KR20170009245A - 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템의 운영 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재열증기를 이용하여 화력발전소의 연료로 사용하는 석탄을 건조시키는 다단의 건조기에서 이송장치를 이용하여 석탄을 이송하는 동안 석탄을 일정 수분 함유량 이하로 건조시켜 석탄의 건조효율을 향상시키기 위한 석탄 건조 시스템의 운영 방법에 관한 것으로, (a) 제어장치가 재열기를 가동시켜 재열기에서 생성된 고온 건조한 재열증기를 공급하는 복수의 증기공급관에 각각 설치된 개폐밸브를 개방하여 각각의 증기챔버로 공급하는 단계; (b) 상기 제어장치가 제1 내지 제3석탄건조기를 가동시킨 후 석탄 정량공급기를 작동시켜 일정량의 석탄이 제1석탄건조기의 상측 이송플레이트 표면에 투입되도록 하는 단계; (c) 상기 제어장치가 각 개폐밸브를 통해 증기챔버로 유입된 재열증기의 온도 및 압력을 각각 감지하고 각 증기챔버에서 이송플레이트로 이송되는 석탄을 거쳐 각 배출증기챔버로 배출된 재열증기의 온도 및 압력을 각각 감지하는 단계; (d) 상기 제어장치가 증기챔버 내 재열증기의 온도 및 압력과 배출증기챔버 내 배출증기의 온도 및 압력에 따라 재열기에서 공급되는 재열증기의 온도를 제어하고 개폐밸브를 제어하여 재열증기의 공급량을 조절하는 단계, 및 (e) 상기 제어장치가 석탄 정량공급기에서 이송플레이트로 투입되는 석탄의 양을 제어하고 제1 및 제2석탄건조기의 각 이송플레이트의 이송속도를 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 것이다. 본 발명은 재열증기를 이용하여 석탄을 건조하는 시스템에서 석탄을 건조하는 동안 오염 또는 공해물질의 배출을 최소화시켜 환경문제를 해소할 수 있고, 이송플레이트 표면에 일정 비율로 석탄이 공급되도록 함으로써 석탄입자에 고온의 재열증기가 용이하게 접촉되도록 하여 화력발전소의 사용 연료인 석탄 내부와 외부에 잔존하는 수분 제거로 석탄의 불완전연소를 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템의 운영 방법{Method for Operating of System for Drying Coal Using Reheat Steam}

본 발명은 재열증기를 이용하여 석탄을 건조하는 시스템에서 석탄의 효율적인 건조를 위한 운영 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재열증기를 이용하여 화력발전소의 연료로 사용하는 석탄을 건조시키는 다단의 건조기에서 이송장치를 이용하여 석탄을 이송하는 동안 석탄을 일정 수분 함유량 이하로 건조시켜 석탄의 건조효율을 향상시키기 위한 석탄 건조 시스템의 운영 방법에 관한 것이다.

일반적으로 석탄을 연료로 발전하는 화력발전소에서는 500MW당 대략 180ton/hr의 석탄을 연소하며, 미분기 1대당 대략 37ton에 상당하는 석탄을 보일러에 공급한다. 석탄을 사용하는 500MW의 화력발전소에는 대략 500ton 용량의 석탄저장소가 대략 6개가 설치되고, 그 중 5개는 정상적인 석탄의 공급이 이루어지며, 나머지 1개는 예비로 일정기간동안 사용할 수 있는 석탄을 비축하는 저탄장으로 운영된다.

더욱이 석탄을 연료로 발전하는 화력발전소에서는 석탄에 대한 표준화력 설계기준은 6,080Kcal/Kg, 10%이하의 저수분 역청탄을 사용하도록 설계되어 있다. 몇몇 화력발전소에서는 수입된 석탄을 사용하고 있는데, 그 중 일부 아역청탄의 평균 수분 함수율이 17%이상 되는 것도 있어서 보일러의 연소효율을 저하시킨다. 표준화력 연소한계가 5,400Kcal/Kg으로 사용하는 석탄의 발열량이 낮을 경우에는 연소효율의 저하로 발전량 감소와 연료소비량의 증가가 예상된다. 더욱이 고수분의 저열량탄인 아역청탄을 사용할 때에 수분함량이 설계기준보다 높아 석탄을 운반하는 이송계통이 원활하지 않고, 미분기로 석탄을 분쇄할 때에 능률의 저하, 일부 불완전 연소에 따른 연소효율의 저하, 보일러 내에서 발생되는 열 분포의 편류와 비정상 상태로 운전되는 경우도 발생한다. 그러나 화력발전소에서 연료비용의 절감을 위하여 아역청탄의 사용 비중이 대략 41~60%까지 차츰 증가하고 있는 실정이다.

