KR20150145339A - 저압 과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 저압과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치는 화력발전소의 연료로 사용되는 석탄을 저장하는 저탄장으로부터 공급되는 석탄의 연소에 의해 연소로 내에 설치되는 수관을 가열하여 증기를 생성하는 연소기와, 유동층 연소기로부터 배출되어 상기 배출가스 유동관을 흐르는 배출가스에 의해 유동층 연소기에서 생성되는 증기를 과열시키기 위한 과열기와, 상기 저탄장으로부터 석탄이 공급되고 석탄을 1차 건조시키기 위해 상기 과열기로부터 과열증기가 공급되는 제1건조기와 상기 제1건조기로부터 1차 건조된 석탄이 이송되어 석탄을 2차 건조시키기 위한 제2건조기를 포함하여 이루어지는 석탄 건조기와, 상기 과열기에서 배출되는 배출가스가 공급되는 가스챔버와 가스챔버내에 설치되어 상기 석탄 건조기로부터 배출되는 배출증기가 유동하는 배출증기 유동관을 포함하여 이루어져서 배출가스에 의해 배출증기를 재가열시켜 재열증기를 생성하고 상기 제2건조기에 공급하는 재열기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

저압 과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치{COAL DRYING APPARATUS OF A REHEATING TYPE USING LOW-PRESSURE SUPERHEATED STEAM}
본 발명은 석탄 건조장치에 관한 것으로서, 화력발전소에서 연료로 사용되는 석탄에 포함된 수분을 제거하여 화력발전소의 연료탄으로 공급하기 위한 석탄 건조장치에 관한 것이다.
최근 일본의 원전사고를 통해 원자력발전소에 대한 불안감이 높아져, 석탄, 석유, 천연가스 등을 연료로 사용하는 화력발전소에 대한 관심이 높아지고 화력발전소의 건설도 많이 이루어지고 있다.
화력발전소에 대한 선호가 높아짐에 따라 화력발전소의 연료로 사용되는 석탄의 수요와 가격도 증가하고 있는 추세이다. 석탄을 연료로 사용하는 화력발전소의 경우 석탄에 대한 표준화력 설계기준은 6,080Kcal/Kg, 10%이하의 저수분 역청탄을 사용하도록 설계되어 있다. 하지만 석탄의 수요가 증가하여 저수분 역청탄의 공급이 원활하지 못하고, 수분함량이 높은 아역청탄을 연료로 사용할 경우 보일러의 연소효율이 떨어지고 발전량 감소와 연료소비량이 증가하게 된다.
따라서, 수분함량이 높은 아역청탄의 수분을 제거하여 발열량을 높이기 위한 석탄 건조기술이 제안되고 있다. 그 중 본 출원인에 의해 개발된 것으로 저압 과열증기를 이용한 석탄 건조장치가 특허 제10-1278553호에 제안되어 있다.
상기 특허 제10-1278553호에 제시된 석탄 건조장치는 발전소에서 발생하는 저압의 보조증기를 취합하여 석탄건조장치의 열원으로 사용하기 위한 보조증기 공급기와, 보조증기 공급기로부터 저압의 보조증기를 공급받은 후 전기히터로 고온으로 가열하여 저압 과열증기를 생성하기 위한 제1 재열기와, 저탄장에서 컨베이어벨트로 이송되어 정렬기에서 정렬된 석탄을 석탄 건조기로 이송하면서 상기 제1 재열기에서 가열된 상기 저압 과열증기로 석탄 표면의 수분을 제거하기 위한 과열증기 건조장치와, 상기 과열증기 건조장치에서 회수된 배기 과열증기에서 배기열과 오염물질을 분리하기 위한 열교환기와, 상기 열교환기에 의해 분리된 배기열을 공급받은 후 전기히터로 가열하여 고온의 열풍을 생성하기 위한 제2 재열기와, 상기 제2 재열기에서 생성된 고온의 열풍을 이용하여 상기 과열증기 건조장치에서 이송된 상기 석탄 내부의 수분을 제거하기 위한 열풍 건조장치 및 상기 열풍 건조장치에서 이송된 상기 석탄을 상온에서 건조하여 석탄의 온도를 감소시키는 자연건조장치를 포함하여 이루어져 수분함량이 높은 아역청탄 등의 수분을 제거하여 발전소의 연료로 사용함으로써 발열량을 높이고 연소효율을 향상시키는 것이다.
