KR101584122B1 - 분탄 분해 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 분탄 분해 장치는 공급구와 배출구를 가지고 내부 공간이 밀폐된 킬룬을 포함하며, 상기 킬룬 내에는 화염가스 관로 가열 기구가 설치되고, 상기 화염가스 관로 가열 기구와 킬룬 내벽 사이에 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로가 형성되어 있다. 상기 킬룬에는 상기 통로와 연통하는 석탄분해가스 수집관이 설치되어 있다. 본 발명은 화염가스 관로 가열 기구로부터 발생되는 대량의 열을, 상기 통로 내의 분탄에 전달, 복사하고, 이것에 의해 분탄은 그의 열을 충분히 흡후하여 온도가 높아지게 되고, 상기 통로 내에서 연소 가스, 타르 가스 및 발열량이 비교적 높은 석탄으로 분해된다. 연소 가스와 타르 가스는 상기 석탄분해가스 수집관을 통하여 회전형 킬룬의 외부의 기체 제진 액화기구와 연통하여, 분해된 연소가스, 타르 가스를 수집, 제진, 분리, 가압하여 액화된다.

Description

분탄 분해 장치{PULVERZIED COAL DECOMPOSITION EQUIPMENT}

본 발명은 분탄의 총괄적 이용, 에너지 저감과 배출 삭감을 위한 것으로, 구체적으로는 분탄의 분해 장치에 관한 것이다.

종래, 석탄에 의한 가스의 제조, 석탄에 의한 천연가스의 제조, 석탄을 고온, 중온, 저온에서 코크스와 하여 가스를 생산하는 기술이 공지되어 있다. 그러나 전술한 기술은 분쇄된 석탄을 블록 상으로 하지 않고, 블록을 체절하기 때문에 원료 코크스가 높게 되거나, 또는 발화된 가스의 열량이 낮고, 부가가치가 낮고, 또한 경제 효과와 사회적 효과가 떨어진다. 로(爐)의 가열방식으로는 외부 가열식, 내부 가열식 및 혼합 가열식으로 나뉜다. 특히 외부가열 로에서 열매체는 원료와 직접 접촉하지 않고, 열량은 로의 벽을 통해 전달된다. 내부 가열식의 로에서는, 열매체와 원료와 직접 접촉하는, 열매체의 상위에 따라 고체 열매체법과 기체 열매체법의 2종류로 나뉜다.

내부 가열식과 기체 열매체법은 공업상 이미 채택되고 있는 전형적 방법이다. 이 기체 가열매체법은 기체 열매체에 의한 내부 가열식의 수직형 연속 로를 채택하고, 이 수직형 연속로는, 상부로부터 하부로 향하여 건조부, 분해부, 냉각부의 3개의 부분을 포함하고 있다. 석탄이 저온에서 분해된 갈탄 또는 갈탄에 의해 압축 성형된 블록(대략 25~60mm)은 상부로부터 하부로 이동하면서, 역방향으로 이동하는 연소 가스와 직접 접촉하여 열을 수취할 수 있다. 로의 정부(頂部)의 원료 함수량이 약 15%일 때, 건조부에서 수분을 1.0% 이하까지 탈수시키고, 상부로 역류하는 의 약 250℃의 열기는 섭씨 80~100℃까지 냉각된다. 이후 건조된 원료는 약 분해부에서 산소를 포함하지 않은 600~700℃의 연소가스에 의해 약 500℃까지 가열되어 열분해가 발생한다. 열기는 250℃까지 냉각되고, 발생된 반성(半成) 코크스는 냉각부로 들어가 냉기에 의해 냉각된다. 이후 반성 코크스는 배출된 후, 물과 공기에 의해 더 냉각된다. 분해부에서 넘쳐 나온 휘발성 물질은 응축과 냉각 등의 공정을 거쳐 타르와 열분해수가 얻어진다. 독일, 미국, 러시아, 체코슬로바키아, 뉴질랜드와 일본 등의 국가에서는 이미 이와 같은 유형의 로를 만들고 있다.

