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KR101535359B1 - 전열식 석탄 물질 분해 장치 - Google Patents

전열식 석탄 물질 분해 장치 Download PDF

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KR101535359B1
KR101535359B1 KR1020137006099A KR20137006099A KR101535359B1 KR 101535359 B1 KR101535359 B1 KR 101535359B1 KR 1020137006099 A KR1020137006099 A KR 1020137006099A KR 20137006099 A KR20137006099 A KR 20137006099A KR 101535359 B1 KR101535359 B1 KR 101535359B1
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KR
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kiln
coal
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heat
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슈쳥 쥬
슈? 쥬
시빈 왕
시앙윈 황
구오하오 차오
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시시아 드래곤 인투 스페셜 머티리얼 컴퍼니 리미티드
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Abstract

전열식 석탄 물질 분해 장치는 원료입구(2)와 원료출구(3)를 구비하는 밀폐 가마(1)를 포함한다. 가마(1) 내에는 전열기(4)가 설치된다. 전열기(4)와 가마(1)의 내벽 사이에 석탄 물질 추진 분해 덕트(10)가 형성된다. 가마(1)에 석탄 물질 추진 분해 덕트(10)와 연통되는 석탄 분해 가스 수집관(5)이 설치된다. 석탄 분해 가스 수집관(5)은 가마(1)의 외부에 설치된 기체 집진 액화기(8)와 연결된다. 전열기(4)는 가마(1)에 대해 회전하도록 설치된다. 가마(1)의 내벽에는 회전 추진기(6)가 설치된다. 전열기(4)가 생성한 대량의 열은 석탄 물질 추진 분해 덕트(10) 내의 석탄 분말에 전도 및 복사된다. 석탄 분말은 열을 충분히 흡수하여 승온되며, 석탄 물질 추진 분해 덕트(10) 내에서 연소 가스, 타르 가스 및 발열량이 보다 높은 석탄으로 분해된다. 연소 가스 및 타르 가스는 석탄 분해 가스 수집관(5)을 통하여 기체 집진 액화기(8)에 유입된다. 분해된 연소 가스 및 타르 가스는 수집, 집진, 분리 및 액화된다.

Description

전열식 석탄 물질 분해 장치{Electrical-Heating Coal Material Decomposition Device}
본 발명은 석탄 물질 종합이용, 에너지 절약 및 배출 감소의 기술분야에 속하는 것으로서, 구체적으로 전열식 석탄 물질 분해장치에 관한 것이다.
종래기술에는 석탄을 이용하여 석탄가스를 제조하는 것, 석탄을 이용하여 천연가스를 제조하는 것, 또한 석탄을 이용하여 고온, 중온, 저온 코킹(coking)을 진행하여 가스를 제조하는 것이 있었지만, 상기와 같은 공정방식은 석탄 분말을 덩어리괴로 만들거나, 덩어리 원료를 선별해야 하기에 원료 경비가 증가되거나 또는 제조된 가스의 발열량이 높지 않고 부가가치가 크지 않으며 경제적 효과 및 사회적 효과가 현저하지 않다.
도가니로의 가열방식은 외열식, 내열식 및 내외열 혼합식으로 나눌 수 있다. 외열식 도가니로의 가열 매질은 원료와 직접 접촉되지 않으며 열량은 도가니로의 벽을 통해 전달된다. 내열식 도가니로의 가열 매질은 원료와 직접 접촉되며, 가열 매질의 상이함에 따라 고체 열 캐리어법과 기체 열 캐리어법 두 가지로 나눈다.
