KR101734666B1 - 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속적으로 투입되는 고체연료인 석탄 특히 유연탄을 고온의 열분해 분위기를 만들기 위한 용융로장치와, 용융로장치에 유연탄을 자동으로 공급하기 위한 투입장치 그리고 상기 투입장치와 용융로장치를 이용하여 열분해 된 유증기에서 오일과 수분을 흡착하여 오일과 수분을 추출하기 위한 교반냉각장치와, 상기 교반냉각장치에서 흡착된 오일과 수분을 집합시켜 저장하는 유수저장장치와 상기 교반냉각장치에서 미흡착된 폐가스에 잔류된 오일을 폐가스처리장치에 의해 회수하고, 가스에 포함된 이물질을 여과하는 폐가스여과장치를 포함하여 구성되는 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치에 관한 것으로, 투입호퍼에 연속적으로 투입된 석탄 특히 유연탄이 투입스크류를 거쳐 제1,2차용융로에 설치된 이송스크류장치로 연속적으로 이송되면서 전기히터를 통해 공급된 고열(300~500℃)에 의해 가열 열분해 되어 1차유증기로 기화되고, 제1차용융로에서 가열된 유연탄이 제2차용융로에서 재차 가열 열분해 되어 2차유증기로 기화된 후 오일을 회수하기 위해 다수의 교반냉각기로 구성된 교반냉각장치를 거쳐 가스와 물 그리고 오일로 분리되며, 분리된 가스는 폐가스처리장치로 플로우 되어, 1차가스포집장치에서 포집한 오일과 상기 교반냉각장치에서 포집된 물과 오일은 유수저장탱크로 유입되며, 용융로장치를 연속적으로 통과한 유연탄에서 오일과 수분 등이 추출된 무연탄은 이송스크류장치의 말단에서 회수하도록 설계된 무연탄제조장치에 있어서; 일단은 열분해의 열원으로 전기히터가 장착된 제1,2차용융로와 상기 제1,2차용융로를 관통하여 외부까지 연장설치 되며, 제1,2차용융로 내부에 설치된 부분은 상부가 개방된 상태로 유지되는 스크류하우징과; 상기 스크류하우징에 내장되고, 이송스크류모터에 의해 회전구동 되며, 반경방향으로 일정 길이씩 끊겨 공간을 갖는 나선형 띠 형태로 설계되어 이송물 압출시 믹싱을 증대시키고 유동을 완충시키는 단수 또는 복수의 이송스크류장치와; 상기 교반냉각장치에서 액화되지 않은 가스에 포함된 오일과 폐가스를 최종 여과하는 폐가스처리장치를 포함하여 구성된다. 상기 폐가스처리장치는 폐가스처리장치에서 처리되지 않은 가스를 최종 처리하는 일반적인 스크라바와 같은 폐가스여과장치를 포함하여 구성될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 유연탄으로부터 열분해에 의해 유연탄에 함유된 오일을 회수하고, 동시에 적합한 상태의 무연탄을 생산할 수 있음으로써 유연탄을 직접 연료로 사용함에 따른 불연소에 의한 대기오염을 방지하고, 교반냉각장치에 의해 용융로장치 내부의 유연탄에서 발생된 유증기로부터 오일의 회수율을 높일 수 있다.

Description

유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치{Smokeless Coal Production Device by Thermal Cracking from Flaming Coal}

본 발명은 석탄을 고온 고압의 상태에서 용매를 사용하여 전환시키는 직접액화방식과 석탄가스화 후 촉매상에서 액체연료로 전환시키는 간접액화 기술이 있었다. 또 다른 방법의 하나로 열분해기술을 이용하여 고온 분위기의 용융로에서 석탄 특히 유연탄에 함유된 오일과 수분 등을 열분해에 의해 기화시켜 이를 교반냉각장치를 통해 오일을 흡착하여 회수하는 무연탄제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유연탄에 함유된 오일을 열분해 기술을 활용하여 유연탄에 함유된 오일함량에 가까이 효과적으로 오일을 회수함과 동시에 양질의 무연탄을 함께 생산 가능하도록 고안된 무연탄제조장치에 관한 것이다.

