KR102159297B1 - 코크스의 담금질 처리 공정 및 장치 - Google Patents

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Abstract

석탄의 증류로부터 생성되고, 900℃ 이상의 온도를 갖는 코크스를 담금질을 위한 방법이 설명된다. 상기 방법은, (a) 코크스와 유체 사이에 개재되는 열전도성 물질의 벽들을 통하여 유체와 열 교환에 의하여 대략 700 내지 300℃로 상기 코크스의 온도를 낮추는 단계, (b) 터보-쿨러(T)에 대략 700 내지 300℃의 상기 코크스를 연속적인 흐름으로 공급하는 단계, (c) 상기 터보-쿨러(T)에 100℃ 이하의 온도의 물을 하나 이상의 입구 개구(10, 15, 16)를 통하여, 연속적인 흐름으로 공급하고, 회전자의 작용으로 물과 코크스의 흐름이 영향을 받아, 하나 이상의 배출 개구(11) 쪽으로 코크스를 전진시키는 단계 및 (d) 상기 하나 이상의 배출 개구(11, 12)로부터 200℃ 이하의 온도의 코크스의 흐름과, 수증기의 흐름을 연속적으로 배출하는 단계를 포함하고, 상기 터보-쿨러(T)는, 내벽에 대하여 선택적인 냉각 재킷(21)을 구비하여 제공되고 각각 단부 플레이트(19, 20)들에 의해 대향하는 단부가 폐쇄되는 원통 관형 본체(10), 코크스를 위한 하나 이상의 입구 개구(9), 물을 위한 하나 이상의 입구 개구(10, 15, 16), 하나 이상의 배출 개구(11, 12), 및 코크스의 전진과 처리를 위해 적용되고, 방사상으로 돌출되는 부품(14)들을 구비하여 제공된 샤프트(13)를 포함하며, 상기 원통 관형 본체(18)에 회전 가능하게 지지되는 회전자를 포함한다.

Description

코크스의 담금질 처리 공정 및 장치 {A PROCESS AND APPARATUS FOR QUENCHING COKE}
본 발명은 야금 산업 분야에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 석탄의 증류(코킹(coking))에 의해 생성되는 코크스의 담금질 처리 공정과, 이러한 처리 공정을 수행하기 위한 플랜트(plant)에 관한 것이다.
코크스는 연료로서 사용되고, 광석들의 용해로에서, 즉 고로(blast furnace)에서 환원제로서 사용되는 것이다. 코크스는, 소위 코킹 플랜트인, 석탄의 정제 공정에 의해 획득되며, 이것은 일반적으로 복잡한 철강 플랜트의 일부이다. 코킹 플랜트는 다른 하나의 배터리(battery) 옆에 배치된, 실리카(silica) 또는 실리코-알루미나 (silico-aluminous) 내화 벽돌들로 내부가 코팅된 일련의 셀들로 만들어진 로(furnace)들을 포함한다.
석탄은 셀에 밀폐하여 폐쇄되며, 상기 셀들은 하나의 셀과 다른 하나의 셀 사이에 공동에서 연소하는 가스들의 화염에 의해 외부로부터 가열된다. 석탄은 대략 1200 내지 1300℃에서, 14/24시간 동안 셀들에 남아있게 되며, 그동안 황과 휘발성 물질들이 상당 부분 방출되고, 고로에서 사용하기 위해 필요한 다공성(porosit)과 기계적 내구성의 특징들을 얻게 된다.
고로에서, 코크스는 연료로서 작용하고, 발생하는 다양한 화학적 반응에 필요한 온도가 되게 하며, 따라서 철 광석들의 환원을 생성하며, 철의 탄화가 실행된다.
코킹 단계의 끝에서, 대략 1200 내지 1300℃ 온도의 코크스는, 적절한 인출 장치를 사용하여 로(furance)로부터 빼내어 진다.
그리고 나서, 석탄은 소위 담금질이라 불리는 처리 공정을 통하여 냉각된다.
코크스의 "습식(wet)" 및 "건식(dry)" 담금질에 대한 기술들이 알려져 있다. 첫번째 기술은 담금질 타워에 공급하기 위해 담금질 카(car)로 로(furance)로부터 빼낸 코크스를 전달하는 것을 포함한다.
담금질 타워에서, 1200 내지 1300℃로부터 상온(ambient temperature)에 가까운 온도로 빠르게 낮추기 위하여 대량의 물이 코크스에 부어진다.
