분 석탄이 유동층 건조기로 투입되었을 때 유동층 건조기의 공급 위치에서 석탄의 유동층이 제대로 형성되지 않는 문제점이 있다. 이에 석탄의 유동화에 의한 건조 작업이 원활하게 이루어지지 못하게 된다.
또한, 상기한 종래 구조는 한 유동층 건조기 내에서 석탄의 건조와 분급이 이루어지므로 분급 효율이 떨어진다. 특히 건조된 석탄이 배출되는 지점에서 집중적으로 미분탄의 분급이 이루어져 미분탄 분급 효율이 좋지 않은 문제점이 있다.
또한, 상기한 종래 구조는 유동층 건조기의 석탄 공급 위치에서 석탄 배출 위치 모두에 같은 온도의 열풍이 공급되므로, 석탄 건조 효율 및 에너지 효율이 떨어지게 된다. 즉, 유동층 건조기 내로 석탄이 공급되는 공급 위치에서는 저온 및 고수분의 석탄과 열풍이 접촉하게 된다. 그리고 유동층 건조기의 석탄 배출 위치에서는 건조되고 온도가 상승한 석탄이 동일한 온도의 열풍과 접촉하게 된다. 이러한 종래의 구조는 열풍의 효율적 분배가 전혀 이루어지지 않은 것으로, 석탄의 건조 효율 저하는 물론 에너지 낭비의 원인이 된다.
더욱이 종래 석탄 건조공정의 경우, 유동층 건조기 내로 고온의 열풍을 공급해야 하므로, 열풍 공급을 위해 많은 에너지가 소모된다. 이에 이산화 탄소 등 공해물질의 배출에 따라 환경 오염이 심화되는 문제점이 있다.
또한, 종래 석탄 건조 과정에서 발생되는 미분탄을 성형설비를 통해 성형하는 구조를 살펴보면, 유동층 건조기에서 발생되는 80 ~ 350℃의 미분탄에 점결재로 타르 및 피치 계열의 바인더를 혼합하고, 이를 열간 가압 성형하여 괴성탄으로 제조하였다.
상기 유동층 건조기에서 분급된 미분탄의 경우 수분이 매우 낮고 입도 역시 매우 작아 자체의 충전 밀도(bulk density)가 낮다. 따라서 종래 구조의 경우 미분탄 성형을 위해 바인더를 혼합하였을 때 바인더와의 혼합이 어려운 문제점이 발생된다. 또한, 성형 설비를 통한 괴성화 과정에서 충전 밀도 향상을 위해 가압 성형하게 되는 데, 이때 미분탄을 가압하여 이송하기 어려운 점이 있다. 또한, 미분탄을 바인더와 혼합하여 열간 성형을 하므로, 미분탄과 성형기의 온도를 유지해야 하며, 석탄 열분해에 의해 타르가 발생되는 등의 문제점이 있다.
이에 코크스 제조용 석탄의 건조를 보다 효율적이고 경제적으로 수행하기 위한 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.
이에, 석탄의 건조 효율을 높일 수 있도록 된 코크스용 석탄 건조 방법 및 건조 장치를 제공한다.
또한, 석탄 건조 과정에서 발생되는 미분탄의 분급 효율을 높일 수 있도록 된 코크스용 석탄 건조 방법 및 건조 장치를 제공한다.
또한, 고 수분의 석탄에 대한 유동 효율을 높일 수 있도록 된 코크스용 석탄 건조 방법 및 건조 장치를 제공한다.
또한, 코크스 오븐에서 발생되는 폐가스를 활용하여 유동층 건조기의 열원으로 사용함으로써 에너지를 절감하고 환경 오염을 최소화할 수 있도록 된 코크스용 석탄 건조 방법 및 건조 장치를 제공한다.
또한, 코크스 오븐에서 발생되는 폐가스 내의 분진을 처리하여, 분진에 의한 환경 오염을 최소화할 수 있도록 된 코크스용 석탄 건조 방법 및 건조 장치를 제공한다.
또한, 석탄 건조 과정에서 발생되는 미분탄을 보다 용이하게 성형하여 괴상화할 수 있도록 된 석탄 건조 방법 및 건조 장치를 제공한다.
또한, 미분탄을 상온에서 성형함으로써 조업성을 개선할 수 있도록 된 석탄 건조 방법 및 건조 장치를 제공한다.
이를 위해 본 건조 장치는, 내부에 설치된 분산판을 통해 분출하는 열풍에 의해 석탄을 유동화하여 건조하는 유동층 건조기와, 상기 유동층 건조기에 연결되어 분산판 위로 석탄을 투입하기 위한 석탄공급부, 상기 유동층 건조기에 연결되어 상기 분산판으로 열풍을 공급하기 위한 열풍공급부를 포함하고, 상기 유동층 건조기가 적어도 2개 이상 구비되고 각각 순차적으로 연결되어, 석탄이 각 유동층 건조기를 차례로 거치며 건조되는 구조일 수 있다.
상기 복수개의 유동층 건조기가 다단으로 설치되고, 석탄의 이동경로를 따라 일측 유동층 건조기의 배출구와 다음 유동층 건조기의 투입구 사이에는 석탄을 이동시키기 위한 연결관이 설치된 구조일 수 있다.
본 건조 장치는 석탄을 유동 건조하여 분급하는 제1 유동층 건조기와, 제1 유동층 건조기에 연결되어 제1 유동층 건조기를 거친 석탄을 유동 건조하여 분급하는 제2 유동층 건조기를 포함할 수 있다.
상기 유동층 건조기 중 적어도 하나는 내부로 공급되는 석탄의 공급방향과 열풍의 공급방향이 서로 대향되는 구조일 수 있다.
상기 유동층 건조기 중 적어도 하나는 수직으로 배치되어 석탄이 상부에서 하부로 투입되는 구조일 수 있다.
상기 유동층 건조기는 내부로 공급되는 열풍의 온도 또는 열풍의 유속이 각 유동층 건조기별로 상이한 구조일 수 있다.
상기 유동층 건조기는 분산판과, 상기 분산판의 하부에 배치되고 열풍공급부와 연결되어 열풍이 도입되는 하부챔버, 상기 분산판 위쪽에 수직으로 배치되어 석탄의 유동화가 이루어지고 측면에는 석탄이 유입되는 투입구와 건조된 석탄이 배출되는 배출구가 형성된 주탑을 포함할 수 있다.
상기 열풍공급부는 상기 유동층 건조기의 하부챔버에 연결되는 열풍라인에 설치되어 열풍을 송급하는 블로워와, 열풍라인 상에 설치되어 송급되는 열풍을 가열하는 히터, 상기 열풍라인 상에 설치되어 유동층 건조기로 송급되는 열풍의 유량을 조절하기 위한 유량계를 포함할 수 있다.
본 건조 장치는 상기 유동층 건조기 중 적어도 하나는 분산판을 통해 분출하는 열풍의 유속을 분산판의 중앙부과 주변부에 각각 상이하도록 하여 석탄을 순환시키기 위한 순환부를 더 포함할 수 있다.
상기 순환부는 순차적으로 연결된 각 유동층 건조기 중 가장 앞쪽 유동층 건조기에 설치될 수 있다.
상기 순환부는 유동층 건조기의 분산판 하부에 형성된 하부챔버 내에 설치되어 상기 분산판의 중앙부와 주변부로 열풍을 독립적으로 공급하기 위해 하부챔버를 구획하는 분리관을 포함하고, 상기 열풍공급부는 상기 분리관에 연결되어 분리관 내부를 통해 분산판 중앙부로 열풍을 공급하는 중앙열풍라인과 상기 하부챔버에 연결되어 분리관 외부를 통해 분산판 주변부로 열풍을 공급하는 주변열풍라인을 포함하여, 상기 중앙열풍라인과 상기 주변열풍라인으로 각각 상이한 유속의 열풍을 공급하는 구조일 수 있다.
상기 순환부는 상기 분산판 중앙부로 공급되는 열풍의 유속이 주변부로 공급되는 열풍의 유속보다 큰 구조일 수 있다.
상기 분산판 중앙부로 공급되는 열풍의 유속은 석탄의 최소 유동화 속도에 대해 5 ~ 8배 큰 구조일 수 있다.
상기 분산판 주변부로 공급되는 열풍의 유속은 석탄의 최소 유동화 속도에 대해 1 ~ 2배 큰 구조일 수 있다.
상기 순환부는 상기 유동층 건조기 내부에서 분산판의 중앙부 상부에 분산판과 이격되어 설치되는 원형관을 더 포함할 수 있다.
상기 원형관은 유동층 건조기의 내경의 1/2 ~ 1/4 크기로 이루어질 수 있다.
상기 분리관은 상기 원형관과 대응되는 크기로 이루어질 수 있다.
상기 열풍공급부는 코크스 오븐의 연소실과 연도를 연결하는 배기가스 배출라인에 설치되어 배기가스를 석탄 건조기의 열풍으로 공급하기 위한 분기관, 상기 분기관에 설치되어 배기가스를 송급하기 위한 블로워를 포함할 수 있다.
상기 분기관 상에 설치되어 배기가스에 포함된 분진을 처리하기 위한 분진포집부를 더 포함할 수 있다.
상기 분진포집부는 상기 분기관에 설치되는 적어도 하나 이상의 사이클론, 상기 배출라인에 설치되어 배출라인을 개폐하여 배출가스를 상기 분기관으로 보내기 위한 메인밸브, 상기 분기관에 설치되어 분기관을 개폐하는 분기밸브를 포함할 수 있다.
