WO2015064996A1 - 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치 - Google Patents

재열증기를 이용한 석탄 건조 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for drying coal using reheat steam, and more particularly, to a coal drying apparatus having a multi-stage dryer for spraying and removing steam contained in coal used as fuel of a thermal power plant by reheat steam. It is about.
  • coal-fired coal-fired power plants burn about 180 tons / hr of coal per 500 MW, and supply about 37 tons of coal to a boiler each quarter.
  • the coal-fired 500MW coal-fired power plant is equipped with approximately six 500 tonnes of coal storage, five of which provide a normal supply of coal, and one reserve reserves for use over a period of time. It is operated by low coal.
  • the standardized design criteria for coal is 6,080 Kcal / Kg and less than 10% low moisture bituminous coal.
  • Some coal-fired power plants use imported coal, some of which have a mean water content of more than 17%, which reduces the combustion efficiency of the boiler. If the calorific value of coal used at the standardized combustion limit of 5,400 Kcal / Kg is low, the generation efficiency and fuel consumption are expected to decrease due to lower combustion efficiency.
  • sub-bituminous coal which is a low-molecular coal with high moisture content, the water content is higher than the design standard, and the transfer system for transporting coal is not smooth. In some cases, however, the heat distribution in the boiler may be drift and operate in an abnormal state.
  • the use of sub-bituminous coal has gradually increased from 41 to 60% in order to reduce fuel costs in thermal power plants.
  • thermal drying is a rotary drying method of drying coal particles inside with a hot gas while rotating a shell of a cylinder into which coal is injected, and high temperature drying while supplying coal from top to bottom.
  • Coal is divided into surface moisture attached to pores between coal particles and bonded moisture bonded to pores in coal.
  • the surface moisture is mostly water sprayed during the washing process and transportation and storage in the mountain area, and the amount is determined according to the surface area and absorbency. The smaller the particles, the larger the surface area and the formation of capillaries between the particles. This increases the moisture content.
  • the combined moisture is formed in the coal generator, and is followed by lignite, bituminous coal (bituminous coal, sub-bituminous coal) and anthracite coal. If the coal has a lot of moisture, the calorific value is lowered and the transportation cost is increased, so it is necessary to control the moisture in the process of mixing, crushing and separating coal.
  • the present invention is to dry the coal used as fuel of the thermal power plant by reheat steam to maintain the proper moisture content of the coal to increase the calorific value of the coal, to improve the combustion efficiency of the thermal power plant boiler to reduce the fuel consumption
  • the purpose is to.
  • Another object of the present invention is to provide a drying technology and a technology applicable to a thermal power plant to prevent environmental problems caused by incomplete combustion of coal by controlling moisture contained in coal.
  • the present invention provides a coal drying system, wherein a pair of first driving sprockets and a pair of first driven sprockets are separated by a predetermined distance and fastened to the first chains, respectively.
  • a plurality of first transfer plates are hinged between the chains, and a pair of first guide rails horizontally supporting the first transfer plate is installed below the upper second chain connected between the first drive sprocket and the first driven sprocket.
  • a pair of second guide rails for horizontally supporting the first transfer plate under the lower first chain connected between the first driving sprocket and the first driven sprocket, and supplied from the reheater under the upper first chain.
  • a first steam chamber for injecting the reheated steam is installed, and a second steam chamber for injecting the reheat steam supplied from the reheater is installed under the lower first chain, and is doubled over the upper first chain.
  • a pair of second driving sprockets and a pair of second driven sprockets are separated by a predetermined distance and connected to the second chains, and a plurality of second transfer plates are hinged and coupled between the second chains, and the second drive Below the upper second chain connected between the sprocket and the second driven sprocket, a pair of third guide rails for horizontally supporting the second feed plate is installed, and the lower second chain connected between the second driving sprocket and the second driven sprocket.
  • a pair of fourth guide rails horizontally supporting the second transfer plate is installed below, and a third steam chamber for injecting the reheat steam supplied from the reheater is installed under the upper second chain, and the lower second A fourth steam chamber for injecting reheat steam supplied from the reheater is installed below the chain, and a third exhaust gas chamber for collecting exhaust gas is installed on the upper second chain, and the exhaust gas is trapped on the lower chain.
  • a second coal dryer the fourth off-gas chamber is installed; And a third coal dryer installed below the second coal dryer to naturally dry the coal at room temperature while transferring the dried coal to the reheat steam.
  • the first coal dryer in the first coal dryer is converted into a second coal dryer. Characterized by providing a coal drying apparatus using a reheat steam made to be put into secondary drying.
  • the first steam chamber to the fourth steam chamber is connected to the steam supply pipe for supplying the reheat steam from the reheater, respectively, the first exhaust gas chamber to the fourth exhaust gas chamber is a gas discharge pipe for discharging the exhaust gas Each can be connected.
  • the first steam chamber to the fourth steam chamber and the first exhaust gas chamber to the fourth exhaust gas chamber may be divided into a plurality.
  • the first transfer plate is deflected and hinged to the first chain
  • the second transfer plate is deflected and hinged to the second chain
  • a plurality of the first transfer plate and the second transfer plate respectively
  • the through hole is formed, each hole may be a porosity of 10 to 15% of the total area of the first transfer plate or the second transfer plate.
  • a guide bar may be installed below the first driven sprocket and the second driven sprocket, respectively.
  • first drive sprocket and the second drive sprocket may be connected so that the rotational power generated from the drive motor is transmitted through the reducer, respectively.
  • the present invention removes moisture remaining inside and outside coal, which is a fuel used in a thermal power plant, by using high-temperature reheat steam in a multi-stage coal dryer to prevent incomplete combustion of coal, thereby improving coal calories and minimizing emissions of pollutants.
  • To improve the corrosion protection and durability of the system to reduce spontaneous ignition rate due to water loss, to improve the grinding efficiency of coal mills and the heat distribution of power boilers during the combustion of coal, and to eliminate the blockage of moving passages during the transportation of coal. It is possible to improve the stability of coal supply by increasing the utilization of low-grade coal with low demand.
  • low-calorie coal which is cheaper than high-calorie coal, to reduce fuel costs and costs by reducing coal imports, and to relatively reduce coal consumption, thereby reducing waste and pollutant emissions from combustion gases. It can enjoy the effect of reducing CO2 and CO2, and it can be expected to replace foreign technology and export of equipment.
  • FIG. 1 is an embodiment according to the present invention, a block diagram showing a coal drying apparatus using reheat steam.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a coal drying apparatus using a reheat steam according to the present invention.
  • FIG 3 is a side view showing a coal drying apparatus using the reheat steam of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 are perspective views showing the main part of the driven sprocket of the coal drying apparatus using the reheat steam of the present invention.
  • the low coal 10 is a place for storing and storing coal for use as a boiler fuel of the thermal power plant.
  • Coal contains surface and internal moisture.
  • the coal stored in the low coal 10 is sprayed periodically to prevent the scattering of coal powder.
  • Coal stored in the low coal 10 is transferred to a coal drying apparatus through a conveying means such as a conveyor system.
  • the coal of the low coal 10 in which moisture is not removed may be transferred to a drying coal supply tank 20 connected with a coal drying apparatus.
  • coal stored in the coal supply tank 20 is to be supplied to the coal drying apparatus 100 in a predetermined amount in the coal metering device (30).
  • the coal drying apparatus 100 includes two first coal dryers 110 and a second coal dryer 140 installed in a plurality of layers, and a third coal dryer for naturally drying coal discharged from the second coal dryer 140. 170 is included.
  • the first coal dryer 110 and the second coal dryer 140 have the same structure.
