KR20110098445A - 석탄건조장치 및 이를 포함하는 석탄 고품위화 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석탄건조장치 및 이를 포함하는 석탄 고품위화 시스템이 개시된다. 본 발명에 따르면, 석탄을 건조하는 석탄건조장치에 있어서, 상부에 석탄이 투입되는 석탄 투입구와 하부에 건조된 석탄이 배출되는 석탄 배출구가 형성된 챔버, 석탄 투입구로 투입된 석탄을 석탄 배출구로 이송하는 석탄 이송부, 석탄 투입구와 인접한 제1 영역에 열풍을 공급하여 투입된 석탄을 건조시키는 열풍 공급부 및 석탄 배출구와 인접한 제2 영역에 마이크로파를 공급하여 열풍 공급부에서 건조된 석탄을 재건조시키는 적어도 하나의 마이크로파 조사부를 포함하는 석탄건조장치 및 이를 포함하는 석탄 고품위화 시스템을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 석탄건조장치 및 이를 포함하는 석탄 고품위화 시스템에 관한 것이다.
종래 저등급 석탄의 건조 및 안정화 기술은 가열 건조 방법 또는 유분
저등급 석탄의 경우 100 내지 110도 범위에서 건조가 이루어지는 외부의 자유수분과 표면 부착수가 존재하는 반면, 400도 이상의 온도에서 1시간 이상 건조해야만 석탄 내부에 화학 결합된 간극수, 모관결합수, 내부 보유수가 분해 및 건조된다. 종래 400도 이상의 고온 고압 환경에서 저등급 석탄을 건조하는 방식의 경우 건조과정에서 휘발분의 탈휘발화 및 자연발화가 발생하여 연료가치가 저하되고, 건조과정에서 불필요한 열량소비가 많으며, 중유 또는 아스팔텐과 같은 첨가제를 하는 유증 증발 공정의 경우 매우 복잡하고 고품위화 석탄 내에 중유 잔분이 존재하여 실제 연소 시 발생하는 연소부산물에 기름때를 형성하여 전기집진기 집진특성 저하 및 석탄회 재활용 불가능 등의 문제가 있다.
본 발명은 연소보일러에서 배출된 배기가스를 재사용하여 저등급 석탄을 화력 발전소에 사용하는 고품질의 석탄으로 변환하는 석탄건조장치 및 이를 포함하는 석탄 고품위화 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 저등급 석탄을 저온에서 빠른 시간에 건조할 수 있는 석탄건조장치 및 석탄 고품위화 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 저등급 석탄의 건조 시 또는 건조 후 자연발화되지 않는 석탄건조장치 및 석탄 고품위화 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 석탄을 건조하는 석탄건조장치에 있어서, 상부에 석탄이 투입되는 석탄 투입구와 하부에 건조된 석탄이 배출되는 석탄 배출구가 형성된 챔버; 상기 석탄 투입구로 투입된 석탄을 상기 석탄 배출구로 이송하는 석탄 이송부; 상기 석탄 투입구와 인접한 제1 영역에 열풍을 공급하여 상기 투입된 석탄을 건조시키는 열풍 공급부; 및 상기 석탄 배출구와 인접한 제2 영역에 마이크로파를 공급하여 상기 열풍 공급부에서 건조된 석탄을 재건조시키는 적어도 하나의 마이크로파 조사부를 포함하는 석탄건조장치를 제공할 수 있다.
상기 석탄건조장치는 상기 챔버의 중앙에 회전 가능하게 배치된 회전축을 더 포함하되, 상기 석탄 이송부는 상기 회전축에 결합하여 상기 회전축의 회전에 따라 회전하며 나선형으로 형성된 블레이드를 더 포함할 수 있다.
상기 석탄 이송부는 상기 제1 영역에 형성되는 제1 블레이드; 및 상기 제1 나선형 블레이드와 연결되며, 상기 제2 영역에 형성된 제2 블레이드를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 나선형 블레이드는 표면에 테프론 재질로 형성될 수 있다.
상기 열풍 공급부는 내부가 열풍이 공급되도록 파이프 형태로 형성되며, 상기 챔버 내부로 열풍이 공급되도록 다수의 관통홀이 구비될 수 있다.
상기 제2 영역에 형성된 회전축의 표면은 테프론으로 코팅될 수 있다.
상기 마이크로파 조사부는 복수로 형성되며, 상기 복수의 마이크로파 조사부는 서로 마주하여 서로 엇갈린 방향으로 마이크로파를 출력할 수 있다.
상기 챔버는 비활성 가스를 공급하는 적어도 하나의 비활성 가스 투입구를 더 포함할 수 있다.
