KR102178437B1 - 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 서로 온도와 압력이 상이한 이종 증기를 혼합하여 사용하는 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치는 증기 배관을 통해 증기를 제공하는 메인 증기부, 상기 증기 배관을 통해 증기를 제공받아 석탄을 건조하는 건조기, 상기 증기 배관으로부터 상기 건조기로 제공되는 증기를 조절하는 압력밸브, 상기 건조기의 부하 변동에 따라 코크스 오븐의 폐열에 의한 증기를 상기 증기 배관을 통해 제공하는 보조 증기부를 포함할 수 있다.

Description

이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치{APPARATUS FOR COAL MOISTURE CONTROL PROCESS USING A DIFFERENT KIND STEAM}
본 발명은 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치에 관한 것이다.
코크스공장에서는 코크스제조 원료로 사용하는 석탄에 함유된 수분을 코크스 제조에 적합하도록 조절하는 석탄 조습 공정(Coal Moisture Control Process: CMCP)이 수행된다. 구체적으로, 이러한 공정은 석탄 조습 장치에 의해 수행되고, 석탄 조습 장치는 건조기를 포함한다. 수분이 함유된 석탄을 복수의 스팀 튜브를 포함하는 건조기 내부에 공급하여 석탄을 건조시킨다. 이러한 과정에서 석탄의 초기 수분, 석탄 입조량, 석탄 초기온도 등의 건조기하의 정보에 따라 건조기에 제공되는 증기를 조절한다.
이러한, 석탄 조습 공정은 건조기의 부하 변동이 발생되어 안정적으로 증기 공급이 어려운 경우가 발생하고, 또한 증기 공급 압력이 순간적으로 변동하여 설비의 기계적인 피로가 발생하며 증기량이 불필요하게 소요되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-제2002-0043700호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서로 온도와 압력이 상이한 이종 증기를 혼합하여 사용하는 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치가 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치는 증기 배관을 통해 증기를 제공하는 메인 증기부, 상기 증기 배관을 통해 증기를 제공받아 석탄을 건조하는 건조기, 상기 증기 배관으로부터 상기 건조기로 제공되는 증기를 조절하는 압력밸브, 상기 건조기의 부하 변동에 따라 코크스 오븐의 폐열에 의한 증기를 상기 증기 배관을 통해 제공하는 보조 증기부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 건조기 부하변동에 따라 건조기에 안정적인 증기 공급을 가능하게 하고, 증기 공급압력의 순간적인 변동성으로 인한 설비의 기계적인 피로를 억제하고 소모되는 증기량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치의 건조기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치의 보조 증기부의 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치(100)는 메인 증기부(110), 건조기(120), 압력 밸브(130) 및 보조 증기부(140)를 포함할 수 있다.
메인 증기부(110)는 사전에 설정된 범위의 온도 및 압력을 메인 증기를 제공할 수 있다. 메인 증기부(110)의 메인 증기는 증기 배관을 통해 건조기(120)에 전달될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치의 건조기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에는, 건조기(120)의 일 예로 스팀 튜브 드라이어(STD)를 도시하였다. 상술한 바와 같이, 건조기(120)는 축을 둘레로 회전할 수 있고, 건조기(120)는 복수의 스팀 튜브(121)를 포함한다. 또한, 상기 석탄 공급구(122)에는 석탄 초기온도를 측정하는 온도계가 배치될 수 있다.
또한, 건조기(120)는 일단에 석탄 공급구(122), 캐리어 가스 공급구(123)를 포함하고, 타단에 및 증기 공급구(125)를 포함한다.
상기 석탄 공급구(122)를 통해 원료탄(MC)이 건조기(120)의 내부로 공급된다. 석탄 공급구(122)로 공급된 원료탄은 캐리어 가스 팬(20)으로부터 공급되는 캐리어 가스(G1)와 함께 건조기(120)의 회전에 따라 타측으로 반송된다. 상기 복수의 스팀 튜브(121)에는 증기 공급구(125)를 통해 공급된 과열 증기가 유동될 수 있다.
이에 따라, 원료탄(MC)은 건조기(120) 내부에서 반송되면서 복수의 스팀 튜브(121)와 접촉함으로써 가열된다. 이러한 가열에 의해 건조된 건조탄(DC)은 건조탄 배출구(124)로 배출된다. 한편, 증기 및 캐리어 가스(G1)에 의해 건조기(120) 내부에서 형성된 배가스(G2)는 집진기(30)로 배출된다.
이러한 과정을 통해, 건조기(120)는 원료탄(MC)의 수분 함유량을 수 퍼센트(%) 낮출 수 있다. 이때, 상기 건조에 필요한 증기의 공급온도 및 목표압력은 의도된 수분량을 가지는 건조탄(DC)을 획득하는데 중요한 요소이다.
다시 도 1을 참조하면, 압력밸브(130)는 건조기(120)와 증기 배관 사이에 배치되고, 과열 증기를 조절하기 위해 개폐될 수 있다. 또한, 메인 증기부(110)는 포화 증기를 증기 배관으로 공급한다.
보조 증기부(140)는 건조기(120)의 부하 변동에 따라 코크스 오븐의 폐열에 의한 증기를 증기 배관을 통해 건조기(120)에 제공한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치의 보조 증기부의 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치(100)의 보조 증기부(140)는 보일러(141), 밸브부(142) 및 제어기(143)를 포함할 수 있다.
보일러(141)는 코크스 오븐의 폐열을 회수하여 급수를 가열해서 보조 증기를 생성할 수 있다.
밸브부(142)는 제어기(143)의 제어에 따라 보일러(141)로부터의 보조 증기를 증기 배관을 통해 건조기(120)에 제공할 수 있다.
밸브부(142)는 차단 밸브(142a) 및 조절 밸브(142b)를 포함할 수 있다.
증기 배관에 흐르는 메인 증기는 보조 증기보다 압력이 높아, 보조 증기부(140)로 역입될 수 있다. 차단 밸브(142a)는 역으로 유입되는 메인 증기를 차단할 수 있다.
조절 밸브(142b)는 제어기(143)의 제어에 따라 개폐하여 증기 배관을 통해 유입되는 보조 증기의 증기량을 조절할 수 있다.
제어기(143)는 건조기(120)의 부하 정보를 입력받고, 건조기(120)의 부하 정보를 이용하여 건조에 필요한 상기 증기의 공급온도 및 목표압력을 산출하고, 상기 공급온도 및 목표압력에 따른 증기를 건조기(120)에 제공하기 위해 조절 밸브(142b)를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(143)는 조절 밸브(142b)의 제어를 위해 비례-미분-적분 제어(proportional integral derivative control)를 수행할 수 있다. 여기서, 건조기(120)의 부하 정보는 석탄 초기수분, 석탄 입조량, 및 석탄 초기온도를 포함할 수 있다.
더하여, 제어기(143)는 상기 건조부하 정보가 샘플링 주기를 가지는 이산적인 값인 경우, 시간에 대한 평균화 방식으로 상기 건조부하 정보에 포함된 외란을 제거할 수 있다.
또한, 제어기(143)는 논리연산, 순서조작, 타이머, 카운터, 산술연산 등의 제어 동작을 수행하는 PLC(Programmable Logic Controller)로서, 중앙처리장치(CPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등의 하드웨어와 이에 탑재되어 기 정해진 동작을 수행하도록 프로그래밍된 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 원료탄의 수분을 건조시키기 위해 소요되는 공정스팀 사용량을 저감시키기 위하여, 대기로 버려지는 코크스 오븐의 폐열을 이용하여 저압 스팀을 제조하고, 이를 기존 공정스팀 라인과 연결하여 이종 온도, 압력을 갖는 스팀과의 혼합을 통하여 석탄 건조에 필요한 스팀량을 제어함으로써 건조에 필요한 에너지 원가를 대폭 절감시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 석탄 조습 장치
110: 메인 증기부
120: 건조기
130: 압력 밸브
140: 보조 증기부
141: 보일러
142: 밸브부
142a: 차단 밸브
142b: 조절 밸브
143: 제어기

