KR20020001593A - 플라이애시 중의 미연탄소 분리장치 및 분리방법 - Google Patents

플라이애시 중의 미연탄소 분리장치 및 분리방법 Download PDF

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KR20020001593A
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하다노 마사히코
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Abstract

본 발명은 플라이애시 중의 미연탄소 분리장치 및 분리방법에 관한 것으로서,
구조가 간단하며, 플라이애시 중의 미연탄소를 용이하게 분리하여 효율적으로 제거하는 것을 목적으로 하며,
케이싱(2) 내에 제1, 제2회전날개(3, 4)를 동축선상에 대향한 상태로 설치하고, 양(兩)회전날개와 케이싱의 내면으로 둘러싸인 공동부(空洞部)를 분쇄실(5)로 하며, 제1회전날개측의 케이싱에 피처리 플라이애시용 투입구(6)를 연이어 통하게 하고, 제2회전날개측의 케이싱에 이 제2회전날개의 회전중심축으로부터 가까운 위치에 제1배출구(7)를, 제2회전날개의 외주로부터 가까운 위치에 제2배출구(8)를 개설하며, 이 제1배출구에 흡인장치(9)를 연이어 통하게 한 것을 구성상의 특징으로 한다.

Description

플라이애시 중의 미연탄소 분리장치 및 분리방법{Separation device for unburned carbon in fly ash and separation method}
본 발명은 플라이애시(fly ash) 중의 미연탄소 분리장치 및 그 분리방법에 관한 것으로서, 특히 미연탄소 함유량을 저감하고, 또한 서로 응집ㆍ부착된 상태의 플라이애시 입자를 분리ㆍ미세화하여 그 입도(粒度)를 고르게 하여, 플라이애시를 유효한 자원으로서 사용할 수 있도록 하는 것이다.
석탄화력발전소에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 연료가 되는 석탄 덩어리를 분쇄기(40)에 의하여 평균입경(粒徑)으로 15∼40㎛정도까지 미분쇄하고, 보일러의 입구에서 공기와 혼합하여, 보일러의 연소실(41) 내에서 연소한다. 이 석탄에는 탄소분(炭素分) 외에 회분(灰分)이 5∼30wt% 정도 함유되어 있으며, 이 회분은 연소되지 않고 석탄회로서 배출된다.
배출되는 석탄회의 성분은 산화규소 40∼60wt%, 산화알루미늄(산화알루미나) 20∼30wt% 외에, 산화칼슘 5∼10wt%, 산화철 3∼8wt%, 미연탄소 2∼10wt% 등이지만, 배출되는 석탄회는 회수되는 장소에 따라 클링커애시(clinker ash),신더애시(cinder ash), 플라이애시(fly ash)로 분류되며, 그 성분도 미묘하게 다르다.
클링커애시는 보일러의 화로바닥부(42)로부터 유리 재질의 고형물로서 회수되어, 처리하기 쉬운 0.5∼1㎜ 정도로 분쇄되어 배출되며, 재의 10∼20wt% 정도를 차지한다.
신더애시는 절탄기(節炭器)(43)에서 낙하하는 재로서, 평균입경 30∼70㎛의 구형(球形)의 입자 또는 구형의 입자가 서로 응집된 상태로 회수되며, 재의 5wt% 정도를 차지한다.
플라이애시는 전기집진기(電氣集塵器)(44)에서 회수되는 재로서, 평균입경 10∼30㎛의 구형의 입자 또는 구형의 입자가 서로 응집된 상태로 회수되며, 재의 70∼80wt% 정도를 차지한다.
신더애시와 플라이애시는 연소열로 회분이 대기 중에서 액화되고, 그 후 냉각되기 때문에, 평균입경 10∼70㎛의 진구(眞球; typically spherical)입자의 집합과 이들이 서로 부착(응집)된 상태로 회수된다. 미연탄소는 회분의 진구입자에 부착되거나 단독으로 혼재(混在)한다.
플라이애시는 배출되는 양도 많기 때문에, 그 대부분은 산업폐기물로서 매립하여 폐기처리되어 왔다. 하지만, 대량으로 발생하는 플라이애시를 매립하여 폐기처리하는 데에는, 폐기하는 장소의 문제, 비용의 문제가 있다.
그리고, 미연탄소가 많은 플라이애시는 시멘트의 점토 대체소재로서 사용한다고 해도 그 소비량에 한계가 있어, 결과적으로는 대량의 플라이애시를 폐기처리하지 않으면 안되었다. 또한, 미연탄소가 적고 입도가 미세한 플라이애시는 시멘트와 혼합되는 생콘크리트의 혼화재(混和材)로서 사용된다.
그리고, 플라이애시의 용도를 새로이 개발하려고 하여도, 플라이애시는 석탄의 산출지나 미연조건 등에 따라 입도, 색채, 잔류탄소량 등이 다르기 때문에, 새로운 소재로서의 용도를 개발하는 것은 용이하지 않다. 특히, 미연탄소의 함유량을 허용범위까지 저감하는 것이 새로운 소재로서 사용하기 위해서는 불가결하다.