  • the first coal dryer 110 includes a pair of first driving sprockets 111 and a pair of first driven sprockets 112 spaced apart from the first driving sprocket by a predetermined distance.
  • the first driving sprocket 111 and the first driven sprocket 112 are each configured with sprockets on both sides of a drum having a predetermined width. Therefore, the first driving sprocket 111 and the first driven sprocket 112 are positioned at a predetermined distance from side to side, and a pair of sprockets are respectively located before and after the first driving sprocket 111 and the first driven sprocket 112. It is composed.
  • a pair of first chains 113 are fastened to transmit rotational force between the pair of first driving sprockets 111 and the pair of first driven sprockets 112.
  • the rotational power generated from the first driving motor 118 is connected to the first driving sprocket 111 via the first reducer 119.
  • a plurality of first transfer plates 114 are hinged between the first chains 113.
  • the first transfer plate 114 is continuously arranged in a flat plate shape from side to side. Hinge is coupled between the first transfer plate 114 at a predetermined interval between the first chain 113, the hinge is positioned deflected to the first transfer plate 114, the hinge hole formed in the first chain 113 The hinges are combined.
  • the first transfer plate 114 is formed with a through hole 114a penetrated up and down, and the through hole 114a is formed at a porosity of approximately 10 to 15% of the total area of the first transfer plate 114.
  • the through-hole 114a is a hole through which reheat steam injected from the bottom passes.
  • the combination of the first drive sprocket 111 and the first driven sprocket 112, the first chain 113 and the first transfer plate 114 serves as a conveyor for conveying coal.
  • first guides for horizontally supporting the plurality of first transfer plates 114 under the upper first chain 113a positioned between the first driving sprocket 111 and the first driven sprocket 112, respectively.
  • the rail 115 is installed.
  • second guides horizontally supporting the plurality of first transfer plates 114 under the lower first chain 113b positioned between the first driving sprocket 111 and the first driven sprocket 112, respectively.
  • Rail 116 is installed. The first guide rails 115 and the second guide rails 116 allow the first transfer plate 114 hinged to the first chain 113 to deflect and transport coal while being deflected.
  • the first transfer plate 114 coupled to the upper first chain 113a while the first driven sprocket 112 fastened to the first chain 113 by the rotational force of the first driving sprocket 111 is rotated.
  • Coal is transferred to the furnace, it is composed of two stages to transfer the coal to the first transfer plate 114 coupled to the lower first chain (113b).
  • a first steam chamber 120 having a predetermined space is formed below the upper first chain 113a, and a second steam chamber 123 having a predetermined space is formed below the lower first chain 113b.
  • the first steam chamber 120 and the second steam chamber 123 may be partitioned and installed in one or more.
  • the first steam chamber 120 and the second steam chamber 123 are supplied with reheat steam supplied from the reheater 40 through the steam supply pipe 121.
  • a first exhaust gas chamber 124 having a predetermined space is formed on the upper first chain 113a
  • a second exhaust gas chamber 126 having a predetermined space is formed on the lower first chain 113b.
  • the first exhaust gas chamber 124 and the second exhaust gas chamber 126 may be partitioned and installed in one or more.
  • the first exhaust gas chamber 124 and the second exhaust gas chamber 126 are respectively discharged from the first steam chamber 120 and the second steam chamber 123 and after collecting the changed exhaust gas through the gas discharge pipe 125.
  • the gas discharge pipe 125 may be provided with a blower for sucking the exhaust gas.
  • the exhaust gas discharged through the gas discharge pipe 125 is introduced into the reheater 40 and the reheated steam reheated to a predetermined temperature passes through the steam supply pipe 121 and the first steam chamber 120 of the first coal dryer 110. And a second steam chamber 123.
  • the second coal dryer 140 is installed at the bottom of the first coal dryer 110 to dry the coal first dried by the reheat steam in the first coal dryer 110, the second coal dryer ( 140 has a configuration substantially the same as that of the first coal dryer 110.
  • the second coal dryer 140 is provided with a pair of second driving sprockets 141 and a pair of second driven sprockets 142 spaced apart from the second driving sprocket by a predetermined distance.
  • the second driving sprocket 141 and the second driven sprocket 142 are each configured with sprockets on both sides of a drum having a predetermined width. Accordingly, the second driving sprocket 141 and the second driven sprocket 142 are positioned at a predetermined distance from side to side, and a pair of sprockets are respectively located before and after the second driving sprocket 141 and the second driven sprocket 142. It is composed.
  • a pair of second chains 143 are fastened to transmit rotational force between the pair of second driving sprockets 141 and the pair of second driven sprockets 142.
  • a plurality of second transfer plate 144 is hinged between the second chain 143.
  • the second transfer plate 144 is continuously arranged in a flat plate shape from side to side.
  • the second transfer plate 144 is hinged at a predetermined interval between the second chain 143, the hinge is positioned biased to the second transfer plate 144, the hinge hole formed in the second chain 143
  • the hinges are combined.
  • the second transfer plate 144 has a through hole 144a vertically penetrated, and the through hole 144a has a porosity of approximately 10 to 15% of the total area of the second transfer plate 144.
  • the through hole 144a is a hole through which reheat steam injected from the lower part passes.
  • a pair of the second driving sprocket 141 and the second driven sprocket 142, the second chain 143 and the second transfer plate 144 serves as a conveyor for transporting coal.
  • a pair of third guides for horizontally supporting the plurality of second transfer plates 144 under the upper second chain 143a positioned between the second driving sprocket 141 and the second driven sprocket 142.
  • the rail 145 is installed.
  • a pair of fourth guides each horizontally supporting the plurality of second transfer plates 144 under the lower second chain 143b positioned between the second driving sprocket 141 and the second driven sprocket 142.
  • the rail 146 is installed.
  • the third guide rail 145 and the fourth guide rail 146 allow the second transfer plate 144 hinged to the second chain 143 to be deflected to transfer coal while being horizontally deflected.
  • the second transfer plate 144 coupled to the upper second chain 143a while the second driven sprocket 142 fastened to the second chain 143 by the rotational force of the second driving sprocket 141 is rotated. It is composed of two stages to transfer coal to the furnace, and to transfer coal to the second transfer plate 144 coupled to the lower second chain (143b).
  • a third steam chamber 150 having a predetermined space portion is formed below the upper second chain 143a, and a fourth steam chamber 153 having a predetermined space portion formed below the lower second chain 143b.
  • the third and fourth steam chambers 150 and 153 may be partitioned and installed.
  • the third steam chamber 150 and the fourth steam chamber 153 are supplied with reheat steam supplied from the reheater 40 through the steam supply pipe 121.
  • a third exhaust gas chamber 154 having a predetermined space is formed on the upper second chain 143a
  • a fourth exhaust gas chamber 156 having a predetermined space is formed on the lower second chain 143b.
  • the third exhaust gas chamber 154 and the fourth exhaust gas chamber 156 may be partitioned and installed in one or more.
  • the third exhaust gas chamber 154 and the fourth exhaust gas chamber 156 collect the changed exhaust gas after being injected from the third steam chamber 150 and the fourth steam chamber 153, respectively, and then the outside through the gas discharge pipe 125. To be discharged.
  • the gas discharge pipe 125 may be provided with a blower for sucking the exhaust gas.
  • the exhaust gas discharged through the gas discharge pipe 125 is input to the reheater 40 and the reheat steam reheated to a predetermined temperature is passed through the steam supply pipe 121 to the third steam chamber 150 of the second coal dryer 140. And a fourth steam chamber 153.
