KR830000480B1

KR830000480B1 - 무연집괴 연료 제조방법

Info

Publication number: KR830000480B1
Application number: KR1019790004694A
Authority: KR
Inventors: 에르망 로벨; 라후랑스와 쟝-마리; 미쉘 파트리스; 미스 바차 피이터; 율섹 쟝-마리
Original assignee: 아드리아누스 피이터어 피이에로앤; 쉘 인터나쵸나아레 레사아치 마아츠샤피 비이부이
Priority date: 1979-12-31
Filing date: 1979-12-31
Publication date: 1983-03-10

Abstract

내용 없음.

Description

무연집괴 연료 제조방법

본 발명은 탄소질의 집괴(集槐), 특히 석탄 및 또는 코오크스 입자 및 역청질 점결제로부터 무연집괴 연료를 제조하는 방법, 이렇게 제조된 무연집괴 연료 및 이 방법에 사용되는 오븐(oven)에 관한 것이다. 각종 연료로 인한 대기오염은 점차 각국에서 주목의 대상이 되어가고 있는데 그 예로서는 영국의 공기 정화법에서는 매연특성에 관하여 가정용 연료로 사용하기 위한 요건에 대해 규정하고 있다. 탄소질입자와 역청질 점결제로 된 집괴, 즉 미가공연탄은 휘발물질의 양과 특성에 따라 연소시에 매연이 발생된다. 따라서 이들은 보통 몇가지 열처리, 즉 건류(乾溜), 때에 따라서는 산화처리를 하고 있다.

이와같이 공지의 것으로는 불란서 특허 제1,047,584호와 이와 관련된 추가 특허 제63,415호, 66,133호 및 67,980호가 있는데, 이에 의하면 탄소물질로 된 소집괴를 산화시켜 무연화로 만들고 있다. 이 방법은 각기 다른 온도에서 두가지 가열단계를 거친 후 냉각단계를 거치도록 하고 있다. 이 방법에서는 반응 속도는 주로 산소 함량과 처리되는 가스의 온도에 의해 조절이 되므로 가스 투여장치와 복잡성이 요구된다. 게다가 탄소질물질의 무연화정도에 대해서는 언급이 되어 있지 않다.

본 발명에서는 주어진 집괴의 질량에 따라 반응속도는 세가지 요인, 즉 처리가스

온도 및 산소함량과 전기 송풍기로 조절되는 가스속도를 유지함으로써 반응속도를 조절하도록 한 것이다. 더욱이 세가지 이상의 산화단계를 특별한 순서로 하면 공정자체가 훨씬 융통성이 있게 된다. 타르(tar) 함량을 상당히 감소시킨다는 점외에도 예를들면, 파쇄강도, 내마모성 및 집괴의 낙하 저항성 등으로 표시되는 기계적인 강도가 상당히 개선된다.

본 발명에 의하여 탄소물질의 집괴, 특히 석탄 및/또는 코오크스 입자 및 역청질 점결제로 된 집괴를 고온 가스를 사용한 최소한 3단계 산화열 처리방법으로 처리한 후 냉각시켜 무연집괴연료를 제조하는데, 제1단계는 가열 및 건조단계이고 제2단계는 산화단계이며 제3단계는 최종산화단계이다. 무연이란 뜻은 타르 함량이 1.4%w이하인 것을 말하며, 이것은 가정용 연료에 대해 규정되어 있는 영국 공기정화법의 요건에 상당하는 것이다.

본 발명을 상술하면 다음과 같다.

석탄 및/또는 코오크스입자 및 역청질 점결제로 된 집괴를 영국특허 제1,498,494호와 불란서 특허 제7,538,325호에 상술되어 있는 집괴와 같이 연탄, 압출물, 펠렛(pellet) 등의 형태로 만든다. 분탄, 코오크스분, 무연탄분, 탄소질제품 또는 기타물질과 혼합한 폐탄 등을 사용해도 된다. 점결제로는 코올타르 피치, 석유역청 또는 석유피치, 에틸렌 크래킹시의 잔류피치 등과 같은 종래의 역청질을 사용할 수 있다. 이중에서 석유역청, 특히 고진공역청 또는 열분해역청과 같은 경질역청(침입도 :

열처리 1단계에서 집괴를 250℃까지 가열하면 잔존수분을 상실하며 점결제의 산화반응인 발열반응이 시작된다. 집괴에 충돌하기 직전의 가스의 온도를 250~350℃ 정도, 대체로 250~300℃ 정도로 조절하여 이 경우에 있어서 잔존수분을 상실하여 발열반응이 시작되고 집괴의 연속적인 연소가 일어나지 않게 하나, 좀 낮거나 높은 온도도 가능하다. 제1단계에서의 가스유동의 목적은 주로 필요한 열량을 전달함에 있다. 제2단계에서는 발열반응으로 인하여 집괴의 온도가 상승하며 가스유입 온도를 초과하게 된다. 집괴에 불이 붙는 것을 방지하기 위해 가스유입 온도를 저하시키든지 물을 분무시켜 줌에 의해서 조건을 완화시킬 필요가 있다. 가스유동의 목적은 집괴내부에서 생성된 열을 제거하는데 있다. 따라서 가스유출온도는 유입온도보다 높아지게 된다. 보통 가스유입온도를 5~50℃ 이하로 하여 1단계에서보다 20℃ 낮은 온도로 하는 것이 좋으나, 설명된 바와 같이 온도를 유지하는 것 및 가스속도를 높이고 산소함량을 저하시키며 물을 가하여 주어 반응속도를 조절하는 것도 가능하다.

