KR20190083386A

KR20190083386A - 포그를 이용한 이송물 분진 저감 장치

Info

Publication number: KR20190083386A
Application number: KR1020180000675A
Authority: KR
Inventors: 이정언
Original assignee: 보평그린(주)
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2019-07-12

Abstract

본 발명은 석탄을 포함하는 이송물을 이송하는 과정에서 발생하는 분진을 저감할 수 있는 분진 저감 장치에 관한 것으로, 석탄을 포함하는 이송물을 이송 가능하게 버킷과 상기 버킷을 지지하는 프레임을 갖는 리클레이머와; 상기 리클레이머가 상기 이송물을 이송하는 과정에서 발생하는 분진에 부착되어 상기 분진을 하강시킬 수 있는 미세한 포그를 분사 가능하게 상기 프레임에 결합된 다수의 포그 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명에 따르면, 특히 화력발전소의 석탄 분진이 비산되는 영역인 석탄 야적장, 컨베이어, 방풍벽 등에 설치하여 석탄분진 비산을 방지할 수 있으며, 석탄의 실내 또는 실외 저탄장은 리클레이머로 석탄 상탄할 때 석탄 분진이 비산하여 시계를 용이하게 확보하여 작업의 효율성을 증대시킬 수 있는 분진 저감 장치를 제공할 수 있다.

Description

포그를 이용한 이송물 분진 저감 장치 {Dust Reducing Device of Transferred Material using the Fog}

본 발명은 미세하는 포그를 이용한 이송물 분진 저감 장치와 관련된 것으로, 구체적으로 고압의 물을 미세한 액적으로 형성하여 석탄을 포함하는 이송물을 이송하는 과정에서 발생하는 분진을 포집하여 분진 발생을 줄일 수 있는 장치에 관한 것이다.

국내의 미세먼지 발생량이 매년 증가하고 있는 실정이다. 이러한 미세먼지는 심각한 대기 오염의 원인으로 작용하고 있어 사람들의 건강을 위협하고 있다. 미세먼지는 차량 등에서도 발생되지만 석탄 화력발전소에서 발생되는 미세먼지도 큰 비중을 차지한다. 석탄 화력발전소에서 발생되는 미세먼지는 보일러에서 석탄이 연소된 후 발생되는 석탄회 미세먼지와 석탄분진의 2 종류가 있다. 석탄회는 탈황, 탈질, 전기집진시설 등을 이용하여 포집 제거하고 있지만 석탄분진에 대한 발생을 저감하는 기술은 미비한 실정이다.

석탄 화력발전소의 석탄은 석탄 야적장에서 이송, 운반을 위해 리클레이머(reclaimer)로 퍼 올려져 컨베이어를 따라 사이로와 같은 저장 공간에 저장된 후 볼밀 등으로 파쇄되어 보일러로 공급된다, 이 과정에서 첫째, 리클레이머의 버킷으로 석탄을 퍼올릴 때, 둘째, 석탄이 리클레이머에서 벨트 컨베이어로 떨어질 때 석탄 분진이 가장 많이 발생하게 된다. 이렇게 비산되는 석탄 분진은 작업자의 건강을 해할뿐만 아니라 주변 공기를 오염시키는 주요 요인이 된다.

전국의 화력발전소의 저탄장과 컨베이어 이송장치 등에서 발생되는 석탄분진은 약 400톤/연 정도이다. 한편, 석탄을 하역하는 시설부터 연소설비까지는 굉장히 긴 구간으로 석탄 하역기, 석탄 저탄구간, 저탄장, 상탄 구간에서 석탄이 이송, 운반되는 과정에서 석탄 분진이 비산하고 있다. 이들 시설 중 일부는 밀폐되지 않은 설비이므로 석탄의 이송과정에서 대량의 석탄 분진이 발생할 수 있으며, 특히, 이송, 분류, 상탄, 분쇄 등의 과정에서는 필연적으로 대량의 석탄 분진이 발생한다.

발전소 옥외에서 발생되는 석탄 분진은 인근 지역의 대기 환경오염에 영향을 끼치게 되고, 발전소의 옥내에서 발생되는 석탄 분진은 작업환경의 악화로 초래하여 작업효율성을 저하시킨다.

또한 석탄 분진은 운송되는 전 과정에서 대기에 노출되기 때문에 석탄이 산소와 결합하면서 방출되는 산화열의 축적에 의해 자연적으로 발화할 수도 있다. 즉 석탄분진은 저장, 이송, 미분과정에서 공기와 접촉함에 따라 대기 중으로 비산되거나 산화열에 의해 자연발화할 수 있다.

