KR20220073285A - Evaluation device for dust coal - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미분탄 반응성 평가 장치에 관한 것으로서, 미분탄 시료가 장입되는 하우징; 복수개의 기공을 구비하며, 상기 하우징의 하부에 결합되는 세라믹 필터; 및 상기 세라믹 필터의 하부에 형성되어 상기 하우징을 밀봉하고, 복수개의 관통홀을 구비하며, 일부가 외부로 노출되는 금속필터;를 포함할 수 있다.The present invention relates to a pulverized coal reactivity evaluation device, comprising: a housing in which a pulverized coal sample is loaded; a ceramic filter having a plurality of pores and coupled to a lower portion of the housing; and a metal filter formed under the ceramic filter to seal the housing, having a plurality of through-holes, and partially exposed to the outside.

Description

미분탄 반응성 평가 장치{Evaluation device for dust coal}Pulverized coal reactivity evaluation device {Evaluation device for dust coal}

본 발명은 미분탄 반응성 평가 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 시료의 누출을 방지할 수 있는 미분탄 반응성 평가 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pulverized coal reactivity evaluation device, and more particularly, to a pulverized coal reactivity evaluation device capable of preventing leakage of a sample.

일반적으로 고로 내에 코크스 대체 연료로 미분탄 취입을 실시하고 있다. 고로 내에 취입된 미분탄은 완전히 연소되어 열과 환원가스를 공급하고 소모되어야 한다. 하지만, 탄종 특성과 조업 여건에 따라 불완전 연소 과정을 통해 미연소 미분탄을 발생시킨다. 이것이 장입물 사이 공간에 쌓이게 되어 통기 불량을 일으키게 된다. 또한, 일부 미연소 분은 노정을 통해 더스트(Dust)로 배출되기 때문에 노황 불안정 및 원가 손실을 초래할 수 있다. 그러므로, 고로 조업 안정성 확보 및 원가 절감을 위해 고로 내 미분탄 반응성을 정량적으로 평가하는 것이 필요하다. In general, pulverized coal is blown into a blast furnace as an alternative fuel for coke. The pulverized coal blown into the blast furnace must be completely burned to supply heat and reducing gas and be consumed. However, unburned pulverized coal is generated through an incomplete combustion process depending on the characteristics of the coal type and operating conditions. This builds up in the space between the charges, causing poor ventilation. In addition, since some unburned fractions are discharged as dust through the furnace, it may cause instability in desulfurization and cost loss. Therefore, it is necessary to quantitatively evaluate the reactivity of pulverized coal in the blast furnace to secure operational stability and reduce costs.

종래에 활용되고 있는 반응성 장치의 경우, 코크스와 석탄을 집중적으로 보기 위한 장비이므로 반응기도 그에 적합한 형태로 만들어졌다. 하지만, 미분탄은 코크스 혹은 석탄과는 달리 75㎛ 이하의 미분으로 제조된다. 그러므로 상기의 반응기를 사용할 경우 미분탄 시료가 외부로 누출되는 문제점이 발생한다. 상기 반응기에서 측정되는 미분탄 시료의 무게가 반응 속도를 좌우하기 때문에, 미분탄 시료가 누출될 경우에는 정확한 결과 도출이 불가해진다.In the case of the conventionally used reactive device, since it is equipment for intensively viewing coke and coal, the reactor was also made in a suitable form. However, unlike coke or coal, pulverized coal is manufactured with fine powder of 75 μm or less. Therefore, when the above reactor is used, there is a problem that the pulverized coal sample leaks to the outside. Since the weight of the pulverized coal sample measured in the reactor affects the reaction rate, when the pulverized coal sample leaks, accurate results cannot be obtained.

이를 해결하기 위해서, 일시적인 조치로 유리관 솜을 하우징 내부에 삽입하여 미분탄 시료가 누출되지 않도록 했을 경우에도, 반응 후 압력 차이로 인해 미분탄 시료가 반응 센서를 오염시키는 문제점을 일으킨다. 그러므로, 미분탄 시료의 누출 방지 및 반응 측정의 정확성을 높이기 위한 미분탄 시료 전용 반응기가 필요하다.In order to solve this problem, even when the pulverized coal sample is prevented from leaking by inserting the glass tube into the housing as a temporary measure, the pulverized coal sample contaminates the reaction sensor due to the pressure difference after the reaction. Therefore, there is a need for a reactor dedicated to the pulverized coal sample to prevent leakage of the pulverized coal sample and to increase the accuracy of reaction measurement.