비록 석탄은 다른 대체 에너지보다 오염 유발도가 높고 탄소 배출량이 많지만, 석탄은 매우 저렴해서 석탄의 사용으로 인한 심각한 문제에도 불구하고, 석탄은 값이 싸고 풍부하여 일반 서민층의 경우 주요 에너지 자원으로 이용되고 있다. 추운 지역의 일반 서민층의 경우, 주요 난방연료로 저 비용의 석탄 특히 저렴한 유연탄이 주로 사용되고 있다. 오일이 포함된 유연탄의 경우 연소로 인한 매연과 가스가 발생하면서 스모그 현상과 기타 도시의 대기 유해가스의 농도를 높여 대기오염의 주요 원인이 되고 있다. 특히, 산업의 발전이 낮은 몽고 등의 경우, 대부분이 갈탄(오일 성분이 많이 포함된 유연탄)형태로 채취하여 가스 여과장치 등이 없는 일반 석탄난로에서 태워 난방과 취사를 함에 따라 유연탄의 불완전 연소로 인해 많은 그을음이 발생케 되고 따라서 심각한 대기오염을 유발하게 되어 도심의 스모그현상의 주요 원인이 되고 있다.

고체연료인 석탄을 휘발유 및 디젤유 등의 액체연료로 전환시키는 기술로 고온 고압의 상태에서 용매를 사용하여 전환시키는 직접액화방식과 석탄가스화 후 촉매상에서 액체연료로 전환시키는 간접액화 기술이 개발되어 왔다.

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그러나 유연탄에 함유된 오일을 효과적으로 회수하면서 함께 유연탄을 무연탄으로 처리하는 방법에는 고비용의 플랜트 액화시설외에 다른 방법이 없었다. 그러나 열분해 기술을 이용하면 석탄 등에 포함된 오일과 수분을 기화시켜 기화된 유증기를 냉각 흡착하는 냉각장치를 이용하여 오일과 수분을 회수하고 이를 분리함으로써 오일을 회수가 가능하나 이를 위해서는 교반냉각장치와 같은 고온의 유증기를 효과적으로 냉각 흡착하고 냉각기의 막힘 현상을 방지 하는 설계가 되어야 하며, 열분해를 통해 발생하는 교반냉각장치에서 회수되지 않고 배출되는 폐가스(오일+가스)의 처리를 위한 폐가스처리장치가 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술상의 한계점들을 감안하여 이를 해결하고자 고안된 것으로, 연속적으로 유연탄을 공급하면서 전기히터를 열원으로 사용하여 유연탄을 산소공급이 저산소 또는 없는 상태에서 고온으로 간접 가열시키는 열분해 과정에서 포집된 유증기 가스에서 유연탄에 함유된 오일과 수분을 효과적으로 분리 추출하고, 이용된 유연탄을 양호한 품질의 무연탄으로 재활용함으로써, 풍부한 저가의 유연탄이외에 친환경의 연료를 사용할 수 없는 국가의 일반인이 유연탄을 주요 열원으로 사용함에 따른 환경오염을 방지하고, 유연탄에서 오일 회수율을 높이고, 용이하게 무연탄을 생산해 낼 수 있도록 한 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 투입호퍼에 연속적으로 투입된 각종 석탄이 투입스크류를 거쳐 제1,2차용융로에 설치된 이송스크류장치(300)로 연속적으로 이송되면서 전기히터(220)를 통해 공급된 간접열에 의해 이송된 유연탄이 열분해 되어 제1차용융로에서 제1차유증기(G1)로 기화되고, 상기 기화된 1차유증기는 유증기배출관(290a)를 통해 교반냉각장치(500)의 제1차교반냉각장치(500a,b,c,d)를 거쳐 가스와 오일 그리고 물로 분리 흡착되며, 제2차용융로에서는 유연탄은 재차 가열 분해되어 제2차유증기(G2)로 기화된 후 유증기배출관(290b)를 통해 교반냉각장치의 제2차교반냉각장치(500e,f,g,h)를 거쳐 가스와 오일 그리고 물로 최종 분리되며, 상기 분리된 가스는 폐가스처리장치(1000)로 플로우 되어, 교반냉각기에서 회수되지 않은 오일은 1차가스포집장치(700)에서 다시 포집되고, 폐가스는 2차가스포집처리장치(800)와 순환식여과장치(900)에서 여과되며, 상기 교반냉각장치에서 흡착된 오일과 물은 유수관(660)을 통해 유류저장장치로 유입되며, 오일과 수분이 추출된 무연탄은 이송스크류장치(300)의 말단에서 연속적으로 회수되도록 설계된 무연탄제조장치에 있어서; 상기 이송스크류장치는 용융로장치(200)를 관통하여 외부까지 연장 설치되며, 상기 제1,2차용융로 내부에 설치된 부분은 상부가 개방된 상태로 유지되는 단수 또는 복수개의 스크류하우징(320)과;상기 스크류하우징에 내장되고, 이송스크류모터(340)에 의해 회전 구동되며, 반경방향으로 일정길이씩 끊겨 공간을 갖는 나선형 띠 형태로 설계되어 이송물 압출시 믹싱을 증대시키고 유동을 완충시키는 단수 또는 복수의 이송스크류(310)와; 용융로장치의 중앙 내부온도 상승과 용융로장치(200)의 열팽창에 따른 변형을 방지하는 다수의 변형방지튜브관(230)과; 상기 1차가스포집장치(700)와 2차가스포집처리장치(800), 순환식여과장치(900)가 서로 배관으로 연결된 폐가스처리장치(1000)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 폐가스처리장치의 후반에 잔여 폐가스를 처리하기 위한 스크라바와 같은 폐가스여과장치(1200)를 함께 구성하는 것도 바람직하다.

