KR20040054926A - 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 석탄화력발전소로부터 배출되어 해수와 함께 매립된 석탄회를 처리하는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치에 관한 것으로서, 염분이 함유된 석탄회를 저장하는 저장조와; 저장조로부터 제공되는 석탄회에 함유된 염분을 세척하는 세척조와; 세척조에서 세척된 석탄회를 입도의 크기에 따라 분리하는 분리조를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 매립된 석탄회를 재활용하며, 매립장 건설이 필요 없어 해양자원을 보전할 수 있다.

Description

석탄화력발전소용 석탄회 처리장치{ASH TREATMENT APPARATUS FOR COAL-FIRED POWER PLANT}

본 발명은, 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 석탄화력발전소로부터 배출되어 해수와 함께 매립된 석탄회를 처리하는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 석탄을 원료로 하여 발전하는 석탄화력발전소는 석탄의 연소효과를 높이기 위해 석탄을 소정의 크기로 분쇄, 즉 미분탄을 제조하여, 이 미분탄을 보일러에 공급하여 연소시킴과 동시에 고온 고압의 수증기를 생산한 후, 생산된 수증기를 증기터빈에 공급함으로써, 발전을 하게 된다.

특히, 석탄에는 통상적으로 2 ~ 15% 정도의 불연성 회분, 즉 석탄회가 함유되어 있다. 이에, 미분탄을 보일러에 공급하면, 미분탄의 대략 20%에 함유된 석탄회는 고온의 연소열에 의해 용융되며 여러 입자가 응결되어 보일러의 하부로 배출되고, 미분탄의 대략 80%는 각 입자별로 연소되어 연소가스 흐름에 따라 비산하여 비산된 미분탄에 함유된 석탄회는 전기집진기 등과 같은 집진장치에 포집된다.

한편, 보일러의 하부로 배출되는 석탄회는 바닥재(bottom ash)라고 불리우며, 그 입경이 대략 100㎛ ~ 수 ㎝ 정도로 넓게 분포하고 있으며, 큰 덩어리는 1㎝이하로 파쇄하여 해수와 함께 매립장으로 이송하여 매립된다. 또한, 유동층 보일러로부터 비산하여 전기집진기에서 포집되어 배출되는 석탄회는 비산재(fly ash)라고 불리우며, 이러한 비산재는 그 평균 입경이 대략 30㎛ ~ 60㎛이고, 최대 입경은 100㎛ 이하이며, 바닥재와 함께 매립장으로 이송하여 해수와 함께 매립된다.

따라서, 석탄화력발전소에서 필연적으로 발생하는 석탄회의 대부분은 매립되고 있는 실정이므로, 매립에 따른 환경오염을 초래하며, 또한 매립 처리시 매립장건설비용이 과다하게 소요될 뿐만 아니라 향후 발전량이 늘어남에 따라 매립장 증축에 필요한 부지확보 및 건설에 대한 인근 주민과의 마찰 등을 야기시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 매립된 석탄회를 재활용하며, 매립장 건설이 필요 없어 해양자원을 보전할 수 있는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치의 흐름을 개략적으로 도시한 공정도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 저장조 15 : 석탄회 이송콘베이어

21 : 세척조 25 : 혼합기

27 : 침강유도기 33 : 이젝터

35 : 석탄회 이송배관 41 : 분리조

43 : 격벽 45a,45b,45c : 분리영역

47 : 입도조정플레이트 55 : 상등수 이송배관

57 : 집수조 59 : 반송펌프

63 : 수소이온농도 조정조 65 : 폐수 이송배관

67 : 염산주입설비 69 : 여과조

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 석탄화력발전소로부터 배출되어 해수와 함께 매립된 석탄회를 처리하는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치에 있어서, 염분이 함유된 석탄회를 저장하는 저장조와; 상기 저장조로부터 제공되는 석탄회에 함유된 염분을 세척하는 세척조와; 상기 세척조에서 세척된 석탄회를 입도의 크기에 따라 분리하는 분리조를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치를 제공한다.