내부 가열식의 고체 열매체법은 고체 열매체에 의한 내부 가열식의 전형적 방법이다. 원료는 갈탄, 비점착 석탄, 약점착 석탄과 오일 셰일이다. 50년대에 독일의 도르스텐에서는 석탄에 대한 처리능력이 10톤/시간인 중간 시험장치가 만들어졌으며, 사용된 열매체는 고체입자(작은 세라믹제 볼, 모래 또는 반성 코크스 등)이었다. 중간 처리과정에서 발생된 가스에 폐가스가 포함되어 있지 않으므로, 후처리 시스템의 설비 사이즈가 비교적 작고, 가스의 발열량이 비교적 높고, 20.5~40.6MJ/㎥에 도달하고 있다. 이 방법은 온도차가 크고, 과립이 적고, 열 전달이 극히 빠르기 때문에, 그의 처리 성능이 매우 컸다. 얻어진 액체 제품은 비교적 많고, 고휘발성 석탄을 가공할 때, 그의 생산율은 30%에 달하고 있다. L-R 공법에 의한 석탄의 저온 분해에 있어서, 우선 초기 예열된 원료의 작은 블록상의 석탄은, 분리기에 의해 전달된 열과 함께 혼합기 내에서 혼합되어 열분해 작용이 발생한다. 그 후, 완충기 내에 진입하여 소정 시간 머물러 열분해가 완성된다. 완충기에서 배출된 반성 코크스는 인상관(引上管)의 저부로 진입하고, 열기에 의해 보내짐과 동시에 인상관 내에서 잔류 탄소가 연소되어 온도가 상승하며, 다시 분리기내로 진입하여 기체-고체가 분리된다. 반성 코크스는 다시 혼합기로 되돌아가고, 이렇게 순환된다. 혼합기로부터 넘쳐 나온 휘발물은 제진(除塵), 응결, 냉각, 유류 회수의 공정을 거쳐 발열량이 비교적 높은 가스가 얻어진다.

현재 통상 사용되는 분탄 분해 장치(설비)는 주로 2종류가 있다. 그의 하나는 수직형 킬룬 구조이며, 이 구조에 있어서, 연소 연기와 석탄에 의해 발생된 가연성 기체는 가연 가스의 순도가 낮고, 부가가치가 낮으며, 또한 일부가 배출되기 때문에 자원을 대량으로 소비하고, 환경에 좋지 않은 문제가 있다. 그의 다른 한 종류의 분탄 분해 장치는 입형(立型) 킬룬 구조이며, 블록상 석탄을 홀을 가진 칸막이 판 위에 배치하고, 블록상 석탄의 상방에 가열기를 설치한다. 여기서 칸막이 판 상의 블곡상 석탄이 소정의 적층 두께를 가지기 때문에 균일하게 가열, 분해가 이루어질 수 없으며, 분해된 기체를 이용하여 순환하면서 가열, 분해를 행할 필요가 있다. 더욱 중요하게는 칸막이 판상에는 통기공이 대량으로 존재하고 있기 때문에 분탄이 통기공으로 빠져나올 가능성이 잇다. 분탄을 입형 킬룬에 넣기 전에 블록상 석탄으로 가공할 필요가 있으며, 킬룬 내에서 분탄을 직접 분리할 수 없게 되고, 그 때문에 분탄의 분해시의 코스트가 높게 되어 경제적 이익이 저감된다.

전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 분탄 물질을 직접 분해하고, 그의 총합적인 이용 가치를 높일 수 있으며, 에너지 절감, 배출 삭각이 가능하여, 그에 의해 경제적 이익과 사회적 공헌을 높일 수 있는 분탄의 분해방법과 전용 장치를 제공한다.

