KR102315240B1 - 회처리 설비용 철편 분리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회처리 설비용 철편 분리 장치에 관한 것으로, 석탄회(비회, 저회)의 이송 과정에서 석탄회에 포함된 철편(공구나 괴탄)을 회수하여 철편의 충돌로 인한 이송관의 손상을 줄이고 이송경로의 축소로 인한 이송 불량을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치는, 외부와 통하는 철편 분리공간(11)이 구비되며 석탄회를 이송하는 이송관(1)의 경로에 설치되는 철편 분리관(10)과; 상기 철편 분리관에 분리 가능하게 장착되어 상기 철편 분리공간을 밀폐하는 철편 분리캡(30)과; 상기 철편 분리캡의 안쪽면에 설치되는 자석(20)을 포함하여, 상기 철편 분리관을 따라 이송되는 철편을 상기 자석의 자력으로 분리하고 상기 철편 분리캡을 상기 철편 분리관에서 분리하여 상기 자석에 부착된 철편을 회수한다.

Description

회처리 설비용 철편 분리 장치{An iron separation device for Ash Treatment equipment}

본 발명은 석탄회에 포함된 철성분을 회수하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석탄회(비회, 저회)의 이송 과정에서 석탄회에 포함된 철편을 분리하고 분리한 철편을 용이하게 회수하는 회처리 설비용 철편 분리 장치에 관한 것이다.

이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.

석탄 화력 발전의 연소 과정에서는 불연성 회분인 석탄회(ash)가 발생한다. 석탄회는 노벽, 과열기, 재열기 등에 부착되어 있다가 자중에 의해 보일러 바닥으로 떨어지는 저회(bottom ash, 바텀 애쉬), 보일러 안의 대기 중에 비산되는 비회(fly ash, 플라이 애쉬)로 구분된다.

이들 저회와 비회는 이송설비를 통해 애쉬 매립장(ash pond)와 비회 저장조(fly ash silo)로 이송된다.

상기 이송설비는 저회와 비회의 이송 경로를 제공하는 이송관을 포함하며, 상기 이송관은 내부가 내마모성이 우수한 세라믹으로 라이닝(lining)된다.

그러나, 석탄회에는 석탄회 외에 철편{작업자가 부주의로 떨어뜨린 공구나 괴탄(pyrite)}이 포함되어 있으며, 이 철편이 석탄회 이송설비를 따라 회처리 설비로 이송되고, 이 과정에서 철편이 이송관에 충돌하면서 이송관 및 세라믹 라이닝을 파손시켜 이송관의 수명을 현저히 감소시키는 한편 철편이 이송관을 막아 석탄회의 이송면적을 축소시키는 현상도 발생하여 석탄회의 이송불량도 유발한다.

이와 같은 문제점은 이송방향이 전환되는 곡관부가 직선부에 비해 극심할 수밖에 없다.

또한, 이송관에 철편이 정체되는 것을 확인할 방법이 없어 곡관부가 외부에서 파손을 확인하는 상황에서 대처할 수밖에 없고, 그 대처는 곡관부의 전체의 교체이기 때문에 막대한 유지비용을 낭비하는 문제점이 있다. 특히, 곡관부의 교체를 위해서는 크레인의 장비를 이용하여야 하고 곡관부의 양쪽 플랜지를 결합하는 많은 볼트를 풀고 다시 결합하여야 하므로 작업이 매우 번거롭고 많은 비용이 소요된다.

특허문헌(등록특허 제10-0756527호)은 석탄 미분기에서 분쇄 처리된 미분탄과 공기의 혼합물을 트랜지션 유니트를 거쳐 보일러 내에 공급하고, 상기 보일러 내에서 상기 미분탄이 연소된 후 발생되는 석탄회를 배출하도록 상기 석탄미분기로부터 석탄회 배출기로 이어지는 이송 경로상의 굴곡진 경로 상에 접속된 화력발전소의 미분탄 및 석탄회 이송용 굴곡 이송관에 있어서, 내부의 유로가 길이방향을 따라 굴곡지게 형성된 하우징과; 상기 하우징의 내벽에 세라믹 접착제에 의해 부착된 다수의 세라믹 라인닝;을 구비하고, 상기 세라믹 라인닝은 Al2O3 85중량%, ZnO 2중량%, MgO 2중량%, Na2O3 2중량%, 규회석 1중량%, ZrO2 2중량%, Li2O 2중량%, SiC 2중량%, TiO2 1중량%, CaO 1 중량%의 성분비로 혼합된 세라믹 조성물을 성형 및 소성하여 형성되고, 상기 세라믹 접착제는 Al2O3 67중량%, TiO2 10중량%, CaO 4중량%, 점토 3중량%, 벤토나이트 3중량%, ZrO2 7중량%, Na2O 2중량%, B2O3 4중량%의 성분비로 혼합된 혼합물 100중량부에 대해 5 내지 10중량부의 물을 투입하여 슬러리 형태로 형성된 것을 상기 하우징에 도포한 후 상기 세라믹 라인닝을 접착하고 경화시킨 화력발전소의 미분탄 및 석탄회 이송용 굴곡 이송관이다.

