KR101294288B1 - 소성로 배기가스를 이용한 고체연료의 건조 및 분쇄방법 - Google Patents

소성로 배기가스를 이용한 고체연료의 건조 및 분쇄방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 고체연료의 제조 시 석회석 소성로 배기가스를 이용해 건조와 분쇄를 동시에 함으로서, 기존의 열원으로 사용되는 보일러를 이용한 건조방식에 비해 효율적인 고체연료의 제조방법에 관해 개시된다.

Description

소성로 배기가스를 이용한 고체연료의 건조 및 분쇄방법{A drying and shattering method for solid fuel by waste gas of furnace}
본 발명은 고체연료 제조 시 건조 및 분쇄방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 석회석 소성로 배기가스를 이용한 고체연료의 건조 및 분쇄방법에 관한 것이다.
일반적으로 고체연료로의 가공을 위한 일련의 과정은 건조, 분쇄, 선별의 과정을 거쳐 착화효율을 증대시켜 유류나 무연탄을 대체할 수 있는 열원으로 제조된다.
기존의 건조방식은 보일러를 사용한 열풍건조방식으로 건조비용 및 안정성에서 불리한 면을 가지고 있다.
일례로 석유코크스 및 무연탄, 유연탄과 같은 고체연료를 고온의 열풍을 이용하여 건조 시 발화 및 폭발의 위험을 가지기 때문에 항상 위험을 내포하고 있다. 또한 건조를 위한 보일러 가동으로 추가 에너지 비용을 부담하게 된다. 이러한 에너지비용 절감 및 활용을 위한 방안 중 소성로 배기가스를 이용하는 방안이 제안되어왔다.
현재 공장의 배기가스는 온실가스 온도를 증가시키는 주요인으로 치부되어왔고, 앞으로 법규가 더욱더 강화되어지는 현실이다. 더욱이 석회석 소성로 배기가스는 이산화탄소(CO2)가 대기 중에 배출되어 심각한 오염원으로 대두된다. 이에 각 기업체마다 이산화탄소 활용을 위한 다양한 방안을 강구하고 있다. 그 예로 합성탄산칼슘의 제조 시 사용하거나, 배기가스 열원을 간접적인 열원으로서 보일러 수원을 가열 및 보온하는 용도로 사용을 하고 있다.
이러한 석회석 소성로에서 생성되는 배기가스의 사용방안으로 고체연료 건조열원으로서 역할이다. 석회석 소성로에서 생성되는 배기가스조성은 이산화탄소(CO2), 공기(Air), 수분을 가지면서 열을 동반하게 된다.
석회석 소성로 배기가스 조성은 표 1과 같다.
CO2(%) N2(%) O2(%) CO, SO2, NO, Nox
30 50 10 1% 미만
소성로 배기가스 온도는 표2와 같다.
소성로 배기가스 온도(℃)
A 125
B 140
표 2와 같이 일정하게 배출되는 열(배기가스온도 120 ~ 160℃)은 충분히 보일러를 대체할 수 있는 열원을 가진다. 소성로에서 지속적으로 생성되는 배기가스를 이용하게 되면, 기존의 방식에 비해 에너지비용을 줄일 수 있으며, 건조ㆍ분쇄 시 보다 안정적인 고체연료를 제조할 수 있다.
일반적인 건조장치는 건조역할만 할 뿐 미립자(200mesh 이하)의 분말을 만들지 못한다.
고체연료의 경우 특히 석유코크스는 입도가 90메쉬(mesh) 이하가 되면 버너의 노즐이 쉽게 막히게 되어 불완전 연소를 유발함으로써 유류의 효과적인 대체를 하기 힘들다.
따라서 일반적인 고체연료 제조과정은 건조 후 분쇄과정을 가지게 되어, 설비 및 비용 면에서 기업체의 입장에 볼 때 효율이 떨어지는 설비로 이것을 하나의 장치로 통합하여 효율을 극대화할 필요가 있다.
이들과 관련해 배출가스를 이용하는 선행기술로 공개특허 제10-2006-79589호가 있으나, 상기 공개특허에서는 화력발전소 등 산업체에서 화석연료의 전환으로 발생되어 대기로 배출되는 이산화탄소를 건식재생 흡수기술을 이용하여 대기로 방출되기 전에 회수하는데 필요한 재생 이산화탄소 흡수체를 제공하기 위해, 활성성분, 지지체, 결합제 등을 사용하고 있어서 본 발명과는 전혀 다른 목적을 갖고 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 석회석 소성로 배기가스를 이용하여 건조와 분쇄를 동시에 하여 기존의 열원으로 사용되는 보일러에 비해 효율적인 고체연료 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여;
석유코크스, 무연탄 또는 유연탄을 건조 및 분쇄하는 방법에 있어서 상기 석유코크스, 무연탄, 유연탄 중 하나 이상의 원료를 분쇄기에서 분쇄용 밀을 120~170의 rpm으로 하여 150~400메쉬로 분쇄하면서 석회석 소성로의 배기가스를 30~40m/분(시간) 유속으로 주입시키는, 석회석 소성로 배기가스를 이용한 고체연료의 건조 및 분쇄방법을 제공한다.
상기에서 석회석 소성 시의 배기가스는 CO2를 약 30~40% 함유하고 있고, 가스의 온도는 약 120~150℃에 달해 일반건조 시 보다 폭발가능과 발화가능성이 낮아지는데 이는 CO2가 발화점을 낮춰주기 때문이다.
상기에서 실시예에 따르면 분쇄밀의 rpm이 120 이하로 낮아지면 수분함량은 높아지고 200메쉬(본 발명의 바람직한 입도) 통과량은 낮아지기 때문에 rpm의 하한값은 120이 좋고, rpm 속도가 170을 넘게 되면 너무 미분이 될 수 있어서 상한값은 170으로 한다.
또한, 원료의 입도 150~400메쉬가 바람직한 이유는 본 발명의 실시예에 따른 연소속도를 기준한 것이다.
또한, 배기가스의 유속은 통상의 속도이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 석회석 소성로 배기가스를 이용하여 고체연료의 원료를 건조와 분쇄를 동시에 하여 기존의 열원으로 사용되는 보일러에 비해 효율적인 고체연료 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 소성로 배기가스를 이용한 고체연료의 건조 및 분쇄방법의 제조 공정도.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명을 고체연료별 실시예로서 나누어 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다.
[ 실시예 1]
석유코크스분말은 일반적으로 수분이 8 내지 9%가 함유 되어 있으므로 연소 및 착화효율을 증대시키기 위해서 일정 함수율(3% 이하)이 되도록 건조할 필요가 있다. 분쇄기(로쉬 밀[Loesche Mill])내부는 분쇄 시 소성로 배기가스가 투입되어 분쇄와 동시에 건조가 일어나게 된다.
건조, 분쇄된 석유코크스분말은 백 필터(Bag filter)를 통해 제품탱크로 이송하였다.
[실시예 2]
10% 내외의 수분을 가지고 있는 무연탄분말은 연소 및 착화효율을 증대시키기 위해서 일정 함수율(3% 이하)이 되도록 건조할 필요가 있다. 분쇄기(로쉬 밀[Loesche Mill])내부는 분쇄 시 소성로 배기가스가 투입되어 분쇄와 동시에 건조가 일어나게 된다. 건조, 분쇄된 무연탄분말은 백 필터(Bag filter)를 통해 제품탱크로 이송하였다.
[실시예 3]
수분을 가지고 있는 유연탄분말은 연소 및 착화효율을 증대시키기 위해서 일정 함수율(3% 이하)이 되도록 건조할 필요가 있다. 분쇄기(로쉬 밀[Loesche Mill])내부는 분쇄 시 소성로 배기가스가 투입되어 분쇄와 동시에 건조가 일어나게 된다.
건조, 분쇄된 무연탄분말은 백 필터(Bag filter)를 통해 제품탱크로 이송하였다.
분쇄기(로쉬 밀[Loesche Mill]) 회전속도에 따른 고체연료별 수분 및 입도를 표 3에 나타냈다.
구분 Loesche Mill(RPM) 수 분(%) 입도 (200mesh)