  • the conveying speed of the chain and the second conveying plate of the first coal dryer 110 and the second coal dryer 140 is approximately 4m per minute, and the coal is transported to about 33 tons per hour.
  • the third coal dryer 170 is installed under the second coal dryer 140 to dry naturally at room temperature while transporting the coal discharged by drying with reheat steam.
  • the third coal dryer 170 is made of a flat belt conveyor or a U-shaped belt conveyor.
  • Coal naturally dried while passing through the third coal dryer 170 is stored in the dry coal storage tank 50 and then supplied as a boiler fuel of a thermal power plant.
  • the drying coal transferred to the drying coal supply tank 20 in the low coal storage 10 is introduced into the coal drying apparatus 100 from the coal quantity feeder 30.
  • the drying coal introduced in a predetermined amount through the first inlet 130 of the first coal dryer 110 of the coal drying apparatus 100 is a pair of first driving sprockets 111 and a pair of first driven sprockets 112. ) Is loaded on the first transfer plate 114 coupled to the upper first chain 113a and transported.
  • the high temperature reheat steam is supplied from the reheater 40 to the first steam chamber 120 installed under the upper first chain 113a through the first steam supply pipe 121, and the first steam chamber 120 is provided.
  • the reheat steam supplied to is injected into the through-hole 114a formed in the first transfer plate 114.
  • reheat steam is injected through the through hole 114a
  • the coal being transported on the first transfer plate 114 is heated and dried.
  • the reheat steam passing through the through-hole 114a of the first transfer plate 114 is collected in the first exhaust gas chamber 124 installed on the upper first chain 113a in the form of exhaust gas, and then opens the gas discharge pipe 125. Is discharged through.
  • the gas discharge pipe 125 accelerates the discharge of the exhaust gas by a blower that sucks the exhaust gas.
  • the exhaust gas discharged through the gas discharge pipe 125 is input to the reheater 40 and reheated to a predetermined temperature, and then the first steam chamber (1) of the first coal dryer 110 is passed through the steam supply pipe 121 in a reheat steam state. 120).
  • first steam chamber 120 is continuously installed in one or more lower portions of the upper first chain 113a and undergoes several drying processes during the transfer of coal to the first transfer plate 114.
  • the first transfer plate 114 deflected and hinged to the upper first chain 113a maintains a horizontal state while following the first guide rail 115, and the first guide rail 115 is disconnected.
  • the first transfer plate 114 is vertical while rotating by its own weight by the deflected hinge coupling.
  • the coal on the first transfer plate 114 is loaded onto the first transfer plate 114 hinged to the lower first chain 113b.
  • first guide plate hinged to the first chain 113 conveyed to the first driven sprocket 112 maintains a vertical state, and the first guide is installed in an arc shape under the first driven sprocket 112. It is conveyed back to the horizontal state by the bar 117.
  • the first transfer plate 114 transported by the first guide bar 117 having one side fixed on the second guide rail 116 becomes horizontal in a vertical state.
  • coal falling from the first transfer plate 114 of the upper first chain 113a and loaded and transported onto the lower first chain 113b is continuously installed at least one lower portion of the lower first chain 113b. Heated by the reheat steam supplied to the steam chamber 123 is subjected to a continuous drying process. In addition, the exhaust gas collected after coal drying in the second exhaust gas chamber 126 installed on the lower first chain 113b is discharged through the gas discharge pipe 125.
  • the first transfer plate 114 which is deflected and hinged to the lower first chain 113b, is kept horizontal while moving along the second guide rail 116, and is then at the point where the second guide rail 116 is disconnected. As early as possible, the first transfer plate 114 is vertically rotated by its own weight by the deflected hinge coupling. In this case, the coal on the first transfer plate 114 is introduced into the first inlet 130 of the second coal dryer 140 through the first outlet 131. In addition, the first transfer plate 114 hinged to the first chain 113 to be transferred to the first drive sprocket 111 is maintained in a vertical state and then moved along the rotation of the first drive sprocket 111 to be horizontal again. Becomes
  • the coal is loaded and transported on the first transport plate 114 by the transport of the first chain 113 fastened between the first driving sprocket 111 and the first driven sprocket 112 of the first coal dryer 110.
  • the silver is removed from the surface and the inside of the coal by continuous drying with a high temperature reheat steam in the upper first chain 113a and the lower first chain 113b, respectively.
  • the second inlet 160 of the second coal dryer 140 installed under the first coal dryer 110 may be used. Is put into.
  • the primary dried coal introduced through the second inlet 160 of the second coal dryer 140 of the coal drying apparatus 100 is a pair of second drive sprockets 141 and a pair of second driven sprockets 142. ) Is loaded on the second transfer plate 144 coupled to the upper second chain 143a and transported.
  • the high temperature reheat steam is supplied from the reheater 40 to the third steam chamber 150 installed under the upper second chain 143a through the second steam supply pipe 151, and the third steam chamber 150 is provided.
  • the reheat steam supplied to is injected into the through hole 144a formed in the second transfer plate 144.
  • reheat steam is injected through the through hole 144a, the coal being transferred on the second transfer plate 144 is heated and dried.
  • the reheat steam passing through the through hole 144a of the second transfer plate 144 is collected in the third exhaust gas chamber 154 installed on the upper second chain 143a in the form of exhaust gas, and then opens the gas discharge pipe 125. Is discharged through.
  • the gas discharge pipe 125 accelerates the discharge of the exhaust gas by a blower that sucks the exhaust gas.
  • the exhaust gas discharged through the gas discharge pipe 125 is input to the reheater 40 and reheated to a predetermined temperature, and then, through the steam supply pipe 121 in a reheat steam state, the third steam chamber (140) of the second coal dryer (140). 150).
  • the third steam chamber 150 is continuously installed in one or more lower portions of the upper second chain (143a) to undergo several drying processes during the transfer of coal to the second transfer plate (144).
  • the second transfer plate 144 that is deflected and hinged to the upper second chain 143a maintains a horizontal state while following the third guide rail 145 and reaches a point where the third guide rail 145 is disconnected.
  • the second transfer plate 144 is vertically rotated by its own weight by the deflected hinge coupling. At this time, the coal on the second transfer plate 144 is loaded onto the second transfer plate 144 hinged to the lower second chain 143b.
  • the second guide plate 144 hinged to the second chain 143 transferred to the second driven sprocket 142 maintains a vertical state, and the second guide is installed in an arc shape under the second driven sprocket 142.
  • the bar 157 is transported back to the horizontal state. This is because the second transfer plate 144, which is transported by the second guide bar 157, one side of which is fixed on the fourth guide rail 146, becomes a horizontal state in a vertical state.
  • coal falling from the second transfer plate 144 of the upper second chain 143a and loaded onto the lower second chain 143b and transported is continuously installed in at least one lower portion of the lower second chain 143b. Heated by the reheat steam supplied to the steam chamber 153 is subjected to a continuous drying process. The exhaust gas collected after coal drying in the fourth exhaust gas chamber 156 installed on the lower second chain 143b is discharged through the gas discharge pipe 125.
  • the second transfer plate 144 that is deflected and hinged to the lower second chain 143b maintains a horizontal state while following the fourth guide rail 146, and then, at the point where the fourth guide rail 146 is disconnected. As soon as the second transfer plate 144 is rotated by its own weight by the deflected hinge coupling, it is in a vertical state. At this time, the coal on the second transfer plate 144 is discharged to the third coal dryer 170 through the second outlet 161.
  • the second transfer plate 144 hinged to the second chain 143 transferred to the second drive sprocket 141 maintains a vertical state and then moves along the rotation of the second drive sprocket 141 to be horizontal again. Becomes
  • the coal is loaded and transported on the second transfer plate 144 by the transfer of the second chain 143 fastened between the second driving sprocket 141 and the second driven sprocket 142 of the second coal dryer 140.