상기 열풍공급부는 상기 분진포집부를 선택적으로 거칠 수 있도록, 상기 배출라인과 상기 블로워를 연결하는 바이패스관과, 상기 바이패스관 상에 설치되어 바이패스관을 개폐하는 바이패스밸브를 포함할 수 있다.
본 건조 장치는 상기 유동층 건조기에 연결되어 분급된 미분탄을 괴상화하는 성형탄 제조기를 더 포함하고, 상기 성형탄 제조기는 상기 유동층 건조기에서 분급된 미분탄이 저장되는 미분탄 호퍼와, 미 건조된 석탄이 저장되는 석탄 호퍼, 바인더가 저장되는 바인더 호퍼, 상기 각 호퍼에 연결되어 미분탄과 석탄 및 바인더를 혼합하는 혼합기, 상기 혼합기에 연결되어 혼합된 혼합물을 성형탄으로 제조하기 위한 성형기를 포함할 수 있다.
상기 미분탄 호퍼에 연결되어 미분탄 호퍼로부터 미분탄을 일정 비율로 배출하여 상기 혼합기로 이송하는 미분탄 배합조를 포함할 수 있다.
상기 석탄 호퍼에 연결되어 석탄 호퍼로부터 석탄을 일정 비율로 배출하여 상기 혼합기로 이송하는 석탄 배합조를 포함할 수 있다.
상기 바인더 호퍼에 연결되어 바인더 호퍼로부터 바인더를 일정 비율로 배출하여 상기 혼합기로 이송하는 바인더 배합조를 포함할 수 있다.
본 장치는 미분탄과 석탄의 혼합 원료 100중량%에 대해 석탄이 10 ~ 40중량%로 포함될 수 있다.
본 장치는 미분탄과 석탄의 혼합원료 100중량부에 대해 상기 바인더가 4 ~ 8중량부로 포함될 수 있다.
한편, 본 건조 방법은 유동층 건조기 내부로 열풍을 공급하여 석탄을 유동화하여 건조시키는 건조 방법에 있어서, 석탄을 다단으로 연결된 유동층 건조기를 차례로 통과시켜 순차적으로 건조시키는 구조일 수 있다.
본 건조 방법은 석탄을 제1 유동층 건조기를 통해 유동 건조하여 분급하는 제1 건조단계와, 제1 건조단계에서 건조된 석탄을 다단으로 배치된 제2 유동층 건조기에서 유동 건조하여 분급하는 제2 건조단계를 포함할 수 있다.
상기 각 건조 단계에서 유동층 건조기에 공급되는 열풍의 유속은 0.6 ~ 1.0m/sec일 수 있다.
상기 각 건조 단계에서 유동층 건조기로 공급되는 열풍의 온도는 120 ~ 200℃일 수 있다.
상기 제1 건조단계에서 제1 유동층 건조기로 투입되는 석탄의 공급량은 20kg/h 이하일 수 있다.
상기 제1 단계의 열풍의 온도 또는 열풍의 유속은 제2 단계와 상이할 수 있다.
상기 제1 단계의 열풍의 온도는 제2 단계의 열풍의 온도보다 상대적으로 큰 구조일 수 있다.
상기 제1 단계의 열풍의 유속은 제2 단계의 열풍의 유속보다 상대적으로 작은 구조일 수 있다.
본 건조 방법은 유동층 건조기 내부로 열풍을 공급하여 석탄을 유동화하여 건조시키는 건조 방법에 있어서, 유동층 건조기의 분산판 중앙부로 공급되는 열풍의 유속과 분산판의 주변부로 공급되는 열풍의 유속을 각각 상이하게 하여 석탄을 순환시키며 건조할 수 있다.
본 건조 방법은 상기 분산판 중앙부로 공급되는 열풍의 유속이 주변부로 공급되는 열풍의 유속보다 큰 구조일 수 있다.
본 건조 방법은 상기 분산판 중앙부로 공급되는 열풍의 유속은 석탄의 최소 유동화 속도에 대해 5 ~ 8배 큰 구조일 수 있다.
본 건조 방법은 상기 분산판 주변부로 공급되는 열풍의 유속은 석탄의 최소 유동화 속도에 대해 1 ~ 2배 큰 구조일 수 있다.
본 건조 방법은 건조기 내부로 열풍을 공급하여 석탄을 건조시키는 건조 방법에 있어서, 코크스 오븐의 연소실에서 배출되는 배기가스를 상기 건조기 내부로 공급하여 석탄을 건조시키는 방법일 수 있다.
본 건조 방법은 상기 배기가스를 건조기 내부로 공급하는 과정에서 배기가스에 포함된 분진을 제거하는 과정을 더 거칠 수 있다.
본 건조 방법은 석탄의 건조가 유동층 건조기 내부에서 석탄을 유동화하여 건조하며, 다단으로 연결된 유동층 건조기를 차례로 통과시켜 순차적으로 건조시키는 방법일 수 있다.
본 건조 방법은 석탄 건조 과정에서 배출되는 미분탄을 성형하는 단계를 더 포함하고, 상기 미분탄 성형 단계는 미분탄과 미 건조된 석탄의 혼합 원료에 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계와, 제조된 혼합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 성형탄 제조 단계는 상온에서 이루어질 수 있다.
상기 바인더는 피치 또는 타르 또는 당밀 또는 글리세린 계열에서 선택되는 적어도 하나 이상 일 수 있다.
상기 바인더는 미분탄과 석탄의 혼합 원료 100 중량부에 대해 4 ~ 8중량부로 포함될 수 있다.
상기 석탄은 혼합 원료에 대해 10 ~ 40중량%로 포함될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면 유동층을 다단으로 구성하여 석탄을 건조함으로써, 석탄의 건조와 분급이 단계적으로 이루어져 건조 효율 및 분급 효율을 높일 수 있게 된다.
또한, 석탄의 수분 함량 등에 따라 조업 조건을 달리하여 석탄이 내부에서 뭉치는 것을 방지하고, 고 수분 석탄의 경우에도 유동 효율을 높일 수 있게 된다.
또한, 코크스 오븐에서 발생되는 폐가스를 활용하여 유동층 건조기의 열원으로 사용함으로써 에너지를 절감하고 환경 오염을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 코크스 오븐에서 발생되는 폐가스 내의 분진을 처리할 수 있게 되어, 종래 배기가스 배출에 따라 발생되는 분진에 의한 환경 오염 및 연도 오염을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 석탄 건조 과정에서 발생된 미분탄을 미건조된 석탄과 혼합하여 괴성화함으로써, 미분탄의 성형성을 높일 수 있게 된다.
또한, 미분탄의 성형이 상온에서 이루어짐으로, 조업설비를 보다 단순화하고 조업성을 개선할 수 있게 된다.
이와 같이 석탄 건조 효율을 높여 코크스 오븐에 장입되는 석탄의 장입밀도를 높일 수 있고, 코크스 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 석탄 건조 과정에서 발생된 미분탄을 괴성화하여 사용함으로써, 코크스 오븐에 장입되는 석탄의 장입밀도를 높일 수 있으며, 코크스 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 저가의 저급탄 사용비를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 코크스 오븐 조업을 안정적으로 유지 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 석탄 건조 장치를 도시한 개략적인 구성도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 석탄 건조 장치에 있어서 석탄 건조 특성에 대한 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 석탄 건조 장치에 있어서 미분탄 분급 특성에 대한 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 석탄 건조 장치를 도시한 개략적인 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 석탄 건조 장치로 도 5의 A-A선 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 석탄 건조 장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 석탄 건조 장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 석탄 건조 장치의 성형탄 제조기를 도시한 개략적인 도면이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 성형탄 제조기로 미분탄 성형시 바인더의 혼합량에 대한 성형율 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 성형탄 제조기로 미분탄 성형시 석탄의 혼합량에 대한 성형탄 강도 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 14는 종래 기술에 따른 석탄 건조 장치를 도시한 개략적인 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 실시예는 코크스로용 석탄의 건조에 적용한 실시예를 기초로 하여 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다양한 용도의 석탄을 포함한 각종 원료의 건조에 모두 적용가능하다.
[제1 실시예]
도 1은 제1 실시예에 따른 석탄 건조 장치를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 본 장치는 유동층 건조기(10,11)와 석탄공급부(20) 및 열풍공급부(30,31)를 포함한다. 또한, 본 장치는 석탄 건조 과정에서 발생되는 미분의 석탄 입자(이하 미분탄이라 한다)를 괴성화하기 위한 성형탄 제조기(60)를 더 포함한다.
상기 석탄공급부(20)는 상기 유동층 건조기(10)에 연결되어 분산판(12) 위로 석탄을 투입하게 된다. 상기 열풍공급부(30,31)는 상기 유동층 건조기(10,11) 하부에 연결되어 상기 분산판(12)으로 열풍을 공급하게 된다.
그리고 유동층 건조기(10,11)는 내부에 설치된 분산판(12)을 통해 분출하는 열풍에 의해 석탄을 유동화하여 건조하게 된다.
본 실시예에서 상기 유동층 건조기(10,11)는 두 개가 구비되며, 두 개의 유동층 건조기가 다단으로 연결된 구조로 되어 있다. 이하 설명의 편의를 위해 석탄 이동 순서에 따라 앞쪽의 유동층 건조기를 제1 유동층 건조기(10)라 하고, 제1 유동층 건조기에 연결된 뒤쪽의 유동층 건조기를 제2 유동층 건조기(11)라 한다.