상기 변형방지튜브관(230)은 제1,2차용융로의 내부에 발생한 고온의 열에 의한 열팽창으로부터 용융로장치의 변형을 방지하고, 기화된 유증기의 활성화를 돕는 장치로서 용융로장치가 열에 의한 팽창으로 변형이 최소화 되도록 설치위치와 튜브의 직경과 수량이 구조적으로 설계 되고, 상기 변형방지튜브관(230)의 내부는 공간이 있는 튜브관 형상으로 전기히터에서 복사 및 전도된 열이 대류열로 용융로장치 내부로 전달되어 유증기의 활성화를 시킬 수 있도록 용융로장치 내부에 구조적으로 융융로 내부에 설치되는 제1,2변형방지튜브관(280a,b)을 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

이때, 상기 폐가스처리장치의 2차가스포집처리장치는 냉각수 물이 떨어지면서 발생하는 수압에 의해 1차가스포집장치에서 배출되는 폐가스가 빨려 들어가면서 직접 스프레이 하여 처리하는 잔류가스포집용분사장치(830)에 의한 습식구조로 이루어지고, 스프레이된 냉각수는 순환식여과장치의 부직포여과필터에 의해 여과된 후 재사용되는 것에도 그 특징이 있다.

상기 폐가스처리장치에서 완전히 여과된 폐가스를 대기중에 배출하지 않고, 다시 스크라바와 같은 폐가스여과장치를 통해 가스를 세정 여과후 대기에 배출하는 것이 환경오염을 보다 적게 하는 방법이 된다.

본 발명에 따르면, 열분해의 열원으로 전기히터를 사용하여 전기로 형태의 용융로 장치를 고안함으로써 유연탄으로부터 오일을 회수할 때 유증기 가스에 의한 관 막힘을 해소하고, 고안된 교반냉각장치의 냉각기능을 향상시켜 효율적으로 오일을 회수하고, 발생되는 폐가스를 또한 효과적으로 처리함으로써 기존 보다 낮은 투자비용으로 유연탄에서 오일을 추출함으로써, 무연탄을 낮은 가격에 공급 가능함에 따라 저렴한 유연탄을 주요 열원으로 사용하는 국가 또는 지역에서는 본 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치를 이용하여 유연탄에서 오일을 추출하여 연료유를 생산하여 수익을 증대할 수 있고, 함께 환경오염이 비교적 낮은 무연탄을 추가 생산이 동시에 가능함에 따라 일반인이 유연탄이 아닌 무연탄을 주요 열원으로 사용함에 따라 대기오염을 줄이는 효과를 함께 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치의 교반냉각장치의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치의 용융로장치의 세부 구성도
도 4는 본 발명에 따른 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치의 용융로장치의 종단면도
도 5는 본 발명에 따른 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치의 이송스크류의 구조도
도 6은 본 발명에 따른 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치의 교반냉각기의 기체유출방지장치의 상세도
도 7은 본 발명에 따른 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치의 교반냉각기의 기체흐름유도장치의 설명도
도 8은 본 발명에 따른 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치의 잔류가스포집용분사장치의 단면도
도 9는 본 발명에 따른 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치의 폐가스처리장치의 구성도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치는 크게 투입장치(100), 용융로장치(200), 이송스크류장치(300), 배출장치(400) 및 다수의 교반냉각기들로 구성된 교반냉각장치(500), 폐가스처리장치(1000),냉각탑(1100),폐가스여과장치(1200) 그리고 각 장치를 상호 연결하는 배관장치(600)로 구성되어 진다.

또한, 도면에 도시하지 않았으나 상기 각각의 장치마다 온오프(On-Off)제어와 모터의 회전속도와 전기히터로의 온도 등을 제어하는 중앙제어장치가 연결되어 구성된다.

먼저, 상기 투입장치(100)는 컨베어(110)와 투입호퍼(120)와 투입피더(130) 및 투입스크류(140)와 투입스크류모터(150)와 열전도 차단판(160)를 포함하여 구성되며, 컨베어(110)앞 공정에 필요에 따라 유연탄을 일정크기로 분쇄하는 분쇄기가 추가 되어 구성될 수 있으며 이때는 투입호퍼 앞에 별도의 분쇄기가 추가될 필요는 없다.