종래기술에서는 비산되는 석탄 분진을 저감하기 위하여 호스 등을 이용하여 야적된 석탄의 상층부에 물을 뿌리는 방법이 적용된다. 그리나, 이렇게 물을 뿌리는 경우 석탄이 물에 젖어 덩어리가 생기고 물을 뿌리는 과정이나 물이 증발하는 과정에서 분진이 비산될 수도 있으며 무엇보다 물 사용량이 너무 많다는 단점을 갖는다.

[관련 기술 문헌]

등록실용신안공보 제20-0349894호 (2004.05.10. 공고)

따라서, 본 발명의 목적은, 특히 화력발전소의 석탄 분진이 비산되는 영역인 석탄 야적장, 컨베이어, 방풍벽 등에 설치하여 석탄분진 비산을 방지할 수 있는 분진 저감 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 석탄의 실내 또는 실외 저탄장은 리클레이머로 석탄 상탄할 때 석탄 분진이 비산하여 시계를 용이하게 확보할 수 있는 분진 저감 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 사용이 간단하고 편리하면서도 구조가 간단하고 설치 장소를 적게 차지하고 물 사용량을 적게 할 수 있는 분진 저감 장치를 제공하는 것이다.

또한, 석탄 분진에 다소나마 수분을 부가하여 자연적으로 발화할 수 있는 요인을 제거할 수 있는 분진 저감 장치를 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 석탄을 포함하는 이송물을 이송 가능하게 버킷과 상기 버킷을 지지하는 프레임을 갖는 리클레이머와; 상기 리클레이머가 상기 이송물을 이송하는 과정에서 발생하는 분진에 부착되어 상기 분진을 하강시킬 수 있는 미세한 포그를 분사 가능하게 상기 프레임에 결합된 다수의 포그 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 분진 저감 장치에 의해 달성된다.

한편, 본 발명의 다른 목적은, 석탄을 포함하는 이송물을 이송하는 벨트 컨베이어와; 상기 벨트 컨베이어에 적재된 상기 이송물을 이송하는 과정에서 발생하는 분진에 부착되어 상기 분진을 하강시킬 수 있는 미세한 포그를 분사 가능하게 상기 벨트 컨베이어에 결합된 다수의 포그 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 분진 저감 장치에 의해 달성된다.

한편, 본 발명의 다른 목적은, 석탄을 포함하는 이송물을 야적하는 장소에서 상기 이송물이 바람을 포함하는 외력에 의해 발생하는 분진이 외부로 이동하는 것을 방지하도록 상기 야적 장소를 설정된 높이로 둘러싸는 방풍벽과; 상기 방풍벽에 설치되어 상기 방풍벽을 타고 넘는 분진에 부착되어 상기 분진을 하강시킬 수 있는 미세한 포그를 분사 가능하게 상기 방풍벽에 결합된 다수의 포그 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 분진 저감 장치에 의해서도 달성된다.

또한, 상기 포그 노즐은 상기 프레임, 상기 벨트 컨베이어 또는 상기 방풍벽의 길이 방향을 따라 배치되어 상기 이송물로부터 비산되는 분진으로 분무되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 포그 노즐에서 분무되는 액적의 평균 입자크기는 상기 분진의 평균 입자크기보다 작은 것이 바람직하다.

이에, 본 발명에 따르면, 특히 화력발전소의 석탄 분진이 비산되는 영역인 석탄 야적장, 컨베이어, 방풍벽 등에 설치하여 석탄분진 비산을 방지할 수 있는 분진 저감 장치를 제공할 수 있다.

또한, 석탄의 실내 또는 실외 저탄장은 리클레이머로 석탄 상탄할 때 석탄 분진이 비산하여 시계를 용이하게 확보할 수 있는 분진 저감 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 사용이 간단하고 편리하면서도 구조가 간단하고 설치 장소를 적게 차지하며 물 소비량을 절감할 수 있는 분진 저감 장치를 제공할 수 있다.

