KR102541391B1 - 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화력발전소에서 석탄을 연소시켜 발생하는 석탄재 중에서 바텀애시를 재활용하기 위해 분쇄하는 공정 중 발생하는 미립자를 중력 및 관성력을 이용해 효율적이고 경제적인 방법으로 제거하여 친환경 구조용 바텀애시 경량골재를 제조하기 위한 방법과 장치에 관한 것으로써, 천연모래가 고갈되어 필연적으로 환경파괴가 심한 부순모래 의존도가 갈수록 높아질 수밖에 없는 국내 건설시장 상황에서 부가가치가 낮고 재활용 기술이 빈약해 재활용 율이 떨어지는 바텀애시를 친환경 모래 대체재로 사용할 수 있는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

Description

미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치 및 제조방법{Particle-less eco-structural bottom ash lightweight aggregate manufacturing apparatus and its manufacturing method}
본 발명은 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 화력발전소에서 석탄을 연소시켜 발생하는 석탄재 중에서 바텀애시를 재활용하기 위해 분쇄하는 공정 중 발생하는 직경 5mm 이하의 골재에 포함되어 있는 직경 0.08mm 이하의 바텀애시 미립자를 중력 및 관성력을 이용해 효율적이고 경제적인 방법으로 제거하여 친환경 구조용 바텀애시 경량골재를 제조하기 위한 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
최근 석탄을 연소시켜 전기를 생산하는 화력발전소는 미세먼지의 확산 및 환경파괴 지구온난화의 주범으로 여겨지며 기피되는 실정이나 신 재생에너지의 보급이 미흡하고 원자력발전 건설 중단으로 인해 전력부족 사태가 현실화되면서 다시금 그 역할이 새로이 인식되고 있으며 앞으로도 일정기간 중요한 발전시설로 지속될 전망이다.
화력발전소에서는 석탄을 연소시켜 전기를 생산하고 부산물로 석탄재가 발생한다. 석탄재는 크게 플라이애시와 바텀애시로 구분된다. 플라이애시는 전기집진기에서 포집되는 가벼운 분말 형태로서 전체 석탄재 발생량의 약 85~90%을 차지하며, 바텀애시는 괴상 또는 큰 입자로서 석탄연소보일러 하부로 낙하한 것으로 전체 석탄재 발생량의 약 10~15%를 차지하는 물질이다. 전체 석탄재 발생량 중 대부분을 차지하는 플라이애시는 포졸란 활성(Pozzolanic Activity)을 지니고 있어 재활용이 용이하고 시멘트 대체재나 시멘트 2차제품의 원료로 재활용기술이 발전되어 활발히 재활용되고 있으나, 바텀애시는 그 성상 때문에 재활용이 더디고 기술이 부족한데다 대부분 습식 배출공정을 택하고 있어 재활용을 더욱 어렵게 하고 있다. 즉, 보일러 하부에 바닷물을 채운 냉각실을 설치하여 보일러로부터 떨어지는 높은 온도의 바텀애시를 바닷물로 냉각시키며, 크기가 일정하지 않은 냉각된 바텀애시를 다시 애시 펀드장(ash pond)으로 이송시키기 위해 하부에 설치된 분쇄기에서 일정 크기로 분쇄한 다음 파이프라인을 통하여 바닷물과 함께 애시 펀드장으로 펌핑하여 매립하는 형태를 취하고 있다.
이로 인해 플라이애시에 비해 높은 미연탄소분(LOI)을 함유하고 있는 것으로 알려져 있어 재활용에 어려움을 겪고 있는데다 설상가상으로 바닷물로 인한 높은 염화물 농도, 수분함량 등이 추가로 걸림돌로 작용하여 더욱더 재활용을 어렵게 하고 있는 실정이다.
현재 바텀애시의 재활용 분야는 경량골재, 성토재, 복토재, 뒷채움재, 도로 기층재, 도로미끄럼 방지재 등이 있으나 경량골재는 기술이 부족하여 전량 수입에 의존하고 있고 도로 기층재, 도로미끄럼 방지재는 간헐적 소요라 재활용이 들쑥날쑥하며, 성토재, 복토재, 뒷채움재는 폐기물관리법 개정으로 현행법상 대부분 토양과 직접 접촉하는 매체 접촉형으로 분류되어 있어 그 자체로는 재활용이 불가하다. 그 이유는 매체 접촉형은 “폐기물관리법 시행규칙 별표 5의3 폐기물의 재활용 기준”에 명기되어 있지 않으면 재활용이 불가능하기 때문에 그 외의 방법으로 재활용하기 위해선 법이 정하는 바에 따라 재활용환경성평가를 받도록 강제하고 있기 때문이다.
재활용환경성평가제도는 재활용하기 전에 해당 재활용 방법의 환경과 건강에 미치는 영향, 기술의 적합성 등을 예측·평가한 후 안전한 경우 이를 폐기물관리법에 의거한 재활용환경성평가기관이 승인하는 제도로서, 폐기물이 토양·지하수 등과 직접 접촉하는 재활용과 재활용의 원칙 및 기준 등이 설정되어 있지 않은 신규 재활용 용도·방법에 대한 것으로 규정되어 있으며, 재활용 촉진을 위해 개정했다 하나 기술, 자금, 지식, 정보 등이 부족한 중소기업으로서는 이를 수용하기가 현실적으로 불가능한 실정이다.
이러한 바텀애시의 근본적 문제를 해결하여 재활용을 촉진시키기 위해서 최근 건식 공정을 이용한 바텀애시의 배출이 증가하고 있다. 이는 기존의 습식 공정 배출 바텀애시의 근본적인 문제인 염화물 문제와 수분 문제를 해결하여 재활용의 기본 터전을 마련하고 KS 규격제품인 바텀애시 경량골재 분야로 진출할 수 있는 계기를 마련하여 재활용을 촉진시키기 위해서인 것으로 해석되고 있으나 또 다른 문제를 야기하여 재활용을 어렵게 하고 있다. 즉 유일한 KS 규격 제품인 5mm 이하 구조용 바텀애시 경량골재로 제조하기 위해선 분쇄가 필수적이며 분쇄과정 중 품질에 악영향을 미치는 미분(微粉)이 다량 발생하여 이를 5wt% 미만으로 제거해야 되는 문제점이 발생하고 있다.
KS 규격제품인 구조용 바텀애시 경량골재의 미분(직경 0.08mm 이하) 규제치 5wt% 이하는 일반 골재의 미분 규제치 7wt%보다 낮은 수치로서 이러한 문제점을 해소하기 위해선 상당한 규모의 자금이 소요되는 설비투자와 기술 확보가 필수적이나 부가가치가 낮은 바텀애시 특성상 경제성이 없어 선뜻 나서는 기업이 없고 국내 기술수준도 빈약할 뿐더러 획기적이고 경제성 있는 새로운 장치나 방법도 아직까지 제안된 적도 없는 실정이다.
