KR101546369B1 - Production of Coal water fuel and coal water fuel produced by the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석탄-물 혼합연료 제조방법 및 그에 의하여 제조된 석탄-물 혼합연료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 역흐름 다중 방해판 건조기로 건조된 고수분의 석탄을 이용해 고농도의 석탄-물 혼합 액체 연료를 제조하는 방법 및 그 방법으로 제조된 석탄-물 혼합연료에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 석탄을 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 석탄을 건조기를 이용해 건조하는 단계; 상기 건조하는 단계를 거친 석탄을 미분쇄기를 이용해 미분쇄하는 단계; 및 상기 미분쇄된 석탄에 물과 첨가제를 혼합하는 단계를 포함하는, 석탄-물 혼합연료 제조방법으로, 본 발명에 의하여 다중 방해판을 사용한 지그재그식 건조기를 이용해 건조한 석탄은 소수성으로 성질이 변화하여, 석탄-물 혼합연료 제조시 고체 함유량이 원료석탄에 비해 최고 10wt% 이상 증가한다.The present invention relates to a method for producing a coal-water mixed fuel and a coal-water mixed fuel produced thereby, and more particularly, to a coal-water mixed fuel produced by using a high- And a coal-water mixed fuel produced by the method. The method of the present invention comprises the steps of crushing coal; Drying the pulverized coal using a drier; Pulverizing the coal after the drying step using a pulverizer; And mixing the water and an additive in the finely pulverized coal, wherein the coal dried by using the zigzag type dryer using the multiple interrupting plates according to the present invention is changed in properties to be hydrophobic , The solid content of the coal-water mixture fuel is increased by more than 10 wt% compared to the raw coal.

Description

석탄-물 혼합연료 제조방법 및 그에 의하여 제조된 석탄-물 혼합연료{Production of Coal water fuel and coal water fuel produced by the same}[0001] The present invention relates to a method for producing a coal-water mixed fuel and a coal-

본 발명은 석탄-물 혼합연료 제조방법 및 그에 의하여 제조된 석탄-물 혼합연료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 역흐름 다중 방해판 건조기로 건조된 고수분의 저등급석탄을 이용해 고농도의 석탄-물 혼합 액체 연료를 제조하는 방법 및 그 방법으로 제조된 석탄-물 혼합연료에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a coal-water mixed fuel and a coal-water mixed fuel produced thereby, and more particularly, to a coal-water mixed fuel produced by using a high- To a method for producing a mixed liquid fuel and to a coal-water mixed fuel produced by the method.

단기적으로 원유값 상승, 중장기적으로 원유고갈 등에 대비하여 원유를 대체할 수 있는 에너지원을 확보하기 위한 노력이 계속되고 있다. 최근 태양에너지, 바이오 에너지 등 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 새로운 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 산업적 이용에는 아직 한계가 있다. 이로 인해 석탄에 대한 수요가 다시 증가하고 있으며, 국내에서는 대부분의 탄광이 폐광된 상태이므로 호주, 인도네시아 등 해외에서 석탄을 수입해오고 있는 실정이다.Efforts are continuing to secure energy sources that can replace crude oil in the short term in preparation for rising crude oil prices and mid- to long-term crude oil depletion. Recently, researches on new energy sources that can replace existing fossil fuels such as solar energy and bio energy have been actively carried out, but there is still a limit to industrial use. As a result, demand for coal is increasing again. In Korea, coal is being imported from overseas countries such as Australia and Indonesia because most mines are abandoned.

석탄은 토탄(peat)에서부터 갈색탄(brown coal), 갈탄(lignite), 아역청탄(sub-bituminous coal), 역청탄(bituminous coal), 무연탄(anthracite) 등급으로 나뉘어지고 역청탄은 다시 저휘발분, 중휘발분, 고휘발분 역청탄으로, 그리고 무연탄은 반무연탄, 무연탄, Meta-무연탄과 흑연계 무연탄으로 나뉘어지며, 이 중에서 brown coal부터 아역청탄까지는 저등급석탄(LRC)으로, 역청탄부터는 고등급석탄(HRC)로 분류된다.Coal is divided into peat, brown coal, lignite, sub-bituminous coal, bituminous coal and anthracite grades, and bituminous coal is further divided into low volatile matter, , Anthracite coal, anthracite coal, meta-anthracite coal and graphite anthracite coal. Among these, brown coal to bituminous coal is converted to low grade coal (LRC) and bittern coal is converted to high grade coal (HRC) .

