KR20150101610A - Experiment Apparatus and Method for Solid Fuel Fluidity and Slag Viscosity - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for testing slag viscosity of solid fuel, capable of precisely measuring the viscosity of solid fuel slag generated during coal reaction under high temperature conditions, and the apparatus for testing slag viscosity of solid fuel comprises: a reactor; a chamber housing which is installed in the reactor; a chamber housing cap which opens and closes an upper face of the chamber housing; a sample crucible which is put in the chamber housing and in which measurement target solid fuel slag is loaded; a rail member which is installed horizontally outside the reactor; a viscosity measurer which is installed to move horizontally along the rail member, includes a viscosity measuring rod inserted into the sample crucible through a load insertion hole of the reactor and the chamber housing cap such that a lower end portion thereof can rotate in the solid fuel slag, and measures the viscosity of a molten solid fuel; and a fluidity measurer which is installed to move horizontally along the rail member, includes a fluidity measuring rod inserted into the sample crucible through the rod insertion hole of the reactor and the chamber housing cap such that the lower end portion thereof can rotate in the solid fuel slag, and measures the fluidity of the molten solid fuel.

Description

고체연료의 슬래그 점도 시험 장치 및 방법{Experiment Apparatus and Method for Solid Fuel Fluidity and Slag Viscosity}Technical Field [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for testing slag viscosity of a solid fuel,

본 발명은 고체연료의 슬래그 점도를 측정하는 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석탄과 같은 여러가지 온도 조건의 연소 및 가스화 반응기에서 발생하는 고체연료의 슬래그의 점도 및 유동 특성을 측정하여 분석할 수 있도록 한 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a test apparatus for measuring the slag viscosity of a solid fuel, and more particularly to a test apparatus for measuring the viscosity and flow characteristics of a slag of a solid fuel generated in a combustion and gasification reactor at various temperature conditions such as coal The present invention relates to a slag viscosity test apparatus and method for a solid fuel.

가스화기 내에 투입된 석탄의 유기물은 산소와 연소 반응과 수증기, CO2 반응을 통해 99% 이상이 합성가스로 전환된다. 그러나 회(ash) 성분은 대부분 용융 상태의 슬래그를 형성하고 가스화기 벽면을 타고 흘러 내려간다. 흘러 내려가는 슬래그는 최종적으로 가스화기 하부의 냉각 탱크에서 급랭되어 배출된다.The organic matter of coal injected into the gasifier is converted to syngas by more than 99% through combustion reaction with oxygen, water vapor, and CO 2 reaction. However, most of the ash components form molten slag and flow down the wall of the gasifier. The falling slag is finally quenched and discharged in the cooling tank below the gasifier.

슬래그의 원활한 제거를 위해서는 가스화기의 운전 제어가 중요하다. 운전 제어가 원활이 이루어지지 않으면, 가스화기 내의 순간적 온도 강하나 석탄의 회성분 변화 등에 의해 용융 슬래그가 결정을 이루어 배출구를 막게 되며, 최종적으로는 셧다운(Shut-down)까지도 일으킬 수 있다. 따라서 가스화기 내에서 가스화기의 연속적 운전과 배출구 막힘에 의한 셧다운(Shut-down)을 예방하기 위해 가스화기에 적용되는 석탄의 회성분 조성과 가스화기 온도가 슬래그 유동성에 미치는 영향을 확인해야 한다. 이와 관련된 주요 인자는 점도이며, 회성분과 가스화기 온도가 점도에 미치는 영향을 가스화기 운전 조건에서 정확히 측정하고 예측할 필요가 있다.Operation control of the gasifier is important for smooth removal of slag. If the operation control is not smooth, the molten slag is crystallized by the instantaneous temperature rise in the gasifier or by the change of the ash content of the coal, thereby closing the discharge port, and eventually even shut-down may occur. Therefore, in order to prevent shutdown due to continuous operation of the gasifier in the gasifier and clogging of the outlet, the effect of the composition of the coal ash applied to the gasifier and the gasifier temperature on the slag fluidity should be confirmed. A key factor in this is the viscosity, and it is necessary to precisely measure and predict the effect of ash content and gasifier temperature on viscosity in gasifier operating conditions.

석탄 슬래그 점도를 예측하는 여러 경험식이 보고 되었으나 현재까지 알려진 어떠한 식도 모든 석탄 슬래그의 점도를 정확하게 예측하지는 못한다. 특히 냉각하면서 낮은 점도를 유지하다가 일정 온도에서 점도가 급격히 증가하는 결정 슬래그의 경우 예측도는 더욱 떨어진다. 따라서 가스화기 시험 운전 및 연속 운전을 위해 실험에 의한 석탄 슬래그 점도 측정이 필요한 실정이다.Several empirical equations for predicting coal slag viscosity have been reported, but no esophagus known to date can accurately predict the viscosity of all coal slag. Particularly, in the case of a crystal slag which maintains a low viscosity while cooling, and whose viscosity increases rapidly at a certain temperature, the degree of prediction is further reduced. Therefore, it is necessary to measure the viscosity of coal slag by experiment for gasifier test operation and continuous operation.

1. 대한민국 등록특허 제10-0838043호(등록일자 2008년06월05일) "용융금속 회전저항 계측시스템 및 그 방법"1. Korean Registered Patent No. 10-0838043 (Date of Registration June 05, 2008) "Melting Metal Rotation Resistance Measurement System and Method" 2. 대한민국 등록특허 제0349742호(등록일자 2002년08월09일) "회전 교반봉을 이용하는 반응고 금속의 고온 점도측정장치의 토오크 측정 방법"2. Korean Registered Patent No. 0349742 (registered on August 09, 2002) "Method for measuring torque of high-temperature viscosity measuring device for reaction high-metal using rotary stirring rod"

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고온 조건 하에서도 석탄 반응 중 발생되는 고체연료 슬래그의 점도를 정밀하게 계측할 수 있는 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치 및 방법을 제공함에 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned need, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for testing slag viscosity of a solid fuel which can precisely measure the viscosity of solid fuel slag generated during a coal reaction even under high temperature conditions. .

