KR20130132484A

KR20130132484A - 약연탄 가공 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20130132484A
Application number: KR1020137016036A
Authority: KR
Inventors: 차오 휘 첸; 마이클 존 스미스
Original assignee: 두산 밥콕 리미티드
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2013-12-04
Also published as: KR101835055B1; WO2012069844A3; AU2011333496A1; WO2012069844A2; US20130305972A1; GB201020001D0; EP2643636A2; AU2011333496B2

Abstract

약연탄을 동시에 건조 및 이송하기 위한 장치가 기재되어 있다. 상기 장치는 제1 유동로 및 외벽면을 둘러싸며 형성하는 내벽면을 가진 제1 파이프와, 상기 제1 유동로의 투입부로 과립형 약연탄을 공급하기 위한 약연탄 공급 시스템과, 상기 제1 유동로의 투입부로 이송 가스를 공급하기 위한 이송 가스 공급 시스템과, 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 상기 제1 파이프의 외벽면으로 열을 가하는, 예컨대 건조 유체를 공급하기 위한 건조 유체 공급부의 형태로서, 건조 유체가 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 제1 파이프의 외벽면과 접촉하여 이동하도록 배치되는 가열 장치를 포함한다. 상기 가열 장치는 이러한 장치를 통합하는 화력 발전소의 설계 시스템도 역시 기재되어 있다. 약연탄을 동시에 이송 및 건조하기 위한 방법도 역시 기재되어 있다. 연소용의 건식 약연탄을 공급하는 방법 및 시스템도 역시 기재되어 있다.

Description

약연탄 가공 장치 및 방법 {LOW-RANK COAL PROCESSING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 예컨대 화력 발전소 연소 장치, 예컨대 화력 발전소에 사용하기 위한 약연탄 (若年炭; low-rank coal)의 가공 방법 및 연소 장치, 예컨대 동종의 것을 포함하는 화력 발전소에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 약연탄의 건조법에 관한 것이다. 바람직한 경우에 있어서, 본 발명은 약연탄의 건조 및 이송 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 미분상(微粉狀) 연료의 배송 및 과립형 약연탄 연료의 버너 투입 시스템에 관한 것이다.

석탄 연소로 운전되는 화력 발전소는 전력 생성의 주공급원이다. 약연탄의 특징은 수분 함량이 높다는 것이다 (통상 25 내지 60%, 때로는 66% 정도로 높다). 고수분 연료는 석탄을 연료로 공급하는 발전소에 있어서 고비용을 초래한다. 이는 kWhe당 더 다량의 연료를 요하므로 발전소의 자본비가 높아지고, 효율성이 저하될 뿐만 아니라, CO₂ 방출량이 높아지게 된다. 유럽, 아메리카, 오스트레일리아 및 아시아에는 방대한 양의 약연탄이 매장되어 있다.

약연탄의 고수분 함량은 연소 중에 다량의 수증기가 생성된다는 것을 의미한다. 이 생성된 증기는 연소 공정의 효율에 심각한 악영향을 줄 수 있다. 보일러 연도 가스 중의 고수증기 함량은 회수 불가능한 높은 잠열 투입량을 나타낸다. 또한, 이것은 대형 발전소, 특히 대형 보일러의 요건들을 야기할 수 있는데, 이는 효율적인 운전에 더 유해하거나, 그렇지 않으면 비용이 많이 들거나 바람직하지 않다. 그러므로, 연소 전에 수분 함량을 감소시키는 것이 중요하다.

기존의 약연탄 발전소에서는, 900 내지 1000℃의 퍼니스 (furnace)로부터 흡입된 고온의 연도 가스를 사용하여 연료를 건조하고, 건조 및 미분의 통합 공정이 수행되는 비터 휠 분쇄기 (beater wheel mill)로 안내된다. 약연탄으로부터 증발된 증기는 미분상 연료와 함께 퍼니스로 도입되게 된다. 상기 발전소의 열효율은 주로 다음의 두 가지 이유 때문에 저하된다.

1. 저온 건조 공정에 고온 에너지를 이용하는 것은 열적으로 비효율적이다.

2. 약연탄 건조 공정으로부터 발생되는 막대한 잠열이 회수되지 않는다.

저온 에너지 자원을 사용하여 약연탄을 건조하는 것은 화력 발전소 열효율을 개선하는 데 더욱 에너지 효율적인 방법이다. 아탄(亞炭)을 건조하기 위한 중요한 현재의 기술은 예컨대 미국 특허 공보 2010/212320에 예시되어 있는 RWE 파워에 의해 개발된 WTA 기술이다.

이러한 시스템에 있어서, 미분 공정과 건조 공정은 분리된다. 먼저 아탄을 파쇄 및 분쇄 장치에서 분말로 만들고, 이어서 저급 열 에너지 공급원인 저온 스팀을 사용하는 유동층(流動層) 건조기에 통과시켜 건조한다. 그 결과로 생긴 증기는 미분상 연료로부터 분리되고, 응축기에 도입되어 잠열이 회수되며, 건조된 아탄은 건조기로부터 제거 및 냉각되고, 필요하다면, 2차 분쇄를 통과하여, 계속 가공된다.

건조용의 저온 스팀으로부터 저급열을 사용함으로써, 이러한 발전소는 에너지 효율이 더 좋아진다. 수분 함량을 약 10 내지 20%로 감소시킬 수 있다. 추가의 장점은, 그것의 불활성 분위기 제공능을 비롯한 고온 가스 건조보다는 오히려 스팀을 사용함으로써 얻어진다. 또한, 잠열은 쉽게 회수된다. 그러나, 이러한 화력 발전소의 자본비는 매우 커질 수 있다. 특히, 큰 유동층 건조기의 필요성은 막대한 발전소 투자를 요하게 된다.

화력 발전소 운전을 위한 추가의 고려 사항은 공급원으로부터 연소 장소 같은 가공 장소까지의 석탄 이송이다. 일반적으로, 석탄은 석탄 야적장으로부터 공급되거나, 가능하게는, 예컨대 화력 발전소의 보일러 내의 연소 장소인 최종 가공 장소에 있는 배송 장소로부터 약간 원거리에 배치된 석탄광으로부터 직접 공급된다. 일반적으로, 미가공 석탄은 석탄 야적장 또는 석탄광으로부터 분쇄 공장과 관련한 가공 장소의 최종부, 예컨대 운반 벨트에 의해 화력 발전소의 보일러에 더 가깝게 인접한 석탄 사일로 (silo)에 운반된다. 석탄 운반 시스템의 먼지 조절은 벨트 주변이 개방되어 있기 때문에 항상 문제로 된다. 보통, 상기 화력 발전소 석탄 사일로는 석탄 공급기와 분쇄기 (mill)가 그 아래 배열되어 있기 때문에 높게 배치된다. 운반 벨트는 과도한 경사면이 없어야만 더 높은 위치까지 상기 고체를 이송할 수 있다. 운반 벨트를 지지 및 포용(抱容)하기 위하여, 완벽한 길이의 운반 벨트에 대하여 과도한 경사면이 없는 밀폐형 브릿지를 설비할 필요가 있다. 밀폐형 경사 브릿지를 포함하는 완비된 컨베이어 시스템의 비용도 역시 상당하다.

일반적으로, 연소 장치 내에서 약연탄을 사용하는 화력 발전소 등의 공장에서는 건조 및/또는 수송 공정의 효율성 또는 비용 효율성의 개선이 요망된다.

제1의 관점에 있어서, 본 발명에 따르면, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄의 가공 장치는,

제1 유동로(流動路; flow channel) 및 외벽면을 둘러싸며 형성하는 내벽면을 가진 제1 파이프와,

상기 제1 유동로의 투입부에서 과립형 약연탄을 공급하기 위한 약연탄 공급 시스템과,

상기 제1 유동로의 투입부에서 이송 가스를 공급하기 위한 이송 가스 공급부와,

열원과 상기 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 상기 제1 파이프의 외벽면에 열을 가하는 수단으로 이루어지는 가열 장치를 포함한다.

따라서, 본 발명의 장치는 적어도 기존의 방식으로 내부 파이프 공간 (inner pipe volume)을 형성하기 위한 연속적인 밀폐벽을 가진 밀폐형 제1 파이프를 포함한다. 상기 제1 파이프의 벽에는 내부, 제1 유동로와 외벽면을 둘러싸며 형성하는 내벽면이 있다.

과립형 약연탄의 공급은 상기 제1 유동로를 따라 이송 가능한 유동(流動) 혼합물이 형성되는 방식과 비율로 이송 가스 공급과의 결합 및 그러한 이송 가스 압력/속도와의 결합 형태로 상기 제1 유동로의 투입부에 제공된다.

상기 장치는 파이프의 벽을 경유하여 제1 유동로에 열 에너지를 간접적으로 가하는 가열 장치의 형식으로 외부 열원을 제공하는 것이 두드러진 특징이다. 상기 장치는 제1 유동로에서 유동성 약연탄을 건조시키기 위한 열 에너지의 주공급원을 제공한다. 본 발명은 이송 가스에 의해 제공되는 건조 기능도를 제한하지 않지만, 가열 장치에 의해 공급되는 열 에너지로부터 제1 파이프의 벽을 통하여 간접적으로 건조 기능을 제공하는 것이 현저한 특징이다.

따라서, 본 발명의 장치는, 제1 유동로의 길이를 따라 건조 및 운반이 함께 이루어지고 약연탄을 함유하는 세장형(細長型)의 제1 유동로가 가열 장치에 의해 제공되는 주열원과의 열통로(熱通路)이지만 유체학적으로 분리되는 세장형의 유체 운반 수단을 형성한다.

본 발명의 특정의 장점은 건조 및 운반되는 약연탄이 통과하는 세장형의 공정 유동로 (process flow channel)를 형성하는 가공 장치가 상기 두 가지 기능을 수행하기 위한 적어도 일부 통합 시스템을 제공함으로써 건조 및 이송 공정의 효율화 및 비용 효율성을 개선할 수 있다는 데에 있음을 알 수 있다. 본 발명의 건조 장치는 우선 습식 미분형 약연탄을 건조시키기 위하여 전혀 별도의 공급 컨베이어에 의하여 운반하고, 이어서 건식 미분상의 약연탄을 전혀 별도의 배송 컨베이어에 의하여 연속 진행되는 가공을 위하여 운반되는 개별적인 건조기 유닛이 아니다. 이는 기존의 화력 발전소 배치에 있어서 공급 컨베이어 및/또는 배송 컨베이어의 적어도 일부의 역할을 수행하기 위한 역할을 하는 운반 장치로서의 역할도 하는 건조 장치 자체일 수도 있다.

따라서, 상기 장치는 제1 유동로 및 외벽면을 둘러싸며 형성하는 내벽면을 가지며, 약연탄 공급원에 인접한 제1 단부에 투입부가 있고 이 투입 단부로부터 원거리에 이격되고, 예컨대 화력 발전소의 다른 부분에 약연탄 배송 장소에 인접한 제2 단부에 배출부가 있는 제1 파이프와,

상기 제1 유동로의 투입부에 과립형 약연탄을 공급하기 위한 약연탄 공급 시스템과,

상기 제1 유동로의 투입부에 이송 가스를 공급하고 상기 투입부로부터 원거리에 이격된 배출부에 과립형 약연탄을 운반하기 위한 이송 가스 공급부와,

열원 및 과립형 약연탄이 상기 제1 단부로부터 제2 단부까지 운반될 때에, 상기 약연탄을 건조시키기 위하여 상기 투입부 및 배출부 사이의 길이의 적어도 일부를 따라 제1 파이프의 외벽면에 열을 가하는 수단으로 이루어지는 가열 장치를 포함한다.