석탄을 직접 연소시켜 화력발전을 하기 위해서는 반무연탄, 역청탄 등의 고등급 석탄이 사용되어야 한다. 그러나 역청탄 및 반무연탄은 값이 비싸고 매장량도 적기 때문에 상대적으로 매장량이 풍부하고 가격이 저렴한 저등급 석탄(LRC: Low Rank Coal)을 고품위화하여 활용하기 위한 연구가 1980년대부터 진행되어 왔다.High-grade coal, such as semi-anthracite and bituminous coal, should be used to directly generate coal by burning it. However, since bituminous coal and semi-anthracite coal are expensive and reserves are small, studies have been conducted since the 1980s to utilize low grade coal (LRC: Low Rank Coal), which has relatively rich reserves and low prices, with high quality.

저등급 석탄 중 하나인 갈탄을 예로 들면 역청탄에 비해 가격은 낮지만, 수분 함유량이 30 내지 70%로 많고, 발열량이 2500 내지 4000 kcal/kg 이하로 낮아 연소용으로 활용하는 양이 최근까지도 미미한 상태이다. For example, lignite, which is one of the low-grade coal, is low in price compared to bituminous coal, but has a water content of 30 to 70% and a low calorific value of 2500 to 4000 kcal / kg, to be.

이를 해결하기 위해서 저급탄을 단순건조, 열수를 이용한 고압건조, 또는 고온의 유기용매를 이용한 건조 등의 저등급 석탄 건조에 관한 연구가 활발히 진행 중에 있지만, 공정이 복잡하다는 문제점 및 건조 후에 수분이 재흡착되어 발전효율이 떨어지는 문제점을 여전히 안고 있다. 또한, 건조된 석탄에 수분이 재흡착되면서 자연발화가 발생하고 이로 인해 저장된 석탄이 손실되는 문제점도 있다[M. Morimoto et al., Energy Fuels, 2009, 23, 4533; D.J. Allardice et al., Fuel, 2003, 82, 661].In order to solve this problem, studies on low-grade coal drying such as simple drying of low-grade coal, high-pressure drying using hot water, or drying using a high-temperature organic solvent have been actively carried out. However, there is a problem in that the process is complicated, There is still a problem that the power generation efficiency is lowered due to adsorption. In addition, there is a problem in that spontaneous ignition occurs when moisture is reabsorbed in dried coal, and thus stored coal is lost [M. Morimoto et al., Energy Fuels, 2009, 23, 4533; D.J. Allardice et al., Fuel, 2003, 82, 661].

따라서 저등급 석탄의 이용 및 보급을 촉진하기 위하여 해결해야 할 가장 중요한 문제점 중의 하나는 건조처리된 저등급 석탄에 수분이 재흡착되는 것을 방지하여 발열량도 유지하고 자연발화도 억제하는 기술을 개발하는 것이다. 이러한 문제점을 개선할 수 있는 기술들 중 상용화가 유력한 기술로는 저등급 석탄을 고압의 분위기에서 고온의 유기용매를 이용해 가열함으로써 석탄의 고유수분을 제거하는 방법을 꼽을 수 있다. 하지만, 이 기술은 유기용매를 분리 회수해야 하고, 공정이 비교적 복잡하여 또 다른 에너지 비용이 필요하다는 단점을 가지고 있어 이보다 더 간단하고 효과적인 건조탄의 수분 재흡착 억제 기술이 요구되고 있다. Therefore, one of the most important problems to be solved in order to promote the use and distribution of low grade coal is to prevent the re-adsorption of moisture to the dried low grade coal, to maintain the calorific value and to suppress the spontaneous combustion . One of the technologies that can overcome such problems is a method of removing the intrinsic moisture of coal by heating a low grade coal using a high temperature organic solvent in a high pressure atmosphere. However, this technique has a disadvantage that the organic solvent must be separated and recovered, the process is relatively complicated, and another energy cost is required, so that a simpler and more effective technique for suppressing moisture adsorption of dry charcoal is required.