상기 챔버는 상기 비활성 가스 투입구의 방향이 엇갈리게 복수개가 형성될 수 있다.
상기 챔버는 상부에 증기가 배출되는 증기 배출구를 더 포함할 수 있다.
상기 석탄건조장치는 상기 챔버 내의 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 센서는 상기 챔버 내의 온도가 상한설정값 이상일 경우 상기 마이크로파 조사부를 오프시키고, 하한설정값 이하일 경우 상기 마이크로파 조사부를 온 시킬 수 있다.
상기 상한설정값은 300℃이고, 상기 하한설정값은 150℃일 수 있다.
상기 챔버는 내벽에 상기 마이크로파에 의한 손상을 방지하기 위한 테프론을 코팅하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 연소보일러; 상기 연소보일러로 공급되는 석탄을 분쇄하여 공급하는 미분기; 상기 연소보일러로부터 연소 후 발생된 배기가스의 열을 회수하는 절탄부; 상기 절탄부로부터 공급된 배기가스의 열을 이용하여 공기를 예열하는 예열부; 상기 배기가스로부터 석탄회를 포집하는 제1 집진부; 상기 집진부로부터 공급된 배기가스에 포함된 잔류 오염물질을 제거하여 생성된 청정가스를 상기 예열부에 공급하는 청정부; 및 상기 예열부에서 예열된 청정가스를 이용하여 투입된 석탄을 건조하고, 마이크로파를 조사하여 상기 청정가스에 의해 건조된 석탄을 재건조하여 상기 미분기에 공급하는 석탄건조장치를 포함하는 석탄 고품위화 시스템을 제공할 수 있다.
상기 석탄 고품위화 시스템은 상기 청정부에서 오염물질이 제거된 청정가스의 수분을 제거하고 상기 수분이 제거된 청정가스를 상기 예열부에 공급하는 제1 응축부를 더 포함할 수 있다.
상기 석탄 고품위화 시스템은 상기 제1 집진기로부터 잔열을 흡수하여 대기 온도의 배기가스를 상기 청정부에 공급하는 폐열흡수부를 더 포함할 수 있다.
상기 예열부는 대기 공기를 예열하여 상기 연소보일러로 공급하는 공기 예열부; 및 상기 청정가스를 예열하여 상기 석탄건조장치에 공급하는 건조용 가스 예열부를 더 포함할 수 있다.
상기 석탄건조장치는 상부에 석탄이 투입되는 석탄 투입구와, 하부에 건조된 석탄이 상기 미분기로 배출되는 석탄 배출구가 형성된 챔버; 상기 석탄 투입구로 투입된 석탄을 상기 석탄 배출구로 이송하는 석탄 이송부; 상기 석탄 투입구와 인접한 제1 영역에 상기 건조용 가스 예열부로부터 예열된 청정가스를 공급하여 상기 투입된 석탄을 건조시키는 열풍 공급부; 및 상기 석탄 배출구와 인접한 제2 영역에 상기 마이크로파를 공급하는 적어도 하나의 마이크로파 조사부를 포함할 수 있다.
상기 석탄건조장치는 상기 챔버의 중앙에 회전 가능하게 배치된 회전축을 더 포함하되, 상기 석탄 이송부는 상기 회전축에 결합하여 상기 회전축의 회전에 따라 회전하며 나선형으로 형성된 블레이드를 더 포함할 수 있다.
상기 석탄 이송부는 상기 제1 영역에 형성되는 제1 블레이드; 및 상기 제1 나선형 블레이드와 연결되며, 상기 제2 영역에 형성된 제2 블레이드를 더 포함할 수 있다.
상기 열풍 공급부는 내부가 열풍이 공급되도록 파이프 형태로 형성되며, 상기 챔버 내부로 열풍이 공급되도록 다수의 관통홀이 구비될 수 있다.
상기 마이크로파 조사부는 복수로 형성되며, 상기 복수의 마이크로파 조사부는 서로 마주하여 서로 엇갈린 방향으로 마이크로파를 출력할 수 있다.
상기 챔버는 상부에 증기가 배출되는 증기 배출구를 더 포함할 수 있다.
상기 석탄 고품위화 시스템은 상기 증기 배출구로부터 배출된 증기내에포함되는 석탄분말을 제거하여 상기 미분기에 공급하는 제2 집진부를 더 포함할 수 있다.