따라서, 상기 장치는 약연탄을 건조시키기 위한 수단과 공급원으로부터 배송 장소까지 약연탄을 운반하기 위한 수단으로서의 두 가지 역할의 적어도 일부를 수행한다. 상기 공급원은 배송 장소로부터 약간의 원거리에, 예컨대 화력 발전소의 다른 부분에 원격 배치될 수 있다. 본 발명의 장치는 건조 및 운반되는 약연탄이 통과하고 약연탄 연소 공장 등의 약연탄 가공 공장 내에서 공급원 및 배송 장소 사이의 적어도 상당 부분의 거리, 예컨대 그 거리의 대부분이 연장되는 세장형 공정 유동로를 포함하는 것이 좋다. 이에 따라, 상기 본 발명 장치의 상기 파이프(들)이 배치된다. 배송 장소는 10 m, 예컨대 적어도 100 m, 예컨대 수 백 m, 또는 그 이상 이격될 수 있다. 결론적으로, 상기 가공 장치는 약연탄이 건조 및 운반되며 통과하고, 길이가 적어도 100 m 거리, 그리고 수 백 m 내지 최대 수 킬로 m일 수 있는 세장형 공정 유동로를 포함한다.

이러한 방식으로, 상기 본 발명의 장치는 건조 및 운반 기능이 통합될 수 있다는 점, 그리고 종래 기술에 기반한 대형의 주문 생산된 건조기들이 화력 발전소 내에 적어도 일부 배제 및/또는 더 간편하게 배치될 수 있다는 점의 두 가지 점에 있어서 가능한 효율성을 제공한다.

그 밖에, 바람직한 경우에 있어서, 약연탄이 건조 및 운반되는 상기 공정 유동로는 외부 환경으로부터 실질적으로 격리될 수 있다. 즉, 상기 장치는 길이에 대하여 외부 환경으로부터 제1 유동로를 실질적으로 격리시키도록 상기 제1 유동로를 둘러싸며 형성하는 내벽면을 가진 제1 파이프를 포함한다. 따라서, 상기 운반 시스템은 종래 기술의 대규모 개방형 컨베이어보다 환경적으로 더욱 편리하다.

상기 가열 장치는 열원으로부터 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 상기 제1 파이프의 외벽면에 열 에너지를 공급하는 데 적합한 장치일 수 있다. 열원은 복사열 및/또는 전도열의 공급원일 수 있다. 적합한 열원으로서는 저항 가열 소자 및/또는 밀폐형 제1 파이프 벽을 따라, 그리고/또는 그 벽의 주위에 배치되는 고온 파이프 (hot pipe)를 들 수 있다.

가능한 실시 상태에 있어서, 상기 가열 장치는 사용시 건조 유체가 상기 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 그 제1 파이프의 외벽면과 접촉하도록 배치되는, 건조 유체 공급용 건조 유체 공급부를 포함한다.

이 실시 상태에 있어서, 건조 유체는 제1 파이프의 길이의 적어도 일부에 대하여 제1 파이프의 외벽면과 접촉하도록, 바람직한 경우로는, 외벽면 위로, 예컨대 상기 파이프를 따라 또는 상기 파이프의 주위로 흐르도록 공급된다. 상기 건조 유체 및 이송 가스의 상대적인 열역학적 조건을 열 에너지가 제1 파이프의 벽 전체에 걸쳐 전자로부터 후자로, 건조 유체의 현열(顯熱) 및/또는 잠열(潛熱)로부터 이송하기 쉽도록 선택된다. 상기 건조 유체 내의 현열 및/또는 잠열은 제1 파이프 내에서 약연탄을 건조하기 위한 주요 열 에너지 공급원이다.

바람직한 배치에 있어서, 상기 건조 유체 공급부는 건조 유체가 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 제1 파이프의 외벽면 위로 유동하기에 적합한 건조 유체 도관과, 상기 건조 유체를 상기 건조 유체 도관의 투입부에 공급하기 위한 건조 유체 공급원 공급부를 포함한다.

예컨대, 바람직한 실시 상태에 있어서, 상기 건조 유체 공급부는,

제2 파이프의 내벽 및 제1 파이프의 외벽이 함께 제2 유동로를 형성하도록 상기 제1 파이프 주위를 둘러싸며 배치되는 제2 파이프와,

상기 제2 유동로의 투입부에 건조 유체를 공급하기 위한 건조 유체 공급원 공급부를 포함한다.

따라서, 바람직한 실시 상태에 있어서, 상기 본 발명의 장치는 밀폐형 제2 파이프의 내부 공간 (inner volume) 내에 전체적으로 배치되는 밀폐형 제1 파이프를 포함한다. 각 파이프에는 연속적인 밀폐된 벽이 있어 기존의 방식으로 내부 파이프 공간을 형성한다. 제1 파이프의 벽은 내부의 제1 유동로와 외부 벽면을 둘러싸며 형성하는 내벽면을 포함한다. 이와 유사하게, 제2 파이프는 종전의 방식으로 내벽면 및 외벽면을 포함한다. 제1 파이프는 전체적으로 제2 파이프의 내벽면에 의해 형성된 공간 내에 존재하기 때문에, 제2 파이프의 내벽면 및 제1 파이프의 외벽면은 함께 내부의 제1 유동로 외부 및 그 주위에 배치된 적어도 한 개의 제2 유동로를 형성한다.

따라서, 상기 장치를 구성하는 파이프들은 함께 세장형 유체 운반 수단을 형성하는데, 여기서 세장형 제1 유동로는 세장형 제2 유동로에 의하여 둘러싸이지만, 세장형 제2 유동로로부터 유체학적으로 분리된다. 이 독특한 배열의 짝을 이루는 유동로는 본 발명의 바람직한 실시 상태의 건조 공정에 기본적이다. 이러한 일반 원리에 부쳐, 언급이나 예시 없이, 단일 제1 유동로 및 단일 제2 유동로에 대한 언급이나 예시가 없는 것은, 제1 유동로, 또는 적용 가능한 경우, 제2 유동로 중 어느 하나가 격벽, 복수 개의 파이프, 또는 기타의 것을 제공하는지에 관계없이 복수 개의 유체학적으로 분리된 부(副)유동로로 세분되는 경우들을 제외하기 위하여 본 발명을 제한하는 것으로 이해되어야 한다.

투입 수단은 유체 운반 수단의 투입부 단부에 각각 형성된 유동로의 각각에 마련될 수 있다. 배출 수단은 원거리에 이격된 배출부 단부에 마련될 수 있다. 상기 투입 수단은 공급원으로부터 건조시킬 약연탄의 공급을 제공받기에 적합하고, 상기 배출 수단은 추가의 가공, 예컨대 연소용의 배송 장소에 건식 약연탄을 배송하도록 배치된다. 특히 바람직한 경우에 있어서, 공급원은 배송 장소, 예컨대 발전소의 다른 부분으로부터 약간 상당한 거리에 원격 배치될 수 있다.

이송 가스는, 사용 후에 예컨대 이송 가스 배출부 수단을 포함하는 제1 유동로의 이송 가스 투입부로부터 원거리에 이격된 제1 유동로의 이송 가스 배출부에서 회수될 수 있다. 이와 같이 하여, 예를 들면 그러한 배출 수단과 유체 연통식으로, 회수된 이송 가스로부터 잠열을 회수하기 위하여, 열회수 시스템을 마련하는 것이 좋다.

본 발명은 약연탄의 건조, 특히 연소 가공에 관한 것으로, 약연탄이라는 용어는 본 명세서에서 때로는 아탄, 갈탄, 역청탄이라고 부르는 석탄을 비롯한 석탄을 이르는 데 사용되며, 약연탄은 역청탄보다 연료 수분 함량이 더 높다 (통상 25 내지 60%, 때로는 66% 정도로 높거나, 또는 그 이상). 특히, 본 발명은 이러한 석탄의 건조, 특히 연소용, 예를 들면 화력 발전소에서의 석탄의 건조에 관한 것이다.

본 발명 장치의 특별한 장점은, 건조 공정을 부수적인 총효율 장점에 의하여 용이하게 하기 위하여, 화력 발전소에서의 바람직한 적용시에 저급 열원, 특히 저온 스팀 공급원의 활용이 가능하다는 점이다. 그러나, 종래 기술과는 반대로, 유동층 배치는 사용되지 않는다. 그 대신에, 적어도 건조 공정의 상당 부분은 건조 유체의 공급에 의해 발생하는데, 상기 건조 유체는, 예컨대, 바람직한 경우에는 제2 유동로를 통하여 유동시킴으로써 제1 유동로의 외벽과 접촉하도록 공급되고, 이에 의하여 제1 유동로 내에 흐르는 과립형 약연탄에 간접적으로 열 에너지를 제공한다.

따라서, 본 발명의 장치는 대형 유동층 건조기를 요하지 않는다. 대신에, 열전달은 열원을 통하여 내부 파이프 벽의 외면에 가한 열로부터, 바람직한 경우에는 내부 파이프 벽의 외면과 접촉하는 건조 유체로부터 적어도 대부분 내부 파이프 벽의 전체에 걸쳐 일어난다. 이것은 가능하게는 구조의 복잡성 및 규모를 감소시킬 뿐만 아니라, 실용적으로 건조 및 운반 공정을 결합시키는 데에 상당한 추가의 장점을 제공한다. 이 바람직한 경우에 있어서, 내부 파이프에 의해 형성된 공간은 약연탄이 건조되는 건조 공간으로서, 그리고 약연탄이 공기압에 의하여 상기 파이프의 투입부 단부로부터 배출부 단부로 효율적으로 운반되는 운반 통로로서의 두 가지 역할을 수행한다.

상기 이송 가스는 예컨대 스팀을 포함할 수 있다.

건조 유체가 공급되는 경우, 이는 건조 가스인 것이 편리하다. 따라서, 상기 건조 유체 공급원 공급부는 건조 가스를 공급하기에 적합한 것이 편리하다. 상기 건조 가스는 예컨대 스팀일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 상태에 따르면, 저온 에너지를 활용할 수 있는 약연탄 운반 공정 및 건조 공정은 운반 시스템, 예컨대 건조 가스로서 스팀을 사용하는 스팀 트레이스 가열 (steam trace heating)과 함께 운반 시스템 내에 통합시킬 수 있다. 상기 내부 유동로는 공기압 운반에 의한 과립형 약연탄의 운반용으로 사용된다. 전술한 바와 같이, 건조 유체가, 예컨대 외부 유동로를 포함하는 제1 파이프의 외벽면에 접촉하도록 배치된 건조 유체 공급부는 열 에너지를 공급하기 위하여 저급 스팀을 운반한다. 이러한 배치는 잠재적인 저비용 및 저공간에 의하여, 그리고 친환경적인 운반 시스템, 따라서 친환경적인 약연탄 발전소에 의하여, 저온 에너지를 이용하는 건조 공정의 에너지 효율성을 제공할 수 있다.

간편한 실시 상태에 있어서, 상기 건조 유체 공급부는 건조 가스, 예컨대 화력 발전소로부터 나오는 저급 스팀과 같은 산업 공정의 부산물인 건조 가스로서의 스팀을 공급하기 위한 공급원을 포함한다.

간편한 실시 상태에 있어서, 상기 이송 가스 공급부는 이송 가스, 예컨대 화력 발전소로부터 나오는 저급 스팀과 같은 산업적인 공정의 부산물인 이송 가스로서의 스팀을 공급하기 위한 공급원을 포함한다.

스팀, 예컨대 화력 발전소로부터 나오는 저급 스팀이 이송 가스 및 건조 가스로 사용되는 경우에, 상기 장치는 건조 가스의 압력이 이송 가스의 압력보다 높게 유지하기에 적합하므로, 건조 가스의 포화 온도는 더 높다. 따라서, 제1 파이프의 벽에 건조 가스 스팀이 응축하므로, 제1 파이프의 벽 전체에 걸친 열전달 과정은 건조 가스 스팀의 단순한 현열이 아닌 잠열을 이용한다.