투입호퍼(120)에는 유연탄을 비롯한 오일이 함유된 갈탄 등이 연속적으로 투입된다. 이렇게 상기 투입호퍼(120)로 투입되는 각종의 유연탄에는 이물질, 즉 흙 또는 수분 등이 포함되어 있는 상태로 투입되어도 지장 없이 처리할 수 있다.

또한, 상기 투입호퍼(120)에는 투입되는 유연탄을 일정 크기로 분쇄하는 파쇄기가 포함되거나 또는 이미 분쇄된 유연탄이 투입될 수 있다.

그리고, 상기 투입피더(130)는 회전형 블레이드로 이루어진 것으로, 상기 투입호퍼(120)의 하단에 설치되고, 투입호퍼(120)로 투입된 각종 유연탄들을 투입스크류(140)로 일정량씩, 즉 연속적으로 정량 공급하기 위해 구비된다.

아울러, 상기 투입스크류(140)는 상기 투입피더(130)의 하방에 연결 설치되고, 후술되는 용융로장치(200)와 연결되게 설치된다.

이 경우, 상기 투입스크류(140)는 상기 투입피더(130)에 의해 정량 공급된 각종 유연탄들을 제1차용융로(200a)로 이송하기 위한 수단으로, 중앙제어장치에 의해 제어되는 투입스크류모터(150)에 의해 회전 구동되면서 상기 유연탄들을 연속적으로 이송하게 된다.

특히, 도면에 상세히 도시하지는 않았지만 상기 투입호퍼(120)의 하단에 로터리밸브(미도시)를 더 부착하여 용융로장치 내부에서 형성된 가스가 상기 투입호퍼(120)를 통해 외부로 리크(leak)되는 것, 즉 역류되는 것을 막아주도록 함이 더욱 바람직하다.

뿐만 아니라, 상기 투입스크류(140)의 끝단 일부는 스크류, 즉 날을 형성하지 않도록 하여 원료가 용융로장치로 들어갈 때 압축된 상태로 밀어 넣어지도록 하여 가스의 역류를 다시 한번 차단하도록 함이 더욱 바람직하다.

다시 말해, 상기 투입스크류(140) 쪽에서 가스의 1차 역류를 막고, 상기 투입호퍼(120)의 하단에는 가스공기의 2차 역류를 막게 되므로 용융로장치에서 발생된 가스가 역류되어 외부로 리크되는 것을 완전히 차단할 수 있게 된다.

또한, 상기 열전도차단판(160)에서 용융로장치로부터 전도되는 열을 차단하는 단열 재료를 사용하여 용융로장치의 열손실을 막도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 용융로장치(200)는 도 3에 예시된 바와 같이, 외부와 전기히터 사이를 단열하는 단열재(210)와 열원인 전기히터(220)와, 스크류하우징(320), 이송스크류(310) 및 이송스크류모터(340),배출구(350)를 포함하는 이송스크류장치(300)와, 변형방지튜브관(230) 그리고 유증기배출관(240a,b)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 용융로장치(200)는 내부를 고온 분위기로 유지할 수 있도록 밀폐되며, 유연탄에서 물과 오일을 충분히 가열시키면서 열분해 할 수 있는 온도, 예컨대 350℃ 이상, 바람직하기로는 350~500℃ 정도로 중앙제어장치에 의해 전기히터(220)의 온도를 제어하게 된다.

그리고, 도 1과 3에 도시한 바와같이, 용융로장치의 열원으로 용융로장치(200)에 설치하되 열복사와 열전도가 상기 스크류하우징(320)의 하부와 측면에 충분히 방사되게 하는 것이 바람직하다.

상기 변형방지튜브관(230)은 도 3과 도4에 도시한 바와같이, 제1,2차용융로의 내부에 발생한 고온의 열에 의한 열팽창으로부터 용융로장치가 열에 의한 팽창으로 변형이 최소화 되도록 설치위치와 튜브의 직경과 수량이 구조적으로 설계되고, 변형방지튜브관(230)의 내부는 공간이 비워 있는 튜브관 형상으로 전기히터에서 복사 및 전도된 열이 대류열로 용융로장치 내부 중심으로 전달되어 유증기의 활성화를 증폭시킬 수 있도록 제1,2차용융로 내부를 관통하여 구조적으로 제1,2변형방지튜브관(280a,b)과 같이 설치되어 기화된 유증기(G1,2)의 활성화를 돕는 것을 특징으로 한다.