본 실시예에서 제1 유동층 건조기(10)와 제2 유동층 건조기(11)는 순차적으로 배치되며, 제1 유동층 건조기(10)의 배출구(18)과 제2 유동층 건조기(11)의 투입구(17) 사이에는 석탄을 이동시키기 위한 연결관(19)이 설치된다.
상기 제1 유동층 건조기(10)는 수직형태로 배치되며 하부에는 열풍을 상부로 분출하는 분산판(12)이 설치된다. 상기 분산판(12)의 하부에는 열풍공급부(30)와 연결되어 열풍이 도입되는 하부챔버(14)가 형성된다. 그리고 상기 분산판(12) 위쪽으로 석탄의 건조가 이루어지는 주탑(16)이 수직으로 배치된다. 상기 주탑(16) 측면에는 석탄이 투입되는 투입구(17)와 유동층에서 건조된 석탄이 배출되는 배출구(18)가 설치된다. 또한, 상기 주탑(16) 상부에는 석탄 건조과정에서 발생된 미분탄을 포집하기 위한 사이클론(50)이 연결 설치된다. 상기 유동층 건조기(10,11)는 열손실 방지를 위해 외면에 단열재가 시공되며, 유동층 내의 온도 및 압력검출을 위해 열전대가 압력센서가 구비된다.
상기 제2 유동층 건조기(11)는 그 구조가 위에서 설명한 상기 제1 유동층 건조기(10)의 구조와 동일하다. 이에 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 이하 상세한 설명은 생략한다. 상기 제2 유동층 건조기(11) 역시 열풍공급부(31)와 연결되어 공급된 열풍으로 석탄을 유동화하여 건조시키게 된다. 본 실시예에서 상기 열풍공급부(30,31)는 제1 유동층 건조기와 제2 유동층 건조기에 각각 별도로 구비되어 개별적으로 열풍을 각 유동층 건조기로 공급하게 된다.
상기 석탄공급부(20)는 호퍼(22)에 적재된 석탄을 호퍼(22) 하단의 스크류 피더(screw feeder)(24)를 통해 정량 이송하여 제1 유동층 건조기(10)의 주탑(16) 내부로 공급하는 구조로 되어 있다. 상기 스크류 피더(24) 출측에는 주탑(16)의 석탄 투입구(17)와 연결된 슈트(26)가 설치된다. 이에 스크류 피더(24)에 의해 이송된 석탄은 슈트(26)를 통해 주탑(16) 내부로 투입된다. 상기 석탄공급부(20)는 석탄의 원활한 흐름을 위해 상기 호퍼(22) 내부에 교반기가 더 설치될 수 있다.
본 실시예에서 상기 제2 유동층 건조기(11)는 제1 유동층 건조기(10) 내에서 유동화 과정을 거쳐 건조된 석탄을 상기 연결관(19)을 통해 공급받게 되므로 별도의 석탄공급부는 불필요하다.
상기 열풍공급부(30)는 상기 제1 유동층 건조기(10)의 하부챔버(14)에 연결되는 열풍라인(32)에 설치되어 열풍을 송급하는 블로워(34)와, 열풍라인(32) 상에 설치되어 송급되는 열풍을 가열하는 히터(36)를 포함한다. 또한, 상기 열풍라인(32) 상에는 송급되는 열풍의 유량을 조절하기 위한 유량계(38)가 설치된다. 상기 열풍은 히터(36)에 의해 가열되는 공기 또는 제철소 내에서 발생된 고온의 가스, 예를 들어 코크스 오븐의 연소실에서 배출되는 배기가스일 수 있으며 특별히 한정되지 않는다. 코크스 오븐의 연소실에서 배출되는 배기가스를 열풍으로 사용하는 경우 열풍을 가열할 필요가 없으므로 열풍공급부에서 히터는 포함되지 않을 수 있다. 이 구조에 대해서는 뒤에서 다시 자세하게 설명하도록 한다.
상기 제2 유동층 건조기(11)에 연결되어 제2 유동층 건조기로 열풍을 공급하는 열풍공급부(31) 역시 상기 제1 유동층 건조기(10)에 연결된 열풍공급부(30)와 동일한 구조로 이루어진다. 이에 상기 열풍공급부(30)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 이하 상세한 설명은 생략한다.
상기한 구조로 되어, 열풍은 블로워(34)에 의해 유동층 건조기(10,11)의 하부챔버(14)로 도입된다. 하부챔버(14) 내로 유입된 고온 가스는 하부챔버(14)의 상부에 설치한 분산판(12)을 통과하여 상부로 분출된다. 분산판(12)을 통하여 상부로 분출된 열풍은 상승류를 형성한다. 이 상승류에 의해 분산판(12) 상에 유동층이 형성된다. 이 유동층에서 석탄이 유동되면서 열풍에 의해 건조가 이루어진다. 건조되어 수분이 제거된 석탄은 유동층 위쪽으로 비산되어 주탑(16)의 측면에 설치된 배출구(18)를 통해 배출된다. 그리고 건조 과정에서 발생된 미분탄은 주탑(16) 상부로 비산되어 사이클론(50)에 의해 포집된다. 사이클론(50)에서 포집되지 않은 미세한 미분탄은 사이클론(50)에 연결된 백필터(52)를 통해 포집된다. 사이클론(50)과 백필터(52)에 의해 포지된 미분탄은 성형탄 제조기(60)를 통해 괴상화되어 상기 건조 장치를 통해 건조된 석탄과 함께 코크스 오븐에 장입된다.
여기서 본 장치는 상기와 같이 두 개의 다단 배치된 유동층 건조기를 구비한 구조로, 석탄이 두 개의 유동층 건조기를 차례로 거치면서 순차적으로 건조 및 분급된다. 이하, 분급이라 함은 미 건조 석탄에서 미분탄을 분리하는 것을 의미한다.
이하 본 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
석탄공급부(20)에 의해 제1 유동층 건조기(10)로 공급된 석탄은 제1 유동층 건조기(10) 내에서 열풍에 의해 유동화되면서 일차적으로 건조 과정을 거치게 된다. 본 유동층 건조기는 수직형 구조이다. 이에 석탄은 분산판 상부로 분출되는 열풍의 분출방향에 대향되는 방향으로 투입된다. 이렇게 투입된 석탄은 분산판 상부로 분출되는 열풍의 흐름에 의해 주탑 내에서 상하로 유동되어 유동층을 형성한다. 즉, 자중에 의해 하강하는 석탄과 상부로 분출되는 열풍의 상승류에 의해 유동층이 수직으로 형성된다. 석탄은 주탑 내에서 수직 방향으로 형성되는 유동층 내에서 집중적으로 또한 지속적으로 열풍을 받아 유동된다. 따라서 종래 석탄이 수평방향으로 이동되면서 열풍을 받는 구조와 비교하여 열풍에 의한 석탄 건조 효율을 높일 수 있게 된다.
본 실시예에서 상기 제1 유동층 건조기(10)는 주로 석탄의 건조 기능을 수행하게 된다. 제1 유동층 건조기(10)에서도 미분탄의 분급이 이루어지기는 하나, 특별히 분급 효율이 커야할 필요는 없다. 제1 유동층 건조기(10)에서 발생되어 분급된 미분탄은 상부로 올라가 상부에 연결된 사이클론(50)과 백필터(52)를 통해 포집 처리된다.
여기서 제1 유동층 건조기(10)에서 석탄의 건조 기능을 강화하기 위해, 상기 제1 유동층 건조기(10)로 공급되는 열풍의 온도를 상기 제2 유동층 건조기(11)로 공급하는 열풍의 온도보다 높게 설정할 수 있다.
제1 유동층 건조기(10)의 유동층에서 건조되어 유동층 위쪽으로 비산된 석탄은 제1 유동층 건조기(10)의 배출구(18)를 통해 배출된다. 제1 유동층 건조기(10)에서 배출되는 석탄은 제1 유동층 건조기(10)의 배출구(18)에 연결된 연결관(19)을 통해 제2 유동층 건조기(11) 내부로 투입된다.
상기 연결관(19)을 통해 제2 유동층 건조기(11) 내부로 유입된 석탄은 제2 유동층 건조기(11)의 분산판(12) 상에서 열풍에 의해 유동화되면서 이차적으로 건조 과정을 거친다. 상기 제2 유동층 건조기(11) 내에서 건조되어 유동층 위쪽으로 비산된 석탄은 제2 유동층 건조기(11)의 배출구(18)를 통해 외부로 배출된다. 그리고 제2 유동층 건조기(11)에서 발생된 미분탄은 석탄에서 분급되어 상부로 이동되어 상부에 연결된 사이클론(50)과 백필터(52)를 통해 포집 처리된다.
본 실시예에서 상기 제2 유동층 건조기(11)는 제1 유동층 건조기에서 일차 건조된 석탄을 추가로 건조하면서 주로 미분탄을 분급하는 기능을 수행하게 된다. 상기 제2 유동층 건조기(11)를 거치면서 석탄은 원하는 수분 함량으로 건조가 완료되면서 미분탄의 분급이 확실히 이루어지게 된다.
여기서 제2 유동층 건조기(10)에서 미분탄의 분급 기능을 강화하기 위해, 상기 제2 유동층 건조기(11)로 공급되는 열풍의 유속을 상기 제1 유동층 건조기(10)로 공급하는 열풍의 유속보다 크게 설정할 수 있다.
이와 같이 두 개의 분리된 유동층 건조기를 통해 석탄을 다단으로 건조시킴으로써, 석탄의 건조와 분급이 구분되어 이루어질 수 있게 된다. 따라서 석탄 건조와 분급 효율을 높일 수 있게 된다.