운전시에, 투입부로부터 배출부 단부까지 유체학적으로 연속적인 제1 내부 파이프의 길이를 따라 반드시 압력 강하가 일어나게 된다. 과립형 약연탄을 건조시키면서 현장 내에서 상당한 거리, 예컨대 발전소의 다른 부분에 있는 배송 장소로부터 실질적으로 약간 원거리에 위치하는 공급원으로부터 과립형 약연탄을 운반하기 위하여 본 발명을 적용하는 바람직한 경우에 있어서, 이 효과가 실질적일 수 있다. 상기 과잉 압력이 유지된다면, 외부 파이프와 관련하여 바람직한 경우에 있어서, 상기 건조 유체 공급 장치는 투입부로부터 배출부 단부까지 유체학적으로 연속적인 내부 파이프의 길이를 따라 건조 유체의 저압을 가하기에 적합할 수 있다. 가능한 실시 상태에 있어서, 상기 건조 유체 공급 장치는, 예컨대, 연속적으로 감소되는 운전 압력에 적합한 유체학적으로 연속적인 제1 내부 파이프의 길이를 따라 연속적으로 배치된 복수 개의 연속적인 건조 유체 공급 모듈 (module)을 포함할 수 있다. 바람직한 경우에 있어서, 복수 개의 연속적인 유체학적으로 분리된 외부 파이프 모듈은 연속적으로 감소되는 운전 압력에 적합한 유체학적으로 연속적인 내부 파이프 주위에 배치될 수 있다.

특히 투입부 단부 쪽의 작은 단면적으로부터 배출부 단부 쪽의 큰 단면적으로 변화하는 압력과 속도를 제어하기 위하여, 예컨대 단면이 수렴 (taper)되거나 확산(flare)되는 파이프의 단면적은 그의 길이에 따라 일정할 수 있고, 또는 변화될 수 있다.

본 발명의 필수적인 특징은, 한 가지 예의 실시 상태에 있어서, 건조 유체인 간접 열원으로부터의 열 에너지가 제1 유동로 내의 과립형 약연탄에 전달되어 그 약연탄을 건조시킬 수 있도록 열전달이 내부 파이프의 벽을 통하여 일어난다는 것이다. 이에 따라, 내부 파이프의 재료 선택은 최적화될 것이다.

약연탄은 내부 이송 파이프 내에 운반되어 과립형으로 건조된다. 따라서, 약연탄은 제1 유동로의 투입부에 공급되기 전에 적절한 과립도로 미분된다. 그러므로, 상기 장치는 제1 유동로의 약연탄 투입부의 상향류, 그러나 상기 약연탄 투입부와 연통하는 상향류, 예컨대 약연탄 공급 수단의 상향류에 또는 상기 약연탄 공급 수단과 연통하는 상향류에서 약연탄 공급 원료를 적당한 과립도로 감소시키기 위한 분쇄 장치를 포함한다.

한 가지 가능한 경우에 있어서, 약연탄은 이송 전에 의도된 연속 진행 공정, 예를 들면 그 자체 연소용으로 이미 적합한 과립도로 미분되어 제1 유동로의 배출부로부터 연소 등의 연속 진행 공정을 위하여 직접 운반될 수 있다.

별법의 경우에, 과립도는 이송용으로 최적화되고, 이어서 연소 등의 연속 진행 가공을 위해 더 감소시킨다. 이 경우, 제1 분쇄 장치는 제1 유동로의 투입부의 상향류에 제공되고, 추가의 분쇄 장치는 제1 유동로의 배출부의 하향류에 제공된다.

내부 및 외부 파이프를 포함하는 바람직한 실시 상태에 있어서, 각 내부 및 외부 파이프는 특히 가압하에서 유체를 이송하기 위한 공간 (volume)을 형성한다. 그러므로, 각 파이프는 폐쇄 및 유체 밀폐 벽을 포함한다. 상기 파이프들의 설계 파라미터들은 기존의 원리를 따르게 되고, 운전 온도 및 압력에 의하여 결정되게 한다. 특정의 실시 상태에 있어서, 이송 가스의 압력은 2 내지 30 bar가 적당한 것일 수 있다. 외부 유동로 내의 압력은 통상 내부 유동로 내의 압력보다 높다. 재료는 이에 따라 선택되게 된다.

바람직한 실시 상태에 있어서, 상기 파이프들은 공기압에 의한 운반과 동시에 과립형 약연탄을 건조하기 위한 세장형 도관을 함께 형성한다. 상기 파이프의 기하학적 구조들은 본 발명에 특별히 관련되는 것은 아니다. 각 파이프의 벽은 밀폐형 페리미터 (perimeter)를 형성하는데, 이는 예컨대 밀폐형 곡선 또는 다각형일 수 있다. 상기 내부 및 외부 파이프의 형상은 유사하거나 상이할 수 있다. 바람직한 경우에 있어서, 상기 두 개의 파이프들은 형상이 유사하고, 동심원적으로 배열되며, 특히 동축 배열된 원형관인 것이 편리하다. 이러한 배열에 따라, 내부 유동로는 제1 파이프에 의해 형성되는 원형 유동로이고, 외부 유동로는 제1 파이프의 외벽면 및 제2 파이프의 내벽면 사이의 간극에 형성되는 환상(環狀) 유동로이다.

상기 제1 및 2 유동로는 각각 단일한 유체학적으로 연속적인 유동로를 포함할 수 있고, 또는 예컨대 격벽에 의해 종방향의 파이프 방향으로 다시 세분함으로써 또는 복수 개의 평행 파이프 등을 제공함으로써 본 발명의 범위를 벗어나는 일이 없이 종방향으로 연장되는 복수 개의 부(副)유동로를 포함할 수 있다.

사용시 내부 유동로 내의 약연탄에 대한 열전달을 도우려면, 내부 파이프의 벽면은 열전달을 위한 표면적을 증가시키기 위해 작용하는 열전달 구조의 제공에 의하여 개선될 수 있다.

이것은 건조 유체를 열원으로 사용할 경우에 특히 적합하게 될 수 있다. 열전달 구조는, 예컨대 사용 중인 건조 유체를 함유하는 제2 유동로 내부로 연장되는 내부 파이프의 외벽면 위에 제공되는 것이 좋다. 바람직한 운전 모드에 있어서, 잠열은 포화된 건조 가스로부터의 스팀의 응축에 의해 회수되며, 이들 구조는 응축 구조를 포함하기에 적합하다. 예를 들면, 내부 파이프의 외벽면 위에 종방향으로 연장되는 방사상 날개, 방사상 핀 등은 이러한 목적에 제공될 수 있다.

상기 내부 파이프의 내벽면의 부식 환경은 더 가혹하다. 고종횡비(高從橫比)의 열전달 구조는 덜 유리하다. 그럼에도 불구하고, 내부 파이프의 내벽면은 선조(線條)를 새기거나 늑재(肋材)를 붙여 유동 특성의 개선 및/또는 열전달을 증대시키기 위한 표면적을 증가시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 장치는 약연탄을 건조시키기 위한 수단 및 공급원으로부터 배송 장소까지 약연탄을 운반하기 위한 수단의 두 가지 수단으로서의 일부 역할을 한다. 상기 공급원은 배송 장소, 예컨대 화력 발전소의 또 다른 부분으로부터 원거리에 배치될 수 있다.

예를 들면, 상기 약연탄 공급 시스템은 분쇄기의 인접부에 있거나 배치될 수 있으므로, 약연탄을 건조/이송하기 위하여 과립형으로 전환시킬 수 있다. 본 발명의 제1 관점의 장치는, 약연탄의 건조 중에, 이 공급 지점으로부터 원거리의 배송 장소까지, 예컨대 연속 진행되는 공정을 위하여 건조된 약연탄을 저장 및/또는 배송하기 위한 적당한 배송 시스템까지 과립형 약연탄을 운반하는 역할을 할 수 있다. 상기 배송 장소는 저장 사일로 및/또는 연소 장소 등의 최종 사용 장소를 포함하는 트랜싯 스테이션 (transit station)일 수 있다.

그러므로, 상기 배송 장소는 상기 분쇄기로부터 원거리에 배치될 수 있다. 상기 분쇄기는 석탄 야적장에 배치될 수 있고, 상기 배송 장소는 가공 장소 (예컨대, 연소 장소)에 비교적 훨씬 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 배송 장소는 실질적으로 가공 장소에 배치되어도 좋다. 따라서, 분쇄는 연소 장소 또는 다른 가공 장소의 인접부보다는 오히려 원거리의 석탄 야적장에서 일어나며, 과립형 석탄은 본 발명에 따른 이송 및 건조의 통합 시스템을 통하여 석탄 야적장으로부터 운반된다. 이는 분쇄와 건조가 일반적으로 연소 또는 기타의 가공 장소, 예컨대 보일러 앞 부분에서 일어나는 종래의 시스템과는 대조적이다.

그러므로, 바람직한 경우에 있어서, 본 발명은 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하고, 동시에 이를 약연탄 공급 시스템으로부터 원거리의 배송 장소까지 상당한 거리에 운반하는 약연탄을 가공하기 위한 시스템을 포함한다.

특히, 전술한 바와 같이, 상기 시스템은 약연탄이 가공되는 제1 유동로를 형성하는 장치를 포함하고, 제1 단부에는 투입부가 구비되고, 이로부터 원거리에 이격된 제2 단부에 배출부를 구비하는 제1 유동로를 형성하는 장치와,

상기 제1 유동로의 투입부로 과립형 약연탄을 공급하기 위한 약연탄 공급 시스템과,

상기 제1 유동로의 배출부로부터 건조된 과립형 약연탄을 수용하기 위한 약연탄 배송 시스템을 포함한다.

상기 약연탄 공급 시스템은 약연탄을 건조/이송하기 위한 과립형으로 전환시키기 위한 분쇄기를 포함하거나, 또는 상기 분쇄기의 인접부에 배치되거나 또는 상기 분쇄기와 연통될 수 있다.

상기 약연탄 배송 시스템은 저장 수단 및 연속 진행 방향으로의 공급 수단, 예컨대 약연탄의 최종 사용 장소나 그 장소 전에 추가의 가공을 위하여 상기 건조된 과립형 약연탄을 공급하기 위한 저장 수단 및 연속 진행 방향으로의 공급 수단을 포함할 수 있다.

상기 약연탄 공급 시스템은 연소 장소 등의 최종 사용 장소로부터 약간의 원거리에 배치될 수 있다. 상기 약연탄 배송 시스템은 연소 장소 등의 최종 사용 장소 쪽으로 실질적으로 더 근접하여, 예컨대 일반적으로 그 최종 사용 현장에 인접하여 배치될 수 있다. 따라서, 상기 시스템은 약연탄을 건조시키는 역할과, 사용 장소로부터 약간 원거리에 이격 배치된 공급 장소로부터 상기 최종 사용 장소 쪽으로 약연탄을 운반하는 역할을 동시에 행한다.

가공 시스템의 더욱 완전한 실시 상태에 있어서, 전술한 약연탄을 가공하기 위한 장치는,

이송하기 위하여 약연탄을 과립형으로 전환시키는 분쇄기와,

과립형 약연탄 저장 사일로를 포함하는 트랜싯 스테이션과,

상기 분쇄기로부터 과립형 약연탄을 상기 트랜싯 스테이션까지 이송하기에 적합한 본 발명의 제1 관점에 따른 장치와,

이송 가스로부터 저장용의 과립형 약연탄을 분리하기 위한 트랜싯 스테이션의 상향류의 분리기와,

트랜싯 스테이션에서 이송 가스를 회수하기 위한 회수 도관이 통합된 시스템에 의하여 설계될 수 있다.