또한, 세계 경기회복의 기대와 일본의 대지진에 의한 원자력발전소의 파괴로 안전문제에 직면하여 화력발전소에 대한 선호가 높아져 석탄의 수요와 가격이 지속적으로 상승할 것으로 보인다. 세계 석탄시장은 수요자에서 공급자 중심으로 환경이 변화되고 있어 안정적인 석탄의 수급이 어려운 실정이고, 고열량탄의 생산량은 현재 수준으로 유지될 전망이어서 석탄 수급의 불균형이 예상된다.

세계 석탄의 총 매장량 중에서 저열량탄은 대략 47%로 매장량은 많지만 발열량이 낮고 수분함량이 높아 연소 때에 연소 장애 등 고수분의 저열량탄은 완전 연소에 어려움이 있어 시장에서 외면하고 있다. 세계적으로 근래까지 석유의 안정된 가격과 원자력발전의 저렴한 생산단가에 의지하는 경향이 높았지만, 최근 석유 가격의 급격한 상승과 원자력발전에 대한 불안감 등으로 석탄을 사용하는 화력발전의 건설이 많이 계획되고 있다.

종래에 석탄을 열적으로 건조하는 기술은 석탄이 투입된 원통의 쉘(Shell)을 회전시키면서 내부의 석탄입자를 고온의 가스로 건조시키는 로터리 건조방식과, 석탄을 위에서 아래로 공급하면서 고온의 건조가스를 아래에서 위로 상승시켜 건조시키는 플래시(Flash, Pneumatic) 건조방식과, 고온의 건조가스가 미세한 입자를 동반하여 위로 상승하면서 석탄을 건조시키는 플루이드 베드(Fluid-Bed) 건조방식이 주로 사용되었다.

석탄은 석탄입자 사이의 공극에 부착된 표면수분과 석탄 내부의 기공에 결합되는 결합수분으로 구분된다. 표면수분은 산지에서의 세척과정과 수송 및 저장 때에 살포되는 수분이 대부분을 차지하고 표면적과 흡수성에 따라 그 양이 결정되며, 입자가 작을수록 표면적이 커지고 입자와 입자 사이의 모세관이 형성되어 수분을 함유하게 되어 함수율이 커진다. 결합수분은 석탄의 생성기에 형성된 것으로 갈탄, 역청탄 및 아역청탄을 포함하는 유연탄, 그리고, 무연탄 순으로 적다. 석탄에 수분이 많으면 발열량이 낮아지고 수송비도 증가하므로 석탄의 혼합, 분쇄, 분리 등의 과정에서 수분을 제어할 필요가 있다.

더욱이 분쇄된 석탄을 다단의 건조기, 즉 재열증기를 통과시키는 복수의 관통공이 형성된 컨베이어 또는 복수로 결합된 이송플레이트를 통해 이송시키면서 건조기 아래에서 고온의 재열증기를 분사하여 석탄을 건조시키는 장치에서 투입된 석탄이 고르게 분산되지 않은 상태에서 재열증기를 분사시켜도 석탄에 포함된 수분을 효과적으로 건조시키지 못하는 문제가 발생된다. 이로 인하여 석탄을 건조시키기 위한 건조기의 단수나 길이를 늘려야 하고, 건조를 위한 재열증기의 공급량이 많아져 석탄 건조에 따른 비용 및 시간이 증대되는 문제가 있었다.

본 발명과 관련된 선행기술로서, 특허문헌 1은 저급 석탄 안정화 장치에서 1차 건조된 저급 석탄에 건조 효율을 높이기 위하여 투입되는 중유회 분말과의 균일한 혼합을 위한 물결모양(Wave-type)의 진동유동판이 구비되어 있다. 진동유동판은 저급 석탄과 중유회 분말이 고르게 혼합될 수 있도록 하는 것으로 석탄을 건조시키기 위한 건조증기가 석탄 표면에 일정하게 분사되지 못하여 건조 효율이 저하될 수 있는 문제가 내재되어 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0960793호(2010.06.03., 공고, 저급 석탄의 고품위화 방법 및 장치)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화력발전소의 연료로 사용되는 석탄을 다단의 건조기로 건조시키는 석탄 건조 시스템에서 이송장치에 투입된 석탄더미를 이송하는 과정에서 재열증기를 분사하여 수분이 포함된 석탄을 보다 효율적으로 건조시키기 위한 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 석탄의 효과적인 건조로 석탄의 적정 함수율을 유지할 수 있도록 하여 석탄의 발열량을 높임으로써 화력발전소 보일러의 연소효율을 향상시켜 연료사용량을 절감하기 위한 것이 다른 목적이다.