그런데, 상기 특허의 석탄 건조장치의 경우 발전소 곳곳에서 발생하는 저압의 보조증기를 한 곳으로 취합하여야 하고 이를 재가열하기 위해 별도의 전기히터가 구비되어야 하며, 과열증기 건조장치에서 이송된 석탄 내부의 수분을 제거하기 위한 열풍 건조장치에 열풍을 공급하는 제2 재열기에 있어서도 고온의 열풍을 생성하기 위해 별도의 전기히터가 구비되어야 한다. 또한 열풍의 경우에는 증기에 비해 석탄의 건조효율이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발전소 내에서 수분이 함유된 석탄을 저비용, 고효율로 건조시켜 화력발전소의 연료탄으로 공급할 수 있는 석탄 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 저압과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치는 화력발전소의 연료로 사용되는 석탄을 저장하는 저탄장으로부터 공급되는 석탄을 연소시키는 연소로와, 연소로 내에 설치되어 급수탱크로부터 공급되는 물이 흐르는 수관을 구비하고, 석탄의 연소에 의해 상기 연소로 내에 설치되는 수관을 가열하여 증기를 생성하는 연소기와, 상기 유동층 연소기 상부의 연소가스 배출구와 연결되는 배출가스 유동관과, 배출가스 유동관 내에 형성되며 상기 유동층 연소기에서 생성되는 증기가 흐르는 증기 유동관을 포함하여 이루어져서, 유동층 연소기로부터 배출되어 상기 배출가스 유동관을 흐르는 배출가스에 의해 증기를 과열시키기 위한 과열기와, 상기 저탄장으로부터 석탄이 공급되고 석탄을 1차 건조시키기 위해 상기 과열기로부터 과열증기가 공급되는 제1건조기와, 상기 제1건조기로부터 1차 건조된 석탄이 이송되어 석탄을 2차 건조시키기 위한 제2건조기를 포함하여 이루어지는 석탄 건조기와, 상기 과열기에서 배출되는 배출가스가 공급되는 가스챔버와, 가스챔버내에 설치되어 상기 석탄 건조기로부터 배출되는 배출증기가 유동하는 배출증기 유동관을 포함하여 이루어져서, 배출가스에 의해 배출증기를 재가열시켜 재열증기를 생성하고 상기 제2건조기에 공급하는 재열기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연소기에는 연소기 내부로 유동사를 공급하기 위한 유동사 저장조를 더 포함하여 이루어지고, 상기 연소기는 연소로 내부에서 상기 유동사 저장조로부터 공급된 유동사와 연소되는 석탄이 연소공기와 함께 선회하면서 유동층을 형성하는 유동층 연소기인 것을 특징으로 한다.
또한, 연소기에서 생성된 증기로부터 수분을 제거하여 과열기로 공급하기 위한 수분 분리기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 석탄 건조장치는 절탄기를 더 구비하고, 상기 절탄기 내로 상기 석탄 건조기로부터 배출되는 배출증기의 일부가 공급되어 급수탱크로부터 공급되는 물이 절탄기에 의해 예비가열되어 연소기의 수관으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 석탄 건조기로부터 배출되는 배출증기에서 오염물질을 제거하기 위한 집진기가 더 구비되어 오염물질이 제거된 배출증기가 상기 재열기로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 재열기로부터 배출되는 배출가스는 상기 석탄건조장치에 의해 건조되는 석탄이 연료로 공급되는 화력발전소의 정화설비로 보내져서 정화되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 저압과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치는 저탄장에 저장되는 일부의 석탄을 이용하여 유동층 연소기의 연료로 사용하고, 유동층 연소기에 의해 생성되는 증기를 석탄의 건조에 이용함으로써 외부로부터 별도의 에너지원의 공급 없이 석탄을 건조할 수 있는 장점이 있고, 석탄 건조기에서 건조 후 버려지는 배출 증기를 유동층 연소기로부터 배출되는 배출가스의 열원을 이용하여 재열증기를 생성하여 제2건조기에 사용함으로써 종래 열풍에 의한 2차 석탄건조에 비해 석탄 건조효율이 향상되고, 소요비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저압 과열증기를 이용한 재열방식의 석탄 건조장치의 구성도이고,