이 미연탄소의 함유량 저감에 대해서는, 지금까지 체분급(screening classification), 정전(靜電)분급, 습식(濕式)분급, 진동분급, 제트밀(jet mill)분급 등의 방식이 시도되어 왔지만, 각각 일장일단이 있어 실제로는 실용되고 있지 않다. 그 중에서, 플라이애시 입자끼리 충돌시켜 분쇄한 후 분급하는 제트밀(미분탄기(微粉炭機))이 주목받고 있지만, 구조가 복잡하고 보수에 많은 시간과 노력이 들기 때문에 실용화에는 많은 과제가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하며, 플라이애시 중의 미연탄소를 용이하게 분리하여 효율적으로 제거할 수 있는 미연탄소 분리장치 및 분리방법을 제공하고자 하는 것이다.
또, 기기의 마모를 줄이며, 분체(粉體)에 맞춘 분체분급의 조정이 가능하고, 보수가 용이한 미연탄소 분리장치 및 분리방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 탄소 분리장치의 제1실시형태의 개략구성을 나타낸 단면도,
도 2는 탄소 분리장치의 제2실시형태의 개략구성을 나타낸 단면도,
도 3은 탄소 분리장치의 제3실시형태의 개략구성을 나타낸 단면도,
도 4는 석탄화력발전소의 보일러 등의 개략설명도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 탄소 분리장치 2 : 케이싱
3 : 제1회전날개 4 : 제2회전날개
5 : 분쇄실 6 : 투입구
6′: 개구부(開口部) 7 : 제1배출구
8 : 제2배출구 9, 9′: 흡인장치
10 : 제1지축(支軸) 11 : 연장통부(延長筒部)
12 : 제2지축 13 : 접속유로(接續流路)
14 : 추출기구 15 : 탄소 저류부(貯留部)
16 : 플라이애시(fly ash) 저류부 20 : 배출구
21 : 접속유로 22, 22′: 분급장치
23 : 제1추출구 24 : 탄소 저류부
25 : 제2추출구 26 : 플라이애시 저류부
40 : 분쇄기 41 : 보일러의 연소실
42 : 보일러의 화로바닥부 43 : 절탄기(節炭器)
44 : 전기집진기(電氣集塵器)
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 제안된 것으로, 청구항 1에 기재된 것은, 케이싱 내에 제1회전날개와 제2회전날개를 동축선상에 대향한 상태로 설치하고, 양(兩)회전날개와 케이싱의 내면으로 둘러싸인 공동부(空洞部)를 분쇄실로 하며, 제1회전날개측의 케이싱에 피처리 플라이애시용 투입구를 연이어 통하게 하고, 제2회전날개측의 케이싱에 이 제2회전날개의 회전중심축으로부터 가까운 위치에 제1배출구를, 제2회전날개의 외주로부터 가까운 위치에 제2배출구를 개설하며, 이 제1배출구에 흡인장치를 연이어 통하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리장치이다.
또한, 피처리 플라이애시는 주로 산화규소 입자, 산화알루미늄 입자와 미연탄소 입자가 혼재한 상태의 플라이애시이다.
청구항 2에 기재된 것은, 케이싱 내에 제1회전날개와 제2회전날개를 동축선상에 대향한 상태로 설치하고, 양회전날개와 케이싱의 내면으로 둘러싸인 공동부를 분쇄실로 하며, 제1회전날개측의 케이싱에 피처리 플라이애시용 투입구를 연이어 통하게 하고, 제2회전날개측의 회전중심축으로부터 가까운 케이싱에 배출구를 개설하며, 이 배출구에 흡인장치를 연이어 통하게 함과 동시에, 배출구로부터 배출된 플라이애시를 입자의 질량차와 비중차에 따라 분급하는 분급장치를 연이어 통하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리장치이다.
청구항 3에 기재된 것은, 적어도 어느 한 쪽의 회전날개를 회전중심선방향으로 이동 가능하게 하여, 양회전날개 사이의 간극을 조정 가능하게 한 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 플라이애시 중의 미연탄소 분리장치이다.
청구항 4에 기재된 것은, 동축선상에 대향한 상태로 설치한 제1회전날개와 제2회전날개의 사이에 형성된 분쇄실 내에 제1회전날개측으로부터 피처리 플라이애시를 공급하여, 양회전날개의 주위에 발생하는 순환기류에 피처리 플라이애시를 실어 이동시키고, 분쇄실 내에 발생하는 다른 방향의 기류에 실려 이동하는 피처리 플라이애시 입자끼리를 충돌시켜 플라이애시보다도 붕괴하기 쉬운 미연탄소를 피처리 플라이애시로부터 선택적으로 분쇄하며, 무게의 차이로 받는 원심력이 다름으로 인하여, 분쇄되어 플라이애시보다도 비중이 가벼운 미연탄소 입자를 제2회전날개의 회전중심축으로부터 가까운 위치에 개설한 제1배출구로부터, 미연탄소보다도 비중이 무거운 플라이애시 입자를 제1배출구보다도 먼 위치인, 제2회전날개의 외주 가까이에 개설한 제2배출구로부터, 각각 추출 가능하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리방법이다.