다만 구조용 바텀애시 경량골재가 아닌 비중차이가 큰 일반 골재의 경우로서 미립자 문제점을 해소하기 위한 방안으로 등록특허 10-1503362 석분용 미분 분리장치, 등록특허 10-1578548 건식 미분 분리장치가 제안되었고, 등록특허 10-1616633 건식 모래용 분급기, 등록특허 10-1942894 건식 모래 미분 분리기가 제안되었으나, 제안된 장치들은 모두 석산에서 비중이 2.5 이상인 부순모래를 채취하여 분급하기 위한 것이며, 외국기술을 단순 모방하거나, 분쇄 후 선별공정을 거친 미분이 포함된 부순 모래를 별도의 시설로 이송하여 공기분급을 시행하는 것으로 부가적 설비를 구비해야 하고 그 비용이 크다는 점에서 번거롭고 비경제적이다. 또한 단 한번만의 분급을 하여 실효성이 떨어지며 설치비용 또한 비싸며, 비중이 1.2 이하에 불과하여 정밀 분급이 요구되고 부가가치가 낮은 구조용 바텀애시 경량골재에 그대로 적용하기에는 기술적, 경제적으로도 적합하지 않다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위한 또 다른 방안으로는 등록특허 10-1846527의 진동스크린 프레임 구조체를 활용하는 석분미립자 분리 및 포집수단이 있다. 제안된 석분미립자 분리 및 포집수단은 별도의 장치를 거치지 아니하고 분쇄 후 선별수단인 진동스크린을 이용한다는 점에서 본 출원인이 제시한 방안과 일맥상통하는 부분이 있으나 순전히 중력만을 이용하여 자유 낙하하는 모래와 미분을 분리,포집하기 위한 것으로서 진동스크린 내부 하부에 세로로 길게 배치된 하나뿐인 포집장치로는 짧은 시간에 낙하하는 골재 속에 포함된 미분을 모두 포집하기가 매우 어려워 효율이 낮고 낙하거리가 너무 짧아 중력 선별기의 특성을 제대로 발휘하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 특히 수분이 다량 함유된 골재의 경우 점성으로 인해 별도의 건조장치 없인 공기분급이 불가능하여 우천 시에는 설비의 가동이 거의 불가능한 것으로 알려져 있다. 또한 배출호퍼 내부에 별도의 포집장치가 설치되어 있어 파손 또는 마모 시 유지보수가 대단히 까다롭다는 문제점도 가지고 있다.
본 발명은 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로써, 화력발전소에서 발생되는 건식 바텀애시를 직경 5mm 이하로 분쇄한 다음 분쇄공정 중 발생하는 품질 저해요소인 미립자를 별도의 추가설비 없이 특별하게 고안된 2단 진동스크린과 하부에 구성된 일체형 공기분급챔버에서 효과적으로 분리,제거하여 일반 골재(모래) 대체재로 사용하는 것 외에 단열성, 방음성, 내열성 및 경량성이 요구되는 곳의 콘크리트용 경량골재로 사용할 수 있는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치 및 제조방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 화력발전소에서 운송해온 바텀애시를 저장하기 위한 바텀애시 호퍼(1)와;
상기 바텀애시 호퍼(1)에 바텀애시를 저장하거나 운반 또는 분쇄 중 발생하는 비산먼지를 포집하기 위한 후드(2)와;
상기 호퍼의 바텀애시를 2단 진동스크린으로 이송하는 제1벨트컨베이어(3)와;
상기 제1벨트컨베이어로 이송되는 바텀애시 속에 포함된 철과 같은 자성이 있는 금속을 제거하기 위한 자력선별기(4)와;
상기 제1벨트컨베이어로 이송된 바텀애시를 체가름하기 위한 2단 진동스크린(5)과;
상기 2단 진동스크린에서 직경 5mm를 초과한 바텀애시를 이송하기 위한 제2벨트컨베이어(6)와;
상기 제2벨트컨베이어에서 직경 5mm를 초과한 바텀애시를 받아 임팩트크러셔(impact crusher)로 이송하기 위한 제3벨트컨베이어(7)와;
상기 제3벨트컨베이어에서 직경 5mm 초과 바텀애시를 받아 직경 5mm 이하로 분쇄하기 위한 임팩트 크러셔(8, impact crusher)와;
상기 임팩트 크러셔(impact crusher)에서 직경 5mm 이하로 분쇄된 바텀애시를 제1벨트컨베이어(3)로 이송하는 제4벨트컨베이어(9)와;
상기 2단 진동스크린 직경 3mm 체에서 직경 5mm 체를 통과하고 직경 3mm 체를 통과하지 못한 직경 3mm 이상 5mm 이하 바텀애시를 배출시키는 3~5mm 배출슈트(10)와;
상기 2단 진동스크린 하부에 설치되어 직경 3mm 체를 통과한 바텀애시를 포집하여 하부로 배출시키고 체가름 후 발생하는 미세먼지를 중력을 이용해 포집하기 위한 제1공기분급챔버(11)와;
상기 제1공기분급챔버(11) 하부에 정압역류방지댐퍼(12a)가 설치되는 피드관로(12b)를 통해 연통되어 설치되며 바텀애시에 강력한 공기를 분사하여 관성을 비롯한 공기 역학적 힘을 일으키도록 중력 및 관성력을 이용한 제2공기분급챔버(12)와;
상기 제1공기분급챔버의 내부 미세먼지를 배출하기 위하여 제1공기분급챔버의 내부에 도 7과 같이, 복수의 제1블레이드(11b)가 설치되어 있는 미세먼지포집관(11i) 및 상기 제1블레이드 사이에 형성된 미세먼지 포집구(11a)을 통해 미세먼지포집관에 미세먼지가 포집되고 이는 배출공기배출구(11e)와 연통되어 있어 미세먼지를 배출할 수 있도록 제작된 집진덕트(11h)와;
상기 제2공기분급챔버의 내부 공기가 배출될 수 있도록 제2블레이드(13a)가 구비된 이송덕트홀(13)을 통해 연통되어 있는 이송덕트(14)와;
상기 집진덕트(11h)와 이송덕트(14)로부터 이송된 바텀애시 입자를 포집할 수 있는 사이클론(15)와;
상기 사이클론을 통해 배출된 공기 중 포함된 바텀애시 입자, 또는 바텀애시 저장, 운반, 분쇄공정에서 발생하는 미산먼지를 포집하고 여과시켜 깨끗한 공기를 배출시킬 수 있는 여과집진기(16)와;
상기 여과집진기로부터 배출된 깨끗한 공기를 대기중으로 배출하기 위한 송풍기(17)와;
상기 2단 진동스크린 3~5mm배출슈트(10)를 통과한 직경 3~5mm 바텀애시와 제2공기분급챔버(12) 하부의 메인배출슈트(12h)를 통해 낙하된 바텀애시를 이송하기 위한 제5벨트컨베이어(20)로; 구성되어 바텀애시 경량골재(21)를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치를 제공함으로써 해결된다.