담금질 타워들은 발생되는 수증기의 흐름에 의해 동반되는 미립자들을 보유하기 위하여 적절한 배플들이 주로 갖춰진다.
상술한 "습식" 기술은 코크스의 담금질 단계를 바로 참고하면 수많은 그리고 명확한 단점들을 포함한다.
주된 단점은 담금질 타워로부터 빠져나가는 증기들과 함께 빠져나오는 상당한 양의 응축된 탄화수소(polycyclic hydrocarbons)들에 있다. 코크스의 물과의 처리는, 대략 1200 내지 1300℃의 온도에 있고, 사실 일종의 수증기 증류를 발생시키며, 여기서 담금질 타워로부터 방출되는 수증기는 다양한 유기 물질들, 이들 중에서, 고독성 및 발암물질로 잘 알려져 있는 예를 들면, 안트라센(anthracene), 아세나프텐(acenaphtene), 벤조피렌(benzopyrene), 벤조플루오란텐(benzofluorantene), 페난트렌(phenanthrene) 및 크리센(chrysene)과 같은 다환 방향족 탄화수소(aromatic polycyclic hydrocarbons; IPA)를 또한 수반한다.
상기 담금질 타워들에서 제공되는 미립자를 보유하는 배플들은 상술한 독성 및 발암 유기물들이 주변 환경으로 방출되는 것을 전적으로 막을 수 없다.
추가적인 단점은, 코크스에 물을 단순히 붓는 것으로 담금질을 하는 경우, 열 에너지를 전혀 회수함이 없이 발생하는 거대한 양의 열에너지의 확산시키는 것으로 인한 것이다.
앞서 언급한 두 번째 기술인, 즉 두문자 "CDQ" (건식소화장치(Coke Dry Quenching))로 정의되는, "건식" 기술은 물의 도움이 없이 수행되는 코크스의 담금질에 대한 공정이다.
코크스는 적절한 호퍼로 전달되고, 여기서 비활성 기체(예를 들면, 질소)의 흐름은 열 교환 수단이 된다. 코크스를 통과하여 지나가는 가스는 코크스가 냉각되는 동안 과열되게 된다. CDQ 플랜트들은 매우 복잡하고, 크기가 크므로, 이러한 이유로 유채 상태에서 사용 가능한 물이 없는 경우에 주로 지어진다.
따라서, 본 발명의 근본적인 문제는, 증기 흐름에서 미립자뿐만 아니라, 특히 유기 휘발성 물질(organic volatile substances), 특히 다환 방향족 탄화수소의 방출의 엄격한 제어를 보장하고, 담금질 단계 동안에 열 에너지를 실질적으로 개선하는 것을 보장하는, 코킹에 의해 생성된 코크스를 담금질하기 위한 처리 공정을 제공하는 것이다.
이러한 문제는 본 발명에 따른 석탄의 증류로부터 생성되고, 900℃ 이상의 온도를 갖는 코크스를 담금질하는 방법에 의해 해결되었다. 상기 방법은,
(a) 코크스와 유체 사이에 개재되는 열 전도성 물질의 벽들을 통하여 유체와 열 교환에 의하여 대략 700 내지 300℃로 상기 코크스의 온도를 낮추는 단계;
(b) 터보-쿨러에 상기 코크스를 연속적인 흐름으로 공급하는 단계;
(c) 상기 터보-쿨러에 100℃ 이하의 온도의 물을, 하나 이상의 입구 개구를 통하여, 연속적인 흐름으로 공급하고, 회전자의 작용으로 물과 코크스의 흐름이 영향을 받아, 하나 이상의 배출 개구 쪽으로 코크스를 전진시키는 단계; 및
(d) 상기 하나 이상의 배출 개구로부터 200℃ 이하의 온도의 코크스의 흐름과, 수증기의 흐름을 연속적으로 배출하는 단계를 포함하고,
상기 터보-쿨러는, 내벽에 대하여 선택적인 냉각 재킷을 구비하여 제공되고 각각 단부 플레이트들에 의해 대향하는 단부가 폐쇄되는 원통 관형 본체, 코크스를 위한 하나 이상의 입구 개구, 물을 위한 하나 이상의 입구 개구, 하나 이상의 배출 개구, 및 코크스의 전진과 처리를 위해 적용되고, 방사상으로 돌출되는 부품들을 구비하여 제공된 샤프트를 포함하며, 상기 원통 관형 본체(18)에 회전 가능하게 지지되는 회전자를 포함한다.
