KR101271930B1 - 석탄건조장치 - Google Patents

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KR101271930B1
KR101271930B1 KR1020110142535A KR20110142535A KR101271930B1 KR 101271930 B1 KR101271930 B1 KR 101271930B1 KR 1020110142535 A KR1020110142535 A KR 1020110142535A KR 20110142535 A KR20110142535 A KR 20110142535A KR 101271930 B1 KR101271930 B1 KR 101271930B1
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고대권
이신구
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재단법인 포항산업과학연구원
주식회사 포스코
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Abstract

석탄을 건조하기 위해서 사용되는 기체가 외부로 새지 않도록 구성되어 석탄가스화기에서 발생된 합성가스를 직접 석탄을 건조하는 데에 사용할 수 있는 석탄건조장치를 개시한다.
본 발명의 일실시예에 따른 석탄공급장치는 석탄(C)을 건조시키는 고온의 기체가 유동하도록 구성되며 고정된 고정부(200); 상기 고정부(200)의 적어도 일부가 내부에 포함되게 상기 고정부(200)에 회전가능하게 구비되며 석탄(C)이 장입되도록 구성된 회전드럼(300); 및 상기 회전드럼(300)을 회전시키도록 상기 회전드럼(300)과 연계되는 회전구동부(400); 를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 석탄을 건조하기 위해서 사용되는 기체가 외부로 새지않도록 할 수 있으며, 석탄가스화기에서 발생된 합성가스를 석탄의 건조에 사용할 수 있고, 석탄의 건조시의 열효율이 향상될 수 있으며, 간단한 구성으로 석탄을 건조시킬 수 있다.

Description

석탄건조장치{APPARATUS FOR DRYING COAL}
본 발명은 석탄가스화기에 공급되는 석탄의 수분이 저감되도록 석탄을 건조시키는 석탄건조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석탄을 건조하기 위해서 사용되는 기체가 외부로 새지 않도록 구성되어 석탄가스화기에서 발생된 합성가스를 직접 석탄을 건조하는 데에 사용할 수 있는 석탄건조장치에 관한 것이다.
석탄건조장치는 석탄을 석탄가스화기에 공급하기 전에 석탄의 수분이 저감되도록 석탄을 건조시키는 장치이다.
이러한 석탄건조장치로는 건조시킬 석탄을 적당한 유속의 증기로 불어서 유동층을 형성함으로써 석탄을 증기에 직접 접촉시켜서 석탄을 건조시키는 유동층 석탄건조장치가 있다. 그러나, 이러한 유동층 석탄건조장치는 운전방법이 복잡하다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하여 운전방법이 간단한 석탄건조장치로 로터리 킬른(Rotary Kiln)형태의 석탄건조장치가 있다. 이러한 로터리 킬른 형태의 석탄건조장치는 건조된 석탄이 장입되며 모터 등의 회전구동부에 회전축이 연결되어 회전하는 회전부, 회전부 내부에 구비되어 회전부와 함께 회전되며 장입된 석탄을 건조하도록 증기가 유동하는 전열배관 및, 전열배관과 증기공급원에 연결되어 전열배관에 증기를 공급하는 증기공급배관으로 구성되어 있다.
이러한 구성에 의해서, 먼저 건조될 석탄을 회전부에 장입한다. 그리고, 회전부를 회전구동부에 의해서 회전되도록 하는 상태에서, 증기공급배관을 통해 증기를 회전부의 전열배관에 공급한다. 이에 따라, 회전부에 장입된 석탄은 전열배관을 유동하는 증기와의 열교환, 즉 증기로부터 석탄으로의 열전달에 의해서 건조된다.