  • the secondary second chain 143a and the lower second chain 143b respectively remove the moisture on the surface of the coal and the inside by successive drying with high temperature reheat steam.
  • the second coal dryer 140 dries coal in the same drying process by the same configuration and structure as the first coal dryer 110. Therefore, the drying coal is first dried in the first coal dryer 110 and then secondly dried in the second coal dryer 140.
  • Coal after the second drying process in the second coal dryer 140 is discharged through the second outlet 161 is discharged to the third coal dryer (170).
  • the third coal dryer 170 naturally dries and cools the coal heated to a predetermined temperature at room temperature while transferring the coal introduced from the second coal dryer 140 to the belt conveyor.
  • the coal transferred to the third coal dryer 170 is input to the dry coal storage tank 50 and then stored and then transferred to the thermal power plant 60.
  • the temperature of the coal, which has been dried may be increased to about 90 to 110 ° C.
  • the spontaneous ignition temperature of coal is about 93 ⁇ 95 °C, but the temperature of reheat steam is about 400 ⁇ 600 °C, so oxygen is scarce to ignite coal, so there is no risk of fire.
  • the reheat steam generated by the reheater 40 is a transparent gas in which the condensation heat generated by the evaporative latent heat and the heating sensible heat, which are the heat of vaporization, and the radiant conductive heat are mixed.
  • Reheat steam is produced by heating saturated steam generated in a boiler with a reheater.
  • the steam produced in the boiler for power generation is at high pressure and high temperature, but the reheat steam produced in the reheater is low pressure and high temperature.
  • Reheated steam is produced by heating the water at room temperature, so the residual oxygen in the water is several ppm, and if there is no air mixing, it can be heat-treated in an oxygen-free state.
  • Reheat steam is about 10 times better than hot air, ie the heat treatment capacity of hot air.
  • reheat steam is effective at depriving coal of latent heat.
  • Coal drying apparatus using the reheat steam according to the present invention is to improve the heat of coal and minimize the emission of pollutants, to prevent corrosion and durability of the system, to reduce the spontaneous combustion rate due to water reduction, the grinding efficiency of coal grinding And improve the heat distribution of the power generation boiler during the combustion of coal, eliminate the blockage of the moving passage during the transfer of coal, and improve the stability of the coal supply by increasing the utilization of low-grade coal with low demand. There is this.

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Abstract

본 발명은 제1석탄건조기, 제2석탄건조기 및 제3석탄건조기로 이루어지고, 이와 같이 다단의 석탄건조기에서 고온의 재열증기를 이용하여 화력발전소의 사용 연료인 석탄 내부와 외부에 잔존하는 수분을 제거하여 석탄의 불완전연소를 방지함으로써 석탄 열량의 향상과 공해물질의 배출을 최소화하고, 시스템의 부식방지 및 내구성을 향상시키며, 수분감소에 따른 자연발화율을 감소시키고, 석탄미분기의 분쇄능률 및 석탄의 연소 때에 발전보일러의 열분포를 향상시키며, 석탄의 이송 때에 이동 통로 막힘 현상을 해소할 수 있고, 수요가 적은 저급 석탄의 활용도를 높여 석탄 공급의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 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 있으며, 해외기술의 대체효과와 설비의 해외 수출 등의 효과를 기대할 수 있다.

Description

재열증기를 이용한 석탄 건조 장치
본 발명은 재열증기를 이용하여 석탄을 건조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화력발전소의 연료로 사용되는 석탄에 포함된 수분을 재열증기를 분사하여 제거하는 다단의 건조기가 구비된 석탄 건조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 석탄을 연료로 발전하는 화력발전소에서는 500MW당 대략 180톤ton/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 고수분 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 건조하는 기술(열적 건조)은 석탄이 투입된 원통의 쉘(Shell)을 회전시키면서 내부의 석탄입자를 고온의 가스로 건조시키는 로터리 건조방식과, 석탄을 위에서 아래로 공급하면서 고온의 건조가스를 아래에서 위로 상승시켜 건조시키는 플래쉬(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, 유연탄(역청탄, 아역청탄), 무연탄 순으로 적다. 석탄에 수분이 많으면 발열량이 낮아지고 수송비도 증가하므로 석탄의 혼합, 분쇄, 분리 등의 과정에서 수분을 제어할 필요가 있다.
아울러, 관련된 종래기술로서 대한민국 등록특허공보 제10-0680905호(2007. 2. 8. 공개)의 건조 장치와, 대한민국 등록특허공보 제10-1216827호(2012.12.28. 공개)의 과열증기를 이용한 석탄 건조 장치가 있다.
본 발명은 화력발전소의 연료로 사용되는 석탄을 재열증기로 건조시켜 석탄의 적정 함수율을 유지할 수 있도록 하여 석탄의 발열량을 높임으로써, 화력발전소 보일러의 연소효율을 향상시켜 연료사용량을 절감할 수 있도록 하기 위한 것이 목적이다.
또한, 본 발명은, 석탄에 함유된 수분의 조절로 석탄의 불완전연소로 인한 환경문제를 방지할 수 있도록 하는 건조기술과 화력발전소에 적용이 가능한 기술을 제공하기 위한 것이 다른 목적이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 석탄을 건조하는 시스템에 있어서, 한 쌍의 제1구동 스프로킷과 한 쌍의 제1종동 스프로킷이 일정 거리로 이격되어 각각 제1체인들로 체결되고, 제1체인들 사이에 복수의 제1이송플레이트가 힌지 결합되며, 제1구동 스프로킷과 제1종동 스프로킷 사이에 연결된 상측 제2체인 아래에 제1이송플레이트를 수평 지지하는 한 쌍의 제1가이드레일이 설치되고, 제1구동 스프로킷과 제1종동 스프로킷 사이에 연결된 하측 제1체인 아래에 제1이송플레이트를 수평 지지하는 한 쌍의 제2가이드레일이 설치되며, 상기 상측 제1체인 아래에 재열기에서 공급된 재열증기를 분사하는 제1증기챔버가 설치되고, 상기 하측 제1체인 아래에 재열기에서 공급된 재열증기를 분사하는 제2증기챔버가 설치되며, 상기 상측 제1체인 위에 배가스를 포집하는 제1배가스챔버가 설치되고, 상기 하측 제1체인 위에 배가스를 포집하는 제2배가스챔버가 설치된 제1석탄건조기; 한 쌍의 제2구동 스프로킷과 한 쌍의 제2종동 스프로킷이 일정 거리로 이격되어 각각 제2체인들로 연결되고, 제2체인들 사이에 복수의 제2이송플레이트가 힌지 결합되며, 제2구동 스프로킷과 제2종동 스프로킷 사이에 연결된 상측 제2체인 아래에 제2이송플레이트를 수평 지지하는 한 쌍의 제3가이드레일이 설치되고, 제2구동 스프로킷과 제2종동 스프로킷 사이에 연결된 하측 제2체인 아래에 제2이송플레이트를 수평 지지하는 한 쌍의 제4가이드레일이 설치되며, 상기 상측 제2체인 아래에 재열기에서 공급된 재열증기를 분사하는 제3증기챔버가 설치되고, 상기 하측 제2체인 아래에 재열기에서 공급된 재열증기를 분사하는 제4증기챔버가 설치되며, 상기 상측 제2체인 위에 배가스를 포집하는 제3배가스챔버가 설치되고, 상기 하측 체인 위에 배가스를 포집하는 제4배가스챔버가 설치된 제2석탄건조기; 및 상기 제2석탄건조기 아래에 설치되어 재열증기로 건조된 석탄을 이송하면서 상온에서 자연 건조시키는 제3석탄건조기;를 포함하고, 상기 제1석탄건조기에서 1차 건조된 석탄을 제2석탄건조기로 투입시켜 2차 건조되도록 이루어진 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치를 제공한 것이 특징이다.