종래에는 이와 같이, 반응기의 하부에 홀이 존재하기 때문에 미분탄 시료를 하우징에 장입시킬 경우, 미분탄 시료가 누출되는 문제점이 있었다. Conventionally, since there is a hole in the lower part of the reactor as described above, when the pulverized coal sample is charged into the housing, there is a problem in that the pulverized coal sample leaks.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 미분탄 시료의 누출 방지 효과를 갖는 미분탄 시료 전용 미분탄 반응성 평가 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.An object of the present invention is to solve various problems including the above problems, and an object of the present invention is to provide a pulverized coal reactivity evaluation device for pulverized coal samples having an effect of preventing leakage of pulverized coal samples. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 미분탄 반응성 평가 장치를 제공한다. 상기 미분탄 반응성 평가 장치는 미분탄 시료가 장입되는 하우징; 복수개의 기공을 구비하며, 상기 하우징의 하부에 결합되는 세라믹 필터; 및 상기 세라믹 필터의 하부에 형성되어 상기 하우징을 밀봉하고, 복수개의 관통홀을 구비하며, 일부가 외부로 노출되는 금속필터;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for evaluating pulverized coal reactivity. The pulverized coal reactivity evaluation device includes: a housing in which a pulverized coal sample is loaded; a ceramic filter having a plurality of pores and coupled to a lower portion of the housing; and a metal filter formed under the ceramic filter to seal the housing, having a plurality of through-holes, and partially exposed to the outside.

상기 미분탄 반응성 평가 장치에 있어서, 상기 세라믹 필터의 적어도 어느 일부에는 상기 하우징 내부의 온도를 측정하기 위해, 온도측정기의 적어도 일부를 수용할 수 있는 홈부;를 더 포함할 수 있다.In the apparatus for evaluating the pulverized coal reactivity, at least a portion of the ceramic filter may further include a groove portion capable of accommodating at least a portion of the temperature measuring device to measure the temperature inside the housing.

상기 미분탄 반응성 평가 장치에 있어서, 상기 홈부는 상기 세라믹 필터의 중앙 하부에 형성되며, 상기 온도측정기의 형상을 따라 형성될 수 있다.In the apparatus for evaluating pulverized coal reactivity, the groove portion may be formed at a lower center of the ceramic filter and may be formed along a shape of the temperature measuring device.

상기 미분탄 반응성 평가 장치에 있어서, 상기 금속필터의 적어도 어느 일부에는 상기 온도측정기가 관통할 수 있도록 형성된 온도측정기 관통홀;을 포함할 수 있다.In the apparatus for evaluating the pulverized coal reactivity, at least any part of the metal filter may include a temperature measuring device through hole formed to allow the temperature measuring device to pass therethrough.

상기 미분탄 반응성 평가 장치에 있어서, 상기 세라믹 필터에 구비된 기공의 지름은 20㎛ 내지 30㎛의 크기를 가질 수 있다.In the apparatus for evaluating the pulverized coal reactivity, the diameter of the pores provided in the ceramic filter may have a size of 20 μm to 30 μm.

상기 미분탄 반응성 평가 장치에 있어서, 상기 세라믹 필터에 구비된 기공률은 50% 내지 90%의 범위를 가질 수 있다.In the apparatus for evaluating the pulverized coal reactivity, the porosity provided in the ceramic filter may be in a range of 50% to 90%.

상기 미분탄 반응성 평가 장치에 있어서, 상기 금속필터는 상기 세라믹 필터와 결합할 수 있도록 체결부재가 관통하는 복수개의 결합홀; 및 상기 하우징에 공급되는 반응가스와 상기 반응가스가 상기 미분탄 시료와 반응 후 생성되는 가스가 상기 하우징으로부터 배출되는 가스배출홀;을 더 포함할 수 있다.In the pulverized coal reactivity evaluation device, the metal filter includes: a plurality of coupling holes through which a fastening member passes so as to be coupled to the ceramic filter; and a gas discharge hole through which the reaction gas supplied to the housing and the reaction gas react with the pulverized coal sample and the gas is discharged from the housing.

