WO2019039656A1 - 석탄 건조부를 갖는 석탄 화력발전시스템 - Google Patents

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배종석
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(주)하나이엔지
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Definitions

  • the present invention relates to a coal thermal power generation system having a coal drying section.
  • Coal is classified into high grade coal and low grade coal depending on the degree of carbonization.
  • high grade coal has a low moisture content and low grade coal has a relatively high water content. Due to such difference in moisture content, low-grade coal is low in the possibility of complete combustion and low in calorific value, so it is not suitable to be used as fuel as it is.
  • low-grade coal since low-grade coal has a low possibility of complete combustion, the amount of unburned coal is relatively larger than that of high-grade coal.
  • An object of the present invention is to provide a coal-fired power generation system capable of increasing the burning rate of coal to improve the calorific value and minimize the amount of briquette.
  • Another object of the present invention is to provide a coal thermal power generation system capable of efficiently treating unburnt minerals.
  • a coal thermal power generation system comprising: a coal crushing unit for crushing coal; A coal drying unit for receiving the pulverized coal to remove moisture of the coal; A coal boiler for burning the pulverized coal dried in the coal dryer; A steam generator installed inside the coal boiler and containing steam for obtaining heat energy generated by combustion of the pulverized coal; and an electric power generator having a steam turbine connected to the steam drum; A condenser unit for recovering heat energy from the steam passing through the steam turbine and condensing the steam; A hot air moving passage having a suction portion for sucking outside air, a heat energy acquiring portion disposed inside the condenser portion, and a discharge portion connected to the coal drying portion; and a blower for blowing the air sucked from the suction portion toward the discharge portion And a hot air supply unit having an air blowing unit.
  • the coal drying unit includes an inner tubular member formed of a membrane material that extends along the transverse direction with the input portion into which the pulverized coal is input, the pulverized coal is blocked and the air passes through the inner tubular portion,
  • An outer cylinder portion having a dry air inflow portion and a dry air outflow portion through which the air introduced from the dry air inflow portion is discharged and which rotatably supports the inner cylinder portion on the outer side of the inner cylinder portion about the transverse axis;
  • a driving roller unit installed on the outer tube to provide a driving force to rotate the inner tube about the transverse axis.
  • the inner tube has a coating section provided with a coating agent spraying part for spraying the hydrophobic coating agent onto the pulverized coal in at least a part of the section.
  • the inner tube may include a pre-drying section for pre-drying the pulverized coal at the front end of the coating section and a final drying section for finally drying the pulverized coal at the rear end of the coating section .
  • a coal coal receiving passage for receiving the pulverized coal from the discharge end of the inner cylinder portion; a dry coal feed passage for connecting the coal receiving portion and the boiler; and an open / close valve for opening and closing the dry coal feed passage .
  • the coal-fired power generation system according to the present invention can efficiently remove moisture contained in coal through the coal drying unit, and thus the coal having a high possibility of complete combustion and a high calorific value can be used as the fuel for the boiler.
  • This coal-fired power generation system can reduce the operation cost of the power plant by using low-grade low-grade coal as fuel, and can also reduce the amount of briquettes of coal ash produced during coal combustion relatively.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a coal thermal power generation system having a coal drying unit according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a coal drying unit according to the present invention
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method of pelletizing a microbial component according to the present invention
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a briquettes separator for separating unburnt briquettes from the ash according to the present invention
  • FIG. 5 is a flowchart showing a method for separating a briquettes using the briquettes separator 230 according to the present invention.
  • the coal-fired power generation system includes a coal crushing unit 110 for crushing coal.
  • the coal crushing unit 110 finely crushes coal, that is, raw coal, to be used as fuel for the boiler 130.
  • the pulverized coal is transferred to the coal drying unit 120 through the pulverized coal transfer pipe 111.
  • the coal dryer 120 includes an inner cylinder portion 1230 extending along the transverse direction and an inner cylinder portion 1230 extending from the outer cylinder portion 1230 to be rotatable about a transverse axis (Not shown).
  • the inner cylinder 1230 has a charging portion 1231 into which pulverized coal is charged.
  • the input portion 1231 is connected to the pulverized coal transfer pipe 111 to which the pulverized coal is supplied.
  • a bearing 1211 is installed between the pulverized coal transfer pipe 111 and the outer cylinder 1250 so that the inner cylinder 1230 can rotate. It is preferable that the pulverized coal supplied from the pulverized coal transfer pipe 111 is supplied in a non-dispersed state in a fixed amount by the transfer screw.
  • the inner cylinder 1230 is made of a membrane material that blocks the pulverized coal but allows air to pass therethrough.
  • the inner cylinder 1230 has a coating section provided with a coating agent spraying section 1235 for spraying the hydrophobic coating agent on the pulverized coal.
  • the hydrophobic coating agent comprises a biomass-derived carbon component.
  • the biomass-derived carbon component is preferably a saccharide obtained from sugar cane stock solution or molasses, a saccharide converted from wood-based lignocellulose, or a saccharide obtained by enzymatic decomposition of starch system.
  • a method for producing a hydrophobic coating agent can be found in Korean Patent Publication No. 10-1195416.
  • the inner cylinder 1230 has a pre-drying section and a final drying section before and after the coating section, respectively. That is, the pre-drying section, the coating section and the final drying section are sequentially disposed along the moving direction of the pulverized coal supplied through the input section 1231. Although the pre-drying section, the coating section and the final drying section are not explicitly shown in FIG. 2, the stirring blade 1233 installed in the pre-drying section, the coating agent spraying section 1235 installed in the coating section, By identifying the position of the wing 1237, each section can be distinguished.
  • the inner tube 1230 may have a door that can be opened or closed between each pre-drying section, the coating section, and the final drying section.
  • a plurality of stirring blades 1233 for stirring the pulverized coal are installed.
  • the agitating blade 1233 rotates together with the inner tube portion 1230 and agitates the pulverized coal in a manner of sweeping the agitated coal into the air, thereby bringing the agitating blade into contact with the dry air for a relatively large area and time, thereby improving the drying effect.
  • a plurality of stirring blades 1237 for stirring the pulverized coal are installed in the final drying section.
  • the agitating blade 1237 rotates together with the inner tube 1230 to swirl the pulverized coal into the air, thereby bringing it into contact with the dry air for a larger area and time, thereby improving the drying effect.
  • the inner cylinder 1230 is rotatably supported by the outer cylinder 1250 disposed coaxially outside the inner cylinder 1230.
  • a bearing 1240 is provided between the outer tube 1250 and the inner tube 1230 to support the inner tube 1230 so as to be rotatable with respect to the outer tube 1250.
  • at least one driving roller portion 1270 for rotating the outer tube 1250 is installed on the inner wall of the outer tube 1250.
  • the driving roller is driven in contact with the outer surface of the inner tube portion 1230 so that the inner tube portion 1230 is rotated around the axis.
  • the inner cylinder 1230 has a roller contact portion 1239 for facilitating the contact friction with the drive roller 1270.
  • the driving roller 1270 can be deformed in various ways such as gear engagement or chain driving in addition to the contact friction driving method.
  • the inner cylinder 1230 preferably has a rotational speed of between 10 and 100 RPM.