여기서, 상기 세척조는 상기 저장조로부터의 응결된 석탄회를 슬러리화하는 혼합기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 세척조는 상기 혼합기와 소정의 간격을 두고 배치되어, 상기 혼합기의 둘레를 따라 마련되어, 상기 혼합기를 통해 슬러리화된 석탄회의 자연 침강을 유도하는 침강유도기를 더 포함하는 것이 효과적이다.

상기 분리조는, 상기 분리조 내에 마련되어 석탄회의 입도의 크기에 따른 분리영역을 형성하도록 상기 분리조를 구획하는 적어도 하나의 격벽과; 상기 격벽을 따라 승강가능하게 배치되어, 상기 분리조 내를 유동하며 침강하는 석탄회를 입도의 크기에 따라 조정하여 분리시키는 입도조정플레이트를 포함함으로써, 석탄회를 다양한 입도의 크기별로 분리할 수 있게 된다.

상기 분리조의 상등수를 저장하는 집수조와, 상기 집수조에 저장된 상등수를 상기 세척조로 반송하는 반송펌프를 더 포함함으로써, 분리조로부터 배출되는 상등수를 재사용할 수 있게 된다.

상기 세척조로부터 배출되는 염분이 함유된 폐수의 수소이온농도를 조정하는 수소이온농도 조정조와, 상기 수소이온농도 조정조에서 배출된 폐수를 여과하는 여과조를 더 포함함으로써, 본 발명의 석탄회 처리장치로부터 배출되는 수질을 개선하여 2차 환경오염을 방지할 수 있게 된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치의 흐름을 개략적으로 도시한 공정도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 석탄회 처리장치는, 염분이 함유된 석탄회를 저장하는 저장조(11)와, 저장조(11)로부터 제공되는 석탄회에 함유된 염분을 세척하는 세척조(21)와, 세척조(21)에서 세척된 석탄회를 입도의 크기에 따라 분리하는 분리조(41)를 가진다.

해수와 함께 매립된 석탄회를 저장하는 저장조(11)의 하부에는 저장조(11) 내의 석탄회를 연속적으로 배출하는 스크류피더(13)가 장착되어 있다.

저장조(11)와 세척조(21) 사이에는 스크류피더(13)를 거쳐 배출되는 석탄회를 후술할 세척조(21)의 혼합기(25)로 이송하는 석탄회 이송콘베이어(15)가 마련되어 있다.

세척조(21)의 상부영역의 내측 둘레에는 세척조(21) 내의 염분을 함유하고 있는 폐수를 월류시키는 배플(23)이 마련되어 있으며, 배플(23)을 거쳐 월류된 폐수는 폐수 이송배관(65)을 통해 후술할 수소이온농도 조정조(63)로 이송된다.

세척조(21)의 상부 중앙영역에는 저장조(11)로부터 공급된 응결된 석탄회와 후술할 집수조(57)로부터 공급된 상등수를 혼합하여 석탄회를 슬러리화하는 혼합기(25)가 마련되어 있다. 혼합기(25)는 상방이 개구된 바스켓형상을 가지며, 외주에는 슬러리화된 석탄회가 통과하는 복수의 관통공(25a)이 형성되어 있다. 이에, 슬러리화된 석탄회는 관통공(25a)들을 통해 세척조(21) 내에 균일하게 분산된다.

혼합기(25)의 외측에는 혼합기(25)와 소정의 간격을 두고 배치되어, 혼합기(25)를 통해 슬러리화된 석탄회가 세척조(21)의 하부영역으로 자연 침강하도록 유도하는 침강유도기(27)가 마련되어 있다. 혼합기(25)로부터 침강유도기(27)를 따라 유동하는 슬러리상태의 석탄회는 물과의 접촉면적이 넓어지게 되어 염분의 세척력이 증대하여, 세척조(21) 내의 석탄회는 1차 탈염처리되면서 물과의 비중차에 의해 하부영역으로 침강하게 된다.

세척조(21)의 하부 외측벽에는 세척조(21) 내에 침강되어 적층되는 슬러리상태의 석탄회의 브리지(bridge) 현상을 방지, 즉 세척조(21)의 내벽면에 슬러리상태의 석탄회가 고착화되는 현상을 방지하기 위해 복수의 바이브레이터(29)가 장착되어 있다.