또한, 본 발명은 석탄에 함유된 수분의 조절로 석탄의 불완전연소로 인한 환경문제를 방지할 수 있도록 하는 건조기술과 화력발전소에 적용이 가능한 기술을 제공하기 위한 것이 또 다른 목적이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템을 운영하는 방법에 있어서, (a) 제어장치가 재열기를 가동시켜 재열기에서 생성된 고온 건조한 재열증기를 공급하는 복수의 증기공급관에 각각 설치된 개폐밸브를 개방하여 각각의 증기챔버로 공급하는 단계; (b) 상기 제어장치가 제1 내지 제3석탄건조기를 가동시킨 후 석탄 정량공급기를 작동시켜 일정량의 석탄이 제1석탄건조기의 상측 이송플레이트 표면에 투입되도록 하는 단계; (c) 상기 제어장치가 각 개폐밸브를 통해 증기챔버로 유입된 재열증기의 온도 및 압력을 각각 감지하고 각 증기챔버에서 이송플레이트로 이송되는 석탄을 거쳐 각 배출증기챔버로 배출된 재열증기의 온도 및 압력을 각각 감지하는 단계; (d) 상기 제어장치가 증기챔버 내 재열증기의 온도 및 압력과 배출증기챔버 내 배출증기의 온도 및 압력에 따라 재열기에서 공급되는 재열증기의 온도를 제어하고 개폐밸브를 제어하여 재열증기의 공급량을 조절하는 단계, 및 (e) 상기 제어장치가 석탄 정량공급기에서 이송플레이트로 투입되는 석탄의 양을 제어하고 제1 및 제2석탄건조기의 각 이송플레이트의 이송속도를 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템의 운영 방법을 제공한 것이 특징이다.

또한, 본 발명에서, 상기 단계(c)에서, 제어장치가 제1 및 제2석탄건조기의 각 이송플레이트에서 이송되는 석탄더미 내부의 수분량을 각각 감지하여 재열기에서 각 증기챔버로 공급되는 재열증기의 온도와 개폐밸브의 개폐량을 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에서, (f) 상기 제어장치가 각 배출증기챔버의 증기배출관에 설치된 흡입팬의 속도를 제어하여 배출증기의 흡입량을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 제어장치는 제1 및 제2석탄건조기의 각 증기챔버로 공급되는 재열증기의 압력 및 온도를 차등하여 제어하고, 상기 제1석탄건조기의 이송플레이트의 이송속도와 제2석탄건조기의 이송플레이트의 이송속도를 차등하여 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 제어장치는 제1 및 제2석탄건조기 내부의 분진량을 감지하여 제1 및 제2석탄건조기의 각 이송플레이트의 이송속도를 제어하고, 상기 석탄 정량공급기로부터 투입되는 석탄이 투입량을 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 재열증기를 이용하여 석탄을 건조하는 시스템에서 석탄을 건조하는 동안 오염 또는 공해물질의 배출을 최소화시켜 환경문제를 해소할 수 있고, 이송플레이트 표면에 일정 비율로 석탄이 공급되도록 함으로써 석탄입자에 고온의 재열증기가 용이하게 접촉되도록 하여 화력발전소의 사용 연료인 석탄 내부와 외부에 잔존하는 수분 제거로 석탄의 불완전연소를 방지할 수 있으며, 석탄 열량의 향상과 공해물질의 배출을 최소화하며, 더욱이 분진에 의한 석탄의 착화나 자연발화 등을 방지할 수 있으며, 수요가 적은 저급 석탄의 활용도를 높여 석탄 공급의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 분진 감소를 위한 석탄 공급 장치가 적용된 석탄 건조 시스템으로부터 고열량탄에 비하여 가격이 저렴한 저열량탄의 사용이 가능하고, 석탄 수입량 감소로 연료비 및 원가를 절감할 수 있고, 석탄 소비량을 상대적으로 줄일 수 있어 연소가스로부터 발생되는 폐기물 및 오염물질 배출의 저감과 이산화탄소 감축할 수 있는 효과를 누릴 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템을 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템을 나타낸 측면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템의 주요 부분을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템은 운영하는 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템의 운영 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 발명에 따른 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템의 운영 방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에서, 저탄장(200)은 화력발전소의 보일러 연료로 사용하기 위한 석탄을 보관 및 저장하는 곳이다. 석탄은 표면 수분과 내부 수분이 포함되어 있다. 더욱이 저탄장(200)에 저장된 석탄은 주기적으로 물을 뿌려 석탄가루의 비산을 방지하고 있다. 저탄장(200)에 저장된 석탄은 컨베이어시스템 등의 이송수단을 통해 석탄 건조 시스템(100)으로 이송된다. 이때, 수분이 제거되지 않은 저탄장(200)의 석탄을 석탄 건조 시스템과 연결된 건조용 석탄 공급탱크(300)로 옮겨 저장할 수 있을 것이다. 그리고 석탄 공급탱크(300)에 저장된 석탄은 석탄 정량공급기(400)에서 일정량으로 석탄 건조 시스템(100)에 공급되도록 한다. 석탄 건조 시스템(100)은 복층으로 설치된 제1석탄건조기(110)와 제2석탄건조기(140)를 거쳐 배출되는 석탄을 상온에서 자연 건조시키기 위한 제3석탄건조기(170)가 포함된다. 제1석탄건조기(110)와 제2석탄건조기(140)는 대략 동일한 구조로 이루어져 있다. 제3석탄건조기(170)를 거치면서 자연 건조된 석탄은 건조석탄 저장조(600)에 저장되었다가 화력발전소(700)의 보일러 연료로 공급되거나 또는 저장소를 거치지 않고 화력발전소의 보일러 연료로 곧바로 공급된다.