도 2는 본 발명에서 유동층 연소기와 석탄 건조기에서 증기의 순환을 표시한 상세도이며,
도 3은 본 발명에서 재열기의 상세도이고,
도 4는 본 발명에서 석탄 건조기의 상세도이며,
도 5는 본 발명에서 석탄 건조기의 일부 상세도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저압 과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 저압 과열증기를 이용한 재열방식의 석탄 건조장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에서 유동층 연소기와 석탄 건조기에서 증기의 순환을 표시한 상세도이며, 도 3은 본 발명에서 재열기의 상세도이고, 도 4는 본 발명에서 석탄 건조기의 상세도이며, 도 5는 본 발명에서 석탄 건조기의 일부 상세도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저압 과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치는 화력발전소의 보일러 연료로 사용하기 위한 석탄을 보관 및 저장하기 위한 저탄장(10)으로부터 공급된 석탄을 선별하는 선별기(20)와, 선별기(20)로부터 공급된 석탄을 파쇄하기 위한 파쇄기(30)와, 파쇄기(30)로부터 공급된 파쇄된 석탄을 임시 저장하는 석탄저장조(40)와, 석탄저장조(40)으로부터 공급되는 석탄을 연소시켜 증기를 발생시키는 유동층 연소기(100)와, 유동층 연소기(100)로부터 배출되는 고온의 배기가스에 의해 과열증기를 생성하기 위한 과열기(150)와, 저탄장(10)으로부터 공급되는 석탄을 건조시키는 석탄건조기(200)와, 석탄건조기(200)로부터 배출되는 배출증기로부터 오염물질을 제거하기 위한 집진기(300)와, 과열기(150)를 통과한 배기가스에 의해 석탄건조기(200)로부터 배출되는 배출 증기를 재가열시키는 재열기(400)를 포함하여 이루어진다.
상기 저탄장(10)은 화력발전소의 보일러 연료로 사용하기 위한 석탄을 보관 및 저장하는 곳으로, 아역청탄 등과 같이 수분이 함유된 석탄을 저장하는 곳이다. 일반적으로 석탄을 연료로 발전하는 화력발전소에서는 500MW당 대략 230ton/hr의 석탄을 연소하며, 미분기 1대당 대략 38ton에 상당하는 석탄을 발전소 보일러에 공급하게 된다. 석탄을 사용하는 500MW의 화력발전소에는 대략 500ton 용량의 석탄저장소가 6개가 설치되고, 그 중 5개는 정상적인 석탄의 공급이 이루어지며, 나머지 1개는 예비로 일정기간 동안 사용할 수 있는 석탄을 비축하는 저탄장으로 운영된다. 이 저탄장(10)에 저장된 수분을 함유하고 있는 석탄의 경우 화력발전소 보일러의 연료로 사용되기 전 석탄 건조장치에 의해 석탄의 수분을 제거하여 사용함으로써 발전효율을 높이게 된다.
상기 선별기(20)는 저탄장(10)으로부터 공급되는 석탄을 크기별로 분류하여 화력발전소의 연료로 사용하기 위한 석탄과, 후술하는 유동층 연소기(100)의 연료로 사용하기 위한 석탄을 분류하기 위한 것으로, 선별기(20)를 거쳐 20mm이상의 크기의 석탄은 석탄 건조기(200)로 공급되고, 20mm이하 크기의 석탄은 파쇄기(30)로 공급되어 파쇄된 다음 석탄 저장조(40)로 보내진다.
상기 유동층 연소기(100)는 파쇄기(30)로부터 석탄저장조(40)를 거쳐 공급되는 석탄을 연소시켜 고온의 증기를 생성하기 위한 것으로, 석탄저장조(40)로부터 공급되는 석탄을 연소시키는 연소로와, 연소로 내에 설치되어 급수탱크(70)로부터 공급되는 물이 흐르는 수관을 구비하여 이루어진다.