본 발명의 일 양상에서, 상기 (a) 단계에서 코크스의 온도를 낮추기 위한 상술한 유체는 물이고, 상기 (a) 단계의 경우에 고온의 증기가 발생된다.
또 다른 양상에서, 상기 (a) 단계에서 코크스의 온도를 낮추는 상술한 유체는 투열성 오일이고, 이 경우에 투열성 오일은 코크스와의 열 교환을 통하여 고온이 되고, 벡터(vector)로서 그리고 에너지 회수를 위한 회로에서 열원으로서 사용된다.
바람직하게는, 상술한 물의 연속적인 흐름이 상기 원통 관형 본체에 외부에 길이방향으로 배치된 매니폴드들을 통하여 터보-쿨러에 공급되고, 상기 물에 대한 하나 이상의 입구 개구는 상기 매니폴드들의 일 단부에 위치한 하나 이상의 개구와, 상기 매니폴드들로부터 분기되고 그 전체 길이를 따라서 원형 관형 본체의 내부벽까지 이어지는 복수의 노즐들을 포함한다.
바람직하게는, 물을 위한 하나 이상의 입구 개구는 회전자의 상기 샤프트에 형성된 물을 도입하기 위한 복수의 노즐들을 또한 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은 상기 (a) 단계에서 발생 된 고온의 증기를 에너지 회수를 위한 에너지 발전기에 공급하는 단계를 포함한다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은 코크스와의 열 교환의 결과 고온이 되는 투열성 오일을 에너지 회수를 위한 발전기에 공급하는 단계를 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 상기 (d) 단계에서 터보-쿨러로부터 방출되는, 대략 600 내지 200℃의 온도를 갖는 수증기의 열을, 70℃ 미만의 온도, 바람직하게는 대략 10 내지 50℃의 온도를 갖는 물과의 열 교환으로 회수하여, 결과적으로 다양한 용도 및 폐기물 에너지화 용도의 (100℃ 미만의 온도의) 고온의 물과, 주로 대략 400 내지 120℃인, 100℃ 초과의 온도의 증기를 제공하는 단계를 포함한다.
이 열 교환 단계를 빠져나간 증기는, 예를 들면 스크러버(scrubber)를 사용하는 세정 단계와 응축 단계로 보내어 지고, 따라서 담금질 공정에 다시 공급될 수 있는 물과, 건조되고 작은 알 모양이 될(pelletized) 수 있는 슬러지를 얻는다.
이러한 슬러지는, 코크스와 실질적으로 동일한 화학적 조성을 갖고, 회수 사이클로 보내어 질 수 있다.
상기 코크스를 대략 700 내지 300℃의 온도로 낮추는 상술한 (a) 단계는 바람직하게는,
- 다각형 단면을 구비한 기부, 열 전도성 물질, 바람직하게는 금속으로 만들어진 벽들을 구비한 케이스, 및 열 전도성 물질, 바람직하게는 금속으로 만들어지고, 서로 나란하게 연장되고 상기 기부에 대하여 수직인 복수의 배플을 포함한 전도성 보일러를 제공하는 단계; 및
- 상기 코크스의 열을 상기 덕트들에서 순환하는 상기 유체에 전달하고, 그로부터 출력되는 고온의 증기를 발생시키도록, 상기 배플들 사이와 상기 배플들과 벽들 사이에 정해지는 공간들에 상기 보일러에 900℃ 이상의 온도를 갖는 코크스를 도입하는 단계에 의해 수행되며,
열 전도성 물질, 바람직하게는 금속의 상기 덕트들은 상기 벽들과 상기 배플들에 적용되고, 상기 기부에 대하여 수직 방향으로 연장되며, 상기 덕트들은 서로 유체 연통되며, 상술한 유체에 대한 입구와 출구를 구비하여 제공된 일종의 서퍼틴을 형성하도록 연결된다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 물은 서퍼틴의 입구를 통하여 공급되고, (대략 350 내지 450℃의) 고온의 증기는 상기 서퍼틴의 출구를 통하여 배출된다.