도 2 내지 도 5에서, 본 발명의 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템(100)의 예를 나타낸 것이다. 석탄 건조 시스템(100)은 석탄 정량공급기(400)에서 투입된 석탄을 다단의 건조기, 즉 제1석탄건조기(110)와, 제1석탄건조기에서 건조된 석탄을 2차 건조시키는 제2석탄건조기(140), 그리고 제2석탄건조기에서 건조된 석탄을 자연 건조시킨 후 건조석탄 저장조(600)로 공급하는 제3석탄건조기(170)를 포함한다.

제1석탄건조기(110)는 한 쌍의 제1구동 스프로킷(111)과 한 쌍의 제1종동 스프로킷(112)이 일정 거리로 이격되어 각각 제1체인(113)들로 체결되고, 제1체인(113)들 사이에 복수의 제1이송플레이트(114)가 힌지 결합되며, 제1구동 스프로킷(111)과 제1종동 스프로킷(112) 사이에 연결된 상측 제1체인(113a) 아래에 상측 제1이송플레이트(114)를 수평 지지하는 한 쌍의 제1가이드레일(115)이 설치되고, 제1구동 스프로킷(111)과 제1종동 스프로킷(112) 사이에 연결된 하측 제1체인(113b) 아래에 하측 제1이송플레이트(114)를 수평 지지하는 한 쌍의 제2가이드레일(116)이 설치되며, 상기 상측 제1체인(113a) 아래에 재열기(500)에서 공급된 재열증기를 분사하는 제1증기챔버(120)가 설치되고, 상기 하측 제1체인(113b) 아래에 재열기(500)에서 공급된 재열증기를 분사하는 제2증기챔버(123)가 설치되며, 상기 상측 제1체인(113a) 위에 배출증기를 포집하는 제1배출증기챔버(124)가 설치되고, 상기 하측 제1체인(113) 위에 배출증기를 포집하는 제2배출증기챔버(126)가 설치된다.

그리고 제2석탄건조기(140)는 한 쌍의 제2구동 스프로킷(141)과 한 쌍의 제2종동 스프로킷(142)이 일정 거리로 이격되어 각각 제2체인(143)들로 연결되고, 제2체인(143)들 사이에 복수의 제2이송플레이트(144)가 힌지 결합되며, 제2구동 스프로킷(141)과 제2종동 스프로킷(142) 사이에 연결된 상측 제2체인(143) 아래에 제2이송플레이트(144)를 수평 지지하는 한 쌍의 제3가이드레일(145)이 설치되고, 제2구동 스프로킷(141)과 제2종동 스프로킷(142) 사이에 연결된 하측 제2체인(143) 아래에 제2이송플레이트(144)를 수평 지지하는 한 쌍의 제4가이드레일(146)이 설치되며, 상기 상측 제2체인(143) 아래에 재열기(500)에서 공급된 재열증기를 분사하는 제3증기챔버(150)이 설치되고, 상기 하측 제2체인(143) 아래에 재열기(500)에서 공급된 재열증기를 분사하는 제4증기챔버(153)가 설치되며, 상기 상측 제2체인(143) 위에 배출증기를 포집하는 제3배출증기챔버(154)가 설치되고, 상기 하측 제2체인(143) 위에 배출증기를 포집하는 제4배출증기챔버(156)가 설치된다.

그리고 제1이송플레이트(114)에는 제1증기챔버(120)와 제2증기챔버(123)에서 분사된 재열증기가 제1이송플레이트(114)를 관통하여 석탄입자에 접촉되도록 복수의 통공(114a)이 형성된다. 제1이송플레이트(114) 상단면 좌우측에는 투입된 석탄더미가 제1이송플레이트(114) 좌측이나 우측 방향으로 흘러내리지 않도록 하는 일정 높이의 가드(114b)가 설치된다. 가드(114b)는 대략 사다리꼴 형상으로 위가 넓고 아래가 좁은 상광하협의 형상이다. 따라서 제1이송플레이트(114)의 가드(114b)는 상호 인접하는 가드(114b)와 상부가 겹쳐지게 된다. 이때, 제1이송플레이트(114)의 가드(114b)는 상호 인접하는 가드(114b)와 대략 지그재그 방향으로 설치되는 것이 좋다. 또한, 제1이송플레이트(114) 하단면 좌우측에는 제1증기챔버(120)와 제2증기챔버(123)에서 분사되는 재열증기가 제1증기챔버(120)와 제2증기챔버(123) 각각의 좌우측으로 분사되어 소실되지 않도록 차폐판(114c)이 설치된다.