또한, 용융로장치의 뜨거운 공기가 변형방지튜브관(230)으로 흘러 용용로 내부 중심의 공기 온도를 높임으로써 열복사와 열전도에 의한 온도 상승을 도와 에너지를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 열에 의한 용용로의 변형을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

아울러, 상기 용융로장치의 열원은 가스와 오일을 열원으로 사용할 수 있으나 전기히터(220a,b)와 같은 전기를 열원으로 사용하는 것이 용융로의 온도제어와 에너지 절감측면서 보다 바람직하며, 상기 도면 상에는 도시하지 않았지만, 전기히터에는 용융로장치의 온도를 제어하고 조절할 수 있는 컨트롤 중앙제어장치와 연결되며, 전기히터의 온도 조절을 위한 각 종 온도센서와 제어장치가 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전기히터에는 자동온도조절기가 설치되고, 상기 용융로장치에는 열감지기가 더 연결되며, 과열되는 경우 자동차단 하도록 구성할 수도 있다.

그리고, 상기 스크류하우징(320)은 일정 경사를 가지고 배치되며, 일단은 상기 용융로장치(200)를 관통하여 외부까지 연장 배열되고, 제1,2차용융로(200a,b) 내부에 위치한 부분의 상부는 개방된 상태로 유지된다.

이렇게 상부가 개방된 상태로 유지되는 것은 투입스크류(140)를 통해 투입된 유연탄을 용이하게 수납할 수 있도록 하기 위함임과 동시에 열원에 의한 열교환을 통해 기화 효율을 높이기 위함이다.

이때, 상기 스크류하우징(320)은 도 3과 4의 예시와 같이, 처리용량을 늘릴 수 있도록 2개가 한 쌍을 이루도록 복수개가 설치되는 것이 보다 바람직하다.

그리고, 상기 스크류하우징(320)에는 일단에 설치된 이송스크류모터(340)에 의해 회전 구동되는 이송스크류(310)가 설치되는데, 상기 이송스크류(310)는 일정속도로 회전되면서 유연탄 및 가열된 유연탄 그리고 추출된 무연탄 등을 이송하게 된다.

덧붙여, 상기 제1차용융로(200a)를 벗어난 스크류하우징(320)은 완전히 밀폐된 형태를 유지하여야 하며, 상단 단부 근방에는 배출구(350)가 형성되고, 상기 배출구(350)와 제1차용융로(200a)의 외벽 사이의 스크류하우징(320)상에는 냉각쟈켓(330)이 더 구비될 수 있다.

상기 냉각쟈켓(330)은 가열된 무연탄들이 배출구(350)를 향해 상방향으로 이송될 때 40℃이하로 냉각시키도록 하여 후속가공을 더욱 용이하게 하기 위함이며, 이는 필수적으로 요구되는 사항이 아니라 선택사항이다.

특히, 본 발명에서는 상기 이송스크류(310)가 특수한 구조를 갖는데, 이는 이송물이 석탄, 유연탄 및 무연탄 등 다양한 형태이기 때문에 부하가 걸리면 동작이 불안정하고 장치가 스톱되는 현상이 유발될 수 있으므로 도 5의 예시와 같이, 이송스크류(310)를 스크류축(310a)에 연속하여 설치하지 않고, 중간 중간이 끊어진 띠모양(띠가 나선형을 이룬 형상)을 갖도록 함으로써 믹싱 효과(섞어 주는 효과)를 증대시키고 유동성을 높이고, 이송물을 균등하게 이송할 수 있도록 구성됨과 함께 스크류축에 부하가 걸리는 경우에는 중앙제어장치에서 이를 감지하여 자동으로 역회전으로 부하를 감소하는 자동제어 장치가 장착되는 것이 특히 바람직하다.

이를 위해, 스크류축(310a)의 반경방향으로 상기 이송스크류(310)를 3등분하여 평철 등과 같은 보강부재(310b)를 붙여 스크류축(310a)의 변형을 막고, 끊어진 공간(310c) 사이로는 이송물이 유동 가능하여 완충기능은 물론 잘 섞일 수 있도록 유도하는 형태로 구성됨이 바람직하다.

아울러, 도 1의 예시와 같이, 상기 제1,2차용융로(200a,b)의 상부에는 유증기배출관(240a,b)이 연결되고, 상기 유증기배출관(240a,b)에는 각각 제1차교반냉각장치(500a,b,c,d)와 제2차교반냉각장치(500e,f,g,h)가 설치되어, 유연탄이 열분해에 의해 발생한 유증기가 저온으로 냉각되면서 응축되어 수분과 오일을 포집하는 용도로 활용할 수 있도록 구성된다. 또한, 제1,2차용융로(200a,b)는 변형방지튜브관(230)에 의해 상기 전기히터 열원으로부터 복사 및 전도된 열을 대류에 의해 제1,2차용융로 내부에 고열을 전달할 수 있도록 구성된다.