상기 미분탄 반응성 평가 장치에 있어서, 상기 세라믹 필터의 하부에는 상기 체결부재와 결합되는 복수개의 결합홈이 더 포함할 수 있다.In the apparatus for evaluating pulverized coal reactivity, a plurality of coupling grooves coupled to the fastening member may be further included at a lower portion of the ceramic filter.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미분탄 시료의 누출 방지를 통해 미분탄 시료의 반응속도 측정의 정확성을 높일 수 있는 미분탄 반응성 평가 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention made as described above, it is possible to implement a pulverized coal reactivity evaluation device capable of increasing the accuracy of the measurement of the reaction rate of the pulverized coal sample by preventing leakage of the pulverized coal sample. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미분탄 반응성 평가 장치를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미분탄 반응성 평가 장치에 구비되는 반응기를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 미분탄 반응성 평가 장치에 구비되는 반응기를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실험예에 따른 미분탄 반응성 평가 장치를 이용하여 미분탄 반응속도를 평가한 결과를 도시하는 그래프이다.1 is a diagram schematically illustrating an apparatus for evaluating pulverized coal reactivity according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are views schematically illustrating a reactor provided in the apparatus for evaluating pulverized coal reactivity according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically illustrating a reactor provided in a pulverized coal reactivity evaluation apparatus according to a comparative example of the present invention.
5 and 6 are graphs showing the results of evaluating the pulverized coal reaction rate using the pulverized coal reactivity evaluation apparatus according to the experimental example of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, several preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so as to more fully and complete the present disclosure, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, in the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically illustrating ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the illustrated shape can be envisaged, for example depending on manufacturing technology and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the spirit of the present invention should not be construed as limited to the specific shape of the region shown in the present specification, but should include, for example, changes in shape caused by manufacturing.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미분탄 반응성 평가 장치를 개략적으로 도해하는 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating an apparatus for evaluating pulverized coal reactivity according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미분탄 반응성 평가 장치(100)는 반응가스공급부(10), 수분제거부(20), 가스제어부(30), 가열로(40), 반응기(50), 온도측정기(60), 제어부(70) 및 가스분석기(80)를 포함할 수 있다.1, the pulverized coal reactivity evaluation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is a reactive gas supply unit 10, a moisture removal unit 20, a gas control unit 30, a heating furnace 40, a reactor ( 50 ), a temperature measuring device 60 , a control unit 70 , and a gas analyzer 80 may be included.

구체적으로, 반응가스공급부(10)는 반응기(50)를 구비하는 가열로(40) 내부로 가스를 공급할 수 있다. 반응가스공급부(10)는 고압의 압축 공기를 저장하는 공기 탱크 및 상기 공기 탱크에서 가열로(40)로 연결되는 가스 공급관을 포함할 수 있다. 또, 상기 가스 공급관의 일부에는 가스의 공급을 조절하기 위한 밸브(valve)들이 형성될 수 있다. 여기서, 가열로(40) 내부로 공급되는 반응가스의 종류는 예를 들어, 질소(N2), 산소(O2) 및 이산화탄소(CO2)를 포함할 수 있다. Specifically, the reaction gas supply unit 10 may supply gas into the heating furnace 40 having the reactor 50 . The reaction gas supply unit 10 may include an air tank for storing high-pressure compressed air and a gas supply pipe connected from the air tank to the heating furnace 40 . In addition, a part of the gas supply pipe may be provided with valves for controlling the supply of gas. Here, the type of the reaction gas supplied into the heating furnace 40 may include, for example, nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ).

반응가스공급부(10)로부터 제공되는 가스들은 가스 공급관을 거쳐 가열로(40) 내부로 공급되며, 상기 가스 공급관의 어느 일부에 배치된 수분제거부(20)에서 수분이 제거될 수 있다. 가스제어부(30)에서 소정의 양이 일정하게 공급되도록 제어함으로써, 가열로(40) 내부에 수분이 제거된 가스들을 공급할 수 있다. The gases provided from the reaction gas supply unit 10 are supplied to the inside of the heating furnace 40 through the gas supply pipe, and moisture may be removed by the moisture removal unit 20 disposed in any part of the gas supply pipe. By controlling the gas control unit 30 so that a predetermined amount is constantly supplied, it is possible to supply gases from which moisture has been removed into the heating furnace 40 .