본 발명에 의한 분탄 분해 장치는 공급구와 배출구를 가지고 내부 공간이 밀폐된 킬룬을 포함하며, 상기 킬룬 내에는 화염가스 관로 가열 기구가 설치되고, 상기 화염가스 가열기구와 킬룬 내벽 사이에는 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로가 형성되어 있고, 상기 킬룬에는 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로와 연통(連通)되는 석탄분해가스 수집관이 설치되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 킬룬은 수평형 킬룬이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 킬룬은 수직형 킬룬이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 킬룬은 회전형 킬룬이고, 킬룬 내벽에 는 푸쉬 판이 설치되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 화염 가스 가열기구는 연료 공급관, 공기 공급관, 연소실 및 화염 방열관(放熱管)을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 화염가스 가열기구는 화염 방열관과 연소실을 포함하고, 상기 연소실은, 킬룬의 외부에 설치된 연료 공급관과 공기 공급관에 연통되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 화염 가스 가열기구는 화염 방열관을 포함하며, 상기 화염 방열관은 킬룬의 외부에 설치된 연소실, 연료 공급관 및 공기 공급관에 연통되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 화염 방열관은 복수 개가 밀착하여 평행하게 병렬 설치된 관로(管路)이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 화염 방열관은 밀착하여 배열된 원통형 망상(網狀) 관로이다.

본 발명에 따르면 전체적으로 새로운 가열 방식을 분탄의 분해 영역에 도입하고 있기 때문에, 화염가스 관로 가열 기구로부터 발생된 다량의 열은, 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로 내의 분탄에 전달 또는 복사되어 분탄이 그의 열을 충분히 흡수하여 온도가 높게 되고, 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로 내에서 연소가스, 타르 가스 및 발열량이 비교적 높은 석탄으로 분해된다. 연소 가스와 타르 가스는 상기 석탄분해가스 수집관을 통하여 회전형 킬룬의 외부의 기체 제진(除塵) 액화 기구와 연통하여 분해된 연소 가스, 타르 가스를 수집, 제진, 분리, 가압하여 액화한다. 화염 방열관은 복수 개가 밀착하여 평행하게 병렬 설치된 관로, 또는 밀착하여 배열된 원통 망상형 관로이며, 발생된 열을 분탄에 더 충분히 전달할 수 있다. 본 발명은 분탄을 신속하고도, 효율 좋게 분해, 분리할 수 있으며, 에너지를 충분히 절약, 이용하고, 석탄자원의 이용률을 대폭 향상시켜, 사회 전체를 위한 경제적 이익과 사회적 공헌을 가져온다.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3의 구조를 나타내는 개략도이다.

[실시예 1]

도 1의 분탄 분해 장치는 석탄 공급구(2)와 석탄 배출구(3)를 가진 내부 공간이 밀폐된 킬룬(1)을 포함한다. 킬룬(1)은 수평형, 회전식 킬룬이다. 즉 킬룬(1)은 내부에 공간이 형성된 원통형으로 그 자체가 동력에 의해 중심축을 따라 서서히 회전할 수 있게 된 것으로 통상 석탁 분해시 사용되는 기구이다. 상기 킬룬(1) 내에는 화염가스 관로 가열 기구가 설치되고, 상기 화염가스 관로 가열 기구와 킬룬(1) 사이에는 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로(4)가 형성되어 있다.

상기 킬룬(1)의 말단에는 상기 통로(4)의 말단에 연통하는 석탄분해가스 수집관(5)이 설치되어 있으며, 킬룬(1) 내벽에는 푸쉬 판(10)이 설치되어 있다. 상기 푸쉬 판(10)은 일종의 이송 스크류와 같이 킬룬(1) 내벽에서 나선 형태로 내향 돌출된 판으로서 킬룬(1)이 회전할 때 통로(4) 내부로 진입한 분탄을 밀어서 이송시키는 기능을 가진 것이다. 상기 화염가스 관로 가열 기구는 화염 방열관(6)과 연소실(7)을 포함한다.

연소실(7)은 킬룬(1)의 외부에 설치되어 있는 연료 공급관(8), 공기 공급관(9)과 연통한다.