유동층 연소기(100) 내로 공급되는 석탄은 저탄장(10)에 저장된 석탄이 파쇄기(30)에 의해 약 5mm이하의 크기로 파쇄된 후 석탄 저장조(40)로 임시 저장된 다음 유동층 연소기(100)내로 공급되고, 유동층 연소기(100)의 연소로 내부로 공급되는 파쇄된 석탄은 연소로 내로 공급되는 연소공기에 의해 연소된다. 한편, 유동층 연소기(100)에는 연소로 내로 유동사를 공급하기 위한 유동사 저장조(50)가 더 구비된다. 이에 의해 유동층 연소기(100)의 연소실 내부에서는 유동사 저장조(50)로부터 공급되는 모래, 회분 등이 함께 선회하면서 유동층을 형성한다. 즉, 유동층에서 석탄의 연소에 의해 가열된 모래, 회분 등의 고체물질이 직접 수관에 열을 전달한다. 따라서, 고온 가스와 함께 모래, 회분 등의 고체물질이 수관에 직접 열을 전달하여 증기를 생성함으로써 열전달 효율이 높게 된다.
이와 같이 유동층 연소기(100) 내에서 석탄의 연소에 의해 상기 연소로 내에 설치되는 수관을 가열하여 증기를 생성하고, 석탄의 연소에 의해 발생되는 고온의 연소가스는 연소로 상부에 형성되는 연소가스 배출구를 통해 배출된다.
한편, 증기를 생성하기 위해 유동층 연소기(100)의 수관에 공급되는 물은 급수탱크(70)로부터 절탄기(350)를 거쳐 유동층 연소기(100) 내의 수관에 공급된다.
절탄기(350)는 연소기(100) 내의 수관에 공급되는 물을 석탄 건조기(200)에서 배출되는 배출증기에 의해 예비 가열하기 위한 것으로, 열교환기 형태로 이루어진다. 따라서 절탄기(350)에서는 급수탱크(70)로부터 공급되는 물이 석탄 건조기(200)에서 배출되는 배출증기와 열교환에 의해 가열된다. 본 실시예에서는 유동층 연소기(100)의 수관으로 공급되는 물이 석탄 건조기(200)의 배출증기에 의해 예비가열되어 유동층 연소기(100)의 수관으로 공급됨으로써, 유동층 연소기(100)에서 증기발생을 위해 소비되는 연료량을 감소시킴과 아울러 증기발생율을 향상시킬 수 있게 된다.
유동층 연소기(100)에 의해 생성된 증기는 수분 분리기(moist separator, 60)에 임시저장된 다음 과열기(150)로 보내진다. 유동층 연소기(100)에 의해 생성된 증기는 습증기(wet steam)로서 수분 분리기(60)에서 습증기로부터 수분을 분리, 제거하게 된다. 수분 분리기(60)는 사이클론 또는 방해판 등을 이용하여 습증기로부터 수분을 제거하게 된다. 수분 분리기(60)에서 수분이 제거된 증기는 과열기(150)로 보내진다.
상기 과열기(150)는 유동층 연소기(100)로부터 배출되는 고온의 연소가스를 이용하여 유동층 연소기(100)에 의해 생성된 증기를 과열시켜 과열증기를 발생시키기 위한 것으로, 유동층 연소기(100) 상부의 연소가스 배출구와 연결되는 배출가스 유동관과, 배출가스 유동관 내에 형성되는 증기 유동관으로 구성된다. 따라서, 과열기(150)에서는 유동층 연소기(450)에서 생성된 증기가 증기 유동관을 통해 이동하면서 동시에 배출가스 유동관을 흐르는 배출가스에 의해 증기가 약 500℃로 과열된다. 과열기(150)에서 과열된 증기는 석탄 건조기(200)의 제1건조기(210)로 공급되고, 배출가스 유동관을 흐르는 배출가스는 재열기(400)로 보내진다.
상기 석탄 건조기(200)는 화력발전소의 보일러 연료로 사용될 석탄을 건조시키기 위한 것으로, 저탄장(10)에서 선별기(20)를 거쳐 공급되는 석탄을 건조시키는 제1건조기(210)와, 제1건조기(210)로부터 이송된 석탄을 2차 건조시키기 위한 제2건조기(250)로 구성된다.
