KR20170074382A - 석탄 건조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 건조 장치는 수분을 함유한 수분 석탄을 공급하는 수분 석탄 공급부와, 코크스를 만드는 코크스 오븐과 상기 수분 석탄 공급부에 연결되어 있으며 상기 수분 석탄을 건조시켜 건조 석탄을 만드는 유동 스크류 건조기와, 상기 유동 스크류 건조기와 연결되며, 상기 건조 석탄에 열풍을 불어 넣어 건조 및 분급이 이루어지는 유동로, 및 상기 유동 스크류 건조기에서 분리된 미분탄으로 성형탄을 만드는 성형탄 제조기를 포함하고, 상기 유동 스크류 건조기는 상기 코크스 오븐에서 발생한 폐가스가 인입되어 상기 수분 석탄을 건조시킨다.

Description

석탄 건조 장치{COAL DRY APPARATUS}
본 기재는 석탄 건조 장치에 관한 것이다.
철광석을 원료로 쇳물을 생산하는 제철소 고로공정에는 그 열원 및 환원제로서 코크스(cokes)가 필요하다. 코크스란 석탄을 코크스 오븐(cokes oven)에 장입하여 공기를 차단시킨 후 외부에서 열을 가해 건류시켜 만든 카본(Carbon) 함유량이 87% 내지 88%인 고체이다.
최근, 고로 대형화에 따라 원가 절감을 위한 저등급탄의 사용 증대가 요구되고 있다. 석탄은 그 등급에 따라 무연탄, 역청탄, 아역청탄, 갈탄 등으로 구분되어지며, 그 중 역청탄이 주로 제철용 코크스로 이용된다. 저등급탄(갈탄, 아역청탄)을 고로 공정의 연료 자원으로 활용하기 위해서는 질적 개선이 필요하다. 한 방법으로서, 장입탄 수분 저감에 의한 장입 밀도 증가 및 건류 균질화에 의한 코크스 품질 향상이 있다.
일반적인 건조 공정은 주로 회전로(rotary kiln) 건조 방법 또는 유동층 건조 방법이 있다. 그러나, 회전로 건조 방법은 설치 공간이 많이 필요하며 건조시 건조 장치의 구동부와 고정부간의 밀봉 기술이 필요하다. 유동층 건조 방법은 석탄 건조시 열전달 효율은 높으나 건조 정도 및 처리양을 조절하기에 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예는 효율적이면서 경제적으로 석탄을 건조시킬 수 있는 석탄 건조 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 건조 장치는 수분을 함유한 수분 석탄을 공급하는 수분 석탄 공급부와, 코크스를 만드는 코크스 오븐과 상기 수분 석탄 공급부에 연결되어 있으며 상기 수분 석탄을 건조시켜 건조 석탄을 만드는 유동 스크류 건조기와, 상기 유동 스크류 건조기와 연결되며, 상기 건조 석탄에 열풍을 불어 넣어 건조 및 분급이 이루어지는 유동로, 및 상기 유동 스크류 건조기에서 분리된 미분탄으로 성형탄을 만드는 성형탄 제조기를 포함하고, 상기 유동 스크류 건조기는 상기 코크스 오븐에서 발생한 폐가스가 인입되어 상기 수분 석탄을 건조시킨다.
상기 성형탄 제조기는, 상기 유동 스크류 건조기에서 분리된 미분탄이 인입되는 사이클론과, 상기 사이클론에서 걸러지지 않은 제1 미분탄을 모으는 집진기와, 상기 사이클론에서 걸러진 제2 미분탄과 상기 집진기에서 걸러진 제3 미분탄을 혼합하는 혼합기, 및 상기 혼합기를 통과한 제4 미분탄이 인입되어 상기 성형탄으로 성형되는 성형기를 포함할 수 있다.
상기 유통 스크류 건조기에서 만들어져 상기 유동로로 전달되는 상기 건조 석탄의 수분 함유량은 7%wt~12%wt 일 수 있다.