특허문헌은 이송관의 내마모성을 향상하는 것일 뿐, 철편을 제거할 수는 없는 것이므로 전술한 문제점(수명 감소와 보수비용 증가, 막힘에 의한 이송불량)을 해결하지 못한다.

등록특허 제10-0756527호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 석탄회(비회, 저회)의 이송 과정에서 석탄회에 포함된 철편(공구나 괴탄)을 회수하여 철편의 충돌로 인한 이송관의 손상을 줄이고 이송경로의 축소로 인한 이송 불량을 해결하는 회처리 설비용 철편 분리 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 이송관(곡관부) 전체를 교체하지 않고 철편만 회수하고 교체가 필요한 경우 곡관부의 교체없이 필요한 부분만 교체하도록 하는데 있다.

본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치는, 석탄회를 이송하는 관로에 외부가 통하도록 개방되는 철편 분리공간을 밀폐하며 상기 관로에 분리 가능하게 장착되는 철편 분리캡과; 상기 캡의 안쪽면에 설치되며 상기 관로를 따라 이송되는 석탄회에 포함된 철편을 자력으로 부착하여 분리하는 자석을 포함하여, 상기 관로를 따라 이송되는 철편을 상기 자석의 자력으로 분리하고 상기 철편 분리캡을 상기 관로에서 분리하여 상기 자석에 부착된 철편을 회수하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 관로는 석탄회 이송 설비의 이송관에 설치되는 곡관 형태의 철편 분리관이다.

바람직하게, 상기 철편 분리캡은 상기 철편의 충돌을 완충하도록 구성된다.

본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치에 의하면, 석탄회의 이송 경로(곡관부)에 자석을 설치하여 석탄회에 포함되어 함께 이송되는 철편(공구나 괴탄)을 분리함으로써 철편의 이송을 막아 철편으로 인한 이송설비의 파손을 방지하는 효과가 있다.

그리고, 철편이 철편 분리캡에 모여 철편 분리캡만을 관로에서 분리하는 간단하고 쉬운 작업을 통해 철편을 회수할 수 있어 종래 곡관부 전체를 교체하는 것과 비교하면 신속한 보수가 가능하고 보수비용도 절감하는 효과가 있다.

또한, 철편의 회수를 통해 이송경로의 막힘을 방지하므로 이송불량을 막고 회 처리 설비의 정상 운전이 가능하다.

또한, 알람램프를 통해 외부에서 철편의 자력 선별을 확인할 수 있어 신속한 대처가 가능하므로 철편 분리캡의 극심한 손상을 줄이고 이송 경로의 막힘도 더욱 효과적으로 대처하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치의 설치 상태 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치의 분해 상태 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치의 분해 상태 정면도.
도 4는 본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치의 설치 상태 정면도.
도 5는 본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치에 적용된 자석에 의한 알람램프의 점등을 보인 도면.
도 6은 본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치에 적용된 자석의 설치 상태 확대도.
도 7은 본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치에 적용된 철편 분리캡에 석탄회의 포집부가 적용되는 예를 보인 도면.
도 8은 본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치에 적용된 철편 분리캡의 다른 설치 상태도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1 내지 도 4에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치(100)는, 석탄회의 이송관(1)에 관이음되며 석탄회의 이송경로에 철편의 분리공간을 제공하는 철편 분리관(10), 자력에 의해 석탄회의 철편을 분리하는 자석(20) 및 자석(20)을 지지하면서 자석(20)에 부착된 철편을 회수하기 위한 철편 분리캡(30)으로 구성된다. 또한, 철편의 알람램프(40)

철편 분리관(10)은 석탄회의 이송경로 중 어느 곳에든 설치될 수 있으며, 즉, 철편의 분리가 필요한 모든 곳에 설치될 수 있으며, 바람직하게 석탄회의 이송방향이 전환되는 곳(곡관부)에 설치되도록 곡관(엘보우)의 형태이다. 물론, 철편 분리관(10)은 직관의 사용도 가능하다.