또한, 석탄 분진에 다소나마 수분을 부가하여 자연적으로 발화할 수 있는 요인을 제거할 수 있는 분진 저감 장치를 제공할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따라 분진 저감 장치를 리클레이머 및 벨트 컨베이어에 설치한 개략도,
도 1b는 도 1a의 리클레이머의 폭 방향을 따라 본 단면도,
도 1c는 본 발명의 일실시예에 따라 분진 저감 장치를 벨트 컨베이어에만 설치한 개략도,
도 2는 분진에 액적이 부착하여 자연 하강(침강)하는 과정을 설명하기 위한 개념도,
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 펌프에서 가압되어 포그 노즐에서 분무되는 미세한 액적의 입자 크기 분포도,
도 3b는 본 발명이 적용될 수 있는 석탄 분진의 입자 크기 분포도,
도 4는 실내의 저탄장에 리클레이머가 설치된 예를 보여주는 사진이다.

본 발명의 일실시예에 따른 석탄을 포함하는 이송물에서 발생되는 분진을 미세한 포그를 이용하여 저감할 수 있는 분진 저감 장치(100, 이하에서 '분진 저감 장치'라 함)에 대하여 도 1a 내지 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따라 분진 저감 장치를 리클레이머 및 벨트 컨베이어에 설치한 개략도이고, 도 1b는 도 1a의 리클레이머의 폭 방향을 따라 본 단면도이며, 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따라 분진 저감 장치를 벨트 컨베이어에만 설치한 개략도이고, 도 2는 분진에 액적이 부착하여 자연 하강(침강)하는 과정을 설명하기 위한 개념도이고, 도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 펌프에서 가압되어 포그 노즐에서 분무되는 미세한 액적의 입자 크기 분포도이며, 도 3b는 본 발명이 적용될 수 있는 석탄 분진의 입자 크기 분포도이고, 도 4는 실내의 저탄장에 리클레이머가 설치된 예를 보여주는 사진이다.

본 발명에 따른 분진 저감 장치(100)에서는 이송물로 석탄, 철광석, 골재 등의 다양한 종류를 포함할 수 있으나 이하에서 설명의 편의상 종래기술에서와 같이 석탄을 리클레이머로 이송, 운반하는 경우에 적용되는 분진 저감 장치(100)를 예로 든다.

분진 저감 장치(100)는, 석탄을 포함하는 이송물을 이송 가능하게 버킷(113)과 상기 버킷(113)을 지지하는 프레임(115)을 갖는 리클레이머(110)와; 상기 리클레이머(110)가 상기 이송물을 이송하는 과정에서 발생하는 분진에 부착되어 상기 분진을 하강시킬 수 있는 미세한 포그를 분사 가능하게 상기 프레임(115)에 결합된 다수의 포그 노즐(157);을 구비하는 것이 바람직하다.

리클레이머(110)는 석탄 등의 이송물을 긁거나 퍼 담아서 원하는 위치로 이동, 운반을 시키며, 이송물을 긁거나 퍼 담는 버킷(113)과, 버킷(113)을 회전 가능하게 지지하는 프레임(115)과, 프레임(115)에 결합되어 버킷(113)에 회전력을 제공하는 모터 및 감속기를 포함하는 구동부재(미도시)를 구비하는 것이 바람직하다.

포그 생성부(150)는, 공급되는 물을 원하는 압력으로 가압하는 펌프(151)와, 펌프(151)로 물을 공급해 주는 흡입배관(155a)과, 펌프(151)에서 가압된 물을 다수의 포그 노즐(157)로 안내하는 토출배관(155b)과, 흡입배관(155a)과 토출배관(155b)에 결합되어 물의 공급을 개폐하는 밸브(도 1a의 '153a' 참조), 배관 상의 물을 드레인시키는 밸브(도 1a의 '155c' 참조), 배관 상의 물의 역류를 방지하는 밸브(도 1a의 '155b' 참조)와, 가압된 물을 안내하는 토출배관(155b)에 다수로 결합되어 가압된 물을 원하는 크기의 액적으로 분무시키는 포그 노즐(157)로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 분진 저감 장치(100)를 석탄을 야적하는 경우 도 4와 달리 외부에 노출된 채로 야적될 수도 있다. 이러한 경우 바람 등에 의하여 비산하는 분진이 일정한 공간 외측으로 비산되지 않도록 야적된 공간을 일정한 높이로 둘러 분진이 비산하는 것을 방지하는 방풍벽이 구비될 수 있다. 이러한 경우, 전술한 포그 노즐(157)을 방풍벽의 상측에 설치하여 비산되는 분진의 량이 일정한 수준을 초과하면 포그 노즐(157)에서 미세한 액적이 분사되도록 제어하여 방풍벽을 타고 넘는 분진의 량을 적게 할 수 있어 바람직하다.