상기 트랜싯 스테이션은 예컨대 분쇄기로부터 원거리에 배치될 수 있다. 상기 분쇄기는 석탄 야적장에 배치될 수 있고, 상기 트랜싯 스테이션은 건조된 약연탄을 가공하기 위한 가공 장소, 예컨대 연소 장소에 비교적 훨씬 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 트랜싯 스테이션은 실질적으로는 상기 가공 장소에 배치될 수 있다. 따라서, 분쇄는 상기 연소 또는 기타의 가공 장소의 인접부보다는 오히려 상기 장소로부터 원거리의 석탄 야적장에서 행해지며, 본 발명의 제1 관점에 따른 건조 및 이송의 통합 시스템을 통하여 석탄 야적장으로부터 운반된다. 이것은 연소 또는 기타의 가공 장소, 예컨대 보일러 전면에서 분쇄 및 건조가 행해지는 통상의 종전 시스템과는 대조적일 수 있다.

상기 시스템은 본 발명의 제1 관점에 따른 장치의 제1 파이프의 외면에 가해지는 건조 가스의 형태로 열원을 통하여 약연탄을 건조하기에 적합한 것이 편리하다. 상기 시스템은 스팀 트레이스 가열에 의하여 약연탄을 건조하기에 적합한 것이 편리하다. 바람직한 화력 발전소의 적용예에 있어서, 연료를 공급하는 것은 과립형 약연탄 이송 장치용 건조 가스로서 화력 발전소 내의 저급 공급원으로부터의 스팀을 공급하는 스팀 공급 도관을 포함한다.

이송 가스로서 스팀이 사용되고, 상기 시스템은 화력 발전소의 저급 공급원으로부터의 스팀을 과립형 약연탄 이송용 이송 가스로서 공급하기 위한 스팀 도관을 포함하는 것이 더 편리하다.

전술한 방식에 있어서, 건조용 열 에너지의 적어도 일부를 제공하고, 따라서 건조 가스로서 저급 스팀을 제공하기 위하여, 또 편리하게는 추가로 이송 가스로서 저급 스팀을 사용하는 운반 및 건조의 통합 시스템을 사용하면, 특히 저급 스팀 공급원을 사용하면, 발전소 설계에 다수의 잠재적인 장점이 제공된다. 이들 장점은, 첫째는 상기 운반 시스템은 대형의 개방형 컨베이어보다 환경적으로 더 간편하다는 사실로부터, 둘째는 공정 스팀을 사용하는 능력은 여러 가지 절감 효율의 가능성 및 약연탄 중 함유되어 있는 수분으로부터 대부분의 잠열 회수의 가능성을 제공한다는 사실로부터 생긴다.

발전소 설계의 상기 첫째의 가능한 요소는 분쇄기에 관한 것이다. 상기 분쇄기 내에서, 약연탄은 상기 이송 시스템의 내부 유동로 내에서 이송에 적절한 과립형으로 전환되고, 예컨대 후속되는 연소에 적합한 지점에서 미분된다. 상기 분쇄기는 미분용 분쇄기, 예컨대 직렬식의 한 개 이상의 해머 분쇄기 (hammer mill)로 구성되는 것이 좋다.

가능한 실시 상태에 있어서, 상기 분쇄기와 관련하여 약간의 예비 건조를 행하기 위한 건조 장치가 마련될 수 있다. 약연탄의 대부분의 건조는 이송 시스템 내에서 일어나지만, 약간의 예비 건조는, 예컨대 상기 약연탄을 이송하기에 효율적으로 유동시킬 수 있도록 하는 것이 적절할 수 있다. 예를 들면, 이 시점에서 대부분의 부피 건조 (bulk drying)가 뒤따르는 어느 정도의 표면 건조가 발생하는 수가 있다.

미분상 약연탄은 분쇄기로부터 본 발명의 제1 관점에 따른, 이송 시스템, 특히 전술한 제1 및 제2 유동로를 형성하는 제1 및 제2 파이프를 포함하는 바람직한 경우에, 이송 시스템을 경유하여 수 킬로미터 이격될 수 있는 미분상 연료 저장고에 이송된다. 바람직한 설계에 있어서, 화력 발전소로부터의 저급 스팀 등의 공정 스팀은 이송 가스로서 제1 유동로 및 건조 가스로서 제2 유동로의 양쪽 유동로에 공급된다. 제2 유동로 내의 스팀은 제1 유동로에 비하여 과잉 압력이며, 그 결과 포화 온도가 높으므로, 제1 파이프를 지나 제2 유동로로부터 제1 유동로까지 열전달은 스팀의 대부분이 제1 파이프의 외벽면에서 응축시에 일어나고, 상기 스팀의 제2 유동로 내에서의 현열이 아닌 잠열의 전달이 일어난다. 예컨대, 제1 파이프 벽의 외향 연장되는 제2 유동로 내에 응축 구조를 마련하는 것이 좋다. 응축물 싱크 (condensate sink)는 제2 파이프 내에 제공된다.

외부 유동로 내의 스팀으로부터의 스팀 트레이스 가열의 상기 열전달 계수는 스팀 응축이 열전달 과정에 포함되기 때문에 매우 높아야 한다. 이와 달리, 내부 파이프의 벽(들)로부터 내부 이송 유동로(들)까지의 열전달 계수는 유동 가스/고체 흐름의 바람직한 경우에 다소 낮을 수 있다. 열전달 향상을 위한 설계 측정값을 최적화하는 것은 더욱 집중적인 건조 공정을 위하여 이송 유동측에 대하여 이행될 수 있다.

무엇보다도 후술하는 한 가지 이상의 측정 값들이 고려될 수 있다.

이송 스팀 온도 및 압력의 증가가 고려될 수 있다. 물론, 적절한 열전달을 유지하려면, 가열 스팀의 과잉 압력을 유지하는 데에 유사한 온도 및 압력의 증가가 필요할 수도 있다. 또한, 더 높은 가스/고체 속도는 더 다수의 부식상의 문제점을 유발할 수 있다.

사실상 이들 설계의 관점은 일반적으로 각종 파라미터의 균형을 취하는 문제이다. 특히, 설계 파라미터들은 내부 유동로의 길이를 따라 발생하는 압력 강하를 제어하는 데 필요하다. 이송 스팀의 온도가 증가될 경우, 그 이송 스팀 내에서 과립형 약연탄으로부터 더욱 더 다량의 수분이 추출되는 경향이 있다.

이에 따라, 임의의 추가적인 설계 특징으로서, 이송 파이프의 유체학적으로 연속되는 길이를 따라 차츰 또는 단계적으로, 점진적으로 직경이 확대될 수 있다.

가열 스팀과 이송 스팀간의 압력차의 증가를 이용하여 유동류들 사이의 온도차를 증가시킬 수 있다.

내부에 늑재를 보강한 이송 스팀용 파이프를 이용할 수 있다. 선조(線條)를 형성한 파이프는 열전달이 양호할 수 있으나, 직선형 늑재 보강 파이프는 부식 공격을 받을 경향이 적다.

가열 표면적을 증가시키려면, 직경이 작은 복수 개의 이송 파이프를 이용할 수 있다. 또한, 이것은 개별 라인들의 고장으로 인한 영향을 최소화하는 데에 유리하다.

공급 현장에서, 예컨대 트랜싯 스테이션에서, 비교적 건조한 연료는 사이클론 (cyclone) 분리기 시스템과 같은 분리기를 통하여 이송 스팀으로부터 분리된다. 이것은 단일 사이클론 분리기, 또는 더 좋기로는 직렬로 된 두 개 이상의 사이클론 분리기를 포함한다.

화력 발전소 내의 어디에서나 공정 스팀으로서 공급될 이송 스팀과 약연탄 건조 공정으로부터 회수된 스팀을 포함하고 있는 상기 분리된 이송류(移送流)는, 예컨대 화력 발전소의 경우, 적절한 회수 도관을 통하여 회수될 수 있으므로, 상기 스팀의 다량의 잠열이 유용하게 회수될 수 있다.

상기 스팀의 온도는 배출부 압력에서의 포화 온도일 가능성이 있다. 저도(低度)의 과열이 있을 수 있다. 상기 회수된 스팀을, 예컨대 응축기를 경유하여 적당한 열회수 시스템에 통과시켜, 예컨대 화력 발전소의 경우에는 보일러의 공급수 또는 연소 공기에 잠열을 회수한다. 따라서, 상기 시스템은 건조 공정을 통하여 약연탄으로부터 제거되는 증기 잠열의 적어도 대부분을 회수한다. 상기 시스템은 이 고도의 잠열 회수도를 달성하는 데 매우 고온을 요하지 않는다.

미분상 연료는 트랜싯 스테이션의 석탄 저장 용기 또는 사일로에 수집되는 것이 좋다. 상기 공정 단계에 있어서, 상기 미분상 연료 역시 고온이다. 미분상 연료가 버너에 이송될 때 현열을 잃지 않는 것이 바람직하다.

더욱 완전한 관점에 있어서, 본 발명은 약연탄의 가공을 위하여 전술한 장치에 의해 공급되는 약연탄을 연소하기 위한 연소 시스템을 포함한다. 특히, 상기 장치는 연소용으로 가공된 약연탄을 배송하는 약연탄 배송 시스템을 포함할 수 있다. 상기 약연탄 배송 시스템은 저장 사일로 등의 저장 수단 및 직접 연소하거나 또는 연소 형태로 추가 가공하기 위하여 건식 미분상 약연탄을 공급하기 위한 연속 진행 방향의 공급 수단을 포함할 수 있다. 상기 약연탄 배송 시스템은 전술한 트랜싯 스테이션을 포함할 수 있다.

연소 시스템의 더 완전한 실시 상태에 있어서, 상기 시스템은 미분상 약연탄 저장 사일로의 하향류에 건식 미분상 약연탄을 연소용 연소 장소에 이송하기 위한 수단을 포함하며, 예컨대, 연소 장소에 석탄 연소를 위한 서 한 개 이상의 버너를 포함하는 것이 더 좋다. 예를 들면, 상기 시스템은 미분상 약연탄 저장 사일로의 하향류에 운반 도관과, 과립형 약연탄을 혼입(混入)하여 이것을 약연탄 저장고로부터 연소용 연소 장소까지 운반하도록 상기 운반 도관에 운반 가스를 공급하기 위한 운반 가스 공급 시스템을 더 포함하는 것이 좋다.

더 완전한 관점에 있어서, 본 발명은 스팀 발생기를 포함하는데, 여기서 상기 스팀 발생 수단은 연소 장치 등을 포함한다.

더 완전한 관점에 있어서, 본 발명은 전술한 관점에 따른 한 개 이상의 스팀 발생기로 이루어지는 화력 발전소를 포함한다.

트랜싯 스테이션을 갖추는 주목적은 과립형 약연탄으로부터 증기를 분리하는 수단을 제공함으로써, 이 증기의 잠열이 쉽게 회수될 수 있도록 분리하기 위한 것이다. 과립형 약연탄 저장 사일로를 이용하는 그 밖의 장점은, 석탄 야적장으로부터 트랜싯 스테이션까지의 초기 운반/건조 단계를 트랜싯 스테이션으로부터 최종 목적지까지의 운반 및 공급 단계로부터 분리시킨다. 이것은 상기 과립형 석탄이 간접 연소용으로 버너에 공급되는 경우에 특별한 장점이 있다.

석탄 연소식 화력 발전소의 버너는 이른바 직접 투입법 (direct injection)에 의하여 공급되는 것이 일반적이다. 직접 투입법에 있어서, 미분상 연료 (PF)는 분쇄기로부터 버너에 공기압에 의하여 직접 운반된다.

종래에 PF는 공기압에 의하여 희박상 (稀薄相; lean phase) 상태로 보일러 버너에 운반된다. 건조 및 이송 공정을 분리시키기 위하여 PF 사일로를 사용하는 것은 상기 PF가 공기압에 의하여 희박상 상태로 보일러 버너에 운반될 필요가 없다는 것을 의미한다.

