KR20030074792A - 여과재 또는 비산재로부터의 샘플 추출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추출된 검사대상의 샘플을 수용하는 복합 전기 컴포넌트의 전기 파라미터의 변화를 측정함으로써 잔류 탄소 함유량을 측정할 수 있도록 여과재 또는 비산재와 같은 분진형태의 소각잔류물로부터 샘플을 추출하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 기초가 되는 기술적 핵심은, 예컨대 극단의 바람직하지 못한 부피성질을 가지는 여과재 또는 비산재와 같은 미립자 건식 물질로부터 기술한 방법에 따라 높은 정밀도로써 잔류 탄소 함유량의 측정을 가능하게 하는 적합한 샘플을 간단하게 획득하는 것에 있다. 이러한 핵심은 본 발명에 따라, 여과재 또는 비산재가 스크류 컨베이어(2)를 이용하여 복합 전기 컴포넌트(3) 내로 이송되어, 압축력의 급격한 유의적 상승이 기록될 때까지 압축됨으로써, 해결된다. 또한 여과재 또는 비산재의 압축 시에 지정된 재현 가능한 압축도를 달성함으로써, 압축도의 추가의 상승을 달성하지 않고도, 200% 이상으로 압축력의 급격한 상승이 기록되는 것이 확인되었다. 그럼으로써 잔류 탄소 함유량의 충분히 정확한 측정을 가능하게 하는 소정의 압축비를 가지는 샘플을 간단하게 추출할 수 있다.

Description

주로 건조한 미세 분말상 재료의 샘플을 제조하는 방법 및 장치{DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING SAMPLES FROM PREDOMINANTLY DUST-LIKE AND DRY MATERIAL}

여과재 또는 비산재로부터의 잔류 탄소 함유량 측정은, 한편에서는 소각 공정의 안내 및 최적화의 관점에서, 다시 말해 연료 내에 포함된 에너지의 가능한 한 완전한 이용을 위해 필요한 것이며, 다른 한편으로는 여과재 또는 비산재의 품질 관리를 위해, 즉 상기 여과재 또는 비산재를 건축 자재 및 시멘트 산업용 골재(aggregate)로 이용하기 위해 필요하다. 상기 두 관점의 목적은 잔류 탄소 함유량과 비연소 성분의 비율을 가능한 한 적게 하는 것에 있다. 노 내에서 변화하는 부하조건과 상이한 연료조성은 소각과정의 연속적인 감시를 필요로 하며, 이것은 소각잔류물 내 잔류 탄소 함유량을 가능한 한 연속적이거나 혹은 짧은 시간간격으로 주기적이면서도 순간적으로 측정하는 것에 대한 비지연 또는 오직 약간만의 지연을 요구한다.

현재 석탄발전소의 발전소 노 내에서 사용되는 방법으로, 재(ash) 샘플을 추출하고 이어서 실험실에서 분석 검사하는 것은, 한편으로는 비용이 매우 많이 들며, 다른 한편으로는 소각 과정의 최적화된 안내를 실제로 불가능하게 할 정도로 현저한 시간지연을 초래한다.

그러므로, 이미 오래 전부터 잔류 탄소 함유량을 간단한 방식으로 연속적이거나 혹은 주기적으로 시간지연 없이 가능하게 하는 방법과 장치를 개발하기 위한 노력이 이루어져 왔다. 이러한 점에서 검사할 여과재 또는 비산재를 수용하는 복합 전기 컴포넌트의 전기 파라미터의 변화에 기초하는 방법이 특히 적합한 것으로 입증되었다. 그러나, 극단적으로 복잡한 부피 거동을 나타내는 여과재 또는 비산재를 취급해야 하는 문제점이 야기된다.

독일 특허 공개 제33 03 177 A1호는, 비산재의 탄소 함유량을 측정하기 위한 방법 및 장치를 기술하고 있다. 상기 특허에 있어서, 비산재 샘플이 유전체로서 운반되는 콘덴서의 용량 변화가 평가된다. 이때, 이송 스크류(feed screw)를 이용하여 비산재는 사일로(silo)로부터 추출되어, 콘덴서의 유전체를 형성하는 측정 챔버(measuring chamber) 내로 전달되고, 진동을 이용하여 압축된다. 그런 다음, 압축된 비산재 샘플을 수용하는 측정 챔버의 용량(capacity)이 측정된다. 상기 용량을 측정한 후, 비산재 샘플은 측정 챔버로부터 제거되어 또 다른 이송 스크류를 이용하여 사일로 내로 재공급된다. 전기방식으로 측정된 용량으로부터 비산재의 탄소 함유량이 추정된다. 이러한 방법은 연속적으로 혹은 주기적으로 실행될 수는 있지만, 유용한 측정값을 얻을 수 있기 위해서는, 측정 챔버 내에 포함된 비산재의 양이 평균적으로 실제로 일정하면서도 소정의 밀도를 가져야 한다.