그러나, 이러한 로타리 킬른 형태의 석탄건조장치에서는 회전하는 전열배관과 고정된 증기공급배관의 연결부를 통해서 증기가 외부로 샐 수 있다는 문제점이 있다. 이에 따라, 석탄의 건조에 전술한 증기 대신 석탄가스화기에서 발생된 합성가스를 직접 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
즉, 합성가스에는 일산화탄소 등의 독성 가스가 포함되어 있기 때문에 이러한 독성 가스가 전술한 회전하는 전열배관과 고정된 증기공급배관의 연결부를 통해서 미량이라도 외부로 새면 작업자에게 치명적인 위험이 준다는 문제점이 있다.
그러므로, 로터리 킬린 형태의 석탄건조장치에서는 먼저 전술한 합성가스를 이용하여 증기를 만들고, 이러한 증기를 이용하여 전술한 바와 같이 석탄을 건조시키게 된다. 이에 의해서, 열효율이 낮다는 문제점이 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 회전부와 함께 회전하는 전열배관과, 고정된 증기공급배관을 증기가 공급되도록 연결하기 위해서 구성이 복잡해진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 석탄건조장치에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.
본 발명의 목적의 일 측면은 석탄을 건조하기 위해서 사용되는 기체가 외부로 새지않도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 다른 측면은 석탄가스화기에서 발생된 합성가스를 석탄의 건조에 사용할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 또 다른 측면은 석탄의 건조시의 열효율이 향상되도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 또 다른 측면은 간단한 구성으로 석탄을 건조시키도록 하는 것이다.
상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일실시 형태와 관련된 석탄건조장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.
본 발명은 기본적으로 석탄을 건조하기 위해서 사용되는 기체가 외부로 새지 않도록 구성되어 석탄가스화기에서 발생된 합성가스를 석탄의 건조에 사용하는 것을 기초로 한다.
본 발명의 일실시 형태에 따른 석탄건조장치는 석탄을 건조시키는 고온의 기체가 유동하도록 구성되며 고정된 고정부; 고정부의 적어도 일부가 내부에 포함되게 고정부에 회전가능하게 구비되며 석탄이 장입되도록 구성된 회전드럼; 및 회전드럼을 회전시키도록 회전드럼과 연계되는 회전구동부; 를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 고정부는 기체공급원에 일측이 연결되며 고온의 기체가 유동하도록 구성되고 회전드럼의 일측이 회전가능하게 구비되는 공급부; 공급부에 연결되어 고온의 기체가 유동하며 회전드럼의 내부에 포함되어 회전드럼에 장입된 석탄을 건조시키는 건조부; 및 건조부에 연결되어 석탄을 건조시킨 기체가 배출되며 회전드럼의 타측이 회전가능하게 구비되는 배출부; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 건조부는 공급부에 연결되며 회전드럼 내부의 일측에 구비되는 기체공급헤더; 기체공급헤더에 연결되며 회전드럼 내부에 구비되는 하나 이상의 전열배관; 및 전열배관과 배출부에 연결되며 회전드럼 내부의 타측에 구비되는 기체수집헤더; 를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 기체는 석탄가스화기에서 발생된 합성가스일 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 석탄을 건조하기 위해서 사용되는 기체가 외부로 새지않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 석탄가스화기에서 발생된 합성가스를 석탄의 건조에 사용할 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 석탄의 건조시의 열효율이 향상될 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 간단한 구성으로 석탄을 건조시킬 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 석탄건조장치의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도2는 본 발명에 따른 석탄건조장치의 일실시예의 작동을 나타내는 도면이다.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 석탄공급장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.
이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하, 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로 석탄을 건조하기 위해서 사용되는 기체가 외부로 새지 않도록 구성되어 석탄가스화기에서 발생된 합성가스를 석탄의 건조에 사용하는 것을 기초로 한다.
도1에 도시된 실시예와 같이 본 발명에 따른 석탄건조장치(100)는 고정부(200)와 회전드럼(300) 및 회전구동부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
고정부(200)는 고온의 기체가 유동하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 도2에 도시된 바와 같이 회전드럼(300)에 장입된 석탄(C)이 고온의 기체와의 열교환에 의해서, 즉 고온의 기체로부터 석탄(C)으로의 열전달에 의해서 건조될 수 있다.