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치는, 내부 환경을 설정 온도로 가열하는 히터를 구비하고, 상부면에 로드삽입공이 관통되게 형성되어 있는 반응로와; 상부가 개방된 통형상으로 이루어져 상기 반응로의 내부에 설치되는 챔버하우징과; 상기 챔버하우징의 상부면을 개폐하는 챔버하우징 캡과; 상기 챔버하우징 내부에 인입되며, 내부에 피측정 고체연료 슬래그가 장입되는 샘플용 도가니와; 상기 반응로의 외부에 수평하게 설치되는 레일부재와; 상기 레일부재를 따라 수평 이동 가능하게 설치되며, 상기 반응로의 로드삽입공 및 챔버하우징 캡을 통해 상기 샘플용 도가니 내측으로 삽입되어 하단부가 고체연료 슬래그 내에서 회전하도록 된 점도측정용 로드를 구비하여, 용융된 고체연료의 점도를 측정하는 점도측정기와; 상기 레일부재를 따라 수평 이동 가능하게 설치되며, 상기 반응로의 로드삽입공 및 챔버하우징 캡을 통해 상기 샘플용 도가니 내측으로 삽입되어 하단부가 고체연료 슬래그 내에서 회전하도록 된 유동도측정용 로드를 구비하여, 용융된 고체연료의 유동도를 측정하는 유동도측정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, there is provided an apparatus for testing slag viscosity of a solid fuel according to the present invention, comprising: a reaction furnace having a heater for heating an internal environment to a set temperature; A chamber housing which is formed in a tubular shape with an open top and is installed inside the reactor; A chamber housing cap for opening and closing an upper surface of the chamber housing; A sample crucible which is drawn into the chamber housing and into which the measured solid fuel slag is charged; A rail member horizontally installed outside the reaction furnace; And a viscosity measuring rod installed horizontally along the rail member and inserted into the crucible for sample through the rod inserting hole and the chamber housing cap of the reactor to rotate the lower end portion in the solid fuel slag A viscosity meter for measuring the viscosity of the molten solid fuel; A rod for measuring the flow rate, which is installed horizontally along the rail member, inserted into the crucible for sample through the rod inserting hole of the reactor and the chamber housing cap and whose lower end is rotated in the solid fuel slag And a flow meter for measuring the flow rate of the molten solid fuel.

그리고 본 발명에 따른 고체연료의 슬래그 점도 시험 방법의 한 형태는, 샘플용 도가니에 피측정 고체연료 슬래그를 장입하여 챔버하우징 내부에 설치하는 단계와; 반응로를 폐쇄한 상태에서 히터를 동작시켜 반응로의 챔버하우징 내부 온도를 설정된 온도로 상승시켜 샘플용 도가니 내의 고체연료 슬래그를 용융시키는 단계와; 점도측정기 또는 유동도측정기를 레일부재를 따라 수평 이동시켜 반응로의 측정 위치에 정렬시키는 단계와; 상기 점도측정기의 점도측정용 로드 또는 유동도측정기의 유동도측정용 로드를 반응로의 로드삽입공을 통해 삽입하여 샘플용 도가니 내의 용융된 고체연료 슬래그에 매입시키는 단계와; 상기 반응로 내부를 설정된 온도 비율로 냉각시키는 단계와; 상기 점도측정용 로드 또는 유동도측정용 로드를 회전시켜 회전 운동시 발생된 토크 또는 회전수를 획득하는 단계와; 상기 점도측정기에 의해 획득된 토크 또는 유동도측정기에 의해 획득된 회전수를 통해 용융된 고체연료 슬래그의 점도 또는 유동도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for testing a slag viscosity of a solid fuel, comprising the steps of: charging the sample crucible with a solid fuel slug to be measured; Melting the solid fuel slag in the crucible for sample by operating the heater while the reaction furnace is closed to raise the temperature inside the chamber housing of the reaction furnace to a predetermined temperature; Moving the viscosity meter or the flow meter horizontally along the rail member to align the measurement position of the reaction furnace; Inserting a rod for measuring the viscosity of the viscosity measuring instrument or a flow rate measuring rod of the flow meter into the molten solid fuel slag in the crucible for sample through the rod inserting hole of the reactor; Cooling the interior of the reactor to a predetermined temperature ratio; Rotating the viscosity measuring rod or the flow rate measuring rod to obtain a torque or a rotational speed generated in the rotational motion; And calculating the viscosity or the degree of fluidity of the molten solid fuel slag through the torque obtained by the viscosity meter or the number of revolutions obtained by the flow meter.

본 발명에 따른 고체연료의 슬래그 점도 시험 방법의 다른 한 형태는, 샘플용 도가니에 피측정 고체연료 슬래그를 장입하여 챔버하우징 내부에 설치하는 단계와; 점도측정기 또는 유동도측정기를 레일부재를 따라 수평 이동시켜 반응로의 측정 위치에 정렬시키는 단계와; 상기 점도측정기의 점도측정용 로드 또는 유동도측정기의 유동도측정용 로드를 반응로의 로드삽입공을 통해 삽입하여 샘플용 도가니 내의 용융된 고체연료 슬래그에 매입시키는 단계와; 반응로를 폐쇄한 상태에서 히터를 동작시켜 반응로의 챔버하우징 내부 온도를 설정된 온도로 상승시켜 샘플용 도가니 내의 고체연료 슬래그를 용융시키는 단계와; 상기 반응로 내부를 설정된 온도 비율로 냉각시키는 단계와; 상기 점도측정용 로드 또는 유동도측정용 로드를 회전시켜 회전 운동시 발생된 토크 또는 회전수를 획득하는 단계와; 상기 점도측정기에 의해 획득된 토크 또는 유동도측정기에 의해 획득된 회전수를 통해 용융된 고체연료 슬래그의 점도 또는 유동도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for testing a slag viscosity of a solid fuel, comprising the steps of: charging the sample crucible with a solid fuel slurry to be measured; Moving the viscosity meter or the flow meter horizontally along the rail member to align the measurement position of the reaction furnace; Inserting a rod for measuring the viscosity of the viscosity measuring instrument or a flow rate measuring rod of the flow meter into the molten solid fuel slag in the crucible for sample through the rod inserting hole of the reactor; Melting the solid fuel slag in the crucible for sample by operating the heater while the reaction furnace is closed to raise the temperature inside the chamber housing of the reaction furnace to a predetermined temperature; Cooling the interior of the reactor to a predetermined temperature ratio; Rotating the viscosity measuring rod or the flow rate measuring rod to obtain a torque or a rotational speed generated in the rotational motion; And calculating the viscosity or the degree of fluidity of the molten solid fuel slag through the torque obtained by the viscosity meter or the number of revolutions obtained by the flow meter.