또한, 본 발명은 화력발전소로부터 바텀애시를 덤프트럭으로 운송해와 바텀애시 호퍼에 투입하는 저장단계(S1)와;
상기 바텀애시 호퍼에 저장된 바텀애시를 제1벨트컨베이어로 배출하는 토출단계(S2)와;
상기 토출단계를 2단 진동스크린으로 이송하는 제1이송단계(S3)와;
상기 제1벨트컨베이어로 이송되어 온 바텀애시를 2단 진동스크린에 설치된 직경 5mm 체를 이용해 선별(체가름)하는 제1선별단계(S4)와;
상기 제1선별단계를 통과하지 못한 직경 5mm 이상의 바텀애시를 제2벨트컨베이어와 제3벨트컨베이어를 이용해 임팩트 크러셔로 이송하는 제2이송단계(S5)와;
상기 제2벨트컨베이어와 제3벨트컨베이어를 이용해 이송해 온 바텀애시를 분쇄하는 분쇄단계(S6)와;
상기 분쇄단계를 거친 분쇄된 바텀애시를 제4벨트컨베이어를 이용해 제1컨베이어벨트로 이송하는 제3이송단계(S7)와;
상기 제1선별단계를 통과하여 낙하된 직경 5mm 이하 바텀애시를 직경 3mm 체를 이용해 선별하는 제2선별단계(S8)와;
상기 제2선별단계를 통과하여 제1공기분급챔버로 낙하하는 직경 3mm 이하 바텀애시에 포함된 미립자를 1차로 중력(gravity, 重力)을 이용해 공기 분급하는 중력분급단계(S9)와;
상기 중력분급단계를 거쳐 낙하하는 직경 3mm 이하 바텀애시에 포함된 미립자를 제2공기분급챔버에서 중력 및 관성력(inertial force, 慣性力)을 이용해 2차 공기 분급하는 중력,관성력분급단계(S10)와;
상기 중력분급단계와 중력,관성력분급단계에서 분급된 미립자를 사이클론과 여과집진기에서 포집하는 제1포집단계(S11)와;
상기 저장단계(S1)와 제1선별단계(S4)와 분쇄단계(S6)와 제2선별단계(S8)에서 발생하는 비산먼지를 여과집진기에서 포집하는 제2포집단계(S12)와;
상기 중력,관성력분급단계에서 중력에 의해 하강한 조립분(租粒粉)의 바텀애시와 상기 제2선별단계를 통과하지 못하고 별도의 배출슈트를 통해 배출된 직경 3mm 이상 5mm 이하 바텀애시가 최종적으로 제5벨트컨베이어 위에서 혼합되어 바텀애시 경량골재가 제조되고 이를 제5벨트컨베이어를 이용해 이송하는 제4이송단계(S13)로; 구성되어 있는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조방법을 제공함으로써 해결된다.
본 발명은 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로써,
미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조방법에 관한 것으로써, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 다단으로 구성된 진동스크린과 하부 배출호퍼를 2단으로 구성된 진동스크린과 공기분급챔버로 아주 간단하면서 경제적인 방법으로 컴팩트하게 구성하였다.
둘째, 체를 직경 3mm 및 5mm 2단으로 구성하여 3~5mm 바텀애시를 제외시킴으로써 5mm 이하 전체를 분급해야할 양을 감소시킴으로서 분급효율을 증대시켰다.
셋째, 2단 진동스크린 하부에서 공기분급을 일괄 수행해 제조, 설치 및 유지비용을 획기적으로 감소시켰다.
넷째, 대부분 1차로 제한된 분급을 2단 진동스크린 하부에서 1,2차로 일괄 수행케하여 정밀분급이 가능하도록 하였다.
다섯째, 수입제품의 소용돌이로 인한 공기분급챔버 외벽의 극심한 마모문제를 간단한 구조 변경으로 해결하였으며 보수가 매우 용이하다.
여섯째, 2차에 걸친 정밀 공기분급으로 비중이 낮아 까다로운 바텀애시 미립자 분급문제를 해결하였으며, 저부가가치의 바텀애시를 고부가가치 구조용 바텀애시 경량골재로 활용할 수 있는 경제적 토대를 국내 최초로 마련하였다.
일곱째, 바텀애시에 최적화된 설비를 국산화시킴으로서 값비싼 수입설비를 대체할 수 있게 하였다.
여덟째, 값비싼 경량골재의 수입대체 효과가 있다.
아홉째, 염화물 및 삼산화황으로 인해 재활용이 불가능한 순환유동층(CFBC) 바텀애시와 혼합하여 재활용할 수 있는 길을 개척하였다.
열째, 포집된 미립자는 플라이애시(KSL 5405)로 재활용할 수 있어 토분(土粉)을 발생시키는 일반 골재와 달리 2차 폐기물을 전혀 발생시키지 않는다.
열한째, 산과 하천 및 바다에서 채취하는 천연모래 및 부순모래를 대체할 수 있어 환경파괴를 방지하고, 버려지는 폐기물을 재이용할 있어 친환경적이어서,
천연모래가 고갈되어 필연적으로 환경파괴가 심한 부순모래 의존도가 갈수록 높아질 수밖에 없는 국내 건설시장 상황에서 부가가치가 낮고 재활용 기술이 빈약해 재활용 율이 떨어지는 바텀애시를 친환경 모래 대체재로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치에 대한 전체구성도이다.
도 3은 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치의 일체형 2단 진동스크린과 제1, 2공기분급챔버에 대한 개략적인 구성단면도이다.
도 4는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치의 일체형 2단 진동스크린과 제1, 2공기분급챔버에 대한 개략적인 구성사시도이다.
도 5는 제1공기분급챔버의 정면 개략단면도이다.
도 6는 제1공기분급챔버의 정면 개략도이다.
도 7는 제1공기분급챔버에 설치되는 메세먼지 포집관 및 집진덕트의 세부도이다.
도 8는 제1공기분급챔버의 중력분급 작동원리도에 대한 구성도이다.
도 9a 및 도 9b는 제1공기분급챔버의 작동원리도이다.
도 10는 제2공기분급챔버의 중력-관성력분급 작동원리도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위하여 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치에 있어서,
바텀애시가 저장되는 바텀애시 호퍼(1)와;
바텀애시 호퍼에 저장된 바텀애시는 제1벨트컨베이어(3)을 이용하여, 상단의 직경 5mm 체(5a)와 하단의 직경 3mm 체(5b)가 장착되어 있는 2단진동스크린(5)로 전달되어 직경 5mm 이상은 제2벨트컨베이어(6)로 배출시키고, 직경 3~5mm는 배출슈트(10)로 배출시키는 2단 진동스크린(5)과;
상기 2단 진동스크린(5) 구비되어 있는 제1공기분급챔버(11)와;
상기 제1공기분급챔버(11) 하부에 피부관로(12b)를 통해 일체형으로 설치되어 있는 제2공기분급챔버(12)와;
상기 2단 진동스크린 3~5mm배출슈트(10)를 통과한 직경 3~5mm 바텀애시와 제2공기분급챔버(12) 하부의 메인배출슈트(12h)를 통해 낙하된 바텀애시를 이송하기 위한 제5벨트컨베이어(20)와;
상기 제1공기분급챔버(11)와 제2공기분급챔버에서 배출되는 배출공기에 함유된 미세먼지는 각각 집진덕트(11h)와 이송덕트(14)로 통해 배출되어 바텀애시입자를 포집할 수 있는 사이클론(15)과;
상기 사이클론을 통해 배출된 공기 중 포함된 바텀애시 입자, 또는 바텀애시 저장, 운반, 분쇄공정에서 발생하는 미산먼지를 포집하고 여과시켜 깨끗한 공기를 배출시킬 수 있는 여과집진기(16)와;
상기 여과집진기로부터 배출된 깨끗한 공기를 대기중으로 배출하기 위한 송풍기(17)로; 구성되어 있는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치에 관한 것이다.