또 다른 양상에 따르면, 상기 입구를 통하여 상기 서퍼틴에 도입된 유체는 투열성 오일이고, 300℃ 미만의 온도, 바람직하게는 200 와 280℃ 사이의 온도에서 상술한 출구를 통하여 배출된다.
추가적인 양상에서, 청구항 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른, 본 발명은 또한 상술한 공정을 실행하기 위한 플랜트에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 첫 번째 단계에서 "건식"으로 정의될 수 있고, 두 번째 단계에서 "습식"으로 정의될 수 있는 융합 기술에 관한 것이다.
2가지 단계들을 연속하여 적용함으로써, 크기가 감소된 플랜트가 얻어질 수 있고, 이와 함께 에너지 회수에서와 대기에 가스 배출의 방지에 있어서 장점들을 갖는다.
본 발명은 첨부된 개략적인 도면들과, 이에 제한되는 것은 아니나 설명하는 방식으로 기술된 일부 실시예들을 참고하여 더 설명될 것다.
도 1은 본 발명에 따른 처리 공정의 일 실시예에 관한 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따른 처리 공정에 사용 가능한 전도성 보일러를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 처리 공정에 사용되는 터보-쿨러를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1의 블록 다이어그램을 참고하면, 그 실시예들 중 하나로, 본 발명에 따른 처리 공정은, 900℃ 이상의 온도를 갖는, 코킹 단계로부터 생산된 코크스를 전도성 보일러(C)에 공급하는 단계를 포함한다. 여기서, 코크스의 열의 일부는 대략 300 내지 500℃의 고온의 증기를 제공하기 위해 이러한 보일러에서 순환하는 물에 전달되며, 이것은 에너지 재생을 위한 터빈 발전기(GT)에 공급된다.
본 발명에 따른 처리 공정에 사용 가능한 전도성 보일러의 일 예가 도 2를 참조하여 이제 설명된다. 이러한 유형의 보일러(C)는 금속 재질과 내화 모르타르로 만들어진 벽(1)들을 구비한 실질적으로 직사각형인 기부를 구비한 절단 피라미드(truncated pyramid) 형상을 갖는다. 그 내부에서 금속 재질의 덕트(2)들은 원형 단면을 갖고 적용되며, 상기 덕트들은 상기 기부에 대하여 수직으로 연장된다.
각각의 벽(1)의 덕트(2)들은 서로 유체 연통되며, 물에 대한 입구(5)와 증기에 대한 출구(6)를 구비하여 제공되어 일종의 서퍼틴(serpentine)을 형성하여 연결된다.
보일러(C)의 벽(1)들의 내부에는, 보일러의 기부에 대하여 수직으로 연장되며, 금속 재질의 복수의 배럴(3)이 배치된다. 기부에 대하여 직각으로 연장되며, 원형 단면을 갖는 금속 재질의 덕트(2)들은 상기 배플들에 적용된다. 또한, 각 배플(3)의 덕트들은 서로 유체 연통되며, 물에 대한 입구(5)와 증기에 대한 출구(6)를 구비한 일종의 서퍼틴을 형성하여 연결된다.
보일러의 기부에, 드로워(drawer)(4)가 배치되고, 보일러(C)로부터 빠져나가는 코크스를 계속적으로 배출하는 역할을 한다.
그리고 나서, 900℃ 이상의 온도를 갖는 코킹 단계에서 생산된 코크스는, 예를 들면 체인 또는 벨트 컨베이어인, 컨베이어(conveyor)를 사용하여 보일러(C)로 공급된다. 이로부터, 코크스는 전도성 보일러(C)의 상단에 위치한 분배기(distributor)(7)로 배출된다. 분배기(7)는 배플(3)들과 벽(1)들에 의해 정해지는 보일러의 다양한 구역들에서 코크스의 일정한 공급을 보장한다.
보일러(C)의 상단의 호퍼(8)는 보일러의 입구에서 고온 코크스들을 모은다. 호퍼(8)는 내화 모르타르로 내부가 코팅된 금속 재료로 만들어진다.
보일러의 윗부분에 공급된 코크스는 그 열에너지의 일부를 점진적으로 벽(1)들과 배플(3)들에 적용되는 덕트(2)들에 의해 형성된 서퍼틴에서 순환하는 물에 제공하고, 일단 700 내지 300℃의 온도에 도달하면, 드로워(4)를 사용하여, 보일러의 바닥부로부터 코크스의 제거하여 보일러 내에서 점차 낮춰진다.