본 발명에 따르면, 점도측정기와 유동도측정기를 레일부재를 따라 이동시키며 측정 목적에 따라 점도측정기 또는 유동도측정기를 이용하여 선택적으로 점도 측정 시험을 수행할 수 있으므로 슬래그의 점도를 더욱 정밀하게 예측할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, a viscosity measuring device and a flow meter can be moved along a rail member, and a viscosity measurement test can be selectively performed using a viscosity meter or a flow meter according to the purpose of measurement, so that the viscosity of the slag can be more accurately predicted There is an effect.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치의 구성을 나타낸 정면에서 본 요부 단면도이다.
도 2는 도 1의 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치의 주요 부분을 확대하여 나타낸 종단면도이다.
도 3a는 도 1의 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치의 레일부재를 나타내는 정면도이다.
도 3b는 도 3a의 레일부재의 측면에서 본 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체연료의 슬래그 점도 시험 방법을 설명하는 순서도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a main portion viewed from the front, showing a configuration of an apparatus for testing slag viscosity of a solid fuel according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing a main portion of the slag viscosity testing apparatus of the solid fuel of Fig. 1; Fig.
Fig. 3A is a front view showing the rail member of the slag viscosity testing apparatus of the solid fuel of Fig. 1; Fig.
Figure 3b is a side view of the rail member of Figure 3a.
4 is a flowchart illustrating a method for testing slag viscosity of a solid fuel according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치는, 반응로(10)와, 상기 반응로(10)의 내부에 설치되는 챔버하우징(21)과, 상기 챔버하우징(21)의 상부면을 개폐하는 챔버하우징 캡(22)과, 상기 챔버하우징(21) 내부에 인입되는 샘플용 도가니(30)와, 상기 반응로(10)의 상부면 외부에 수평하게 설치되는 레일부재(60)와, 상기 레일부재(60)를 따라 수평 이동 가능하게 설치된 점도측정기(40) 및 유동도측정기(50)를 포함하는 구성으로 이루어진다.1 to 3B, an apparatus for testing slag viscosity of a solid fuel according to an embodiment of the present invention includes a reactor 10, a chamber housing 21 installed inside the reactor 10, A chamber housing cap 22 for opening and closing the upper surface of the chamber housing 21, a sample crucible 30 for being drawn into the chamber housing 21, A rail member 60 installed horizontally and a viscosity meter 40 and a flow meter 50 installed horizontally along the rail member 60.

상기 반응로(10)는 내부 환경을 설정 온도로 가열하는 히터(12)를 구비하고, 상부면에는 로드삽입공(14)이 관통되게 형성되어 있다. 상기 로드삽입공(14)은 반응로(10)의 상측에 구성된 단열재를 관통하여 반응로(10) 내측의 챔버(11)로 연통된다. 상기 로드삽입공(14)을 통해 점도측정기(40)의 점도측정용 로드(41) 또는 유동도측정기(50)의 유동도측정용 로드(51)가 삽입될 때 점도측정용 로드(41) 또는 유동도측정용 로드(51)가 로드삽입공(14) 내측의 단열재와 부딪히면서 단열재의 일부가 떨어져 나가 샘플용 도가니(30) 내로 인입되는 것을 방지하기 위하여 상기 로드삽입공(14)의 내주면에는 단단한 재질로 된 보호관(70)이 결합된다. The reactor 10 has a heater 12 for heating the internal environment to a predetermined temperature, and a rod insertion hole 14 is formed in the upper surface of the heater 12 so as to pass through the reactor. The rod insertion hole 14 communicates with the chamber 11 inside the reaction furnace 10 through the heat insulating material formed on the upper side of the reaction furnace 10. When the viscosity measuring rod 41 of the viscosity measuring instrument 40 or the flow measuring rod 51 of the flow measuring instrument 50 is inserted through the rod insertion hole 14, In order to prevent the flow rate measuring rod 51 from colliding with the heat insulator inside the rod inserting hole 14 and to prevent a part of the insulator from falling into the sample crucible 30, A protective tube 70 made of a material is combined.

상기 반응로(10)는 최고 1700℃까지 승온이 가능하며, 냉각 속도는 1~50℃/min이 가능하도록 설계될 수 있지만 이에 한정하지는 않는다. The reactor 10 can be heated up to a maximum temperature of 1700 ° C., and the cooling rate can be designed to be 1 to 50 ° C./min. However, the present invention is not limited thereto.

상기 반응로(10)의 일측에는 챔버(11) 내를 질소가스 분위기 또는 산소가스 분위기로 만들기 위한 가스공급부(90)가 챔버(11)와 연통되게 설치된다. A gas supply unit 90 is installed at one side of the reactor 10 to communicate with the chamber 11 in order to make the inside of the chamber 11 into a nitrogen gas atmosphere or an oxygen gas atmosphere.