보다 구체적으로는
화력발전소에서 운송해온 바텀애시를 저장하기 위한 바텀애시 호퍼(1)와;
상기 바텀애시 호퍼에 저장된 바텀애시의 적체를 해소하고 원활한 배출을 위해 호퍼 하부에 설치된 바이브레이터(1a)와;
상기 바텀애시 호퍼에 바텀애시를 하차할 때 호퍼 하부와 벨트 및 관련 부속품을 보호하기 위해 설치된 나이프 게이트밸브(1b)와;
상기 바텀애시 호퍼에 저장된 바텀애시의 양을 조절하기 위해 호퍼 하부에 설치된 바텀애시 배출조절 게이트밸브(1c)와;
상기 바텀애시 호퍼(1)에 바텀애시를 저장하거나 운반 또는 분쇄 중 발생하는 비산먼지를 포집하기 위한 후드(2)와;
상기 바텀애시 배출조절 게이트밸브에서 배출된 바텀애시를 2단 진동스크린으로 이송하는 제1벨트컨베이어(3)와;
상기 제1벨트컨베이어로 이송되는 바텀애시 속에 포함된 철과 같은 자성이 있는 금속을 제거하기 위한 자력선별기(4)와;
상기 제1벨트컨베이어로 이송된 바텀애시를 직경 5mm체(5a) 및 직경 3mm체(5b)가 구비되어 각각의 체 직경 이하로 체가름하기 위한 2단 진동스크린(5)과;
상기 2단 진동스크린에서 직경 5mm를 초과한 바텀애시를 이송하기 위한 제2벨트컨베이어(6)와;
상기 제2벨트컨베이어에서 직경 5mm를 초과한 바텀애시를 받아 임팩트크러셔(impact crusher)로 이송하기 위한 제3벨트컨베이어(7)와;
상기 제3벨트컨베이어에서 직경 5mm 초과 바텀애시를 받아 직경 5mm 이하로 분쇄하기 위한 임팩트 크러셔(8, impact crusher)와;
상기 임팩트 크러셔(impact crusher)에서 직경 5mm 이하로 분쇄된 바텀애시를 제1벨트컨베이어(3)로 이송하는 제4벨트컨베이어(9)와;
상기 2단 진동스크린 직경 3mm 체에서 직경 5mm 체를 통과하고 직경 3mm 체를 통과하지 못한 직경 3mm 이상 5mm 이하 바텀애시를 배출시키는 3~5mm 배출슈트(10)와;
상기 2단 진동스크린 하부에 설치되어 직경 3mm 체를 통과한 바텀애시를 포집하여 하부로 배출시키고 체가름 후 발생하는 미세먼지를 중력을 이용해 포집하기 위한 제1공기분급챔버(11)와;
상기 제1공기분급챔버(11) 하부에 정압역류방지댐퍼(12a)가 설치되어 있고, 제1공기조절밸브로 제어되는 제1공기투입구(12c)를 구비한 피드관로(12b)를 통해 연통되어 있으며 바텀애시에 강력한 공기를 분사하여 관성을 비롯한 공기 역학적 힘을 일으키도록 제3공기조절밸브(미도시), 차압계(12g) 및 제3공기투입구(12f)를 구비한 제2공기분급챔버(12)와;
상기 제1공기분급챔버의 내부 미세먼지를 배출하기 위하여 제1공기분급챔버의 내부에 도 7과 같이, 복수의 제1블레이드(11b)가 설치되어 있는 미세먼지포집관(11i) 및 상기 제1블레이드 사이에 형성된 미세먼지 포집구(11a)을 통해 미세먼지포집관에 미세먼지가 포집되고 이는 배출공기배출구(11e)와 연통되어 있어 미세먼지를 배출할 수 있도록 제작된 집진덕트(11h)와;
도 10에 도시된 것 같이, 상기 제2공기분급챔버의 내부 공기가 배출될 수 있도록 제2블레이드(13a)가 구비된 이송덕트홀(13)을 통해 연통되어 있는 이송덕트(14)와;
상기 제2공기분급챔버에 이송덕트(14)의 하부에 상기 이송덕트와 상호 평행하도록 배치되어 있으며 제2공기조절밸브(12d)를 구비한 제2공기투입구(12e)와;
상기 집진덕트(11h)와 이송덕트(14)로부터 이송된 바텀애시 입자를 포집할 수 있는 사이클론(15)와;
상기 사이클론에 포집된 바텀애시 입자를 배출시키고 사이클론 내 기밀을 유지시킬 수 있도록 그 하부에 설치된 로터리밸브(15a)와;
상기 로터리밸브(15a)를 통하여 배출된 바텀애시 입자를 이송시키기 위하여 설치된 제1스크류컨베이어(15b)와;
상기 사이클론을 통해 배출된 공기 중 포함된 바텀애시 입자, 또는 바텀애시 저장, 운반, 분쇄공정에서 발생하는 미산먼지를 포집하고 여과시켜 깨끗한 공기를 배출시킬 수 있도록 차압계(12g)와 제2스크류컨베이어를 구비한 여과집진기(16)와;
상기 여과집진기로부터 배출된 깨끗한 공기를 대기중으로 배출할 수 있도록 인버터러 제어되며, 풍량센서(17a) 및 댐퍼(17b)를 구비한 송풍기(17)와;
상기 2단 진동스크린 3~5mm배출슈트(10)를 통과한 직경 3~5mm 바텀애시와 제2공기분급챔버(12) 하부의 메인배출슈트(12h)를 통해 낙하된 바텀애시를 이송하기 위한 제5벨트컨베이어(20)로; 구성되어 바텀애시 경량골재(21)를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치에 관한 것이다.
실시예로는,
상기 2단 진동스크린(5) 하부 직경 3mm 체(5b)를 통과한 바텀애시는 진동되는 체에 의해 굵은 바텀애시 입자와 결합된 미립자의 분리를 강제시켜 포집이 용이하도록 분산된 상태이다.
2단 진동스크린(5) 입구에서 유입되는 저속의 공기와 함께 양쪽 경사면에 배치된 제1블레이드(11b)와 집진덕트(11h)를 연결하는 미세먼지 포집관(11i)이 구비된 제1공기분급챔버(11)로 진입한다.
제1공기분급챔버에서의 중력 분급 원리를 비롯한 다른 유형의 건식 및 습식 분급원리가 “Review report on dry and wet classification of filler materials for concrete(Aslaksen Aasly et al., 2014)”에 잘 설명되어 있으며, 첨부된 도8 내지 도 9a,9b를 참고하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
2단 진동스크린(5)에서 낙하된 바텀애시 입자(11c)가 제1공기분급챔버 상부로 유입된다. 저속의 공기(11d)가 제1블레이드(11b) 앞으로 이동하여 제1블레이드(11b)가 설치된 공기 배출구(11e) 앞으로 하강하는 피드 커튼(feed curtain)(11f)을 강제로 통과한다. 공기 흐름은 거의 수직으로 피드 커튼(11f)으로 유입되지만 제1블레이드(11b)를 통과할 때는 피드 커튼(11f)의 방향과 거의 반대 방향으로 변경된다.
제1공기분급챔버(11)에서 분급에 들어가는 모든 바텀애시 입자는 질량에 비례하는 중력 Fg(force of gravity)를 가지며, 제1블레이드를 통과하는 공기 흐름에 의해 생성되는 바텀애시 직경의 제곱에 비례하는 항력 Fd(drag force)를 받는다.
바텀애시 입자가 항력의 영향을 받아 방향이 바뀌면 바텀애시 질량에 비례하는 작은 원심력 Fc(centrifugal force)이 가해지며 항력 Fd와 정반대가 된다.