이에 따라, 본 발명의 추가의 관점에 있어서, 미분상 연료 배송 및 버너 투입 시스템은,

과립형 약연탄 저장 사일로와,

과립형 약연탄을 상기 사일로로부터 연소 장소까지 조밀상 (稠密相; dense phase) 상태로 운반하기 위한 공기압에 의한 조밀상 컨베이어 시스템과,

상기 연소 장소에 있는 한 개 이상의 상기 석탄 연소용 버너와,

직접 투입법에 의하여 상기 조밀상 컨베이어 시스템으로부터 상기 연소 장소의 각 버너에 별도로 석탄을 공급하기 위한 버너 연료 투입 시스템을 포함한다.

본 발명의 이러한 관점에 있어서, 건식 미분상 약연탄은 공기압에 의한 조밀상 운반에 의해 퍼니스의 석탄 버너에 배송된다. 석탄은 직접 각개의 석탄 버너들에 직접 투입된다. 연소 공기는 기존의 방식으로 바람상자 (windbox)를 통하여 공급될 수 있다. 따라서, 상기 연소 시스템은 각 버너에 투입되는 연료와 함께 미분상 연료의 공기압에 의한 조밀상 운반법을 사용하는 간접 연소 시스템이다.

본 발명의 이러한 관점에 따른 상기 배송 및 투입 시스템은 통합된 건조 이송 및 연소 해결책인 본 발명의 제1 관점의 건조 및 이송 시스템에 사용하기에 특히 적합하며, 이에 관하여는 후술한다. 그러나, 숙련된 자는 과립형 약연탄 저장 사일로를 사용하면, 상기 두 단계가 분리된다는 것과, 상기 각 관점은 적용상 독립적이라는 것을 의미한다는 사실을 이해하게 될 것이다. 본 발명의 제1 관점의 상기 건조 및 이송 시스템은 연속 진행 방향의 어떠한 목적으로든지 건식 약연탄을 사일로에 배송하는 데에 사용될 수 있고, 연소 시스템 내에 통합시키는 경우에는 어떠한 배송 및 투입 시스템과도 사용될 수 있다. 본 발명의 이러한 관점에 따른 상기 배송 및 투입 시스템에는 일부의 적절한 장치에 의하여 가공 및 건조된 과립형 약연탄이 상기 저장 사일로로부터 공급된다.

한 개 이상의 운반 도관을 포함하는 운반 시스템을 경유하여 운반 가스 중에 혼입된 연료는 버너에 이송된다. 상기 운반 가스는 공기일 수 있다. 약연탄 중에 휘발성 물질이 존재시 산소 함량이 높은 공기와, 잠재적인 고온은 덜 필요할 수 있다. 바람직한 경우에 있어서, 고온의 연도 가스가 사용된다.

상기 운반 도관에 있어서, 운반 가스/고체 혼합의 목적은 전적으로 이송이고, 가스 고체 비율은 매우 높아질 수 있다. 상기 파이프들은 매우 소형일 수 있다.

희박상 운반을 위하여, PF 파이프들의 직경은 400 내지 600 mm 정도로 대형일 수 있다. 배관 지지체를 비롯한 PF 파이프들의 비용은 상당하다. 이들 PF 파이프들은 넓은 공간을 차지하고, 버너 구역 주위에 배치하는 데 곤란성을 유발한다. 통상, 대형의 1차 공기 (PA) 팬을 필요로 한다.

본 발명의 상기 관점에 따르면, 공기압에 의한 조밀상 운반이 사용된다. 숙련자는 이 공정과 희박상 운반 사이의 차이점을 이해할 것이다. 희박상 운반에서 연료에 대한 가스의 비는 중량비로 가스 1.5 - 2.5 대 연료 1인 것이 통상적이다. 이러한 본 발명의 상기 관점의 조밀상 공정에서 연료에 대한 가스의 비는 매우 높을 수 있으며, 그 범위는 중량비로 1 대 5 내지 1 대 45 범위인 것이 좋고, 그 범위가 1 대 10 및 1 대 30 사이인 것이 더 좋다.

공기압에 의한 조밀상 운반과 관련하여, 상기 장치는 직경이 작은, 예컨대 200 mm 이하, 예컨대 30 내지 80 mm의 연료 운반 파이프를 포함할 수 있다.

상당히 실질적인 장점이 생길 수 있다. 더 소규모 파이프 구조는 단지 관련된 공학 기술의 잠재적인 단순화이다. 대형의 1차 공기 팬은 필요하지 않을 수 있다. 공기는 강제 통풍 팬 (FD)에 의하여 제공될 수 있다. 따라서, 바람직한 실시 상태에 있어서, 강제 통풍 팬은 바람상자로 연소 공기를 공급하는 단독 수단으로서 구비되고, 1차 공기 팬은 마련되지 않는다. 이것은 전부 막대한 원가 절감과 유지 보수를 위하여 요구될 수 있는 버너 구역 주위에 더욱 더 바람직한 자유 공간을 초래할 수 있다.

상기 운반 시스템은 유체의 상향류 운반 도관과, 상기 상향류 운반 도관으로부터 연료를 수용하기 위한 투입부가 있는 압력 용기를 포함하는 분배기 및 대응하는 복수 개의 하향류 운반 도관을 제공하는 복수 개의 배출부를 유체 직렬 상태로 포함할 수 있는데, 여기서 각 하향류 운반 도관에는 한 개 이상의 버너에 연료를 투입하기 위한 연료 투입 장치가 구비되어 있다. 단일 분배기는 복수 개의 버너에 공급할 수 있다.

본 발명의 추가의 관점에 있어서, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위하여 약연탄을 가공하는 방법은,

제1 유동로 및 외벽면을 둘러싸며 형성하는 내벽면을 가진 제1 파이프의 투입부로 과립형 약연탄을 공급하는 단계와,

상기 제1 유동로를 따라 상기 과립형 약연탄이 유동화하고 유동하도록 상기 제1 유동로의 투입부로 이송 가스를 공급하는 단계와,

상기 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 제1 파이프의 외벽면에 열 에너지를 가하여 상기 제1 유동로에 상기 제1 파이프의 벽 전체에 걸친 열 에너지의 전달이 상기 제1 유동로 내에서 상기 과립형 약연탄을 건조하기 쉽도록 하는 단계를 포함한다.

바람직한 경우에 있어서, 상기 열 에너지를 가하는 단계는, 상기 제1 파이프의 벽 전체에 걸쳐 건조 유체로부터 이 건조 유체의 현열 및/또는 잠열로부터 제1 유동로 내의 과립형 약연탄을 건조하기 쉽도록 하는 열역학 조건하에 건조 유체가 상기 제1 파이프의 적어도 일부를 따라 그 파이프의 외벽면과 접촉하도록, 예컨대 그 외벽면 위로 유동하도록 하는 것을 포함한다.

추가의 바람직한 경우에 있어서, 상기 방법은, 제1 파이프의 벽 전체에 걸쳐 상기 제2 유동로 내의 상기 유체로부터 제1 유동로까지의 열전달이 상기 제1 유동로 내의 과립형 약연탄을 건조하기 쉽도록 하는 열역학 조건하에 제1 파이프 주위를 둘러싸며 배치된 제2 유동로에 건조 유체를 공급하는 단계를 포함한다.

특정의 바람직한 경우에 있어서, 상기 방법은, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위하여 약연탄을 가공하고, 동시에 공급원으로부터 배송 장소에, 특히 공급원으로부터 약간 원거리에 배치된 배송 장소에 약연탄을 운반하는 방법으로서, 이 방법은,

제1 유동로 및 외벽면을 둘러싸며 형성하는 내벽면을 가진 제1 파이프의 투입부에 과립형 약연탄을 공급하는 단계와,

투입부로부터 원거리에 이격된 제2 단부의 배출부 방향으로 제1 유동로를 따라 상기 과립형 약연탄이 유동화하고 유동하도록 상기 제1 유동로의 투입부에 이송 가스를 공급하는 단계와,

과립형 약연탄이 상기 투입부로부터 제1 유동로를 따라 상기 배출부까지 이동시 상기 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 제1 파이프의 외벽면으로 열 에너지를 가하여 상기 제1 유동로에 제1 파이프의 벽 전체에 걸친 열 에너지의 전달이 상기 제1 유동로 내에서 과립형 약연탄을 건조시키기 쉽도록 하는 단계를 포함한다.

상기 제1 유동로는 약연탄 공급원의 인접부의 제1 단부에 투입부를 구비하고, 제1 단부에서 원거리에 이격된 제2 단부, 예컨대 약연탄 배송 장소의 인접부에, 예컨대 화력 발전소의 또 다른 부분에, 배출부를 구비한다. 따라서, 상기 방법은 과립형 약연탄이 제1 단부로부터 제2 단부까지 운반시에, 상기 과립형 약연탄을 건조하기 위한 방법이다.

상기 방법의 추가의 바람직한 특징들은, 대응하는 장치에 대하여 설명한 것에서 유추하여 이해될 것이다.

본 발명의 추가의 관점에 있어서, 수분 함량이 감소된 약연탄을 공급하는 방법은,

과립형 약연탄 저장 사일로 내에 수분 함량이 감소된 과립형 약연탄을 저장하는 단계와,

조밀상의 운반 가스 내에 혼입된 운반 시스템에 과립형 약연탄을 공급함으로써, 공기압에 의한 조밀상 운반에 의하여 상기 사일로로부터 과립형 약연탄을 연소 장소에 운반하는 단계와,

상기 약연탄의 연소 장소에 연소용 버너를 한 개 이상 제공하는 단계와,

상기 연소 장소의 별도의 각 버너에 조밀상의 약연탄을 직접 투입하는 단계를 포함한다.

본 발명의 이러한 관점에 따른 배송 및 투입 방법은 건조 이송 및 연소를 통합한 해결책인 본 발명의 이전의 관점에 따른 건조 및 이송 방법에 사용하기에 특히 적합하지만, 각 방법은 독립적으로 운영될 수 있다.

본 발명은 약연탄의 분쇄 (grinding), 건조, 운반을 위한 새로운 가공 시스템을 포함한다. 결론적으로, 본 발명은 약연탄 발전소의 설계 개념에 있어서 상당한 변화가 가능하게 한다. 기존의 약연탄 발전소, 예컨대 전술한 WTA 기법과 비교하여 보면, 이러한 화력 발전소에는 다음과 같은 장점들을 포함될 수 있다.

1. PF 운반 및 건조 공정의 통합에 의한 비용 절감.

2. 가압 통합식 PF 건조 및 운반 시스템을 포함하는 설비 및 부품의 소형화.

3. 고온 건조 매체에 의하여 낮은 PF 수분이 달성될 수 있으므로 적어도 화력 발전소 열효율의 1~2% 잠재적인 추가의 개선.

4. 통합된 PF 건조 및 운반 시스템에 의하여 기존의 발전소에 있어서 석탄 운반 벨트를 지지 및 포용하기 위하여 사용하였던 밀폐형의 경사 브릿지를 대체함에 의한 비용 절감.

5. 통상의 분쇄 공장 및 통합식 건조 및 운반 시스템은 화력 발전소의 모든 유닛에 공유될 수 있다. 상기 설비의 한계를 최소화할 수 있다.

6. 분쇄 공장이 석탄 야적장에 배치됨으로써 원료 석탄 사일로 및 습식 미분상 약연탄 사일로의 크기를 최소화할 수 있다.

7. 보일러 공장에 석탄 제조 설비가 필요 없는데, 이는 일반적인 발전소 레이아웃에 유연성을 제공하여 보일러와 터빈 사이의 서비스 파이프들이 짧아지게 하는 잠재적인 결과를 얻게 되고, 결국 저비용 및 고효율을 가져온다.

8. 보일러 전면까지 조밀상 PF를 운반하는 데 사용되는 매우 소형의 PF 파이프들을 사용하는 결과로 비용 및 공간이 절약될 수 있다.