청구항 5에 기재된 것은, 동축선상에 대향한 상태로 설치한 제1회전날개와 제2회전날개의 사이에 형성된 분쇄실 내에 제1회전날개측으로부터 피처리 플라이애시를 공급하여, 양회전날개의 주위에 발생하는 순환기류에 피처리 플라이애시를 실어 이동시키고, 분쇄실 내에 발생하는 다른 방향의 순환기류에 실려 이동하는 피처리 플라이애시 입자끼리를 충돌시켜 플라이애시보다도 붕괴하기 쉬운 미연탄소 입자를 피처리 플라이애시로부터 선택적으로 분쇄하며, 분쇄된 플라이애시 입자를 분급장치에 도입하여 무게의 차이로 흐르는 방식이 다른 플라이애시 입자와 미연탄소 입자를 분리하여, 비중이 가벼운 미연탄소 입자와 비중이 무거운 플라이애시 입자를 다른 추출구로부터 각각 추출 가능하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의미연탄소 분리방법이다.
청구항 6에 기재된 것은, 케이싱 내에 제1회전날개와 제2회전날개를 동축선상에 대향한 상태로 설치하고, 양회전날개와 케이싱의 내면으로 둘러싸인 공동부를 분쇄실로 하며, 제1회전날개측의 케이싱에 피처리 플라이애시용 투입구를 연이어 통하게 하고, 제2회전날개측의 케이싱에 제2회전날개의 회전중심축으로부터 가까운 위치에 제1배출구를, 제2회전날개의 외주에 가까운 위치에 제2배출구를 개설하며, 상기 제1배출구에 흡인장치를 연이어 통하게 함과 동시에 분급장치를 연이어 통하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리장치이다.
청구항 7에 기재된 것은, 동축선상에 대향한 상태로 설치한 제1회전날개와 제2회전날개의 사이에 형성된 분쇄실 내에 제1회전날개측으로부터 피처리 플라이애시를 공급하여, 양회전날개의 주위에 발생하는 순환기류에 피처리 플라이애시를 실어 이동시키고, 분쇄실 내에 발생하는 다른 방향의 기류에 실려 이동하는 피처리 플라이애시 입자끼리를 충돌시켜 플라이애시보다도 붕괴하기 쉬운 미연탄소 입자를 피처리 플라이애시로부터 선택적으로 분쇄하며, 무게의 차이로 받는 원심력이 다름으로 인하여, 비중이 무거운 플라이애시를 제2회전날개의 외주로부터 가까운 위치에 개설한 제2배출구로부터 추출하고, 제2회전날개의 회전중심축으로부터 가까운 위치에 개설한 배출구로부터 분급장치에 도입하여 무게의 차이로 흐르는 방식이 다른 플라이애시 입자와 미연탄소 입자를 분리하여, 비중이 가벼운 미연탄소 입자와 비중이 무거운 플라이애시 입자를 다른 추출구로부터 각각 추출 가능하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리방법이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.
도 1은 플라이애시 중의 탄소 분리장치(1)의 제1실시형태의 개략구성을 나타낸 단면도이다.
이 탄소 분리장치(1)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 케이싱(2) 내에 모터 등의 회전구동원(미도시)에 의하여 회전구동되는 제1회전날개(3)와 제2회전날개(4)를 동축선상에 대향한 상태로 설치하고, 양회전날개(3, 4)와 케이싱(2)의 내면으로 둘러싸인 공동부를 분쇄실(5)로 하며, 제1회전날개(3)측의 케이싱(2)에 피처리 플라이애시용 투입구(6)를 연이어 통하게 하고, 제2회전날개(4)측의 케이싱(2)에 이 제2회전날개(4)의 회전중심축으로부터 가까운 위치에 제1배출구(7)를, 제2회전날개의 외주로부터 가까운 위치에 제2배출구(8)를 개설하며, 제1배출구(7)에 흡인력을 변경할 수 있는 흡인장치(9)를 연이어 통하게 함으로써 개략구성되어 있다.