제1건조기(210)는 도4에 도시된 바와 같이 하우징(220)과, 하우징(220) 내에 설치되어 석탄을 이송하는 컨베이어벨트(240)로 구성되고, 하우징(220)에는 하우징(220)의 전단 상부에 하우징(220) 내부로 석탄을 공급하기 위한 석탄공급구(221)가 형성되고 하우징(220)의 반대쪽 후단 하부에 1차 건조된 석탄을 배출하기 위한 석탄배출구(222)가 각각 형성된다. 하우징 내에서 석탄을 이송하는 컨베이어벨트(240)는 도5에 도시된 바와 같이 직경 4mm의 다수의 통공이 형성되는 타공판이 컨베이어벨트(240)의 길이방향으로 서로 연결되어 이루어진다.
또한, 석탄공급구(221)가 형성되는 하우징(220)의 내부 상측에는 스크래퍼(223)가 설치된다. 스크래퍼(223)는 컨베이어벨트(240)에 공급된 석탄이 컨베이어벨트(240) 상에서 고르게 펴지도록 하기 위한 것으로, 이를 위해 도5에 도시된 바와 같이 그 중앙에 삼각형 분산부재(223a)가 형성되어 컨베이어벨트(240)상에 공급된 석탄이 컨베이어벨트(240)의 폭방향으로 고르게 펴져서 이동됨으로써 건조효율이 향상된다.
그리고, 석탄이 이송되는 컨베이어벨트(240) 아래에는 석탄 이송방향을 따라 설치되는 다수의 스팀 챔버(230,231,232)가 구비되고, 각 스팀챔버(230,231,232)의 상면에는 다수의 통공이 형성되어 스팀챔버(230,231,232) 내부로 공급된 증기가 이 통공을 통해 컨베이어벨트(240)로 상향 직분사되고 다시 컨베이어벨트(240)에 형성되는 다수의 통공을 통해 직분사된 증기가 석탄을 아래에서부터 감싸면서 공급되어 석탄을 건조시키게 된다.
한편, 본 실시예에서는 도4에 도시된 바와 같이 석탄을 이송하는 컨베이어벨트(240) 하측에 3개의 스팀챔버(230,231,232)가 설치되고, 첫 번째 스팀챔버(230)에는 과열기(150)로부터 공급되는 과열증기가 공급되며 나머지 두개의 스팀챔버(231,232)에는 재열기(400)로부터 재열증기가 각각 공급된다. 본 실시예에서는 이와 같이 첫 번째 스팀챔버(230)에는 과열기(150)로부터 공급되는 과열증기가 공급되고, 나머지 두 개의 스팀챔버(231,232)에는 재열기(400)로부터 재열증기가 공급됨으로써, 과열기(150)로부터 공급되는 과열증기의 양을 줄일 수 있고 이에 의해 유동층 연소기(100)에서 소비되는 석탄의 양을 줄일 수 있는 효과가 있다.
상기 제2건조기(250)는 제1건조기(210)로부터 이송된 석탄을 2차 건조시키기 위한 것으로, 그 구성은 제1건조기와 유사하게 일단 상부에 내부로 석탄을 공급하기 위한 석탄공급구(261)가 형성되고 그 반대쪽 타단 하부에 석탄을 배출하기 위한 석탄배출구(262)가 각각 형성되는 하우징(260)과, 하우징(260) 내에 설치되어 석탄을 이송하는 컨베이어벨트(280)로 구성된다. 컨베이어벨트(280)는 제1건조기(210)에서와 마찬가지로 다수의 타공판이 서로 연결되어 이루어진다. 도4에서는 편의상 제2건조기에서 최상측의 하우징(260)만 도시하였으나, 내부에 석탄을 이송하는 컨베이어벨트(280)가 장착된 하우징(260)이 3단으로 적층되고, 석탄배출구(262)의 하측에 그 다음 하우징의 석탄공급구가 배치되는 방식으로 제2건조기(250)가 구성된다.