상기 챔버하우징(21)은 알루미나(Alumina)와 같은 내열성이 우수한 재질로 이루어지며, 상부가 개방된 통형상으로 되어 상기 반응로(10)의 내부에 설치된다. 그리고, 상기 챔버하우징(21)의 상단부를 개폐하는 챔버하우징 캡(22)은 챔버하우징(21)과 같은 알루미나 등의 내열성 재료로 만들어진다. 상기 챔버하우징 캡(22)에는 점도측정기(40)의 점도측정용 로드(41) 또는 유동도측정기(50)의 유동도측정용 로드(51)가 통과하는 중앙 관통공(23)과, 챔버하우징(21) 내부의 온도를 측정하는 열전대(thermocouple)(80)가 통과하는 주변 관통공(24)이 형성되어 있다. The chamber housing 21 is made of a material having excellent heat resistance, such as alumina, and is installed in the reactor 10 in a cylindrical shape with an open top. The chamber housing cap 22, which opens and closes the upper end of the chamber housing 21, is made of a heat resistant material such as alumina, such as the chamber housing 21. The chamber housing cap 22 is provided with a central through hole 23 through which the viscosity measuring rod 41 of the viscosity measuring instrument 40 or the flow rate measuring rod 51 of the flow measuring instrument 50 passes, And a peripheral through hole 24 through which a thermocouple 80 for measuring the temperature inside the thermocouple 21 passes.

상기 챔버하우징(21)의 바닥면에는 샘플용 도가니(30)에서 용융된 고체연료 슬래그(S)(예를 들어 석탄 슬래그)가 샘플용 도가니(30)에서 유출될 경우 유출된 고체연료 슬래그(S)를 흡수하는 다공성 재질의 흡수재(25)가 설치된다. When the solid fuel slag S (for example, coal slag) melted in the sample crucible 30 flows out from the crucible for sample 30, the solid fuel slag S A shock absorbing material 25 made of a porous material is disposed.

상기 샘플용 도가니(30)는 상부가 개방된 통형상을 갖도록 되어 개방된 상부를 통해 고체연료 슬래그(S)가 장입된다. 상기 샘플용 도가니(30)는 챔버하우징(21)과 마찬가지로 알루미나(Alumina)와 같이 내열성이 우수한 재질로 만들어진다. The crucible for sample 30 has a tubular shape with an open top, and solid fuel slag S is charged through the open top. The crucible for sample 30 is made of a material excellent in heat resistance, such as alumina, similar to the chamber housing 21. [

상기 점도측정기(40)와 유동도측정기(50)는 상기 반응로(10)의 상단부에 좌우방향으로 연장되게 설치되는 레일부재(60) 상에 설치되어, 레일부재(60)를 따라 선택적으로 측정 위치로 이동한다. 상기 레일부재(60)는 엘엠가이드(LM Guide)와 같은 공지의 선형 가이드레일을 적용하여 구성할 수 있다. The viscosity meter 40 and the flow meter 50 are installed on a rail member 60 extending in the left and right direction on the upper end of the reactor 10 to selectively measure Position. The rail member 60 can be constructed by applying a known linear guide rail such as an LM guide.

그리고, 상기 레일부재(60)의 일측에는 상기 점도측정기(40)와 유동도측정기(50)에 측정 위치를 결정하기 위한 위치결정홈(63)이 형성된 위치결정블록(62)이 설치되며, 상기 점도측정기(40) 및 유동도측정기(50)에는 상기 위치결정홈(63) 내측으로 삽입되면서 결합되는 위치결정돌기(64)가 형성된다. 상기 위치결정블록(62)은 점도측정기(40)의 점도측정용 로드(41)와 유동도측정기(50)의 유동도측정용 로드(51)가 샘플용 도가니(30)의 정확한 위치에 삽입되어 측정 시험이 이루어질 있도록 점도측정기(40) 및 유동도측정기(50)의 측정 위치를 결정하는 작용을 하게 된다. A positioning block 62 is provided on one side of the rail member 60 and has a positioning groove 63 for determining a measurement position on the viscosity meter 40 and the flow meter 50, The viscosity measuring instrument 40 and the flow rate measuring instrument 50 are provided with positioning projections 64 which are inserted into the positioning grooves 63 while being inserted therein. The positioning block 62 is formed by inserting the viscosity measuring rod 41 of the viscosity measuring instrument 40 and the flow rate measuring rod 51 of the flow meter 50 into the precise position of the sample crucible 30 So as to determine the measurement positions of the viscosity meter 40 and the flow meter 50 so that the measurement test is performed.

상기 점도측정기(40)는 상기 레일부재(60)를 따라 이동하도록 설치된 제1마운트프레임(43)과, 상기 제1마운트프레임(43)을 따라 상하로 이동하도록 설치되며 하단부에 상기 점도측정용 로드(41)가 착탈 가능하게 결합되는 점도측정헤드(42) 및, 상기 점도측정헤드(42)를 제1마운트프레임(43)을 따라 상하로 이동시키는 제1헤드승강부를 포함한다. The viscosity measuring device 40 includes a first mount frame 43 installed to move along the rail member 60 and a second mount frame 43 which is installed to move up and down along the first mount frame 43, And a first head elevating portion for vertically moving the viscosity measuring head 42 along the first mount frame 43. The viscosity measuring head 42 is detachably coupled to the viscosity measuring head 42. The viscosity measuring head 42 is detachably coupled to the measuring head 42,

상기 점도측정헤드(42)는 토크를 측정하는 토크검출기(미도시)와, 상기 점도측정용 로드(41)를 설정된 회전수(rpm)로 회전시키는 회전구동기(미도시)를 구비하여, 상기 점도측정용 로드(41)를 설정된 회전수(rpm)로 회전시켰을 때 발생한 토크를 측정하여 점도를 산출한다. The viscosity measuring head 42 includes a torque detector (not shown) for measuring torque and a rotation driver (not shown) for rotating the viscosity measuring rod 41 at a predetermined rotation speed (rpm) The torque generated when the measuring rod 41 is rotated at the set rotational speed (rpm) is measured to calculate the viscosity.