이러한 고정부(200)는 도1에 도시된 실시예와 같이 고정될 수 있다. 따라서, 종래와 같이 석탄(C)의 건조를 위한 기체의 공급을 위해서 회전하는 부분과 고정된 부분을 연결하는 연결부가 없기 때문에, 고정부(200)를 유동하는 고온의 기체가 외부로 새지 않을 수 있다.
그러므로, 도2에 도시된 바와 같이 석탄가스화기(도시되지 않음)에서 발생되며 일산화탄소 등의 독성 가스가 포함되어 작업자에게 치명적인 위험을 줄 수 있는 합성가스가 고정부(200)를 유동하도록 하여 석탄(C)이 건조되도록 할 수 있다.
그러므로, 종래와 같이 합성가스로 증기를 만든 후에 증기에 의해서 석탄(C)이 건조되도록 하지 않고 합성가스로 직접 석탄(C)이 건조되도록 하기 때문에, 석탄(C)의 건조시의 열효율이 향상될 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이 석탄(C)의 건조를 위한 기체의 공급을 위해서 회전하는 부분과 고정된 부분을 연결하는 연결부가 없기 때문에, 간단한 구성으로 석탄(C)을 건조시킬 수 있다.
이를 위해서, 고정부(200)는 도1에 도시된 실시예와 같이 공급부(210)와 건조부(220) 및 배출부(230)를 포함할 수 있다.
공급부(210)는 기체공급원(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 기체공급원의 고온의 기체가 공급부(210)로 공급될 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이 고정부(200)를 유동하는 기체로 합성가스를 사용하는 경우에는, 전술한 바와 같이 석탄가스화기에 공급부(210)의 일측이 연결될 수 있다. 이에 의해서, 도시된 바와 같이 합성가스가 공급부(210)로 공급될 수 있다.
공급부(210)는 고온의 기체가 유동하도록 구성될 수 있다. 이를 위해서, 공급부(210)는 도1에 도시된 실시예와 같이 유동관(211)을 포함할 수 있다. 이에 의해서, 전술한 바와 같이 기체공급원으로부터 공급된 고온의 기체, 도시된 실시예에서는 석탄가스화기로부터 공급된 합성가스는 유동관(211)을 유동할 수 있다.
또한, 공급부(210)에는 도1에 도시된 실시예와 같이 후술할 회전드럼(300)의 일측이 회전가능하게 구비될 수 있다. 이를 위해서, 도시된 실시예와 같이 공급부(210), 그 공급부(210)의 유동관(211)에는 베어링이 구비될 수도 있다.
도1에 도시된 실시예와 같이 건조부(220)는 유동부(210)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 도2에 도시된 바와 같이 고온의 기체, 도시된 실시예에서는 합성가스가 건조부(220)를 유동할 수 있다. 그리고, 건조부(220)는 도시된 실시예와 같이 회전드럼(300)의 내부에 포함될 수 있다.
따라서, 건조부(220)를 유동하는 고온의 기체, 도시된 실시예에서는 합성가스와 회전드럼(300)에 장입된 석탄(C)과의 열교환, 즉 합성가스 등의 고온의 기체로부터 석탄(C)으로의 열전달에 의해서 석탄(C)이 건조될 수 있다.
이를 위해서, 도1에 도시된 실시예와 같이 건조부(220)는 기체공급헤더(221)와 복수개의 전열배관(222) 및 기체수집헤더(223)을 포함할 수 있다.
기체공급헤더(221)는 도1에 도시된 실시예와 같이 공급부(210)에 연결될 수 있다. 도시된 실시예와 같이 기체공급헤더(221)는 공급부(210)에 포함된 유동관(211)에 연결될 수 있다. 따라서, 도2에 도시된 바와 같이 유동관(211)을 통해 전술한 합성가스 등의 고온의 기체가 기체공급헤더(221)로 유동할 수 있다. 그리고, 기체공급헤더(221)는 도시된 실시예와 같이 회전드럼(300) 내부의 일측에 구비될 수 있다.