따라서, 제2건조기(250)를 구성하는 최상측 하우징(260)의 석탄공급구(261)는 제1건조기(210)의 석탄배출구(222)의 직하방에 배치되고, 석탄공급구(261) 내에는 투입되는 석탄에 의해 컨베이어벨트(280)에 가해지는 충격을 감소시키기 위해 낙하충격 완충장치(264)가 설치된다. 낙하충격 완충장치(264)는 낙하하는 석탄의 충격을 완화하고 또한 하부에서 생기는 분진의 상승을 방지하기 위한 것으로 석탄공급구 내측에서 하향 경사지게 설치되는 복수의 충격흡수판으로 이루어진다. 본 실시예에서는 일정간격으로 이격되는 스테인레스 재질의 3단 충격흡수판으로 구성된다. 또한, 석탄공급구(261)가 형성되는 하우징(260)의 내부 상측에는 컨베이어벨트(280)에 공급된 석탄이 컨베이어벨트(280) 상에서 고르게 펴지도록 스크래퍼(263)가 설치된다. 스크래퍼(263)의 구성은 제1건조기(210)의 스크래퍼(223)와 동일하다.
한편, 제2건조기(250)의 하우징(260) 내에는 제1건조기(210)와 마찬가지로 컨베이어벨트(280) 하측에 3개의 스팀챔버(271,272,273)가 구비되는데 제2건조기(250)의 스팀챔버(271,272,273)에는 재열기(400)로부터 공급되는 재열증기가 공급된다.
따라서, 제1건조기(210)의 석탄배출구(222)로부터 1차 건조된 석탄이 제2건조기(250)의 하우징(260)의 석탄공급구(261)를 통해 공급되고, 하우징(260) 내로 공급된 석탄이 컨베이어벨트(280)를 따라 이송되면서 컨베이어벨트(280) 하측에 3개의 스팀챔버(271,272,273)로부터 상향 직분사되는 재열증기에 의해 석탄이 건조되게 된다.
상기 재열기(400)는 과열기(150)를 통과한 배출가스에 의해 석탄건조기(200)로부터 배출되는 배출 증기를 재가열시켜 재열증기를 생성하기 위한 것으로, 도3에 도시된 바와 같이 과열기(150)에서 배출되는 배출가스가 공급되는 가스챔버(410)와, 가스챔버(410)내에 설치되어 석탄 건조기(200)로부터 배출되는 배출증기가 유동하는 배출증기 유동관(420)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 석탄 건조기(200)로부터 배출되는 배출증기가 집진기(300)에 의해 오염물질이 제거된 다음 재열기(400)의 배출증기 유동관(420)내를 흐르면서 가스챔버(410) 내에서 과열기(150)로부터 배출되는 고온의 배출가스에 의해 재가열되고 이에 의해 재가열된 재열증기가 석탄 건조기(200)의 제2건조기(250)로 공급된다. 본 발명에서 집진기(300)는 데미스터필터(demister filter)가 사용된다. 재열기(400)로부터 공급되는 재열증기는 약 500℃이고, 이 재열증기에 의해 제2건조기(250)에서 석탄의 내부수분을 제거하여 석탄을 건조시키게 된다. 또한, 재열기(400)의 가스챔버(410)의 하부에는 깔때기 모양의 재유도부(430)가 설치되어 가스챔버(410) 내의 배출가스로부터 분리되는 재를 외부로 배출한다. 재열기(400)에서 가스챔버(410)로부터 배출되는 배출가스는 화력발전소의 정화설비로 공급되어 정화되는데 본 실시예에서는 질소산화물 처리시스템인 SCR(Selective Catalytic Reduction)의 전단으로 보내진다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저압 과열증기를 이용한 재열방식의 석탄 건조 장치의 작동방법에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 저탄장(10)에 저장된 석탄은 선별기(20)를 거쳐 20mm이상의 크기의 석탄은 석탄 건조기(200)로 공급되고, 20mm이하 크기의 석탄은 파쇄기(30)로 공급되어 파쇄된 다음 석탄 저장조(40)로 보내진다. 석탄저장조(40)에 임시 저장된 파쇄된 석탄은 유동층 연소기(100)에 공급된다. 