가열로(40) 내에 반응가스가 공급되면, 가열로(40)에 구비된 히터(미도시)를 이용하여 반응기(50)에 열을 인가할 수 있다. 반응기(50)의 일부에는 온도측정기(60)가 연결되어 반응기(50) 내부의 온도를 측정이 가능하다. 반응기(50)에 반응가스가 공급된 이후에 인가된 열에 의해 상기 반응가스가 미분탄 시료와 반응되어 생성된 가스 혹은 반응이 되지 않고 잔류하는 반응가스가 반응기(50)의 외부로 배출된다. 가스분석기(80)에서 배출된 가스들을 측정하여, 미분탄 시료의 반응속도를 평가할 수 있다. 이때, 배출된 가스의 종류는 예를 들어, 일산화탄소(CO) 및 이산화탄소(CO2) 중 어느 하나 이상일 수 있다.When the reaction gas is supplied into the heating furnace 40 , heat may be applied to the reactor 50 using a heater (not shown) provided in the heating furnace 40 . A thermometer 60 is connected to a part of the reactor 50 to measure the temperature inside the reactor 50 . After the reaction gas is supplied to the reactor 50 , the reaction gas reacts with the pulverized coal sample by the applied heat, and the gas generated or the reaction gas remaining unreacted is discharged to the outside of the reactor 50 . By measuring the gases discharged from the gas analyzer 80, the reaction rate of the pulverized coal sample can be evaluated. In this case, the type of the discharged gas may be, for example, any one or more of carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ).

한편, 제어부(70)는 온도측정기(60)에서 측정된 온도를 토대로 반응가스공급부(10), 수분제거부(20), 가스제어부(30), 가열로(40), 반응기(50), 온도측정기(60) 및 가스분석기(80)를 각각 또는 둘 이상의 구성요소들을 동시에 제어할 수 있다.On the other hand, the control unit 70 based on the temperature measured by the temperature measuring device 60, the reaction gas supply unit 10, the moisture removal unit 20, the gas control unit 30, the heating furnace 40, the reactor 50, the temperature It is possible to simultaneously control the measuring instrument 60 and the gas analyzer 80, respectively, or two or more components.

이하에서, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미분탄 반응성 평가 장치(100)에 구비된 반응기(50)에 대해서 구체적으로 후술한다.Hereinafter, the reactor 50 provided in the pulverized coal reactivity evaluation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4 .

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미-분탄 반응성 평가 장치에 구비되는 반응기를 개략적으로 도해하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 비교예에 따른 미분탄 반응성 평가 장치에 구비되는 반응기를 개략적으로 도해하는 도면이다.2 and 3 are views schematically illustrating a reactor provided in the pulverized coal reactivity evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a reactor provided in the pulverized coal reactivity evaluation apparatus according to a comparative example of the present invention. It is a diagram schematically illustrating the

먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 비교예에 따른 미분탄 반응성 평가 장치에 구비되는 반응기(50)는 코크스 및 석탄 원료를 집중적으로 분석하기 위한 설비로서, 하우징(52) 및 하우징(52)의 하부에 형성된 가스배출홀(52a)을 포함할 수 있다. 하우징(52)의 하부에는 중심부분에 지름 10㎜ 크기의 홀이 존재하며, 상기 홀을 관통하여 온도측정기(60)가 하우징(52)과 결합된다. 하우징(52) 하부의 바깥쪽에는 지름 3㎜ 이상의 가스배출홀(52a)이 형성되어 있다. 상기 홀들에 의해 미분탄 시료(58)가 반응기(50) 내부로 장입될 경우, 미분탄 시료(58)가 반응기(50)의 외부로 누출되는 문제점이 발생한다. First, referring to FIG. 4 , the reactor 50 provided in the pulverized coal reactivity evaluation apparatus according to the comparative example of the present invention is a facility for intensively analyzing coke and coal raw materials, and the housing 52 and the housing 52 are It may include a gas discharge hole (52a) formed in the lower portion. A hole having a diameter of 10 mm is present at the center of the lower portion of the housing 52 , and the temperature measuring device 60 is coupled to the housing 52 through the hole. A gas discharge hole 52a having a diameter of 3 mm or more is formed outside the lower portion of the housing 52 . When the pulverized coal sample 58 is charged into the reactor 50 by the holes, a problem occurs that the pulverized coal sample 58 leaks to the outside of the reactor 50 .

이를 해결하기 위해, 본 발명에서는 하우징의 하부에 다공질의 세라믹 필터를 적용하여 미분탄 시료의 누출을 방지하고자 하였다. In order to solve this problem, in the present invention, a porous ceramic filter is applied to the lower part of the housing to prevent leakage of the pulverized coal sample.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미분탄 반응성 평가 장치(100)에 구비된 반응기(50)는 하우징(52), 하우징(52)의 하부에 결합되는 세라믹 필터(54) 및 세라믹 필터(54)의 하부에 형성되는 금속필터(56)를 포함할 수 있다. 2 and 3 , the reactor 50 provided in the pulverized coal reactivity evaluation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a housing 52 and a ceramic filter 54 coupled to the lower portion of the housing 52 . ) and a metal filter 56 formed under the ceramic filter 54 may be included.