상기 석탄 고품위화 시스템은 상기 제2 집진부와 상기 미분기 사이에 형성되어 상기 석탄분말이 제거된 증기의 수분을 제거하여 상기 미분기에 공급하는 제2 응축부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 연소보일러에서 배출된 배기가스를 이용하여 공기를 예열하며, 배기가스에 포함된 오염물질을 제거한 불활성 가스를 석탄 건조에 사용하여 저비용으로 고효율로 저등급 석탄을 건조할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 저등급 석탄을 저온에서 빠르게 건조하여 고품위화 석탄으로 변환할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면 석탄 건조 시 또는 석탄 건조 후 자연발화가 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 석탄 고품위화 시스템을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 석탄건조장치를 도시한 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 비활성 가스 열원 공급부의 위치를 설명하기 위한 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 열풍 공급부를 도시한 단면도.
도 5는 도 2에 도시된 마이크로파 조사부의 위치를 설명하기 위한 단면도.
도 6은 도 2에 도시된 열풍 배출구를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 석탄건조장치를 도시한 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 비활성 가스 열원 공급부의 위치를 설명하기 위한 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 열풍 공급부를 도시한 단면도.
도 5는 도 2에 도시된 마이크로파 조사부의 위치를 설명하기 위한 단면도.
도 6은 도 2에 도시된 열풍 배출구를 설명하기 위한 단면도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 석탄건조장치 및 이를 포함하는 석탄 고품위화 시스템 에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 석탄 고품위화 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 석탄 고품위화 시스템은 연소보일러(10), 미분기(120), 절탄부(20), 예열부(30), 제1 집진부(40), 폐열회수부(60), 청정부(70), 제1 응축부(90) 및 석탄건조장치(200)를 포함한다.
구체적으로, 연소보일러(10)는 석탄을 연소하여 전기에너지로 변환하는 설비이다.
미분기(120)는 연소보일러로 공급된 석탄을 분쇄하여 공급한다. 이때, 미분기(120)는 석탄건조장치(200)로부터 건조된 석탄을 미분탄으로 분쇄할 수 있다.
절탄부(20)는 연소보일러(10)로부터 연소 후 발생된 배기가스의 열을 회수한다. 연소보일러(10)에서 공급된 수백℃ 이상이므로 일부의 열을 회수한 이후 예열부(30)로 배기가스를 공급한다. 이때, 절탄부(20)에서 예열부(30)로 공급되는 열은 약 400℃ 정도이다.
예열부(30)는 대기 공기 및 제1 응축부(90)에서 입력된 청정가스를 예열할 수 있다. 예열부(30)는 공기를 예열하는 대기공기예열부(31)와 청정가스를 예열하는 건조용 가스 예열부(32)를 포함할 수 있다.
대기공기예열부(31)는 예열된 대기공기를 연소보일러(10)에 공급할 수 있다. 또한, 대기공기예열부(31)는 미분기(120)에서 미분탄이 연소보일러(10)에 공급될 때, 동시에 공급될 수 있다. 여기서, 대기공기예열부(31)에서 공급되는 대기공기의 온도는 약 350 내지 380℃ 정도 이다.
건조용 가스 예열부(32)는 청정배기가스를 석탄건조장치(200)의 열풍 공급부(230)에 공급할 수 있다. 이때, 건조용 가스 예열부(32)에서 공급되는 청정배기가스는 약 150℃ 정도를 유지할 수 있다.
한편, 예열부(30)에서 배출되는 배기가스는 제1 집진부(40)로 공급된다. 이때, 예열부(30)에서 배출되는 배기가스의 온도는 150℃ 정도로 낮아진다.
연소보일러(10)에서 연소 후 배출되는 배기가스에는 다수의 오염물질을 포함하고 있어 여러 단계의 오염물질을 제거하고 대기로 방출하거나, 재사용한다.
제1 집진부(40)는 배기가스로부터 석탄회를 포집한다. 제1 집진부(40)는 전기집진 방식으로 석탄회를 포집할 수 있다.
청정부(70)는 제1 집진부(40)에서 석탄회 등의 오염물질이 일부제거된 배기가스에 포함된 나머지 오염물질을 제거한다. 이때, 청정부(70)는 황 등의 오염물질을 제거하고 청정가스를 연돌(80)을 통해 배출한다.
이때, 청정부(70)로부터 배출되는 청정가스는 CO2, H2O, N2가 90% 이상인 비활성 가스이다. 이때, 석탄건조장치(200)에 공급되는 청정가스는 CO2(25%), H2O(5%), N2(70%) 또는, CO2(20), H2O(4%), N2(70%이상), O2(5%)가 95%이상의 비활성 가스가 공급되므로 석탄 건조 시 활성 산소의 농도가 낮아 건조 공정에 열원으로 사용하여도 자연발화를 방지할 수 있다.