또한, 세척조(21)의 하부영역에는 세척조(21) 내의 침강된 슬러리상태의 석탄회를 후술할 이젝터(33)로 공급하는 세척조용 로터리피더(31)가 마련되어 있다.

이젝터(33)는 분리조(41)의 하부영역에 연결되어 외부로부터 공급되는 용수가 유동하는 석탄회 이송배관(35) 상에 설치되며, 이에 이젝터(33)로 공급된 슬러리상태의 석탄회는 용수와 함께 분리조(41)로 이송된다. 석탄회 이송배관(35)에는 석탄회 이송배관(35)을 유동하는 용수의 양을 조절하는 용수조절밸브(37)가 마련되어 있다.

분리조(41) 내에 이송된 슬러리상태의 석탄회는 분리조(41) 내를 유동하면서 잔류하는 염분이 제거, 즉 2차 탈염처리됨과 동시에, 자중에 의해 분리조(41)의 하부를 향해 침강한다. 본 실시예에서의 분리조(41)는 석탄회가 침강하여 분리되는 영역이 격벽(43)들에 의해 세 개의 영역으로 구획되어 있다. 즉, 분리조(41)의 하부는 석탄회 이송배관(35)에 인접하게 위치한 순서에 따라 제1분리영역(45a), 제2분리영역(45b), 제3분리영역(45c)으로 나누어진다.

각 격벽(43)의 인접한 영역에는 각 격벽(43)을 따라 승강가능하게 배치되어, 분리조(41) 내를 유동하며 침강하는 석탄회를 입도의 크기에 따라 조정하여 분리하는 입도조정플레이트(47)가 마련되어 있다. 이에, 입도조정플레이트(47)의 승강높이를 조절함에 따라 분리조(41)의 각 분리영역으로 분리되는 석탄회의 크기를 조정할 수 있게 된다. 따라서, 세척조(21)로부터 유입되어 분리조(41)를 유동하는 슬러리상태의 석탄회는 분리조(41) 내의 입도조정플레이트(47)의 상단영역을 지나게되고, 전반적으로 분리조(41)를 유동하는 슬러리상태의 석탄회는 분리조(41)의 제1분리영역(45a), 제2분리영역(45b), 제3분리영역(45c)을 순차적으로 거치게 되고, 제1분리영역(45a)에는 입도의 크기가 크고 비중이 큰 조립회가 침강하여 적층되고, 제2분리영역(45b)에는 조립회보다 상대적으로 입도의 크기가 작고 비중이 작은 세립회가 침강하여 적층되며, 최종적으로 제3분리영역(45c)에는 세립회보다 상대적으로 입도의 크기가 작고 비중이 작은 미립회가 침강하여 적층된다.

분리조(41)의 하부 외측벽에는 각 분리영역(45a,45b,45c) 내에 침강되어 분리조(41) 내에 적층되는 석탄회의 브리지 현상을 방지하는 복수의 바이브레이터(49)가 장착되어 있다.

또한, 분리조(41)의 각 분리영역(45a,45b,45c)의 하부에는 적층된 석탄회를 배출시키는 로터리피더(51a,51b,51c)가 장착되어 있으며, 각 로터리피더(51a,51b,51c)의 하부영역에는 염분이 제거되어 크기별로 분리된 석탄회를 이송하는 석탄회 배출콘베이어(53a,53b,53c)가 마련되어 있다.

분리조(41)의 상부영역의 일측에는 석탄회와 분리되어 분리조(41)의 상부영역에 모인 상등수를 후술할 집수조(57)로 이송하는 상등수 이송배관(55)이 연결되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 석탄회 처리장치는, 분리조(41)의 상등수를 저장하는 집수조(57)와, 집수조(57)에 저장된 상등수를 세척조(21)로 반송하는 반송펌프(59)를 가진다.

분리조(41)와 집수조(57)는 상등수 이송배관(55)에 의해 상호 연결되어 있으며, 상등수 이송배관(55)에는 분리조(41)로부터 배출되는 상등수가 집수조(57)를 향해 자연유하하며 유동한다.