상기 성형탄 제조기는 상기 제2 미분탄과 상기 제3 미분탄을 결합시켜 상기 혼합기로 보내는 바인더를 더 포함할 수 있다.
상기 혼합기는 서로 대향 배치되어 회전하는 두 개의 롤과, 상기 롤의 상부로 배치되는 호퍼, 및 상기 호퍼 내에 설치되는 압입 스크류를 포함할 수 있다.
상기 유동 스크류 건조기는 상기 수분 석탄이 채워지는 챔버, 및 상기 챔버 내에 설치되어 있으며 회전하는 복수개의 스크류를 포함하고, 상기 스크류의 회전에 따라 상기 수분 석탄의 인입과 배출을 조절할 수 있다.
상기 유동로는 상기 유동 스크류 건조기에서 이동되는 건조 석탄을 건조하여 성형탄을 형성하며, 상기 건조 석탄으로부터 입도차에 의한 분급에 의해 형성된 미분탄을 상기 사이클론에 전달할 수 있다.
상기 유동로에서 만들어지는 성형탄의 수분 함유량은 1.5wt% 내지 7wt% 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 건조 장치에 의하면, 석탄을 건조시킴에 있어서, 코크스 오븐에서 발생한 폐가스를 재활용하고, 석탄을 따로 스크리닝(screening)할 필요없이 바로 유동 스크린 건조기에 인입할 수 있으며, 건조된 석탄을 유동로에 인입하여 효율적이고 경제적으로 석탄을 건조하고 미분을 분리하여 활용할 수 있다.
또한, 유동로에서 분리된 미분은 사이클론 및 집진기에서 걸러지며, 미분은 따로 바인더와 혼합하여 성형한 후 건조된 석탄과 같이 코크스 오븐의 원료로 사용됨으로써, 자원의 재활용 측면에서 유리하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 건조 장치의 개략도이다.
도 2는 유동 스크류 건조기에서 미분탄이 발생하는 현상을 설명하는 도면이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 건조 장치의 개략도이고, 도 2는 유동 스크류 건조기에서 미분탄이 발생하는 현상을 설명하는 도면이다. 도 1의 석탄 건조 장치는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 석탄 건조 장치를 다양하게 변형할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 건조 장치는 수분 석탄 공급부(100)와, 유동 스크류 건조기(200)와, 유동로(500), 및 성형탄 제조기(300)를 포함한다.
수분 석탄 공급부(100)는 수분을 함유한 수분 석탄(10)을 유동 스크류 건조기(200)에 공급한다. 수분 석탄(10)은 갈탄, 아역청단 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
유동 스크류 건조기(200)는 코크스를 만드는 코크스 오븐(400)과 수분 석탄 공급부(100)에 연결되어 있다. 따라서, 코크스 오븐(400)에서 발생한 폐가스(2)와 수분 석탄 공급부(100)에서 인출된 수분 석탄(10)이 유동 스크류 건조기(200)로 공급된다.
유동 스크류 건조기(200)는 수분 석탄(10)이 채워지는 챔버(210), 챔버(210) 내의 하단부에 설치되어 있으며 회전하는 복수개의 스크류(220), 그리고 챔버(210) 내로 폐가스(2)를 공급하여 수분 석탄(10)을 유동화하여 건조시키는 폐가스 공급관(230)을 포함한다.
복수개의 스크류(220)는 회전하면서 수분 석탄(10)의 인입과 배출을 조절한다. 스크류(220)의 회전 속도를 조절함으로써, 수분 석탄(10)의 건조 속도를 조절할 수 있다.
폐가스 공급관(230)은 챔버(210)의 하단부에 설치되어 있으므로, 챔버(210)의 하단에서 공급되는 폐가스(2)는 수분 석탄(10)에 공급되어 수분 석탄(10)을 유동화시킴으로써 용이하게 건조 석탄(30)을 만들 수 있다. 폐가스(2)의 온도는 120도 내지 300도이므로 용이하게 수분 석탄(10)을 건조시킬 수 있다.