한편, 급수탱크(70)로부터 절탄기(350)에 공급된 물은 절탄기(350)에서 석탄 건조기(200)로부터 배출되는 배출증기에 의해 가열된 다음 수분 분리기(60)를 거쳐 유동층 연소기(100) 내의 수관으로 공급되게 된다. 유동층 연소기(450)에서 석탄의 연소로 발생하는 고온의 연소가스에 의해 생성된 증기는 수분 분리기(60)에서 수분이 분리, 제거된 다음 과열기(150)로 공급된다. 과열기(150)에서는 수분이 제거된 증기가 유동층 연소기(100)에서 배출되는 고온의 배출가스에 의해 과열되고, 이에 의해 생성되는 과열증기가 석탄 건조기(200) 중 제1건조기(210)의 가스챔버(230)에 공급되며, 재열기(400)로부터 재열증기가 제1건조기(210)의 나머지 가스챔버(231,232)에 공급되어 제1건조기(210)에서 석탄을 1차로 건조시키게 되는데, 이 때 제1건조기(210)의 컨베이어벨트(240) 하측에 배치되는 스팀챔버(230,231,232)로부터 공급되는 증기가 컨베이어벨트(240)의 통공을 통해 상향 직분사되고 직분사된 증기가 석탄을 아래에서부터 감싸면서 석탄을 건조시키게 된다. 따라서, 본 발명에서는 이와 같이 컨베이어벨트(240) 아래에 다수의 스팀챔버(230,231,232)를 구비하고 스팀챔버(230,231,232)로부터 증기가 컨베이어벨트(240)의 석탄을 향해 상향 직분사되어 석탄을 건조하게 되는데, 종래 컨베이어벨트의 상측에서 증기가 분사되어 석탄을 건조하는 방식에 비해 석탄의 저면으로부터 증기가 공급되어 석탄을 감싸면서 건조함으로써 석탄의 저면을 포함한 표면을 골고루 건조시켜 건조효율이 향상되게 된다. 이와 같이, 제1건조기(210)에서 표면수분이 제거된 석탄은 제2건조기(250)로 이송된다.
한편, 과열기(150)로부터 배출되는 배출가스는 재열기(400)로 공급되고, 재열기(400)에서는 석탄 건조기(200)로부터 배출되는 배출증기가 과열기(150)로부터 공급되는 배출가스에 의해 재가열됨으로써 재열증기를 생성하게 된다. 재열기(400)에서 생성된 재열증기는 제2건조기(250)로 공급되어 제1건조기(210)로부터 이송된 석탄의 내부수분을 마찬가지 방식으로 제거하게 된다. 이와 같이 제1건조기(210) 및 제2건조기(250)를 거쳐 건조된 석탄은 건조탄 저장조(500)에 임시 저장된 다음 화력발전소의 연료탄으로 공급된다. 석탄 건조기(200)에서 배출되는 배출증기는 집진기(300)를 거쳐 오염물질이 제거된 다음 그 일부가 다시 재열기(400)로 공급되고, 나머지 배출증기는 절탄기(350)로 공급되어 급수탱크(70)로부터 공급된 물을 가열하는데 사용된다. 절탄기(350)로부터 배출되는 배출증기는 냉각탑을 거쳐 폐수 설비로 보내진다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 석탄 건조장치는 전술한 바와 같이 저탄장(10)에 저장되는 일부의 석탄을 이용하여 유동층 연소기(100)의 연료로 사용하고, 유동층 연소기(100)에 의해 생성되는 증기를 석탄의 건조에 이용함으로써 외부로부터 별도의 에너지원의 공급 없이 석탄을 건조할 수 있는 장점이 있고, 석탄 건조기에서 건조 후 버려지는 배출 증기를 유동층 연소기로부터 배출되는 배출가스의 열원을 이용하여 재열증기를 생성하여 제2건조기에 사용함으로써 종래 열풍에 의한 석탄건조에 비해 석탄 건조효율이 향상되면서도 소요비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 석탄건조기(200)에서는 컨베이어벨트(240) 하측에 배치되는 다수의 스팀챔버(230,231,232)로부터 증기가 컨베이어벨트(240)의 석탄을 향해 상향 직분사되고 이에 의해 석탄의 저면으로부터 증기가 공급되어 석탄을 감싸면서 건조함으로써 석탄의 저면을 포함한 표면을 골고루 건조시켜 건조효율이 향상되게 된다.