한편, 도 2 내지 도 4는 본 실시예의 다단 유동층 건조기를 통한 석탄 건조 특성에 대한 실험 결과를 도시하고 있다.
실험은 일반적으로 야금용 코크스 제조에 사용되는 배합탄에 대해 실시되었다. 상기 배합탄은 여러 종류의 단일탄의 혼합으로 제조되며, 이에 대한 공업분석, 원소분석, 발열량 및 표면적 분석 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
시료 공업분석 원소분석 표면적
(㎡/g)		 발열량
(kcal/kg)
휘발분 회재 고정탄소 C H N S O
배합탄 24.7 7.65 67.65 75.4 5.25 1.09 0.24 10.36 2.6 7700
배합탄은 9~10%의 수분을 포함하고 있으며, 상기 표 1에서 보듯이, 표면적이 매우 작기 때문에 대부분의 수분은 표면에 있는 표면수분이다.
본 실험에서 상기 배합탄에 대한 건조 작업은 본 실시예와 같이 제1 유동층 건조기와 제2 유동층 건조기를 갖는 건조 장치를 통해 이루어졌다. 미 건조된 배합탄을 제1 유동층 건조기에 투입하고 최종적으로 제2 유동층 건조기에서 배출되는 건조된 배합탄의 수분을 측정하였다. 제1 유동층 건조기로 투입되는 배합탄의 입도는 7mm 이하로 선별하였으며, 수분 함량은 9.2 ~ 9.4%이다.
도 2는 본 실시예에 따른 석탄 건조 장치에 있어서 열풍 유속과 열풍 온도를 달리하였을 때 석탄 수분 변화에 대한 실험 결과를 도시하고 있다.
제1 유동층 건조기로 투입되는 배합탄의 공급량이 20kg/h로 일정한 상태에서 각 유동층 건조기로 공급되는 열풍의 유속과 열풍의 온도를 달리하여 실험을 실시하였다. 열풍의 유속은 석탄의 최소 유동화 속도(Qmf)를 1로 하였을 때 그 배수로서 표시하였다. 최소 유동화 속도는 석탄 입자를 유동시키기 위한 최소 속도로 대략 0.12m/sec이다. 이하 설명에서 최소 유동화 속도는 1Qmf으로 표시되며 대략 0.12m/sec이므로, 최소 유동화 속도의 5배라 하면 0.6m/sec이고, 8배라 하면 1.0m/sec 값인 것으로 정의한다.
도 2에 도시된 바와 같이 실험 결과 열풍의 유속이 동일할 때 열풍의 온도가 높아짐에 따라 배합탄의 수분이 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 열풍의 온도가 동일할 때 열풍의 유속이 커짐에 따라 배합탄의 수분이 감소하는 것으로 나타났다.
이에 실험 결과 수분 함량 9.2 ~ 9.4%인 배합탄에 대해 각 유동층 건조기로 투입되는 열풍의 온도가 120℃ 이상이고, 열풍의 유속이 최소 유동화 속도의 5배 이상인 경우 최종적으로 배합탄을 코크스용으로 사용가능한 수분 5% 이하로 건조시킬 수 있음을 확인하였다. 더욱이 열풍 온도가 160℃ 이상, 열풍의 유속이 최소 유동화 속도의 7배 이상인 경우 배합탄의 수분을 최종적으로 2% 이하로 건조할 수 있음을 알 수 있다.
상기 열풍의 온도가 120℃ 미만인 경우에는 배합탄 건조 효율이 낮아지며, 열풍의 온도가 높을수록 건조 효율은 좋아지나 열풍 온도 상승에 따른 에너지 낭비가 우려된다. 특히, 상기 배합탄은 저휘발분에서 고휘발분에 이르기까지 폭 넓은 휘발분 함량을 갖는 석탄을 배합하게 되는 데, 휘발분 함량 30%의 고휘발분 석탄은 불활성분위기에서 가열시 200℃ 이상에서 열분해되어 일부 휘발분이 방출되기 시작한다. 따라서 배합탄 건조시 열풍온도는 석탄의 열화를 방지하기 위해서는 200℃ 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 이에 본 실시예에서 상기 열풍의 온도는 120 ~ 200℃의 범위로 설정할 수 있다.
또한, 상기 열풍의 유속이 최소 유동화 속도의 5배 미만인 경우에는 배합탄 건조 효율이 낮아지며, 대략 8배를 넘게 되면 특별히 효과의 증대는 크게 나타나지 않는다. 이에 본 실시예에서 상기 열풍의 유속은 최소 유동화 속도의 대략 5 ~ 8배 즉, 0.6 ~ 1.0m/sec로 설정할 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 석탄 건조 장치에 있어서 열풍 유속과 배합탄 공급량을 달리하였을 때 석탄 수분 변화에 대한 실험 결과를 도시하고 있다.
열풍의 온도를 120℃로 일정하게 유지한 상태에서 제1 유동층 건조기로 투입되는 배합탄의 공급량과 열풍의 유속을 달리하여 실험을 실시하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 실험 결과 열풍의 유속이 동일할 때 제1 유동층 건조기로 투입되는 배합탄의 공급량이 증가함에 따라 제2 유동층 건조기로부터 최종적으로 배출되는 배합탄의 수분이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 배합탄의 공급량이 동일할 때 열풍의 유속이 작은 경우 배합탄의 수분도 증가하는 것으로 나타났다.
이에 실험 결과 수분 함량 9.2 ~ 9.4%인 배합탄에 대해 각 유동층 건조기로 투입되는 열풍의 유속이 최소 유동화 속도의 5배 이상이고, 제1 유동층 건조기로 투입되는 배합탄의 공급량이 20kg/h 이하인 경우 최종적으로 배합탄을 코크스용으로 사용가능한 수분 5% 이하로 건조시킬 수 있음을 확인하였다. 더욱이 열풍의 유속이 최소 유동화 속도의 7배 이상이고, 제1 유동층 건조기로 투입되는 배합탄의 공급량이 15kg/h 이하인 경우 배합탄의 수분을 최종적으로 2% 이하로 건조할 수 있음을 알 수 있다.
상기 배합탄의 공급량이 20kg/h를 넘게 되면 배합탄의 건조 효율이 저하되며 열풍의 유속을 높여야 하므로 에너지 소모가 커질 우려가 있다.
또한, 도 4는 본 실시예에 따른 석탄 건조 장치에 있어서 석탄 공급량과 열풍 온도를 달리하였을 때 석탄 수분 변화를 도시하고 있다.
열풍의 유속이 최소 유동화 속도의 5배로 일정한 상태에서 제1 유동층 건조기로 공급되는 배합탄의 공급량과 열풍의 온도를 달리하여 실험을 실시하였다.
도 4에 도시된 바와 같이 실험 결과 동일한 열풍 온도에서는 제1 유동층 건조기로 투입되는 배합탄의 공급량이 증가함에 따라 제2 유동층 건조기로부터 최종적으로 배출되는 배합탄의 수분이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 배합탄의 공급량이 동일할 때 열풍의 온도가 높아짐에 따라 배합탄의 수분이 감소하는 것으로 나타났다.
이에 실험 결과 수분 함량 9.2 ~ 9.4%인 배합탄에 대해 각 유동층 건조기로 투입되는 열풍의 온도가 120℃ 이상이고, 제1 유동층 건조기로 투입되는 배합탄의 공급량이 20kg/h 이하인 경우 최종적으로 배합탄을 코크스용으로 사용가능한 수분 5% 이하로 건조시킬 수 있음을 확인하였다. 더욱이 열풍의 유속을 최소 유동화 속도의 7배 이상, 제1 유동층 건조기로 투입되는 배합탄의 공급량을 20kg/h 이하로 유지하였을 때 배합탄의 수분을 최종적으로 2% 이하로 건조할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 도 5와 도 6은 본 실시예의 다단 유동층 건조기를 통한 미분탄 분급 특성에 대한 실험 결과를 도시하고 있다. 실험 조건은 상기 석탄 건조 특성 실험과 동일하다.
도 5는 본 실시예에 따른 석탄 건조 장치에 있어서 열풍 유속과 열풍 온도를 달리하였을 때 미분탄 분급율에 대한 실험 결과를 도시하고 있다.
제1 유동층 건조기로 투입되는 배합탄의 공급량이 20kg/h로 일정한 상태에서 각 유동층 건조기로 공급되는 열풍의 유속과 열풍의 온도를 달리하여 실험을 실시하였다.
도 5에 도시된 바와 같이 실험 결과, 열풍의 유속이 동일할 때 열풍의 온도가 높아짐에 따라 미분탄의 분급율이 높아지며, 동일한 열풍 온도하에서는 열풍의 유속이 커질수록 미분탄의 분급율이 높아지는 것으로 나타났다.
또한, 도 6은 본 실시예에 따른 석탄 건조 장치에 있어서 석탄 공급량과 열풍 온도를 달리하였을 때 미분탄 분급율에 대한 실험 결과를 도시하고 있다.
열풍의 유속이 최소 유동화 속도의 5배로 일정한 상태에서 제1 유동층 건조기로 공급되는 배합탄의 공급량과 열풍의 온도를 달리하여 실험을 실시하였다.
도 6에 도시된 바와 같이 실험 결과 동일한 열풍 온도에서는 제1 유동층 건조기로 투입되는 배합탄의 공급량이 증가함에 따라 미분탄의 분급율이 떨어지는 것으로 것으로 나타났다. 또한, 배합탄의 공급량이 동일할 때 열풍의 온도가 높아짐에 따라 미분탄의 분급율이 높아지는 것으로 나타났다.