상술한 서퍼틴들에서 순환하는 물은, 코크스와의 열 교환으로 인하여, 대략 300 내지 500℃의 고온 증기으로 바뀌고, 상술하였듯이, 에너지 재생을 위해 터빈 발전기(GT)에 공급된다.
물은 매니폴드(manifold)(5)를 통하여 상기 전도성 보일러(C)의 서퍼틴으로 들어가고, 그로부터 모든 수직 덕트(2)들까지 분기된다. 코크스는 그 열을 전도와 복사 모두를 통하여 물에 제공하며, 따라서 증기가 발생되고, 상기 보일러의 상부로 전달되어 매니폴드(6)를 통하여 그로부터 빠져나간다.
선택적으로, 물을 대신하는 냉각용 유체로서, 투열성(diathermic) 오일이 사용될 수 있고, 이것은 또한 매니폴드(5)를 통하여 보일러(C)의 서퍼틴으로 들어간다. 수직 덕트(2)들로 갈라진 뒤에, 300℃ 미만의 온도에서, 바람직하게는 200 내지 280℃ 사이의 온도에서, 매니폴드(6)를 통하여 보일러로부터 빠져나간다.
보일러 내부의 산소량을 낮추기 위하여, 코크스의 흐름과 반대 방향으로, 주로 질소 또는 이산화탄소와 같은, 비활성 기체의 흐름을 공급하는 것을 예상할 수 있다. 비활성 기체의 흐름의 공급은 연속적이거나, 바로 결정된 시간 간격들을 가질 수 있다.
드로워(4)를 통하여 배출된 코크스는 터보-쿨러(T)에 공급된다.
도 3에 도시된 터보 쿨러(T)는, 주로 물로 대체되는, 냉각 유체에 의해 작동되는 것을 의도한, 그 내벽에 대해 냉각 재킷(21)을 구비하여 제공되며, 각각의 단부 플레이트(19, 20)들에 의해 대향 단부들이 폐쇄된 원통 관형 본체(18), 코크스에 대한 입구 개구(9), 노즐(16)들을 구비하여 제공된 한 세트의 매니폴드(17)들로부터 물에 대한 입구(10), 냉각된 코크스에 대한 배출 개구(11), 증기에 대한 배출 개구(12), 및 상기 원통 관형 본체에 회전가능하게 지지되고 방사상으로 돌출되는 부품(14)들을 구비하여 제공된 샤프트(13)를 포함하는 회전자를 포함한다. 상기 부품들은 예를 들면, 막대-형상, 패들(paddle)-형상 또는 쟁기-형상이며, 코크스의 전진과 물과의 혼합을 용이하게 하도록 적용된다. 복수의 노즐-형상 개구(15)들이 원통 관형 본체(18)로 물을 넣기 위해 샤프트(13)에 제공된다.
그리고 나서, 코크스는 단부 플레이트(19) 근처에 배치된 입구 개구(9)를 통하여 터보-쿨러(T)에 공급되는 반면, 코크스를 냉각하기 위한 물은 터보-쿨러의 상기 원통 관형 본체에 위치한 노즐(16)들에 매니폴드(17)들의 입구 개구(10)를 통하여 공급되고, 회전자의 샤프트(13)에 노즐(15)들로 구성된 다른 입구 개구들을 통하여 공급된다.
터보-쿨러에 대한 그 입구로부터, 코크스는, 100 rpm 이하의 속도, 바람직하게는 1 내지 50 rpm의 속도로 회전되는 회전자의 기계적 작용을 받게 되고, 다음에 코크스의 상기 원통 관형 본체(18)의 내벽에 대한 접촉으로, 상기 코크스는 100℃ 미만의 온도, 바람직하게는 대략 10 내지 50℃의 온도로 물에 의한 작용으로 재킷(21)에 의해 냉각되고, 배출 개구(11) 쪽으로 전진한다. 회전자(13)의 부품(14)들은 또한 물에 작용하고, 상기 물은 입구 개구(10)와 노즐(15, 16)들을 통하여 상기 원통 관형 본체(18) 내부에 연속적으로 도입되고, 코크스와 밀접한 접촉을 가져온다.
따라서, 코크스와 상기 원통 관형 본체(18)의 냉각된 내벽 사이의 간접적인 열 교환과, 코크스와 상기 원통 관형 본체(18) 안에 넣어진 물 사이의 직접적인 열 교환이 만들어진다.
