KR20210145007A

KR20210145007A - 과열증기를 이용한 흑연질 석탄 건조 및 배출가스 처리시스템

Info

Publication number: KR20210145007A
Application number: KR1020200061497A
Authority: KR
Inventors: 윤상현; 정창우
Original assignee: 주식회사 옥수에너지
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-12-01

Abstract

본 발명은 석탄 연료를 효율적으로 사용하여 경제성을 높이고 공정 중 발생하는 모든 유체를 복사열 산화 처리를 거쳐 악취 및 미연소 가스, 수분 등을 제거하고 공정 중 발생된 과열증기를 건조에 활용하여 단시간내로 피건조물의 온도를 상승시킴으로 건조 효율과 시간을 단축시킴으로 경제적인 문제 및 환경적인 문제점을 동시에 해결하도록 하는 과열증기를 이용한 흑연질 석탄 건조 및 배출가스 처리시스템이다.
본 발명은 젖은 흑연질 석탄을 운송수단에 의하여 석탄 투입조(10)에 투입되어 이송컨베이어(11) 및 벨트 컨베이어(12)를 통하여 피건조물을 로타리 건조장치(20)에 투입하여 건조되어 나오는 피건조물을 벨트 컨베이어(21)을 통하여 이송되도록 하는 건조시스템(D)과, 상기 로타리 건조장치(20)에 열원을 제공하는 열원공급 및 배출가스 처리시스템(F)을 포함하여 이루어지며,
상기 열원공급 및 배출가스 처리시스템(F)은,
연료로 사용되는 석탄이 투입 저장되는 호퍼(30)를 통해 배출되는 석탄을 이송장치(31)을 거쳐 제어 기능을 갖는 정량공급기(32)를 거쳐 이송컨베이어로 이송하여 석탄버너(40)에 투입되도록 함과, 상기 석탄버너(40)의 작동에 의한 연소열을 연소로(50)의 내부로 공급하여 통과되면서 로타리 건조기(20)에 열원으로 제공되도록 공급함과, 상기 로타리 건조장치(20)에서 피건조물을 열원에 의해 건조과정에서 발생되는 열, 수증기, 분진, 악취 등의 배출가스를 사이클론(60)을 거쳐 제1송풍팬(71)에 의해 강제적으로 연소로(50)의 자켓통로(51)로 인입되도록 구성함과, 상기 연소로(50)의 자켓통로(51)를 통과하면서 복사열에 의해 가열되어 생성되는 과열증기가 자켓통로(51)의 출구를 통해 열교환기(80) 및 로타리 건조장치(20)로 각각 보내지도록 함과, 상기 열교환기(80)을 거쳐 스텍(90)을 통하여 대기로 배출되도록 함을 특징으로 한다.

Description

과열증기를 이용한 흑연질 석탄 건조 및 배출가스 처리시스템{Drying and exhaust gas treatment system for graphitic coal using superheated steam}

본 발명은 과열증기를 이용한 흑연질 석탄 건조 및 배출가스 처리시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 석탄 성형에 부형재로 사용하는 흑연질 석탄을 성형공정에 적합한 함수율로 건조하면서 건조과정에서 발생하는 수증기, 분진, 악취 등의 배출가스를 효율적으로 활용하여 처리할 수 있도록 하는 과열증기를 이용한 흑연질 석탄 건조 및 배출가스 처리시스템에 관한 것이다.

국내 사용량의 대부분을 차지하는 수입탄의 경우 분탄으로 가공 후 발전용으로 사용하나 연탄 및 성형탄, 일명 조개탄 등의 성형제품으로 사용하기 위해서는 흑연질 석탄을 혼용하여야 성형이 용이하다.

흑연질 석탄 부형재의 효과는 높은 점성으로 성형이 가능하게 되고, 연소 후 형태를 유지 시키고, 연소시간을 조정(지연, 조연제)할 뿐만 아니라 분진, 가스등의 배출을 줄인다.

이와 같은 성형에 필수적인 흑연질 석탄은 적당한 함수율이 유지되어야 하나 우천 등으로 물기가 많게 되면 그 자체로 사용할 수 없을 뿐 아니라 선탄장치가 막히게 되어 건조공정이 필수적이다.

석탄건조를 햇볕에 의존하는 방식으로는 산업적으로 필요한 대량생산을 충족할 수 없었으며 건조비용(시설, 효율)과 환경적 미 해결(백연, 악취, 수처리)요인으로 많은 문제점이 있었다.