또한, 유동층 연소기의 수관으로 공급되는 물이 절탄기에서 석탄건조기의 배출증기에 의해 예비가열되어 유동층 연소기의 수관으로 공급됨으로써, 유동층 연소기에서 연료소모를 저감시키고 증기발생율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 석탄건조장치는 화력발전소 내에 설치되고 재열기에서 배출되는 배출가스는 본 발명의 석탄건조장치에 의한 건조탄이 연료로 공급되는 화력발전소에 필수적으로 설치되는 정화설비로 공급되어 정화됨으로써 석탄건조장치가 별도의 정화설비를 구비할 필요가 없게 되는 이점이 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10 : 저탄장 20 : 선별기
30 : 파쇄기 40 : 석탄 저장조
50 : 유동사 저장조 60 : 수분 분리기
70 : 급수탱크 100 : 유동층 연소기
150 : 과열기 200 : 석탄 건조기
210 : 제1건조기 250 : 제2건조기
400 : 재열기

Claims (8)

  1. 화력발전소의 연료로 사용되는 석탄을 저장하는 저탄장으로부터 공급되는 석탄을 연소시키는 연소로와, 연소로 내에 설치되어 급수탱크로부터 공급되는 물이 흐르는 수관을 구비하고, 석탄의 연소에 의해 상기 연소로 내에 설치되는 수관을 가열하여 증기를 생성하는 연소기와,
    상기 유동층 연소기 상부의 연소가스 배출구와 연결되는 배출가스 유동관과, 배출가스 유동관 내에 형성되며 상기 유동층 연소기에서 생성되는 증기가 흐르는 증기 유동관을 포함하여 이루어져서, 유동층 연소기로부터 배출되어 상기 배출가스 유동관을 흐르는 배출가스에 의해 증기를 과열시키기 위한 과열기와,
    상기 저탄장으로부터 석탄이 공급되고 석탄을 1차 건조시키기 위해 상기 과열기로부터 과열증기가 공급되는 제1건조기와, 상기 제1건조기로부터 1차 건조된 석탄이 이송되어 석탄을 2차 건조시키기 위한 제2건조기를 포함하여 이루어지는 석탄 건조기와,
    상기 과열기에서 배출되는 배출가스가 공급되는 가스챔버와, 가스챔버내에 설치되어 상기 석탄 건조기로부터 배출되는 배출증기가 유동하는 배출증기 유동관을 포함하여 이루어져서, 배출가스에 의해 배출증기를 재가열시켜 재열증기를 생성하고 상기 제2건조기에 공급하는 재열기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저압 과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연소기에는 연소기 내부로 유동사를 공급하기 위한 유동사 저장조를 더 포함하여 이루어지고, 상기 연소기는 연소로 내부에서 상기 유동사 저장조로부터 공급된 유동사와 연소되는 석탄이 연소공기와 함께 선회하면서 유동층을 형성하는 유동층 연소기인 저압과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연소기에서 생성된 증기로부터 수분을 제거하여 과열기로 공급하기 위한 수분 분리기를 더 포함하여 이루어지는 저압과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 석탄 건조장치는 절탄기를 더 구비하고, 상기 절탄기 내로 상기 석탄 건조기로부터 배출되는 배출증기의 일부가 공급되어 급수탱크로부터 공급되는 물이 절탄기에 의해 예비가열되어 연소기의 수관으로 공급되는 저압과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 석탄 건조기로부터 배출되는 배출증기에서 오염물질을 제거하기 위한 집진기가 더 구비되어 오염물질이 제거된 배출증기가 상기 재열기로 공급되는 저압과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 재열기로부터 배출되는 배출가스는 상기 석탄건조장치에 의해 건조되는 석탄이 연료로 공급되는 화력발전소의 정화설비로 보내져서 정화되는 것을 특징으로 하는 저압과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2건조기의 각 하우징 내에는 컨베이어벨트로 공급된 석탄이 고르게 펴지도록 그 중앙에 삼각형 분산부재가 형성되는 스크래퍼가 구비되는 것을 특징으로 하는 저압과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2건조기의 하우징에는 상기 제1건조기로부터 석탄이 공급되는 석탄공급구의 내측에 하향 경사지게 설치되는 복수의 충격흡수판으로 이루어지는 낙하충격 완충장치가 구비되어 낙하하는 석탄의 충격을 완화하고 하부에서 생기는 분진의 상승을 방지하는 것을 특징으로 하는 저압과열증기를 이용한 재열방식 석탄 건조장치.
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