터보 쿨러 내에 30분보다 길지 않은 체류 시간으로, 연속적인 처리 공정으로, 코크스의 온도를 700 내지 300℃로부터 200 내지 100℃로 낮추는 결과를 얻을 수 있다.
코크스와 물 사이의 이어지는 열 교환으로 터보-쿨러 내에 발생되는 증기는, 대략 600 내지 200℃의 온도를 가지고, 배출 개구(12)를 통하여 배출되며, 열 교환기(S)로 전달되고, 도 1에 개략적으로 도시된다.
여기서, 열 교환은 대략 70 내지 100℃의 온도가 되게 하기 위해, 50℃ 이하의 온도로, 주로 15 내지 30℃의 온도로 들어가는 물로 수행되고, 그렇게 폐기물 에너지화(waste-to-energy) 기술들과 함께 사용될 수 있다.
이 열교환 단계로부터 빠져나가는 증기는 여전히, 주로 대략 150 내지 300℃로, 100℃ 초과의 온도를 갖고, 도 1에 L/C로 개략적으로 도시된 바와 같은, 예를 들면 스크러버-콘덴서(scrubber-condenser)에, 세척 및 응축 단계들에 보내어지고, 이로부터 물이 획득되고, 터보-쿨러(T) 안에서 담금질 처리 공정에서 다시 사용될 수 있다. 그리고 슬러지는, 응축된 물의 회수와 함께, 도 1에 E로 개략적으로 도시된 건조기에서 건조될 수 있고, 상기 응축된 물은 터보-쿨러(T)로 되돌아갈 수 있다. 마지막으로 건조된 슬러지는, 코크스와 실질적으로 동일한 화학적 조성을 가질 수 있고, 적절한 회수 사이클에 이어질 수 있다.
본 발명은 이에 제한하지 않고 설명하는 방식으로 처리 공정을 구현한 예를 참조로 더 설명될 것이다.
[실시예]
코킹 단계로부터 도출되고 대략 1100℃의 온도를 갖는 코크스는 1000 kg/h의 질량 흐름율을 갖고 전도성 보일러(C)에 상부로부터 배출되었고, 벽(1)들과 배플(3)들에 적용된 덕트(2)들과 접촉하도록 배치되었으며, 2800 kg/h의 흐름율로 대략 230℃의 투열성 오일이 공급되었다. 코크스는, 150분의 상기 전도성 보일러 안의 평균 체류 시간 후에, 드로워(4)를 사용하여 상기 전도성 보일러(C)의 바닥부로부터 주기적으로 제거되었다.
덕트(2)들 안에서 코크스와 투열성 오일 사이에 전도와 복사에 의해 수행되는 열 교환에 따라서, 상기 투열성 오일은 대략 300℃의 온도가 되었고, 2800 kg/h의 흐름율을 항상 가졌으며, 에너지 회수를 위해 발전기로 전달되었다.
상기 전도성 보일러로부터 빠져나오는 코크스는, 대략 400℃의 온도를 갖고, 입구 개구(9)를 통하여, 상술한 바와 같이 터보-쿨러(T)에 1000 kg/h의 흐름율을 갖고 연속적으로 공급되었다. 동시에, 개구(10)와 노즐(15, 16)들을 통하여, 물이 150 kg/h의 전체 흐름율을 갖고 대략 60℃의 온도에서 터보-쿨러(T)에 도입되었다.
상기 터보-쿨러(T)의 재킷에서, 물은 대략 40℃의 초기 온도로 순환하였다.
패들이 형성된 회전자의 샤프트(13)는 5 rpm의 속도로 회전되었고, 15분의 평균 체류 시간 후에, 코크스는 대략 100℃의 온도로 배출 개구(11)로부터 연속적으로 배출되는 반면, 수증기는 대략 400℃의 온도로 개구(12)로부터 연속적인 흐름으로 배출되었다.
터보-쿨러로부터 빠져나오는 코크스는 철강업의 연속적인 작업 단계들로 전달되었고, 특히 응집(agglomeration) 단계에 전달될 수 있다.
증기는 폐기물 에너지화의 사용을 위해 고온의 물의 발생을 갖는 상술한 열 교환 단계, 스크러빙(scrubbing) 및 응축 단계, 코크스 슬러지의 건조 단계로 대신 전달되었다. 응축되고 냉각된 증기는 터보-쿨러(T)의 폐쇄 회로에 다시 보내어 졌다.