설정된 조건에서, 절단점(cut point)이라고 하는 특정 바텀애시 입자 직경(K)에 작용하는 합력 R(resultant force)은 바텀애시 입자를 공기 흐름에 의해 제1블레이드를 통과하게하거나 제1블레이드에 충돌하여 다시 피드 커튼으로 던질 수 있는 크기와 방향이 될 것이다.
K보다 큰 바텀애시 입자에 작용하는 합력 R은 중력 Fg와 편차가 작은 방향이다. 이러한 바텀애시 입자는 제1블레이드(11b)에 충돌하여 녹아웃(knockout)되거나 제1공기분급챔버(11) 하부(11g)로 직접 떨어져 제2공기분급챔버(12)로 유입된다.
K보다 작은 입자는 항력 Fd와 거의 평행한 합력 r을 가지므로 공기흐름에 의해 제1블레이드를 통해 휩쓸려 올라가 사이클론 및 집진기에 포집된다.
중력 분급은 제1블레이드 조정을 통해 2mm에서 150미크론(10에서 100메쉬) 사이의 미리 예측된 절단점(cut point)에서 해당하는 바텀애시 입자를 분리한다.
절단점(cut point)은 항력(FD)의 크기를 결정하는 제1블레이드를 통과하는 공기의 속도에 의해 제어된다.
상기 제1공기분급챔버(11)를 거친 바텀애시는 피드관로(12b)를 통해 제2공기분급챔버(12)로 이송된다. 제2공기분급챔버(12)는 중력-관성을 이용한 공기분급챔버로서 중력, 관성, 원심력 및 공기 역학적 힘을 결합한 원리를 활용하여 분급된다.
이하 도 10에 도시된 것과 같이, 제2공기분급챔버에서의 중력-관성력 분급 원리를 첨부된 도5를 참고하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
제2공기분급챔버(12)의 압력을 일정하게 유지하면서 이송 바텀애시(12j)의 균일한 공급을 위해 피드관로(12b) 상부에 정압역류방지댐퍼(12a)가 설치된다.
상기 정압역류방지댐퍼(12a)를 통과한 이송 바텀애시(12j)에는 피드관로(12b) 양쪽 측면 제1공기조절밸브가 설치된 제1공기투입구(12c)로부터 공급받은 소정의 공기가 혼입된다.
상기 이송 바텀애시(12j)의 커튼(curtain)은 제1공기투입구(12c)를 통해 유입되는 공기 흐름의 방향을 거의 역전시키도록 배치된 제2블레이드(13a) 앞으로 떨어진다.
상기 제2블레이드(13a)를 통과하기 전에 상대적으로 높은 속도의 마찰로 인해 바텀애시 입자가 제2공기분급챔버(12) 내부에서 반시계 방향으로 소용돌이(eddy current)(12k)를 일으키며 흐르게 된다. 소용돌이는 메인 배출슈트(12h) 위에 있는 제2공기투입구(12e)와 제3공기투입구(12f)를 통해 유입되는 공기에 의해 세력이 더욱 강화된다.
제2공기분급챔버(12)로 들어가는 각각의 바텀애시 입자(12j)는 질량에 비례하는 중력(Fg)을 가지며, 이는 다시 바텀애시 입자 직경의 세제곱에 비례한다. 또한 제1공기투입구(12c)로부터 유입되는 1차 공기로 인해 질량에 비례하는 관성력(Fi)이 추가로 더해진다.
공기 흐름이 아래쪽을 향하기 때문에 관성력(Fi)과 중력(Fg)이 서로를 보완하여 작용한다. 제2블레이드(13a)를 통과할 때 공기 흐름은 방향을 변경하여 바텀애시 입자의 직경에 비례하고 중력 및 관성력의 방향과 거의 반대인 항력(Fd)을 발생시킨다. 바텀애시 입자는 항력(Fd)의 영향을 받아 방향이 바뀌면서 질량에 비례하는 원심력(Fc)을 받게 되는데, 이는 항력(Fd)에 직접적으로 반대된다.
설계 조건에서 특정 바텀애시 입자 직경(K)(절단점)에 작용하는 합력(R)은 바텀애시 입자가 제2블레이드(13a)와 이송덕트(14)를 통해 사이클론(15)쪽으로 휩쓸려 나가게 하거나 피드 커튼(feed curtain)(12i)으로 다시 떨어지게 하는 크기와 방향이다. K보다 큰 바텀애시 입자에 작용하는 합력 R은 중력-관성력 방향과 약간 다른 방향이다. 따라서 K보다 큰 바텀애시 입자는 제2블레이드(13a)에 충돌하여 녹아웃되거나 아래 메인 배출슈트(12h)로 직접 떨어진다.
제2블레이드(13a)와 나란하게 아래쪽으로 흐르는 소용돌이(12k)는 제2공기분급챔버(12) 벽체를 마모시키는 마찰력에 영향을 주지 않으며, 분급 영역(classifying zone)(12l)에서 이송 바텀애시의 커튼을 보호하는 움직이는 벽(moving wall) 역할을 한다.
제2블레이드(13a)를 통과하지 못한 바텀애시 입자는 제2블레이드(13a) 바로 아래 이송덕트(14)와 연결되는 배출구(13) 바닥에 위치한 경사진 배플 플레이트(baffle plate)(13b)로 떨어진다. 무거운 바텀애시 입자는 제2공기분급챔버(12) 하부 메인 배출슈트(12h)로 미끄러지면서 제2공기투입구(12e)로 유입되는 2차 공기에 의해 스크러빙(scrubbing)된다.2차 공기 흐름은 무거운 바텀애시 입자에 부착된 미세 입자(미립자)를 강제로 분리시킨다.
2차 공기 흐름은 소용돌이(eddy current)에 의해 휩쓸린 부유 바텀애시를 연행하여 제2공기분급챔버(12) 입구 지점(feed curtain)(12i)으로 순환 이동시킨 다음 제2블레이드(13a) 바로 앞 분급 영역(12l)으로 다시 이동시킨다.
제2공기분급챔버(12)에서는 중력 및 관성력을 이용해 300~63미크론(50~230메쉬)사이의 원하는 절단점(cut point)에서 바텀애시 입자를 분리할 수 있다. 절단점은 항력(FD)의 크기를 결정하는 제2블레이드(13a)를 통과하는 공기 속도와 관성력(Fi)을 결정하는 1차 공기 유입 속도에 의해 제어된다. 총 공기량(예를 들면 제2블레이드(13a) 통과 속도)을 일정하게 유지하면서 제2공기분급챔버(12) 입구 속도를 조절하여 다양한 절단점(cut point) 요구 조건을 만족시킬 수 있다.