케이싱(2)은 길이방향 중앙부분의 내경(內徑)이 동일하고, 좌우 모퉁이부를 경사지게 함으로써 좌우 양단방향으로 점차로 내경을 축경(縮徑)한, 횡방향의 양단이 폐색(閉塞)된 원통형상부재로, 우단부(右端部)의 중심부분에 제1회전날개(3)의 제1지축(支軸)(10)을 회전 가능하게 지지하는 제1베어링(미도시)을 설치하며, 좌단부(左端部)의 중심 근방을 축방향 외측으로 연장되게 설치하여 제1배출구(7)가 되는 연장통부(延長筒部)(11)를 형성하고, 이 연장통부(11)의 선단부분 또는 그 외측에 제2회전날개(4)의 제2지축(12)을 회전 가능하게 지지하는 제2베어링(미도시)을 설치하며, 제1회전날개(3)보다도 외측(도면의 우측)의 경사부분에 투입구(6)에 연이어 통하는 개구부(開口部)(6′)를 개설하고, 제2회전날개(4)의 선단이 대향하는경사부분에 원주형상의 간극인 제2배출구(8)를 설치하고 있다. 또한, 회전날개(3, 4)의 회전속도는 예를들면 5,000∼10,000rpm과 같이, 적절하게 변경할 수 있도록 구성되어 있다.
그리고, 연장통부(11)의 선단에 접속유로(接續流路)(13)의 한 단(端)을 접속하고, 이 접속유로(13)의 다른 단을 흡인장치(9)측에 접속하며, 흡인장치(9)의 상류측에 기류 중에서 미연탄소를 필터 등에 의하여 포착하여 추출하는 것이 가능한 추출기구(14)를 설치하고, 이 추출기구(14)의 출구에 분리ㆍ제거된 미연탄소를 저류(貯留)하는 탄소 저류부(15)를 설치한다. 또한, 흡인장치(9)의 흡인력은 플라이애시의 특성에 따라 변경할 수 있도록 구성되어 있다.
또, 상기한 제2배출구(8)에는 처리가 끝난 플라이애시를 저류하는 플라이애시 저류부(16)를 설치한다.
제1회전날개(3)는 제1지축(10)의 선단에 고정된 보스(boss)에, 예를 들어 4개의 날개를 방사상으로 장착한 것이며, 각 날개는 보스의 원주방향에 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 날개의 수는 적절하게 설정할 수 있지만, 후술하는 기류의 통과상 날개들 사이의 공간은 넓게 설정하는 것이 바람직하다.
또, 제2회전날개(4)는 제1회전날개(3)와 마찬가지로, 제2지축(12)의 선단에 고정된 보스에, 예를 들어 4개의 날개를 방사상으로 장착한 것이다.
그리고, 본 실시형태에서는 제1지축(10)을 축방향으로 이동 가능하게 하여, 양회전날개(3, 4) 사이의 간극, 즉 분쇄실(5)의 폭을 조정할 수 있도록 구성함으로써, 처리할 플라이애시의 특성에 따라 최적의 간격을 가질 수 있도록 하고 있다.이 분쇄실(5)의 폭을 조정하는 기구로서는 제2지축(12) 또는 양(兩)지축을 이동 가능하게 하여도 된다.
또한, 케이싱(2)을 중앙으로부터 분할할 수 있도록 구성하여, 보수점검 등의 작업을 용이하게 할 수 있도록 하여도 된다.
다음으로, 이와 같은 구성으로 이루어지는 탄소 분리장치(1)에 있어서의 작용에 대하여 설명한다. 또한, 탄소 분리장치(1)는 흡인장치(9)를 작동하면서 제1, 제2회전날개(3, 4)를 회전한 상태이다.
투입구(6)로부터 피처리 플라이애시를 투입하면, 이 플라이애시가 개구부(6′)로부터 케이싱(2) 내의 우단부분으로 들어가고, 그 후 제1회전날개(3)의 날개의 간극 내를 통과하여, 그 일부의 입자는 날개의 회전에 따라 생성되는 기류에 실려 제1회전날개(3)의 주위를 순환하고, 또 일부의 입자는 제2회전날개(4)측으로 이끌려 가서 마찬가지로 제2회전날개(4)의 주위를 순환한다. 분쇄실(5) 내의 제1회전날개(3)의 순환궤도(즉, 순환기류)와 제2회전날개(4)의 순환궤도는 서로 역방향의 속도성분을 가지기 때문에, 각각의 순환궤도상의 입자는 서로 충돌하든지 전단응력(剪斷應力)을 받아 분쇄된다.
산화규소 입자, 산화알루미늄 입자는 매우 단단하기 때문에, 각각이 충돌하여도 응집상태가 분리될 뿐 용이하게 분쇄되지는 않지만, 피처리 플라이애시는 산화규소나 산화알루미늄(플라이애시) 입자와 미연탄소 입자가 혼재된 분상(粉狀)이므로, 산화규소 입자(또는, 산화알루미늄 입자)와 미연탄소 입자가 충돌한 경우에는 미연탄소 쪽이 붕괴되기 쉽기 때문에, 미연탄소 입자가 보다 미세한 입자로 분쇄된다. 따라서, 피처리 플라이애시가 2개의 순환궤도상을 기류에 실려 순환하면, 미연탄소의 선택적인 서브마이크론(submicron)분쇄가 반복하여 행해져서 미연탄소가 점차 미세한 입자가 된다.