석유코크스분말
 165 1.97 90%이상 통과
140 2.12 84%
120 2.25 82%

무연탄분말
 165 2.25 90%이상 통과
140 2.38 82%
120 2.45 80%

유연탄분말
 165 2.17 90%이상 통과
140 2.24 84%
120 2.32 81%
로쉬 밀[Loesche Mill]의 회전속도는 표 3의 조건(165rpm)에서 입도 200메쉬 90% 이상을 충족시키며, 분쇄기의 회전속도가 증가할수록 배기가스 열과 함께 분쇄 효율상승과 건조를 용이하게 해준다.
아울러 미분의 고체연료를 사용하게 되면 연속속도가 빨라져 동일시간에 목표하는 열량을 얻을 수 있다.
고체연료의 연소속도는 표 4와 같다.
구분 입 도(Mesh) 연소속도(%, 1hr기준)

석유코크스분말
 200mesh 미만 28.10
200mesh 39.97
325mesh 45.58

무연탄분말
 200mesh 미만 26.52
200mesh 32.39
325mesh 41.55

유연탄분말
 200mesh 미만 27.62
200mesh 34.25
325mesh 43.22
이하 상기와 같은 본 발명은 석회석 소성로 배기가스를 이용하여 건조를 하면서도 배기가스의 주성분인 이산화탄소(CO2)가 건조 시 고체연료의 급격한 발화와 폭발을 방지해줄 수 있으며 기존방식에 비해 에너지비용 절감 효과를 얻을 수 있다. 분쇄기 안에서 건조 및 분쇄를 동시에 할 수 있어 소성로에서 나오는 배기가스의 열풍을 주입하여 재료를 파쇄, 분산시키어 열풍과의 접촉효율을 높여 건조, 분쇄가 분리된 과정에 비해 건조분쇄시간 단축뿐 아니라 비용절감을 할 수 있다.

Claims (1)

  1. 석유코크스, 무연탄 또는 유연탄을 건조 및 분쇄하여 함수율이 3% 이하가 되도록 하는 방법에 있어서 상기 석유 코크스, 무연탄, 유연탄 중 하나 이상의 원료를 로쉬밀로 165의 rpm으로 하여 200메쉬로 분쇄하면서 석회석 소성로의 배기가스를 30~40m/분(시간) 유속으로 주입시키되, 상기 배기가스는 CO₂를 30~40% 함유하고 가스의 온도는 120~150℃임을 특징으로 하는 석회석 소성로 배기가스를 이용한 고체연료의 건조 및 분쇄방법.
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