한편, 청정부(70)에 공급되는 배기가스의 온도가 여전히 높을 수 있다. 청정부(70)에서 공급되는 배기가스의 온도를 대기 온도와 동일하게 하기 위하여 폐열회수부(60)를 더 포함할 수 있다.
폐열회수부(60)는 제1 집진부(40)로부터 공급된 배기가스의 잔류열을 흡수하여 대기 온도가 되도록하고, 청정부(70)에 대기온도의 배기가스를 공급한다. 이때, 유인 송풍기(50)를 통해 폐열회수부(60)로 배기가스를 공급할 수 있다.
제1 응축부(90)는 청정부(70)에서 공급된 청정가스에 포함된 수분을 제거하여 건조용 가스 예열부(32)에 공급한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 집진부(110)를 더 포함할 수 있다.
제2 집진부(110)는 석탄건조장치(200)에서 석탄 건조 시 발생된 증기를 제거하기 위하여 석탄건조과정에서 극소량 비산되는 석탄분말을 집진한다. 제2 집진부(110)에서 석탄분말이 제거된 가스는 미분기(120)에 공급될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제2 응축부(130)를 더 포함할 수 있다.
제2 응축부(130)는 제2 집진부(110)에서 공급된 가스에 포함된 수분을 제거하여 미분기(120)에 공급한다.
석탄건조장치(200)는 고수분 저등급원료 석탄을 건조하여 미분기(120)에 공급한다. 석탄건조장치(200)는 챔버에 저등급원료 석탄이 공급되면 약 150℃로 예열된 청정가스를 이용하여 1차 건조를 한다. 이어서, 마이크로파를 이용하여 2차로 건조한 석탄을 재건조한다. 석탄건조장치(200)는 마이크로파를 이용하여 저등급탄 내부의 결합수를 낮은 온도에서 분해하여 건조속도를 향상시키고, 자연발화를 방지할 수 있다.
즉, 석탄건조장치(200)는 마이크로파 건조를 통해 마이크로파의 주파수에 해당하는 속도만큼의 분자회전 또는 재배치에 의한 마찰력을 이용하므로 열전도식 가열보다 신속한 승온이 가능하다. 또한, 석탄건조장치(200)는 마이크로파 건조 시 저등급 석탄 유기물과 같은 물질의 경우 마이크로파를 투과시키나, 결합수분은 마이크로파를 흡수하여 열을 방출하므로 자체 가열원이 된다. 따라서, 석탄건조장치 내부의 온도를 빠른 시간에 상승시킬 수 있다.
표 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 석탄건조장치에서 가공된 고품위화 석탄을 저등급 석탄과 비교한 표이다.
저등급 석탄 | 고품위화 석탄 1 | 고품위화 석탄2 | |
Total moisture(wt% ar) | 36.4 | 5 | 6.5 |
Ash(wt% db) | 3.0 | 3.21 | 3.18 |
VM(wt% db) | 50.1 | 47.59 | 47.06 |
FC(wt% db) | 42.9 | 44.2 | 43.26 |
Fuel ratio (-) | 0.86 | 0.93 | 0.92 |
Heat value (kcal/kg ar) | 4,253 | 6,910 | 6,905 |
Heat value (kcal/kg db) | 6,291 | 7,210 | 7,150 |
C(wt% daf) | 69.76 | 71.03 | 71.52 |
H(wt% daf) | 4.82 | 4.59 | 4.17 |
N(wt% daf) | 1.15 | 1.16 | 1.14 |
S(wt% daf) | 0.12 | 0.16 | 0.14 |
O(wt% daf) | 24.13 | 23.6 | 23.03 |
Particle Size(mm) | 2~5 | - | - |
표 1에서와 같이 저등급 석탄이 본 발명이 실시 예에 따른 고품위화 시스템의 석탄건조장치를 통해 수분함량이 줄었으며, 열요율이 증가된 것을 알 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 석탄 고품위화 시스템은 수분함량이 30% 이상인 저등급 석탄을 수분함량 10% 이하의 석탄 화력 발전소 연료용 고품위화 석탄으로 건조할 수 있다.
이때, 연소보일러의 배기가스를 예열용으로 재사용하고, 오염물질을 제거하여 건조용 가스로 재사용하여 저등급 석탄의 표면수를 제거함과 동시에 마이크로파 조사를 통해 간극수, 모관결합수, 내부 보유수 등과 같은 난분해성 수분을 150℃이하에서 건조하여 자연발화를 방지할 수 있다.