상기 제2공기분급챔버(12) 하부 제3공기조절밸브가 설치된 제3공기투입구(12f)는 제2공기분급챔버(12) 내부 공기량 조절을 위한 보조공기투입구이며, 제2공기분급챔버(12) 상부에 설치된 차압계(differential pressure gauge)(12g)는 제1공기분급챔버(11)와 제2공기분급챔버(12)의 압력 정보를 송풍기 인버터에 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 화력발전소로부터 바텀애시를 비산먼지 방지시설을 갖춘 덤프트럭으로 운송해와 바텀애시 호퍼에 투입하는 저장단계(S1)와;
상기 바텀애시 호퍼에 저장된 바텀애시를 바이브레이터와 바텀애시 배출조절 게이트밸브를 이용해 제1벨트컨베이어로 배출하는 토출단계(S2)와;
상기 토출단계를 거친 바텀애시 속에 포함된 자성체(철금속)을 분리·선별·제거하기 위해 써스펜디드 자력선별기(Suspended Magnetic Separator)가 설치된 제1벨트컨베이어를 이용해 2단 진동스크린으로 이송하는 제1이송단계(S3)와;
상기 제1벨트컨베이어로 이송되어 온 바텀애시를 2단 진동스크린에 설치된 직경 5mm 체를 이용해 선별(체가름)하는 제1선별단계(S4)와;
상기 제1선별단계를 통과하지 못한 직경 5mm 이상의 바텀애시를 제2벨트컨베이어와 제3벨트컨베이어를 이용해 임팩트 크러셔로 이송하는 제2이송단계(S5)와;
상기 제2벨트컨베이어와 제3벨트컨베이어를 이용해 이송해 온 바텀애시를 분쇄하는 분쇄단계(S6)와;
상기 분쇄단계를 거친 분쇄된 바텀애시를 제4벨트컨베이어를 이용해 제1컨베이어벨트로 이송하는 제3이송단계(S7)와;
상기 제1선별단계를 통과하여 낙하된 직경 5mm 이하 바텀애시를 직경 3mm 체를 이용해 선별하는 제2선별단계(S8)와;
상기 제2선별단계를 통과하여 제1공기분급챔버로 낙하하는 직경 3mm 이하 바텀애시에 포함된 미립자를 1차로 중력(gravity, 重力)을 이용해 공기 분급하는 중력분급단계(S9)와;
상기 중력분급단계를 거쳐 낙하하는 직경 3mm 이하 바텀애시에 포함된 미립자를 제2공기분급챔버에서 중력 및 관성력(inertial force, 慣性力)을 이용해 2차 공기 분급하는 중력,관성력분급단계(S10)와;
상기 중력분급단계와 중력,관성력분급단계에서 분급된 미립자를 사이클론과 제1여과집진기에서 포집하는 제1포집단계(S11)와;
상기 저장단계(S1)와 제1선별단계(S4)와 분쇄단계(S6)와 제2선별단계(S8)에서 발생하는 비산먼지를 여과집진기에서 포집하는 제2포집단계(S12)와;
상기 중력,관성력분급단계에서 중력에 의해 하강한 조립분(租粒粉)의 바텀애시와 상기 제2선별단계를 통과하지 못하고 별도의 배출슈트를 통해 배출된 직경 3mm 이상 5mm 이하 바텀애시가 최종적으로 제5벨트컨베이어 위에서 혼합되어 바텀애시 경량골재가 제조되고 이를 제5벨트컨베이어를 이용해 이송하는 제4이송단계(S13)로; 구성되어 있는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조방법에 관한 것이다.
실시 예로는
도 2에 도시된 것과 같이,
본 발명은 운반도중 비산먼지를 방지하기 위해 비산먼지 방지시설을 갖춘 덤프트럭으로 운송된 건식공정 바텀애시를 저장하기 위해 바텀애시 호퍼(1)가 구비될 수 있으며, 상기 바텀애시 호퍼(1)에 저장된 바텀애시의 적체를 해소하고 원활한 배출을 위해 호퍼 하부에 설치된 바이브레이터(vibrater)(1a)와 함께 바텀애시 하차 시 바텀애시 호퍼 하부와 벨트 및 관련 부속품을 보호하기 위해 나이프 게이트밸브(1b)가 설치되고, 배출되는 바텀애시의 양을 조절하기 위한 바텀애시 배출조절 게이트밸브(1c)가 설치된다.
상기 바텀애시 호퍼(1)에 바텀애시를 저장하는 도중 발생하는 비산먼지를 포집하기 위해 바텀애시 호퍼(1) 상부에 후드(2)가 설치된다.
상기 바텀애시 배출조절 게이트밸브(1b)에서 배출된 바텀애시를 2단 진동스크린(5)으로 이송하는 제1벨트컨베이어(3)가 설치된다. 제1벨트컨베이어(3) 상부에는 바텀애시를 이송하는 도중 바텀애시 속에 포함된 자성체(철금속)을 분리·선별·제거하기 위한 써스펜디드 자력선별기(Suspended Magnetic Separator)(4)가 설치된다.
상기 제1벨트컨베이어(3)를 이용해 이송된 바텀애시를 직경 5mm 체(5a) 및 직경 3mm 체(5b)로 각각 체가름 할 수 있는 2단 진동스크린(5)이 설치된다.
상기 2단 진동스크린(5)에서 직경 5mm를 초과한 바텀애시를 임팩트크러셔(impact crusher)(8)로 보내 직경 5mm 이하로 분쇄하기 위해 제2벨트컨베이어(6)와 제3벨트컨베이어(7)가 설치된다.
상기 임팩트 크러셔(impact crusher)(8)에서 공급된 바텀애시를 충격을 이용해 직경 5mm 이하로 분쇄하고 분쇄된 바텀애시를 제1벨트컨베이어(3)로 이송시키기 위해 제4벨트컨베이어(9)가 설치된다.
상기 제1벨트컨베이어(3)를 이용해 이송된 바텀애시는 바텀애시 호퍼(1)에서 공급된 새로운 바텀애시와 섞여 써스펜디드 자력선별기(4)를 거쳐 2단 진동스크린(5)으로 재 이송되게 하며 2단 진동스크린(5)에서 직경 5mm를 초과한 바텀애시는 계속하여 상기 과정을 반복하게 한다.
상기 2단 진동스크린(5) 직경 3mm 체(5b)에서 직경 5mm 체(5a)를 통과하고 직경 3mm 체(5b)를 통과하지 못한 직경 3mm 이상 5mm 이하 바텀애시를 배출시키기 위해 3~5mm 배출슈트(10)가 설치된다.
상기 2단 진동스크린(5) 하부에 체가름 과정 중 발생하는 미세먼지를 포집하기 위해 양쪽 경사면에 미세먼지 포집구(11a)과 제1블레이드(11b)가 구비된 제1공기분급챔버(11)가 설치된다.
상기 제1공기분급챔버(11)에서는 2mm에서 150미크론(10에서 100메쉬) 사이의바텀애시 입자가 중력 분급에 의해 포집될 수 있도록 제1블레이드(11b)가 설치된다.
상기 제1공기분급챔버(11) 하부에 일체형으로 되어 있으면서 바텀애시 입자에 강력한 공기를 분사시켜 관성을 비롯한 공기 역학적 힘을 일으키도록 고안된 중력-관성력 분급을 할 수 있는 제2공기분급챔버(12)가 설치된다.
상기 제2공기분급챔버(12)에는 바텀애시를 공급하는 피드관로(12b)와;
상기 피드관로(12b)에 설치되어 있는 정압역류방지댐퍼(Static Pressure Relief Damper)(12a)와;
상기 피드관로(12b) 양쪽 측면에 위치되어 제1공기조절밸브가 설치된 제1공기투입구(12c)와;
상기 제1공기투입구 하부에 설치되어 제2공기분급챔버(12) 내 미립자와 혼합된 배출공기가 빠져나가도록 제2블레이드(13a)가 구비된 이송덕트 홀(13)과;
상기 이송덕트 홀(13) 바로 아래 설치되어 이송덕트(14) 통로와 서로 나란히 배치된 관로로서 제2공기조절밸브(12d)가 구비되어 있는 메인 제2공기투입구(12e)와;
상기 제2공기분급챔버 하부 제3공기조절밸브가 구비된 제3공기투입구(12f)와;
상기 제2공기분급챔버 상부에 설치된 차압계(differential pressure gauge) (12g)와;
상기 제2공기분급챔버 하부에 위치된 메인 배출슈트(12h)가 설치된다.