그런데, 산화규소나 산화알루미늄(플라이애시)의 미세입자는 같은 크기의 입자이더라도 미연탄소 입자보다도 비중이 크고 무겁기 때문에, 순환궤도를 순환할 때에, 특히 회전날개의 반경(半徑)방향 외측을 향하여 흐를 때에, 미연탄소 입자보다도 큰 원심력으로 외측으로 흐른다. 이러한 이유로, 산화규소나 산화알루미늄(플라이애시)에 비하여 질량이 작고 비중이 가벼운 미연탄소 입자가 제2회전날개(4)의 회전중심축을 따라 흡인되어 제1배출구(7)로부터 배출되기 쉬운 반면, 산화규소나 산화알루미늄(플라이애시) 입자는 질량이 크고 비중이 무겁기 때문에 제2회전날개(4)의 순환궤도를 반경방향 외측으로 흐르기 쉽다. 바꾸어 말하면, 탄소 입자가 비교적 가볍고 플라이애시 입자가 비교적 무겁기 때문에, 순환궤도를 순환하는 동안에 응집상태에 있던 입자 덩어리가 분산되어 진구형상의 입자로 분쇄됨과 동시에, 각 입자에 작용하는 원심력의 차이에 따라 흐르는 방향이 달라짐으로 인하여 분리가 가능해진다.
따라서, 비교적 질량이 크고 비중이 무거운 플라이애시 입자는 제2회전날개(4)의 선단을 향한 상태로 개구되어 있는 제2배출구(8)로 들어가기 쉽고, 이에 따라 플라이애시 저류부(16) 내에는 플라이애시 입자가 점차 저류된다. 또한, 플라이애시 저류부(16)에 흡인장치를 설치하여, 플라이애시 입자가 원만하게 플라이애시 저류부(16) 내에 도입되도록 구성해도 된다.
그리하여, 플라이애시 입자가 점차 회수되며, 비교적 질량이 작고 비중이 가벼운 미연탄소 입자가 제1배출구(7)로부터 흡인되어 케이싱(2)의 밖으로 배출되고, 추출기구(14)를 통하여 탄소 저류부(15)에 저류된다. 이렇게 하여, 플라이애시 저류부(16)에 저류된 플라이애시는 미연탄소의 함유량이 적고, 또한 응집상태에 있던 입자가 분산되어 진구상태의 질이 좋은 플라이애시이다.
또한, 제1, 제2회전날개(3, 4)의 회전속도를 변경하거나, 투입량을 변경하거나, 또는 흡인장치(9)의 흡인력을 변경하여 분쇄시간을 변경함으로써, 다른 종류의 플라이애시에 대하여 미연탄소를 적절하게 조정할 수 있다. 또, 상기한 실시형태에서는 제1회전날개(3)와 제2회전날개(4)의 회전방향을 동일하게 하였지만, 회전방향을 역으로 하면, 회전날개의 반경방향뿐만 아니라 회전방향에도 전단응력이 발생하기 때문에, 이에 따라 분쇄효율이 향상된다.
다음으로, 도 2에 나타낸 탄소 분리장치(1)의 제2실시형태에 대하여 설명한다.
이 탄소 분리장치(1)는 케이싱(2) 내에 제1회전날개(3)와 제2회전날개(4)를 동축선상에 대향한 상태로 설치하고, 양회전날개(3, 4)와 케이싱(2)의 내면으로 둘러싸인 공동부를 분쇄실(5)로 하며, 제1회전날개(3)측의 케이싱(2)에 피처리 플라이애시용 투입구(6)를 연이어 통하게 하고, 제2회전날개(4)측의 케이싱(2)의 중심부분에 배출구(20)를 개설하며, 이 배출구(20)에 접속유로(21)를 개재하여 흡인장치(9)를 연이어 통하게 함과 동시에, 배출구(20)로부터 배출된 플라이애시를 분급하는 분급장치(22)를 연이어 통하게 하고, 분급장치(22)의 제1추출구(23)에 탄소저류부(24)를, 제2추출구(25)에 플라이애시 저류부(26)를 설치한 것으로, 제1실시형태와 달리 케이싱(2)에는 플라이애시를 분리하여 추출하기 위한 배출구를 설치하지 않는다. 따라서, 이 실시형태에 있어서의 케이싱(2)은 제2배출구(8)를 개설하지 않은 점을 제외하면, 상기 제1실시형태에 있어서의 케이싱(2)과 동일한 구성이다. 또, 제1, 제2회전날개(3, 4)의 구성도 동일하다.
다음으로, 이와 같은 구성으로 이루어지는 탄소 분리장치(1)에 있어서의 작용에 대하여 설명한다. 또한, 탄소 분리장치(1)는 흡인장치(9) 및 분급장치(22)를 작동하면서 제1, 제2회전날개(3, 4)를 회전한다.