상기 제1헤드승강부는 상기 제1마운트프레임(43)에 상하 연직방향으로 연장되게 설치되어 상기 점도측정헤드(42)의 상하방향 이동을 안내하는 승강 가이드레일(44)과, 상기 제1마운트프레임(43)에 상하 연직방향으로 연장되게 설치되며 상기 점도측정헤드(42)와 연결된 볼스크류(45)와, 상기 제1마운트프레임(43)의 상단에 상기 볼스크류(45)와 연결되도록 설치되어 사용자의 조작에 의해 회전 운동하면서 볼스크류(45)를 회전시키는 핸들(46)을 포함한 구성으로 이루어진다.The first head elevating portion includes a lift guide rail 44 extending vertically up and down on the first mount frame 43 to guide the viscosity measurement head 42 in the vertical direction, A ball screw 45 extending in the vertical direction to the viscosity measuring head 42 and connected to the ball screw 45 at an upper end of the first mount frame 43, And a handle 46 that rotates the ball screw 45 while being rotated by a user's operation.

그리고, 상기 유동도측정기(50)는 상기 레일부재(60)를 따라 이동하도록 설치된 제2마운트프레임(53)과, 상기 제2마운트프레임(53)을 따라 상하로 이동하도록 설치되며 하단부에 상기 유동도측정용 로드(51)가 착탈 가능하게 결합되는 유동도측정헤드(52) 및, 상기 유동도측정헤드(52)를 제2마운트프레임(53)을 따라 상하로 이동시키는 제2헤드승강부를 포함한 구성으로 이루어진다.The flow meter 50 includes a second mount frame 53 installed to move along the rail member 60 and a second mount frame 53 installed to move up and down along the second mount frame 53, And a second head elevating portion for moving the flow measuring head 52 upward and downward along the second mount frame 53. The flow rate measuring head 52 includes a flow rate measuring head 52 to which the measuring rod 51 is detachably coupled, .

상기 유동도측정헤드(52)는 회전수(rpm)를 측정하는 회전수검출기(미도시)와, 상기 유동도측정용 로드(51)를 설정된 토크 값으로 회전시키는 회전구동기(미도시)를 구비하여, 상기 유동도측정용 로드(51)를 설정된 회전수(rpm)로 회전시키고 이 때 걸리는 토크를 검출하여 슬래그의 유동도를 산출한다. The flow rate measuring head 52 includes a rotational speed detector (not shown) for measuring a rotational speed (rpm) and a rotational actuator (not shown) for rotating the flow rate measuring rod 51 to a set torque value , The flow rate measuring rod 51 is rotated at a predetermined number of revolutions (rpm), and the torque at this time is detected to calculate the flow rate of the slag.

상기 제2헤드승강부는 상기 제1헤드승강부와 동일하게 구성될 수 있다. 즉, 상기 제2헤드승강부는 상기 제2마운트프레임(53)에 상하 연직방향으로 연장되게 설치되어 상기 유동도측정헤드(52)의 상하방향 이동을 안내하는 승강 가이드레일(54)과, 상기 제2마운트프레임(53)에 상하 연직방향으로 연장되게 설치되며 상기 유동도측정헤드(52)와 연결된 볼스크류(55)와, 상기 제2마운트프레임(53)의 상단에 상기 볼스크류(55)와 연결되도록 설치되어 사용자의 조작에 의해 회전 운동하면서 볼스크류(55)를 회전시키는 핸들(56)을 포함한 구성으로 이루어진다.The second head elevating portion may be configured the same as the first head elevating portion. That is, the second head elevating portion is provided on the second mount frame 53 so as to extend vertically and vertically so as to be guided by the elevating guide rail 54 for guiding the upward movement of the flow rate measuring head 52, A ball screw 55 connected to the flow rate measuring head 52 and extending upward and downward in a vertical direction on the first mount frame 53 and a ball screw 55 connected to the upper end of the second mount frame 53, And a handle 56 installed to be connected to the ball screw 55 and rotating the ball screw 55 while being rotated by a user's operation.

상기와 같이 구성된 본 발명의 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치를 이용하여 고체연료의 슬래그 점도를 시험하는 방법에 대해 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. A method of testing the slag viscosity of a solid fuel using the apparatus for testing slag viscosity of the solid fuel according to the present invention will now be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

먼저 샘플용 도가니(30)에 피측정 고체연료 슬래그(S)를 장입하여 챔버하우징(21) 내부에 설치한다(단계 S1). First, the sample solid fuel slag S is charged into the sample crucible 30 and installed in the chamber housing 21 (step S1).

그리고, 반응로(10)를 폐쇄한 상태에서 히터(12)를 동작시켜 반응로(10)의 챔버하우징(21) 내부 온도를 설정된 온도로 상승시켜 샘플용 도가니(30) 내의 고체연료 슬래그(S)를 용융시킨다(단계 S2). 이 때, 반응로(10)의 챔버(11) 내부로 질소 가스를 공급하여 챔버(11) 내부를 질소 가스 분위기로 만들고, 챔버하우징(21) 내의 온도가 설정 온도가 될 때까지 일정한 온도 비율로 승온하여 용융시킨다. The heater 12 is operated while the reaction furnace 10 is closed to raise the internal temperature of the chamber housing 21 of the reaction furnace 10 to a predetermined temperature to cool the solid fuel slag S (Step S2). At this time, nitrogen gas is supplied into the chamber 11 of the reaction furnace 10 to make the inside of the chamber 11 a nitrogen gas atmosphere, and the temperature in the chamber housing 21 is maintained at a constant temperature ratio And then heated to melt.