도1에 도시된 실시예와 같이 하나 이상의 전열배관(222)은 기체공급헤더(221)에 연결될 수 있다. 그러므로, 도2에 도시되고 전술한 바와 같이 기체공급헤더(221)로 유동한 합성가스 등의 고온의 기체는 하나 이상의 전열배관(222)을 유동할 수 있다. 그리고, 이러한 하나 이상의 전열배관(222)은 도시된 실시예와 같이 회전드럼(300)의 내부에 구비될 수 있다.
이에 따라, 도2에 도시된 바와 같이 하나 이상의 전열배관(222)을 유동하는 합성가스 등의 고온의 기체와 회전드럼(300)에 장입된 석탄(C)과의 열교환, 즉 하나 이상의 전열배관(222)을 유동하는 합성가스 등의 고온의 기체로부터 회전드럼(300)에 장입된 석탄(C)으로의 열전달에 의해서 회전드럼(300)에 장입된 석탄(C)이 건조될 수 있다
기체수집헤더(223)는 도1에 도시된 실시예와 같이 전열배관(222)과 후술할 배출부(230)에 연결될 수 있다. 그리고, 도시된 실시예와 같이 기체수집헤더(223)는 회전드럼(300) 내부의 타측에 구비될 수 있다. 따라서, 도2에 도시된 바와 같이 하나 이상의 전열배관(222)을 유동하면서 석탄(C)으로의 열전달에 의해서 냉각된 합성가스 등의 기체는 기체수집헤더(223)로 유동할 수 있다.
도1에 도시된 실시예와 같이 배출부(230)는 건조부(220)에 연결될 수 있다. 도시된 실시예와 같이 배출부(230)는 건조부(220)의 기체수집헤더(223)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 전술한 바와 같이 석탄(C)을 냉각시키고 기체수집헤더(223)로 유동한 기체는 배출부(230)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이를 위해서, 배출부(230)는 도시된 실시예와 같이 기체가 유동하는 유동관(231)을 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 배출부(230)에는 도시된 실시예와 같이 회전드럼(300)의 타측이 회전가능하게 구비될 수 있다. 이를 위해서, 배출부(230), 즉 배출부(230)의 유동관(231에는 베어링이 구비될 수도 있다.
회전드럼(300)은 고정부(200)의 적어도 일부, 도시된 실시예에서는 고정부(200)의 건조부(220)가 내부에 포함되게 고정부(220)에 회전가능하게 구비될 수 있다. 도시된 실시예에서 회전드럼(300)은 전술한 바와 같이 고정부(200)의 공급부(210)와 배출부(220)에 일측과 타측이 회전가능하게 구비될 수 있다. 즉, 회전드럼(300)의 일측은 공급부(210)의 유동관(211)에 구비된 베어링에 회전가능하게 구비되고, 회전드럼(300)의 타측은 배출부(230)의 유동관(231)에 구비된 베어링에 회전가능하게 구비될 수 있다.
또한, 석탄(C)이 장입되도록 구성될 수 있다. 이를 위해서, 회전드럼(300)에는 석탄(C)이 장입되는 개방부(도시되지 않음)와 이를 개폐하는 도어(도시되지 않음)가 구비될 수 있다.
이러한 회전드럼(300)은 도1에 도시된 실시예와 같이 내부가 비어 있는 원통형일 수 있다. 그러나, 회전드럼(300)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 고정부(200)의 적어도 일부가 내부에 포함되도록 고정부(200)에 회전가능하게 구비되며 석탄(C)이 장입되는 형상이라면 어떠한 형상이라도 가능하다.