  • the outer tube 1250 includes a drying air inlet 1251 through which hot air flows and a drying air outlet 1253 through which the drying air is discharged.
  • the dry air inflow portion 1251 and the dry air outflow portion 1253 are preferably disposed at positions spaced apart from each other with respect to the longitudinal direction of the outer tube 1250. That is, the dry air introduced through the dry air inflow part 1251 is arranged so as to be filled with dry air over the entire outer surface of the outer tube 1250 so that the dry air can not be immediately discharged through the dry air outflow part 1253.
  • the outer tube 1250 has a coal receiving portion 1255 that receives the pulverized coal finally dried at the discharge end 1238 side of the final drying section of the inner tube 1230.
  • the coal receiving unit 1255 may include a separate heating device to remove moisture remaining in the crushed coal.
  • the outer cylinder 1250 includes a dry coal supply passage 1256 to which the coal receiving portion 1255 and the boiler 130 are connected and an open / close valve 1257 for opening and closing the dry coal supply passage 1256.
  • the on-off valve 1257 may be opened when a predetermined amount of pulverized coal is accumulated in the coal receiving unit 1255.
  • the length of the inner tube 1230 and the outer tube 1250 in the transverse direction according to the present invention can be designed to be longer than the ratio shown in Fig.
  • the coal drying unit 120 according to the present invention is arranged such that the height position of the coal drying unit 120 is lowered so as to be lowered along the discharge end 1238 side from the charging unit 1231, It can be moved gradually to the side of the base 1238, which is preferable.
  • the inclination angle is preferably between 1 and 5 degrees.
  • the coal drying unit 120 having such a structure can effectively remove moisture contained in the pulverized coal supplied through the input unit 1231. That is, the dry air introduced through the dry air inflow portion 1251 passes through the inner cylinder portion 1230 of the membrane material, and the pulverized coal in the inner cylinder portion 1230 is dried, and then the dry air outflow portion 1253 ) To dry coal. Since the coal drying unit 120 firstly removes moisture from the pre-drying zone, coating the coated zone with a hydrophobic material in the coating zone, and finally drying the coal once again, moisture adsorption on the dried coal can be prevented So that the pulverized coal can be supplied to the boiler 130 in a dried state.
  • the boiler 130 burns the pulverized coal supplied from the coal dryer 120.
  • the heat energy generated by the coal burned in the boiler 130 is converted into electric energy through kinetic energy.
  • the present coal thermal power generation system includes an electric power generation unit 140 for such energy conversion.
  • the electric power generating unit 140 includes a steam drum 141, a steam turbine 143, and a generator 145.
  • the steam drum 141 is installed inside the boiler 130 and absorbs the heat energy of the burned coal.
  • the steam drum 141 includes steam, that is, steam vaporized by heat energy obtained from the boiler 130.
  • the steam in the steam drum 141 moves to the steam turbine 143 with high energy and drives the steam turbine 143.
  • the generator 145 connected to the steam turbine 143 via the shaft converts the kinetic energy into electric energy.
  • the condenser unit 150 absorbs energy of steam and condenses it into water.
  • the condenser unit 150 preferably absorbs the energy of steam by using low-temperature water drawn from an external lake, river, or sea. The water condensed by the condenser section 150 is again transferred to the steam drum 141.
  • the coal-fired power generation system includes a hot air supply unit for supplying outside air to the coal drying unit 120 by heating in the condenser unit 150.
  • the hot air supply part is provided with a suction part 161 for sucking outside air and a condenser part 150, a heat energy acquiring part 163 for allowing the sucked air to obtain thermal energy from the steam, And a discharge portion 165 for discharging the refrigerant to the heat exchanger 120 side.
  • the hot air supply unit has a blowing unit 167 for blowing the air sucked from the suction unit 161 to the discharge unit 165 side via the heat energy acquiring unit 163.
  • the discharge portion 165 is connected to the dry air inflow portion 1251.
  • the dry air supplied to the dry air inflow part 1251 passes through the inner cylindrical part 1230 of the membrane material to dry the pulverized coal and then the dry air outflow part 1253, . Accordingly, the coal drying unit 120 can obtain a part of the thermal energy from the waste heat and dry a large amount of coal without a separate heating device.
  • the coal-fired power generation system includes a collecting unit 210 for collecting ash containing non-briquette from steam and exhaust gas generated from the boiler 130.
  • the ash containing the unburned carbon fraction collected by the collecting unit 210 is stored in the silo 220, and the steam and gas other than ash are discharged through the exhaust unit having the denitrification and desulfurization facilities.
  • the ash containing the unburned carbon fraction stored in the silo 220 is continuously or intermittently supplied to the unburnt carbon fraction separator 230.
  • the unburned carbon powder separator 230 separates the unburned carbon powder from the ash containing the unburned carbon powder.
  • the unburnt blanks separated by the unburnt blanket separation unit 230 are transferred to the unburnt blanket storage unit 240 and the refined ash is transferred to the refined ash storage unit 250.
  • the refined ash stored in the refined ash storage unit 250 is inspected for another unburned coal content (LOI) and processed so that it can be recycled if its content is less than 6%.
  • LOI unburned coal content
  • the unburnt coal storage unit 240 includes a check sensor for checking the stored amount of the unburnt coal stored therein.
  • the check sensor may be an infrared sensor or a physical sensor.
  • the unburnt carbon powder separated from the ash can not approach the center of the boiler 130 when it is directly supplied to the boiler 130 because the particle size thereof is small and is likely to be unburned while rising from the wall surface of the boiler 130 having a relatively low temperature
  • the boiler 130 is pelletized so as to be accessible to the central portion of the boiler 130.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method of pelletizing a microbial component according to the present invention.
  • the unburnt blanket powder and the binder are mixed in an agitating bar (S10).
  • the binder employs petroleum-based binders such as pitch, bitumen and asphalt.
  • rapeseed, coffee by-products, bark, pine cones and lignin powder can be added.
  • coffee by-products are preferable as a binder additive because of low water content and high calorific value.
  • a starch-based binder can be adopted as a binder.
  • the starch-based binder comprises starch-based polymer particles, a reactive emulsifier and water.
  • the briquettes and the binder are agitated to mass (S20).
  • the briquettes dispersed as the small particles are bundled together to increase the mass.
  • Wood waste has a relatively low ignition point and is easy to ignite, helping the complete burning of the briquette.
  • a certain amount of ordinary coal powder can be added to or replaced with wood waste. This coal powder is intended to increase the coal content of the briquettes because the unburnt briquettes separated from the briquettes separator 230 also contain ash ash. The higher the coal content of the pellets, the higher the probability of complete combustion.
  • the milled unburnt briquettes are formed into pellets of a predetermined shape and size (S30).
  • the molding may adopt an injection molding method using an injection mold or an extrusion molding method.
  • the milled unburnt briquettes are extruded into a predetermined cross-sectional shape and diameter, and then cut into a predetermined length and pelletized. At this time, it may be pelletized after being extruded and dried for a predetermined period of time and then cut or crushed to a predetermined length.
  • the briquettes of injection-molded briquettes can also be crushed if necessary to further reduce the size of the pellets. It is preferable that the pelletized unburnt minerals are similar in size to the crushed coal as much as possible.