반송펌프(59)는 집수조(57)로부터 세척조(21)의 혼합기(25)로 연장된 반송배관(61) 상에 마련되어, 집수조(57)에 저장된 상등수를 세척조(21)로 반송한다.

또한, 본 발명에 따른 석탄회 처리장치는, 세척조(21)로부터 배출되는 염분이 함유된 폐수의 수소이온농도를 조정하는 수소이온농도 조정조(63)와, 수소이온농도 조정조(63)에서 배출된 폐수를 여과하는 여과조(69)를 가진다.

수소이온농도 조정조(63)는 폐수 이송배관(65)에 의해 세척조(21)와 상호 연결되어 있으며, 폐수 이송배관(65)에는 세척조(21)로부터 월류되어 염분이 함유된 폐수가 수소이온농도 조정조(63)를 향해 자연유하하며 유동한다.

폐수 이송배관(65)에는 수소이온농도 조정조(63)로 공급되는 폐수의 수소이온을 조정하는 공지된 염산(HCl)주입설비(67)가 연결되어 있다. 폐수 이송배관(65)을 통해 주입되는 염산은 수소이온농도 조정조(63)에서 폐수와 반응하여 폐수의 수소이온농도(pH)를 조정하게 된다.

여과조(69)는 모래층 등과 같은 여과층(69a)을 수용하며, 수소이온농도 조정조(63)로부터 배출된 폐수 중의 고형물을 여과한다.

수소이온농도 조정조(63)와 여과조(69)는 방류관(71)에 의해 상호 연결되어 있으며, 방류관(71)에는 수소이온농도 조정조(63)로부터 배출되는 폐수를 가압하여 여과조(69)를 거쳐 방류시키는 방류용 펌프(73)가 마련되어 있다.

이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 석탄회 처리장치의 처리공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 석탄회의 처리과정을 살펴보면, 저장조(11)에 저장된 염분이 함유된 석탄회는 스크류피더(13)를 통해 배출되어, 석탄회 이송콘베이어(15)에 의해 세척조(21)의 혼합기(25)로 이송된다.

혼합기(25)로 이송된 석탄회는 집수조(57)로부터 공급된 상등수와 함께 혼합되어, 슬러리상태로 되어 침강유도기(27)를 유동하며 염분이 세척됨과 동시에, 세척조(21)의 하부영역을 향해 침강한다.

세척조(21)의 하부영역에 침전된 석탄회는 세척조용 로터리피더(31)를 거쳐 이젝터(33)로 공급되어, 용수와 함께 분리조(41)로 이송된다.

분리조(41) 내에 이송된 슬러리상태의 석탄회는 분리조(41) 내를 유동하면서 잔류하는 염분이 제거됨과 동시에, 자중에 의해 분리조(41) 내의 하부영역으로 침강한다.

분리조(41)를 유동하는 슬러리상태의 석탄회는 분리조(41) 내의 입도조정플레이트(47)의 상단영역을 지나게 되고, 전반적으로 분리조(41)를 유동하는 슬러리상태의 석탄회는 분리조(41)의 제1분리영역(45a), 제2분리영역(45b), 제3분리영역(45c)을 순차적으로 거치게 된다. 이 때, 분리조(41)의 제1분리영역(45a)에는 입도의 크기가 크고 비중이 큰 조립회가 침강하여 적층되며, 제2분리영역(45b)에는 조립회보다 상대적으로 입도의 크기가 작고 비중이 작은 세립회가 침강하여 적층되고, 최종적으로 제3분리영역(45c)에는 세립회보다 상대적으로 입도의 크기가 작고 비중이 작은 미립회가 침강하여 적층된다.

분리조(41)의 각 분리영역(45a,45b,45c)의 하부에 적층된 석탄회는 로터리피더(51a,51b,51c)를 거쳐 석탄회 배출콘베이어(53a,53b,53c)로 배출되어 외부로 이송되며, 이에 석탄회에 함유된 염분을 제거함과 동시에, 석탄회를 입도의 크기별로 분리하여 재활용할 수 있게 된다.