그리하여, 상기 제1,2차용융로(200a,b)에서 기화된 가스에 함유된 기름 성분을 제1,2차교반냉각장치(500a~h)를 통해 냉각 응축하여 수분과 유분을 포집되고, 상기 제1,2차교반냉각장치에서 포집된 액체상태의 수분과 오일등의 혼합유들은 유수관(660)으로 이송된 다음 유수저장장치(450)로 이송된다. 도시 하지 않았으나 상기 제1,2차교반냉각장치(500a~h)에서 응축되지 못한 유증기 가스를 다시 반복하여 포집하도록 제1,2차교반냉각장치와 동일한 구성의 제3차교반냉각장치로 이송시켜 오일을 추출하는 장치를 부가 할 수도 있다. 상기 유수저장장치에서 도시하지 않았으나 일반적인 유수분리장치를 거쳐 수분을 분리하면, 오일만 추출할 수 있고, 상기 오일은 여러 가지 후처리공정을 통해 다양한 용도의 연료유로 활용할 수 있다. 제1,2차교반냉각장치에서 응축되지 않은 기체 상태의 가스는 상기 제1,2차교반냉각장치의 가스배출구(H8,H16)를 통해 폐가스처리장치(1000)의 여과과정을 거쳐 가스에 남아 있는 오일을 최대한 추출을 할 수 있도록 하여 주는 것이 보다 바람직하다. 상기 폐가스처리장치(1000)에서 여과된 기체는 폐가스여과장치(1200)를 거쳐 최종 여과된 후 대기 중으로 방출한다.

이때, 상기 제1,2차교반냉각장치에서 1번교반냉각기(500a,e)의 냉각수 온도는 약 80~100℃이고, 2번교반냉각기(500b,f)에서는 약 70~90℃, 3번교반냉각기(500c,g)에서 약 50~60℃, 4번교반냉각기(500d,h)에서는 약 30℃ 이하로 냉각수 온도를 유지하는 것이 오일회수율을 높이는되 바람직하다.

이와 같이, 교반냉각장치(500)는 다수의 냉각기들로 구성되며, 주로 혼합유 포집 및 폐가스 분리 기능을 수행한다.

도 6의 예시와 같이, 기체유출방지장치(570)는 유증기가 교반냉각장치(500)에 유입된 후 냉각 흡착이 되기 전에 드레인배출구(D1~D8)로 유출되지 않도록 교반냉각기의 하부에 회전축(590)과 연결되어 3개 이상의 날개가 장착되어 있어 냉각기모터(540)가 회전하면서 공기의 흐름을 상향으로 불어 올리는 기능을 한다. 또한 도 7의 예시와 같이, 기체흐름유도장치(580)은 유증기가 1번교반냉각기(500a,e)에서는 상향으로 올라가도록 기체흐름유도장치(580)가 하부가 넓고 상향으로 좁은 형상의 날개를 2개 이상 지지로드(520a,b)에 부착하여 상향으로 유증기를 올려 보내어 자연스럽게 1번교반냉각기에 체류하는 시간을 갖도록 하고, 상단의 1차냉각기가스배관(630)을 통해 2번교반냉각기(500b,f)로 유증기를 유인하고, 상기 1번교반냉각기(500a,e)의 기체흐름유도장치(580)와 다른 역방향으로 상부는 넓고, 하부는 좁은 형태의 날개가 2개 이상 지지로드에 부착하여, 유증기의 흐름방향을 아래로 향하게 하고, 기체유출방지장치(570)의 회전힘에 의해 유증기가 드레인배출구(D2)로 누출되지 않고, 2차냉각기가스배관(640)를 따라 3번교반냉각기(500c,g)로 자연스럽게 유인된다. 3번교반냉각기(500c,g)에서의 기체흐름유도장치(580)는 1번교반냉각기(500a,e)의 방향과 동일한 방향으로 유증기가 상향으로 올라가며, 다시 3차냉각기가스배관(650)를 통해 4번교반냉각기(500d,h)로 유입되고, 기체흐름유도장치 (580)에 의해 하향방향으로 유증기가 흐르게 된다. 최종적으로 냉각 흡착되지 못한 폐가스는 가스배출구(H8,H16)을 통해 폐가스처리장치(1000)에서 처리된다.

다른 한편, 도 3의 예시와 같이, 상기 배출장치(400)는 배출스크류(410)와 배출스크류모터(430) 및 무연탄수집탱크(440)를 포함한다.

아울러, 상기 배출스크류(410)의 외부는 냉각쟈켓(420)이 구비되어 배출되는 무연탄을 충분히 40℃ 냉각시킴으로서 화재위험 방지와 작업자가 수작업으로도 안전하게 처리할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 배출스크류(410)는 밀폐된 하우징에 내장된 상태로 상기 배출구(350)와 연결되어 유증기가 추출된 무연탄을 공급받을 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 배출스크류모터(430)는 상기 배출스크류(410)를 회전 구동시키기 위해 그 일단에 설치되는 것이며, 상기 무연탄수집탱크(440)는 배출된 무연탄을 수납한 후 재처리하기 위한 용기이다.