또한, 제2이송플레이트(144)에는 제3증기챔버(150)와 제4증기챔버(153)에서 분사된 재열증기가 제2이송플레이트(144)를 관통하여 석탄입자에 접촉되도록 복수의 통공(144a)이 형성된다. 제2이송플레이트(144) 상단면 좌우측에는 투입된 석탄더미가 제2이송플레이트(144) 좌측이나 우측 방향으로 흘러내리지 않도록 하는 일정 높이의 가드(144b)가 설치된다. 가드(144b)는 대략 사다리꼴 형상으로 위가 넓고 아래가 좁은 상광하협의 형상이다. 따라서 제2이송플레이트(144)의 가드(144b)는 상호 인접하는 가드(144b)와 상부가 겹쳐지게 된다. 이때, 제2이송플레이트(144)의 가드(144b)는 상호 인접하는 가드(144b)와 대략 지그재그 방향으로 설치되는 것이 좋다. 또한, 제2이송플레이트(144) 하단면 좌우측에는 제3증기챔버(150)와 제4증기챔버(153)에서 분사되는 재열증기가 제3증기챔버(150)와 제4증기챔버(153) 각각의 좌우측으로 분사되어 소실되지 않도록 차폐판(144c)이 설치된다.

도 6에서, 본 발명에 따른 석탄 건조 시스템(100)은 제어장치(10)의 제어신호로 작동된다. 재열기(500)에서 발생된 고온의 재열증기는 제1석탄건조기(110)의 증기공급관(121)을 통해 제1증기챔버(120)와 제2증기챔버(123)로 공급되고, 제2석탄건조기(140)의 증기공급관(141)을 통해 제3증기챔버(150)와 제4증기챔버(156)로 각각 공급된다. 제1석탄건조기(110)의 제1증기챔버(120)와 제2증기챔버(123)로 연결된 증기공급관(121)에는 각각 제1개폐밸브(21)와 제2개폐밸브(22)가 설치되고, 제2석탄건조기(140)의 제3증기챔버(150)와 제4증기챔버(153)로 연결된 증기공급관(151)에는 각각 제3개폐밸브(23)와 제4개폐밸브(24)가 설치된다. 제1개폐밸브(121) 및 제2개폐밸브(22)와 제3개폐밸브(23) 및 제4개폐밸브(24)는 각각 제어장치(10)의 제어신호로 개폐된다.

제1증기챔버(120)에는 제1온도센서(T1)와 제1압력센서(P1)가 설치되고, 제2증기챔버(123)에는 제2온도센서(T2)와 제2압력센서(P2)가 설치되며, 제3증기챔버(150)에는 제3온도센서(T3)와 제3압력센서(P3)가 설치되고, 제4증기챔버(153)에는 제4온도센서(T4)와 제4압력센서(P4)가 설치된다. 각 증기챔버에 설치된 온도센서와 압력센서는 감지된 신호를 제어장치로 전달한다. 제어장치는 수신된 온도값과 압력값은 연산하여 설정된 값과 비교 후에 재열기(500)에서 공급되는 재열증기의 온도를 제어하거나 각 증기공급관에 설치된 해당하는 개폐밸브를 제어한다.

또한, 제1배출증기챔버(124)에는 제5온도센서(T5)와 제5압력센서(P5)가 설치되고, 제2배출증기챔버(126)에는 제6온도센서(T6)와 제6압력센서(P6)가 설치되며, 제3배출증기챔버(154)에는 제7온도센서(T7)와 제7압력센서(P7)가 설치되고, 제4배출증기챔버(156)에는 제8온도센서(T8)와 제8압력센서(P8)가 설치된다. 그리고 제1배출증기챔버(124)와 제2배출증기챔버(126)에는 배출증기를 재열기(500)로 공급하는 증기배출관(125)이 연결되고, 제3배출증기챔버(154)와 제4배출증기챔버(156)에는 배출증기를 재열기(500)로 공급하는 증기배출관(155)이 연결된다. 각 배출증기챔버에서 포집된 배출증기는 일정 온도이상을 유지하는 증기를 포함하고 있으므로 재열기(500)로 공급하여 재활용된다. 또한, 제1배출증기챔버(124)에는 배출증기를 흡입하는 제1흡입팬(31)이 설치되고, 제2배출증기챔버(126)에는 배출증기를 흡입하는 제2흡입팬(32)이 설치되며, 제3배출증기챔버(154)에는 배출증기를 흡입하는 제3흡입팬(33)이 설치되고, 제4배출증기챔버(156)에는 배출증기를 흡입하는 제4흡입팬(32)이 설치된다. 재열기(500)로 공급하는 증기배출관(125)이 연결되고, 제3배출증기챔버(154)와 제4배출증기챔버(156)에는 배출증기를 재열기(500)로 공급하는 증기배출관(155)이 연결된다. 그리고 각 배출증기챔버에 설치된 온도센서와 압력센서는 감지된 신호를 제어장치(10)로 전달된다. 제어장치(10)는 수신된 온도값과 압력값을 연산하여 설정된 값과 비교 후에 재열기(500)에서 공급되는 재열증기의 온도를 제어하거나 각 증기공급관에 설치된 해당하는 개폐밸브를 제어하거나 또는 이송플레이트의 속도를 제어한다.