또한, 본 발명에서, 상기 제1증기챔버 내지 제4증기챔버에는 재열기로부터 재열증기를 공급하는 증기공급관이 각각 연결되고, 상기 제1배가스챔버 내지 제4배가스챔버에는 배가스를 배출하는 가스배출관이 각각 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 제1증기챔버 내지 제4증기챔버와 상기 제1배가스챔버 내지 제4배가스챔버는 복수로 구획될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 제1이송플레이트는 제1체인에 편향되어 힌지 결합되고, 상기 제2이송플레이트는 제2체인에 편향되어 힌지 결합되며, 제1이송플레이트와 제2이송플레이트에 각각 복수의 통공이 형성되되, 각 통공은 제1이송플레이트 또는 제2이송플레이트의 전체 면적 대비 타공율이 10~15%가 될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 제1종동 스프로킷과 제2종동 스프로킷 아래에 가이드 바가 각각 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 제1구동 스프로킷과 제2구동스프로킷은 각각 구동모터로부터 발생된 회전 동력이 감속기를 거쳐 전달되도록 연결될 수 있다.
본 발명은 다단의 석탄건조기에서 고온의 재열증기를 이용하여 화력발전소의 사용 연료인 석탄 내부와 외부에 잔존하는 수분을 제거하여 석탄의 불완전연소를 방지함으로써 석탄 열량의 향상과 공해물질의 배출을 최소화하고, 시스템의 부식방지 및 내구성을 향상시키며, 수분감소에 따른 자연발화율을 감소시키고, 석탄미분기의 분쇄능률 및 석탄의 연소 때에 발전보일러의 열분포를 향상시키며, 석탄의 이송 때에 이동 통로 막힘 현상을 해소할 수 있고, 수요가 적은 저급 석탄의 활용도를 높여 석탄 공급의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 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 있으며, 해외기술의 대체효과와 설비의 해외 수출 등의 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치를 나타낸 측면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치의 종동 스프로킷의 주요 부분을 나타낸 사시도이다.
본 발명에 따른 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치에 관한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에서, 저탄장(10)은 화력발전소의 보일러 연료로 사용하기 위한 석탄을 보관 및 저장하는 곳이다. 석탄은 표면 수분과 내부 수분이 포함되어 있다. 더욱이 저탄장(10)에 저장된 석탄은 주기적으로 물을 뿌려 석탄가루의 비산을 방지하고 있다. 저탄장(10)에 저장된 석탄은 컨베이어시스템 등의 이송수단을 통해 석탄 건조 장치로 이송된다. 이때, 수분이 제거되지 않은 저탄장(10)의 석탄을 석탄 건조 장치와 연결된 건조용 석탄 공급탱크(20)로 옮겨 저장할 수 있을 것이다.
그리고 석탄 공급탱크(20)에 저장된 석탄은 석탄 정량공급기(30)에서 일정량으로 석탄 건조 장치(100)에 공급되도록 한다.
석탄 건조 장치(100)는 복층으로 설치되는 2개의 제1석탄건조기(110) 및 제2석탄건조기(140)와, 제2석탄건조기(140)에서 배출된 석탄을 자연 건조시키기 위한 제3석탄건조기(170)가 포함된다. 제1석탄건조기(110)와 제2석탄건조기(140)는 동일한 구조로 이루어져 있다.
도 2에서, 제1석탄건조기(110)는 한 쌍의 제1구동 스프로킷(111)과, 제1구동 스프로킷과 일정 거리로 이격 설치된 한 쌍의 제1종동 스프로킷(112)이 설치된다. 제1구동 스프로킷(111)과 제1종동 스프로킷(112)은 각각 일정한 크기의 폭을 가진 드럼 양측에 스프로킷이 구성된다. 따라서 제1구동 스프로킷(111)과 제1종동 스프로킷(112)은 좌우로 일정 거리를 두고 위치되고, 제1구동 스프로킷(111)과 제1종동 스프로킷(112)의 전후에 각각 한 쌍의 스프로킷이 구성된 것이다. 그리고 한 쌍의 제1구동 스프로킷(111)과 한 쌍의 제1종동 스프로킷(112) 사이에 회전력 전달을 위하여 한 쌍의 제1체인(113)이 체결된다.
도 3에서, 제1구동 스프로킷(111)에 제1구동모터(118)로부터 발생된 회전 동력이 제1감속기(119)를 거쳐 전달되도록 연결된다.
도 4에서, 제1체인(113) 사이에는 복수의 제1이송플레이트(114)가 힌지 결합된다. 제1이송플레이트(114)는 평판 형상으로 좌우로 연속 배열된다. 제1이송플레이트(114)는 제1체인(113) 사이에 일정 간격으로 힌지가 결합되되, 힌지는 제1이송플레이트(114)에 편향되어 위치되고, 제1체인(113)에 형성된 힌지공에 힌지 결합된다. 제1이송플레이트(114)는 상하로 관통된 통공(114a)이 형성되고, 통공(114a)은 제1이송플레이트(114) 전체 면적 대비 대략 10~15%의 타공율로 형성된다. 통공(114a)은 하부에서 분사된 재열증기가 통과하는 구멍이다.
그러므로 한 쌍의 제1구동 스프로킷(111)과 제1종동 스프로킷(112), 제1체인(113)과 제1이송플레이트(114)의 결합으로 석탄을 이송하는 컨베이어와 같은 역할을 하게 된다.
또한, 제1구동 스프로킷(111)과 제1종동 스프로킷(112) 사이에 위치하는 상측 제1체인(113a) 아래에 복수의 제1이송플레이트(114)를 각각 수평 지지하는 한 쌍의 제1가이드레일(115)이 설치된다. 또한, 제1구동 스프로킷(111)과 제1종동 스프로킷(112) 사이에 위치하는 하측 제1체인(113b) 아래에 복수의 제1이송플레이트(114)를 각각 수평 지지하는 한 쌍의 제2가이드레일(116)이 설치된다. 제1가이드레일(115)과 제2가이드레일(116)은 편향되게 제1체인(113)에 힌지 결합된 제1이송플레이트(114)가 수평을 유지하면서 석탄을 이송할 수 있도록 하는 것이다. 이때, 제1구동 스프로킷(111)의 회전력에 의하여 제1체인(113)으로 체결된 제1종동 스프로킷(112)이 회전되는 동안 상측 제1체인(113a)에 결합된 제1이송플레이트(114)로 석탄을 이송하고, 하측 제1체인(113b)에 결합된 제1이송플레이트(114)로 석탄을 이송할 수 있도록 2단으로 구성된다.
상측 제1체인(113a) 아래에는 일정의 공간부가 형성된 제1증기챔버(120)가 구성되고, 하측 제1체인(113b) 아래에는 일정의 공간부가 형성된 제2증기챔버(123)가 구성된다. 제1증기챔버(120)와 제2증기챔버(123)는 하나 이상으로 구획되어 설치될 수 있다. 제1증기챔버(120)와 제2증기챔버(123)는 증기공급관(121)을 통해 재열기(40)로부터 공급된 재열증기가 공급된다.