또한, 분류층 석탄가스화는 건식 분류층과 습식 분류층으로 구분되는데, 습식 분류층 가스화는 건식에 비해 장치건설 비용이 저렴하고, 장치구조와 운전방법이 간단하며, 석탄 슬러리의 공급이 고압에서도 용이하다는 장점을 가지고 있으나, 이러한 여러 가지 장점에도 불구하고 습식의 경우 습식가스화 원료로 사용되는 슬러리 제조에 물이 추가적으로 포함되기 때문에 석탄 슬러리의 발열량이 원탄을 사용하는 건식의 경우보다 낮아 가스화 효율이 낮다는 단점이 있다. 따라서 이러한 단점을 보완하기 위해 고농도의 석탄 슬러리를 제조하여야 하나, 일반적으로 저등급 석탄의 경우에는 고유수분 함량이 높기 때문에 석탄 슬러리의 농도가 낮다.In addition, the classification layer coal gasification is classified into a dry classification layer and a wet classification layer. The wet classification layer gasification is lower in apparatus construction cost than the dry method, the apparatus structure and operation method are simple, and the supply of coal slurry is easy However, in spite of these various advantages, since the water content is additionally included in the slurry used as the wet gasification raw material in the case of the wet type, the calorific value of the coal slurry is lower than that of the dry type using the raw coal, There are disadvantages. Therefore, in order to compensate for these drawbacks, a high concentration of coal slurry should be produced, but in general, low-grade coal has a low intrinsic moisture content and therefore low coal slurry concentration.

대한민국 공개특허 10-2010-0096432는 캐비테이션 발생 공정과 고주파 처리 공정을 포함하는 석탄과 물의 혼합 연료의 제조 방법과 이 제조 방법으로 제조한 석탄과 물의 혼합 연료 기술을 개시하고 있다. 그러나 상기 기술은 고농도의 석탄 슬러리를 얻기 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 대한민국 등록특허 10-1195417은 고농도 하이브리드 석탄 슬러리의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 고농도 하이브리드 석탄 슬러리에 관한 기술을 개시하고 있다. 그러나 상기 기술은 석탄 슬러리를 제조하는 과정에서 수분의 재흡수를 막기 위해 탄소성분으로 석탄의 친수성 표면을 코팅하는 공정이 추가되어야 한다.
Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0096432 discloses a method for producing a mixed fuel of coal and water including a cavitation generating process and a high-frequency treating process, and a mixed fuel technique of coal and water produced by this manufacturing method. However, this technique has a problem that it is difficult to obtain a coal slurry having a high concentration. Korean Patent No. 10-1195417 discloses a method for producing a high-concentration hybrid coal slurry and a technique for the high-concentration hybrid coal slurry produced thereby. However, the above-mentioned technique should add a process of coating the hydrophilic surface of coal with carbon component to prevent reabsorption of water in the process of producing coal slurry.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 저등급 석탄에 존재하는 친수성 표면을 탄소성분으로 코팅하지 않고도 소수성으로 개질함으로써, 건조 후에도 수분의 재흡착이 억제된 고농도 석탄-물 혼합연료를 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조된 고농도 석탄-물 혼합연료를 제공하고자 하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing a high-strength coal which has a hydrophilic surface in a low grade coal, - water mixed fuels and to provide a high concentration coal-water mixed fuel produced thereby.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 다중 방해판을 사용한 지그재그식 건조기를 이용해 건조한 석탄이 소수성을 가지며, 이를 미분쇄한 후 물과 첨가제를 혼합하면 고농도 석탄-물 혼합연료를 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다. In order to solve the above problems, the present inventors have found that coal dried using a zigzag drier using a multi-disturbing plate has hydrophobicity and can produce a high-concentration coal-water mixed fuel by mixing water and additives after pulverizing the coal. And completed the present invention.