연료 공급관(8) 내의 연료와 공기 공급관(9) 내의 공기는 연소실(7)에서 혼합, 연소되며, 연소에 의해 발생한 고온 화염 가스는 화염 방열관(6)으로 들어간다. 화염 방열관(6)은 열량을 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로(4) 내의 분탄으로 전달한다.

이에 의해 분탄은 열량을 충분히 흡수하여 승온시켜 상기 통로(4) 내에서 연소가스, 타르 가스 및 발열량이 비교적 높은 석탄으로 분해된다. 연소 가스와 타르 가스는 상기 석탄분해가스 수집관(5)을 통해 회전형 킬룬(1)의 가스 제진 액화 기구와 연통하여, 분해된 연소 가스 및 타르 가스를 수집, 제진, 분리, 가압하여 액화시킨다. 발열량이 비교적 높은 석탄은 배출구(3)로부터 수집된다.

[실시예 2]

도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 분탄 분해 장치는 공급구(2)와 배출구(3)를 가지고 내부 공간이 밀폐된 킬룬(1)을 포함한다. 킬룬(1)은 수평형, 회전식 킬룬이다. 이 킬룬(1) 내에는 화염가스 관로 가열 기구가 설치되고 상기 화염가스 관로 가열 기구와 킬룬(1)의 내벽 사이에 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로(4)가 형성되어 있다.

상기 킬룬(1)에는 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로(4)와 연통하는 석탄분해가스 수집관(5)이 설치되어 있으며, 킬룬(1)의 내벽에는 푸쉬 판(10)이 설치되어 있다. 화염가스 관로 가열 기구는 화염 방열관(6), 연소실(7), 연료 공급관(8) 및 공기 공급관(9)을 포함한다.

화염 방열관(6)은 복수 개가 밀착하여 평행하게 병렬 설치된 관로 또는 밀착하여 배열된 원통 망상 관로이므로 발생된 열을 충분히 분탄으로 전달할 수 있다.

연료 공급관(8) 내의 연료와 공기 공급관(9) 내의 공기는 연소실(7)에서 혼합 연소되며, 연소에 의해 발생된 고온 화염 가스는 화염 방열관(6)으로 들어간다. 화염 방열관(6)은 열량을 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로(4) 내의 분탄으로 전달한다. 이것에 의해 분탄은 충분히 열량을 흡수하여 승온시켜 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로(4) 내에서 연소가스, 타르 가스 및 발열량이 비교적 높은 석탄으로 분해된다.

연소 가스와 타르 가스는 상기 석탄분해가스 수집관(5)을 통해 킬룬(1)의 가스 제진 액화 설비와 연통하여 분해된 연소 가스와 타르 가스를 수집, 제진, 분리, 가압하여 액화된다. 발열량이 비교적 높은 석탄은 석탄 배출구(3)로부터 수집된다.

[실시예 3]

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 분탄 분해 장치는 공급구(2)와 배출구(3)를 가지고 내부 공간이 밀폐된 킬룬(1)을 포함한다. 킬룬(1)은 수직형 회전식 킬룬이다. 상기 킬룬(1) 내에 화염가스 관로 가열 기구가 설치되고, 상기 화염가스 관로 가열 기구와 킬룬(1)의 내벽 사이에 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로(4)가 형성되어 있다.

상기 킬룬(1)에는 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로(4)와 연통하는 석탄분해가스 수집관(5)이 설치되어 있으며, 킬룬(1) 내벽에는 푸쉬 판(10)이 설치되어 있다. 상기 화염가스 관로 가열 기구는 화염 방열관(6)을 포함한다.

상기 화염 방열관(6)은 킬룬(1)의 외부에 설치되어 있는 연소실(7), 연료 공급관(8) 및 공기 공급관(9)과 연결된다. 화염 방열관(6)은 복수 개가 밀착하여 평행하게 병렬 설치된 관로 또는 밀착하여 배열된 원통 망상 관로이므로 발생된 열을 충분히 분탄으로 전달할 수 있다.