세라믹 필터(54)는 복수개의 기공을 구비하며, 하우징(52)의 하부에 결합될 수 있다. 세라믹 필터(54)의 하부에는 하우징을 밀봉하기 위해서, 복수개의 관통홀을 구비하며, 일부가 외부로 노출되는 금속필터(56)를 포함할 수 있다. 이렇게 밀봉된 하우징(52)의 내부에 미분탄 시료(58)가 장입된다.The ceramic filter 54 has a plurality of pores and may be coupled to a lower portion of the housing 52 . The lower portion of the ceramic filter 54 may include a metal filter 56 having a plurality of through-holes and partially exposed to the outside in order to seal the housing. The pulverized coal sample 58 is charged into the sealed housing 52 .

세라믹 필터(54)의 적어도 어느 일부에는 하우징(52) 내부의 온도를 측정하기 위해, 온도측정기(60)의 적어도 일부를 수용할 수 있는 홈부(55)를 더 포함할 수 있다. 홈부(55)는 세라믹 필터(54)의 중앙 하부에 형성되며, 온도측정기(60)의 형상을 따라 형성될 수 있다. At least any part of the ceramic filter 54 may further include a groove 55 capable of accommodating at least a part of the temperature measuring device 60 in order to measure the temperature inside the housing 52 . The groove portion 55 is formed in the lower center of the ceramic filter 54 , and may be formed along the shape of the thermometer 60 .

일반적으로 미분탄 시료의 직경이 75㎛ 이하이기 때문에, 미분탄 시료가 외부로 누출되지 않도록 세라믹 필터(54)에 구비된 기공의 지름은 20㎛ 내지 30㎛의 크기를 갖도록 제어될 수 있다. 그 이유는 대부분의 미분탄 시료의 입도 크기가 35㎛ 내지 75㎛이기 때문에 세라믹 필터(54)의 기공 크기는 최대 30㎛를 초과하지 않아야 한다. 반면에 기공의 크기가 20㎛ 미만일 경우 가스 투과율이 감소하여 측정 오차가 발생하게 되고, 기타 다른 불순물이 외부로 유출되지 않을 수 있기 때문에 세라믹 필터(54)의 기공 크기는 최소 20㎛ 이상이어야 한다. 바람직하게는 미세한 미분탄 시료가 외부로 유출될 수 있기 때문에 기공의 크기는 20㎛ 내지 25㎛ 이하를 만족할 수 있다.In general, since the diameter of the pulverized coal sample is 75 μm or less, the diameter of the pores provided in the ceramic filter 54 may be controlled to have a size of 20 μm to 30 μm so that the pulverized coal sample does not leak to the outside. The reason is that since most of the pulverized coal samples have a particle size of 35 μm to 75 μm, the pore size of the ceramic filter 54 should not exceed a maximum of 30 μm. On the other hand, when the pore size is less than 20 μm, the gas permeability is reduced, which causes a measurement error, and since other impurities may not flow out, the pore size of the ceramic filter 54 must be at least 20 μm. Preferably, since a fine pulverized coal sample may flow out, the size of the pores may be within a range of 20 μm to 25 μm.

이때, 세라믹 필터(54)의 기공률은 50% 내지 90%의 범위로 제어되면 좋다. 기공률의 경우, 50% 미만일 경우에는 적절한 반응속도를 측정하기가 어렵다. 반면에 기공률이 90%를 초과할 경우, 미분탄 시료가 흩날릴 수 있기 때문에 90% 이하를 만족하여야 한다. 바람직하게는 50% 내지 85%의 기공률을 만족할 수 있다. 더 바람직하게는 50% 내지 80%의 기공률을 만족할 수 있다. 기공률이 클수록 가스의 이동이 쉬워져 용이해지는 장점이 있으나, 어느 일정 범위를 벗어날 경우, 가스의 이동이 쉬워짐에 따라 반응관 내 난류가 형성되어 미분탄의 흩날림이 발생할 수 있다. 따라서, 각 반응관 직경 및 가스의 점성에 따라 선형의 흐름(larminar flow)를 유도할 수 있는 기공률을 갖도록 세라믹 필터(54)의 기공률을 위 범위 내에서 제어할 수 있다.At this time, the porosity of the ceramic filter 54 may be controlled in the range of 50% to 90%. In the case of porosity, when it is less than 50%, it is difficult to measure an appropriate reaction rate. On the other hand, if the porosity exceeds 90%, the pulverized coal sample may be scattered, so it should be satisfied at 90% or less. Preferably, a porosity of 50% to 85% may be satisfied. More preferably, a porosity of 50% to 80% may be satisfied. The greater the porosity, the easier the movement of the gas is. However, if it is out of a certain range, as the movement of the gas becomes easier, turbulence may be formed in the reaction tube and the pulverized coal may be scattered. Accordingly, the porosity of the ceramic filter 54 may be controlled within the above range to have a porosity capable of inducing a linear flow according to the diameter of each reaction tube and the viscosity of the gas.