투입구(6)로부터 피처리 플라이애시를 투입하면, 이 피처리 플라이애시가 개구부(6′)로부터 케이싱(2) 내의 우단부분으로 들어가고, 그 후 제1회전날개(3)의 날개의 간극 내를 통과하여, 그 일부의 입자는 날개의 회전에 따라 생성되는 기류에 실려 제1회전날개(3)의 주위를 순환하고, 또 일부의 입자는 제2회전날개(4)측으로 이끌려 가서 마찬가지로 제2회전날개(4)의 주위를 순환한다. 분쇄실(5) 내의 제1회전날개(3)의 순환궤도와 제2회전날개(4)의 순환궤도는 서로 역방향의 속도성분을 가지기 때문에, 각각의 순환궤도상의 입자는 서로 충돌하든지 전단응력을 받아 분쇄된다.
이와 같이 하여, 서브마이크론까지 분쇄된 플라이애시는 산화규소 입자와 미연탄소 입자가 혼재된 상태로 배출구(20)로부터 흡인되어 케이싱(2)의 외부로 배출되고, 분급장치(22)에 공급된다. 그리고, 분급장치(22) 내에 공급된 산화규소나 산화알루미늄(플라이애시)과 미연탄소의 혼재에 있어서는, 플라이애시 입자는 미세하게 분쇄되어도 미연탄소 입자보다도 비중이 무겁기 때문에(질량이 크기 때문에), 미연탄소 입자보다도 큰 원심력으로 외측으로 흐르는 특성을 가진다. 이로 인하여, 비교적 비중이 가벼운(질량이 작은) 미연탄소 입자와 비교적 비중이 무거운 플라이애시 입자를 분리하는 것이 가능하며, 비중이 무거운 플라이애시 입자가 플라이애시 저류부(26)에, 비중이 가벼운 미연탄소 입자가 탄소 저류부(24)에 점차 저류된다.
따라서, 플라이애시 저류부(26)에 저류된 플라이애시는 미연탄소의 함유량이 적고, 또한 응집상태에 있던 입자가 분산되어 진구상태의 입자로 분쇄된 질이 좋은 플라이애시가 된다.
다음으로, 도 3에 나타낸 탄소 분리장치(1)의 제3실시형태에 대하여 설명한다.
이 탄소 분리장치(1)는 상기한 도 2의 탄소 분리장치에 도 1의 플라이애시 저류부(16)를 부가한 것이다. 즉, 케이싱(2) 내에 제1회전날개(3)와 제2회전날개(4)를 동축선상에 대향한 상태로 설치하고, 양회전날개(3, 4)와 케이싱(2)의 내면으로 둘러싸인 공동부를 분쇄실(5)로 하며, 제1회전날개(3)측의 케이싱(2)에 피처리 플라이애시용 투입구(6)를 연이어 통하게 하고, 제2회전날개(4)측의 케이싱(2)에 제2회전날개(4)의 외주로부터 가까운 위치에 제2배출구(8)를 개설하고, 이 제2배출구(8)에 플라이애시 저류부(16)를 설치하며, 또 제2회전날개(4)의 케이싱(2)의 중심부분에 배출구(20)를 개설하고, 이 배출구(20)에 흡인장치(9´)를 연이어 통하게 함과 동시에, 배출구(20)로부터 배출된 플라이애시를 입자의 질량차와 비중차에 따라 단계적으로 분급하는 분급장치(22´)를 연이어 통하게 하여 구성된다.
또한, 제1, 제2회전날개(3, 4), 플라이애시 저류부(16), 흡인장치(9´), 분급장치(22´) 등은 상기한 각 실시형태의 것들과 동일한 구성이다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 탄소 분리장치(1)에 있어서는, 피처리 플라이애시가 서브마이크론까지 분쇄되어 비중이 큰 플라이애시가 제2배출구(8)로부터 플라이애시 저류부(16)에 회수되는 작용은 상기 각 실시형태와 동일하지만, 제2배출구(8)로부터 회수되지 않고 미연탄소 입자와 함께 배출구(20)로부터 플라이애시가 배출되어도, 이 플라이애시를 분급장치(22´)에 의하여 미연탄소와 분리하여 회수할 수 있다. 따라서, 플라이애시의 회수능률을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 플라이애시 입자를 추출하는 제2배출구(8)는, 상기 실시형태에서는 제2회전날개(4)의 선단의 연장선상에 위치하는 케이싱(2)에 개설하였지만, 제1배출구(7)보다도 회전날개의 회전중심으로부터 떨어진 부위이면 되는데, 예를 들면 순환기류를 접하기 쉬운 케이싱(2)의 쇼울더(shoulder) 일부이어도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.