또한, 제1석탄건조기(110)의 상측 이송플레이트(114)에는 제1수분센서(H1)가 설치되어 이송되는 석탄더미의 수분을 감지하고, 하측 이송플레이트(114)에는 제2수분센서(H2)가 설치되어 이송되는 석탄더미의 수분을 감지한다. 그리고 제2석탄건조기(140)의 상측 이송플레이트(144)에는 제3수분센서(H3)가 설치되어 이송되는 석탄더미의 수분을 감지하고, 하측 이송플레이트(144)에는 제4수분센서(H4)가 설치되어 이송되는 석탄더미의 수분을 감지한다. 각 이송플레이트에 설치된 수분센서에서 감지된 신호는 제어장치(10)로 전달된다. 제어장치(10)는 수신된 수분값을 연산하여 설정된 값과 비교 후에 재열기(500)에서 공급되는 재열증기의 온도를 제어하거나 각 증기공급관에 설치된 해당하는 개폐밸브를 제어하거나 또는 이송플레이트의 속도를 제어한다.

또한, 제어장치(10)는 석탄 정량공급기(400)를 제어하여 제1석탄건조기(110)의 상측 이송플레이트(114) 표면에 투입되는 석탄의 양을 조절한다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템을 제어하여 운영하는 방법에 관하여 도 7의 흐름도를 참조하여 설명한다.

도 7에서, 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템(100)의 작동을 제어하는 제어장치(10)가 재열기(500)를 가동시킨다(S1). 재열기(500)는 고온의 재열증기를 생성하여 공급하는 것으로, 재열기는 발생된 재열증기를 제어장치(10)의 제어에 따른 설정 온도로 공급하는 기능을 포함하는 것이 좋다. 재열기(500)에서 생성된 고온 건조한 재열증기는 제1석탄건조기(110)의 제1증기챔버(120)와 제2증기챔버(123)로 각각 연결된 증기공급관(114)을 통해 공급되고, 제2석탄건조기(140)의 제3증기챔버(150)와 제4증기챔버(153)로 각각 연결된 증기공급관(144)을 통해 공급된다. 이때, 제어장치(10)는 제1증기챔버(120)로 연결된 증기공급관(114)에 설치된 제1개폐밸브(21)와 제2증기챔버(123)로 연결된 증기공급관(114)에 설치된 제2개폐밸브(22)를 개방시키고, 제3증기챔버(150)로 연결된 증기공급관(144)에 설치된 제3개폐밸브(23)와 제4증기챔버(153)로 연결된 증기공급관(144)에 설치된 제4개폐밸브(24)를 개방시킨다(S2). 제1 내지 제4개폐밸브(21-24)는 제어장치(10)의 제어신호로 개방과 폐쇄 및 개폐정도를 조절할 수 있는 전자식 솔레노이드밸브로 구성되는 것이 좋다. 이때, 제어장치(10)는 제1석탄건조기(110)의 상측 이송플레이트와 하측 이송플레이트, 그리고 제2석탄건조기(140)의 상측 이송플레이트와 하측 이송플레이트 각각에 이송되는 석탄의 건조 상태에 따라 각 개폐밸브(21-24)의 개폐정도를 제어하여 각 증기공급관으로 공급되는 재열증기의 양을 조절할 수 있다.

다음으로, 제어장치(10)는 제1 내지 제3석탄건조기(110, 140, 170)를 가동시킨다(S3). 즉 제1석탄건조기(110)의 구동스프로킷(111)과 제2석탄건조기(140)의 구동스프로킷(141)을 구동시키고, 제3석탄건조기(170)의 컨베이어벨트를 구동시킨다. 그리고 제어장치(10)는 석탄 정량공급기(400)를 작동시켜 일정량의 석탄이 제1석탄건조기(110)의 상측 이송플레이트(114) 표면에 투입시킨다(S4).