세라믹 필터(54)는 800℃ 내지 1200℃ 범위의 고온에서 내열성을 가지며, 집진 특성을 갖는 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 내열성이 우수하고 분진을 필터링할 수 있도록 벌집 모양의 알루미나(Al2O3)를 세라믹 필터(54)로 활용할 수 있다. 온도측정기(60)는 세라믹 필터(54)를 관통하지 않는다. 따라서, 세라믹 필터(54)의 두께는 온도측정기(60)가 세라믹 필터(54)의 중심부에 결합되는 부분의 두께 이상(3㎜ 이상)으로 제조해야 한다.The ceramic filter 54 has heat resistance at a high temperature ranging from 800° C. to 1200° C., and a material having dust collection properties may be used. For example, honeycomb-shaped alumina (Al 2 O 3 ) may be used as the ceramic filter 54 to have excellent heat resistance and to filter dust. The thermometer 60 does not penetrate the ceramic filter 54 . Therefore, the thickness of the ceramic filter 54 must be manufactured to be equal to or greater than the thickness (3 mm or greater) of the portion where the temperature measuring instrument 60 is coupled to the central portion of the ceramic filter 54 .

세라믹 필터(54)의 하부에 결합되는 금속필터(56)는 적어도 어느 일부에 온도측정기(60)가 관통할 수 있도록 형성된 온도측정기 관통홀(57a)을 포함할 수 있다. 이외에도 금속필터(56)는 세라믹 필터(54)와 결합할 수 있도록 체결부재(59)가 관통하는 복수개의 결합홀(57b) 및 하우징(52)에 공급되는 반응가스와 상기 반응가스가 미분탄 시료(58)와 반응 후 생성되는 가스가 하우징(52)으로부터 배출되는 가스배출홀(57c)을 포함할 수 있다.The metal filter 56 coupled to the lower portion of the ceramic filter 54 may include a temperature measuring device through hole 57a formed so that the temperature measuring device 60 can pass therethrough. In addition, the metal filter 56 includes a plurality of coupling holes 57b through which the fastening member 59 passes so as to be coupled with the ceramic filter 54, and the reactive gas supplied to the housing 52 and the pulverized coal sample ( 58) and the gas generated after the reaction is discharged from the housing 52 may include a gas discharge hole (57c).

금속필터(56)는 가스켓과 같은 것으로서, 미분탄 시료(58)의 누출을 최소화하고 온도측정기 및 기타 부품들이 오염되는 것을 방지하기 위한 것이다. 금속필터(56)는 1200℃ 이하에서 내열성을 가져야 하며, 금속필터(56)의 두께는 최소 2㎜ 이하로 제조한다. 예를 들어, 금속필터(56)는 구리(Cu) 재질의 호일(foil)을 사용할 수 있다.The metal filter 56 is like a gasket, and serves to minimize leakage of the pulverized coal sample 58 and prevent contamination of the thermometer and other components. The metal filter 56 must have heat resistance at 1200° C. or less, and the thickness of the metal filter 56 is manufactured to be at least 2 mm. For example, the metal filter 56 may use a foil made of copper (Cu).

여기서, 체결부재(59)는 예를 들어, 볼트의 형태로 된 것을 사용할 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이, 금속필터(56)의 바깥쪽 4군데에 결합이 이루어질 수 있다. 체결부재(59)는 결합홀(57b)을 통해 세라믹 필터(54)와 금속필터(56)가 결합될 때, 결합홀(57b)의 내면을 따라 결합이 용이하도록 나사선이 형성된 것을 사용할 수 있다.Here, the fastening member 59 may be, for example, in the form of a bolt, and may be coupled to the outer four places of the metal filter 56 as shown in the figure. As the fastening member 59, when the ceramic filter 54 and the metal filter 56 are coupled through the coupling hole 57b, a screw line formed along the inner surface of the coupling hole 57b may be used to facilitate coupling.