연료 공급관(8) 내의 연료와 공기 공급관(9) 내의 공기는 연소실(7)에서 혼합·연소되며, 연소에 의해 발생된 고온 화염 가스는 화염 방열관(6)으로 들어간다. 화염 방열관(6)은 열량을 상기 통로(4) 내의 분탄에 전달한다.

이것에 의해 분탄은 열량을 충분히 흡수하여 승온되어, 분탄을 진입시켜서 분해하는 통로(4)에서 연소 가스, 타르 가스 및 발열량이 비교적 높은 석탄으로 분해된다. 연소 가스와 타르 가스는 상기 석탄분해가스 수집관(5)을 통해 회전형 킬룬(1)의 가스 제진 액화 설비와 연통한다. 분해된 연소 가스와 타르 가스는 수집, 제진, 분리되어 가스 제진 액화 설비에서 압축되어 액화된다.

1 : 킬룬
2 : 석탄 공급구
3 : 석탄 배출구
4 : 통로
5 : 석탄분해가스 수집관
6 : 화염 방열관
7 : 연소실
8 : 연료 공급관
9 : 공기 공급관
10 : 푸쉬 판

Claims (11)

1. 공급구와 배출구를 가진 틈이 없는 킬룬을 포함하는 분탄 분해 장치에 있어서,
   상기 킬룬 내에 화염가스 관로 가열 기구(機構)가 설치되고, 상기 화염가스 관로 가열 기구와 킬룬 내벽 사이에는 분탄을 진입시켜 분해하는 통로를 형성하여 통로 내의 분탄과 화염가스 관로 가열 기구 내의 화염이 접촉하지 않도록 하며; 상기 킬룬의 말단에는 분탄 진입 분해 통로의 말단에 연통(連通)하는 분탄 분해가스 수집관이 설치되되,
   상기 화염가스 관로 가열 기구는 화염 방열관, 연료 공급관, 공기 공급관 및 연소실을 포함하고, 상기 화염 방열관은 복수 개가 밀착하여 평행하게 병렬 설치된 관로 또는 밀착하여 배열된 원통형 망상(網狀) 관로인 것을 특징으로 하는 분탄 분해 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 킬룬은 수평형 킬룬인 것을 특징으로 하는 분탄 분해 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 킬룬은 수직형 킬룬인 것을 특징으로 하는 분탄 분해 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 킬룬은 동력에 의해 중심축을 따라 회전 가능한 회전식 킬룬이며, 킬룬 내벽에는 석탄을 이송시키는 푸쉬 판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분탄 분해 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 공급구와 배출구를 가진 틈이 없는 킬룬을 포함하는 분탄 분해 장치에 있어서,
   상기 킬룬 내에 화염가스 관로 가열 기구(機構)가 설치되고, 상기 화염가스 관로 가열 기구와 킬룬 내벽 사이에는 분탄을 진입시켜 분해하는 통로를 형성하여 통로 내의 분탄과 화염가스 관로 가열 기구 내의 화염이 접촉하지 않도록 하며; 상기 킬룬의 말단에는 분탄 진입 분해 통로의 말단에 연통(連通)하는 분탄 분해가스 수집관이 설치되되,
   상기 화염가스 관로 가열 기구는 화염 방열관과 연소실을 포함하며, 상기 연소실은 킬룬 외부의 연료 공급관 및 공기 공급관과 연통하고, 화염 방열관은 복수 개가 밀착하여 평행하게 병렬 설치된 관로 또는 밀착하여 배열된 원통형 망상(網狀) 관로인 것을 특징으로 하는 분탄 분해 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 킬룬은 수평형 킬룬인 것을 특징으로 하는 분탄 분해 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 킬룬은 수직형 킬룬인 것을 특징으로 하는 분탄 분해 장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 킬룬은 동력에 의해 중심축을 따라 회전 가능한 회전식 킬룬이며, 킬룬 내벽에는 석탄을 이송시키는 푸쉬 판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분탄 분해 장치.

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