그리고 점도측정기(40) 또는 유동도측정기(50)를 레일부재(60)를 따라 수평 이동시켜 반응로(10)의 측정 위치에 정렬시킨다(단계 S3). 이 때, 점도측정기(40) 또는 유동도측정기(50)의 위치결정돌기(64)가 위치결정블록(62)의 위치결정홈(63) 내측에 삽입되어 결합되면서 점도측정기(40) 또는 유동도측정기(50)가 정확한 점도 측정 위치에 정렬된다. Then, the viscosity meter 40 or the flow meter 50 is horizontally moved along the rail member 60 and aligned to the measurement position of the reactor 10 (step S3). At this time, the viscosity measuring device 40 or the positioning protrusion 64 of the flow meter 50 is inserted into the positioning groove 63 of the positioning block 62, The measuring instrument 50 is aligned to the correct viscosity measurement position.

상기 점도측정기(40) 또는 유동도측정기(50)를 측정 위치에 정렬한 다음, 상기 점도측정기(40)의 점도측정용 로드(41) 또는 유동도측정기(50)의 유동도측정용 로드(51)를 반응로(10)의 로드삽입공(14)을 통해 삽입하여 샘플용 도가니(30) 내의 용융된 고체연료 슬래그에 매입시킨다(단계 S4). 이 때, 상기 로드삽입공(14)의 내주면에는 보호관(70)이 설치되어 있으므로 점도측정용 로드(41) 또는 유동도측정용 로드(51)가 로드삽입공(14) 내측으로 삽입될 때 단열재와 부딪히는 현상이 방지되어 단열재 불순물이 샘플용 도가니(30)의 고체연료 슬래그(S)에 혼합되는 현상이 방지된다. The viscosity measuring device 40 or the flow rate measuring device 50 is aligned to the measuring position and then the viscosity measuring rod 40 of the viscosity measuring device 40 or the flow measuring rod 51 of the flow measuring device 50 Is inserted into the molten solid fuel slag in the sample crucible 30 through the rod insertion hole 14 of the reactor 10 (step S4). Since the protective pipe 70 is provided on the inner circumferential surface of the rod insertion hole 14 at this time, when the viscosity measurement rod 41 or the flowability measurement rod 51 is inserted into the rod insertion hole 14, So that the phenomenon that the heat insulating material impurities are mixed with the solid fuel slag S of the sample crucible 30 is prevented.

이어서, 상기 반응로(10) 내부를 설정된 온도 비율로 냉각시킨다(단계 S5).Subsequently, the inside of the reactor 10 is cooled at a set temperature ratio (step S5).

그리고, 상기 점도측정용 로드(41)를 정해진 회전수(rpm)로 회전시키고 이 때 발생하는 토크를 검출하거나, 유동도측정용 로드(51)를 정해진 토크로 회전시키고 이 때의 회전수(rpm)를 검출한다(단계 S6). Then, the viscosity measuring rod 41 is rotated at a predetermined rotation speed (rpm) and the torque generated at this time is detected, or the flow rate measuring rod 51 is rotated at a predetermined torque, (Step S6).

상기 점도측정기(40)에 의해 획득된 토크 또는 유동도측정기(50)에 의해 획득된 회전수(rpm)를 통해 용융된 고체연료 슬래그(S)의 점도 또는 유동도를 산출한다(단계 S7). 상기 산출된 고체연료 슬래그(S)의 점도 또는 유동도는 슬래그 배출 조건의 지표가 될 수 있다.The viscosity or the degree of flow of the molten solid fuel slag S is calculated through the torque obtained by the viscosity meter 40 or the number of revolutions rpm obtained by the flow meter 50 (step S7). The viscosity or the flow rate of the solid fuel slag S may be an index of the slag discharge condition.

상기 단계 중 점도측정기(40) 또는 유동도측정기(50)를 레일부재(60)를 따라 수평 이동시켜 반응로(10)의 측정 위치에 정렬시키는 단계(S3)와, 점도측정기(40)의 점도측정용 로드(41) 또는 유동도측정기(50)의 유동도측정용 로드(51)를 반응로(10)의 로드삽입공(14)을 통해 삽입하여 샘플용 도가니(30) 내의 용융된 고체연료 슬래그에 매입시키는 단계 S4는 반응로(10) 내부를 가열하는 단계(S2) 이전에 수행될 수도 있다. (S3) horizontally moving the viscosity meter (40) or the flow meter (50) along the rail member (60) and aligning the measured position with the measurement position of the reaction furnace (10) The flow rate measuring rod 51 of the measuring rod 41 or the flow rate measuring instrument 50 is inserted through the rod insertion hole 14 of the reaction furnace 10 so that the molten solid fuel The step S4 of filling the slag may be performed before the step S2 of heating the inside of the reaction furnace 10.

이와 같은 본 발명에 따르면, 점도측정기(40)와 유동도측정기(50)를 레일부재(60)를 따라 이동시키며 측정 목적에 따라 점도측정기(40) 또는 유동도측정기(50)를 이용하여 선택적으로 점도 측정 시험을 수행할 수 있으므로 슬래그의 점도를 더욱 정밀하게 예측할 수 있다. According to the present invention, the viscosity meter 40 and the flow meter 50 are moved along the rail member 60 and the viscosity meter 40 or the flow meter 50 can be used to selectively Since the viscosity measurement test can be performed, the viscosity of the slag can be predicted more precisely.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.