철편 분리관(10)은 철편을 내부의 이송경로에서 분리하고 외부로 회수하기 위하여 내부와 외부가 통하는 철편 분리공간(11)을 포함한다.

철편 분리공간(11)은 철편의 분리 효율을 높이기 위하여 이송방향이 전환되는 부분에 걸쳐 여유 있는 크기로 형성된다.

지금까지는 철편 분리관(10)을 별도의 관으로 설명하였으며, 이러한 경우 철편 분리관(10)과 자석(20) 및 철편 분리캡(30)을 조립체로 사용할 수 있고, 철편 분리관(10)을 별도로 구성하지 않고 기존 이송관(1)에 철편 분리공간을 형성하는 것도 본 발명에 포함된다.

철편 분리관(10)은 철편 분리캡(30)의 설치를 위하여 철편 분리공간(11)의 둘레부에 외향의 플랜지(12)가 구성되며, 철편 분리캡(30)을 볼트와 너트의 체결구(13)에 의해 플랜지 결합되도록 한다.

자석(20)은 석탄회와 철편의 이송경로에 설치되어 자력에 의해 철편을 부착하여 철편이 더 이상 석탄회의 이송경로를 따라 이송되지 않도록 하는 것이며, 영구자석과 전자석 모두 가능하다.

본 발명은 자석(20)에 의한 철편 부착 정보를 이용하여 알람램프(40)의 점등을 제어하도록 구성되는데 특징이 있으며, 다음과 같이 구성된다.

자석(20)은 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22)을 1세트로 하여 구성되며, 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22)은 상호 간에 일정 간격을 두고 떨어져 있으면서 각각 알람램프(40)와 연결되고, 도 5와 같이, 철편(2)이 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22)에 붙게 되면 알람램프(40)가 점등되어 철편의 부착을 알려주는 것이다.

도면에는 2세트의 자석(20)을 예로 들어 도시하였으며, 즉 2곳에서 철편을 부착하여 분리한다.

이와 같은 방식의 자석(20)에 따르면, 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22)은 철편이 없을 때 서로 도통하지 않아야 하고 철편의 부착 시에만 상기 철편에 의해 도통하여야 한다. 그러나, 철편 분리캡(30)을 절연재질로 한다 하여도 석탄회에 포함된 미세한 철 성분이 쌓여 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22)을 도통시킬 수 있고, 이 경우에도 철편을 부착할 때와 동일한 작용이 이루어지기 때문에 결국 알람램프(40)의 오동작이 발생하며, 이를 해결하기 위하여 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22) 주변에 절연처리가 필요한다.

도 6에서 보이는 바와 같이, 상기 절연처리는 예를 들어 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22)의 철편 부착면을 제외한 나머지 면을 감싸는 절연커버(23)이다. 절연커버(23)는 자석의 철편 부착면인 상면을 제외한 나머지 면을 감싸는 캡의 형태이며 따라서, 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22) 사이, 양극의 자석(21) 및 음극의 자석(22)과 철편 분리캡(30)의 사이를 절연분위기로 조성한다.

또한, 철편이 석탄회와 함께 이송되기 때문에 철편의 부착 과정에서 자석(20)에 큰 충격이 가해질 수 있으며, 자석(20)을 철편의 충격으로부터 보호하기 위하여 보호커버(24)가 포함될 수 있다.

보호커버(24)는 자석(20)의 철편 부착면을 덮는 것이며, 예를 들어 자력이 철편에 미치도록 하면서 큰 충돌을 막는 다공성이면서 자석(20)을 덮는 캡의 형태이다.

이상에서 설명한 자석(20)은 철편 분리캡(30)에 볼트(25)를 통해 고정되며, 예를 들어 자석(20)에는 바깥쪽을 향해 개방되는 너트홈을 가공하고 철편 분리캡(30)의 외부에서 안쪽의 자석(20)의 너트홈에 걸쳐 볼트(25)를 체결하는 방법으로 고정한다.

철편 분리캡(30)은 철편 분리관(10)의 철편 분리공간(11)을 밀폐하여 석탄회와 철편이 외부로 누출되지 않도록 구멍이 없는 구조이며, 또한, 자석(20)을 수용하면서 철편을 담을 수 있도록 내부에 오목한 자석 수납홈(31)을 갖도록 구성된다.