Claims (16)

  1. 석탄의 증류로부터 생성되고, 900℃ 이상의 온도를 갖는 코크스를 담금질을 위한 방법으로서,
    (a) 코크스와 유체 사이에 개재되는 열 전도성 물질의 벽들을 통하여 유체와 열 교환에 의하여 700 내지 300℃로 상기 코크스의 온도를 낮추는 단계;
    (b) 터보-쿨러(T)에 700 내지 300℃의 상기 코크스를 연속적인 흐름으로 공급하는 단계;
    (c) 상기 터보-쿨러(T)에 100℃ 이하의 온도의 물을 하나 이상의 입구 개구(10, 15, 16)를 통하여 연속적인 흐름으로 공급하고, 물과 코크스의 흐름에 회전자의 작용을 가하여, 하나 이상의 배출 개구(11) 쪽으로 코크스를 전진시키는 단계; 및
    (d) 상기 하나 이상의 배출 개구(11, 12)로부터 200℃ 이하의 온도의 코크스의 흐름과, 수증기의 흐름을 연속적으로 배출하는 단계를 포함하고,
    상기 터보-쿨러(T)는, 내벽에 대하여 냉각 재킷(21)을 구비하여 제공되고 각각 단부 플레이트(19, 20)들에 의해 대향하는 단부가 폐쇄되는 원통 관형 본체(18), 코크스를 위한 하나 이상의 입구 개구(9), 물을 위한 하나 이상의 입구 개구(10, 15, 16), 하나 이상의 배출 개구(11, 12), 및 코크스의 전진과 처리를 위해 적용되고, 방사상으로 돌출되는 부품(14)들을 구비하여 제공된 샤프트(13)를 포함하며, 상기 원통 관형 본체(18)에 회전 가능하게 지지되는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 코크스와의 열 교환을 위해 사용되는 유체는 투열성 오일인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 코크스와의 열 교환을 위해 사용되는 유체는 물이고, 열 교환의 결과 상기 물은 고온의 증기으로 바뀌는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물의 연속적인 흐름은, 상기 원통 관형 본체(18)의 외부에 길이방향으로 배치된 매니폴드들(17)을 통하여 상기 터보-쿨러(T)에 공급되고, 물을 위한 하나 이상의 입구 개구는 상기 매니폴드들(17)의 일 단부에 위치한 하나 이상의 개구(10)와, 상기 매니폴드들(17)로부터 분기되어 전체 길이를 따라서 상기 원통 관형 본체(18)의 내벽으로 이어지는 복수의 노즐(16)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    물을 위한 상기 하나 이상의 입구 개구는, 상기 회전자의 샤프트(13)에 형성된 물을 도입하기 위한 복수의 노즐(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 발생된 고온의 증기를 에너지 회수를 위해 발전기(GT)에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    코크스와의 열 교환의 결과 고온이 되는 투열성 오일을 에너지 회수를 위해 발전기(GT)에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 600 내지 200℃의 온도를 갖는 상기 터보-쿨러(T)로부터 배출된 수증기와, 70℃ 미만의 온도를 갖는 물 사이의 열 교환을 실행하여, 폐기물 에너지화에 사용을 위한 (100℃ 미만의) 고온의 물과 100℃ 초과의 온도의 증기를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 물과의 열 교환에 의해 획득된 100℃ 초과의 온도의 증기는 세정 및 응축 단계들로 보내어 지고, 따라서 획득된 물은 상기 (c) 단계에 상기 터보-쿨러(T)에 다시 공급되고, 슬러지는 건조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 건조된 슬러지는, 상기 코크스와 실질적으로 동일한 화학적 조성을 갖고, 회수 사이클로 보내어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 코크스의 온도를 700 내지 300℃까지 낮추는 상기 (a) 단계는,
    - 다각형 단면을 구비한 기부, 열 전도성 물질로 만들어진 벽(1)들을 구비한 케이스, 및 열 전도성 물질로 만들어지고, 서로 나란하게 연장되고 상기 기부에 대하여 수직인 복수의 배플(3)을 포함한 전도성 보일러(C)를 제공하는 단계; 및