한편, 선행기술로 대한민국 특허 등록번호 10-1271930호(공고일자;2013년06월05일) "석탄건조장치"가 제안된 것으로 그 내용을 살펴보면,

석탄을 건조시키는 고온의 기체가 유동하도록 구성되며 고정된 고정부; 상기 고정부(200)의 적어도 일부가 내부에 포함되게 상기 고정부에 회전가능하게 구비되며 석탄(C)이 장입되도록 구성된 회전드럼; 및 상기 회전드럼을 회전시키도록 상기 회전드럼과 연계되는 회전구동부; 를 포함하여 구성된 것이다.

그러나 상기 선행기술은 합성가스가 공급부통해 회전드럼의 내부에 위치하는 복수개의 전열배관을 통해 나가는 과정에서 열전달에 의하여 회전드럼 내부에 장입된 석탄을 건조할 수 있도록 한 것으로, 이는 간접적인 가열방식으로 건조효율이 떨어져 효율적이지 못하고 연속적인 석탄의 건조시스템이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

또한, 공급 및 배출라인과 복수개의 전열배관에 합성가스가 외부로 누출될 경우 상당한 위혐성으로 인하여 정밀한 기밀을 유지하여야 제작상의 문제점과 위함상을 내포하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로,

석탄 연료를 효율적으로 사용하여 경제성을 높이고 공정 중 발생하는 모든 유체를 복사열 산화 처리를 거쳐 악취 및 미연소 가스, 수분 등을 제거하고 공정 중 발생된 과열증기를 건조에 활용하여 단시간내로 피건조물의 온도를 상승시킴으로 건조 효율과 시간을 단축시킴으로 경제적인 문제 및 환경적인 문제점을 동시에 해결하도록 하는 과열증기를 이용한 흑연질 석탄 건조 및 배출가스 처리시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 구현하기 위한 해결수단으로 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

젖은 피건조물을 운송수단에 의하여 석탄 투입조에 투입되어 상기 석탄 투입조의 하방에 설치하는 이송컨베이어 및 벨트 컨베이어를 통하여 피건조물을 로타리 건조장치에 투입하여 건조되어 나오는 피건조물을 벨트 컨베이어을 통하여 배출되도록 하는 건조시스템과, 상기 로타리 건조장치에 열원을 제공하는 열원공급 및 배출가스 처리시스템을 포함하여 이루어지며,

상기 열원공급 및 배출가스 처리시스템은,

연료로 사용되는 석탄이 투입 저장되는 호퍼를 통해 배출되는 석탄을 이송장치(31)을 거쳐 제어 기능을 갖는 정량공급기를 거쳐 이송컨베이어로 이송하여 석탄버너에 투입되도록 함과,

상기 석탄버너의 작동에 의한 연소열을 연소로의 연소통으로 공급하여 통과되면서 로타리 건조기에 열원으로 제공되도록 공급함과,

상기 로타리 건조장치에서 피건조물을 열원에 의해 건조과정에서 발생되는 열, 수증기, 분진, 악취 등의 배출가스를 사이클론을 거쳐 제1송풍팬에 의해 강제적으로 연소로의 자켓통로로 인입되도록 구성함과,

상기 연소로의 자켓통로를 통과하면서 복사열에 의해 가열되어 생성되는 과열증기가 자켓통로의 출구를 통해 열교환기와 동시에 일부는 로타리 건조장치로 보내지고 함과,

상기 과열증기가 열교환기를 거쳐 스텍(굴뚝)을 통하여 대기로 배출되면서 동시에 열교환기에 고온가스의 통과로 발생하는 열원에 의해 인입되는 외부공기를 가열시킨 후 제2송풍팬에 의해 석탄버너의 연소공기로 제공되도록 구성이 이루어진다.

이상과 같이 본 발명은 악취 및 백연 등을 제거한 후 존재한 높은 열을 건조에 적용함으로 경제성과 환경성, 에너지 재활용이라는 큰 효과를 기대할 수 있다.

특히 로타리 건조장치로 보내지는 연소열에 과열증기를 함께 공급되도록 하면서 연속적인 건조기능을 수행할 수 있어 흑연질 석탄의 건조효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 시스템을 보인 계통도
도 2는 본 발명에서 로타리 건조장치를 개략적으로 보인 구성도
도 3은 본 발명에서 연소로를 개략적으로 보인 구성도

본 발명을 첨부한 도면을 참고로 하여 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하면서 도면은 기술적 구성의 일 적용예를 설명한 것에 불과하다 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 흑연질 석탄 건조 및 건조과정에서 발생하는 배출가스 처리시스템에 대하여 첨부한 도면에 의하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 시스템을 보인 계통도이고, 도 2는 본 발명에서 로타리 건조장치를 개략적으로 보인 구성도이고, 도 3은 본 발명에서 연소로를 개략적으로 보인 구성도로 이를 도면에 의하여 설명한다.