또한, 상측 제1체인(113a) 위에 일정의 공간부가 형성된 제1배가스챔버(124)가 구성되고, 하측 제1체인(113b) 위에 일정의 공간부가 형성된 제2배가스챔버(126)가 구성된다. 제1배가스챔버(124)와 제2배가스챔버(126)는 하나 이상으로 구획되어 설치될 수 있다. 제1배가스챔버(124)와 제2배가스챔버(126)는 제1증기챔버(120)와 제2증기챔버(123)에서 각각 분사된 후에 변화된 배가스를 포집한 후에 가스배출관(125)을 통해 외부로 배출할 수 있도록 하는 것이다. 가스배출관(125)에는 배가스를 흡입하는 송풍기가 설치될 수 있다. 그리고 가스배출관(125)을 통해 배출되는 배가스는 재열기(40)로 투입되어 일정 온도로 재가열된 재열증기가 증기공급관(121)을 거쳐 제1석탄건조기(110)의 제1증기챔버(120) 및 제2증기챔버(123)로 공급된다.
한편, 제2석탄건조기(140)는 제1석탄건조기(110) 하단에 설치되어 제1석탄건조기(110)에서 재열증기로 1차 건조된 석탄을 2차 건조하는 시키는 것으로, 제2석탄건조기(140)는 제1석탄건조기(110)와 대략 동일한 구성으로 이루어져 있다.
즉 제2석탄건조기(140)는 한 쌍의 제2구동 스프로킷(141)과, 제2구동 스프로킷과 일정 거리로 이격 설치된 한 쌍의 제2종동 스프로킷(142)이 설치된다. 제2구동 스프로킷(141)과 제2종동 스프로킷(142)은 각각 일정한 크기의 폭을 가진 드럼 양측에 스프로킷이 구성된다. 따라서 제2구동 스프로킷(141)과 제2종동 스프로킷(142)은 좌우로 일정 거리를 두고 위치되고, 제2구동 스프로킷(141)과 제2종동 스프로킷(142)의 전후에 각각 한 쌍의 스프로킷이 구성된 것이다.
그리고 한 쌍의 제2구동 스프로킷(141)과 한 쌍의 제2종동 스프로킷(142) 사이에 회전력 전달을 위하여 한 쌍의 제2체인(143)이 체결된다. 제2체인(143) 사이에는 복수의 제2이송플레이트(144)가 힌지 결합된다. 제2이송플레이트(144)는 평판 형상으로 좌우로 연속 배열된다. 제2이송플레이트(144)는 제2체인(143) 사이에 일정 간격으로 힌지가 결합되되, 힌지는 제2이송플레이트(144)에 편향되어 위치되고, 제2체인(143)에 형성된 힌지공에 힌지 결합된다. 제2이송플레이트(144)는 상하로 관통된 통공(144a)이 형성되고, 통공(144a)은 제2이송플레이트(144) 전체 면적 대비 대략 10~15%의 타공율로 형성된다. 통공(144a)은 하부에서 분사된 재열증기가 통과하는 구멍이다.
그러므로 한 쌍의 제2구동 스프로킷(141)과 제2종동 스프로킷(142), 제2체인(143)과 제2이송플레이트(144)의 결합으로 석탄을 이송하는 컨베이어와 같은 역할을 하게 된다.
또한, 제2구동 스프로킷(141)과 제2종동 스프로킷(142) 사이에 위치하는 상측 제2체인(143a) 아래에 복수의 제2이송플레이트(144)를 각각 수평 지지하는 한 쌍의 제3가이드레일(145)이 설치된다. 또한, 제2구동 스프로킷(141)과 제2종동 스프로킷(142) 사이에 위치하는 하측 제2체인(143b) 아래에 복수의 제2이송플레이트(144)를 각각 수평 지지하는 한 쌍의 제4가이드레일(146)이 설치된다. 제3가이드레일(145)과 제4가이드레일(146)은 편향되게 제2체인(143)에 힌지 결합된 제2이송플레이트(144)가 수평을 유지하면서 석탄을 이송할 수 있도록 하는 것이다. 이때, 제2구동 스프로킷(141)의 회전력에 의하여 제2체인(143)으로 체결된 제2종동 스프로킷(142)이 회전되는 동안 상측 제2체인(143a)에 결합된 제2이송플레이트(144)로 석탄을 이송하고, 하측 제2체인(143b)에 결합된 제2이송플레이트(144)로 석탄을 이송할 수 있도록 2단으로 구성된다.
상측 제2체인(143a) 아래에는 일정의 공간부가 형성된 제3증기챔버(150)가 구성되고, 하측 제2체인(143b) 아래에는 일정의 공간부가 형성된 제4증기챔버(153)가 구성된다. 제3증기챔버(150)와 제4증기챔버(153)는 하나 이상으로 구획되어 설치될 수 있다. 제3증기챔버(150)와 제4증기챔버(153)는 증기공급관(121)을 통해 재열기(40)로부터 공급된 재열증기가 공급된다.
또한, 상측 제2체인(143a) 위에 일정의 공간부가 형성된 제3배가스챔버(154)가 구성되고, 하측 제2체인(143b) 위에 일정의 공간부가 형성된 제4배가스챔버(156)가 구성된다. 제3배가스챔버(154)와 제4배가스챔버(156)는 하나 이상으로 구획되어 설치될 수 있다. 제3배가스챔버(154)와 제4배가스챔버(156)는 제3증기챔버(150)와 제4증기챔버(153)에서 각각 분사된 후에 변화된 배가스를 포집한 후에 가스배출관(125)을 통해 외부로 배출할 수 있도록 하는 것이다. 가스배출관(125)에는 배가스를 흡입하는 송풍기가 설치될 수 있다. 그리고 가스배출관(125)을 통해 배출되는 배가스는 재열기(40)로 투입되어 일정 온도로 재가열된 재열증기가 증기공급관(121)을 거쳐 제2석탄건조기(140)의 제3증기챔버(150) 및 제4증기챔버(153)로 공급된다.
제1석탄건조기(110)와 제2석탄건조기(140)의 체인 및 제2이송플레이트의 이송속도는 대략 분당 4m 내외이고, 시간당 33톤 내외의 석탄이 이송되도록 하는 것이 좋다.
제3석탄건조기(170)는 제2석탄건조기(140) 아래에 설치되어 재열증기로 건조되어 배출된 석탄을 이송하면서 상온에서 자연 건조시키는 것이다. 제3석탄건조기(170)는 평벨트 컨베이어나 U자 형상의 벨트 컨베이어로 이루어진 것이다.
제3석탄건조기(170)를 거치면서 자연 건조된 석탄은 건조석탄 저장조(50)에 저장되었다가 화력발전소의 보일러 연료로 공급된다.
이와 같이 이루어진 본 발명의 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치에 관하여 작동을 설명한다.
우선, 저탄장(10)에서 건조용 석탄 공급탱크(20)에 이송된 건조용 석탄은 석탄 정량공급기(30)로부터 석탄 건조 장치(100)로 투입된다. 석탄 건조 장치(100)의 제1석탄건조기(110)의 제1투입구(130)를 통해 일정량으로 투입된 건조용 석탄은 한 쌍의 제1구동 스프로킷(111)과 한 쌍의 제1종동 스프로킷(112) 사이 상측 제1체인(113a)에 결합된 제1이송플레이트(114) 위에 적재되어 이송된다. 이때, 상측 제1체인(113a) 하부에 설치된 제1증기챔버(120)로 재열기(40)로부터 제1증기공급관(121)을 통해 고온의 재열증기가 공급되고, 제1증기챔버(120)로 공급된 재열증기는 제1이송플레이트(114)에 형성된 통공(114a)으로 분사된다. 통공(114a)을 통해 재열증기가 분사되면 제1이송플레이트(114) 위에 이송 중인 석탄은 가열되어 건조된다. 또한, 제1이송플레이트(114)의 통공(114a)을 통과한 재열증기는 배가스 형태로 상측 제1체인(113a) 상부에 설치된 제1배가스챔버(124)에 포집된 후에 가스배출관(125)을 통해 배출된다. 그리고 가스배출관(125)에는 배가스를 흡입하는 송풍기에 의하여 배가스의 배출이 가속화된다. 그리고 가스배출관(125)을 통해 배출되는 배가스는 재열기(40)로 투입되어 일정 온도로 재가열된 후에 재열증기 상태로 증기공급관(121)을 거쳐 제1석탄건조기(110)의 제1증기챔버(120)에 공급된다.