한편, 도면에 도시되지 않았으나, 세라믹 필터(54)의 하부에는 홈부(55) 이외에 복수개의 결합홈(미도시)이 형성되어, 체결부재(59)를 통해 세라믹 필터(54)와 금속필터(56)가 결합된다.On the other hand, although not shown in the drawings, a plurality of coupling grooves (not shown) are formed in the lower portion of the ceramic filter 54 in addition to the groove portion 55 , and the ceramic filter 54 and the metal filter 56 are formed through the coupling member 59 . ) are combined.

이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실시예들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments for helping understanding of the present invention will be described. However, the following experimental examples are provided only to help the understanding of the present invention, and the present invention is not limited only to the following examples.

본 발명의 실험예 샘플은 세라믹 필터 및 금속필터가 적용된 미분탄 반응성 평가 장치를 이용하여 미분탄 시료의 반응속도를 측정하였다. 반응속도를 구하는 관계식은 하기의 수학식 1 및 수학식 2를 토대로 제어부에서 연산하여 산출하였다.For the experimental sample of the present invention, the reaction rate of the pulverized coal sample was measured using a pulverized coal reactivity evaluation device to which a ceramic filter and a metal filter were applied. The relational expression for calculating the reaction rate was calculated and calculated by the control unit based on Equations 1 and 2 below.

[수학식 1] [Equation 1]

x축 :

Figure pat00001
x-axis :
Figure pat00001

[수학식 2][Equation 2]

Y축 :

Figure pat00002
Y axis:
Figure pat00002

이와 비교하기 위해서, 비교예 샘플은 세라믹 필터 및 금속필터가 미적용된 미분탄 반응성 평가 장치를 이용하여 미분탄 시료의 반응속도를 측정하였다. 반응속도는 상술한 수학식 1 및 수학식 2를 토대로 제어부에서 연산하여 산출하였다.For comparison, the reaction rate of the pulverized coal sample was measured for the comparative example sample using a pulverized coal reactivity evaluation device to which a ceramic filter and a metal filter were not applied. The reaction rate was calculated by the control unit based on Equations 1 and 2 described above.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실험예에 따른 미분탄 반응성 평가 장치를 이용하여 미분탄 반응속도를 평가한 결과를 도시하는 그래프이다.5 and 6 are graphs showing the results of evaluating the pulverized coal reaction rate using the pulverized coal reactivity evaluation apparatus according to the experimental example of the present invention.

도 5 및 도 6을 참조하면, 비교예 샘플의 반응기를 사용하여 미분탄 시료의 반응속도를 측정한 경우, 미분탄 시료의 누출 현상이 발생하여 도 6에 도시된 바와 같이 미분타 시료의 소비가 0%에서 반응속도가 매우 빠른 속도로 나타나는 것을 볼 수 있다.5 and 6, when the reaction rate of the pulverized coal sample was measured using the reactor of the comparative example sample, leakage of the pulverized coal sample occurred and, as shown in FIG. 6, the consumption of the pulverized coal sample was 0% It can be seen that the reaction rate is very fast.

반면, 본 발명의 실시예에 의한 반응기를 사용하여 미분탄 시료의 반응속도를 측정한 경우, 미분탄 시료의 누출 현상을 방지함으로써, 미분탄 시료의 소비율이 증가함에 따라 반응속도가 서서히 증가하는 결과를 도출하여 보다 정확성을 높일 수 있다.On the other hand, when the reaction rate of the pulverized coal sample is measured using the reactor according to the embodiment of the present invention, leakage of the pulverized coal sample is prevented, resulting in a result that the reaction rate gradually increases as the consumption rate of the pulverized coal sample increases. More accuracy can be improved.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 반응가스공급부
20: 수분제거부
30: 가스제어부
40: 가열로
50: 반응기
52: 하우징
52a: 가스배출홀
54: 세라믹 필터
55: 홈부
56: 금속필터
57a: 온도측정기 관통홀
57b: 결합홀
57c: 가스배출홀
58: 미분탄 시료
59: 체결부재
60: 온도측정기
70: 제어부
80: 가스분석기
100: 미분탄 반응성 평가 장치10: reaction gas supply unit
20: moisture removal unit
30: gas control unit
40: heating furnace
50: reactor
52: housing
52a: gas discharge hole
54: ceramic filter
55: home
56: metal filter
57a: thermometer through hole
57b: coupling hole
57c: gas discharge hole
58: pulverized coal sample
59: fastening member
60: temperature meter
70: control unit
80: gas analyzer
100: pulverized coal reactivity evaluation device