내열식 기체 열 캐리어법은 산업상 이미 사용되고 있는 전형적인 방법이다. 이 방법은 기체 열 캐리어의 내열식 수직 연속 도가니로를 사용하는데, 즉 위로부터 아래로 건조구간, 분해구간 및 냉각구간 세 부분을 포함한다. 석탄으로 갈탄을 저온 분해함에 있어서, 갈탄을 압축하여 제조한 덩어리 괴(약 25~60mm)를 위에서부터 아래로 이동시킴으로써 연소기체에 역류되게 직접 접촉하여 열을 받도록 할 수 있다. 도가니로의 꼭대기 부분의 원료의 수분 함량이 약 15%일 경우, 건조구간에서 수분을 1.0%이하로 탈수하며, 역류되어 상승하던 약 250℃의 열기체는 80~100℃로 냉각된다. 건조 후 원료는 분해구간에서 600~700℃의 산소를 포함하지 않는 연소기체에 의해 약 500℃로 가열되어 열분해된다. 열기체는 약 250℃로 냉각되고 생성된 세미코크(semi-coke)는 냉각구간에 진입되어 냉각기체에 의해 냉각된다. 또한 세미코크는 배출된 후, 물 및 공기에 의해 더 냉각된다. 분해구간으로부터 빠져나온 휘발성 물질에 대해 응축, 냉각 등 단계를 거치면 타르(tar) 및 열분해수(pyrolysis water)를 얻게 된다. 독일, 미국, 소련, 체코슬로바키아, 뉴질랜드 및 일본 등은 모두 상기와 같은 종류의 도가니로형을 구축했다.
내열식 고체 열 캐리어법은 고체 열 캐리어를 이용한 내열식의 전형적인 방법이다. 원료는 갈탄, 비점결성탄, 약점결성탄 및 유혈암(oil shale) 등을 사용한다. 20세기 50년대, 연방독일의 도르스텐에는 석탄에 대한 처리 능력이 10t/h인 석탄의 중간 시험장치가 구축하였으며, 사용한 열 캐리어는 고체 과립(소형 세라믹 볼(ceramic ball), 모래 또는 세미코크)이다. 반성품 기체에 폐기 가스가 포함되지 않기 때문에 후처리 시스템 장치의 크기가 보다 작고 석탄가스의 발열량이 보다 높아 20.5~40.6MJ/m3에 달할 수 있다. 이러한 방법은 온도 차이가 크고 과립이 작으며 열전달이 극히 빠르기 때문에 매우 큰 처리 능력을 구비한다. 획득하게 되는 액체 제품이 보다 많고 고휘발성 석탄의 가공 시 생산율은 30％에 달할 수 있다. LR법 공정의 흐름에 있어서, 석탄 저온 분해는 우선 초보적으로 예열된 작은 덩어리의 원료 석탄을 분리기로부터의 열 세미코크와 함께 혼합기 내에서 혼합하여 열분해 시킨다. 다음, 완충기 내에 투입하여 일정 시간 동안 유지함으로써 열분해를 완성한다. 완충기에서 나온 세미코크는 리프트 튜브의 저부에 진입되어 뜨거운 공기에 의해 이송되며, 동시에 리프트 튜브 내에서 그 중의 나머지 석탄이 연소되어 온도가 상승하며, 다음 분리기 내에 진입되어 기체와 고체의 분리가 이루어진다. 세미코크는 다시 혼합기 내에 피드백되며, 이러한 순환을 반복한다. 혼합기로부터 빠져나온 휘발성 물질에 대해 집진(dust-catching), 응결 및 냉각, 오일 회수를 거쳐 발열량이 보다 높은 석탄가스를 얻게 된다.
현재 상용되는 석탄 분해 장치에는 주로 두 종류가 있는데, 한 종류는 가마 구조로서, 상기 구조는 가스 및 석탄에서 생성되는 가연성 기체를 연소시켜 가연성 기체의 순도를 떨어뜨리고 부가가치를 낮추며 부분적으로 배출을 시켜 자원의 대량 낭비 및 환경 오염을 일으킨다. 또 다른 종류의 수직 가마는 석탄 덩어리를 벨트 공동의 격판 상에 위치시키고 석탄 덩어리 상방에 가열기가 있으며 석탄 덩어리에 일정한 두께가 있으므로 균일하게 가열, 분해될 수 없어 분해되는 기체를 사용하여 순환 가열, 분해할 필요가 있으며, 덩어리 석탄이 분해되는 속도는 석탄 분말보다 느리고, 더욱 중요한 것은 석탄 격판 상에 순환 통기공이 대량 존재하므로 석탄 분말이 통기공을 통해 떨어질 수 있어 석탄 분말을 수직 가마에 유입 시 먼저 석탄 분말을 가공하여 석탄 덩어리괴를 가공함으로써 석탄 분말이 수직 가마 분리에 직접 사용될 수 없으며 이것은 상응하여 경비를 증가시키고 경제적 효과를 떨어뜨린다.