이러한 구성을 갖는 분진 저감 장치(100) 중에서 상기 포그 노즐(157)은 상기 프레임(115)의 길이 방향을 따라 양측으로 배치되어 상기 버킷(113)이 상기 이송물과 접촉하여 석탄을 이송하면서 발생하는 분진이 비산되는 영역으로 미세한 액적을 분무시키는 것이 바람직하다(도 1a 및 도 1b의 참조).

그리고, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 리클레이머(110)에서 상기 이송물이 벨트 컨베이어(130)로 떨어지는 영역에도 상기 포그 노즐(157)이 배치되어 상기 이송물이 떨어지는 과정에서 비산되는 분진을 포집하는 것이 바람직하다.

이러한 분진 저감 장치(100)는 리클레이머(110)에만(미도시) 또는 벨트 컨베이어(130)만(도 1c 참조) 각각 별도로 설치될 수 있음을 물론이다. 즉, 벨트 컨베이어(130)에 이송물을 이송하는 과정에서 바람 등에 의하여 이송물이 비산하는 것을 분진 저감 장치(100)에서 벨트 컨베이어(130)에 탑재되어 이송되는 이송물측을 향하여 액적을 분무시키는 것이 바람직하다. 반면에 리클레이머(110)의 경우 버킷()에 수용된 이송물보다 버킷(115)이 이송물을 수용하기 위해 이송물을 퍼 올리는 과정에서 주로 버킷(115)의 양측 단부측에서 분진이 비산되는 영역(도 1b 참조)으로 액적을 분무하는 것이 바람직하다.

분진 저감 장치(100)의 작용 과정을 도 2 내지 도 3b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에서 보는 바와 같이 석탄 분진이 공기 중에 부유하고 있는 상태에서 ㅍ포그 노즐(157)에서 고압의 물이 외부로 분무되면서 미세한 액적이 석탄 분진 입자와 서로 부착되어 자중에 의하여 아래로 하강하는 중력 침강이 이루어진다.

이 과정에서 석탄 분진입자와 포그 액적입자가 서로 잘 부착하도록 하는 것이 중요하다. 이 두 입자가 잘 부착되도록 하는 방법은 포그 액적입자의 크기가 석탄 분진입자의 크기보다 작아야 한다. 포그 액적의 크기가 작으면 작을수록 석탄 분진입자와의 부착 가능성이 높아져서 석탄 분진입자를 보다 효과적으로 침강시킬 수 있다. 또한, 단위 체적당 포그 액적의 수가 많아야 하며(포그 드롭릿 홀드업, Fog Droplet hold-up), 이 포그 액적 수가 많을수록 석탄 분진입자와의 부착 가능성이 증대된다. 이에, 공기 중에 부유하는 석탄 분진을 침강시켜 제거하기 위해서는 미세한 포그 액적을 많이 생성하여야 한다.

도 3a 및 도 3b는 포그 액적 및 석탄 분진의 크기 분포를 도시한 그래프이다. 여기서 포그 액적의 평균 입경은 25㎛이고 석탄 분진의 평균 입경은 약 30㎛이므로 포그 액적의 평균 입경이 석탄 분진의 그것보다 작음을 알 수 있다.

포그 액적의 크기가 석탄 분진의 크기보다 클 경우 포그 액적이 공기 중에 체류하는 시간이 짧아 석탄 분진입자와 부착하기 어렵고, 포그 액적이 클 경우 중력의 지배를 받기 때문에 부유하는 석탄 분진입자와 부착할 가능성이 작아진다. 포그 액적 입자와 석탄 분진입자가 함께 공기 중에 부유하여야 상호 부착하여 침강할 가능성이 증대되는 것이다. 따라서, 본 발명은 특히 포그 노즐(157)을 적절하게 선택하여 미세한 포그 액적을 단위 체적당 많이 만들어(포그 홀드업값을 높임) 비산하는 석탄 분진을 효과적으로 침강하도록 할 수 있어 바람직하다.

또한, 도 1a에 도시된 바와 같이, 포그 생성부(150)는, 예를 들면 물 속의 이물질을 제거하기 위하여 1㎛ 필터와, 플런저 타입으로 고압인 약 70bar의 압력을 토출배관(155b) 및 다수의 포그 노즐(157)에 제공할 수 있는 펌프(151)와, 포그 노즐(157)은 오리피스 직경을 필요에 따라 0.15mm, 0.2mm, 0.3mm, 0.5mm를 선택적으로 사용할 수 있다. 여러가지 오리피스 직경이 변경되더라도 펌프(151)에서의 고압에 의하여 포그 노즐(157)에서 분무되는 액적의 입자 크기 분포는 도 3a와 같이 나타나는 것이 바람직하다. 물론, 미도시하였지만 펌프(151)에서 설정된 압력 이상으로 토출측에서 압력이 발생되는 경우 포그 노즐(157)측으로 고압이 전달되지 않고 흡입측으로 리턴되어 펌프(151)에서는 설정된 압력 범위에서 작동을 할 수 있으며 분무되는 량이 적은 경우에는 펌프(151)의 회전속도가 설정된 압력에 대응하여 가변될 수도 있다.