또한, 제1증기챔버(120)는 상측 제1체인(113a) 하부에 하나 이상으로 연속적으로 설치되어 석탄이 제1이송플레이트(114)로 이송되는 도중에 여러 번의 건조과정을 거치게 된다.
도 3에서, 상측 제1체인(113a)에 편향되어 힌지 결합된 제1이송플레이트(114)는 제1가이드레일(115)을 따라 가는 동안 수평상태를 유지하다가 제1가이드레일(115)이 단절된 지점에 이르면, 제1이송플레이트(114)는 편향된 힌지 결합에 의하여 자중에 의하여 회전하면서 수직상태가 된다. 이때, 제1이송플레이트(114) 위의 석탄은 하측 제1체인(113b)에 힌지 결합된 제1이송플레이트(114) 위로 떨어져 적재된다.
그리고 제1종동 스프로킷(112)으로 이송되는 제1체인(113)에 힌지 결합된 제1이송플레이트(114)는 수직상태를 유지하다가 제1종동 스프로킷(112) 하부에 원호 형상으로 설치된 제1가이드 바(117)에 의하여 다시 수평상태로 이송된다. 이는 도 5에서, 제2가이드레일(116) 위에 일측이 고정된 제1가이드 바(117)에 의하여 이송되는 제1이송플레이트(114)는 수직상태에서 수평상태가 된다.
또한, 상측 제1체인(113a)의 제1이송플레이트(114)로부터 낙하되어 하측 제1체인(113b) 위로 적재되어 이송되는 석탄은 하측 제1체인(113b) 하부에 하나 이상으로 연속 설치된 제2증기챔버(123)로 공급된 재열증기에 의하여 가열되어 연속적인 건조과정을 거치게 된다. 그리고 하측 제1체인(113b) 상부에 설치된 제2배가스챔버(126)에서 석탄 건조 후에 포집된 배가스가 가스배출관(125)을 통해 배출된다.
또한, 하측 제1체인(113b)에 편향되어 힌지 결합된 제1이송플레이트(114)는 제2가이드레일(116)을 따라 가는 동안 수평상태를 유지하다가 제2가이드레일(116)이 단절된 지점에 이르면, 제1이송플레이트(114)는 편향된 힌지 결합에 의하여 자중에 의하여 회전하면서 수직상태가 된다. 이때, 제1이송플레이트(114) 위의 석탄은 제1배출구(131)를 통해 제2석탄건조기(140)의 제1투입구(130)로 투입된다. 그리고 제1구동 스프로킷(111)으로 이송되는 제1체인(113)에 힌지 결합된 제1이송플레이트(114)는 수직상태를 유지하다가 제1구동 스프로킷(111)의 회전을 따라 이송되면서 다시 수평상태가 된다.
따라서 제1석탄건조기(110)의 제1구동 스프로킷(111)과 제1종동 스프로킷(112) 사이에 체결된 제1체인(113)의 이송으로 제1이송플레이트(114) 위에 적재되어 이송되는 석탄은 상측 제1체인(113a)과 하측 제1체인(113b)에서 각각 고온의 재열증기로 연속적인 건조로 석탄 표면 및 내부의 수분을 제거하게 된다.
한편, 제1석탄건조기(110)에서 건조과정을 거친 석탄이 제1배출구(131)를 통해 배출되면 제1석탄건조기(110) 아래에 설치된 제2석탄건조기(140)의 제2투입구(160)로 투입된다.
석탄 건조 장치(100)의 제2석탄건조기(140)의 제2투입구(160)를 통해 투입된 1차 건조된 석탄은 한 쌍의 제2구동 스프로킷(141)과 한 쌍의 제2종동 스프로킷(142) 사이 상측 제2체인(143a)에 결합된 제2이송플레이트(144) 위에 적재되어 이송된다. 이때, 상측 제2체인(143a) 하부에 설치된 제3증기챔버(150)로 재열기(40)로부터 제2증기공급관(151)을 통해 고온의 재열증기가 공급되고, 제3증기챔버(150)로 공급된 재열증기는 제2이송플레이트(144)에 형성된 통공(144a)으로 분사된다. 통공(144a)을 통해 재열증기가 분사되면 제2이송플레이트(144) 위에 이송 중인 석탄은 가열되어 건조된다. 또한, 제2이송플레이트(144)의 통공(144a)을 통과한 재열증기는 배가스 형태로 상측 제2체인(143a) 상부에 설치된 제3배가스챔버(154)에 포집된 후에 가스배출관(125)을 통해 배출된다. 그리고 가스배출관(125)에는 배가스를 흡입하는 송풍기에 의하여 배가스의 배출이 가속화된다. 그리고 가스배출관(125)을 통해 배출되는 배가스는 재열기(40)로 투입되어 일정 온도로 재가열된 후에 재열증기 상태로 증기공급관(121)을 거쳐 제2석탄건조기(140)의 제3증기챔버(150)에 공급된다.
또한, 제3증기챔버(150)는 상측 제2체인(143a) 하부에 하나 이상으로 연속적으로 설치되어 석탄이 제2이송플레이트(144)로 이송되는 도중에 여러 번의 건조과정을 거치게 된다.
그리고 상측 제2체인(143a)에 편향되어 힌지 결합된 제2이송플레이트(144)는 제3가이드레일(145)을 따라 가는 동안 수평상태를 유지하다가 제3가이드레일(145)이 단절된 지점에 이르면, 제2이송플레이트(144)는 편향된 힌지 결합에 의하여 자중에 의하여 회전하면서 수직상태가 된다. 이때, 제2이송플레이트(144) 위의 석탄은 하측 제2체인(143b)에 힌지 결합된 제2이송플레이트(144) 위로 떨어져 적재된다.
그리고 제2종동 스프로킷(142)으로 이송되는 제2체인(143)에 힌지 결합된 제2이송플레이트(144)는 수직상태를 유지하다가 제2종동 스프로킷(142) 하부에 원호 형상으로 설치된 제2가이드 바(157)에 의하여 다시 수평상태로 이송된다. 이는 제4가이드레일(146) 위에 일측이 고정된 제2가이드 바(157)에 의하여 이송되는 제2이송플레이트(144)는 수직상태에서 수평상태가 된다.
또한, 상측 제2체인(143a)의 제2이송플레이트(144)로부터 낙하되어 하측 제2체인(143b) 위로 적재되어 이송되는 석탄은 하측 제2체인(143b) 하부에 하나 이상으로 연속 설치된 제4증기챔버(153)로 공급된 재열증기에 의하여 가열되어 연속적인 건조과정을 거치게 된다. 그리고 하측 제2체인(143b) 상부에 설치된 제4배가스챔버(156)에서 석탄 건조 후에 포집된 배가스가 가스배출관(125)을 통해 배출된다.