9. 1차 공기 노즐로부터 퍼니스 내에 분출되기 전에 고농축된 PF 유동류가 강제 통풍 팬에 의하여 공급되는 1차 공기 흐름에 투입될 수 있기 때문에 1차 공기 팬이 필요하지 않다.

10. 에너지 소비의 감소는 조밀상 운반의 결과일 수 있다.

11. 설비의 소량의 부식은 조밀상 운반용의 낮은 가스 속도의 결과일 수 있다.

이하, 본 발명을 예시의 목적인 첨부된 도 1 및 2를 참조하여 실시예를 통하여 설명하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 건조 이송 시스템의 원리를 구현하는 약연탄 화력 발전소의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 건조 이송 시스템에 사용하기에 적합한 이중 통로 파이프의 횡단면도이다.

아래에서, 본 발명의 바람직한 특징 및 사용법은 약연탄 화력 발전소의 예를 참조하여 예시되지만, 본 발명의 원리는 가스화 복합 발전소 또는 산소 연료 발전소를 비롯한 고수분 석탄을 사용하는 모든 화력 발전소에 적용될 수 있으며, 연소 장치 또는 그 밖의 것에 사용되는지에 관계없이, 저급 석탄 (lower class coal)의 건조를 요할 경우, 특히 약연탄의 건조 및 이송의 통합 공정을 요할 경우 다른 발전소에도 추가로 확장될 수 있다. 상기 실시 상태는 건조에 스팀 트레이스 가열을 이용하지만, 약연탄의 간접 건조 및 이송의 통합 공정의 원리에서 벗어나는 일이 없이 다른 건조 유체 또는 열원도 고려될 수 있다.

도 1의 간략도에 있어서, 각 장치/단계의 단일한 예는 단순화를 위하여 나타내었지만, 몇 가지 장치의 품목들은 다양한 형태로 더욱 편리하게 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

약연탄 화력 발전소의 일예에 관한 본 발명의 통상적인 운전에 있어서, 원료 석탄 (1)은 석탄 야적장의 분쇄 공장 (2)에서 미분된다. 상기 석탄 야적장은 상기 공장으로부터 원거리에 있을 수 있다. 따라서, 상기 미분 작업은 상기 공장으로부터 원거리에서 일어난다. 석탄 야적장으로부터 상기 공장까지의 거리는 약연탄의 건조가 일어나는 길이이다. 상기 공장까지의 거리는 이상적으로 5 km 미만이다. 상기 공장까지의 거리가 너무 짧으면 필요한 길이의 파이프를 구비할 수 없게 되어, 약연탄의 건조가 완결되는 거리를 확보하려면 두 배가 되어야 할 것이다.

에너지 효율적인 그레이닝 (graining) 및 스크리닝 (screening) 공정을 위하여는 해머 분쇄기가 사용된다. 또한, 미분 공정에 더욱 효율적이라고 판단되면, 해머 분쇄기과 함께 다양한 종류의 파쇄기도 역시 사용될 수 있다. 고도의 건조 공정을 위하여 입자의 비표면적을 증대시키려면, 연소 공정에 필요한 미립화는 분쇄 공장에서 달성되는 것이 바람직하다. 이어지는 본 발명의 공기압에 의한 컨베이어/건조기의 하향류에서는 추가의 분쇄는 필요 없다.

또한, 필요하다면, 역시 과립형 연료 예비 건조기 (3)를 사용하며, 상기 약연탄 입자가 공기압 운반에 충분한 건조가 일어나게 할 수 있다. 이 예비 건조는 제한된 건조일 뿐으로서, 특히 주로 표면 건조이고, 건조의 대부분이 통합식 건조기와 컨베이어 내에서 수행되는 본 발명의 일반 원리를 벗어나지 않는다.

화력 발전소에 있어서, 저온의 저급 열원은, 적용시 예비 건조 공정에 대하여 고려되어야 한다. 또한, 예비 건조 공정에서 발생되는 증기의 잠열을 회수하기 위한 비용 효율적인 수단도 이행할 필요가 있다.

별법으로서, 습식의 미분상 약연탄의 공기압 운반을 시작하는 데에 조분쇄(粗粉碎)가 더욱 유리해 보이는 경우에는, 연소용의 미립화는, 예컨대 트랜싯 스테이션의 추가의 하향류 분쇄 장치에 의하여 달성되므로, 연소 공정의 최적화에 필요한 미립화를 이룰 수 있다.

상기 미분상의 약연탄은 이송되기 전에 사일로 (4)에 유지될 수 있다.

상기 미분상의 약연탄은 본 발명의 제1 관점의 원리를 구현하는 스팀 트레이스 가열과 함께 공기압 운반 시스템에 의하여 보일러 공장으로 가는 도중에 분쇄 공장 (2)로부터 트랜싯 스테이션에서 석탄 야적장으로부터 PF 사일로 (16)에 이송되게 된다. 모든 설비는 완전히 밀봉되어 있기 때문에, 공기압 운반 시스템으로부터의 먼지는 발생되지 않는다. 상기 이송 파이프들은 어떠한 각도로든, 심지어 수직으로도 배열될 수 있으며, 이들 파이프는 벽 또는 컬럼에 수직으로 부착될 수 있을 뿐만 아니라 지상이나 또는 도랑 내에 배치될 수 있다. 컨베이어 벨트를 지지하고 둘러싸기 위한 밀폐형 경사 브릿지는 더 이상 전혀 필요치 않다.

실시 상태에 있어서, 필요로 하는 압력과 양을 가진 가스 흐름 (6)에는 벌크 공급기 (5)로부터 PF가 혼입되며, 이송 파이프 (7)에 도입된다. 잠재적인 운반 거리 및 가해지는 스팀 압력 때문에, 압력 용기는 벌크 고체 공급기이어야 한다. 상기 가스 흐름 (6)은 상기 입자들의 유동화 및 이송을 위한 에너지 공급원을 제공한다. 불활성 분위기를 유지하고 건조 공정에서 생성된 증기의 잠열을 회수하는 데에, 스팀은 본 발명의 바람직한 이송 가스이다. 이송 가스로서 스팀을 사용하는 또 다른 상당한 장점은 공급 펌프의 지지에 의하여 보일러 내에 스팀의 압력 및 온도가 발생될 수 있으므로, 고가의 컴프레서를 피할 수 있다는 것이다. 가스, 고체 및 파이프 벽 사이의 열전달 계수는 유동성 가스/고체 흐름을 사용함으로써 더욱 증대된다.

건조 가스는 이송 파이프(들)을 둘러싸는 트레이스 가열 파이프 (8)에서 투입부 (10)을 통하여 공급된다. 스팀 트레이스 가열이 이송 파이프들의 외벽에 가해질 경우, 습식 미분상 약연탄 건조 공정을 공기압 운반 공정과 통합하는 것이 가능하다.

압력이 2 ~ 30 bar인 과열 스팀은 운반 공정의 출발점에서 운반 매체로서 사용되어야 한다. 상기 이송 스팀/과립형 흐름의 압력은 이송 파이프에서만 감소한다. 건조 공정을 위한 에너지를 공급하려면, 고압일수록 포화 온도도 더 높다는 것을 의미하므로, 외부 가열 스팀 압력은 동일 위치에서 내부 이송 스팀의 압력보다 항상 더 높아야 한다. 두 개의 스팀 흐름의 상기 압력차는 최적화한 발전소 열효율을 보장하기 위하여 동시에 예상되는 석탄의 건조율을 달성하기 위하여 적절한 온도차가 보장되어야 한다. 이를 행하기 위한 실시 상태에 있어서, 스팀은 트레이스 가열 파이프 (8)의 길이를 따라 투입부 (10)을 경유하여 공급된다.

도 2에서 횡단면으로 나타낸 바람직한 배열에 있어서, 스팀 유동류를 가열하기 위한 적당한 유동로를 유보할 수 있도록 가열 스팀 파이프 (103)가 슬리브 파이프로서 이송 파이프 (101)의 주위에 배치된다. 내부 이송 파이프 및 외부 가열 스팀 파이프 사이의 공간을 유지하기 위하여, 핀 (102)를 내부 이송 파이프의 외면에 용접한다. 또한, 상기 핀은 열전달 표면의 일부로서 열전달을 촉진하는 데에 유리하다. 상기 열전달 표면은 외부 가열 스팀 파이프 내의 스팀은, 외부 가열 스팀 파이프 내의 과압 및 이에 따른 높은 포화 온도가 유지되는 경우에, 응축될 수 있다.

따라서, 열전달 과정은 특히 효율적이고, 가열 스팀으로부터 잠열의 열전달도가 크다. 상기 핀 (102)들 사이의 간극은 응축액을 집수갱(集水坑)에 낙하시켜 제거하기 위한 것이다.

매우 격동성이 큰 매체 중에서 일어나는 건조와 극히 미세하고 따라서 덩어리에 비하여 표면적이 큰 입자에 의하여 건조 공정의 열효율은 잠재적으로 높다.

그러므로, 열전달 과정에서, 가장 가능한 한계점은, 내부 파이프로부터 건조 통로 내로의 열 에너지의 전달일 가능성이다. 상기 내부 파이프 표면적은 비교적 작고, 열 에너지 전달을 상기 고체 내부 파이프로부터 이송 통로 내의 유동성 가스/과립형 매체까지이다. 이송 흐름 내로의 열전달율을 증가시키기 위하여 상기 파이프의 이송측에 대한 열전달 증대 조치를 이행할 필요가 있을 것이라는 것이 가능하다.

이를 행하는 데 적합한 대책 가운데에는,

운반 스팀의 압력 및 온도의 증가와,

높은 운반 스팀의 속도와,

상기 두 흐름간의 증가된 압력차에 대한 가열 스팀 및 운반 스팀의 압력차의 증가와,

내부에 늑재로 보강되거나 선조를 형성한 이송 파이프들과,

이송용의 전체 표면적을 증대시키기 위하여 직경이 작은 복수 개의 평행 파이프들의 사용이 있을 수 있다.

이들 여러 가지 접근 방식들의 일부 결점들은 앞에서 논의된 바 있다.

상기 핀들 사이의 간극들은 응축물이 외부 가열 스팀 파이프들의 저부로부터 수집 및 배수되도록 한다. 상기 핀들의 수효, 크기 및 피치는 비용의 효율성 및 열전달 증대 때문에 주의 깊게 선택되어야 한다.

가열 스팀 파이프 (8)의 저점(低點) 바로 아래에 응축물을 수집하기 위한 온수조(溫水槽)가 배치된다. 배수 조절 밸브 (9)는 상기 온수조의 수위를 제어하도록 배치될 수 있다. 상기 가열 스팀 파이프는 운반 파이프의 길이를 따라 수 개의 구획으로 분할되므로, 열전달 및 발전소 열효율을 최적화하기 위하여 다양한 가열 스팀 압력이 상기 가열 스팀 파이프의 각개의 구획에 가해질 수 있다. 스팀 압력 제어 밸브는 각 구획마다 배치되어 가열 스팀 압력을 유지한다.

PF 저수분 함량은 고온의 이송 스팀에 의하여 달성될 수 있는데, 이는 연도 가스 열손실의 추가의 감소와, 보다 양호한 보일러의 열효율을 얻게 되는 결과가 되어야 한다. 에너지 손실을 최소화 하려면, 증기 잠열도 역시 동일 또는 유사한 압력에서 회수되는 것이 좋다. 더 양호한 석탄 건조율을 달성하는 것 외에, 운반 및 분리 설비의 소형화와 그에 따른 비용 효율성을 위해서는 높은 운반 스팀 압력도 역시 유리하다.

일반적으로, 건조 및 이송 공정을 위하여 스팀을 수용하는 방법에는 터빈 중간 스팀 추출 또는 특히 주보일러 내에 수 개의 가열 표면을 배열하여 스팀을 요구하는 압력 및 온도로 생성 및 가열하는 두 가지 방식이 있다. 상기 결정은 발전소의 열효율 분석 및 최적화에 의해서만 수행될 수 있다.