철편 분리캡(30)은 둘레부에 플랜지(32)가 구비되어 철편 분리관(10)의 플랜지(12)에 플랜지 결합된다.

또한, 철편 분리캡(30)은 석탄회와 철편의 이송속도를 감속시켜 철편 분리캡(30)의 손상을 줄여주고 자석(20)에 의한 부착능도 높이기 위하여 내면에 주름부(33)(또는 요철처리)가 구성된다.

주름부(33)는 철편 분리캡(30)의 내면을 매끈하지 않게 처리하여 석탄회와 철편의 충돌을 완충하며, 이 부분에 자석(20)이 설치된다.

철편 분리캡(30)은 전술한 자석(20)에 의한 오동작 방지를 위하여 절연재질로 이루어진다.

부가적으로, 철편 분리캡(30)은 외부에서 내부의 자석(20) 및 자석(20)에 붙은 철편을 육안으로 확인할 수 있도록 투명창이 포함될 수 있다.

철편 분리캡(30)은 모든 볼트(25)를 풀지 않고 철편을 제거할 수 있도록 회동식으로 구성되는 것도 가능하며, 예를 들어 둘레부 중 일측을 철편 분리관(10)에 힌지(경첩) 연결하고 반대쪽을 볼트(25)로 고정하는 것이고, 철편의 분리시에는 볼트(25)만 분리하고 철편 분리캡(30)을 회전시켜 철편이 외부로 노출되도록 한 후 철편을 제거하며, 철편 분리캡(30)의 교체 시에는 볼트(25)와 상기 힌지를 분리하여 교체한다.

도 8에서 보이는 것처럼, 철편 분리캡(30)은 탄성패드(26)를 사이에 두고 철편 분리관(10)에 결합되면서 볼트(25)의 둘레부에 코일스프링(27)을 설치하는 것도 가능하고, 이 구성을 통해 철편이 충돌할 때 철편 분리캡(30)이 탄성 거동하여 완충하는 것이 가능하다. 탄성패드(26)는 철편 분리캡(30)의 둘레부를 따라 설치되는 띠의 형태로서 철편의 충돌에너지를 완충함과 아울러 석탄회의 누출을 막아주고, 코일스프링(27)은 수축과 팽창을 통해 철편의 충돌에너지를 완충한다.

알람램프(40)는 자석(20)에 철편이 부착되는 것을 외부의 관리자에게 알려주기 위한 것이다. 따라서, 알람램프(40)에 따르면, 외부에서 철편의 부착을 확인할 수 없는 상태에서 철편 분리캡(30)을 수시로 분리하여 철편의 부착을 확인하는 불편함을 해결할 수 있다.

전술한 것처럼, 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22)을 1세트로 하여 알람램프(40)를 점등 제어하는 경우 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22) 및 알람램프(40)가 1세트로 구성되며, 즉, 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22)이 2세트로 구성되는 경우 알람램프(40)는 2개로 구성되어 해당 자석에 철편이 부착될 때 점등된다.

지금까지 설명한 알람램프(40)는 철편이 부착되지 않았을 때 소등 상태이고 철편이 부착될 때 점등 상태로 전환되는 방식이다.

알람램프(40)의 다른 예로서 철편이 부착되지 않았을 때 점등되는 정상 알람램프 및 철편이 부착될 때 점등되는 이상 알람램프의 조합도 가능하고, 이 경우 정상 알람램프와 이상 알람램프는 점등이 서로 반대로 제어된다.

통신모듈을 이용하여 운전실에도 알람램프(40)의 동등한 기능을 하는 알람장치를 구축할 수 있고, 또한, 작업자의 스마트 폰이나 단말기에도 구성될 수 있다.

본 발명에 의한 회처리 설비용 철편 분리 장치의 철편 분리 작용은 다음과 같다.

1. 철편 분리.

평상 시 철편 분리관(10)은 이송관(1)에 관이음되어 석탄회의 이송경로를 제공하므로 석탄회는 이송관(1)과 철편 분리관(10)을 통과하여 이송된다. 평상 시 알람램프(40)는 소등 상태(또는 정상 알람램프 점등)이다.

석탄회의 이송 중에 석탄회는 자석(20)에 부착되지 않고 통과하게 되지만, 철편(2)은 자석(20)의 자력에 의해 부착된다. 이 때, 철편(2)이 이웃하는 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22)에 부착되면 양극의 자석(21)과 음극의 자석(22)이 도통하게 되어 소등 상태의 알람램프(40)가 점등(또는 이상 알람램프 소등)된다.