본 발명은 상기와 같은 공정 및 방법에 존재하는 문제를 해결하기 위하여 석탄 분말 물질을 직접 분리 가능하고 종합 이용 가치를 향상시킬 수 있으며 에너지를 절약하고 배출을 감소시켜 경제적 효과와 사회적 효과를 높일 수 있는 전열식 석탄 물질 분해 장치를 제공하고자 한다.
원료입구와 원료출구를 구비하는 밀폐 가마를 포함하는 전열식 석탄 물질 분해 장치에 있어서, 상기 가마 내에 전열기가 설치되고, 상기 전열기와 가마의 내벽 사이에 석탄 물질 추진 분해 덕트가 형성되며, 상기 가마에 석탄 물질 추진 분해 덕트와 연통되는 석탄 분해 가스 수집관이 설치되며, 상기 석탄 분해 가스 수집관은 가마의 외부에 설치된 기체 집진 액화기와 연결되며, 상기 전열기는 가마에 대해 회전하도록 설치되며, 상기 가마의 내벽에 회전 추진기가 설치된다.
상기 가마의 내벽에 설치된 회전 추진기는 승강판이다.
상기 전열기는 서로 연결되는 전원, 가마 내부 온도 제어기 및 발열냉각관을 포함한다.
상기 발열냉각관에는 가열편이 설치된다.
상기 발열냉각관과 가마의 내벽 사이에는 지지판이 설치된다.
상기 발열냉각관은 단일 직선관이며, 상기 단일 직선관 내에는 저항선이 설치된다.
상기 발열냉각관은 복수개의 병렬 U형관이다.
본 발명은 신뢰성 있는 가열방식, 즉 제어가 용이하고 기술이 성숙된 전열 기술을 분말 석탄 분해 분야에 도입시켜, 전열기가 생성하는 대량의 열이 석탄 물질 추진 분해 덕트 내의 석탄 분말에 전도 및 복사되고, 석탄 분말은 이를 충분히 흡수하여 승온 분해되며, 석탄 물질 추진 분리 덕트 내에서 가스, 타르 가스 및 발열량이 보다 높은 석탄으로 분해되며, 연소 가스와 타르 가스는 상기 석탄 분해 가스 수집관을 통하여 가마 외부의 기체 집진 액화기와 연결되며, 분해된 연소 가스, 타르 가스에 대해 수집, 집진, 분리, 가압 액화 시킨다. 가마의 내벽에는 회전 추진기가 설치되어, 한편으로는 석탄 물질의 전방으로의 회전 반전 운동을 확보하고 발열냉각관과 충분히 접촉하도록 하여 석탄 물질의 분해 효과를 개선한다. 상기 발열냉각관과 가마의 내벽 사이에는 지지판이 설치되어 전체 시스템의 안전성과 신뢰성을 확보한다. 상기 전열기에는 가열편이 설치되어 발열체와 석탄 물질의 접촉 면적을 증가시키고 열량 전이를 가속화 시키며 석탄 분해 속도를 높인다. 발열냉각관은 복수개의 병렬 U형관으로서 생성된 열을 석탄 분말에 더 충분히 전이시킬 수 있다. 본 발명은 분말 석탄을 고속 고효율로 분해 분리할 수 있고 에너지를 충분히 절약하고 이용할 수 있으며 석탄 자원의 이용률과 이용 수준을 대폭 향상시켜 사회 전체에 아주 큰 경제적 효과와 사회적 효과를 가져올 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 구조의 개략도이다.
도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 구조의 개략도이다.