  • the pelletized unburnt briquettes are supplied to the coal crushing unit 110 and crushed together with the raw coal. And the raw coal and the pelletized unburnt briquettes are crushed together and transferred to the coal drying unit 120.
  • the subsequent process is as described above.
  • the weight ratio of the unburnt coal supplied to the coal crushing unit, that is, the pelletized unburnt coal is 5 to 6% .
  • the total moisture value of coal means the value obtained by drying the raw coal at 107 ° C for 60 minutes and dividing the measured weight by the initial weight of the raw coal multiplied by 100.
  • the coal-fired power generation system according to the present invention may further include a coal moisture measurement unit for measuring the total moisture of coal supplied to the coal crushing unit 110.
  • a coal moisture measurement unit for measuring the total moisture of coal supplied to the coal crushing unit 110.
  • some of the coal supplied to the coal crushing unit 110 may be collected as a sample and the total moisture may be measured by an experiment.
  • the moisture contained in the raw coal is diffused into the unburnt briquettes to lower the overall moisture concentration.
  • the drying efficiency in the drying unit 120 can be improved. Since the pelletized briquettes have a low efficiency as relatively fuels rather than coal fuels because they are mixed with ash, it is necessary to appropriately limit the amount of the feed to prevent the burden on the combustion efficiency of the coal fuel boiler. Of course, the weight ratio with respect to coal can be changed according to the properties of the pelletized unburnt briquettes.
  • the unburned carbon powder separator 230 for separating unburned carbon powder from the ash according to the present invention.
  • the unburned carbon powder separator 230 according to the present invention includes a casing 100a having an ash supply passage to which ash is supplied.
  • the ash means a coal-fired material in a boiler 130 of a coal-fired power plant, and includes unburned unburned coal.
  • the ash containing the unburnt blanks flows into the casing 100a through the ash supply passage 110a.
  • the casing 100a has a lower unburned carbon discharge passage 130a and a refined ash discharge passage 150a through which purified ash separated from the ash is separated.
  • the purified ash discharge passage 150a is installed on the upper side of the casing 100a so as to face the unburnt blanket discharge passage 130a.
  • the lower portion of the casing 100a has a funnel shape in which the cross-sectional area in the transverse direction decreases as it goes downward. As a result, the dropped unburnt grit can be easily discharged to the unburnt carbon powder discharge passage 130a by force such as gravity.
  • the casing 100a is provided therein with a conductive ceramic filter portion 200a covering the inlet of the refined ash discharge passage 150a.
  • the conductive ceramic filter 200a is porous and preferably has a size of 75 to 85 micrometers or less. This is to block the briquettes in accordance with the basic fact that the particles of ash are of a certain size (75 to 85 micrometers) or more and correspond to the briquettes.
  • the conductive ceramic filter portion 200a is made of a metal material for electrical conductivity or made in a form including a separate metallic structure.
  • the conductive ceramic filter portion 200a has a plurality of sheet surface portions 201a extending in parallel to each other in the longitudinal direction.
  • the plate surface portions 201a facing each other are designed to have different electrodes. That is, the plurality of plate surface portions 201a are arranged in the order of (+), (-), (+), (-) along the predetermined direction. This is to separate the electrical conductivity between the non-briquette having relatively high electrical conductivity and the refractory ash having relatively low electrical conductivity. Since the plurality of plate surface portions 201a are provided, it is effective to block and separate the unburnt blanks from the ash containing the unburnt blanks in a relatively large area.
  • the unburned carbon powder separator 230 includes a power supply unit for applying or releasing electricity to the conductive ceramic filter unit 200a.
  • the power supply unit is preferably a DC power supply unit, and it is preferable to employ a device capable of applying a relatively high voltage.
  • the unburned carbon powder separator 230 may include a moving part 400a capable of moving the conductive ceramic filter part 200a.
  • the moving part 400a mediates the casing 100a and the conductive ceramic filter part 200a so that the conductive ceramic filter part 200a can move relative to the casing 100a.
  • the moving part 400a can shake off the ash trapped in the through hole of the conductive ceramic filter 200a by inertia using a method of shaking the conductive ceramic filter 200a left or right or up and down.
  • a pressure regulating portion 300a for regulating the air pressure to flow air along the refined ash discharge passage 150a from the inside of the casing 100a is provided.
  • the atmospheric pressure regulator 300a may adopt any one of various pump types such as a reciprocating pump, a rotary pump, and an axial flow pump.
  • the atmospheric pressure regulator 300a may have a mesh for secondarily blocking the ash of a specific size or more.
  • the unburnt briquette separator 230 separates the unburnt briquettes from the ash containing the unburnt briquettes supplied through the ash supply passage 110a, based on the difference in particle size and the difference in the electric conductivity. So that the unburnt blanks can be discharged through the unburnt blanket discharge passage 130a located under the casing 100a and the purified ash is discharged along the refining ash discharge passage 150a located in the upper portion of the casing can do.
  • the method for separating the unburnt blanks using the unburnt briquette separator 230 according to the present invention comprises the steps of: supplying electricity to the conductive ceramic filter 200a; 300a (S100).
  • the ash containing the unburned carbon is supplied into the casing 100a through the ash supply passage 110a (S200).
  • the ash containing the unburned carbon particles approaches the conductive ceramic filter portion 200a because the air flow is directed to the refined ash discharge passage 150a by the air pressure regulating portion 300a.
  • the electrically conductive non-briquetted conductive particles are electrically connected to the plate surface portion 201a by the electric field of the plate surface portion 201a. Is guided to the same electrode as the first electrode 201a and is spaced apart from the plate portion 201a by a predetermined distance.
  • the air pressure regulator 300a is operated as weakly as possible so as to utilize the separation technique according to the difference in electrical conductivity between the briquettes and the refined ash.
  • the insulated particles are attracted to the plate surface portion 201a by being charged with the opposite electrode to the electrode of the plate surface portion 201a due to the influence of the electric field when approaching the plate surface portion 201a to receive electricity.
  • the purified ash drawn to the plate surface portion 201a passes through the through hole and moves along the refining ash discharge passage with a relatively small size.
  • the operation of the air pressure regulator 300a is stopped (S300).
  • the electric supply to the conductive ceramic filter 200a is still maintained, the flow of air acting inside the casing is removed so that there is only an electric field formed by the gravity and the conductive ceramic filter part 200a. Accordingly, the insulative paticle is attracted to the conductive ceramic filter portion 200a due to the electric field of the conductive ceramic filter portion 200a and does not fall, and the conductive particles are transferred to the conductive ceramic filter 200a as described above, So that it falls down in accordance with gravity. The falling unburnt briquettes are moved along the unburnt briquette discharge passage.
  • the electricity to the conductive ceramic filter unit 200a is released and the air pressure regulating unit 300a is operated again (S400). Accordingly, the refining ash remaining in the casing is moved along the refining ash discharge passage 150a through the passage hole of the conductive ceramic filter portion 200a.
  • the conductive ceramic filter 200a is shaken using the moving part 400a so that the refined ash attached to the surface of the conductive ceramic filter part 200a is refined in the refined ash discharge passage 150a with a relatively high efficiency And can be moved along.