Claims (8)

미분탄 시료가 장입되는 하우징;
복수개의 기공을 구비하며, 상기 하우징의 하부에 결합되는 세라믹 필터; 및
상기 세라믹 필터의 하부에 형성되어 상기 하우징을 밀봉하고, 복수개의 관통홀을 구비하며, 일부가 외부로 노출되는 금속필터;를 포함하는,
미분탄 반응성 평가 장치.a housing in which the pulverized coal sample is loaded;
a ceramic filter having a plurality of pores and coupled to a lower portion of the housing; and
A metal filter that is formed under the ceramic filter to seal the housing, has a plurality of through-holes, and is partially exposed to the outside; including,
Pulverized Coal Reactivity Evaluation Device. 제 1 항에 있어서,
상기 세라믹 필터의 적어도 어느 일부에는 상기 하우징 내부의 온도를 측정하기 위해, 온도측정기의 적어도 일부를 수용할 수 있는 홈부;를 더 포함하는,
미분탄 반응성 평가 장치.The method of claim 1,
In at least any part of the ceramic filter, a groove portion capable of accommodating at least a portion of the temperature measuring device to measure the temperature inside the housing; further comprising,
Pulverized Coal Reactivity Evaluation Device. 제 2 항에 있어서,
상기 홈부는 상기 세라믹 필터의 중앙 하부에 형성되며, 상기 온도측정기의 형상을 따라 형성된,
미분탄 반응성 평가 장치.3. The method of claim 2,
The groove portion is formed in the lower center of the ceramic filter and formed along the shape of the temperature measuring device,
Pulverized Coal Reactivity Evaluation Device. 제 1 항에 있어서,
상기 금속필터의 적어도 어느 일부에는 상기 온도측정기가 관통할 수 있도록 형성된 온도측정기 관통홀;을 포함하는,
미분탄 반응성 평가 장치.The method of claim 1,
At least any part of the metal filter includes a temperature measuring instrument through-hole formed to allow the temperature measuring instrument to pass therethrough.
Pulverized Coal Reactivity Evaluation Device. 제 1 항에 있어서,
상기 세라믹 필터에 구비된 기공의 지름은 20㎛ 내지 30㎛의 크기를 갖는,
미분탄 반응성 평가 장치.The method of claim 1,
The diameter of the pores provided in the ceramic filter has a size of 20㎛ to 30㎛,
Pulverized Coal Reactivity Evaluation Device. 제 1 항에 있어서,
상기 세라믹 필터에 구비된 기공률은 50% 내지 90%의 범위를 갖는,
미분탄 반응성 평가 장치.The method of claim 1,
The porosity provided in the ceramic filter has a range of 50% to 90%,
Pulverized Coal Reactivity Evaluation Device. 제 2 항에 있어서,
상기 금속필터는 상기 세라믹 필터와 결합할 수 있도록 체결부재가 관통하는 복수개의 결합홀; 및 상기 하우징에 공급되는 반응가스와 상기 반응가스가 상기 미분탄 시료와 반응 후 생성되는 가스가 상기 하우징으로부터 배출되는 가스배출홀;을 더 포함하는,
미분탄 반응성 평가 장치.3. The method of claim 2,
The metal filter may include a plurality of coupling holes through which a fastening member passes so as to be coupled to the ceramic filter; and a gas discharge hole through which the reaction gas supplied to the housing and the reaction gas react with the pulverized coal sample and the gas is discharged from the housing.
Pulverized Coal Reactivity Evaluation Device. 제 7 항에 있어서,
상기 세라믹 필터의 하부에는 상기 체결부재와 결합되는 복수개의 결합홈이 더 포함되는,
미분탄 반응성 평가 장치.8. The method of claim 7,
The lower portion of the ceramic filter further includes a plurality of coupling grooves coupled to the fastening member,
Pulverized Coal Reactivity Evaluation Device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180033882A (en) * 2016-09-26 2018-04-04 한국전력공사 Measuring apparatus for spontaneous ignition of coal

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