독일 특허 공개 제198 56 870 A1호에는 기본적으로 필적하는 해결책이 개시되어 있다. 이 경우에서, 공압식 공급 시스템에 의해 운반되는 애쉬가 샘플 추출기로 공급되며, 배기 필터 및 광 차단 장치를 이용하여 소정의 입자 함량을 갖는 샘플이 실현되도록 관찰되고, 상기 샘플은 소정의 분석 온도까지 가열되어서, 진동 장치를 이용하여 압축된다. 그 다음, 초단파 분석기로 공급된다. 초단파 분석기로 공급되는 처리된 샘플 내의 잔류 탄소 함유량의 측정은 공지된 방식으로 초단파 공진법(microwave resonance technique)을 이용하여 이루어진다. 검사된 샘플은 공압식 공급 시스템으로 다시 보내진다.

상기 기술한 해결 방법들은 어느 것이나 샘플의 추출, 처리 및 복귀를 위한상당히 복잡한 장치를 필요로 한다. 이러한 장치의 복잡성은 검사할 비산재의 극단적으로 바람직하지 못한 부피 거동에 기인하는 것으로 밝혀졌다. 그 외에도 달성된 잔류 탄소 측정의 정밀도는 만족스럽지 못한 것으로 나타났다. 특히 측정값들이 넓게 분산되는 경향을 보이고 있다. 그러므로 상기 해결 방법들은 예컨대 소각 공정을 제어하는 데 단지 제한적으로만 적합하다.

본 발명은, 주로 건조한 미세 분말상 물질로 이루어진 샘플을 제조하는 신규한 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 주로 건조한 미세 분말상 물질로 이루어진 검사 대상 샘플을 수용하는 복합 전기 컴포넌트(complex electric component)의 전기 파라미터의 변화를 측정함으로써 잔류 탄소 함유량을 측정할 수 있도록, 일례로 여과재(filter ash) 또는 비산재(fly ash)와 같은 분말상 연소 잔류물로 이루어진 샘플을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 특히 석탄 발전소(coal power plant)에 있는 노(furnace)의 재 수집 스테이션(ash-collecting station)의 용도로 제공된다. 이와 관련하여, 비산재를 주로 인용하게 되는데, 본 발명의 적용 분야를 이에 제한하려는 것은 아니다. 본 발명은 그 외에도 검사할 여과재 또는 비산재를 수용하는 복합 전기 컴포넌트의 전기 파라미터의 변화를 측정함으로써, 여과재 또는 비산재의 잔류 탄소함유량이 측정되어지는 곳이라면, 어디든지 바람직하게 이용될 수 있다. 이러한 시설은 발전소 노(power plant furnace)와 더불어 쓰레기 소각플랜트 또는 시멘트 제조 플랜트를 예로 들 수 있다.

본 발명의 목적은 검사할 샘플을 수용하는 복합 전기 컴포넌트의 전기 파라미터의 변화를 측정함으로써 잔류 탄소 함유량을 측정할 수 있도록, 여과재 또는 비산재 샘플을 추출하기 위한 방법 및 장치, 보다 상세하게는 복잡한 장비 없이도 실행되고, 잔류 탄소 함유량의 측정에 대한 높은 정밀도를 가능하게 하는 상기 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따라 상기 목적은 특허청구범위 제1항의 장치에 의해 달성된다. 상기 장치는, 이송 스크류와 이에 연결되며 폐쇄 측정실로서 구현되는 복합 전기 컴포넌트로 구성되고, 상기 측정실 안으로는 비산재가 이송 스크류에 의해 공급되어 압축된다. 또한 특허청구범위 제5항에 기재된 본 발명에 의하면, 주로 건조한 분말상 재료(즉, 비산재)는 압축력의 급격한 상승이 발생할 때까지 지속적으로 압축된다.