S : 고체연료 슬래그 10 : 반응로
11 : 챔버 12 : 히터
14 : 로드삽입공 21 : 챔버하우징
22 : 챔버하우징 캡 30 : 샘플용 도가니
40 : 점도측정기 41 : 점도측정용 로드
42 : 점도측정헤드 50 : 유동도측정기
51 : 유동도측정용 로드 52 : 유동도측정헤드
60 : 레일부재 62 : 위치결정블록
63 : 위치결정홈 64 : 위치결정돌기
70 : 보호관 80 : 열전대
90 : 가스공급부S: Solid fuel slag 10: Reactor
11: chamber 12: heater
14: rod insertion hole 21: chamber housing
22: chamber housing cap 30: crucible for sample
40: Viscosity measuring instrument 41: Viscosity measuring rod
42: Viscosity measuring head 50: Flow meter
51: rod for measuring flow rate 52: flow rate measuring head
60: rail member 62: positioning block
63: positioning groove 64: positioning projection
70: Protection tube 80: Thermocouple
90: gas supply unit

Claims (8)

내부 환경을 설정 온도로 가열하는 히터(12)를 구비하고, 상부면에 로드삽입공(14)이 관통되게 형성되어 있는 반응로(10)와;
상부가 개방된 통형상으로 이루어져 상기 반응로(10)의 내부에 설치되는 챔버하우징(21)과;
상기 챔버하우징(21)의 상부면을 개폐하는 챔버하우징 캡(22)과;
상기 챔버하우징(21) 내부에 인입되며, 내부에 피측정 고체연료 슬래그(S)가 장입되는 샘플용 도가니(30)와;
상기 반응로(10)의 외부에 수평하게 설치되는 레일부재(60)와;
상기 레일부재(60)를 따라 수평 이동 가능하게 설치되며, 상기 반응로(10)의 로드삽입공(14) 및 챔버하우징 캡(22)을 통해 상기 샘플용 도가니(30) 내측으로 삽입되어 하단부가 고체연료 슬래그(S) 내에서 회전하도록 된 점도측정용 로드(41)를 구비하여, 용융된 고체연료의 점도를 측정하는 점도측정기(40)와;
상기 레일부재(60)를 따라 수평 이동 가능하게 설치되며, 상기 반응로(10)의 로드삽입공(14) 및 챔버하우징 캡(22)을 통해 상기 샘플용 도가니(30) 내측으로 삽입되어 하단부가 고체연료 슬래그(S) 내에서 회전하도록 된 유동도측정용 로드(51)를 구비하여, 용융된 고체연료의 유동도를 측정하는 유동도측정기(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료 슬래그 점도 시험 장치.A reactor (10) having a heater (12) for heating an internal environment to a set temperature and having a rod insertion hole (14) penetrated on an upper surface thereof;
A chamber housing 21 formed in a tubular shape having an open top and installed in the reactor 10;
A chamber housing cap 22 for opening and closing the upper surface of the chamber housing 21;
A sample crucible 30 which is drawn into the chamber housing 21 and into which the measured solid fuel slag S is charged;
A rail member 60 horizontally installed outside the reaction furnace 10;
Is inserted horizontally along the rail member 60 and is inserted into the sample crucible 30 through the rod insertion hole 14 and the chamber housing cap 22 of the reactor 10, A viscosity meter 40 for measuring the viscosity of the molten solid fuel, the viscosity measuring rod 41 being made to rotate in the solid fuel slag S;
Is inserted horizontally along the rail member 60 and is inserted into the sample crucible 30 through the rod insertion hole 14 and the chamber housing cap 22 of the reactor 10, And a flow rate measuring device (50) for measuring the flow rate of the molten solid fuel, the flow rate measuring device (50) having a flow rate measuring rod (51) adapted to rotate in the solid fuel slag (S) tester. 제1항에 있어서, 상기 레일부재(60)의 일측에는 상기 점도측정기(40)와 유동도측정기(50)에 측정 위치를 결정하기 위한 위치결정홈(63)이 형성된 위치결정블록(62)이 설치되며, 상기 점도측정기(40) 및 유동도측정기(50)에는 상기 위치결정홈(63) 내측으로 삽입되면서 결합되는 위치결정돌기(64)가 형성된 것을 특징으로 하는 고체연료 슬래그 점도 시험 장치.The positioning device according to claim 1, wherein a positioning block (62) having a positioning groove (63) for determining a measurement position is formed on one side of the rail member (60) And a positioning protrusion (64) is formed in the viscosity measuring instrument (40) and the flow meter (50) to be inserted into the positioning recess (63) while being inserted into the positioning recess (63). 제1항에 있어서, 상기 반응로(10)의 로드삽입공(14)의 내주면에 결합되는 보호관(70)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치.The apparatus for testing slag viscosity of a solid fuel according to claim 1, further comprising a protective pipe (70) coupled to an inner circumferential surface of a rod insertion hole (14) of the reactor (10). 제1항에 있어서, 상기 챔버하우징(21)의 하단부에는 샘플용 도가니(30)에서 용융된 고체연료 슬래그(S)가 유출될 경우 고체연료 슬래그를 흡수하는 다공성 재질의 흡수재(25)가 설치된 것을 특징으로 하는 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치.The method according to claim 1, wherein a porous material absorbent material (25) for absorbing the solid fuel slag is installed at the lower end of the chamber housing (21) when the molten solid fuel slag (S) Characterized by a slag viscosity test apparatus for solid fuel. 제1항에 있어서, 상기 점도측정기(40)는 상기 레일부재(60)를 따라 이동하도록 설치된 제1마운트프레임(43)과, 상기 제1마운트프레임(43)을 따라 상하로 이동하도록 설치되며 결합되는 상기 점도측정용 로드(41)를 설정된 회전수(rpm)로 회전시켜 이 때 발생한 토크를 측정하는 점도측정헤드(42)와, 상기 점도측정헤드(42)를 제1마운트프레임(43)을 따라 상하로 이동시키는 제1헤드승강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치.The apparatus according to claim 1, wherein the viscosity meter (40) comprises a first mount frame (43) installed to move along the rail member (60), and a second mount frame A viscosity measuring head 42 for rotating the viscosity measuring rod 41 at a predetermined rotation speed rpm to measure a torque generated at this time, And a first head lifting portion for lifting the slag viscous material upward and downward. 