이와 같이 상기 미분탄 분급율에 대한 실험 결과 본 유동층 건조기를 통해 충분히 원하는 값으로 미분탄의 분급율을 확보할 수 있음을 확인하였다.
[실시예 2]
도 7은 본 석탄 건조 장치의 또다른 실시예를 도시하고 있다. 이하 설명에서 이미 언급된 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며 그 상세한 설명은 생략한다.
도시된 바와 같이, 본 장치는 다단으로 배치되는 제1 유동층 건조기(10)와 제2 유동층 건조기(11), 제1 유동층 건조기로 석탄을 투입하기 위한 석탄공급부(20), 상기 유동층 건조기(10)에 연결되어 상기 분산판(12)으로 열풍을 공급하기 위한 열풍공급부(30,31)를 포함한다. 또한, 본 장치는 상기 유동층 건조기(10)의 분산판(12)을 통해 분출하는 열풍의 유속을 분산판(12)의 중앙부과 주변부에 각각 상이하도록 하여 석탄을 분산판(12) 상부에서 순환시키기 위한 순환부를 더 포함한다. 여기서 상기 중앙부는 분산판(12)의 중심을 포함하는 중앙부분을 의미하며, 주변부는 중앙부 외측부분을 의미한다.
상기 순환부는 두 개의 건조기 모두에 설치될 수 있다. 본 실시예에서 상기 순환부는 다단으로 배치된 두 개의 건조기 중 앞쪽에 배치된 제1 유동층 건조기(10)에 설치된다.
상기 순환부는 하부챔버(14) 내에 상기 분산판(12)의 중앙부와 주변부로 열풍을 독립적으로 공급하기 위해 하부챔버(14)를 구획하는 분리관(40)을 설치하고, 상기 열풍공급부(30)에서 상기 분리관(40) 내부와 외부로 각각 상이한 유속의 열풍을 공급하는 구조로 되어 있다.
상기 열풍공급부(30)에서 하부챔버(14)로 열풍을 공급하는 열풍라인(32)은 두 개로 구분되어 분리관(40)과 하부챔버(14)에 각각 연결 설치된다. 여기서 상기 열풍라인(32) 중 분리관(40)에 연결되는 열풍라인은 중앙열풍라인(33)이라 하고, 하부챔버(14)에 연결되는 열풍라인은 주변열풍라인(35)이라 한다.
상기 열풍공급부(30)는 상기 중앙열풍라인(33)과 상기 주변열풍라인(35)으로 각각 상이한 유속의 열풍을 공급하게 된다. 본 실시예에서 상기 열풍공급부(30)는 상기 분산판(12) 중앙부로 공급되는 열풍의 유속이 주변부로 공급되는 열풍의 유속보다 크게 열풍을 공급하게 된다. 열풍의 유속은 열풍공급부(30)의 유량계(38)를 통해 제어될 수 있다. 각 열풍라인(32)에 설치된 유량계(38)를 제어 또는 확인하여 설정된 유속으로 열풍을 공급하게 된다.
이에 상기 분산판(12)의 중앙부와 주변부로 각각 상이한 속도의 열풍이 분출되어, 석탄은 분산판(12)의 중앙부에서 상승하여 주변부에서 하강하며 순환하게 된다.
여기서 상기 분산판(12) 중앙부로 공급되는 열풍의 유속은 석탄의 최소 유동화 속도에 대해 5 ~ 8배 큰 구조일 수 있다. 또한, 상기 분산판(12)의 주변부로 공급되는 열풍의 유속은 석탄의 최소 유동화 속도에 대해 1 ~ 2배 큰 구조일 수 있다. 상기 분산판(12)의 중앙부로 공급되는 열풍의 유속이 상기 속도보다 낮게 되면 석탄을 충분히 상승시키지 못하여 석탄의 순환이 제대로 이루어지지 못한다. 상기 분산판의 중앙부로 공급되는 열풍의 유속이 상기 범위를 넘게 되면 열풍 공급을 위한 동력이 커져 운전비가 상승하게 된다.
또한, 상기 분산판(12)의 주변부로 공급되는 열풍의 유속이 상기 범위를 넘게 되면 분산판 중앙부로 공급되는 열풍의 유속과의 속도차가 작아 석탄의 순환이 활발하게 이루어지지 못하여 석탄이 주변부 밑으로 하강하여 적체되는 현상이 발생된다.
본 장치는 분산판(12) 상부에서 상기 순환 흐름이 보다 확실하게 형성될 수 있도록, 상기 유동층 건조기(10)의 주탑(16) 내에 원형관(42)이 더 설치된 구조로 되어 있다. 상기 원형관(42)은 주탑(16) 내에 주탑(16)의 길이방향을 따라 수직으로 배치되는 원형의 관구조물로, 분산판(12)의 중앙부 상부에 분산판(12)과 이격되어 설치된다.
이에 상기 원형관(42)에 의해 분산판(12) 상부에 형성되는 유동층은 두 개의 영역, 즉, 중앙부와 그 외측인 주변부로 확실히 구획된다. 이에 원형관(42) 내부에서 상승하고 외측에서 하강하는 석탄의 순환 흐름을 확실히 형성할 수 있게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 원형관(42)은 주탑(16)의 중앙부에 배치되며, 분산판(12)에서 이격된 상태에서 주탑(16) 내주면에 지지부재(44)를 매개로 고정설치된다.
본 실시예에서, 상기 원형관(42)은 유동층 건조기(10)의 내경의 1/2 ~ 1/4 크기로 이루어진다. 상기 분리관(40) 또한 상기 원형관(42)과 대응되는 크기로 이루어질 수 있다. 상기 원형관의 내경이 상기 범위보다 작은 경우에는 원형관의 내경이 너무 작아 중앙부로 공급된 열풍이 원형관 외부로 빠져나갈 우려가 있다. 또한, 상기 원형관의 내경이 상기 범위보다 크면 원형관의 내경이 너머 커 상승된 석탄이 다시 원형관 내부를 통해 하강할 우려가 있다. 이에 석탄의 순환이 제대로 이루어지지 않게 된다.
도 9을 참조하여 본 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 장치에 의해 중앙열풍라인(33)과 주변열풍라인(35)을 통해 각각 상이한 유속의 열풍이 공급된다.
상기 중앙열풍라인(33)으로 공급된 열풍은 상기 분리관(40)에 연결되어 분리관(40) 내부로 공급된다. 상기 분리관(40)은 분산판(12)의 중앙부와 연결되어 있어서, 분리관(40) 내부로 유입된 열풍은 분산판(12) 중앙부로 분출된다. 이에 상기 분산판(12)의 중앙부로는 상대적으로 유속이 빠른 열풍이 분출된다.
상기 주변열풍라인(35)으로 공급된 열풍은 하부챔버(14)에 연결되어 분리관(40) 외부와 하부챔버(14) 사이로 공급된다. 상기 분리관(40)과 하부챔버(14) 사이는 분산판(12)의 주변부와 연결되어 있어서, 상기 영역으로 유입된 열풍은 분산판(12)의 주변부를 통해 분출된다. 이에 상기 분산판(12)의 주변부로는 상대적으로 유속이 느린 열풍이 분출된다.
이와 같이, 분산판(12)의 중앙부에는 상대적으로 높은 속도의 열풍이 분출되고 분산판(12)의 주변부로는 상대적으로 낮은 속도의 열풍이 분출된다. 따라서 분산판(12)의 중앙부에서 주변부로의 순환 흐름이 발생하게 된다. 이 흐름을 따라 석탄은 분산판(12)의 중앙부에서 상승하게 된다. 상승하는 석탄은 분산판(12) 상부에 배치된 원형관(42)의 내부를 통해 위로 상승된다. 그리고 원형관(42)의 상부를 지나 상승력이 약해지면 원형관(42) 외측으로 밀려나가 원형관(42)의 외측 즉, 유속이 상대적으로 느린 분산판(12)의 주변부를 통해 하강하게 된다.
이에 도시된 바와 같이 원형관(42)의 내부를 따라 상승하고 원형관(42)과 주탑(16) 내부면 사이를 통해 하강하는 형태의 순환 흐름이 형성되며, 이 흐름을 따라 석탄이 원형관(42)을 순환하게 된다.
따라서 과잉 수분을 함유한 석탄이 유동층 건조기(10)에 투입된 경우, 종래에는 석탄이 분산판(12)에 부착되어 유동화가 이루어지기 힘드나, 본 장치는 높은 유속에 의해 석탄이 분산판(12) 중앙부에서 위로 상승하여 주변부에서 하강하는 순환흐름을 갖게 된다. 이러한 순환 흐름에 의해 석탄은 원형관(42)의 외측으로 하강하면서 건조되는 과정과 원형관(42) 내부에서 상승하면서 건조되는 과정을 계속 거칠 수 있게 된다. 이에 고 수분 석탄의 경우에도 유동층 내에서 석탄이 순환하도록 하여 건조 효율을 높일 수 있게 된다.
[제3 실시예]
도 10은 본 석탄 건조 장치의 또다른 실시예를 도시하고 있다. 이하 설명에서 이미 언급된 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며 그 상세한 설명은 생략한다.
도시된 바와 같이, 본 장치는 다단으로 배치되는 제1 유동층 건조기(10)와 제2 유동층 건조기(11), 제1 유동층 건조기로 석탄을 투입하기 위한 석탄공급부(20), 상기 유동층 건조기(10,11)에 연결되어 상기 분산판(12)으로 열풍을 공급하기 위한 열풍공급부(70)를 포함한다.