  • the operation of the air pressure regulator 300a is stopped again (S500).
  • the operation of the air pressure regulator 300a is stopped to drop the particles (refined ash or unburned carbon) in the conductive ceramic filter unit 200a.
  • the conductive ceramic filter portion 200a may be shaken using the moving part 400a, or the air pressure regulating part 300a may be operated in reverse to allow air to flow from the refined ash discharge passage 150a into the casing .

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Abstract

본 발명의 목적은 석탄에 포함된 수분을 효율적으로 제거함으로써 완전연소가능성 및 발열량이 높아진 석탄을 연료로 사용할 수 있는 석탄 화력발전시스템을 제공하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 석탄 화력발전시스템은 석탄을 분쇄하는 석탄분쇄부와; 상기 분쇄된 석탄을 수용하여 상기 석탄의 수분을 제거하는 석탄건조부와; 상기 석탄건조부에서 건조된 상기 분쇄된 석탄을 연소하는 석탄보일러와; 상기 석탄보일러의 내부에 설치되며 상기 분쇄된 석탄의 연소에 의해 발생하는 열에너지를 획득하는 스팀을 포함하는 스팀드럼과, 상기 스팀드럼과 연결되는 스팀터빈을 갖는 전기발전부와; 상기 스팀터빈을 통과한 상기 스팀으로부터 열에너지를 회수하여 상기 스팀을 응축하는 컨덴서부와; 외부의 공기가 흡입되는 흡입부와 상기 컨덴서부의 내부에 배치되는 열에너지 획득부와 상기 석탄건조부와 연결되는 배출부를 갖는 열풍이동통로와, 상기 흡입부로부터 흡입된 상기 공기를 상기 배출부 측으로 불어내는 송풍부를 갖는 열풍공급부를 포함한다.

Description

석탄 건조부를 갖는 석탄 화력발전시스템
본 발명은 석탄 건조부를 갖는 석탄 화력발전시스템에 관한 것이다.
석탄은 탄화정도에 따라 고등급 석탄과 저등급 석탄으로 구분된다. 일반적으로 고등급 석탄은 수분함유량이 낮고, 저등급 석탄은 수분함유량이 비교적 높다. 이러한 수분함유량의 차이에 따라 저등급 석탄은 완전연소가능성이 낮고, 발열량이 낮아 연료로써 그대로 사용되기에 적합하지 않다. 또한, 저등급 석탄은 완전연소가능성이 낮기 때문에 미연탄분의 발생량도 고등급 석탄에 비해 비교적 많은 편이다.
이러한 저등급 석탄의 문제 때문에, 국내 석탄화력발전소는 대부분 고등급 석탄을 연료로 사용하고 있다. 그런데 고등급 석탄은 발전수요의 증가로 가격이 상승함에 따라 이를 안정적으로 공급받기 어려워지고 있다. 그래서 비교적 매장량이 풍부한 저등급 석탄이 갖는 수분함유량이 높은 문제점을 해결하여 이를 연료로 사용하여야 할 필요성이 높아지고 있다.
한편, 석탄 화력발전소의 보일러에서는 석탄을 연소시키고 남은 석탄회(Ash)가 발생하는데, 여기에 미연탄분의 함량(LOI, Loss of ignition)이 6% 미만인 경우 골재 등의 원료로 재활용되지만 6%이상인 경우에는 재활용이 불가능한 문제가 있다.
본 발명의 목적은 석탄의 연소율을 높여 발열량을 향상시키고 미연탄분을 최소화할 수 있는 석탄 화력발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 미연탄분을 효율적으로 처리할 수 있는 석탄 화력발전시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 석탄 화력발전시스템은 석탄을 분쇄하는 석탄분쇄부와; 상기 분쇄된 석탄을 수용하여 상기 석탄의 수분을 제거하는 석탄건조부와; 상기 석탄건조부에서 건조된 상기 분쇄된 석탄을 연소하는 석탄보일러와; 상기 석탄보일러의 내부에 설치되며 상기 분쇄된 석탄의 연소에 의해 발생하는 열에너지를 획득하는 스팀을 포함하는 스팀드럼과, 상기 스팀드럼과 연결되는 스팀터빈을 갖는 전기발전부와; 상기 스팀터빈을 통과한 상기 스팀으로부터 열에너지를 회수하여 상기 스팀을 응축하는 컨덴서부와; 외부의 공기가 흡입되는 흡입부와 상기 컨덴서부의 내부에 배치되는 열에너지 획득부와 상기 석탄건조부와 연결되는 배출부를 갖는 열풍이동통로와, 상기 흡입부로부터 흡입된 상기 공기를 상기 배출부 측으로 불어내는 송풍부를 갖는 열풍공급부를 포함한다.
여기서, 상기 석탄건조부는 상기 분쇄된 석탄이 투입되는 투입부를 가지고 가로방향을 따라 연장되며, 상기 분쇄된 석탄은 차단하되 상기 공기는 통과되는 멤브레인 재질로 구성되는 내통부와, 상기 배출부와 연결되는 건조공기유입부와 상기 건조공기유입부로부터 유입된 상기 공기가 배출되는 건조공기유출부를 가지고 상기 내통부의 외측에서 상기 내통부가 상기 가로방향 축선을 중심으로 회전가능하게 지지하는 외통부와; 상기 외통부에 설치되어 상기 내통부가 상기 가로방향 축선을 중심으로 회전되도록 구동력을 제공하는 구동롤러부를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 내통부는 적어도 일부 구간에서 상기 분쇄된 석탄에 소수성 코팅제를 분사하는 코팅제 분사부가 설치된 코팅구간을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내통부는 상기 코팅구간의 전단(前段)에서 상기 분쇄된 석탄을 사전 건조시키는 사전건조구간과, 상기 코팅구간의 후단(後段)에서 상기 코팅된 상기 분쇄된 석탄을 최종 건조시키는 최종건조구간을 갖는 것이 바람직하다.
그리고 상기 외통부는 상기 내통부의 배출단부 측에서 상기 분쇄된 석탄을 수령하는 석탄수령부와, 상기 석탄수령부와 상기 보일러를 연결하는 건조석탄공급통로와, 상기 건조석탄공급통로를 개폐하는 개폐밸브를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 석탄 화력발전시스템은 석탄 건조부를 통해 석탄에 포함된 수분을 효율적으로 제거할 수 있고, 이에 따라 완전연소가능성 및 발열량이 높아진 석탄을 보일러의 연료로 사용할 수 있다. 본 석탄 화력발전시스템은 비교적 저가인 저등급 석탄을 연료로써 사용할 수 있게 되어 발전소 운용비를 절감할 수 있고, 또 석탄 연소시 발생한 석탄회(Ash)의 미연탄분 함량을 비교적 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 석탄 건조부를 갖는 석탄 화력발전시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 석탄 건조부를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 미연탄분을 펠렛화하는 방법을 나타낸 순서도이고,
도 4는 본 발명에 따른 애쉬로부터 미연탄분을 분리하는 미연탄분 분리부를 나타낸 설명도이며,
도 5는 본 발명에 따른 미연탄분 분리부(230)를 이용한 미연탄분 분리방법을 나타낸 순서도이다.