지금까지 진동에 의한 여과재 또는 비산재의 통상적인 압축은 재현 가능한 압축결과를 가져오지 못하는 것으로 밝혀졌다. 오히려 여과재 또는 비산재는 진동의 결과로 유동화(fluidization)된 상태로 남게 된다. 그 외에도 상기 진동으로여과재 또는 비산재의 상이한 성분이 분리되어진다. 재현 불가능한 압축결과 뿐만 아니라, 특히 상기의 분리현상은, 기술한 방법에 따라 잔류 탄소 함유량 측정용으로 지금까지 공지된 필터 또는 비산재 샘플을 추출하기 위한 장치 및 방법에 있어서, 측정결과들의 현저한 분산을 야기한다. 확인된 분산은 분명 0.5%를 초과한다.

본 발명에 따른 방법의 원리는, 여과재 또는 비산재의 압축 시에 소정의 재현 가능한 압축도를 달성함으로써, 압축도의 추가의 상승을 달성하지 않고라도, 압축력의 급격한 상승이 200% 이상으로 기록된다는 확인된 지식에 기초한다. 그렇게 함으로써 압축력에 있어 상기의 현저하면서도 유의적인 급격한 상승을 평가하여 간단한 방식으로 재현 가능한 압축비를 제공할 수 있게 된다. 그런 다음 상기 압축비는 기술한 측정방법들을 이용하여 높은 정밀도 및 낮은 분산의 측정결과를 가져온다.

특히 바람직하게는, 스크류 컨베이어가 여과재 또는 비산재를 측정 챔버 내로 이송하여, 이송 및 압축을 위해 소모된 토크가 급격히 상승할 때까지 압축시킬 수 있도록, 밀폐형 측정 챔버로서 설계된 복합 전기 컴포넌트가, 스크류 컨베이어와 함께, 여과재 또는 비산재를 수용하는 용기 내에 배치되어 있다. 여과재 또는 비산재를 수용하는 용기 내에 복합 전기 컴포넌트를 배치함으로써, 여과재 또는 비산재의 온도가 대체로 재 수집용 용기(ash collecting vessel) 내에서 지배적인 수준, 즉 섭씨 60도와 90도 사이의 수준에서 유지되는 점이 달성된다. 그럼으로써 선행기술의 해결방법에서 통상적인 바와 같은, 여과재 또는 비산재 샘플을 탬퍼링 하기 위한 추가의 조치는 필요하지 않게 된다. 여과재 또는 비산재는 짧은 경로로직접적으로 측정 챔버 내에 도달하며, 이어지는 측정 후에는 스크류 컨베이어의 이송 스크류의 회전방향이 전환됨으로써 다시 재 수집 용기 내로 재공급될 수 있다. 바람직하게는 상기 스크류 컨베이어가 상부방향으로 개방된 포집 홈통(catching gutter)을 포함하며, 이 포집 홈통을 이용하여 새로이 용기 내에 채워진 여과재 또는 비산재가 포집될 수 있다. 특히 스크류 컨베이어가 연속해서 여과재 또는 비산재 벌크(fly ash bulk) 내에 위치하지 않도록 용기 내부에 배치되어 있는 경우라면, 상기 포집 홈통은 설치되어야 한다.

자명하게는 또한 측정 챔버로서 설계된 복합 전기 컴포넌트에 외부의 보정검사를 위한 여과재 또는 비산재 샘플의 추출을 가능하게 하는 장치를 제공할 수도 있으며, 이는 그만한 의의를 갖는다.