상기 제2공기분급챔버(12)에서는 300~63미크론(50~230메쉬)사이의 바텀애시 입자가 중력 및 관성력을 이용해 포집될 수 있도록 제2블레이드(13a)가 구비된다.
최초로 제1블레이드(11b)와 제2블레이드(13a)를 각각의 출구 쪽 집진덕트(11h) 및 이송덕트(14) 관로와 평행하게 조정하고 제2공기투입구를 개방하며, 제3공기투입구는 밀폐시킨다. 제1공기투입구 밸브를 조금씩 개폐하면서 분급작업을 시작하며 최적 절단점(cutting point)을 찾아 작업을 계속한다.
상기 제1공기분급챔버(11)와 제2공기분급챔버(12)에서 배출된 배출공기를 운반하기 위한 집진덕트(11h)와 이송덕트(14)가 설치된다.
상기 집진덕트(11h)와 이송덕트(14)를 통해 이송된 배출공기 중에 함유된 바텀애시 입자를 1차로 포집기 위한 사이클론(15)이 설치된다.
상기 사이클론(15)에서 포집된 바텀애시 입자를 배출시키고 사이클론 내 기밀을 유지시키기 위한 로터리 밸브(15a)와 로터리 밸브(15a)를 통한 바텀애시 입자를 배출시키기 위해 제1스크류컨베이어(15b)가 설치된다.
상기 사이클론을 거쳐 별도의 덕트(15c)로 이송된 바텀애시 입자를 포집하고 여과시켜 깨끗한 공기를 배출시키기 위해 별도의 차압계가 구비된 제1여과집진기(16)와 제1여과집진기(16) 하부에 포집된 먼지를 배출시키기 위해 제2스크류컨베이어(16a)가 설치된다.
상기 제1여과집진기(16)를 통해 또 다른 덕트16(b)로 이송된 깨끗한 공기를 대기 중으로 배출하기 위해 풍량센서(17a)와 댐퍼(17b)가 설치되고 인버터가 구비된 제1송풍기(17)가 설치된다.
상기 인버터는 제2공기분급챔버 상부에 설치된 차압계(12g)와 제1송풍기(17) 입구 쪽에 설치된 풍량센서(17a)를 연동시켜 자동제어를 할 수 있도록 구성된다. 혹은 차압계(12g)와 풍량센서(17a)를 육안으로 확인한 후 수동으로 댐퍼(17b)를 조정하거나 주파수 조정기를 통해 직접 송풍기 회전수를 제어하도록 구성될 수도 있다.
상기 바텀애시 저장, 운반, 분쇄 공정 중 발생하는 비산먼지를 포집하여 이송하고 여과시키기 위해 후드 및 덕트를 구비한 여과집진기(16) 및 송풍기(17)이 추가로 설치될 수 있다.
상기 2단 진동스크린(5) 3~5mm 배출슈트(10)를 통과한 직경 3~5mm 바텀애시와 제2공기분급챔버(12) 하부에 낙하된 바텀애시를 이송하기 위한 제5벨트컨베이어(20)가 설치되며 제5벨트컨베이어(20)로 이송된 각각의 바텀애시를 골고루 혼합하면 5mm 이하 바텀애시 경량골재(21)가 완성된다.
상기 제5벨트컨베이어로 이송되어 완성된 바텀애시는 미립자가 제거된 친환경 바텀애시 골재로써 모래 대체재로 사용할 수 있는 구조용 바텀애시 경량골재로 사용된다. 또한 상기 사이클론과 여과집진기에서 포집된 미립자는 그 자체로 혹은 플라이애시 원료로 재사용되어 고부가가치 제품인 KSL 5405 플라이애시로 재활용될 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 한정되어서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 범주에 속한다고 할 것이다.
1c. 배출조절 게이트밸브
2. 후드
3. 제1벨트컨베이어
4. 자력선별기
5. 2단 진동스크린
5a. 5mm 체
5b. 3mm 체
6. 제2벨트컨베이어
7. 제3벨트컨베이어
8. 임팩트 크러셔
9. 제4벨트컨베이어
10. 3~5mm 배출슈트
11. 제1공기분급챔버
11a. 미세먼지 포집구
11b. 제1블레이드
11c. 바텀애시 입자
11d. 저속 공기
11e. 배출공기 배출구
11f. 피드 커튼(feed curtain)
11g. 제1공기분급챔버 하부
11h. 집진덕트
11i. 미세먼지 포집관
12. 제2공기분급챔버
12a. 정압역류방지댐퍼(Static Pressure Relief Damper)
12b. 피드관로
12c. 제1공기투입구
12d. 제2공기조절밸브
12e. 제2공기투입구
12f. 제3공기투입구
12g. 차압계(differential pressure gauge)
12h. 메인배출슈트
12i. 입구 지점(feed curtain)
12j. 이송 바텀애시
12k. 소용돌이(eddy current)
12l. 분급 영역(classifying zone)
13. 이송덕트 홀
13a. 제2블레이드
13b. 배플 플레이트(baffle plate)
14. 이송덕트
15. 사이클론
15a. 로터리 밸브
15b. 제1스크류컨베이어
15c. 덕트
16. 여과집진기
16a.제2스크류컨베이어
17. 송풍기
17a. 풍량센서
17b. 댐퍼
20. 제5벨트컨베이어
21. 바텀애시 경량골재

Claims (7)

  1. 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치에 있어서,
    화력발전소에서 운송해온 바텀애시를 저장하기 위한 바텀애시 호퍼(1)와;
    상기 바텀애시 호퍼에 저장된 바텀애시의 적체를 해소하고 원활한 배출을 위해 호퍼 하부에 설치된 바이브레이터(1a)와;
    상기 바텀애시 호퍼에 바텀애시를 하차할 때 호퍼 하부와 벨트 및 관련 부속품을 보호하기 위해 설치된 나이프 게이트밸브(1b)와;
    상기 바텀애시 호퍼에 저장된 바텀애시의 양을 조절하기 위해 호퍼 하부에 설치된 바텀애시 배출조절 게이트밸브(1c)와;
    상기 바텀애시 호퍼(1)에 바텀애시를 저장하거나 운반 또는 분쇄 중 발생하는 비산먼지를 포집하기 위한 후드(2)와;
    상기 바텀애시 배출조절 게이트밸브에서 배출된 바텀애시를 2단 진동스크린으로 이송하는 제1벨트컨베이어(3)와;
    상기 제1벨트컨베이어로 이송되는 바텀애시 속에 포함된 철과 같은 자성이 있는 금속을 제거하기 위한 자력선별기(4)와;
    상기 제1벨트컨베이어로 이송된 바텀애시를 직경 5mm체(5a) 및 직경 3mm체(5b)가 구비되어 각각의 체 직경 이하로 체가름하기 위한 2단 진동스크린(5)과
    상기 2단 진동스크린에서 직경 5mm를 초과한 바텀애시를 이송하기 위한 제2벨트컨베이어(6)와;
    상기 제2벨트컨베이어에서 직경 5mm를 초과한 바텀애시를 받아 임팩트크러셔(impact crusher)로 이송하기 위한 제3벨트컨베이어(7)와;
    상기 제3벨트컨베이어에서 직경 5mm 초과 바텀애시를 받아 직경 5mm 이하로 분쇄하기 위한 임팩트 크러셔(8, impact crusher)와;
    상기 임팩트 크러셔(impact crusher)에서 직경 5mm 이하로 분쇄된 바텀애시를 제1벨트컨베이어(3)로 이송하는 제4벨트컨베이어(9)와;