상기의 석탄건조장치에 대한 실시 예를 도 2를 참조하여 더 자세히 하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 석탄건조장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 비활성 가스 열원 공급부의 위치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 열풍 공급부를 도시한 단면도이며, 도 5는 도 2에 도시된 마이크로파 조사부의 위치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 6은 도 2에 도시된 열풍 배출구를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 석탄건조장치는 챔버(210), 회전축(250), 석탄 이송부(220), 열풍 공급부(230) 및 마이크로파 조사부(240)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 챔버(210)는 공급된 열풍과 조사된 마이크로파를 이용하여 투입된 석탄을 건조시킨다. 챔버(210)는 조사된 마이크로파의 외부 누출을 방지하기 위하여, 외벽(211)이 마이크로파 저항이 높은 알루미늄 산화물로 형성될 수 있다. 챔버(210)의 내벽(212)은 마이크로파 반사 저항에 의한 화재를 방지하기 위하여, 테프론 재질로 형성될 수 있다.
챔버(210)는 석탄이 투입되는 석탄 투입구(213)를 포함할 수 있다. 석탄 투입구(213)는 챔버(210)의 상부에 형성될 수 있다. 이때, 석탄 투입구(213)는 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(210)의 상부면에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 챔버(210)의 측면에 형성될 수도 있다.
챔버(210)는 건조된 석탄이 배출되는 석탄 배출구(214)를 포함할 수 있다. 석탄 배출구(214)는 챔버(210)의 하부에 형성될 수 있다. 석탄 배출구(214)는 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(210)이 하부 측면에 형성되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 챔버(210)의 하부면에 형성될 수도 있다.
챔버(210)는 증가 배출되는 증기 배출구(215)를 더 포함할 수 있다. 증기 배출구(215)는 챔버(210)의 상부에 형성될 수 있다. 증기 배출구(215)는 석탄이 건조되면서 발생된 수분이 배출될 수 있다. 이를 위하여, 증기 배출구(215)는 챔버(210)의 상부면에 형성될 수 있다.
챔버(210)는 비활성 가스를 공급하는 적어도 하나의 비활성 가스 투입구(260)를 더 포함할 수 있다. 비활성 가스 투입구(260)는 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(210)의 하부에 형성될 수 있다. 도 2에서는 비활성 가스 투입구(260)가 마이크로파 조사부(240)의 하단에 형성된 것을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 비활성 가스 투입구(260)에서 공급되는 비활성 가스는 챔버(210)에 공급되기 이전에 가열된 가스일 수 있다.
비활성 가스 투입구(260)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 2개가 사용될 수 있다. 이때, 일측의 비활성 가스 투입구(260)의 입구에서 방출되는 비활성 가스가 타측 비활성 가스 투입구(260)로 향하지 않도록 투입구 방향이 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 이에 따라, 비활성 가스가 챔버(210) 내에 고루 분포될 수 있게 할 수 있다.
챔버(210)에 투입되는 비활성 가스는 건조된 석탄이 공기와의 노출 시 산소와의 반응을 억제하여 자연발화를 방지할 수 있다.
회전축(250)은 챔버(210)의 중앙에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 회전축(250)은 모터(255)의 구동에 따라 회전할 수 있다.
열풍 공급부(230)는 챔버(210) 내부로 가열된 배가스를 공급한다. 이때, 배가스는 연소보일러의 배기가스가 집진 및 탈황공정을 거치고 수분이 제거된 120 내지 150℃의 비활성 가스이다.
열풍 공급부(230)는 회전축(250)에 도 4에 도시된 바와 같이, 일체로 형성될 수 있다. 열풍 공급부(230)는 복수의 관통홀(235)이 형성되며 내부가 비어있는 파이프 형태를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 서는 회전축(250)과 열풍 공급부(230)가 일체형으로 형성된 것을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 파이프 형태로 형성된 열풍 공급부(230)는 회전축(250)의 하부에서 열풍이 공급될 수 있다. 열풍 공급부(230)는 복수의 관통홀(235)을 포함할 수 있다.
열풍 공급부(230)에 형성된 관통홀(235)은 제1 영역에서 제2 영역보다 높은 밀도로 형성될 수 있다. 또한, 관통홀(235)은 제1 영역에만 형성될 수 있다. 관통홀(235)은 석탄 입자의 1/5 ~ 1/10배 일 수 있다. 예를 들어, 챔버(210) 내에 투입되는 석탄 입자의 크기가 20 내지 50mm 이므로 관통홀(235)의 크기가 석탄 입자의 1/10 이하일 경우에 배가스의 공급량이 줄어 석탄을 충분히 건조시키기 어렵다. 또한, 관통홀(235)의 크기가 석탄 입자의 1/5 이상일 경우에는 배가스의 유입량에 의해 챔버(210)의 내부 압력이 증가될 수 있으며, 챔버(210)의 내부 온도 조절이 어려울 수 있다.