이 때, 수분 석탄(10)에서 분리된 미분탄(40)은 입도차에 의해 상부로 이동하게 되며, 건조 석탄(30)은 하부로 이동하여 분급된다. 건조 석탄(30)의 수분 함유량은 7%wt~12%wt일 수 있다.
유동로(500)는 유동 스크류 건조기(200)에서 이동되는 건조 석탄(30)을 건조하여 성형탄(90)을 형성하며, 건조 석탄(30)으로부터 입도차에 의한 분급에 의해 형성된 미분탄(40)을 사이클론(cyclone, 310)에 전달한다. 유동로(500)에서 만들어지는 성형탄(90)의 수분 함유량은 1.5wt% 내지 7wt% 일 수 있다.
이와 같이, 코크스 오븐(400)에서 발생한 폐가스(2)를 재활용하여 유동 스크류 건조 장치(200) 및 유동로(500)에서 건조 석탄(30)을 생산함으로써, 효율적이면서 경제적으로 석탄을 건조시킬 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 수분 석탄(10)은 건조 석탄(30)의 표면에 수분(1)과 함께 미분탄들(40)이 붙어 있는 구조이다. 이러한 수분 석탄(10)은 유동 스크류 건조기(200)에서 수분(1)이 없어짐에 따라 미분탄(40)이 건조 석탄(30)에서 떨어져 나가게 된다. 따라서, 유동 스크류 건조기(200)에서 건조 석탄(30)과 미분탄(40)이 생성된다.
성형탄 제조기(300)는 유동 스크류 건조기(200)에서 분리된 미분탄(40)으로 성형탄(90)을 만든다.
도 1에 도시된 바와 같이, 성형탄 제조기(300)는 사이클론(310)과, 집진기(320)와, 혼합기(330)와, 바인더(340), 및 성형기(350)를 포함한다.
사이클론(310)에는 유동 스크류 건조기(200)에서 분리된 미분탄(40)이 인입된다. 사이클론(310)은 원심 분리를 이용하여 미분탄(40)을 걸러 제2 미분탄(60)을 만들게 된다. 제2 미분탄(60)의 입도는 0.15mm 이하일 수 있다. 사이클론(310)에서 걸러지지 않은 제1 미분탄(50)은 집진기(320)에서 다시 모으게 된다. 집진기(320)에서 제1 미분탄(50)을 걸러 제3 미분탄(70)을 만들게 된다. 제3 미분탄(70)의 입도는 0.15mm 이하일 수 있다.
그리고, 바인더(340)는 사이클론(310)에서 걸러진 제2 미분탄(60)과 집진기(320)에서 걸러진 제3 미분탄(70)을 결합시키고, 혼합기(350)는 바인더(340)에서 결합된 제2 미분탄(60)과 제3 미분탄(70)을 서로 혼합하게 된다.
그리고, 성형기(350)에서는 혼합기(350)를 통과한 제4 미분탄(80)이 인입되어 성형탄(90)으로 성형된다.
성형기(350)는 서로 대향 배치되어 회전하는 두 개의 롤(351)과, 롤(351)의 상부로 배치되는 호퍼(352), 및 호퍼(352) 내에 설치되는 압입 스크류(352)를 포함한다. 이러한 성형기(350)의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않는다.
혼합기(350)에서 성형기(350)로 투입된 제4 미분탄(80)은 성형기(350)의 롤(351) 사이를 통과하면서 가압 성형되어 소정 형태의 성형탄(90)으로 제조된다.
유동 스크류 건조기(200)에서 만들어진 건조 석탄(30)과 성형기(350)에서 만들어진 성형탄(90)은 다시 코스크 오븐(400)으로 이송되어 코크스를 만들게 된다.