본 발명은 석탄을 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 석탄을 건조기를 이용해 건조하는 단계; 상기 건조하는 단계를 거친 석탄을 미분쇄기를 이용해 미분쇄하는 단계; 및 상기 미분쇄된 석탄에 물과 첨가제를 혼합하는 단계를 포함하는, 석탄-물 혼합연료 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for pulverizing coal, Drying the pulverized coal using a drier; Pulverizing the coal after the drying step using a pulverizer; And mixing the finely pulverized coal with water and an additive.

본 발명은 또한, 상기 석탄은 이탄(peat), 갈색탄(brown coal), 갈탄(lignite) 및 아역청탄(sub-bituminous coal) 중에서 선택된 어느 하나인, 석탄-물 혼합연료 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for producing a coal-water mixed fuel, wherein the coal is any one selected from peat, brown coal, lignite and sub-bituminous coal.

본 발명은 또한, 상기 건조기는 상부에서 석탄이 낙하되고 하부에서 고온 공기가 주입되어 석탄을 건조하는 건조기로서, 상기 건조기는 내부에 하향 구배를 가지는 다수개의 방해판이 지그재그로 형성되고, 상기 석탄이 상기 방해판을 따라 지그재그로 낙하되며 건조되는, 석탄-물 혼합연료 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a dryer in which the coal is dropped from the upper portion and the hot air is injected from the lower portion to dry the coal, wherein the dryer has a plurality of baffles having a downward gradient formed in a zigzag shape, And then dried and then dried in a zigzag manner along the obstruction plate.

본 발명은 또한, 상기 미분쇄기는 롤밀, 핀밀, 헤머밀, 볼밀 및 습식분쇄기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 석탄-물 혼합연료 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for producing a coal-water mixed fuel, wherein the pulverizer is selected from the group consisting of roll mill, pin mill, hemmer mill, ball mill and wet mill.

본 발명은 또한, 상기 미분쇄기를 거친 석탄 입자의 크기는 250μm 이하이고, 상기 입자 중 입자크기 75μm 이하의 중량비는 60%인, 석탄-물 혼합연료 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a coal-water mixed fuel, wherein the size of the coal particles passed through the pulverizer is 250 μm or less, and the weight ratio of the particles to the particle size of 75 μm or less is 60%.

본 발명은 또한, 상기 첨가제는 계면활성제이고 석탄 중량의 0.1 내지 2wt%인, 석탄-물 혼합연료 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for producing a coal-water blended fuel, wherein the additive is a surfactant and 0.1 to 2 wt% of the weight of the coal.

본 발명은 또한, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 석탄-물 혼합연료를 제공한다.
The present invention also provides coal-water mixed fuels produced by the process of any one of claims 1 to 6.

본 발명에 의하여 다중 방해판을 사용한 지그재그식 건조기를 이용해 건조한 석탄은 소수성으로 성질이 변화하여, 석탄-물 혼합연료 제조시 고체 함유량이 원료석탄에 비해 최고 10wt% 이상 증가한다.
According to the present invention, the dried coal using a zigzag type dryer using a multi-disturbing plate changes its property to be hydrophobic, and the solid content of the coal-water mixture fuel is increased by at least 10 wt% compared to the raw coal.

도 1은 본 발명의 고농도 석탄-물 혼합연료 제조 공정 개념도이다.
도 2는 본 발명에 사용된 다중 방해판을 사용한 지그재그식 건조기의 개념도이다.
도 3은 석탄의 수분 재흡착 여부를 표시하는 원탄 및 건조탄의 접촉각 측정값을 나타낸다.
도 4는 건조/안정화 온도에 따른 석탄-물 혼합연료 고체 함유량을 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a conceptual view of a process for producing a high-concentration coal-water mixed fuel according to the present invention.
Fig. 2 is a conceptual diagram of a zigzag type dryer using the multiple disturbance plate used in the present invention.
Fig. 3 shows measured values of contact angle of raw coal and dry coal indicating whether or not coal is reabsorbed.
4 is a graph showing the solid content of the coal-water mixed fuel according to the drying / stabilization temperature.