따라서 석탄 정량공급기(400)에서 투입된 석탄은 제1석탄건조기(110)의 상측 이송플레이트에서 이송되는 동안 제1증기챔버(120)에서 분사된 재열증기에 의하여 건조된 후 하측 이송플레이트로 낙하되어 이송되는 동안 제2증기챔버(123)에서 분사된 재열증기에 의하여 건조된다. 또한, 석탄은 제1석탄건조기(110)의 하측 이송플레이트에서 제2석탄건조기(140)의 상측 이송플레이트로 낙하되어 이송되는 동안 제3증기챔버(150)에서 분사된 재열증기에 의하여 건조된 후 하측 이송플레이트로 낙하되어 이송되는 동안 제4증기챔버(153)에서 분사된 재열증기에 의하여 건조된 다음 제3석탄건조기(170)로 낙하되어 자연건조가 이루어진다.

한편, 제어장치(10)는 각 개폐밸브(21-24)를 통해 각 증기챔버(120, 123, 150, 153)로 유입된 재열증기의 온도 및 압력을 각 증기챔버에 설치된 온도센서(S1-S4)와 압력센서(P1-P4)에서 각각 감지한다(S5). 각 증기챔버(120, 123, 150, 153)에 각각 설치된 온도센서(S1-S4)와 압력센서(P1-P4)에서 감지된 신호는 제어장치(10)로 입력된다. 그리고 각 증기챔버(120, 123, 150, 153)에서 해당 이송플레이트(114, 144)로 이송되는 석탄을 거쳐 각 배출증기챔버(124, 126, 154, 156)로 배출된 재열증기의 온도 및 압력을 각 배출증기챔버에 설치된 온도센서(S5-S8)와 압력센서(P1-P4)에서 각각 감지한다(S6).

또한, 제어장치(10)는 제1석탄건조기(110)와 제2석탄건조기(140)의 각 이송플레이트(114, 144)에서 이송되는 석탄더미 내부의 수분량을 각각 감지한다(S7). 즉 제1석탄건조기(110)의 상측 이송플레이트(114)에서 석탄이 이송되는 방향의 종단부에 제1수분센서(H1)가 설치되고, 제1석탄건조기(110)의 하측 이송플레이트(114)에서 석탄이 이송되는 방향의 종단부에 제2수분센서(H2)가 설치되며, 제2석탄건조기(140)의 상측 이송플레이트(144)에서 석탄이 이송되는 방향의 종단부에 제3수분센서(H3)가 설치되고, 제2탄건조기(140)의 상측 이송플레이트(144)에서 석탄이 이송되는 방향의 종단부에 제4수분센서(H4)가 설치된다. 따라서 제어장치(10)는 해당하는 이송플레이트를 거쳐 재열증기에 의하여 건조가 이루어진 석탄더미의 수분을 감지하여 설정된 수분값과 각각 비교한다. 제어장치(10)는 각 수분센서에서 감지된 값과 설정된 값을 비교하여 재열기(500)에서 각 증기챔버로 공급되는 재열증기의 온도와 개폐밸브의 개폐량을 제어한다.

더욱이 제어장치(10)는 각 증기챔버(120, 123, 150, 153) 내 재열증기의 온도 및 압력과 배출증기챔버(124, 126, 154, 156) 내 배출증기의 온도 및 압력에 따라 재열기(500)에서 공급되는 재열증기의 온도를 제어한다(S8). 그리고 제어장치(10)는 각 개폐밸브(21-24)를 제어하여 재열증기의 공급량을 조절한다(S9). 즉 제어장치(10)는 제1석탄건조기(110)와 제2석탄건조기(140)의 각 증기챔버(120, 123, 150, 153)로 공급되는 재열증기의 압력 및 온도를 차등하여 제어하고, 제1석탄건조기(110)의 이송플레이트(114)의 이송속도와 제2석탄건조기(140)의 이송플레이트(144)의 이송속도를 차등하여 제어한다.

또한, 제어장치(10)는 석탄 정량공급기(400)에서 제1석탄건조기(110)의 상측 이송플레이트(114)로 투입되는 석탄의 양을 제어한다(S10). 즉 제1석탄건조기(110)로 투입되는 석탄량에 따라 석탄의 건조정도를 제어할 수 있다. 그리고 제1석탄건조기(110)와 제2석탄건조기(140)의 각 이송플레이트(114, 144)의 이송속도를 제어하여 석탄에 분사되는 재열증기의 접촉시간을 조절한다(S11).

또한, 제어장치(10)는 각 배출증기챔버(124, 126, 154, 156)의 증기배출관(125, 155)에 설치된 흡입팬(31-34)의 속도를 제어하여 배출증기의 흡입량을 제어한다(S12). 이는 흡입팬(31-34)의 속도 제어로 각 증기챔버(120, 123, 150, 153)에서 이송플레이트 위의 석탄 표면에 가해지는 재열증기의 접촉시간 및 접촉면적을 달리하여 석탄의 건조효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 제어장치(10)는 제1석탄건조기(110) 및 제2석탄건조기(140) 내부에서 석탄을 건조하는 과정에서 발생하는 분진을 최소화하기 위하여 분진량을 감지하는 센서를 설치하여 석탄의 분진량을 감지함으로써 제1석탄건조기(110)와 제2석탄건조기(140)의 각 이송플레이트(114, 144)의 이송속도를 제어함과 더불어 석탄 정량공급기(400)로부터 투입되는 석탄이 투입량을 제어하여 분진 발생을 최소화할 수 있을 것이다.