본 실시예에서 상기 각 유동층 건조기(10,11)로 열풍을 공급하기 위한 열풍공급부(70)의 구조를 살펴보면 다음과 같다.
본 실시예에서 상기 열풍공급부(70)는 석탄을 건류하는 코크스 오븐의 연소실(100)에서 배출되는 배기가스를 상기 유동층 건조기(10,11)로 공급하는 구조로 되어 있다.
이를 위해 본 열풍공급부(70)는 코크스 오븐의 연소실(100)과 연도(104)를 연결하는 배기가스 배출라인(102)에 설치되어 배기가스를 석탄 건조기의 열풍으로 공급하기 위한 분기관(71), 상기 분기관(71)에 설치되어 배기가스를 유동층 건조기 하부로 송급하기 위한 블로워(72), 블로워(72)와 유동층 건조기 하부를 연결하는 열풍라인(73)을 포함한다.
이에 본 건조 장치는 코크스 오븐의 연소실(100)에서 발생된 배기가스를 석탄 건조를 위한 열풍으로 이용할 수 있게 된다.
여기서 본 건조 장치는 상기 분기관(71) 상에 설치되어 배기가스에 포함된 분진을 처리하기 위한 분진포집부를 더 포함한다.
상기 분진포집부는 상기 분기관(71)에 설치되어 배기가스에 포함된 분진을 포집하는 적어도 하나 이상의 사이클론(80), 상기 배출라인(102)에 설치되어 배출라인(102)을 개폐하여 배출가스를 상기 분기관(71)으로 보내기 위한 메인밸브(81), 상기 분기관(71)에 설치되어 분기관(71)을 개폐하는 분기밸브(82)를 포함한다.
이에 필요한 경우, 상기 배출라인(102)에 설치된 메인밸브(81)를 닫고 분기관(71)에 설치된 분기밸브(82)를 개방하게 되면 연도(104)로 배출되는 배기가스가 분기관(71)으로 송급된다. 따라서 배기가스를 분진포집부를 거쳐 분진을 제거한 후 유동층 건조기(10,11)의 열풍으로 공급할 수 있게 된다.
또한, 본 장치는 필요시 상기 분진포집부를 선택적으로 거칠 수 있도록, 상기 배출라인(102)과 상기 블로워(72)를 연결하여 배기가스를 바로 블로워(72)를 통해 송급하기 위한 바이패스관(84)과, 상기 바이패스관(84) 상에 설치되어 바이패스관(84)을 개폐하는 바이패스밸브(86)를 더 포함한다.
본 실시예에서 상기 바이패스관(84)은 상기 사이클론(80)의 후단과 블로워(72) 사이에 설치되어 배출라인(102)과 연결된다. 이에 상기 분기관(71) 또는 바이패스관(84)에 설치된 분기밸브(82)와 바이패스밸브(86)의 개폐작동에 따라 배기가스가 분진포집부를 선택적으로 거치게 된다. 여기서 상기 메인밸브(81)는 배출라인(102)을 따라 상기 바이패스관(84)의 후단에 배치된다.
또한, 본 장치는 분진 처리된 배기가스를 필요시 연도(104)를 통해 배출시키기 위해 블로워(72)의 출측과 배출라인(102)을 연결하는 배출관(88)과, 상기 배출관(88)에 설치되는 배출밸브(89), 상기 열풍라인(73)에 설치되는 라인밸브(74)를 더 포함할 수 있다. 이에 필요시 상기 라인밸브(74)를 닫고 배출밸브(89)를 개방하게 되면 배기가스는 배출라인(102)으로 송급되어 연도(104)를 통해 배출된다.
이 경우에도 연도(104)를 통해 배출되는 배출가스는 상기 분진포집부의 사이클론(80)를 거쳐 분진이 제거된 상태이므로 배기가스에 포함된 흑연 등의 분진에 의해 연도(104)가 오염되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이하 본 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 장치는 상기와 같이 두 개의 다단 배치된 유동층 건조기(10,11)를 구비한 구조로, 석탄이 두 개의 유동층 건조기를 거치면서 순차적으로 건조 분급된다.
여기서 상기 유동층 건조기 내부로 열풍을 공급하는 과정을 살펴보면, 코크스 오븐에서 석탄 건류를 위해 COG(Coke Oven Gas)와 BFG(Blast Furnace Gas) 등의 부생가스가 연소실(100)로 공급되어 연소된다. 연소실(100)에서 발생된 열은 석탄 건류에 이용된다. 연소실(100)에서 연소 후 발생된 배기가스는 연소실(100)과 연결된 배출라인(102)을 통해 연도(104)로 배출된다.
이 과정에서 본 장치가 구동되어 연도(104)로 배출되는 배기가스를 상기 유동층 건조기(10,11)의 열풍으로 이용하게 된다.
코크스 오븐의 연소실(100)에서 배출되는 배기가스는 200 ~ 230℃이고, 유량은 6000N㎥/min이며, 약간의 분진을 포함하고 있어 유동층 건조기의 열풍원으로 충분히 이용가능하다.
상기 배출라인(102)에 설치된 메인밸브(81)가 닫혀지고 분기관(71)에 설치된 분기밸브(82)가 개방되면 연소실(100)로부터 배출라인(102)을 통해 배출되는 배기가스는 분기관(71)으로 유입된다. 이 상태에서 블로워(72)가 구동되면 배기가스는 사이클론(80)에서 분진이 처리된 후 블로워(72)에 연결된 열풍라인(73)을 통해 각 유동층 건조기(10,11)로 공급된다. 이에 배기가스는 유동층 건조기의 열풍으로 이용된다.
이와 같이 본 열풍공급부(70)를 통해 코크스 오븐의 연소실(100)에서 배출되는 배기가스를 유동층 건조기의 열풍으로 이용하여 석탄을 건조시킬 수 있게 된다.
여기서 상기 연소실에서 배출되는 배기가스의 초기 온도는 200 ~ 230℃인 데, 상기와 같은 과정을 거치면서 온도가 낮아져 유동층 건조기(10,11)로 공급될 때는 200℃ 이하의 온도로 공급될 수 있게 된다. 따라서 석탄 열화와 추가 CO2 배출 없이 석탄을 건조할 수 있다.
[제4 실시예]
도 11은 본 석탄 건조 장치의 또다른 실시예를 도시하고 있다. 이하 설명에서 이미 언급된 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며 그 상세한 설명은 생략한다.
도시된 바와 같이 본 장치는 다단으로 배치되는 제1 유동층 건조기(10)와 제2 유동층 건조기(11), 제1 유동층 건조기로 석탄을 투입하기 위한 석탄공급부(20), 상기 유동층 건조기(10)에 연결되어 상기 분산판(12)으로 열풍을 공급하기 위한 열풍공급부(30,31)를 포함한다. 또한, 본 장치는 상기 유동층 건조기(10,11)에 연결되어 석탄 건조 과정에서 발생되는 미분탄을 괴성화하기 위한 성형탄 제조기(60)를 더 포함한다.
본 실시예에서 상기 성형탄 제조기(60)의 구조를 살펴보면 다음과 같다.
본 성형탄 제조기(60)는 코크스 오븐에 장입될 석탄의 건조 과정에서 발생되는 미분탄에 미 건조된 석탄과 바인더를 혼합하고 이를 괴상화하여 성형탄(P)을 제조하게 된다.
상기 유동층 건조기(10,11)에서 분급된 미분탄은 사이클론(50)과 백필터(52)를 통해 포집된다.
상기 유동층 건조기(10,11)에서 분급되어 사이클론(50)과 백필터(52)를 통해 포집된 미분탄은 미분탄 호퍼(61)로 이송되어 저장된다. 또한, 상기 유동층 건조기를 거치지 않고 미 건조된 석탄은 석탄 호퍼(62)로 이송되어 저장된다. 또한, 상기 미분탄과 석탄의 혼합 원료에 혼합되는 바인더는 바인더 호퍼(63)에 저장되어 준비된다.
상기 성형탄 제조기(60)는 상기 각 호퍼에 연결되어 미분탄과 석탄 및 바인더를 혼합하는 혼합기(64)와, 상기 혼합기에 연결되어 혼합된 혼합물을 성형탄(P)으로 제조하기 위한 성형기(65)를 포함한다.
여기서 상기 각 호퍼와 혼합기 사이에는 미분탄과 석탄 및 바인더를 배합 비율에 맞춰 혼합기로 배출하기 위한 배합조가 구비된다. 즉, 상기 미분탄 호퍼(61)에 저장된 미분탄은 미분탄 배합조(90)를 통해 일정 비율로 혼합기(64)로 이송된다. 상기 석탄 호퍼(62)에 저장된 석탄은 석탄 배합조(91)를 통해 일정 비율로 혼합기(64)로 이송된다. 또한, 상기 바인더 호퍼(63)에 저장된 바인더는 바인더 배합조(92)를 통해 일정 비율로 혼합기(64)로 이송된다.
상기 혼합기(64)는 상기 미분탄과 석탄의 혼합 원료에 바인더를 고르게 혼합하여 혼합물을 제조한다.
본 실시예에서 상기 바인더는 미분탄의 성형성을 확보하기 위해 타르나 피치 또는 당밀 또는 글리세린 계열의 바인더로 이루어질 수 있다.