아울러, 이와 같은 처리 과정에서 여러 경로를 거쳐 처리된 가스는 최종적으로 교반냉각장치(500)를 통해 폐가스처리장치(1000)로 유입된다.

상기 폐가스처리장치(1000)는 도 9에서와 같이, 1차가스포집장치(700)의 중앙 하단부의 폐가스입구(710)로 가스가 주입되고, 주입된 가스 중 무거운 것은 하강하고 가벼운 것은 상승하게 되며, 그 과정에서 양분되어 설치된 다수의 가스체류장치(720)을 통해 오일가스들이 응축되고, 이때 가스 중에 함유된 오일는 하강하여 유류구(730)를 통해 유수저장장치(450)으로 배출되며, 오일이 분리된 가스는 다시 상승하여 1차가스포집장치출구(740)를 통해 배출되는 구조를 가진다.

또한, 상기 1차가스포집장치출구(740)를 통해 상승 배출된 가스는 2차가스포집처리장치(800)로 유입된다.

상기 2차가스포집처리장치(800)는 도 8과 9에서와 같이, 지금까지 설명된 여과기들(간접냉각,서냉방식)과 달리 물을 직접 가스에 뿌려 급냉하는 직접 냉각방식의 여과기로서, 여과기 내부로 가스가 유입되면 상부에 설치된 잔류가스포집용분사장치(830)을 통해 물이 분사되고, 이 냉각수에 의해 1차가스포집장치출구(740)로부터 유입되는 가스가 잔류가스포집용분사장치(830)에서 물이 떨어지면서 발생하는 수압에 의해 흡인되면서 냉각 포집된 가스는 냉각수에 포함되어 완전히 처리하게 되며, 냉각수는 하방으로 낙하되고 순환식여과탱크(900)에서 가스는 폐가스배출단(930)으로 배출되며, 낙하된 냉각수는 다시 부직포여과필터(920)를 통해 여과된 후 펌프(940) 등에 의해 순환되어 다시 순환수로 사용되게 된다.

이 과정에서, 마무리 냉각 및 포집이 이루어지고, 최후까지 남을 수 있는 가스는 폐가스여과장치(1200)에서 수냉식 방식으로 재처리 후 대기로 방출하는 것이 환경오염방지를 위해 바람직하다 할 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동 관계를 갖는다.

먼저, 오일을 회수할 유연탄을 투입호퍼(120)에 연속적으로 투입시킨다.

이때, 유연탄은 일정 크기로 파쇄되어 투입되거나 투입호퍼(120) 내에서 일정 크기로 파쇄 될 수 있다.

투입호퍼(120)를 통과한 유연탄은 투입피더(130)에 의해 투입스크류(140)로 일정량씩 연속적으로 투하되고, 투입스크류(140)는 유연탄을 제1,2차용융로 (200a,b)의 스크류하우징(320) 상부로 이송시킨다.

상기 스크류하우징(320) 속으로 낙하 공급된 유연탄은 제1,2차용융로(200a,b)에 관통 설치된 복수의 이송스크류(310)를 따라 연속적으로 압출 이송된다.

이송스크류(310)를 따라 이송되는 유연탄은 전기히터(220a,b)에 의해 공급된 고열에 의해 열분해 되고, 열분해된 유연탄에 포함된 일부 수분과 오일 성분은 기화되어 제1차용융로(200a)와 제2차용융로(200b)상부의 유증기배출관(290a,b)에 연결된 교반냉각장치(500)로 각 각 연속적으로 유입된다.

아울러, 상기 유증기(G1,2)는 제1,2차교반냉각장치(500a~h)에서 냉각되어 가스와 액화 혼합유로 분리된다. 기화된 가스는 폐가스처리장치(1000)를 거쳐 폐가스여과장치(1200)로 플로우 되고, 액화된 물과 오일은 혼합유 형태로 유수저장장치(450)로 유입 저장된다.

한편, 상기 제1,2차용융로(200a,b)의 이송스크류(310)에서 이송되면서 기화되고 남은 무연탄은 냉각쟈켓(330)을 통해 1차 냉각된 후 배출구(350)를 통해 연속적으로 배출장치(400)로 이송된다.

그리고, 배출구(350)로 낙하된 무연탄은 배출스크류(410)를 통해 무연탄수집탱크(440)로 수납된 후 재처리되고, 필요 개소로 출하되어 활용되게 된다.