여기서, 회전축(250)과 열풍 공급부(230)가 일체로 형성된 경우에는 마이크로파 조사 영역의 경우 회전축(250)의 외부면에 테프론이 형성될 수 있다. 회전축(250)의 외부면에 형성된 테프론은 챔버 내에서 반사된 마이크로파로 인한 스파크를 방지할 수 있다.
석탄 이송부(220)는 석탄 투입구(213)로부터 공급된 석탄을 열풍이 공급되는 제1 영역을 지나 마이크로파가 조사되는 제2 영역을 지나 석탄 배출구(214)로 이송한다.
석탄 이송부(220)는 도 2에 도시된 바와 같이, 블레이드(221, 222)를 포함할 수 있다.
블레이드(221, 222)는 회전축(250)에 고정되어 회전축(250)의 회전에 따라 회전할 수 있다. 이때, 블레이드(221, 222)는 제1 영역에 형성된 제1 블레이드(221)와 제2 영역에 형성된 제2 블레이드(222)를 포함할 수 있다.
제1 블레이드(221)는 스테인레스 스틸 등이 사용될 수 있다. 또한, 제1 블레이드(221)는 유전율이 낮은 테프론이 코팅될 수 있다.
제2 블레이드(222)는 마이크로파가 직접 조사되므로 유전율이 낮은 테프론 재질로 구성될 수 있다. 또는, 제2 블레이드(222)는 스테인레스 스틸의 표면에 테프론이 코팅될 수 있으며, 이때, 약 2cm 정도의 두께로 형성될 수 있다.
제1 블레이드(221)와 제2 블레이드(222)에 형성되는 테프론은 마이크로파에 의해 스파크를 방지할 수 있다.
마이크로파 조사부(240)는 챔버(210)의 제2 영역에 마이크로파를 조사한다. 마이크로파 조사부(240)는 마이크로파를 조사하여 석탄을 재건조 시킨다. 마이크로파 조사부(240)는 2.45GHz의 주파수의 신호를 출력한다.
마이크로파 조사부(240)는 복수개가 구비될 수 있다. 도 2에서는 2개의 마이크로파 조사부(240)가 구비된 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 3개 이상이 구비될 수도 있다. 여기서, 2개의 마이크로파 조사부(240)는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 마이크로파 조사 효율을 높이고 마이크로파의 간섭을 피하기 위해 서로 엇갈리게 형성될 수 있다. 그러나 마이크로파 조사부(240) 각각에서 출력된 마이크로파가 상대 마이크로파 조사부에 유입되는 것을 방지하기 위하여 마이크로파가 출력되는 부분은 교차되게 배치하여 상대 마이크로파 조사부로부터 유입되는 마이크로파가 없도록 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 챔버(210) 내부 온도를 측정하기 위한 온도 센서(270)를 더 포함할 수 있다.
온도 센서(270)는 챔버(210) 내부의 온도가 설정된 온도 범위를 벗어날 경우에 마이크로파 조사부(240)의 출력을 제어할 수 있다. 즉, 온도 센서(270)는 챔버(210) 내의 온도가 상한설정값 이상일 경우 마이크로파 조사부(240)를 오프시키고, 하한설정값 이하일 경우 마이크로파 조사부(240)를 온 시킬 수 있다.
예를 들면, 온도 센서(270)는 챔버(210) 내부의 온도가 150℃ 이하일 경우에는 마이크로파 조사부(240)를 온 시킬 수 있다. 챔버(210)는 150℃ 이상의 온도를 유지해야만 석탄의 내부결합수 분해 및 방출 될 수 있다. 따라서, 온도 센서(270)는 챔버 내부 온도를 150℃ 이상이 될 수 있도록 마이크로파 조사부(240)를 제어할 수 있다.