이하에서, 본 발명에 따른 석탄-물 혼합연료 제조방법 및 그에 의하여 제조된 석탄-물 혼합연료를 상세하게 설명한다. 본 발명은 역흐름 다중 방해판 건조기로 건조된 고수분의 석탄을 이용해 고농도의 석탄-물 혼합연료를 제조하는 기술에 관한 것이다. Hereinafter, the method for producing the coal-water mixed fuel according to the present invention and the coal-water mixed fuel produced thereby will be described in detail. The present invention relates to a technique for producing a high concentration of coal-water blended fuels by using a high-moisture coal dried with a reverse flow multi-distil plate dryer.

도 1에서 보는 바와 같이, 저등급석탄을 분쇄하여 건조한 후 건조된 석탄을 미분쇄하여 상기 미분쇄된 석탄에 물 및 첨가제를 섞어 석탄-물 혼합연료를 제조하는 것이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 저등급석탄은 이탄(peat), 갈색탄(brown coal), 갈탄(lignite) 및 아역청탄(sub-bituminous coal) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. As shown in FIG. 1, low-grade coal is pulverized, dried, pulverized, and water and additives are mixed with the pulverized coal to produce a coal-water mixed fuel. In one embodiment of the present invention, the low grade coal may be any one selected from peat, brown coal, lignite and sub-bituminous coal.

본 발명의 일 구현예에서 상기 건조기는 후술하는 역흐름 다중 방해판 건조기이다. 상기 건조기에서 건조된 석탄은 미분쇄 공정을 거치며 본 발명의 일 구현예에서 상기 미분쇄 공정은 롤밀, 핀밀 헤머밀, 볼밀 및 습식분쇄기 등으로 실시하며, 건식분쇄 및 습식분쇄 모두 적용 가능하다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 미분쇄공정을 거친 석탄 입자의 크기는 250㎛ 이하이고, 입자크기 75㎛ 이하는 약 60%이다. In one embodiment of the present invention, the dryer is a reverse flow multiple disc plate dryer as described below. The coal dried in the dryer is subjected to a pulverization process. In one embodiment of the present invention, the pulverization process is performed using a roll mill, a pin mill, a ball mill, a wet mill, or the like, and both dry grinding and wet grinding are applicable. In one embodiment of the present invention, the size of the coal particles subjected to the finely pulverizing process is 250 탆 or less, and the particle size of 75 탆 or less is about 60%.

상기 미분쇄 공정을 거친 후 석탄-물 혼합연료 제조시 분산성을 향상시키기 위하여 계면활성제를 사용한다. 본 발명의 일 구현예에서, 계면활성제는 사용하는 석탄 중량의 0.1 ~ 2 wt%의 범위이다. 일정량의 석탄에 물과 계면활성제를 혼합하고 교반을 실시한다. 교반 시간이 지남에 따라 석탄-물 혼합이 이루어지고 점도계를 이용해 점도를 측정한다. 점도는 1,000cP를 기준으로 하며, 초과할 경우에는 물을 추가하고, 1,000cP 이하일 경우에는 석탄 및 계면활성제를 추가하여 점도를 측정하게 된다. 점도 1,000cP를 갖게 될 때의 석탄 중량%가 석탄의 고체함유량이 된다.A surfactant is used to improve the dispersibility of the coal-water mixed fuel after the above-mentioned pulverization process. In one embodiment of the invention, the surfactant ranges from 0.1 to 2 wt% of the weight of coal used. Water and surfactant are mixed with a certain amount of coal and stirred. As the agitation time passes, the coal-water mixture is made and the viscosity is measured using a viscometer. The viscosity is based on 1,000 cP, and when it exceeds, water is added. When the viscosity is 1,000 cP or less, the viscosity is measured by adding coal and a surfactant. The weight percentage of coal when the viscosity is 1,000 cP is the solid content of coal.