함수율이 높은 피건조물로서 하나의 일례로 흑연질 석탄을 운송수단에 의하여 석탄 투입조(10)에 투입되어 상기 석탄 투입조(10)의 하방에 설치하는 이송컨베이어(11) 및 벨트 컨베이어(12)를 통하여 피건조물인 흑연질 석탄을 로타리 건조장치(20)에 투입하여 건조되어 나오는 흑연질 석탄을 벨트 컨베이어(21)을 통하여 이송되도록 하는 건조시스템(D)과, 상기 로타리 건조장치(20)에 열원을 제공하는 열원공급 및 배출가스 처리시스템(F)을 포함하여 이루어지며,

상기 열원공급 및 배출가스 처리시스템(F)은,

연료로 사용되는 석탄이 투입 저장되는 호퍼(30)를 통해 배출되는 석탄을 이송장치(31)을 거쳐 제어 기능을 갖는 정량공급기(32)를 거쳐 이송컨베이어로 이송하여 석탄버너(40)에 투입되도록 함과,

상기 석탄버너(40)의 작동에 의한 연소열을 연소로(50)의 연소관(51)으로 공급하여 통과되면서 로타리 건조기(20)에 열원으로 제공되도록 공급함과,

상기 로타리 건조장치(20)에서 피건조물인 흑연질 석탄을 열원에 의해 건조과정에서 발생되는 열, 수증기, 분진, 악취 등의 폐열가스(배출가스)를 사이클론(60)을 거쳐 제1송풍팬(71)에 의해 강제적으로 연소로(50)의 자켓통로(52)로 인입되도록 구성함과,

상기 연소로(50)의 자켓통로(52)를 통과하면서 복사열에 의해 가열되어 생성되는 과열증기가 자켓통로(52)의 출구를 통해 열교환기(80)와 동시에 일부는 로타리 건조장치(20)로 보내지도록 함과,

상기 과열증기가 열교환기(80)을 거쳐 스텍(굴뚝)(90)을 통하여 대기로 배출되면서 동시에 열교환기(80)에 고온가스의 통과로 발생하는 폐열을 활용하여 열교환기(80)에 인입되는 외부공기를 가열시킨 후 제2송풍팬(72)에 의해 석탄버너(40)의 연소공기로 제공되도록 구성이 이루어진다.

상기 로타리 건조장치(20)는 구동수단(도시되지 않음)에 의해 회전되도록 하는 드럼(51)의 인입부에 연소열의 열원과 과열증기의 공급으로 투입 이송되는 흑연질 석탄을 연속적으로 건조시키면서 배출되도록 이루어진다.

상기 석탄버너(40)에서 석탄을 연료로 연소열을 투입되는 연소로(50)는 중앙부에 열원이 통과하도록 형성한 연소관(51)의 둘레에 형성된 자켓통로(52)에 나선익편(53)이 형성되어 로타리 건조장치(20)로부터 배출되는 배출가스가 나선방향으로 이동하게 되어 체류시간을 늘리므로 구성된다.

이와 같이 구성하는 본 발명에 대하여 상호 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

건조시스템(D)과 열원공급 및 배출가스 처리시스템(F)이 유기적인 과정에 의해 각각 작동을 수행하게 되는바, 그 작동상태를 살펴보면,

연료로 사용되는 석탄연료가 투입 저장되는 호퍼(30)를 통해 배출되는 석탄을 이송장치(31)을 거쳐 정량공급기(32)에 의해 적정량의 석탄연료를 이송컨베이어로 이송하여 석탄버너(40)에 투입이 되고 석탄버너(40)가 석탄연료를 연소시키어 발생하는 연소열인 열원이 연소로(50)의 내통으로 공급하여 통과되면서 로타리 건조장치(20)에 열원으로 제공된다.

상기 로타리 건조장치(20)에 투입된 피건조물인 흑연질 석탄은 드럼(21)의 회전으로 서서히 이동할 때 연소로(50)부터 제공되는 열원에 의하여 가열로 건조되면서 이동되어 건조된 흑연질 석탄이 외부로 배출되어 벨트 컨베이어(21)을 통해 이송시키어 모여지게 된다.

그리고 상기 로타리 건조장치(20)에서 피건조물인 흑연질 석탄을 열원에 의해 건조과정에서 발생되는 열, 수증기, 분진, 악취 등의 배기되는 폐열가스(배출가스)는 사이클론(60)을 거쳐 분진 등의 오염물질을 제거하면서 제1송풍팬(71)에 의해 강제적으로 연소로(50)의 자켓통로(52)로 인입된다.