이송 파이프를 따라 건조 공정으로부터 점차 다량의 스팀이 생성되게 된다. 이는 상기 길이에 따른 압력 강하 및/또는 상기 요구되는 투입부에 압력이 증가가 일어나게 될 것이다. 따라서, 상기 이송 파이프의 직경은 점차 확장되어 비용 및 에너지 효율에 최적한 스팀 속도를 달성할 수 있다.

공기압 이송 파이프 배출부는 가스 고체 분리기 (11)에 공급한다. 사이클론 및 증기 정전 집진기의 양자는 가스 고체 분리기로서 사용될 수 있다. 실시예에 있어서, 운전 압력의 유연성을 잠재적으로 제공하는 집진기보다 사이클론이 더 작고 간단하기 때문에 사이클론이 제안된다. 전술한 바와 같이, 소망하는 운반 파이프 및 설비의 소형화를 달성할 뿐만 아니라, 높은 석탄 건조율을 위한 높은 스팀 온도를 달성하는 데에는 높은 스팀 압력이 좋다. 사이클론이 이를 용이하게 한다. 직렬로 연결된 한 쌍의 사이클론이 양호한 해결책이 될 수 있다.

상기 분리기(들)로부터의 배기 이송 가스 스팀 (12)는 응축기 (13)을 통과하여 잠열이 회수된다. 보일러 공급수 또는 연소 공기는 응축기의 냉각 매체로 사용될 수 있다. 응축물 (14)의 현열도 역시 발전소 열통합에 의하여 회수되어야 한다.

상기 분리기(들)로부터의 건식 미분상의 약연탄은 PF 공급기 및 압력 절연기를 통과하여 PF 사일로 (16) 내에서 수집된다. 상기 사일로는 여전히 불활성 분위기로 유지되고 단열되어, 건식 미분상의 약연탄의 현열이 퍼니스에 복귀될 수 있도록 하는 것이 좋다. PF 사일로에는 환기용 가스 통풍구 및 먼지 분리 장치도 역시 배치될 필요가 있다.

상기 건식 미분상의 약연탄은 공기압에 의한 조밀상 운반에 의하여 퍼니스 (23)의 석탄 버너 (22)에 배송된다. 상기 건식 미분상의 약연탄은 각개의 석탄 버너 (22)로 직접 투입된다. 건식 미분상의 약연탄은 버너 배출부의 상향류 및 그 배출부에 인접한 석탄 버너 (22)에 배송된다. 연소 가스 (20)은 종전의 방식으로 바람상자 (21)을 경유하여 공급된다. 따라서, 상기 연소 시스템은 미분상 연료의 공기압에 의한 조밀상 운반법을 사용하는 간접 연소 시스템이다.

상기 PF 온도가 여전히 안전성 한계 이상일 경우, 공기압 운반 시스템용의 불활성 분위기가 여전히 유지되어야 한다. 상기 PF 온도가 낮은 경우, 공기도 역시 PF 운반용으로 사용될 수 있다. 기존의 보일러에 대하여, 연도 가스는 PF 공기압 운반에 이용 가능한 대부분의 적절한 불활성 가스일 수 있다. 그러나, 이러한 목적에 사용되기에 앞서 기존의 보일러는 청소할 필요가 있을 수 있다. 산소 연료 보일러에 대하여, 질소는 운반 매체로 이용 가능한 가장 양호한 불활성 가스일 수 있다. 화력 발전소의 폐열을 추가로 회수하려면, 상기 불활성 운반 매체도 역시 가열될 수 있다.

미분상의 약연탄 이송 및 건조의 통합 공정에서는 다량의 스팀이 발생하게 된다. 이송 파이프들의 단부에서의 가스에 대한 상기 물질의 비는 낮으며, 이는 결국 파이프의 크기를 크게 만든다. 그러나, 트랜싯 스테이션으로부터 보일러 버너로의 상기 운반 파이프들은, 가스에 대한 상기 물질의 비가 매우 높을 수 있기 때문에, 훨씬 더 작을 수 있다. 미분상의 약연탄은 공기압에 의한 조밀상 운반을 통하여 운반될 수 있다. 공기압에 의한 조밀상 운반에 대하여, 채택된 가스 속도가 낮기 때문에, 전력 소비 및 설비의 부식은 양자 모두 매우 낮을 수 있다. 트랜싯 스테이션의 위치는 PF의 수분 함량, 건조 및 운반 파이프들의 비용과 보일러 버너에 PF를 운반하기 위한 압력 발생기의 비용에 기반하여 최적화가 이루어져야 한다.

기존 PF는 공기압에 의하여 희박상 상태로 보일러 버너에 운반된다. 상기 PF 파이프들의 직경은 400 내지 600 mm 가량으로 크다. 배관용 지지체를 비롯한 PF 파이프들의 비용은 상당하다. 이들 PF 파이프는 큰 공간을 차지하고 버너 구역 주위에 배치하는 데에 곤란성을 야기한다. 통상, 대형의 1차 공기 (PA) 팬이 요구된다.

본 발명의 실시 상태에 의하여 가능하게 되는 재설계된 시스템에 있어서의 공기압에 의한 조밀상 운반에 의하여, PF 파이프의 직경은 30 내지 80 mm 가량으로 작다. 미분기는 보일러가 아닌 석탄 야적장에 있다. 대형의 PA 팬은 필요하지 않을 수 있다. 공기는 강제 통풍 (FD) 팬에 의하여 공급될 수 있다. 이 모든 것은 상당한 비용 절감과, 유지ㆍ보수를 위하여 버너 구역 주변에 더욱 더 요망되는 자유 공간을 초래할 수 있다.

실시 상태에 있어서, 연소 공기 (20)은 FD 팬에 의하여 공급되고, 보일러 버너를 통과하기 전에 소망하는 온도로 가열된다. 1차 공기 팬은 필요하지 않다. 상기 버너는 1차, 2차, 3차 및 4차 공기 노즐들 사이에서 소망하는 공기를 분할하도록 설계된다. 고농축된 PF 유동로는 PF 노즐을 통하여 퍼니스 내에 분출되기 전에 각각의 PA 흐름 내에 투입되게 된다. PF 투입 장치는 역시 PF 유동로와 1차 공기 흐름 사이에서 양호한 혼합이 이루어지도록 설계될 필요가 있다.

대부분의 석탄 화력 발전소들은 직접 연소 시스템에 의하여 설계되는데, 이를 위해서는 운반 가스 유동로가 분쇄 및 건조의 통합 공정을 위하여 필요한 가스 유동로에 의하여 매우 크게 제한된다. 도시된 PF 투입 시스템에 의하여, 1차 공기 비율은 더 양호한 연소 및 낮은 방출량을 달성하는 데에 있어서 훨씬 더 탄력적이다.

1. 원료 석탄
2. 분쇄기
3. 과립형 연료 예비 건조기
4. 과립형 연료 사일로
5. 벌크 공급기 (bulk feeder)
6. 운반 가스
7. 공기압에 의한 운반 파이프
8. 트레이스 가열 파이프
9. 배수구
10. 가열 가스
11. 가스 고체 분리기
12. 분리된 운반 가스
13. 응축기
14. 응축물
15. 건식 PF 공급기 및 압력 절연기
16. 건식 PF 사일로
17. 건식 PF 공급기
18. 운반 가스
19. 공기압에 의한 운반 파이프
20. 연소 공기
21. 바람상자
22. 버너
23. 퍼니스
101. 운반 파이프
102. 핀
103. 트레이스 가열 파이프