도 2는 본 발명에 사용된 역흐름 다중 방해판 건조기를 나타낸다. 상기 건조기는 상부에서 석탄이 낙하되고 하부에서 고온 공기가 주입되어 석탄을 건조하는 건조기로서, 상기 건조기는 내부에 하향 구배를 가지는 다수개의 방해판이 지그재그로 형성되고, 상기 석탄이 상기 방해판을 따라 지그재그로 낙하되며 건조된다. 상기 방법에 의하면 석탄이 지그재그로 낙하하므로 공기와의 접촉시간이 증대하여 건조효율이 높아진다. 또한, 건조기 내부에 20~80°, 바람직하게는 30~60°로 하향 경사된 방해판이 형성되고, 방해판 상하부의 압력구배에 의해 석탄의 건조가 촉진된다.
Figure 2 shows the reverse flow multiple disc plate dryer used in the present invention. The dryer is a dryer in which coal is dropped from the upper portion and high temperature air is injected from the lower portion to dry coal. The dryer has a plurality of baffles having a downward gradient formed therein in a zigzag manner, And dried. According to the above method, since the coal falls in a zigzag manner, the contact time with air increases and the drying efficiency increases. Further, a barrier plate inclined downward to 20 to 80 °, preferably 30 to 60 ° is formed inside the dryer, and drying of the coal is promoted by the pressure gradient at the upper and lower portions of the barrier plate.

실시예 1: 석탄 건조 Example 1: Coal drying

석탄을 10mm 이하 크기의 입자로 분쇄한 후, 상기 도 2의 건조기를 이용하여 고수분의 저등급 석탄을 건조하였고, 이때 원료석탄과 건조석탄의 공업분석 및 발열량 분석결과를 <표 1>에 나타내었다. 건조기의 온도는 130℃에서 300℃로 적용하였고, 열풍의 유량은 1 m3/min으로 하였다. 건조기의 온도가 높아짐에 따라 수분이 감소하며, 휘발분과 고정탄소 함량이 증가하는 경향을 보이고 발열량은 건조온도에 비례하여 증가하는 것을 알 수 있다.
The coal was pulverized into particles having a size of 10 mm or less, and then a high-grade coal having a high water content was dried using the dryer shown in FIG. 2. The results of industrial analysis and calorific value analysis of raw coal and dry coal were shown in Table 1 . The temperature of the dryer was 130 ° C to 300 ° C, and the flow rate of hot air was 1 m 3 / min. As the temperature of the dryer increases, the water content decreases, the volatile matter and the fixed carbon content tend to increase, and the calorific value increases in proportion to the drying temperature.

원탄 및 건조탄의 공업분석 및 발열량 분석 결과Industrial analysis and calorific value analysis of raw and dry coal 수분
(wt%)
moisture
(wt%)
휘발분
(wt%)
Volatile matter
(wt%)
고정탄소
(wt%)
Fixed carbon
(wt%)
회분
(wt%)
Ash
(wt%)
발열량Calorific value
Raw coalRaw coal 29.929.9 35.735.7 31.131.1 3.33.3 4,331 kcal/kg4,331 kcal / kg 130℃ dried130 ℃ dried 17.917.9 40.540.5 34.734.7 6.96.9 4,998 kcal/kg4,998 kcal / kg 160℃ dried160 ℃ dried 11.511.5 44.344.3 37.237.2 6.96.9 5,346 kcal/kg5,346 kcal / kg 250℃ dried250 ℃ dried 9.69.6 43.543.5 39.239.2 7.77.7 5,439 kcal/kg5,439 kcal / kg 300℃ dried300 ℃ dried 5.75.7 45.545.5 41.741.7 7.17.1 5,701 kcal/kg5,701 kcal / kg