상기 성형기(65)는 도 11에 도시된 바와 같이 쌍롤형 구조로 이루어진다. 예를 들어 상기 성형기(65)는 서로 대향 배치되어 회전되는 두 개의 롤(66)과, 상기 롤의 상부로 배치되는 호퍼(67), 호퍼 내에 설치되는 압입 스크류(68)를 포함할 수 있다. 상기 성형기의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않는다.
이에 상기 혼합기(64)에서 상기 성형기(65)로 투입된 혼합물은 성형기의 롤 사이를 통과하면서 가압 성형되어 소정 형태의 성형탄(P)으로 제조된다.
여기서 상기 미분탄과 석탄 및 바인더의 혼합과 성형은 종래의 온도와 비교하여 낮은 상온에서 이루어진다. 즉, 상기 고온의 미분탄은 미 건조된 석탄 및 바인더와 혼합되어 그 온도가 80℃ 이하로 낮아진다. 이에 미분탄을 종래와 비교하여 낮은 온도하에서 혼합 및 성형할 수 있게 된다.
이하, 상기 성형탄 제조기를 참조하여 본 실시예에 따른 미분탄 괴성화 과정을 살펴보면 다음과 같다.
본 제조 방법은 석탄 건조과정에서 분급된 미분탄과 미 건조된 석탄의 혼합 원료에 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계와, 제조된 혼합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계를 포함한다.
유동층 건조기에서 분급된 상기 미분탄은 입도가 0.3mm 이하이고, 온도가 80 ~ 150℃에 이르며 수분 함량은 3% 이하로 낮아진다. 상기 석탄은 미 건조된 상태로 수분 함량이 7 ~ 10%이다.
일정 비율에 따라 혼합기로 공급된 미분탄과 석탄 및 바인더는 고르게 혼합되어 혼합물로 제조된다.
이와 같이 상기 미분탄에 미 건조된 석탄을 혼합함으로써, 미분탄의 온도를 낮출 수 있게 되며, 이에 종래와 비교하여 상온에서 미분탄의 성형이 가능하게 된다.
상기 혼합물은 다음 공정인 성형기로 이송되고 압축 성형되어 소정 형태의 성형탄으로 제조된다. 여기서 상기 혼합물은 고온의 미분탄에 저온의 석탄이 혼합된 상태로 혼합물의 온도가 낮아져 홉합물을 압축 성형하는 과정 역시 혼합과정과 마찬가지로 종래와 비교하여 낮은 온도 하에서 이루어진다.
여기서 상기 바인더는 타르나 피치 또는 당일 또는 글리세린 계열의 바인더로 이루어진다.
본 실시예에서, 상기 바인더는 상기 혼합 원료 100중량부에 대해 외삽으로 4 ~ 8중량부로 포함될 수 있다. 상기 바인더가 4중량부 미만으로 포함될 경우 미분탄의 성형성이 저하된다. 또한, 상기 바인더가 8중량부를 초과하게 되면 바인더에 의한 효과의 증대는 더 이상 기대하기 힘들다.
도 12는 바인더의 혼합비에 대한 성형탄의 성형율 실험 결과를 도시하고 있다.
상기 실험은 건조기에서 분급된 미분탄과 미 건조된 석탄 및 바인더를 혼합하여 성형기를 통해 압축 성형하여 제조한 성형탄을 이용하여 이루어졌다. 성형탄 제조에 사용된 미분탄은 0.3mm의 입도로 수분 함량은 2%이다. 석탄은 3mm의 입도로 수분 함량이 9%인 원료가 사용되었다. 상기한 성분의 미분탄 86중량%와 석탄 14중량%의 혼합 원료 100중량부에 대해 바인더의 혼합량을 달리하여 성형탄을 제조하였다. 바인더로는 글리세린 계열의 바인더가 사용되었다.
그리고 성형기(Komarek Briquetter)를 이용하여 미분탄과 석탄 및 바인더의 혼합물을 압축성형하여 성형탄을 제조하였다. 이때 상기 성형기의 성형압은 1.5t/cm이고, 롤 회전속도는 3rpm, 혼합물의 가압 이송 속도는 30rpm이다.
제조된 성형탄에 대한 성형율 실험은 성형기를 거쳐 그 모양을 유지하는 성형탄의 성형율 비율과, 성형기를 거친 성형물 중 1mm 이상의 입도를 갖는 성형물의 성형율 비율을 확인하여 이루어졌다.
도 12에 도시된 바와 같이, 바인더가 4중량부 이상인 경우 성형율이 높아짐을 확인할 수 있다. 또한, 바인더가 6 중량부 이상에서 성형탄의 성형율이 80%로 나타나고 성형물의 성형율은 85%로 나타나 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
이에 상기 실험에서와 같이, 바인더를 혼합 원료 100중량부에 대해 4 ~ 8중량부로 혼합하는 경우 성형율을 충분히 확보할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 실시예에서 상기 석탄은 혼합 원료에 대해 10 ~ 40중량%로 포함하며, 미분탄은 혼합 원료에 대해 60 ~ 90중량%로 포함할 수 있다.
상기 혼합 원료에 대한 석탄의 혼합비율이 10중량% 미만인 경우 미분탄의 양이 상대적으로 증가하여 성형탄의 강도가 저하된다. 또한, 상기 혼합 원료에 대한 석탄의 혼합비율이 40중량%를 초과하는 경우 역시 성형탄의 강도 저하가 우려된다.
도 13은 미분탄과 석탄의 혼합비에 대한 성형탄의 강도 실험 결과를 도시하고 있다.
상기 실험은 건조기에서 분급된 미분탄과 미 건조된 석탄 및 바인더를 혼합하여 성형기를 통해 압축 성형하여 제조한 성형탄을 이용하여 이루어졌다. 성형탄 제조에 사용된 미분탄은 0.3mm의 입도로 수분 함량은 2.7%이다. 석탄은 3mm의 입도로 수분 함량이 8.7%인 원료가 사용되었다. 상기한 미분탄과 석탄의 혼합 원료에 바인더로 글리세린 계열의 바인더를 혼합 원료 100중량부에 대해 6중량부로 혼합하였다. 그리고 성형기(Komarek Briquetter)를 이용하여 미분탄과 석탄 및 바인더의 혼합물을 압축성형하여 성형탄을 제조하였다. 이때 상기 성형기의 성형압은 1.5t/cm이고, 롤 회전속도는 3rpm, 혼합물의 가압 이송 속도는 30rpm이다.
제조된 성형탄에 대한 강도 실험은 성형탄을 압축하여 파쇄될 때의 강도를 측정하는 압축강도 측정기기를 통해 이루어졌다.
도 13에 도시된 바와 같이, 미분탄의 혼합량이 증가할수록 성형탄의 압축강도가 향상됨을 알 수 있다. 성형탄을 5일 건조한 후 실시된 압축 강도 실험 역시 대체적으로 미분탄의 혼합량이 증가할수록 성형탄의 압축강도가 커진다.
실험 결과 석탄이 10중량% 이하로 포함되는 경우에는 석탄의 혼합량이 한계치 이하로 줄어 성형탄의 강도가 급격히 저하된다. 또한, 석탄의 혼합량이 10% 이상에서는 강도가 거의 일정하게 유지되다 40중량%를 넘게 되면 강도 저하가 나타난다.
따라서 상기 실험에서와 같이, 석탄을 혼합 원료에 대해 10 ~ 40중량%로 혼합하는 경우 성형탄의 강도를 충분히 확보할 수 있음을 알 수 있다.