본 발명에 따른 방법의 장점은 충분히 정확하면서도 분산이 거의 없는 측정결과와 더불어 그 단순성에 있다. 본 발명에 따른 방법과, 복합 전기 컴포넌트와 이송 스크류로 이루어진 장치에 의하면, 비산재 샘플이 안에 수용되는 복합 전기 컴포넌트의 전기 파라미터의 변화를 측정함으로써 비산재의 잔류 탄소 함유량을 측정하는 여러 가지 측정 상황에서 문제점이 없이 바람직하게 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 다음에서 실시예에 따라 보다 상세하게 설명된다. 해당 도면은 재 수집용 용기의 측면벽부(1)에 배치되어 본 방법을 실행하는데 이용되는 장치의 부분 단면도를 도시하고 있다. 상기 장치는 스크류 컨베이어(2)와 밀폐형 측정 챔버로서 설계된 복합 전기 컴포넌트(3)로 구성된다. 상기 스크류 컨베이어(2)의 이송 스크류(4)는, 여과재 또는 비산재의 유입 및 배출을 위한 개구부(6)들을 전단부뿐만 아니라 상부 영역에 포함하고 있는 튜브(5)의 내부에서 운동한다. 기술한 실시예에서 상기 스크류 컨베이어는 약 300밀리미터의 길이와 약 400밀리미터의 지름을 갖는다. 상부의 개구부(6)들은 튜브(5) 내에 약 60밀리미터 길이를 가지면서 약 40도의 원호로 개방된 리세스로서 설계되어 있다. 상기 이송 스크류(4)는 용기의 외부에 배치된 전동기(7)에 의해 구동되며, 용기의 내부에 있어 용기벽부(1)에 인접하여서는, 이송 스크류(4)에 의해 포집된 비산재가 복합 전기 컴포넌트(3) 내로 이송될 수 있도록, 상기 스크류 컨베이어(2) 상부에 복합 전기 컴포넌트(3)가 배치되어 있다.

샘플추출을 위해 상기 스크류 컨베이어(2)는 여과재 또는 비산재 벌크 내에 위치해 있다. 여과재 또는 비산재는 상기 상부 개구부(6)들을 통해, 경우에 따라서는 전단부 개구부(6)를 통해 스크류 컨베이어(2)에 도달하며, 이송 스크류(4)의 회전에 의해 복합 전기 컴포넌트(3)의 밀폐형 측정 챔버 내로 이송되어 점차적으로 압축된다. 만약 스크류 컨베이어(2)에 의해 소모되는 토크가 약 0.1 뉴톤미터에서 약 0.3 뉴톤미터로 급격히 상승하게 된다면, 상기의 복합 전기 컴포넌트(3)의 밀폐형 측정 챔버 내부에서는 여과재 또는 비산재의 지정된 압축이 달성되며, 이러한 압축은 압축된 여과재 또는 비산재가 위치하는 복합 전기 컴포넌트(3)의 전기 파라미터의 변화를 측정함으로써 여과재 또는 비산재의 잔류 탄소 함유량에 대한 충분히 정확한 측정을 가능하게 한다. 측정값들의 분산은 여기서 기술한 실시예의 경우는 0.2% 이하이다.

측정 후에 상기 이송 스크류(4)의 회전방향 전환을 통해 상기 복합 전기 컴포넌트(3)는 비워지고, 여과재 또는 비산재는 다시 용기 내로 이송된다.

Claims (7)

1. 건조된 미세 분말상 재료의 샘플을 제조하는 장치로서, 상기 샘플을 수용하는 복합 전기 컴포넌트의 전기 파라미터의 변화를 측정함으로써 잔류 탄소 함유량을 측정할 수 있도록 하는 샘플을 제조하는 장치에 있어서,

   스크류 컨베이어(2)와 복합 전기 컴포넌트(3)가 설치되어 있고, 상기 스크류 컨베이어(2)는 건조된 미세 분말상 재료를 복합 전기 컴포넌트(3) 안으로 공급하여 압축시키고, 상기 복합 전기 컴포넌트(3)는 밀폐형 측정 챔버를 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어(2) 및 상기 복합 전기 컴포넌트(3) 는 건조 분말상 재료를 수용하는 용기 내에 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 스크류 컨베이어(2)의 이송 스크류(4)의 회전 방향이 가역적인 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스크류 컨베이어(2)가 상향으로 개방된 포집 홈통을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 건조된 미세 분말상 재료의 샘플을 제조하는 방법으로서, 상기 샘플을 수용하는 복합 전기 컴포넌트의 전기 파라미터의 변화를 측정함으로써 잔류 탄소 함유량을 측정할 수 있도록 한 샘플 제조 방법에 있어서,

   건조된 분말상 재료가 복합 전기 컴포넌트(3) 안에서 급격한 압축력의 상승이 발생할 때까지 압축되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 건조된 분말상 재료는, 복합 전기 컴포넌트(3) 안에서의 압축력이 200% 이상으로 급격하게 상승할 때까지 압축되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   건조된 분말상 재료가 스크류 컨베이어(2)에 의해 복합 전기 컴포넌트(3) 안으로 이송되어, 압축력의 급격한 유의적 상승이 기록될 때까지 압축되는 것을 특징으로 하는 방법.