도 1은 본 발명에 따른 석탄 건조부(120)를 갖는 석탄 화력발전시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 석탄 화력발전시스템은 석탄을 분쇄하는 석탄분쇄부(110)를 포함한다. 석탄분쇄부(110)는 보일러(130)의 연료로 사용되기 위한 석탄, 즉 원석탄을 잘게 분쇄한다. 이렇게 분쇄된 석탄은 분쇄석탄 이송관(111)을 통해 석탄건조부(120)로 이송된다.
도 2는 본 발명에 따른 석탄 건조부(120)를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2를 도 1과 함께 참조하여 살펴보면, 본 석탄건조부(120)는 가로방향을 따라 연장된 내통부(1230)와 그 외측에서 내통부(1230)가 가로방향 축선을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 외통부(1250)를 포함한다.
내통부(1230)는 분쇄된 석탄이 투입되는 투입부(1231)를 갖는다. 투입부(1231)는 분쇄된 석탄이 공급되는 분쇄석탄 이송관(111)과 연결된다. 이때, 내통부(1230)가 회전 가능하도록 분쇄석탄 이송관(111)과 외통부(1250) 사이에는 베어링(1211)이 설치된다. 그리고 분쇄석탄 이송관(111)에서 공급되는 분쇄된 석탄은 이송용 스크류에 의해 분산되지 않은 상태로 정량 공급하는 것이 바람직하다. 내통부(1230)는 분쇄된 석탄은 차단하되 공기는 통과 가능한 멤브레인 재질로 이루어진다.
내통부(1230)는 분쇄된 석탄에 소수성 코팅제를 분사하는 코팅제 분사부(1235)가 설치된 코팅구간을 갖는다. 여기서 소수성 코팅제는 바이오매스 유래 탄소성분을 포함한다. 바이오매스 유래 탄소성분은 사탕수수 원액 또는 당밀로부터 얻거나 목질계의 리그노셀룰로오스로부터 전환된 당류 또는 전분계를 효소분해하여 얻게 되는 당류인 것이 바람직하다. 소수성 코팅제를 제조하는 방법은 대한민국 등록특허공보 10-1195416호를 참고할 수 있다.
내통부(1230)는 코팅구간의 전후(前後)로 각각 사전건조구간과 최종건조구간을 갖는다. 즉, 투입부(1231)를 통해 공급되는 분쇄된 석탄의 이동방향을 따라 순차적으로 사전건조구간, 코팅구간 및 최종건조구간이 배치된다. 도 2에서 사전건조구간, 코팅구간 및 최종건조구간이 명시적으로 표시되어 있지 않으나, 사전건조구간에 설치된 교반날개(1233)과 코팅구간에 설치된 코팅제 분사부(1235)와 최종건조구간에 설치된 교반날개(1237)의 위치를 확인함으로써 각 구간을 구분할 수 있다. 내통부(1230)는 각 사전건조구간, 코팅구간 및 최종건조구간 사이에 개폐 가능한 도어를 구비할 수도 있다.
사전건조구간에는 투입된 분쇄된 석탄을 교반하기 위한 복수의 교반날개(1233)가 설치된다. 교반날개(1233)는 내통부(1230)와 함께 회전하면서 분쇄된 석탄을 공중으로 퍼 올리는 방식으로 교반함으로써 건조공기와 비교적 많은 면적 및 시간동안 접촉되도록 하여 건조효과를 향상시킨다.
최종건조구간도 사전건조구간에서와 마찬가지로 분쇄된 석탄을 교반하기 위한 복수의 교반날개(1237)가 설치된다. 교반날개(1237)는 내통부(1230)와 함께 회전하면서 분쇄된 석탄을 공중으로 퍼 올려 휘날리게 함으로써 건조공기와 보다 많은 면적 및 시간동안 접촉되도록 하여 건조 효과를 향상시킨다.
이러한 내통부(1230)는 내통부(1230)의 외측에서 동축적으로 배치되는 외통부(1250)에 대해 회전가능하게 지지된다. 외통부(1250)와 내통부(1230) 사이에는 내통부(1230)가 외통부(1250)에 대해 회전 가능하도록 지지하는 베어링(1240)이 설치된다. 그리고 외통부(1250)에 내벽에는 외통부(1250)를 회전시키기 위한 적어도 하나의 구동롤러부(1270)가 설치된다. 구동롤러는 내통부(1230)의 외면과 접촉된 상태로 구동되어 내통부(1230)가 축선을 중심으로 회전되도록 한다. 이를 위해 내통부(1230)는 구동롤러(1270)와의 접촉 마찰이 용이하도록 하는 롤러접촉부(1239)를 갖는다. 물론, 구동롤러(1270)는 접촉 마찰 구동 방식 이외에 기어 맞물림 또는 체인 구동 등 여러 다양한 방식으로 변형가능하다. 내통부(1230)는 회전속도가 10 내지 100RPM 사이인 것이 바람직하다.
외통부(1250)는 고온의 건조한 공기가 유입되는 건조공기유입부(1251)와 상기 건조 공기가 배출되는 건조공기유출부(1253)를 포함한다. 여기서 건조공기유입부(1251)와 건조공기유출부(1253)는 외통부(1250)의 길이방향에 대해 상호 멀리 이격된 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 건조공기유입부(1251)를 통해 유입된 건조공기가 건조공기유출부(1253)를 통해 곧바로 배출되지 못하도록 그 간격을 멀리하여 외통부(1250) 전체에 건조한 공기가 가득하도록 배치한다.
외통부(1250)는 내통부(1230)의 최종건조구간의 배출단부(1238) 측에서 최종적으로 건조된 분쇄된 석탄을 수령하는 석탄수령부(1255)를 갖는다. 석탄수령부(1255)는 분쇄된 석탄에 남아있을 수분을 제거하기 위해 별도의 가열장치를 포함할 수 있다. 그리고 외통부(1250)는 석탄수령부(1255)와 보일러(130)가 연결되는 건조석탄공급통로(1256)와 건조석탄공급통로(1256)를 개폐하는 개폐밸브(1257)를 포함한다. 개폐밸브(1257)는 석탄수령부(1255)에 미리 설정된 양의 분쇄된 석탄이 축적되었을 때 개방되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 내통부(1230)와 외통부(1250)의 가로방향 연장길이는 도 2에 도시된 비율보다 더 길게 설계할 수 있다.
본 발명에 따른 석탄건조부(120)는 투입부(1231)에서 배출단부(1238) 측을 따라 갈수록 그 높이위치가 낮아지도록 하향 경사지게 배치하는 것이 석탄이 중력에 의해 투입부(1231)에서 배출단부(1238) 측으로 점진적으로 이동되도록 할 수 있어 바람직하다. 이때, 경사각은 1 내지 5도 사이인 것이 바람직하다.