이와 같이 본 발명의 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템은 석탄을 공급하고 이송하는 동안 재열기에서 발생되어 공급되는 재열증기로 석탄을 효과적으로 건조하기 위한 제어 및 운영하는 방법을 제시하여 화력발전소의 사용 연료인 석탄 내부와 외부에 잔존하는 수분 제거로 석탄의 불완전연소를 방지할 수 있으며, 석탄 열량의 향상과 공해물질의 배출을 최소화하며, 더욱이 분진에 의한 석탄의 착화나 자연발화 등을 방지할 수 있으며, 수요가 적은 저급 석탄의 활용도를 높여 석탄 공급의 안정성을 향상시킨 장점이 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

10: 제어장치 21-24: 개폐밸브 31-34: 흡입팬 100: 석탄 건조 시스템 110: 제1석탄건조기 111, 141: 구동 스프로킷 112, 142: 종동 스프로킷 113, 113a, 113b, 143, 143a, 143b: 체인 114, 144: 이송플레이트 114a, 144a: 통공 114b, 144b: 가드 114c, 144c: 차폐판 115, 116, 145, 146: 가이드레일 117, 157: 가이드 바 118, 148: 구동모터 119, 149: 감속기 120, 123, 150, 153: 증기챔버 121, 151: 증기공급관 124, 126, 154, 156: 배출증기챔버 125, 155: 증기배출관 130, 160: 투입구 131, 161: 배출구 140: 제2석탄건조기 170: 제3석탄건조기 200: 저탄장 300: 건조용 석탄 공급탱크 400: 석탄 정량공급기 500: 재열기 600: 건조석탄 저장조 700: 화력발전소 T1-T8: 온도센서 P1-P8: 압력센서 H1-H4: 수분센서

Claims (5)

1. 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템을 운영하는 방법에 있어서,
   (a) 제어장치가 재열기를 가동시켜 재열기에서 생성된 고온 건조한 재열증기를 공급하는 복수의 증기공급관에 각각 설치된 개폐밸브를 개방하여 각각의 증기챔버로 공급하는 단계;
   (b) 상기 제어장치가 제1 내지 제3석탄건조기를 가동시킨 후 석탄 정량공급기를 작동시켜 일정량의 석탄이 제1석탄건조기의 상측 이송플레이트 표면에 투입되도록 하는 단계;
   (c) 상기 제어장치가 각 개폐밸브를 통해 증기챔버로 유입된 재열증기의 온도 및 압력을 각각 감지하고 각 증기챔버에서 이송플레이트로 이송되는 석탄을 거쳐 각 배출증기챔버로 배출된 재열증기의 온도 및 압력을 각각 감지하는 단계;
   (d) 상기 제어장치가 증기챔버 내 재열증기의 온도 및 압력과 배출증기챔버 내 배출증기의 온도 및 압력에 따라 재열기에서 공급되는 재열증기의 온도를 제어하고 개폐밸브를 제어하여 재열증기의 공급량을 조절하는 단계, 및
   (e) 상기 제어장치가 석탄 정량공급기에서 이송플레이트로 투입되는 석탄의 양을 제어하고 제1 및 제2석탄건조기의 각 이송플레이트의 이송속도를 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템의 운영 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 단계(c)에서, 제어장치가 제1 및 제2석탄건조기의 각 이송플레이트에서 이송되는 석탄더미 내부의 수분량을 각각 감지하여 재열기에서 각 증기챔버로 공급되는 재열증기의 온도와 개폐밸브의 개폐량을 제어하는 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템의 운영 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서, (f) 상기 제어장치가 각 배출증기챔버의 증기배출관에 설치된 흡입팬의 속도를 제어하여 배출증기의 흡입량을 제어하는 단계를 더 포함하는 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템의 운영 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제어장치는 제1 및 제2석탄건조기의 각 증기챔버로 공급되는 재열증기의 압력 및 온도를 차등하여 제어하고, 상기 제1석탄건조기의 이송플레이트의 이송속도와 제2석탄건조기의 이송플레이트의 이송속도를 차등하여 제어하는 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템의 운영 방법.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 제어장치는 제1 및 제2석탄건조기 내부의 분진량을 감지하여 제1 및 제2석탄건조기의 각 이송플레이트의 이송속도를 제어하고, 상기 석탄 정량공급기로부터 투입되는 석탄이 투입량을 제어하는 재열증기를 이용한 석탄 건조 시스템의 운영 방법.
   

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