이렇게 연소로(50)의 자켓통로(52)으로 유입된 폐열가스는 자켓통로(51)를 통과하면서 연소관(51)을 통과하는 연소열에 가열에 의한 복사열(800℃∼900℃)에 의하여 악취 및 미연소가스, 백연 등이 제거된 과열증기가 생성되고, 이 과열증기가 자켓통로(52)의 출구를 통해 나가는 과정에서 일부는 로타리 건조장치(20)에 열원을 제공하는 라인으로 과열증기가 함께 공급되는 동시에 열교환기(80)를 거쳐 스텍(90)을 통하여 대기로 배출된다.

그리고 상기 열교환기(80)에서 나오는 폐열로 인입되는 외부공기를 가열시키어 가열한 외부공기는 제2송풍팬(72)에 의해 석탄버너(40)의 연소공기로 제공함에 따라 석탄버너(40)의 연소효율을 더욱 높여주게 된다.

상기 과정에서 연소로(50)의 연소관(51)을 통과하는 연소 열을 전달받아 자켓통로(52)로 오염된 가스나 공기를 통과시켜 흐르게 되면 이때 연소관의 복사열파에 의하여 오염물질이 열산화되며 분해되어 오염물질이 제거되며, 일반 환경설비와 비교하여 제거효율이 탁월하게 높고 운전비용이 낮을 뿐만 아니라 자체 소각하여 제거하는 원리이므로 희석제나 중화약품, 백필터, 등이 불필요하다

또한, 과열증기는 대기압 하에서 수증기를 더욱 가열하여, 포화 온도 이상의 상태로 만든 고온의 수증기이면서 가열 공기와 비교하여 매우 높은 열 전도성을 가지므로 대상물을 건조시키는 능력이 높을 뿐만 아니라 저산소 상태 (환원성 분위기)로 운전이 가능하기 때문에 화재나 폭발위험이 지극히 낮다.

상기 작동에서 보는 바와 같이 로타리 건조장치(20)에 열원공급 및 배출가스 처리시스템이 유기적인 작동시스템에 의해 과열증기를 갖는 열원을 제공하여 흑연질 석탄인 피건조물의 건조기능을 향상시키면서 건조과정서 발생하는 악취 및 백연 등을 제거한 후 존재한 높은 열을 건조에 적용함으로 경제성과 환경성, 에너지 재활용이라는 큰 효과를 기대할 수 있다.

D: 건조시스템 F: 열원공급 및 배출가스 처리시스템(F)
20: 로타리 건조장치 32: 정량공급기
40: 석탄버너 50: 연소로
51: 연소관 52: 자켓통로
60: 사이클론 71,72: 송풍팬
80: 열교환기

Claims

젖은 흑연질 석탄을 운송수단에 의하여 석탄 투입조(10)에 투입되어 이송컨베이어(11) 및 벨트 컨베이어(12)를 통하여 피건조물을 로타리 건조장치(20)에 투입하여 건조되어 나오는 피건조물을 벨트 컨베이어(21)을 통하여 이송되도록 하는 건조시스템(D)과, 상기 로타리 건조장치(20)에 열원을 제공하는 열원공급 및 배출가스 처리시스템(F)을 포함하여 이루어지며,
상기 열원공급 및 배출가스 처리시스템(F)은,
연료로 사용되는 석탄이 투입 저장되는 호퍼(30)를 통해 배출되는 석탄을 이송장치(31)을 거쳐 제어 기능을 갖는 정량공급기(32)를 거쳐 이송컨베이어로 이송하여 석탄버너(40)에 투입되도록 함과,
상기 석탄버너(40)의 작동에 의한 연소열을 연소로(50)의 내부로 공급하여 통과되면서 로타리 건조기(20)에 열원으로 제공되도록 공급함과,
상기 로타리 건조장치(20)에서 피건조물을 열원에 의해 건조과정에서 발생되는 열, 수증기, 분진, 악취 등의 배출가스를 사이클론(60)을 거쳐 제1송풍팬(71)에 의해 강제적으로 연소로(50)의 자켓통로(51)로 인입되도록 구성함과,
상기 연소로(50)의 자켓통로(51)를 통과하면서 복사열에 의해 가열되어 생성되는 과열증기가 자켓통로(51)의 출구를 통해 열교환기(80) 및 로타리 건조장치(20)로 각각 보내지도록 함과,
상기 열교환기(80)을 거쳐 스텍(90)을 통하여 대기로 배출되도록 함을 특징으로 하는 과열증기를 이용한 흑연질 석탄 건조 및 배출가스 처리시스템.
제1항에 있어서, 상기 열교환기(80)에서 나오는 폐열로 인입되는 외부공기를 가열시키어 제2송풍팬(72)에 의해 석탄버너(40)의 연소공기로 제공되도록 함을 특징으로 하는 과열증기를 이용한 흑연질 석탄 건조 및 배출가스 처리시스템.