이러한 구조를 갖는 석탄건조부(120)는 투입부(1231)를 통해 공급되는 분쇄된 석탄에 포함된 수분을 효과적으로 제거할 수 있다. 즉, 건조공기유입부(1251)를 통해 유입되는 건조공기가 멤브레인 재질의 내통부(1230)를 통과하여 내통부(1230) 내에 든 분쇄된 석탄을 건조시킨 후 수분과 함께 건조공기유출부(1253)를 통해 배출되면서 석탄을 건조시키는 것이다. 그리고 석탄건조부(120)는 사전건조구간에서 1차적으로 수분을 제거한 뒤 코팅구간에서 소수성 물질로 코팅한 후 최종적으로 다시 한 번 건조시키기 때문에 건조된 석탄에 다시 수분이 흡착되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 분쇄된 석탄이 건조한 상태 그대로 보일러(130)으로 공급되도록 할 수 있다.
보일러(130)는 석탄건조부(120)에서 공급된 분쇄된 석탄을 연소한다. 보일러(130)에서 연소된 석탄에 의해 발생하는 열에너지는 운동에너지를 거쳐 전기에너지로 변환된다. 본 석탄 화력발전시스템은 이러한 에너지변환을 위해 전기발전부(140)를 포함한다. 전기발전부(140)는 스팀드럼(141), 스팀터빈(143) 및 발전기(145)를 포함한다. 스팀드럼(141)은 보일러(130) 내부에 설치되어 연소된 석탄의 열에너지를 흡수한다. 스팀드럼(141)은 스팀, 즉 보일러(130)로부터 얻은 열에너지에 의해 기화된 수증기를 포함한다. 스팀드럼(141)내의 스팀은 높은 에너지를 가지고 스팀터빈(143)으로 이동하면서 스팀터빈(143)을 구동한다. 그리고 스팀터빈(143)과 축으로 연결된 발전기(145)는 운동에너지를 전기에너지로 변환한다.
스팀터빈(143)을 통과한 스팀은 컨덴서부(150)로 이동한다. 컨덴서부(150)는 스팀의 에너지를 흡수하여 물로 응축시킨다. 컨덴서부(150)는 외부의 호수, 강, 바다로부터 인출해온 저온의 물을 이용하여 스팀의 에너지를 흡수하는 것이 바람직하다. 컨덴서부(150)에 의해 응축된 물은 다시 스팀드럼(141)으로 이동된다.
본 발명에 따른 석탄 화력발전시스템은 외부 공기를 컨덴서부(150)에서 가열하여 석탄건조부(120)에 공급하는 열풍공급부를 포함한다. 열풍공급부는 외부의 공기가 흡입되는 흡입부(161)와 컨덴서부(150)에 배치되어 흡입된 공기가 스팀으로부터 열에너지를 얻도록 하는 열에너지 획득부(163)와 이렇게 열에너지를 얻은 공기가 석탄건조부(120) 측으로 배출되도록 하는 배출부(165)를 갖는 열풍이동통로를 갖는다. 그리고 본 열풍공급부는 흡입부(161)로부터 흡입된 공기를 열에너지 획득부(163)를 거쳐 배출부(165) 측으로 불어내는 송풍부(167)를 갖는다. 배출부(165)는 건조공기유입부(1251)과 연결된다.
건조공기유입부(1251)에 공급된 건조공기는 석탄건조부(120)에 대해 설명한 바와 같이, 멤브레인 재질의 내통부(1230)를 통과하여 분쇄된 석탄을 건조시킨 후 건조공기유출부(1253)를 통해 배출된다. 이에 따라, 석탄건조부(120)는 별도의 가열 장치를 구비하지 않고서도, 폐열로부터 일부의 열에너지를 얻어 다량의 석탄을 건조할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 석탄 화력발전시스템은 보일러(130)로부터 발생하는 증기 및 배출가스로부터 미연탄분을 포함하는 애쉬를 포집하는 포집부(210)를 포함한다. 여기서, 포집부(210)에 의해 포집된 미연탄분을 포함하는 애쉬는 사일로(220)에 저장되며, 애쉬 이외의 증기 및 가스는 탈질, 탈황설비를 갖춘 배연부를 통해 배출된다.
사일로(220)에 저장된 미연탄분을 포함하는 애쉬는 연속적 또는 단속적으로 미연탄분 분리부(230)로 공급된다. 미연탄분 분리부(230)는 미연탄분을 포함한 애쉬로부터 미연탄분을 분리한다. 미연탄분 분리부(230)에 의해 분리된 미연탄분은 미연탄분 저장부(240)로 이송되며, 정제애쉬는 정제애쉬 저장부(250)로 각각 이송된다. 정제애쉬 저장부(250)에 저장된 정제애쉬는 별도의 미연탄분 함량(LOI)을 검사한 후 그 함량이 6%미만인 경우 재활용될 수 있도록 처리한다.
미연탄분 저장부(240)에 저장된 미연탄분은 일정량 이상 저장되었을 경우, 미연탄분을 펠렛화하는 미연탄분 공급부(260)로 이송된다. 미연탄분 저장부(240)는 저장된 미연탄분의 저장량을 체크하기 위해, 체크센서를 포함한다. 체크센서는 적외선 센서 또는 물리적 센서로 이루어질 수 있다. 애쉬로부터 분리된 미연탄분은 그 입자의 크기가 작기 때문에 그대로 보일러(130)에 투입될 경우 보일러(130) 중앙으로 접근하지 못하고 비교적 온도가 낮은 보일러(130) 내벽면 쪽에서 상승하면서 미연소될 가능성이 있기 때문에 보일러(130)의 중앙부분으로 접근할 수 있도록 펠렛화하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 미연탄분을 펠렛화하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 미연탄분을 펠렛화하는 방법은 먼저 미연탄분과 바인더를 교반통에 넣고 혼합한다(S10). 여기서, 바인더는 피치, 역청 및 아스팔트와 같은 석유계 바인더를 채택한다. 이러한 석유계 바인더와 함께 유채, 커피부산물, 수피, 솔방울, 리그닌 분말을 첨가할 수 있다, 특히 커피부산물의 경우, 함수율이 낮고 발열량이 높아 바인더 첨가물로써 바람직하다. 한편, 바인더로써 전분계 바인더를 채택할 수 있다. 전분계 바인더는 전분계 중합체 입자, 반응형 유화제 및 물을 포함하여 이루어진다.
그리고 미연탄분과 바인더를 교반하여 매쓰(Mass, 덩어리화)화한다(S20). 이에 따라, 작은 입자로써 분산되어 있던 미연탄분이 서로 뭉치면서 질량이 커지게 된다. 이때, 톱밥 등과 같은 목재 폐기물을 일정량 첨가하는 것이 바람직하다. 목재폐기물은 비교적 발화점이 낮고 발화가 용이하여 미연탄분의 완전연소를 돕는 역할을 한다. 한편, 목재폐기물을 대체하거나 또는 이와 함께 일반 석탄분말을 일정량 첨가할 수 있다. 이러한 석탄분말을 미연탄분 분리부(230)에서 분리되어 온 미연탄분에 부득이 정재 애쉬도 포함되어 있기 때문에 미연탄분 펠렛의 석탄 함량을 높이기 위한 것이다. 펠렛의 석탄 함량이 높을수록 완전연소 가능성이 높아진다.