이와 같이, 석탄을 건조시킴에 있어서, 코크스 오븐에서 발생한 폐가스를 재활용하고, 석탄을 따로 스크리닝(screening)할 필요없이 바로 유동 스크린 건조기에 인입할 수 있으며, 건조된 석탄을 유동로에 인입하여 효율적이고 경제적으로 석탄을 건조하고 미분을 분리하여 활용할 수 있다.
또한, 유동로에서 분리된 미분은 사이클론 및 집진기에서 걸러지며, 미분은 따로 바인더와 혼합하여 성형한 후 건조된 석탄과 같이 코크스 오븐의 원료로 사용됨으로써, 자원의 재활용 측면에서 유리하다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 수분 석탄 30: 건조 석탄
40: 미분탄 100: 수분 석탄 공급부
200: 유동 스크류 건조기 300: 성형탄 제조기
500: 유동로

Claims (8)

  1. 수분을 함유한 수분 석탄을 공급하는 수분 석탄 공급부;
    코크스를 만드는 코크스 오븐과 상기 수분 석탄 공급부에 연결되어 있으며 상기 수분 석탄을 건조시켜 건조 석탄을 만드는 유동 스크류 건조기;
    상기 유동 스크류 건조기와 연결되며, 상기 건조 석탄에 열풍을 불어 넣어 건조 및 분급이 이루어지는 유동로; 및
    상기 유동 스크류 건조기에서 분리된 미분탄으로 성형탄을 만드는 성형탄 제조기를 포함하고,
    상기 유동 스크류 건조기는 상기 코크스 오븐에서 발생한 폐가스가 인입되어 상기 수분 석탄을 건조시키는 석탄 건조 장치.
  2. 제 1 항에서,
    상기 성형탄 제조기는,
    상기 유동 스크류 건조기(200)에서 분리된 미분탄이 인입되는 사이클론;
    상기 사이클론에서 걸러지지 않은 제1 미분탄을 모으는 집진기;
    상기 사이클론에서 걸러진 제2 미분탄과 상기 집진기에서 걸러진 제3 미분탄을 혼합하는 혼합기; 및
    상기 혼합기를 통과한 제4 미분탄이 인입되어 상기 성형탄으로 성형되는 성형기를 포함하는 석탄 건조 장치.
  3. 제 1 항에서,
    상기 유통 스크류 건조기에서 만들어져 상기 유동로로 전달되는 상기 건조 석탄의 수분 함유량은 7%wt~12%wt 인 석탄 건조 장치.
  4. 제 2 항에서,
    상기 성형탄 제조기는 상기 제2 미분탄과 상기 제3 미분탄을 결합시켜 상기 혼합기로 보내는 바인더를 더 포함하는 석탄 건조 장치.
  5. 제 2 항에서,
    상기 혼합기는,
    서로 대향 배치되어 회전하는 두 개의 롤과, 상기 롤의 상부로 배치되는 호퍼, 및 상기 호퍼 내에 설치되는 압입 스크류를 포함하는 석탄 건조 장치.
  6. 제 1 항에서,
    상기 유동 스크류 건조기는,
    상기 수분 석탄이 채워지는 챔버; 및
    상기 챔버 내에 설치되어 있으며 회전하는 복수개의 스크류를 포함하고,
    상기 스크류의 회전에 따라 상기 수분 석탄의 인입과 배출을 조절하는 석탄 건조 장치.
  7. 제 2 항에서,
    상기 유동로는,
    상기 유동 스크류 건조기에서 이동되는 건조 석탄을 건조하여 성형탄을 형성하며, 상기 건조 석탄으로부터 입도차에 의한 분급에 의해 형성된 미분탄을 상기 사이클론에 전달하는 석탄 건조 장치.
  8. 제 1 항에서,
    상기 유동로에서 만들어지는 성형탄의 수분 함유량은 1.5wt% 내지 7wt% 인 석탄 건조 장치.
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