Claims (5)

  1. 증기 배관을 통해 증기를 제공하는 메인 증기부;
    상기 증기 배관을 통해 증기를 제공받아 석탄을 건조하는 건조기;
    상기 증기 배관으로부터 상기 건조기로 제공되는 증기를 조절하는 압력밸브; 및
    상기 건조기의 부하 변동에 따라 코크스 오븐의 폐열에 의한 증기를 상기 증기 배관을 통해 상기 건조기에 제공하는 보조 증기부를 포함하고,
    상기 보조 증기부는
    코크스 오븐의 폐열에 의한 증기를 생성하는 보일러;
    상기 건조기의 부하 변동에 따라 상기 보일러로부터의 증기를 상기 증기 배관에 제공하는 밸브부;
    상기 건조기의 부하 변동에 따라 상기 밸브부의 개폐를 조절하여 상기 밸브부를 통해 제공되는 증기량을 제어하는 제어기를 포함하며,
    상기 밸브부는
    상기 증기 배관을 통해 상기 건조기에 전달되는 메인 증기가 상기 보조 증기부로 전달되는 것을 차단하는 차단 밸브; 및
    상기 제어기의 제어에 따라 상기 증기 배관에 제공하는 증기량을 조절하는 조절 밸브를 포함하는 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조 증기부는 상기 건조기의 부하가 증가하면, 코크스 오븐의 폐열에 의한 증기를 상기 증기 배관을 통해 제공하는 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 건조기의 부하는 초기 수분, 석탄 입조량, 석탄 초기 온도를 포함하는 이종 증기를 이용한 석탄 조습 장치.
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