이와 같이, 본 발명은 제1차용융로(200a) 및 제2차용융로(200b)를 가열하는 열원으로 전기히터(220a,b)를 사용함으로써 환경오염을 극소화하고, 처리 과정에서 발생되는 유증기 가스를 처리하여 오일을 회수하면서 유연탄으로부터 무연탄을 용이하게 추출할 수 있게 된다.

물론, 경우에 따라서는 폐가스처리장치(1000)에서 처리한 최종 처리된 가스를 일반적인 스크라바와 같은 폐가스여과장치(1200)로 처리할 수 있으며, 또 다른 경우에는 그냥 대기중으로 방출할 수도 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

100 : 투입장치
200 : 용융로장치
200a : 제1차용융로
200b : 제2차용융로
220 : 전기히터
230 : 변형방지튜브관
300 : 이송스크류장치
400 : 배출장치
440 : 무연탄수집탱크
450 : 유수저장장치
500 : 교반냉각장치
600 : 배관장치
700 : 1차가스포집장치
800 : 2차가스포집처리장치
900 : 순환식여과장치
1000 : 폐가스처리장치
1100 : 냉각탑
1200 : 폐가스여과장치
G1,2 : 유증기

Claims (4)

1. 유연탄에서 오일과 수분을 분리하여 유연탄에 함유된 일정량의 오일을 회수하고, 무연탄을 제조하는 장치에 있어서, 유연탄을 연속적으로 공급하기 위한 투입장치(100)와; 유연탄을 고온의 열분해 분위기를 만들기 위한 용융로장치(200)와; 상기 투입장치와 용융로장치를 이용하여 열분해 된 유증기(G1,2)에서 오일과 수분을 흡착하여 오일과 수분을 추출하기 위한 교반냉각장치(500)와; 상기 교반냉각장치에서 흡착된 오일과 수분을 유수관(660)을 통해 집합시켜 저장하는 유수저장장치 (450)와; 상기 투입장치에서 연속 투입된 유연탄을 용융로장치의 중앙을 관통하여 설치되고, 유연탄의 체류시간을 회전속도로 조정하고, 유연탄을 연속적으로 이송하는 이송스크류장치(300)와, 상기 용융로장치에서 열분해 되어 오일과 수분이 추출된 무연탄을 냉각 처리하여 배출하는 배출장치(400)와; 상기 교반냉각장치에서 미흡착된 폐가스에 잔류된 오일을 포집하면서 가스에 포함된 이물질을 여과하는 폐가스처리장치(1000)로 구성되어 것을 특징으로 하는 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치.
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 용융로장치(200)는 제1차용융로(200a)와 제2차용융로(200b)의 좌우측에 부착되는 전기히터(220)와, 상부에는 용융로의 열팽창에 의한 변형을 방지하고, 용융로 내부의 온도를 균일하게 하여 기화된 유증기(G1,2)를 활성화하는 변형방지튜브관(230)을 갖는 것을 특징으로 하는 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치.
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 교반냉각장치(500)는 용융로장치(200)에서 연속적으로 발생한 고온의 유증기(G1,2)를 제1~8차교반냉각기(500a~h)의 외주부에 위치한 냉각쟈켓(550)의 냉각수로 냉각하는 교반냉각장치로서, 교반냉각기의 챔버내에 유입되는 유증기의 흐름을 상하로 원할히 하면서 유증기를 냉각된 교반냉각기의 내벽으로 유도하여 냉각효과를 증대하는 2개 이상의 기체흐름유도장치(580)와 상기 챔버 하단부에 부착되어 유증기가 냉각되기 전에 하단의 드레인배출구(D1~D8)로 배출되는 것을 방지하는 기체유출방지장치(570)를 갖는 것을 특징으로 하는 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치.
4. 청구항 1에 있어서;
   상기 교반냉각장치에서 미흡착된 폐가스에 잔류된 오일을 포집하는 2개 이상의 가스체류장치(720)와 상기 가스체류장치에 포집된 오일이 모여 유수저장장치로 배관연결되는 유류구(730)와 1차가스포집장치출구(740)로 구성된 1차가스포집장치(700)와, 상기 1차가스포집장치출구(740)로부터 유입되는 가스를 잔류가스포집용분사장치(830)에서 분사되는 냉각수에 의해 흡인되면서 냉각 포집하는 2차가스포집처리장치(800)와, 상기 2차가스포집처리장치(800)로부터 낙하된 냉각수를 부직포여과필터(920)를 통해 여과하고, 포집되지 않은 폐가스를 배출하는 폐가스배출단(930)과 순환수를 순환시키는 펌프(940)를 포함하여 구성된 순환식여과장치(900)을 배관으로 서로 연결시킨 폐가스처리장치(1000)에 있어서 1차가스포집장치와 2차가스포집처리장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치.

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