청구항 1 및 청구항 4의 발명에 의하면, 케이싱 내에 제1회전날개와 제2회전날개를 동축선상에 대향한 상태로 설치하고, 양회전날개와 케이싱의 내면으로 둘러싸인 공동부를 분쇄실로 하며, 제1회전날개측의 케이싱에 피처리 플라이애시용 투입구를 연이어 통하게 하고, 제2회전날개측의 케이싱에 이 제2회전날개의 회전중심축으로부터 가까운 위치에 제1배출구를, 제2회전날개의 외주로부터 가까운 위치에 제2배출구를 개설하였기 때문에, 미연탄소를 함유한 피처리 플라이애시로부터 미연탄소를 구조가 간단한 분리장치에 의하여 용이하게 분리할 수 있다.
따라서, 미연탄소의 함유량이 많아 처리가 어려웠던 플라이애시라 하더라도 탄소 함유량이 적은 플라이애시로서 제공할 수 있다. 이로 인하여, 플라이애시를 새로운 자원으로서 제공할 수 있으며, 새로운 용도를 개발하는 경우에 자원의 품질안정화를 도모할 수 있고, 개발을 촉진시킬 수 있다. 예를 들어, 처리후의 플라이애시를 콘크리트 혼화재로서 사용하면 콘크리트의 유동성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 콘크리트 혼화재로서의 용도의 확대를 도모할 수 있다. 이는 서로 응집되어 있던 플라이애시 입자가 충돌, 마쇄(磨碎)에 의하여 분쇄ㆍ분산되어 구형의 일차입자가 되고, 이 구형의 일차입자에 의하여 베어링효과가 높아지며, 이에 따라 콘크리트의 유동성이 높아지기 때문이다.
또, 미연탄소 입자를 피처리 플라이애시로부터 선택적으로 또한 미세하게 분쇄할 수 있으며, 또, 순환기류에 의한 분쇄이기 때문에 필요에 따라 서브마이크론까지 분쇄할 수 있어, 플라이애시의 용도를 확장시킬 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 의한 분급공정에서는 미연탄소의 저감과 동시에 플라이애시에 함유된 미량 원소를 분리ㆍ저감할 수 있으며, 환경오염의 원인이 되는 유해물질의 분리ㆍ저감이 가능하다. 따라서, 이 유해물질 원소의 저감을 도모함으로써, 플라이애시의 용도의 확대를 한층 더 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은 서로 역방향의 속도성분을 가지는 순환궤도상에서 입자가 서로 충돌하여 전단응력을 받아 분쇄되는 기체분쇄이기 때문에 기기의 마모가 적으며, 이에 따라 설비비도 줄일 수 있다.
청구항 2 및 청구항 5의 발명에 의하면, 청구항 1 및 청구항 4의 발명과 마찬가지로, 미연탄소를 포함한 피처리 플라이애시로부터 미연탄소를 용이하게 분리할 수 있기 때문에, 미연탄소의 함유량이 많아 처리가 어려웠던 플라이애시라 하더라도 탄소 함유량이 적은 플라이애시로서 제공할 수 있다. 이로 인하여, 플라이애시를 새로운 자원으로서 제공할 수 있으며, 새로운 용도를 개발하는 경우에 자원의 품질안정화를 도모할 수 있고, 개발을 촉진시킬 수 있다.
또, 미연탄소 입자를 피처리 플라이애시로부터 선택적으로 또한 미세하게 분쇄할 수 있으며, 또, 순환기류에 의한 분쇄이기 때문에 필요에 따라 서브마이크론까지 분쇄할 수 있어, 플라이애시의 용도를 확장시킬 수 있다. 또한, 기체분쇄에 의하여 분쇄돼기 때문에 기기의 마모가 적으며, 이에 따라 설비비도 줄일 수 있다.
그리고, 분쇄한 후에 탄소 입자를 규소 입자와의 질량차와 비중차에 따라 분급장치에서 분리하기 때문에, 원하는 입도까지 분쇄한 후에 탄소 입자를 분리할 수 있으므로, 용도에 맞는 입도의 플라이애시를 제공하는 것이 용이하다. 또, 분쇄능력에 상관없이 분급능력을 설정할 수 있어 설계의 자유도를 높일 수 있다.
청구항 3의 발명에 의하면, 적어도 어느 한 쪽의 회전날개를 회전중심선방향으로 이동 가능하게 하여, 양회전날개 사이의 간극을 조정 가능하게 하였기 때문에, 피처리 플라이애시의 특성에 따라 최적의 분쇄조건으로 조정하는 것이 용이하다.
청구항 6 및 청구항 7의 발명에 의하면, 미연탄소를 함유한 피처리 플라이애시로부터 미연탄소를 한층 더 효율적으로 분리할 수 있다.

Claims (7)

  1. 케이싱 내에 제1회전날개와 제2회전날개를 동축선상에 대향한 상태로 설치하고, 양(兩)회전날개와 케이싱의 내면으로 둘러싸인 공동부(空洞部)를 분쇄실로 하며, 제1회전날개측의 케이싱에 피처리 플라이애시용 투입구를 연이어 통하게 하고, 제2회전날개측의 케이싱에 이 제2회전날개의 회전중심축으로부터 가까운 위치에 제1배출구를, 제2회전날개의 외주로부터 가까운 위치에 제2배출구를 개설하며, 이 제1배출구에 흡인장치를 연이어 통하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리장치.