Claims

제1 유동로 및 외벽면을 둘러싸며 형성하는 내벽면을 가진 제1 파이프와,
상기 제1 유동로 (流動路; flow channel)의 투입부에서 과립형 약연탄을 공급하기 위한 약연탄 공급 시스템과,
상기 제1 유동로의 투입부에서 이송 가스를 공급하기 위한 이송 가스 공급부와,
열원과 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 제1 파이프의 외벽면에 열을 가하는 수단을 포함하는 가열 장치
를 포함하는, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
제1항에 있어서,
제1 유동로 및 외벽면을 둘러싸며 형성하는 내벽면을 가진 제1 파이프와,
약연탄 공급원에 인접한 제1 단부에 투입부가 있고, 투입부로부터 약간 원거리에 이격된 약연탄 배송 장소에 인접한 제2 단부에 배출부를 포함하는 제1 유동로와,
상기 제1 유동로의 투입부에 이송 가스를 공급하고, 투입부로부터 원거리에 이격된 배출부에 이송 가스를 운반하기 위한 이송 가스 공급부와,
열원 및 과립형 약연탄이 제1 단부로부터 제2 단부까지 운반될 때에, 과립형 약연탄을 건조시키기 위하여 상기 투입부와 상기 배출부 사이 길이의 적어도 일부를 따라 제1 파이프의 외벽면에 열을 공급하는 수단을 포함하는 가열 장치
를 포함하는, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가열 장치는 열 에너지 공급원으로서 건조 유체를 공급하고, 이 건조 유체가 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 제1 파이프의 외벽면과 접촉하도록 배치되는 건조 유체 공급부
를 포함하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
제3항에 있어서,
상기 건조 유체 공급부는 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 제1 파이프의 외벽면으로 건조 유체가 유동하기에 적합한 건조 유체 도관과, 상기 건조 유체를 적어도 상기 건조 유체 도관의 투입부에서 공급하는 건조 유체 공급원 공급부
를 포함하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 건조 유체 공급부는 제2 파이프의 내벽 및 제1 파이프의 외벽이 함께 제2 유동로를 형성하도록 제1 파이프의 주위를 둘러싸며 배치되는 제2 파이프와,
적어도 상기 제2 유동로의 투입부에 건조 유체를 공급하기 위한 건조 유체 공급원 공급부
를 포함하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
제5항에 있어서,
상기 장치는 밀폐형 제1 파이프 및 밀폐형 제2 파이프를 포함하고, 각 파이프는 연속적인 밀폐형 내벽면을 포함하여 내부 파이프 공간 (inner pipe volume)을 형성하며,
상기 내부 파이프 공간은 제1 유동로를 형성하고, 전체적으로 상기 제1 파이프는 상기 제2 파이프의 내벽면에 의하여 형성되는 상기 공간 내에 존재하고,
상기 제2 파이프의 내벽면 및 상기 제1 파이프의 외벽면은 함께 제1 유동로 외부 및 그 주위에 배치되는 적어도 한 개의 제2 유동로를 형성하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
제3항 내지 제6항에 있어서,
상기 건조 유체 공급부는 가스 공급부인 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
제7항에 있어서,
상기 건조 가스 공급부는 스팀 공급부인 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
선행하는 청구항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 이송 가스 공급부는 스팀 공급부인 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
제9항에 있어서,
상기 건조 가스의 스팀 포화 온도가 더 높도록 상기 이송 가스의 압력보다 상기 건조 가스의 압력을 더 높게 유지하기에 적합한 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 스팀 공급부는 화력 발전소로부터 오는 스팀의 공급부인 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 건조 유체 공급 장치는 유체학적으로 연속적인 내부 파이프의 길이를 따라 연속으로 배치되고, 연속적으로 감소되는 운전 압력으로 조정되는 복수 개의 연속적인 건조 유체 공급 모듈을 포함하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
선행하는 청구항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 장치는 개개의 상기 장치의 투입부 단부에 형성된 유동로의 각각 또는 한 개에 마련되는 투입 수단 및 원거리에 이격된 배출부 단부에 마련되는 배출 수단을 포함하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
제13항에 있어서,
상기 투입 수단은 공급부 공급원으로부터 건조시킬 약연탄을 공급 받기에 적합하고, 상기 배출 수단은 추가의 가공을 위하여 건식 약연탄을 배송 장소로 배송하도록 배치되며, 상기 공급부 공급원은, 예컨대 상기 발전소의 다른 부분인 배송 장소로부터 약간 상당한 거리에 원격 배치되는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
선행하는 청구항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 장치는 길이가 적어도 100 m인 공정 유동로를 포함하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
선행하는 청구항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 장치는 제1 유동로의 이송 가스 투입부로부터 원거리에 이격된 제1 유동로의 이송 가스 배출부에서 회수되는 상기 이송 가스의 잠열을 회수하기 위한 시스템을 포함하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
선행하는 청구항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제1 파이프의 횡단면적은 투입부 단부 쪽으로 횡단면적이 작아지고 배출부 단부 쪽으로 횡단면적이 커지도록 변화하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
선행하는 청구항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제1 파이프의 벽면은 열전달 표면적이 증가되도록 거동하는 열전달 구조를 제공하여 수정되는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
선행하는 청구항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 장치는 상기 약연탄을 건조시키는 수단 및 공급원으로부터 이 공급원에서 상당한 거리에 원격 배치된 배송 장소까지 상기 약연탄을 운반하는 수단으로서 배치되는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄 가공 장치.
약연탄으로부터 수분 함량을 제거하고, 동시에 약연탄 공급 시스템으로부터 원거리의 배송 장소까지 상당한 거리에 약연탄을 이송하기 위하여 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템으로서, 과립형 약연탄 공급 시스템으로부터 원거리의 배송 장소까지 이송하기에 적합한 제1항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 따른 장치를 포함하는, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
약연탄이 가공되는 제1 유동로를 형성하는 제1항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 따른 장치와,
제1 단부에 투입부 및 투입부로부터 원거리에 이격된 제2 단부에 배출부를 포함하는 제1 유동로와,
상기 제1 유동로의 투입부에 과립형 약연탄을 공급하기 위한 약연탄 공급 시스템과,
상기 제1 유동로의 배출부로부터 건식 과립형 약연탄을 수용하기 위한 약연탄 배송 시스템
을 포함하는 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
이송을 위하여 약연탄을 과립형으로 전환시키는 분쇄기와,
상기 분쇄기로부터 원거리에 배치된 과립형 약연탄 저장 사일로를 포함하는 트랜싯 스테이션과,
상기 분쇄기로부터 트랜싯 스테이션에 과립형 약연탄을 이송하기에 적합한 제1항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 따른 장치
를 포함하는 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
제22항에 있어서,
상기 분쇄기는 연소 또는 기타의 가공 장소로부터 원거리의 석탄 야적장에 배치되고,
상기 트랜싯 스테이션은 연소 또는 기타의 가공 장소에 더 근접 배치되며,
제1항 내지 제19항에 중 어느 하나의 항에 따른 장치는 결국 연소 장소 또는 기타의 가공 장소로부터 원거리의 석탄 야적장의 분쇄기로부터 연소 장소 또는 기타의 가공 장소 쪽으로 과립형 약연탄을 이송하기에 적합한 것인, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
제20항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
제1항 내지 제19항 중 어느 하나의 항을 따른 장치의 하향류와,
이송 가스로부터 저장용 과립형 약연탄을 분리하는 분리기와,
이송 가스의 회수용 회수 도관을 더 포함하는 것인, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
제24항에 있어서,
이송 가스로부터 잠열을 회수하기 위한 열회수 시스템을 더 포함하는 것인, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
제25항에 있어서,
상기 열회수 시스템은 응축기를 포함하는 것인, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서,
화력 발전소의 일부를 형성하고, 상기 열회수 시스템은 보일러 공급수 또는 연소 공기에서의 열을 회수하는 것인, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
제20항 내지 제27항에 있어서,
약연탄을 스팀 트레이스 가열을 통하여 건조하기에 적합한 것인, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
제28항에 있어서,
화력 발전소의 일부를 형성하고, 과립형 약연탄 이송용 장치용 건조 가스로서 화력 발전소의 저급 공급원으로부터의 스팀을 공급하기 위한 스팀 공급 도관을 포함하는 것인, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
제29항에 있어서,
과립형 약연탄 이송 장치용 이송 가스로서 화력 발전소의 저급 공급원으로부터의 스팀을 공급하기 위한 스팀 공급 도관을 포함하는 것인, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
제20항 내지 제30항 중 어느 하나의 항에 있어서,
과립형 약연탄 저장 사일로의 하향류에, 건식 과립형 약연탄을 연소용 연소 장소에 이송하는 수단과 상기 석탄의 연소용 연소 장소에 한 개 이상의 버너를 더 포함하는 것인, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
제31항에 있어서,
상기 시스템은 과립형 약연탄 저장 사일로의 하향류에 운반 도관과, 상기 운반 도관으로 운반 가스를 공급하기 위한 운반 가스 공급 시스템을 더 포함하고,
상기 운반 가스 공급 시스템은 상기 약연탄 저장고로부터 연소용 연소 장소 등의 가공 장소에 과립형 약연탄을 혼입하여 운반하는 것인, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
선행하는 청구항 중 어느 하나에 따른 시스템 또는 장치에 의하여 약연탄이 공급되는 연소용 연소 장치.
스팀 발생기에 있어서, 스팀 발생 수단은 제33항에 따른 시스템 또는 연소 장치를 포함하는 것인 스팀 발생기.
제34항에 따른 한 개 이상의 스팀 발생기를 포함하는 화력 발전소.
과립형 약연탄 저장 사일로와,
과립형 약연탄을 공기압에 의하여 상기 사일로로부터 연소 장소까지 조밀상 상태로 운반하기 위한 조밀상 컨베이어 시스템과,
상기 연소 장소에 있는 한 개 이상의 석탄 연소용 버너와,
직접 투입법에 의하여 상기 조밀상 컨베이어 시스템으로부터 상기 연소 장소에서 각 버너에 별도로 석탄을 공급하는 버너 연료 투입 시스템
을 포함하는 미분상 연료의 배송 및 버너 투입 시스템.
제36항에 있어서,
한 개 이상의 운반 도관을 포함하는 운반 시스템을 경유하여 운반 가스 중에 혼입된 연료를 상기 버너에 이송하기에 적합한 것인, 미분상 연료의 배송 및 버너 투입 시스템.
제36항 또는 제37항에 있어서,
가스 대 연료의 비율이 1 대 5 내지 1 대 45 범위인 연료를 상기 버너에 이송하기에 적합한 것인, 미분상 연료의 배송 및 버너 투입 시스템.
제36항 내지 제38항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 또는 각 운반 도관은 직경이 200 mm 미만인 것인, 미분상 연료의 배송 및 버너 투입 시스템.
제39항에 있어서,
상기 또는 각 운반 도관은 직경이 30 내지 80 mm 범위인 것인, 미분상 연료의 배송 및 버너 투입 시스템.
제36항 내지 제40항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상향류 운반 도관과, 이 상향류 운반 도관으로부터 연료를 수용하기 위한 투입부가 있는 압력 용기를 포함하는 분배기와, 대응하는 복수 개의 하향류 운반 도관을 제공하는 복수 개의 배출부를 유체 직렬로 포함하는 운반 시스템을 포함하고,
상기 각 하향류 운반 도관은 한 개 이상의 버너에 연료를 투입하기 위한 연료 투입 장치를 구비하는 것인, 미분상 연료의 배송 및 버너 투입 시스템.
제36항 내지 제41항 중 어느 하나의 항에 있어서,
연소 공기를 공급하기 위한 바람상자를 포함하고, 상기 바람상자에 공기를 공급하기 위한 단일 수단인 강제 통풍 팬은 마련되지만, 별도의 1차 공기 팬은 마련되지 않는 것인, 미분상 연료의 배송 및 버너 투입 시스템.
제19항 내지 제35항 중 어느 하나의 항에 있어서,
제36항 내지 제42항 중 어느 하나의 항의 배송 및 투입 시스템과 통합 형태인 것인, 약연탄을 가공하기 위한 가공 시스템.
공급원 장소로부터 공급부 장소까지 약연탄을 이송하는 중에 상기 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 제1항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 따른 장치의 용도.
석탄 야적장의 분쇄 공장으로부터 원거리인 연소 장소까지 약연탄을 이송하는 중에 상기 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 제1항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 따른 장치의 용도.
제1 유동로 및 외벽면을 둘러싸며 형성하는 내벽면을 가진 제1 파이프의 투입부에 과립형 약연탄을 공급하는 단계와,
상기 제1 유동로를 따라 상기 과립형 약연탄이 유동화 및 유동하도록 상기 제1 유동로의 투입부로 이송 가스를 공급하는 단계와,
상기 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 제1 파이프의 외벽면에 열 에너지를 가하여 상기 제1 유동로에 상기 제1 파이프의 벽 전체에 걸친 열 에너지의 전달이 제1 유동로 내에서 상기 과립형 약연탄을 건조시키기 쉽도록 하는 단계
를 포함하는, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하는 약연탄 가공 방법.
제46항에 있어서,
상기 열 에너지를 가하는 단계는, 제1 파이프의 벽 전체에 걸쳐 건조 유체로부터 상기 건조 유체의 현열 및/또는 잠열로부터의 열전달이 상기 제1 유동로 내의 과립형 약연탄을 건조하기 쉽도록 하는 열역학 조건하에 건조 유체가 상기 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 상기 제1 파이프의 외벽면과 접촉하도록, 예컨대 제1 파이프 위로 유동하도록 하는 것을 포함하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하는 약연탄 가공 방법.
제47항에 있어서,
상기 열 에너지를 가하는 단계는, 제1 파이프 벽 전체에 걸쳐 제2 유동로 내의 상기 유체로부터 제1 유동로에의 열전달이 상기 제1 유동로 내의 과립형 약연탄을 건조하기 쉽도록 하는 열역학 조건 하에 제1 파이프를 주위로 둘러싸서 배치된 제2 유동로에 건조 유체를 공급하는 단계를 포함하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하는 약연탄 가공 방법.
제46항 내지 제48항 중 어느 하나의 항에 있어서,
제1 유동로 및 외벽면을 둘러싸며 형성하는 내벽면을 가진 제1 파이프의 투입부에 과립형 약연탄을 공급하는 단계와,
상기 투입부로부터 원거리에 이격된 제2 단부에 배출부 방향으로 제1 유동로를 따라 상기 과립형 약연탄이 유동화 및 유동하도록 상기 제1 유동로의 투입부에 이송 가스를 공급하는 단계와,
상기 투입부로부터 상기 배출부로 제1 유동로를 따라 이동하기 때문에, 상기 제1 파이프 길이의 적어도 일부를 따라 제1 파이프 외벽면으로 열 에너지를 가하여 상기 제1 유동로에 제1 파이프의 벽 전체에 걸친 열 에너지의 전달이 상기 제1 유동로 내에서 상기 과립형 약연탄을 건조시키기 쉽도록 하는 단계를 포함하는 것인, 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위하여 약연탄을 가공하고, 동시에 공급부 공급원으로부터 배송 장소에, 특히 공급부 공급원으로부터 약간 원거리로 배치된 배송 장소에 약연탄을 운반하는 방법.
과립형 약연탄 저장 사일로 내에 수분 함량이 감소된 과립형 약연탄을 저장하는 단계와,
조밀상의 운반 가스 내에 혼입된 운반 시스템에 과립형 약연탄을 공급함으로써, 공기압에 의한 조밀상 운반에 의하여 상기 사일로로부터 과립형 약연탄을 연소 장소에 운반하는 단계와,
상기 약연탄의 연소용 연소 장소에 버너를 한 개 이상 제공하는 단계와,
상기 연소 장소에서 별도로 각각의 버너에 조밀상 상태의 석탄을 직접 투입하는 단계
를 포함하는, 수분 함량이 감소된 연소용 약연탄의 공급 방법.
제50항의 방법과 통합된 제46항 내지 제49항 중 어느 하나의 항의 방법을 포함하는 약연탄으로부터 수분 함량을 제거하기 위한 약연탄의 가공 방법 및 연소용 약연탄의 공급 방법.