또한, 온도 센서(270)는 챔버(210) 내부의 온도가 300℃ 이상일 경우 마이크로파 조사부(240)를 오프 시킬 수 있다. 챔버 내부의 온도가 300℃ 이상으로 소정 시간이 경과되면, 테프론이 변형될 수 있으므로 온도 센서(270)는 300℃ 이상이 감지되면 마이크로파 조사부(240)를 오프 시킨다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 회전축(250)은 적어도 하나의 열풍 배출구(280)를 더 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 열풍 배출구(280)는 회전축(250)이 파이프 형태로 형성될 경우 열풍이 관통홀(235)에서 높은 압력으로 배출되는 것을 방지하기 위하여 형성될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 연소보일러
20: 절탄부
30: 예열부
31: 대기공기예열부
32: 건조용 가스 예열부
40: 제1 집진부
50: 유인 송풍기
60: 폐열회수부
70: 청정부
80: 연돌
90: 제1 응축부
110: 제2 집진부
120: 미분기
130: 제2 응축부
200: 석탄건조장치
210: 챔버
211: 챔버 외벽
212: 챔버 내벽
213: 석탄 투입구
214: 석탄 배출구
215: 증기 배출구
220: 석탄 이송부
221: 제1 블레이드
222: 제2 블레이드
230: 열풍 공급부
235: 관통홀
240: 마이크로파 조사부
250: 회전축
255: 모터
260: 비활성 가스 투입부
270: 온도 센서
280: 열풍 배출구
20: 절탄부
30: 예열부
31: 대기공기예열부
32: 건조용 가스 예열부
40: 제1 집진부
50: 유인 송풍기
60: 폐열회수부
70: 청정부
80: 연돌
90: 제1 응축부
110: 제2 집진부
120: 미분기
130: 제2 응축부
200: 석탄건조장치
210: 챔버
211: 챔버 외벽
212: 챔버 내벽
213: 석탄 투입구
214: 석탄 배출구
215: 증기 배출구
220: 석탄 이송부
221: 제1 블레이드
222: 제2 블레이드
230: 열풍 공급부
235: 관통홀
240: 마이크로파 조사부
250: 회전축
255: 모터
260: 비활성 가스 투입부
270: 온도 센서
280: 열풍 배출구
Claims (26)
- 석탄을 건조하는 석탄건조장치에 있어서,
상부에 석탄이 투입되는 석탄 투입구와 하부에 건조된 석탄이 배출되는 석탄 배출구가 형성된 챔버;
상기 석탄 투입구로 투입된 석탄을 상기 석탄 배출구로 이송하는 석탄 이송부;
상기 석탄 투입구와 인접한 제1 영역에 열풍을 공급하여 상기 투입된 석탄을 건조시키는 열풍 공급부; 및
상기 석탄 배출구와 인접한 제2 영역에 마이크로파를 공급하여 상기 열풍 공급부에서 건조된 석탄을 재건조시키는 적어도 하나의 마이크로파 조사부를 포함하는 석탄건조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 챔버의 중앙에 회전 가능하게 배치된 회전축을 더 포함하되,
상기 석탄 이송부는 상기 회전축에 결합하여 상기 회전축의 회전에 따라 회전하며 나선형으로 형성된 블레이드를 더 포함하는 석탄건조장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 석탄 이송부는
상기 제1 영역에 형성되는 제1 블레이드; 및
상기 제1 나선형 블레이드와 연결되며, 상기 제2 영역에 형성된 제2 블레이드를 더 포함하는 석탄건조장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제2 나선형 블레이드는 표면이 테프론 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 석탄건조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 열풍 공급부는
내부가 열풍이 공급되도록 파이프 형태로 형성되며, 상기 챔버 내부로 열풍이 공급되도록 다수의 관통홀이 구비된 것을 특징으로 하는 석탄건조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제2 영역에 형성된 회전축의 표면은 테프론재질로 코팅된 것을 특징으로 하는 석탄건조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 마이크로파 조사부는 복수로 형성되며,
상기 복수의 마이크로파 조사부는 서로 마주하여 서로 엇갈린 방향으로 마이크로파를 출력하는 것을 특징으로 하는 석탄건조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 챔버는
비활성 가스를 공급하는 적어도 하나의 비활성 가스 투입구를 더 포함하는 석탄건조장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 챔버는
상기 비활성 가스 투입구의 방향이 엇갈려 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 석탄건조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 챔버는
상부에 증기가 배출되는 증기 배출구를 더 포함하는 석탄건조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 챔버 내의 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도 센서를 더 포함하는 석탄건조장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 온도 센서는
상기 챔버 내의 온도가 상한설정값 이상일 경우 상기 마이크로파 조사부를 오프시키고, 하한설정값 이하일 경우 상기 마이크로파 조사부를 온 시키는 것을 특징으로 하는 석탄건조장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 상한설정값은 300℃이고, 상기 하한설정값은 150℃인 것을 특징으로 하는 석탄건조장치
- 제 1 항에 있어서,
상기 챔버는
내벽에 상기 마이크로파에 의한 손상을 방지하기 위한 테프론 재질로 코팅된 것을 특징으로 하는 석탄건조장치.