다음, 본 발명에 따른 석탄회 처리장치의 폐수처리공정을 살펴보면, 분리조(41)의 상부영역에 모인 상등수는 재사용하기 위해 상등수 이송배관(55)을 통해 집수조(57)로 이송되고, 집수조(57)에 집수된 상등수는 반송펌프(59)에 의해 반송배관(61)을 거쳐 세척조(21)의 혼합기(25)에 공급되어 석탄회를 슬러리화한다.

한편, 세척조(21)로부터 배출되는 염분을 함유하고 있는 폐수는 폐수 이송배관(65)을 통해 수소이온농도 조정조(63)로 이송되며, 이 때 폐수 이송배관(65)을 통해 주입되는 염산은 수소이온농도 조정조(63)에서 폐수와 반응하여 폐수의 수소이온농도를 조정하게 된다.

수소이온농도 조정조(63)를 거친 폐수는 방류용 펌프(73)에 의해 가압되어 여과조(69)를 통과하면서 폐수 중의 고형물이 여과된 후, 외부로 방류된다. 이에, 본 발명의 석탄회 처리장치로부터 배출되는 수질을 개선하여, 배출수 기준을 준수할 수 있게 된다.

이와 같이, 석탄화력발전소로부터 배출되어 해수와 함께 매립된 석탄회에 함유된 염분을 세척하고, 세척된 석탄회를 입도의 크기에 따라 분리함으로써, 매립된 석탄회를 재활용할 수 있으며, 매립장 건설이 필요 없으며 해양자원을 보전할 수 있게 된다.

한편, 전술한 실시예에서의 세척조 및 분리조에는 외부로부터 세척조 및 분리조의 각각의 내부를 육안으로 용이하게 확인할 수 있도록 사이트글라스 등이 마련될 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서는 분리조 내의 석탄회의 분리영역이 세 개로 구획되어 있는 것으로 설명하고 있지만, 분리조 내에 격벽을 하나 또는 세 개 이상 설치하여 석탄회를 다양한 입도의 크기별로 분리할 수도 있음은 물론이다.

그리고, 전술한 실시예에서는 여과조를 거쳐 방류되는 폐수가 방류용 펌프에 의해 가압되어 외부로 방류되는 것으로 설명하고 있지만, 수소이온농도 조정조로부터 배출되는 폐수는 자연유하방식에 의해 여과조를 거쳐 방류될 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 매립된 석탄회를 재활용하며, 매립장 건설이 필요 없어 해양자원을 보전할 수 있는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치가 제공된다.

Claims (6)

1. 석탄화력발전소로부터 배출되어 해수와 함께 매립된 석탄회를 처리하는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치에 있어서,

   염분이 함유된 석탄회를 저장하는 저장조와;

   상기 저장조로부터 제공되는 석탄회에 함유된 염분을 세척하는 세척조와;

   상기 세척조에서 세척된 석탄회를 입도의 크기에 따라 분리하는 분리조를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 세척조는 상기 저장조로부터의 응결된 석탄회를 슬러리화하는 혼합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 세척조는 상기 혼합기와 소정의 간격을 두고 배치되어, 상기 혼합기를 통해 슬러리화된 석탄회의 자연 침강을 유도하는 침강유도기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 분리조는,

   상기 분리조 내에 마련되어 석탄회의 입도의 크기에 따른 분리영역을 형성하도록 상기 분리조를 구획하는 적어도 하나의 격벽과;

   상기 격벽을 따라 승강가능하게 배치되어, 상기 분리조 내를 유동하며 침강하는 석탄회를 입도의 크기에 따라 조정하여 분리시키는 입도조정플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 분리조의 상등수를 저장하는 집수조와,

   상기 집수조에 저장된 상등수를 상기 세척조로 반송하는 반송펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 세척조로부터 배출되는 염분이 함유된 폐수의 수소이온농도를 조정하는 수소이온농도 조정조와,

   상기 수소이온농도 조정조에서 배출된 폐수를 여과하는 여과조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소용 석탄회 처리장치.