가스의 각 산소농도에 대하여 평형가스속도가 있는데, 여기서는 발열반응에 의해 생성된 열이 가스에 의해 제거된다. 만일 가스속도가 평형속도보다 작으면 발열반응은 제어할 수 없게 되어 집괴는 연소를 시작하며, 너무 가스속도가 커지면 중심온도가 충분히 높지 않기 때문에 주어진 시간내에 정확하게 탈연(脫煙)이 되지 않는다. 물이나 공기를 주입하여 반응속도를 저하시켜 주는 것도 가능하며 가끔 권할만한 방법이다. 물의 경우 증발로 인해 온도를 저하시키며 다음으로 여기서 나오는 증기가 산소의 부분적

간혹 제4, 제5 등의 열처리단계를 추가하여 잠재적으로 매연 생성물질의 마지막 잔존물을 제거하거나 전환시켜야 할 때도 있다. 3단계에서 논의된 바와 같이 마지막 단계의 온도는 거의 항상 바로 전 단계보다 높을 것이다. 총처리시간은 대체로 2시간정도인데 보통 80분, 즉 각 단계에서 20분씩 4단계처리에 소요되는 시간으로 하고 있다.

집괴의 적정 두께는 10~50cm이다. 고온가스의 가스속도와 산소함량은 집괴의 코오온도가 어떤 단계에서도 420℃를 넘지 않도록 하고 제2단계 또는 그 다음 단계에서 200℃ 이하로 떨어뜨리지 않게 하는 것이 좋다. 따라서 집괴와 열량을 교환하기 위한 매체로서 공기나 연기를 사용하는 이동격자식 오븐중에서 산화열처리를 실시한다. 제2단계 및 그 이상에서는 고온의 발열반응을 층을 관용하는 가스속도를 최소로 조절함으로서 집괴가 붙지 않도록 해야 한다. 중량이 30g인 달걀형 연탄층의 두께 40cm인 층에서 나가는 가스속도는 산소함량이 17~18%(용적)인 것에 대해서는 1.6m/s를 초과한다. 산소함량이 10%(용적) 이상인 것이 좋다.

분명한 사실로는 열처리도중 발생되는 연기가 연소되거나 응축 내지 재순환되

열처리를 진행시키는 장치는 단속식으로 하든지 연속식으로 하든지 간에 공지의 로(爐)나 오븐을 사용하는 것이고 순환식로, 이동격자식 오븐, 터널로(tunnel furnace)등을 사용하며, 이중에서 이동격자식 오븐이 좋다. 오븐은 최소한 3구조부분, 가능하면 3개의 격리실을 가진 것으로 버어너, 물분사노즐 등을 일정위치에 별도로 가져 조절이 가능한 것이 좋다. 유동상(流動床) 형식의 오븐을 사용할 수도 있다. 만일 고온가스가 아래로부터 집괴의 수평층을 관통하여 흐른다면 하부층에서의 열생성에 의해 상부층의 집괴는 최고온도에 도달함이 관측된다. 물론 가스가 열을 전달하고 상부층이 초기에 냉각이 되는 제1단계와는 반대현상이다.

최종적으로 제조된 집괴는 특히 가정용으로 적합하다.

본 발명을 실시예에 따라 상술하기로 한다.

[실시예 1](비교실시예)

분말상의 건조 무연탄을 가열된 혼합기에 넣고 70~80℃로 가열한 후 온도가 220℃에서 H80/90 역청질점결제(연화점 80~90℃, 침투도 6~15dmm) 5.5%(중량)를 가하였다. 80℃에서 10분간 혼합한 후 혼합물을 가압하여 소형의 연탄 (약 9㎤, 중량 11.2g, 수분 4.3%(중량))을 46kg 제조했다. 탈연은 2개의 지역을 가진 중간 실험용 오븐으로 대기중에서 실시했다. 연탄을 금속제 바구니 (70×70×15cm)에 담아 층의 두께를 14cm로 만들었다. 첫번째 지역에서 250℃에서 20분간 열처리하고 두번째 지역에서 230℃에서(가스유입온도) 40분간 열처리했다. 처리종료시의 상부층의 온도는 315℃에 달하였다. 대기중에 강제 냉각시킨 후 연탄을 분석한 결과 중량은 10.8g, 수분함량은 없고 잔존 타르함량은 1.6%(중량)이었다. 따라서 전술한 바 있는 영국 공기정화법의 요건에 적합한 것은 되지 못하였다.

[실시예 2]

실시예 1의 실험을 반복함에 있어서 열처리를 3단계, 즉 250℃에서 20분간, 230℃에서 20분, 285℃에서 20분간 각각 실시하였다. 상부층의 온도는 처리종료시에 360℃이었고 잔존 타르함량은 1.2%(중량)이었다.

실시예 2에서 열처리종료시의 온도 상승은 동일시간에서 25%이상의 타르가 제거되게 했음이 분명하다.

[실시예 3]

다음 표에 나오는 조건하에서 본 발명의 과정을 실시하였다. 미처리연탄과 가열처리된 연탄의 기계적인 성질을 측정하였다. 급냉은 수중침지법을 사용하였다.

이들 연탄은 사실상 연기가 나지 않았으며 기계적인 성질이 개선된 것이었다.

Claims

제1단계를 가열 및 건조단계로 하고 제2단계를 산화단계로 하여, 제3단계를 최종 산화단계로 하는 고온가스를 사용한 최소한 3단계로 집괴를 산화 열처리한 후, 냉각시키는 것으로 구성되는 탄소질 물질의 집괴 특히 석탄이나 코우크스 입자 및 역청질 점결제로 된 집괴로부터 무연 집괴 연료를 제조하는 방법.