회전구동부(400)는 회전드럼(300)을 회전시키도록 회전드럼(300)과 연계될 수 있다. 이를 위해서, 회전구동부(400)는 도1에 도시된 실시예와 같이 롤러(410) 및 구동모터(420)를 포함할 수 있다.
도1에 도시된 실시예와 같이 롤러(410)의 외주는 회전드럼(300)의 외주에 접촉할 수 있다. 그리고, 구동모터(420)가 롤러(410)의 회전축에 연결되어 롤러(410)를 회전시킬 수 있다. 따라서, 도2에 도시된 바와 같이 롤러(410)가 구동모터(420)에 의해서 회전되면, 회전드럼(300)도 롤러(410)의 회전과 함께 회전될 수 있다.
이에 의해서, 도2에 도시된 바와 같이 회전드럼(300)에 장입된 석탄(C)은 회전드럼(300)에 의한 원심력과 석탄(C)의 자중에 의해서 회전드럼(300) 내에서 상하로 이동할 수 있다. 이에 따라, 전술한 바와 같이 합성가스 등의 고온의 기체로부터 석탄(C)으로의 열전달이 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 회전드럼(300)에 석탄(C)을 장입하고 소정시간 회전드럼(300)을 전술한 바와 같이 회전시키면, 전술한 바와 같이 합성가스 등의 고온의 기체에 의해서 석탄(C)을 건조하기 전에, 회전드럼(300)에 의한 원심력에 의해서 석탄(C)에 포함된 수분을 일부 제거할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 석탄공급장치를 사용하면, 석탄을 건조하기 위해서 사용되는 기체가 외부로 새지않도록 할 수 있으며, 석탄가스화기에서 발생된 합성가스를 석탄의 건조에 사용할 수 있고, 석탄의 건조시의 열효율이 향상될 수 있으며, 간단한 구성으로 석탄을 건조시킬 수 있다.
상기와 같이 설명된 석탄공급장치는 상기 설명된 실시예의 구성이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100 : 석탄공급장치 200 : 고정부
210 : 공급부 211,231 : 유동관
220 : 건조부 221 : 기체공급헤더
222 : 전열배관 223 : 기체수집헤더
230 : 배출부 300 : 회전드럼
400 : 회전구동부 410 : 롤러
420 : 구동모터 C : 석탄

Claims (4)

  1. 석탄(C)을 건조시키는 고온의 기체가 유동하도록 구성되며 고정된 고정부(200);
    상기 고정부(200)의 적어도 일부가 내부에 포함되게 상기 고정부(200)에 회전가능하게 구비되며 석탄(C)이 장입되도록 구성된 회전드럼(300); 및
    상기 회전드럼(300)을 회전시키도록 상기 회전드럼(300)과 연계되는 회전구동부(400);
    를 포함하여 구성된 석탄건조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정부(200)는
    기체공급원에 일측이 연결되며 고온의 기체가 유동하도록 구성되고 상기 회전드럼(300)의 일측이 회전가능하게 구비되는 공급부(210);
    상기 공급부(210)에 연결되어 고온의 기체가 유동하며 상기 회전드럼(300)의 내부에 포함되어 상기 회전드럼(300)에 장입된 석탄(C)을 건조시키는 건조부(220); 및
    상기 건조부(220)에 연결되어 석탄(C)을 건조시킨 기체가 배출되며 상기 회전드럼(300)의 타측이 회전가능하게 구비되는 배출부(230);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄건조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 건조부(220)는
    상기 공급부(210)에 연결되며 상기 회전드럼(300) 내부의 일측에 구비되는 기체공급헤더(221);
    상기 기체공급헤더(221)에 연결되며 상기 회전드럼(300) 내부에 구비되는 하나 이상의 전열배관(222); 및
    상기 전열배관(222)과 상기 배출부(230)에 연결되며 상기 회전드럼(300) 내부의 타측에 구비되는 기체수집헤더(223);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄건조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기체는 석탄가스화기에서 발생된 합성가스인 것을 특징으로 하는 석탄건조장치.
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