  2. 케이싱 내에 제1회전날개와 제2회전날개를 동축선상에 대향한 상태로 설치하고, 양회전날개와 케이싱의 내면으로 둘러싸인 공동부를 분쇄실로 하며, 제1회전날개측의 케이싱에 피처리 플라이애시용 투입구를 연이어 통하게 하고, 제2회전날개측의 케이싱에 배출구를 개설하며, 이 배출구에 흡인장치를 연이어 통하게 함과 동시에, 배출구로부터 배출된 플라이애시를 입자의 질량차와 비중차에 따라 분급하는 분급장치를 연이어 통하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 어느 한 쪽의 회전날개를 회전중심선방향으로 이동 가능하게 하여, 양회전날개 사이의 간극을 조정 가능하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리장치.
  4. 동축선상에 대향한 상태로 설치한 제1회전날개와 제2회전날개의 사이에 형성된 분쇄실 내에 제1회전날개측으로부터 피처리 플라이애시를 공급하여, 양회전날개의 주위에 발생하는 순환기류에 피처리 플라이애시를 실어 이동시키고, 분쇄실 내에 발생하는 다른 방향의 기류에 실려 이동하는 피처리 플라이애시 입자끼리를 충돌시켜 플라이애시보다도 붕괴하기 쉬운 미연탄소를 피처리 플라이애시로부터 선택적으로 분쇄하며, 무게의 차이로 받는 원심력이 다름으로 인하여, 분쇄되어 플라이애시보다도 비중이 가벼운 미연탄소 입자를 제2회전날개의 회전중심축으로부터 가까운 위치에 개설한 제1배출구로부터, 미연탄소보다도 비중이 무거운 플라이애시 입자를 제1배출구보다도 먼 위치인, 제2회전날개의 외주 가까이에 개설한 제2배출구로부터, 각각 추출 가능하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리방법.
  5. 동축선상에 대향한 상태로 설치한 제1회전날개와 제2회전날개의 사이에 형성된 분쇄실 내에 제1회전날개측으로부터 피처리 플라이애시를 공급하여, 양회전날개의 주위에 발생하는 순환기류에 피처리 플라이애시를 실어 이동시키고, 분쇄실 내에 발생하는 다른 방향의 순환기류에 실려 이동하는 피처리 플라이애시 입자끼리를 충돌시켜 플라이애시보다도 붕괴하기 쉬운 미연탄소 입자를 피처리 플라이애시로부터 선택적으로 분쇄하며, 분쇄된 플라이애시 입자를 분급장치에 도입하여 무게의차이로 흐르는 방식이 다른 플라이애시 입자와 미연탄소 입자를 분리하여, 비중이 가벼운 미연탄소 입자와 비중이 무거운 플라이애시 입자를 다른 추출구로부터 각각 추출 가능하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리방법.
  6. 케이싱 내에 제1회전날개와 제2회전날개를 동축선상에 대향한 상태로 설치하고, 양회전날개와 케이싱의 내면으로 둘러싸인 공동부를 분쇄실로 하며, 제1회전날개측의 케이싱에 피처리 플라이애시용 투입구를 연이어 통하게 하고, 제2회전날개측의 케이싱에 제2회전날개의 회전중심축으로부터 가까운 위치에 제1배출구를, 제2회전날개의 외주에 가까운 위치에 제2배출구를 개설하며, 상기 제1배출구에 흡인장치를 연이어 통하게 함과 동시에 분급장치를 연이어 통하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리장치.
  7. 동축선상에 대향한 상태로 설치한 제1회전날개와 제2회전날개의 사이에 형성된 분쇄실 내에 제1회전날개측으로부터 피처리 플라이애시를 공급하여, 양회전날개의 주위에 발생하는 순환기류에 피처리 플라이애시를 실어 이동시키고, 분쇄실 내에 발생하는 다른 방향의 기류에 실려 이동하는 피처리 플라이애시 입자끼리를 충돌시켜 플라이애시보다도 붕괴하기 쉬운 미연탄소 입자를 피처리 플라이애시로부터 선택적으로 분쇄하며, 무게의 차이로 받는 원심력이 다름으로 인하여, 비중이 무거운 플라이애시를 제2회전날개의 외주로부터 가까운 위치에 개설한 제2배출구로부터 추출하고, 제2회전날개의 회전중심축으로부터 가까운 위치에 개설한 배출구로부터분급장치에 도입하여 무게의 차이로 흐르는 방식이 다른 플라이애시 입자와 미연탄소 입자를 분리하여, 비중이 가벼운 미연탄소 입자와 비중이 무거운 플라이애시 입자를 다른 추출구로부터 각각 추출 가능하게 한 것을 특징으로 하는 플라이애시 중의 미연탄소 분리방법.
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