다음으로, 매쓰화된 미연탄분을 미리 설정된 형상 및 크기의 펠렛으로 성형한다(S30). 성형은 사출금형을 이용하는 사출성형 방식 또는 압출성형 방식을 채택할 수 있다. 압출성형의 경우, 매쓰화된 미연탄분을 미리 설정된 단면 형상 및 지름으로 압출한 후 소정 길이로 절단하여 펠렛화한다. 이때, 압출 후 소정 시간동안 건조시킨 후 소정 길이로 절단하거나 파쇄함으로써 펠렛화할 수도 있다. 사출성형으로 제조된 미연탄분 펠렛도 필요시 파쇄하여 펠렛의 크기를 더 작게할 수 있다. 펠렛화된 미연탄분은 가급적 분쇄된 석탄과 그 크기를 유사하게 하는 것이 바람직하다.
펠렛화된 미연탄분은 석탄분쇄부(110)로 공급되어 원석탄과 함께 분쇄된다. 그리고 원석탄과 펠렛화된 미연탄분은 함께 분쇄되어 석탄건조부(120)로 이송된다. 이후 과정은 상술한 바와 같다. 여기서, 석탄분쇄부에 공급되는 원석탄의 전수분 값이 30%이상일 경우, 석탄분쇄부에 공급되는 미연탄분, 즉 펠렛화된 미연탄분의 원석탄에 대한 중량비는 5 내지 6%이상이 되도록 한다. 석탄의 전수분 값은 원석탄을 107℃에서 60분간 건조한 후 측정된 무게를 원석탄의 최초무게로 나눈 값에 100을 곱한 값을 의미한다. 본 발명에 따른 석탄 화력발전시스템은 석탄분쇄부(110)에 공급되는 석탄의 전수분을 측정하는 석탄수분측정부를 더 포함할 수 있다. 한편, 석탄분쇄부(110)에 공급되는 석탄 중 일부를 시료로 채취하여 실험으로써 전수분을 측정할 수 있다.
전수분 값이 30% 이상으로 높은 원석탄에 중량비 5 내지 6%의 미연탄분을 추가하여 분쇄할 경우, 원석탄에 포함된 수분이 미연탄분으로 확산되어 전체적인 수분 농도가 낮아지기 때문에 추후 석탄건조부(120)에서의 건조 효율을 향상시킬 수 있다. 펠렛화된 미연탄분은 애쉬가 섞여있기 때문에 석탄 연료보다 비교적 연료로써 효율이 낮기 때문에 석탄 연료 보일러의 연소효율에 부하가 걸리지 않도록 하기 위해, 그 공급량을 적절히 제한하는 것이 필요하다. 물론, 펠렛화된 미연탄분의 제조 성상에 따라 석탄과의 중량비를 변경할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 애쉬로부터 미연탄분을 분리하는 미연탄분 분리부(230)를 나타낸 설명도이다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 미연탄분 분리부(230)는 애쉬가 공급되는 애쉬공급통로를 갖는 케이싱(100a)을 포함한다. 여기서, 애쉬는 석탄화력발전소의 보일러(130)에서 석탄이 연소된 재를 의미하며, 완전히 연소되지 않은 미연탄분을 포함한다. 이러한 미연탄분을 포함하는 애쉬는 애쉬공급통로(110a)를 통해 케이싱(100a) 내부로 유입된다.
케이싱(100a)은 하부의 미연탄분 배출통로(130a)와 애쉬로부터 미연탄분이 분리된 정제애쉬가 배출되는 정제애쉬 배출통로(150a)를 갖는다. 여기서 정제애쉬 배출통로(150a)는 케이싱(100a)의 상부 측에서 미연탄분 배출통로(130a)와 대향하게 설치된다. 케이싱(100a)의 하부는 하향할수록 가로방향 단면적이 줄어드는 깔때기 형상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 낙하된 미연탄분이 중력 등의 힘에 의해 미연탄분 배출통로(130a)로 용이하게 배출될 수 있다.
케이싱(100a)의 내부에는 정제애쉬 배출통로(150a)의 입구를 커버링하는 전도성 세라믹필터부(200a)가 설치된다. 전도성 세라믹필터(200a)는 다공성이며, 그 통과공의 크기는 75 내지 85마이크로미터 이하인 것이 바람직하다. 이는 애쉬의 입자가 특정한 크기(75 내지 85마이크로미터) 이상일 때 미연탄분에 해당한다는 기초사실에 따라 미연탄분을 차단하기 위한 것이다. 전도성 세라믹필터부(200a)는 전기전도성을 위해 금속재질로써 제조되거나 별도의 금속성 구성을 포함하는 형태로 제조된 것을 이용한다.
이러한 전도성 세라믹필터부(200a)는 세로방향으로 서로 평행하게 연장된 복수의 판면부(201a)를 갖는다. 여기서, 서로 대향하는 판면부(201a)는 서로 다른 전극을 갖도록 설계된다. 즉, 복수의 판면부(201a)는 정해진 방향을 따라 (+), (-), (+), (-)와 같이 순서대로 전극을 띠도록 한다. 이는 비교적 전기전도성을 띠는 미연탄분과 비교적 전기전도성을 띠지 않는 정제애쉬 간 전기적 성질 차이에 따라 분리하기 위함이다. 복수의 판면부(201a)를 구비함에 따라 비교적 넓은 면적에서 미연탄분을 포함하는 애쉬로부터 미연탄분을 차단 및 분리할 수 있기 때문에 효율적이다.
본 발명에 따른 미연탄분 분리부(230)는 전도성 세라믹필터부(200a)에 전기를 가하거나 해제하는 전원부를 포함한다. 전원부는 직류전원공급장치인 것이 바람직하며, 비교적 높은 전압을 가할 수 있는 장치를 채택하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 미연탄분 분리부(230)는 전도성 세라믹필터부(200a)를 움직일 수 있는 무빙부(400a)를 포함할 수 있다. 무빙부(400a)는 케이싱(100a)과 전도성 세라믹필터부(200a)를 매개하며, 전도성 세라믹필터부(200a)를 케이싱(100a)에 대해 움직일 수 있도록 한다. 무빙부(400a)는 전도성 세라믹필터(200a)를 좌우 또는 상하로 흔드는 방법으로 관성을 이용하여 전도성 세라믹필터(200a)의 통과공 내에 낀 애쉬를 털어낼 수 있다.
정제애쉬 배출통로(150a) 상에는 케이싱(100a) 내부로부터 정제애쉬 배출통로(150a)를 따라 공기가 흐르도록 기압을 조절하는 기압조절부(300a)가 설치된다. 기압조절부(300a)는 왕복펌프, 회전펌프, 축류펌프 등 다양한 펌프 종류 중 어느 하나를 채택할 수 있다. 기압조절부(300a)는 2차적으로 특정 크기 이상의 애쉬를 차단하기 위한 메쉬를 가질 수 있다.
이러한 구조에 의해, 본 발명에 따른 미연탄분 분리부(230)는 애쉬공급통로(110a)를 통해 공급되는 미연탄분을 포함하는 애쉬로부터 입자 사이즈 차이 및 전기전도성 차이를 기초로 미연탄분을 분리하여, 미연탄분은 케이싱(100a)의 하부에 위치하는 미연탄분 배출통로(130a)를 통해 배출할 수 있고 또 정제애쉬는 케이싱의 상부에 위치한 정제애쉬 배출통로(150a)를 따라 배출되도록 할 수 있다.