2. 철편 회수.

알람램프(40)가 점등되는 것을 통해 자석(20)에 철편이 부착된 것으로 판단하며, 작업자는 철편 분리캡(30)을 철편 분리관(10)에서 분리하여 자석(20)에 부착된 철편을 제거하여 회수한 후, 철편 분리캡(30)을 철편 분리관(10)에 결합하여 사용한다. 즉, 철편 분리캡(30)은 크레인 등의 중장비를 사용하지 않고 작업자가 취급할 수 있고 또한 철편 분리캡(30)을 결합하고 있는 소수의 볼트(25)만을 풀고 다시 결합하는 것이므로 종래 곡관부의 교체를 위하여 크레인을 사용하고 양쪽의 플랜지를 결합한 많은 볼트를 풀고 결합하는 작업에 비해 작업이 매우 용이하고 신속하며 저렴하다.

도 7은 철편 분리캡(30)에 석탄회 포집부가 추가되는 예를 보인 것이다.

철편 분리캡(30)은 자석 수납홈(31)의 구조 상 석탄회가 모일 수 있는데, 이 석탄회는 철편의 부착효율을 떨어뜨릴 수 있으며, 석탄회 포집부(34)는 자석 수납홈(31)에 모인 석탄회를 외부로 배출하도록 구성되는 것이다.

예를 들어 석탄회 포집부(34)는 철편 분리캡(30)의 내부와 외부가 통하도록 형성되는 관이며, 관리자에 의해 조작되는 마개나 밸브를 통해 개폐 구성된다.

석탄회 포집부(34)는 외부와 통하지 않고 이송관(1)(석탄회의 이송방향에서 상류쪽)에 연결되어 포집된 석탄회를 자연스럽게 이송하도록 하는 것도 가능하다.

10 : 철편 분리관, 11 : 철편 분리공간
12 : 플랜지,
20 : 자석, 21 : 양극의 자석
22 : 음극의 자석, 23 : 절연커버
24 : 보호커버, 25 : 볼트
30 : 철편 분리캡, 31 : 자석 수용홈
32 : 플랜지, 33 : 주름부
40 : 알람램프,

Claims (9)

1. 석탄회를 이송하는 관로에 외부가 통하도록 개방되는 철편 분리공간을 밀폐하며 상기 관로에 분리 가능하게 장착되는 철편 분리캡(30)과;
   상기 철편 분리캡의 안쪽면에 설치되는 자석(20)을 포함하여, 상기 관로를 따라 이송되는 철편을 상기 자석의 자력으로 분리하고 상기 철편 분리캡을 상기 관로에서 분리하여 상기 자석에 부착된 철편을 회수하며,
   상기 자석은 상호 간에 일정 간격을 두고 떨어져 있는 양극의 자석과 음극의 자석으로 구성되어 상기 양극의 자석과 음극의 자석 사이의 간격보다 큰 철편을 선별하고,
   상기 철편 분리캡은 상기 양극의 자석과 음극의 자석의 철편 부착면을 제외한 나머지 면이 절연 처리되는 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 철편 분리 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 자석에 의한 철편의 부착 상태를 외부에 알려주는 알람램프(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 철편 분리 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 알람램프는 상기 양극과 음극의 자석과 연결되어 상기 양극과 음극의 자석에 철편이 부착될 때 소등 상태에서 점등 상태로 전환되거나 평상 시와 다른 색으로 점등되어 철편의 부착을 알려주는 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 철편 분리 장치.
4. 삭제
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 철편 분리캡은 내부가 주름 처리 또는 요철 처리되어 석탄회의 이송 중 발생하는 충격을 완충하는 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 철편 분리 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 관로는 상기 석탄회의 이송관에 관이음되며 철편 분리공간(11)을 갖는 철편 분리관(10)인 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 철편 분리 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 철편 분리관은 석탄회의 이송경로 중에서 이송방향이 전환되는 부분에 설치되는 곡관 형태인 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 철편 분리 장치.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 철편분리 캡은 상기 관로와 탄성패드를 사이에 두고 배치되면서 볼트의 체결로 결합되고, 상기 볼트의 둘레부에 코일스프링이 설치되어 상기 철편의 충돌을 완충하는 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 철편 분리 장치.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 철편분리 캡의 내부와 외부 또는 이송관에 연결되어 상기 철편분리 캡 안에 모인 석탄회를 포집하는 석탄회 포집부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회처리 설비용 철편 분리 장치.
   
   
   

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