상기와 같이 본 건조 장치는 두 개의 유동층 건조기를 통해 석탄을 효율적으로 건조하고 미분탄의 분급율을 높일 수 있게 된다. 유동층 건조기에서 분급된 미분탄은 본 장치의 성형탄 제조기를 통해 충분한 강도를 갖는 성형탄으로 괴성화된다. 성형탄 제조기를 통해 제조된 성형탄은 건조된 석탄과 함께 코크스 오븐의 탄화실로 장입된다. 따라서 본 장치를 통해 저급탄의 경우에도 효율적인 건조와 미분탄의 괴성화가 가능하여 코크스 오븐에 장입되는 석탄의 장입밀도를 높일 수 있게 된다. 이에 저급탄의 사용량을 획기적으로 향상시킬 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
10 : 제1 유동층 건조기 11 : 제2 유동층 건조기
12 : 분산판 14 : 에어챔버
16 : 주탑 17 : 투입구
18 : 배출구 19 : 연결관
20 : 석탄공급부 30,31,70 : 열풍공급부
32 : 열풍라인 33 : 중앙열풍라인
35 : 주변열풍라인 40 : 분리관
42 : 원형관 60 : 성형탄 제조기

Claims (46)

  1. 석탄에 열풍을 분사하여 유동층을 형성시키며 석탄을 건조하는 유동층 건조기와, 상기 유동층 건조기에 연결되어 내부로 석탄을 투입하기 위한 석탄공급부, 상기 유동층 건조기에 연결되어 열풍을 공급하기 위한 열풍공급부를 포함하고,
    상기 유동층 건조기가 적어도 2개 이상 구비되고 순차적으로 연결되어, 석탄이 각 유동층 건조기를 차례로 거치며 건조되는 구조의 코크스용 석탄 건조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동층 건조기 중 적어도 하나는 내부로 공급되는 석탄의 공급방향과 열풍의 공급방향이 서로 대향되는 구조의 코크스용 석탄 건조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유동층 건조기 중 적어도 하나는 수직으로 배치되어 석탄이 상부에서 하부로 투입되는 구조의 코크스용 석탄 건조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동층 건조기는 내부로 공급되는 열풍의 온도 또는 열풍의 유속이 각 유동층 건조기별로 상이한 구조의 코크스용 석탄 건조 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동층 건조기는 석탄을 유동화하여 건조하고 분급하는 제1 유동층 건조기와, 제1 유동층 건조기에 연결되어 제1 유동층 건조기를 거친 석탄을 유동화하여 건조하고 분급하는 제2 유동층 건조기를 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 유동층 건조기의 배출구와 제2 유동층 건조기의 투입구 사이에 석탄을 이동시키기 위한 연결관이 설치된 코크스용 석탄 건조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유동층 건조기는 열풍을 분사하는 분산판과, 상기 분산판의 하부에 배치되고 열풍공급부와 연결되어 열풍이 도입되는 하부챔버, 상기 분산판 위쪽으로 배치되어 석탄의 건조가 이루어지고 측면에는 석탄이 유입되는 투입구와 건조된 석탄이 배출되는 배출구가 형성된 주탑을 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 열풍공급부는 상기 유동층 건조기의 하부챔버에 연결되는 열풍라인에 설치되어 열풍을 송급하는 블로워와, 열풍라인 상에 설치되어 송급되는 열풍을 가열하는 히터, 상기 열풍라인 상에 설치되어 유동층 건조기로 송급되는 열풍의 유량을 조절하기 위한 유량계를 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동층 건조기 중 적어도 하나는 내부에 설치된 분산판을 통해 분출하는 열풍의 유속을 분산판의 중앙부과 주변부에 각각 상이하도록 하여 석탄을 순환시키기 위한 순환부를 더 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 순환부는 순차적으로 연결된 각 유동층 건조기 중 가장 앞쪽 유동층 건조기에 설치되는 코크스용 석탄 건조 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 순환부는 유동층 건조기의 분산판 하부에 형성된 하부챔버 내에 상기 분산판의 중앙부와 주변부로 열풍을 독립적으로 공급하기 위해 하부챔버를 구획하는 분리관이 설치되고, 상기 열풍공급부는 상기 분리관에 연결되어 분리관 내부를 통해 분산판 중앙부로 열풍을 공급하는 중앙열풍라인과 상기 하부챔버에 연결되어 분리관 외부를 통해 분산판 주변부로 열풍을 공급하는 주변열풍라인을 포함하여, 상기 중앙열풍라인과 상기 주변열풍라인으로 각각 상이한 유속의 열풍을 공급하는 구조의 코크스용 석탄 건조 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 순환부는 상기 분산판 중앙부로 공급되는 열풍의 유속이 주변부로 공급되는 열풍의 유속보다 큰 구조의 코크스용 석탄 건조 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 분산판 중앙부로 공급되는 열풍의 유속은 석탄의 최소 유동화 속도에 대해 5 ~ 8배 큰 구조의 코크스용 석탄 건조 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 분산판 주변부로 공급되는 열풍의 유속은 석탄의 최소 유동화 속도에 대해 1 ~ 2배 큰 구조의 코크스용 석탄 건조 장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 순환부는 상기 유동층 건조기 내부에서 분산판의 중앙부 상부에 분산판과 이격되어 설치되는 원형관을 더 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 원형관은 유동층 건조기의 내경의 1/2 ~ 1/4 크기인 코크스용 석탄 건조 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 순환부는 상기 유동층 건조기 내부에서 분산판의 중앙부 상부에 분산판과 이격되어 설치되는 원형관을 더 포함하고, 상기 분리관은 상기 원형관과 대응되는 크기로 이루어진 코크스용 석탄 건조 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열풍공급부는 코크스 오븐의 연소실과 연도를 연결하는 배기가스 배출라인에 설치되어 배기가스를 석탄 건조기의 열풍으로 공급하기 위한 분기관, 상기 분기관에 설치되어 배기가스를 송급하기 위한 블로워를 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 분기관 상에 설치되어 배기가스에 포함된 분진을 처리하기 위한 분진포집부를 더 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 분진포집부는 상기 분기관에 설치되는 적어도 하나 이상의 사이클론, 상기 배출라인에 설치되어 배출라인을 개폐하여 배출가스를 상기 분기관으로 보내기 위한 메인밸브, 상기 분기관에 설치되어 분기관을 개폐하는 분기밸브를 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 열풍공급부는 상기 분진포집부를 선택적으로 거칠 수 있도록, 상기 배출라인과 상기 블로워를 연결하는 바이패스관과, 상기 바이패스관 상에 설치되어 바이패스관을 개폐하는 바이패스밸브를 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  22. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동층 건조기에 연결되어 분급된 미분탄을 괴상화하는 성형탄 제조기를 더 포함하고,
    상기 성형탄 제조기는 상기 유동층 건조기에서 분급된 미분탄이 저장되는 미분탄 호퍼와, 미 건조된 석탄이 저장되는 석탄 호퍼, 바인더가 저장되는 바인더 호퍼, 상기 각 호퍼에 연결되어 미분탄과 석탄 및 바인더를 혼합하는 혼합기, 상기 혼합기에 연결되어 혼합된 혼합물을 성형탄으로 제조하기 위한 성형기를 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 미분탄 호퍼에 연결되어 미분탄 호퍼로부터 미분탄을 일정 비율로 배출하여 상기 혼합기로 이송하는 미분탄 배합조를 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 석탄 호퍼에 연결되어 석탄 호퍼로부터 석탄을 일정 비율로 배출하여 상기 혼합기로 이송하는 석탄 배합조를 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 바인더 호퍼에 연결되어 바인더 호퍼로부터 바인더를 일정 비율로 배출하여 상기 혼합기로 이송하는 바인더 배합조를 포함하는 코크스용 석탄 건조 장치.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 미분탄과 석탄의 혼합 원료 100중량%에 대해 석탄이 10 ~ 40중량%로 포함된 코크스용 석탄 건조 장치.
  27. 제 22 항에 있어서,
    미분탄과 석탄의 혼합원료 100중량부에 대해 상기 바인더가 4 ~ 8중량부로 포함된 코크스용 석탄 건조 장치.
  28. 유동층 건조기 내부로 열풍을 공급하여 석탄을 유동화하여 건조시키는 석탄 건조 방법에 있어서,
    석탄을 다단으로 연결된 유동층 건조기에 차례로 통과시켜 순차적으로 건조시키는 코크스용 석탄 건조 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    석탄을 제1 유동층 건조기를 통해 유동 건조하여 분급하는 제1 건조단계와,
    제1 건조단계에서 건조된 석탄을 다단으로 배치된 제2 유동층 건조기에서 유동 건조하여 분급하는 제2 건조단계
    를 포함하는 코크스용 석탄 건조 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 각 건조 단계에서 유동층 건조기에 공급되는 열풍의 유속은 최소 유동화 속도의 5 ~ 8배인 코크스용 석탄 건조 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 각 건조 단계에서 유동층 건조기로 공급되는 열풍의 온도는 120 ~ 200℃인 코크스용 석탄 건조 방법.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 제1 건조단계에서 제1 유동층 건조기로 투입되는 석탄의 공급량은 20kg/h인 코크스용 석탄 건조 방법.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 제1 단계의 열풍의 온도 또는 열풍의 유속은 제2 단계와 상이한 코크스용 석탄 건조 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제1 단계의 열풍의 온도는 제2 단계의 열풍의 온도보다 상대적으로 큰 코크스용 석탄 건조 방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 제1 단계의 열풍의 유속은 제2 단계의 열풍의 유속보다 상대적으로 작은 코크스용 석탄 건조 방법.
  36. 제 28 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동층 건조기 내부에 설치되는 분산판 중앙부로 공급되는 열풍의 유속과 분산판의 주변부로 공급되는 열풍의 유속을 각각 상이하게 하여 석탄을 순환시키며 건조하는 코크스용 석탄 건조 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 분산판 중앙부로 공급되는 열풍의 유속이 주변부로 공급되는 열풍의 유속보다 큰 코크스용 석탄 건조 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 분산판 중앙부로 공급되는 열풍의 유속은 석탄의 최소 유동화 속도에 대해 5 ~ 8배 큰 코크스용 석탄 건조 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 분산판 주변부로 공급되는 열풍의 유속은 석탄의 최소 유동화 속도에 대해 1 ~ 2배 큰 코크스용 석탄 건조 방법.
  40. 제 28 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코크스 오븐의 연소실에서 배출되는 배기가스를 상기 유동층 건조기 내부의 열풍으로 공급하여 석탄을 건조시키는 코크스용 석탄 건조 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 배기가스를 건조기 내부로 공급하는 과정에서 배기가스에 포함된 분진을 제거하는 과정을 더 포함하는 코크스용 석탄 건조 방법.
  42. 제 28 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    석탄 건조 과정에서 배출되는 미분탄을 성형하는 단계를 더 포함하고,
    상기 미분탄 성형 단계는 미분탄과 미 건조된 석탄의 혼합 원료에 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계와, 제조된 혼합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계를 포함하는 코크스용 석탄 건조 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 성형탄 제조 단계는 상온에서 이루어지는 코크스용 석탄 건조 방법.
  44. 제 42 항에 있어서,
    상기 바인더는 피치 또는 타르 또는 당밀 또는 글리세린 계열에서 선택되는 적어도 하나 이상인 코크스용 석탄 건조 방법.
  45. 제 42 항에 있어서,
    상기 석탄은 혼합 원료에 대해 10 ~ 40중량%로 포함되는 코크스용 석탄 건조 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 바인더는 미분탄과 석탄의 혼합 원료 100 중량부에 대해 4 ~ 8중량부로 포함되는 코크스용 석탄 건조 방법.
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