도 5은 본 발명에 따른 미연탄분 분리부(230)를 이용한 미연탄분 분리방법을 나타낸 순시도이다. 도 5를 도 4와 함께 참조하여 살펴보면, 본 발명에 따른 미연탄분 분리부(230)를 이용한 미연탄분을 분리하는 방법은 먼저, 전도성 세라믹필터(200a)에 대한 전기공급 및 기압조절부(300a)를 작동한다(S100).
그리고 미연탄분을 포함하는 애쉬를 애쉬공급통로(110a)를 통해 케이싱(100a) 내부로 공급한다(S200). 그러면 기압조절부(300a)에 의해 공기의 흐름이 정제애쉬 배출통로(150a)를 향하기 때문에 미연탄분을 포함하는 애쉬가 전도성 세라믹필터부(200a)에 접근한다. 이때, 전도성 세라믹필터부(200a)의 복수의 판면부(201a)는 전원부에 의해 전기를 공급받으므로, 전기전도성을 갖는 미연탄분(Conductive particle)은 판면부(201a)의 전기장에 의해 판면부(201a)와 같은 전극으로 유도되어 판면부(201a)로부터 소정거리 이격된다. 이에 따라, 미연탄분은 1차적으로 판면부(201a)에 접촉하지 못하고, 만일 전도성 세라믹필터부(200a)에 접촉하였더라도 전도성 세라믹필터부(200a)가 갖는 통과공의 크기인 75 내지 85 마이크로미터보다 일반적으로 크기 때문에 2차적으로 전도성 세라믹필터부(200a)를 통과하지 못하고 차단된다. 여기서, 기압조절부(300a)는 미연탄분과 정제애쉬 간 전기전도성 차이에 따른 분리기술을 활용할 수 있도록 가급적 약하게 작동되도록 한다. 한편, 정제애쉬(Insulating particle)는 전기공급을 받는 판면부(201a)에 접근 시 전기장의 영향에 따라 판면부(201a)의 전극과 반대 전극으로 대전되어 판면부(201a)에 끌리게 된다. 판면부(201a)에 끌린 정제애쉬는 비교적 작은 크기로써 통과공을 통과하여 정제애쉬배출통로를 따라 이동한다.
다음으로, 기압조절부(300a)의 동작을 중지한다(S300). 여기서, 전도성 세라믹필터(200a)에 대한 전기공급은 여전히 유지되므로, 케이싱 내부에 작용하던 공기의 흐름이 제거되어 중력과 전도성 세라믹필터부(200a)에 의해 형성되는 전기장만 존재하게 된다. 이에 따라, 정제애쉬(Insulating paticle)은 전도성 세라믹필터부(200a)의 전기장에 의해 전도성 세라믹필터부(200a)에 끌리게 되어 낙하하지 않으며, 미연탄분(Conductive particle)은 상술한 바대로 전도성 세라믹필터부(200a)로부터 이격되는 성질을 갖게 되므로, 중력에 따라 낙하하게 된다. 낙하된 미연탄분은 미연탄분 배출통로를 따라 이동된다.
그리고 소정 시간 후 전도성 세라믹필터부(200a)에 대한 전기를 해제하고 기압조절부(300a)를 재작동한다(S400). 이에 따라, 케이싱 내부에 남아있던 정제애쉬는 전도성 세라믹필터부(200a)의 통과공을 통해 정제애쉬배출통로(150a)를 따라 이동된다. 여기서, 무빙부(400a)를 이용하여 전도성 세라믹필터(200a)를 흔들어줌(shaking)으로써 전도성 세라믹필터부(200a)의 표면에 붙어있는 정제애쉬를 비교적 높은 효율로 정제애쉬배출통로(150a)를 따라 이동되게 할 수 있다.
다음으로 기압조절부(300a)의 동작을 재중지한다(S500). 이 단계에서는 기압조절부(300a)의 동작을 중지하여 전도성 세라믹필터부(200a)에 낀 입자(정제애쉬 또는 미연탄분)를 낙하시킨다. 이를 위해, 무빙부(400a)를 이용하여 전도성 세라믹필터부(200a)를 쉐이킹하거나 기압조절부(300a)를 역으로 작동시켜 정제애쉬배출통로(150a)로부터 케이싱 내부로 공기가 흐르도록 할 수 있다. 이 경우, 애쉬공급통로(110a)를 차단하여 공기의 흐름이 미연탄분 배출통로(130a)를 따라 흐르도록 하는 것이 바람직하다.

Claims (5)

  1. 석탄 화력발전시스템에 있어서,
    석탄을 분쇄하는 석탄분쇄부와;
    상기 분쇄된 석탄을 수용하여 상기 석탄의 수분을 제거하는 석탄건조부와;
    상기 석탄건조부에서 건조된 상기 분쇄된 석탄을 연소하는 석탄보일러와;
    상기 석탄보일러의 내부에 설치되며 상기 분쇄된 석탄의 연소에 의해 발생하는 열에너지를 획득하는 스팀을 포함하는 스팀드럼과, 상기 스팀드럼과 연결되는 스팀터빈을 갖는 전기발전부와;
    상기 스팀터빈을 통과한 상기 스팀으로부터 열에너지를 회수하여 상기 스팀을 응축하는 컨덴서부와;
    외부의 공기가 흡입되는 흡입부와 상기 컨덴서부의 내부에 배치되는 열에너지 획득부와 상기 석탄건조부와 연결되는 배출부를 갖는 열풍이동통로와, 상기 흡입부로부터 흡입된 상기 공기를 상기 배출부 측으로 불어내는 송풍부를 갖는 열풍공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄 화력발전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 석탄건조부는,
    상기 분쇄된 석탄이 투입되는 투입부를 가지고 가로방향을 따라 연장되며, 상기 분쇄된 석탄은 차단하되 상기 공기는 통과되는 멤브레인 재질로 구성되는 내통부와,
    상기 배출부와 연결되는 건조공기유입부와 상기 건조공기유입부로부터 유입된 상기 공기가 배출되는 건조공기유출부를 가지고 상기 내통부의 외측에서 상기 내통부가 상기 가로방향 축선을 중심으로 회전가능하게 지지하는 외통부와;
    상기 외통부에 설치되어 상기 내통부가 상기 가로방향 축선을 중심으로 회전되도록 구동력을 제공하는 구동롤러부를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄 화력발전시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내통부는 적어도 일부 구간에서 상기 분쇄된 석탄에 소수성 코팅제를 분사하는 코팅제 분사부가 설치된 코팅구간을 갖는 것을 특징으로 하는 석탄 화력발전시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내통부는 상기 코팅구간의 전단(前段)에서 상기 분쇄된 석탄을 사전 건조시키는 사전건조구간과, 상기 코팅구간의 후단(後段)에서 상기 코팅된 상기 분쇄된 석탄을 최종 건조시키는 최종건조구간을 갖는 것을 특징으로 하는 석탄 화력발전시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외통부는,
    상기 내통부의 배출단부 측에서 상기 분쇄된 석탄을 수령하는 석탄수령부와,
    상기 석탄수령부와 상기 보일러를 연결하는 건조석탄공급통로와,
    상기 건조석탄공급통로를 개폐하는 개폐밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄 화력발전시스템.
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