도 3은 접촉각 측정에 의한 원탄 및 건조탄의 수분 재흡착 실험결과를 나타낸 것이다. 접촉각 측정을 위해 먼저 각 석탄을 펠렛 형태로 제조하였고, 펠렛 표면에 액적을 떨어뜨린 후 석탄 표면과 액적의 접촉각을 측정한 것이다. 원료석탄의 경우 초기 액적이 72.2°의 접촉각을 갖고 있지만, 3초가 경과되면 모두 흡수되어 접촉각이 0이 되는 것을 확인할 수 있었다. 건조탄의 경우 초기 93.5°의 접촉각을 갖고 있으며, 3분이 경과 후 접촉각이 89.3°로 액적이 흡수되지 않고 그대로 형상을 유지하고 있음을 확인 할 수 있다. 이를 통해 건조탄의 경우 물을 흡수하지 않는 소수성으로 변화되었음을 확인할 수 있었다. 이처럼 건조탄이 소수성으로 바뀐 특성을 활용하여 건조된 석탄의 표면을 별도의 탄소성분으로 코팅하지 않고도 수분의 재흡수를 방지할 수 있다.
FIG. 3 shows the results of water adsorption experiments of raw coal and dry coal by contact angle measurement. For the contact angle measurement, each coal was prepared in the form of pellets, and the contact angle between the surface of the coal and the droplet was measured after dropping the droplet on the surface of the pellet. In the case of the raw coal, the initial droplet had a contact angle of 72.2 °, but it was absorbed when 3 seconds elapsed, and the contact angle was 0. In the case of dry charcoal, it has an initial contact angle of 93.5 °. After 3 minutes, it can be confirmed that the contact angle is 89.3 °, and the droplet is not absorbed and the shape remains intact. As a result, it was confirmed that dry charcoal changed into hydrophobic property that does not absorb water. By utilizing the characteristic that the dry coal is changed to hydrophobic, it is possible to prevent reabsorption of moisture without coating the surface of the dried coal with a separate carbon component.

실시예Example 2: 석탄-물 혼합연료 제조 2: Manufacture of coal-water mixture fuel

상기 건조된 석탄을 이용해 석탄-물 혼합연료를 제조하였다. 실험을 실시하기 위하여 먼저 석탄시료를 미분쇄기를 이용하여 미분화하였다. 상기 미분쇄기는 롤밀, 핀밀, 헤머밀, 볼밀 및 습식분쇄기 중 어느 것을 사용해도 같은 결과를 얻는다. 미분화된 석탄 입자의 크기는 250㎛ 이하로 하였고, 특히 75㎛ 이하의 입자크기는 60% 정도로 준비하였다. The dried coal was used to produce a coal-water mixed fuel. In order to carry out the experiments, the coal samples were pulverized using a pulverizer. The same results can be obtained by using any of a roll mill, a pin mill, a hemmer mill, a ball mill and a wet grinder as the pulverizer. The size of the undifferentiated coal particles was set to 250 μm or less, and particularly, the particle size of 75 μm or less was prepared at about 60%.

석탄-물 혼합연료 제조시 분산성을 향상시키기 위하여 계면활성제를 사용하였다. 계면활성제는 사용하는 석탄 중량의 0.1 ~ 2 wt%의 범위로 하였다. 일정량의 석탄과 물과 계면활성제를 혼합하고 교반을 실시한다. 교반 시간이 지남에 따라 석탄-물 혼합이 이루어지고 점도계를 이용해 점도를 측정한다. 점도는 1,000cP를 기준으로 하며, 초과할 경우에는 물을 추가하고, 1,000cP 이하일 경우에는 석탄 및 계면활성제를 추가하여 점도를 측정하게 된다. 점도 1,000cP를 갖게 될 때의 석탄 중량%가 석탄의 고체함유량이 된다.Surfactants were used to improve the dispersibility in the production of coal - water mixed fuels. The surfactant is in the range of 0.1 to 2 wt% of the weight of the coal used. A certain amount of coal and water and a surfactant are mixed and stirred. As the agitation time passes, the coal-water mixture is made and the viscosity is measured using a viscometer. The viscosity is based on 1,000 cP, and when it exceeds, water is added. When the viscosity is 1,000 cP or less, the viscosity is measured by adding coal and a surfactant. The weight percentage of coal when the viscosity is 1,000 cP is the solid content of coal.

도 4는 건조기의 운전 조건에 따라 제조된 석탄-물 혼합연료의 고체함유량을 나타내었다. 모든 조건에서 점도의 기준은 1,000cP로 하였다. 석탄의 고체함유량을 비교해 보면 원료석탄은 45%로 낮고, 다중 방해판 건조기의 운전조건에 따라 고체함유량은 51%에서 최고 56%까지 증가하는 것으로 나타났다.  4 shows the solid content of the coal-water mixed fuel produced according to the operating conditions of the dryer. The viscosity criterion was 1,000 cP for all conditions. Comparing the solid content of coal, the raw coal content was as low as 45%, and the solid content increased from 51% to 56% depending on the operating conditions of the multi-disturbance dryer.