제1항에 있어서, 상기 유동도측정기(50)는 상기 레일부재(60)를 따라 이동하도록 설치된 제2마운트프레임(53)과, 상기 제2마운트프레임(53)을 따라 상하로 이동하도록 설치되며 결합되는 상기 유동도측정용 로드(51)를 설정된 토크로 회전시키고 이 때의 회전수(rpm)를 측정하 유동도측정헤드(52)와, 상기 유동도측정헤드(52)를 제2마운트프레임(53)을 따라 상하로 이동시키는 제2헤드승강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 슬래그 점도 시험 장치.The apparatus according to claim 1, wherein the flow meter (50) comprises a second mount frame (53) installed to move along the rail member (60) The fluidity measuring head 52 is rotated by the rotation of the rod 51 for measuring the flow rate with the set torque and the rotational speed rpm at that time, And a second head elevating part for moving the slag viscous material upward and downward along the first slope surface (53). 샘플용 도가니(30)에 피측정 고체연료 슬래그를 장입하여 챔버하우징(21) 내부에 설치하는 단계와;
반응로(10)를 폐쇄한 상태에서 히터(12)를 동작시켜 반응로(10)의 챔버하우징(21) 내부 온도를 설정된 온도로 상승시켜 샘플용 도가니(30) 내의 고체연료 슬래그를 용융시키는 단계와;
점도측정기(40) 또는 유동도측정기(50)를 레일부재(60)를 따라 수평 이동시켜 반응로(10)의 측정 위치에 정렬시키는 단계와;
상기 점도측정기(40)의 점도측정용 로드(41) 또는 유동도측정기(50)의 유동도측정용 로드(51)를 반응로(10)의 로드삽입공(14)을 통해 삽입하여 샘플용 도가니(30) 내의 용융된 고체연료 슬래그에 매입시키는 단계와;
상기 반응로(10) 내부를 설정된 온도 비율로 냉각시키는 단계와;
상기 점도측정용 로드(41) 또는 유동도측정용 로드(51)를 회전시켜 회전 운동시 발생된 토크 또는 회전수를 획득하는 단계와;
상기 점도측정기(40)에 의해 획득된 토크 또는 유동도측정기(50)에 의해 획득된 회전수를 통해 용융된 고체연료 슬래그의 점도 또는 유동도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 슬래그 점도 시험 방법.Charging a sample solid fuel slag into a sample crucible (30) and installing it in the chamber housing (21);
Melting the solid fuel slag in the sample crucible 30 by raising the internal temperature of the chamber housing 21 of the reactor 10 to a predetermined temperature by operating the heater 12 while the reactor 10 is closed Wow;
Horizontally moving the viscosity meter (40) or the flow meter (50) along the rail member (60) and aligning the viscosity meter (40) or the flow meter (50) to the measurement position of the reactor (10);
The rod 41 for measuring viscosity of the viscosity measuring instrument 40 or the flow rate measuring rod 51 for measuring the flow rate of the flow meter 50 is inserted through the rod insertion hole 14 of the reactor 10, (30) into molten solid fuel slag;
Cooling the inside of the reactor (10) at a set temperature ratio;
Obtaining a torque or a rotational speed generated in the rotational motion by rotating the viscosity measuring rod (41) or the fluidity measuring rod (51);
Calculating the viscosity or flow rate of the molten solid fuel slag through the torque obtained by the viscosity meter (40) or the number of rotations obtained by the flow meter (50). Slag viscosity test method. 샘플용 도가니(30)에 피측정 고체연료 슬래그를 장입하여 챔버하우징(21) 내부에 설치하는 단계와;
점도측정기(40) 또는 유동도측정기(50)를 레일부재(60)를 따라 수평 이동시켜 반응로(10)의 측정 위치에 정렬시키는 단계와;
상기 점도측정기(40)의 점도측정용 로드(41) 또는 유동도측정기(50)의 유동도측정용 로드(51)를 반응로(10)의 로드삽입공(14)을 통해 삽입하여 샘플용 도가니(30) 내의 용융된 고체연료 슬래그에 매입시키는 단계와;
반응로(10)를 폐쇄한 상태에서 히터(12)를 동작시켜 반응로(10)의 챔버하우징(21) 내부 온도를 설정된 온도로 상승시켜 샘플용 도가니(30) 내의 고체연료 슬래그를 용융시키는 단계와;
상기 반응로(10) 내부를 설정된 온도 비율로 냉각시키는 단계와;
상기 점도측정용 로드(41) 또는 유동도측정용 로드(51)를 회전시켜 회전 운동시 발생된 토크 또는 회전수를 획득하는 단계와;
상기 점도측정기(40)에 의해 획득된 토크 또는 유동도측정기(50)에 의해 획득된 회전수를 통해 용융된 고체연료 슬래그의 점도 또는 유동도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 슬래그 점도 시험 방법.Charging a sample solid fuel slag into a sample crucible (30) and installing it in the chamber housing (21);
Horizontally moving the viscosity meter (40) or the flow meter (50) along the rail member (60) and aligning the viscosity meter (40) or the flow meter (50) to the measurement position of the reactor (10);
The rod 41 for measuring viscosity of the viscosity measuring instrument 40 or the flow rate measuring rod 51 for measuring the flow rate of the flow meter 50 is inserted through the rod insertion hole 14 of the reactor 10, (30) into molten solid fuel slag;
Melting the solid fuel slag in the sample crucible 30 by raising the internal temperature of the chamber housing 21 of the reactor 10 to a predetermined temperature by operating the heater 12 while the reactor 10 is closed Wow;
Cooling the inside of the reactor (10) at a set temperature ratio;
Obtaining a torque or a rotational speed generated in the rotational motion by rotating the viscosity measuring rod (41) or the fluidity measuring rod (51);
Calculating the viscosity or flow rate of the molten solid fuel slag through the torque obtained by the viscosity meter (40) or the number of rotations obtained by the flow meter (50). Slag viscosity test method.
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