    - 상기 코크스의 열을 덕트(2)들에서 순환하는 물에 전달하고, 그로부터 출력되는 고온의 증기를 발생시키도록, 배플(3)들 사이와 상기 배플(3)들과 벽(1)들 사이에 정해지는 공간들에 상기 보일러에 900℃ 이상의 온도를 갖는 코크스를 도입하는 단계에 의해 수행되며,
    상기 열 전도성 물질의 덕트(2)들은 상기 벽(1)들과 상기 배플(3)들에 적용되고, 상기 기부에 대하여 수직 방향으로 연장되며, 상기 덕트들은 서로 유체 연통되며, 물을 위한 입구(5)와 증기를 위한 출구(6)를 구비하여 제공된 일종의 서퍼틴을 형성하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 코크스의 온도를 700 내지 300℃로 낮추는 상기 (a) 단계는,
    - 다각형 단면을 구비한 기부, 열 전도성 물질로 만들어진 벽(1)들을 구비한 케이스, 및 열 전도성 물질로 만들어지고, 서로 나란하게 연장되고 상기 기부에 대하여 수직인 복수의 배플(3)을 포함한 전도성 보일러(C)를 제공하는 단계; 및
    - 상기 코크스의 열을 덕트(2)들에서 순환하는 투열성 오일에 전달하고, 그로부터 출력되는 고온의 투열성 오일을 획득하도록, 배플(3)들 사이와 상기 배플(3)들과 벽(1)들 사이에 정해지는 공간들에 상기 보일러에 900℃ 이상의 온도를 갖는 코크스를 도입하는 단계에 의해 수행되며,
    상기 열 전도성 물질의 덕트(2)들은 상기 벽(1)들과 상기 배플(3)들에 적용되고, 상기 기부에 대하여 수직 방향으로 연장되며, 상기 덕트들은 서로 유체 연통되며, 투열성 오일에 대한 입구(5)와 출구(6)를 구비하여 제공된 일종의 서퍼틴을 형성하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 코크스의 흐름에 반대 방향으로 비활성 기체의 흐름을 상기 전도성 보일러(C)에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 따른 방법을 수행하기 위한 플랜트는,
    전도성 보일러(C)와 터보-쿨러(T)를 포함하고,
    상기 전도성 보일러(C)는 다각형 단면을 갖는 기부, 열 전도성 물질로 만들어진 벽(1)들, 및 상기 기부에 대하여 수직하고 서로 나란히 연장되는, 열 전도성 물질인 복수의 배플(3)들을 포함하고,
    열 전도성 물질인 덕트(2)들은 상기 벽(1)들과 상기 배플(3)들에 적용되고, 상기 기부에 대하여 수직 방향으로 연장되며, 상기 덕트는 서로 유체 연통되며, 물과 투열성 오일로부터 선택된 유체에 대한 입구(5)와 수증기와 투열성 오일 중 선택된 유체에 대한 출구(6)를 구비하여 제공되는 일종의 서퍼틴을 형성하도록 연결되며,
    상기 터보-쿨러(T)는 내벽에 대해 냉각 재킷(21)을 구비하여 제공되고, 각각 단부 플레이트(19, 20)들에 의해 대향하는 단부가 폐쇄된 원통 관형 본체(18), 코크스를 위한 하나 이상의 입구 개구(9), 물을 위한 하나 이상의 입구 개구(10, 15, 16), 하나 이상의 배출 개구(11, 12) 및 상기 원통 관형 본체(18)에 회전 가능하게 지지되며, 방사상으로 돌출되는 부품(14)들을 구비하여 제공된 샤프트(13)를 포함하고, 코크스의 처리 및 전진을 위해 적용된 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 터보-쿨러(T)는 상기 원통 관형 본체(18)의 외부에 길이방향으로 배치된 복수의 매니폴드(17)를 포함하고,
    상기 터보-쿨러(T)의 물을 위한 하나 이상의 입구 개구는 상기 매니폴드(17)들의 일 단부에 배치된 하나 이상의 개구(10) 및 상기 매니폴드(17)들로부터 분기되고 그 전체 길이를 따라서 상기 원통 관형 본체(18)의 내벽으로 이어지는 복수의 노즐(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  16. 제 15 항에 있어서,
    물에 대한 상기 하나 이상의 입구 개구는, 또한 날이 형성된(bladed) 회전자 의 샤프트(13)에 형성되며, 물을 도입하기 위한 복수의 노즐(15)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
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