또한, 하측 제2체인(143b)에 편향되어 힌지 결합된 제2이송플레이트(144)는 제4가이드레일(146)을 따라 가는 동안 수평상태를 유지하다가 제4가이드레일(146)이 단절된 지점에 이르면, 제2이송플레이트(144)는 편향된 힌지 결합에 의하여 자중에 의하여 회전하면서 수직상태가 된다. 이때, 제2이송플레이트(144) 위의 석탄은 제2배출구(161)를 통해 제3석탄건조기(170)로 배출된다. 그리고 제2구동 스프로킷(141)으로 이송되는 제2체인(143)에 힌지 결합된 제2이송플레이트(144)는 수직상태를 유지하다가 제2구동 스프로킷(141)의 회전을 따라 이송되면서 다시 수평상태가 된다.
따라서 제2석탄건조기(140)의 제2구동 스프로킷(141)과 제2종동 스프로킷(142) 사이에 체결된 제2체인(143)의 이송으로 제2이송플레이트(144) 위에 적재되어 이송되는 석탄은 상측 제2체인(143a)과 하측 제2체인(143b)에서 각각 고온의 재열증기로 연속적인 건조로 석탄 표면 및 내부의 수분을 2차적으로 제거하게 된다.
제2석탄건조기(140)는 제1석탄건조기(110)와 동일한 구성 및 구조에 의하여 동일한 건조과정으로 석탄을 건조시킨다. 따라서 건조용 석탄은 제1석탄건조기(110)에서 1차로 건조된 후에 제2석탄건조기(140)에서 2차로 건조되는 것이다.
제2석탄건조기(140)에서 2차 건조과정을 거친 석탄은 제2배출구(161)를 통해 배출되어 제3석탄건조기(170)로 배출된다. 제3석탄건조기(170)는 제2석탄건조기(140)에서 투입된 석탄을 벨트 컨베이어로 이송하면서 일정 온도로 가열된 석탄을 상온에서 자연 건조 및 냉각시킨다. 제3석탄건조기(170)로 이송된 석탄은 건조석탄 저장조(50)로 투입되어 저장된 후에 화력발전소(60)로 이송된다.
제1석탄건조기(110) 및 제2석탄건조기(140)에서 건조과정을 거친 석탄의 온도를 대략 90~110℃까지 상승시킬 수 있도록 한다. 석탄의 자연발화 온도는 대략 93~95℃이지만, 재열증기의 온도는 대략 400~600℃로 산소가 희박하여 석탄을 발화시키지 않아 화재의 위험이 없다.
또한, 재열기(40)에서 생성된 재열증기는 기화열인 증발잠열과 가열 현열에 의해 만들어진 응축전열과 복사전도열이 혼합된 투명한 기체이다. 재열증기는 보일러에서 발생된 포화증기를 재열기로 가열시켜 생성한다. 발전을 위한 보일러에서 생성되는 증기는 고압 및 고온이지만, 재열기에서 생성되는 재열증기는 저압 및 고온이다. 재열증기는 상온의 물을 가열시켜 생성하므로 물속의 잔존산소가 수 ppm으로 공기 혼합이 없다면 무산소 상태로 열처리가 가능하고, 보유 열량이 높아 열을 전달하는 힘과 건조능력이 매우 강하다. 재열증기는 열풍, 즉 고온공기의 열처리 능력에 비하여 대략 10배 정도 우수하다. 따라서 재열증기는 석탄 내 잠열을 빼앗는데 효과적이다.
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.
본 발명에 따른 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치는 석탄 열량의 향상과 공해물질의 배출을 최소화하고, 시스템의 부식방지 및 내구성을 향상시키며, 수분감소에 따른 자연발화율을 감소시키고, 석탄미분기의 분쇄능률 및 석탄의 연소 때에 발전보일러의 열분포를 향상시키며, 석탄의 이송 때에 이동 통로 막힘 현상을 해소할 수 있고, 수요가 적은 저급 석탄의 활용도를 높여 석탄 공급의 안정성을 향상시킬 수 있으므로, 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (6)

  1. 석탄을 건조하는 시스템에 있어서,
    한 쌍의 제1구동 스프로킷과 한 쌍의 제1종동 스프로킷이 일정 거리로 이격되어 각각 제1체인들로 체결되고, 제1체인들 사이에 복수의 제1이송플레이트가 힌지 결합되며, 제1구동 스프로킷과 제1종동 스프로킷 사이에 연결된 상측 제2체인 아래에 제1이송플레이트를 수평 지지하는 한 쌍의 제1가이드레일이 설치되고, 제1구동 스프로킷과 제1종동 스프로킷 사이에 연결된 하측 제1체인 아래에 제1이송플레이트를 수평 지지하는 한 쌍의 제2가이드레일이 설치되며, 상기 상측 제1체인 아래에 재열기에서 공급된 재열증기를 분사하는 제1증기챔버가 설치되고, 상기 하측 제1체인 아래에 재열기에서 공급된 재열증기를 분사하는 제2증기챔버가 설치되며, 상기 상측 제1체인 위에 배가스를 포집하는 제1배가스챔버가 설치되고, 상기 하측 제1체인 위에 배가스를 포집하는 제2배가스챔버가 설치된 제1석탄건조기;
    한 쌍의 제2구동 스프로킷과 한 쌍의 제2종동 스프로킷이 일정 거리로 이격되어 각각 제2체인들로 연결되고, 제2체인들 사이에 복수의 제2이송플레이트가 힌지 결합되며, 제2구동 스프로킷과 제2종동 스프로킷 사이에 연결된 상측 제2체인 아래에 제2이송플레이트를 수평 지지하는 한 쌍의 제3가이드레일이 설치되고, 제2구동 스프로킷과 제2종동 스프로킷 사이에 연결된 하측 제2체인 아래에 제2이송플레이트를 수평 지지하는 한 쌍의 제4가이드레일이 설치되며, 상기 상측 제2체인 아래에 재열기에서 공급된 재열증기를 분사하는 제3증기챔버가 설치되고, 상기 하측 제2체인 아래에 재열기에서 공급된 재열증기를 분사하는 제4증기챔버가 설치되며, 상기 상측 제2체인 위에 배가스를 포집하는 제3배가스챔버가 설치되고, 상기 하측 체인 위에 배가스를 포집하는 제4배가스챔버가 설치된 제2석탄건조기; 및
    상기 제2석탄건조기 아래에 설치되어 재열증기로 건조된 석탄을 이송하면서 상온에서 자연 건조시키는 제3석탄건조기;를 포함하고,
    상기 제1석탄건조기에서 1차 건조된 석탄을 제2석탄건조기로 투입시켜 2차 건조되도록 이루어진 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1증기챔버 내지 제4증기챔버에는 재열기로부터 재열증기를 공급하는 증기공급관이 각각 연결되고, 상기 제1배가스챔버 내지 제4배가스챔버에는 배가스를 배출하는 가스배출관이 각각 연결된 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1증기챔버 내지 제4증기챔버와 상기 제1배가스챔버 내지 제4배가스챔버는 복수로 구획된 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1이송플레이트는 제1체인에 편향되어 힌지 결합되고, 상기 제2이송플레이트는 제2체인에 편향되어 힌지 결합되며, 제1이송플레이트와 제2이송플레이트에 각각 복수의 통공이 형성되되, 각 통공은 제1이송플레이트 또는 제2이송플레이트의 전체 면적 대비 타공율이 10~15%인 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1종동 스프로킷과 제2종동 스프로킷 아래에 가이드 바가 각각 설치된 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1구동 스프로킷과 제2구동스프로킷은 각각 구동모터로부터 발생된 회전 동력이 감속기를 거쳐 전달되도록 연결된 재열증기를 이용한 석탄 건조 장치.
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