이러한 구성에 의해 리클레이머(110)의 버킷(113)이 석탄을 퍼올릴 때와 버킷(113)으로부터 벨트 컨베이어(130)에 이송시킬 때 석탄 분진이 발생되므로 제어부(미되시)에서는 버킷(113)이 이동할 때 펌프(151)가 작동하도록 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 벨트 컨베이어(130)와 리클레이머(110)가 만나는 구역에 미도시된 분진 감지 센서를 설치하여 석탄을 벨트 컨베이어(130)로 하역할 때 펌프(151)가 작동하도록 제어할 수 있다.

종래기술에서 실내 저탄장에서 리클레이머(110) 작동시 발생되는 분진에 의해 시계가 확보되지 않아 분진이 자연 침강하여 시계를 확보하는 데 소요되는 시간이 약 40분 정도였으나, 본 발명에 따른 분진 저감 장치(100)를 이용한 결과 리클레이머(110) 작동시 발행되는 분진이 포그 액적과 상호 결합하여 침강하여 시계를 확보하는 데 소요되는 시간이 약 20분 정도였다. 이에, 본 발명에 따르면 작업 중단 시간을 단축시켜 작업의 효율을 증대시킬 수 있음을 알 수 있다.

또한, 석탄의 실내 또는 실외 저탄장은 리클레이머로 석탄 상탄할 때 석탄 분진이 비산하여 시계를 용이하게 확보하여 작업의 효율성을 증대시킬 수 있는 분진 저감 장치를 제공할 수 있다.

또한, 석탄 분진에 다소나마 수분을 부가하여 자연적으로 발화할 수 있는 요인을 제거할 수 있으며 작업 효율성을 증대시킬 수 있는 분진 저감 장치를 제공할 수 있다.

여기서, 본 발명의 여러 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

100 : 분진 저감 장치 110 : 리클레이머
113 : 프레임 115 : 버킷
130 : 벨트 컨베이어 150 : 포그생성부
151 : 펌프 153a, 153b, 153c : 밸브
155a : 흡입배관 155b : 토출배관
157 : 포그 노즐

Claims

석탄을 포함하는 이송물을 이송 가능하게 버킷과 상기 버킷을 지지하는 프레임을 갖는 리클레이머와;
상기 리클레이머가 상기 이송물을 이송하는 과정에서 발생하는 분진에 부착되어 상기 분진을 하강시킬 수 있는 미세한 포그를 분사 가능하게 상기 프레임에 결합된 다수의 포그 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 분진 저감 장치.
석탄을 포함하는 이송물을 이송하는 벨트 컨베이어와;
상기 벨트 컨베이어에 적재된 상기 이송물을 이송하는 과정에서 발생하는 분진에 부착되어 상기 분진을 하강시킬 수 있는 미세한 포그를 분사 가능하게 상기 벨트 컨베이어에 결합된 다수의 포그 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 분진 저감 장치.
석탄을 포함하는 이송물을 야적하는 장소에서 상기 이송물이 바람을 포함하는 외력에 의해 발생하는 분진이 외부로 이동하는 것을 방지하도록 상기 야적 장소를 설정된 높이로 둘러싸는 방풍벽과;
상기 방풍벽에 설치되어 상기 방풍벽을 타고 넘는 분진에 부착되어 상기 분진을 하강시킬 수 있는 미세한 포그를 분사 가능하게 상기 방풍벽에 결합된 다수의 포그 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 분진 저감 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포그 노즐은 상기 프레임, 상기 벨트 컨베이어 또는 상기 방풍벽의 길이 방향을 따라 배치되어 상기 이송물로부터 비산되는 분진으로 분무되는 것을 특징으로 하는 분진 저감 장치.
제4항에 있어서,
상기 포그 노즐에서 분무되는 액적의 평균 입자크기는 상기 분진의 평균 입자크기보다 작은 것을 특징으로 하는 분진 저감 장치.