상기의 방법을 통해 다중 방해판 건조기로 제조한 석탄은 소수성으로 성질의 변화하 함께 석탄-물 혼합연료 제조시 고체함유량을 원료석탄에 비해 최고 10wt% 이상 향상 시킬수 있었다.
Through the above method, the coal produced by the multi - disturbing plate dryer was improved in the solid content by up to 10 wt% higher than that of the raw coal in the production of the coal - water mixed fuel due to its hydrophobic properties.

Claims (7)

석탄을 분쇄하는 단계;
상기 분쇄된 석탄을 건조기를 이용해 건조하는 단계;
상기 건조하는 단계를 거친 석탄을 미분쇄기를 이용해 미분쇄하는 단계; 및
상기 미분쇄된 석탄에 물과 첨가제를 혼합하는 단계를 포함하고,
상기 건조기는 상부에서 석탄이 낙하되고 하부에서 공기가 주입되어 석탄을 건조하는 건조기로,
상기 건조기는 내부에 하향 구배를 가지는 20° 내지 80°로 하향 경사된 다수개의 방해판이 지그재그로 형성되고,
상기 석탄이 상기 방해판을 따라 지그재그로 낙하되며 건조되며,
상기 하부에서 주입되는 공기는 130℃ 내지 300℃ 온도범위이며 0.5m3/min 내지 1.5m3/min유량으로 주입되고, 상기 낙하되는 석탄에 대해 역흐름 방식이고,
상기 미분쇄된 석탄에 물과 첨가제를 혼합하는 단계는 혼합물 전체에서 고체 석탄의 함유량이 51% 내지 56%로 혼합되는,
석탄-물 혼합연료 제조방법.
Pulverizing coal;
Drying the pulverized coal using a drier;
Pulverizing the coal after the drying step using a pulverizer; And
Mixing the finely pulverized coal with water and an additive,
The dryer is a dryer in which coal is dropped from the upper part and air is injected from the lower part to dry coal,
Wherein the dryer has a plurality of baffles which are downwardly inclined downward from 20 DEG to 80 DEG with a downward gradient therein,
The coal is staggered along the barrier plate and dried,
The air injected from the lower part is injected at a temperature ranging from 130 ° C. to 300 ° C. at a flow rate of 0.5 m 3 / min to 1.5 m 3 / min.
Mixing the water and the additive in the finely pulverized coal comprises mixing 51% to 56% of the solid coal in the whole mixture,
A method for producing a coal - water blended fuel.
제1항에 있어서,
상기 석탄은 이탄(peat), 갈색탄(brown coal), 갈탄(lignite) 및 아역청탄(sub-bituminous coal) 중에서 선택된 어느 하나인,
석탄-물 혼합연료 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the coal is one selected from the group consisting of peat, brown coal, lignite and sub-bituminous coal,
A method for producing a coal - water blended fuel.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 미분쇄기는 롤밀, 핀밀, 헤머밀, 볼밀 및 습식분쇄기로 이루어진 군으로부터 선택되는,
석탄-물 혼합연료 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the pulverizer is selected from the group consisting of a roll mill, a pin mill, a hemmer mill, a ball mill and a wet grinder.
A method for producing a coal - water blended fuel.
제1항에 있어서,
상기 미분쇄기를 거친 석탄 입자의 크기는 250μm 이하이고, 상기 입자 중 입자크기 75μm 이하의 중량비는 60%인,
석탄-물 혼합연료 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the size of the coal particles passed through the pulverizer is 250 탆 or less, and the weight ratio of the particles to the particle size of 75 탆 or less is 60%
A method for producing a coal - water blended fuel.
제1항에 있어서,
상기 첨가제는 계면활성제이고 석탄 중량의 0.1 내지 2wt%인,
석탄-물 혼합연료 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the additive is a surfactant and is 0.1 to 2 wt%
A method for producing a coal - water blended fuel.
삭제delete
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