    상기 2단 진동스크린 직경 3mm 체에서 직경 5mm 체를 통과하고 직경 3mm 체를 통과하지 못한 직경 3mm 이상 5mm 이하 바텀애시를 배출시키는 3~5mm 배출슈트(10)와;
    상기 2단 진동스크린 하부에 설치되어 직경 3mm 체를 통과한 바텀애시를 포집하여 하부로 배출시키고 체가름 후 발생하는 미세먼지를 중력을 이용해 포집하기 위한 제1공기분급챔버(11)와;
    상기 제1공기분급챔버(11) 하부에 정압역류방지댐퍼(12a)가 설치되는 피드관로(12b)를 통해 연통되어 설치되며 바텀애시에 강력한 공기를 분사하여 관성을 비롯한 공기 역학적 힘을 일으키도록 고안된 중력 및 관성력을 이용한 제2공기분급챔버(12)와;
    상기 제1공기분급챔버의 내부 미세먼지를 배출하기 위하여 제1공기분급챔버의 내부에 복수의 제1블레이드(11b)가 설치되어 있는 미세먼지포집관(11i) 및 상기 제1블레이드 사이에 형성된 미세먼지 포집구(11a)을 통해 미세먼지포집관에 미세먼지가 포집되고 이는 배출공기배출구(11e)와 연통되어 있어 미세먼지를 배출할 수 있도록 제작된 집진덕트(11h)와;
    상기 제2공기분급챔버의 내부 공기가 배출될 수 있도록 제2블레이드(13a)가 구비된 이송덕트홀(13)을 통해 연통되어 있는 이송덕트(14)와;
    상기 집진덕트(11h)와 이송덕트(14)로부터 이송된 바텀애시 입자를 포집할 수 있는 사이클론(15)와;
    상기 사이클론에 포집된 바텀애시 입자를 배출시키고 사이클론 내 기밀을 유지시킬 수 있도록 그 하부에 설치된 로터리밸브(15a)와;
    상기 로터리밸브(15a)를 통하여 배출된 바텀애시 입자를 이송시키기 위하여 설치된 제1스크류컨베이어(15b)와;
    상기 사이클론을 통해 배출된 공기 중 포함된 바텀애시 입자, 또는 바텀애시 저장, 운반, 분쇄공정에서 발생하는 미산먼지를 포집하고 여과시켜 깨끗한 공기를 배출시킬 수 있는 여과집진기(16)와;
    상기 여과집진기로부터 배출된 깨끗한 공기를 대기중으로 배출하기 위한 송풍기(17)와;
    상기 2단 진동스크린 3~5mm배출슈트(10)를 통과한 직경 3~5mm 바텀애시와 제2공기분급챔버(12) 하부의 메인배출슈트(12h)를 통해 낙하된 바텀애시를 이송하기 위한 제5벨트컨베이어(20)로; 구성되어 바텀애시 경량골재(21)를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    송풍기는 인버터로 제어되며 풍량센서(17a)와; 댐퍼(17b)를; 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    여과집진기는 차압계(12g)와; 포집된 먼지를 배출하기 위한 제2스크류컨베이어를; 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 피드관로에는 그 양측에 제1공기조절밸브(미도시)로 제어되는 제1공기투입구(12c)를; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제2공기분급챔버에 이송덕트(14)의 하부에 상기 이송덕트와 상호 평행하도록 배치되어 있으며 제2공기조절밸브(12d)를 구비한 제2공기투입구(12e)를; 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치.

  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2공기분급챔버에 제3공기조절밸브(미도시) 및 차압계(12g)를 구비한 제3공기투입구(12f)를; 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조장치.
  7. 제 1항 내지 제6항 중 1항의 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조방법에 있어서,
    바텀애시를 바텀애시 호퍼에 투입하는 저장단계(S1)와;
    상기 바텀애시 호퍼에 저장된 바텀애시를 바이브레이터와 바텀애시 배출조절 게이트밸브를 이용해 제1벨트컨베이어로 배출하는 토출단계(S2)와;
    상기 토출단계를 거친 바텀애시 속에 포함된 자성체(철금속)을 분리·선별·제거하기 위해 써스펜디드 자력선별기(Suspended Magnetic Separator)가 설치된 제1벨트컨베이어를 이용해 2단 진동스크린으로 이송하는 제1이송단계(S3)와;
    상기 제1벨트컨베이어로 이송되어 온 바텀애시를 2단 진동스크린에 설치된 직경 5mm 체를 이용해 선별(체가름)하는 제1선별단계(S4)와;
    상기 제1선별단계를 통과하지 못한 직경 5mm 이상의 바텀애시를 제2벨트컨베이어와 제3벨트컨베이어를 이용해 임팩트 크러셔로 이송하는 제2이송단계(S5)와;
    상기 제2벨트컨베이어와 제3벨트컨베이어를 이용해 이송해 온 바텀애시를 분쇄하는 분쇄단계(S6)와;
    상기 분쇄단계를 거친 분쇄된 바텀애시를 제4벨트컨베이어를 이용해 제1컨베이어벨트로 이송하는 제3이송단계(S7)와;
    상기 제1선별단계를 통과하여 낙하된 직경 5mm 이하 바텀애시를 직경 3mm 체를 이용해 선별하는 제2선별단계(S8)와;
    상기 제2선별단계를 통과하여 제1공기분급챔버로 낙하하는 직경 3mm 이하 바텀애시에 포함된 미립자를 1차로 중력(gravity, 重力)을 이용해 공기 분급하는 중력분급단계(S9)와;
    상기 중력분급단계를 거쳐 낙하하는 직경 3mm 이하 바텀애시에 포함된 미립자를 제2공기분급챔버에서 중력 및 관성력(inertial force, 慣性力)을 이용해 2차로 공기 분급하는 중력,관성력분급단계(S10)와;
    상기 중력분급단계와 중력,관성력분급단계에서 분급된 미립자를 사이클론과 여과집진기에서 포집하는 제1포집단계(S11)와;
    상기 저장단계(S1)와 제1선별단계(S4)와 분쇄단계(S6)와 제2선별단계(S8)에서 발생하는 비산먼지를 여과집진기에서 포집하는 제2포집단계(S12)와;
    상기 중력,관성력분급단계에서 중력에 의해 하강한 조립분(租粒粉)의 바텀애시와 상기 제2선별단계를 통과하지 못하고 별도의 배출슈트를 통해 배출된 직경 3mm 이상 5mm 이하 바텀애시가 최종적으로 제5벨트컨베이어 위에서 혼합되어 바텀애시 경량골재가 제조되고 이를 제5벨트컨베이어를 이용해 이송하는 제4이송단계(S13)로; 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 미립자를 제거한 친환경 구조용 바텀애시 경량골재 제조방법.
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