- 연소보일러;
상기 연소보일러로 공급되는 석탄을 분쇄하여 공급하는 미분기;
상기 연소보일러로부터 연소 후 발생된 배기가스의 열을 회수하는 절탄부;
상기 절탄부로부터 공급된 배기가스의 열을 이용하여 공기를 예열하는 예열부;
상기 배기가스로부터 석탄회를 포집하는 제1 집진부;
상기 집진부로부터 공급된 배기가스에 포함된 잔류 오염물질을 제거하여 생성된 청정가스를 상기 예열부에 공급하는 청정부; 및
상기 예열부에서 예열된 청정가스를 이용하여 투입된 석탄을 건조하고, 마이크로파를 조사하여 상기 청정가스에 의해 건조된 석탄을 재건조하여 상기 미분기에 공급하는 석탄건조장치를 포함하는 석탄 고품위화 시스템.
- 제 15 항에 있어서,
상기 청정부에서 오염물질이 제거된 청정가스의 수분을 제거하고 상기 수분이 제거된 청정가스를 상기 예열부에 공급하는 제1 응축부를 더 포함하는 석탄 고품위화 시스템.
- 제 15 항에 있어서,
상기 제1 집진기로부터 잔열을 흡수하여 대기 온도의 배기가스를 상기 청정부에 공급하는 폐열흡수부를 더 포함하는 석탄 고품위화 시스템.
- 제 15 항에 있어서,
상기 예열부는
대기 공기를 예열하여 상기 연소보일러로 공급하는 공기 예열부; 및
상기 청정가스를 예열하여 상기 석탄건조장치에 공급하는 건조용 가스 예열부를 더 포함하는 석탄 고품위화 시스템.
- 제 18 항에 있어서,
상기 석탄건조장치는
상부에 석탄이 투입되는 석탄 투입구와, 하부에 건조된 석탄이 상기 미분기로 배출되는 석탄 배출구가 형성된 챔버;
상기 석탄 투입구로 투입된 석탄을 상기 석탄 배출구로 이송하는 석탄 이송부;
상기 석탄 투입구와 인접한 제1 영역에 상기 건조용 가스 예열부로부터예열된 청정가스를 공급하여 상기 투입된 석탄을 건조시키는 열풍 공급부; 및
상기 석탄 배출구와 인접한 제2 영역에 상기 마이크로파를 공급하는 적어도 하나의 마이크로파 조사부를 포함하는 석탄 고품위화 시스템.
- 제 19 항에 있어서,
상기 석탄건조장치는
상기 챔버의 중앙에 회전 가능하게 배치된 회전축을 더 포함하되,
상기 석탄 이송부는 상기 회전축에 결합하여 상기 회전축의 회전에 따라 회전하며 나선형으로 형성된 블레이드를 더 포함하는 석탄 고품위화 시스템
- 제 20 항에 있어서,
상기 석탄 이송부는
상기 제1 영역에 형성되는 제1 블레이드; 및
상기 제1 나선형 블레이드와 연결되며, 상기 제2 영역에 형성된 제2 블레이드를 더 포함하는 석탄 고품위화 시스템.
- 제 20 항에 있어서,
상기 열풍 공급부는
내부가 열풍이 공급되도록 파이프 형태로 형성되며, 상기 챔버 내부로 열풍이 공급되도록 다수의 관통홀이 구비된 것을 특징으로 하는 석탄 고품위화 시스템.
- 제 20 항에 있어서,
상기 마이크로파 조사부는 복수로 형성되며,
상기 복수의 마이크로파 조사부는 서로 마주하여 서로 엇갈린 방향으로 마이크로파를 출력하는 석탄 고품위화 시스템
- 제 20 항에 있어서,
상기 챔버는
상부에 증기가 배출되는 증기 배출구를 더 포함하는 석탄 고품위화 시스템.
- 제 24 항에 있어서,
상기 증기 배출구로부터 배출된 증기에 포함된 석탄분말을 제거하여 상기 미분기에 공급하는 제2 집진부를 더 포함하는 석탄 고품위화 시스템.
- 제 25 항에 있어서,
상기 제2 집진부와 상기 미분기 사이에 형성되어 상기 석탄분말이 제거된 증기의 수분을 제거하여 상기 미분기에 공급하는 제2 응축부를 더 포함하는 석탄 고품위화 시스템.
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KR1020100018080A KR101144274B1 (ko) | 2010-02-26 | 2010-02-26 | 석탄건조장치 및 이를 포함하는 석탄 고품위화 시스템 |
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KR1020100018080A KR101144274B1 (ko) | 2010-02-26 | 2010-02-26 | 석탄건조장치 및 이를 포함하는 석탄 고품위화 시스템 |
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KR1020100018080A KR101144274B1 (ko) | 2010-02-26 | 2010-02-26 | 석탄건조장치 및 이를 포함하는 석탄 고품위화 시스템 |
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