본 발명의 가장 바람직한 실시방식
실시예1
도 1에 도시한 바와 같이, 전열식 석탄 물질 분해 장치는 원료입구(2)와 원료출구(3)를 구비하는 밀폐 가마(1)를 포함하고, 상기 가마(1) 내에는 전열 기가 설치되고, 상기 전열기와 가마(1)의 내벽 사이에 석탄 물질 추진 분해 덕트(10)가 형성되며, 상기 가마(1)에 석탄 물질 추진 분해 덕트(10)와 연통되는 석탄 분해 가스 수집관(5)이 설치되고, 상기 석탄 분해 가스 수집관(5)은 가마(1)의 외부에 설치된 기체 집진 액화기(8)와 연결되며, 상기 전열기는 가마(1)에 대해 회전하도록 설치되고, 상기 가마(1)의 내벽에는 회전 추진기(6)가 설치된다. 제어가 용이하고 기술이 성숙된 전열기가 생성한 대량의 열은 석탄 물질 추진 분해 덕트(10) 내의 석탄 분말에 전도 및 복사되고, 석탄 분말은 이를 충분히 흡수하여 승온 분해되며, 석탄 물질 추진 분리 덕트(10) 내에서 연소 가스, 타르 가스 및 발열량이 보다 높은 석탄으로 분해되고, 연소 가스 및 타르 가스는 상기 석탄 분해 가스 수집관(5)을 통하여 가마(1) 외부의 기체 집진 액화기(8)에 연결되며, 분해된 연소 가스 및 타르 가스에 대해 수집, 집진, 분리, 가압 액화한다. 상기 가마(1)의 내벽에 설치된 회전 추진기(6)는 승강판(raise plate)이고, 가마의 내벽에 회전 추진기를 설치하여, 한편으로는 석탄 물질의 전방으로의 반전 운동을 확보함과 동시에 발열냉각관(4)와 충분히 접촉하도록 하여 석탄 물질의 분해 효과를 개선한다. 상기 전열기는 서로 연결된 전원, 가마 내부 온도 제어기 및 발열냉각관(4)을 포함한다. 상기 발열냉각관(4)에는 가열편(9)이 설치된다. 상기 전열기에 가열편(9)을 설치함으로써 발열체와 석탄 물질의 접촉 면적을 증가하고 열량의 전이를 가속화 시키며 석탄의 분해 속도를 높인다. 상기 발열냉각관(4)과 가마(1)의 내벽 사이에는 지지판(7)을 설치하고, 상기 발열냉각관과 가마의 내벽 사이에 지지판을 설치함으로써 전체 시스템의 안전성과 신뢰성을 확보한다. 상기 발열냉각관(4)은 단일 직선관이며, 상기 단일 직선관 내에 저항선이 설치된다.
본 발명의 실시방식
실시예1
도 1에 도시한 바와 같이, 전열식 석탄 물질 분해 장치는 원료입구(2)와 원료출구(3)를 구비하는 밀폐 가마(1)를 포함하고, 상기 가마(1) 내에는 전열기가 설치되며, 상기 전열기와 가마(1)의 내벽 사이에 석탄 물질 추진 분해 덕트(10)가 형성되고, 상기 가마(1)에 석탄 물질 추진 분해 덕트(10)와 연통되는 석탄 분해 가스 수집관(5)이 설치되며, 상기 석탄 분해 가스 수집관(5)은 가마(1)의 외부에 설치된 기체 집진 액화기(8)와 연결되고, 상기 전열기는 가마(1)에 대해 회전하도록 설치되면, 상기 가마(1)의 내벽에는 회전 추진기(6)가 설치된다. 제어가 용이하고 기술이 성숙된 전열기가 생성한 대량의 열은 석탄 물질 추진 분해 덕트(10) 내의 석탄 분말에 전도 및 복사되고, 석탄 분말은 이를 충분히 흡수하여 승온 분해되며, 석탄 물질 추진 분리 덕트(10) 내에서 연소 가스, 타르 가스 및 발열량이 보다 높은 석탄으로 분해되고, 연소 가스 및 타르 가스는 상기 석탄 분해 가스 수집관(5)을 통하여 가마(1) 외부의 기체 집진 액화기(8)에 연결되며, 분해된 연소 가스, 타르 가스에 대해 수집, 집진, 분리, 가압 액화한다. 상기 가마(1)의 내벽에 설치된 회전 추진기(6)는 승강판이고, 가마의 내벽에 회전 추진기를 설치하여, 한편으로는 석탄 물질의 전방으로의 반전 운동을 확보함과 동시에 발열냉각관(4)과 충분히 접촉하도록 하여 석탄 물질의 분해 효과를 개선한다. 상기 전열기는 서로 연결된 전원, 가마 내부 온도 제어기 및 발열냉각관(4)을 포함한다. 상기 발열냉각관(4)에는 가열편(9)이 설치된다. 상기 전열기에 가열편(9)을 설치함으로써 발열체와 석탄 물질의 접촉 면적을 증가하고 열량의 전이를 가속화 시키며 석탄의 분해 속도를 높인다. 상기 발열냉각관(4)와 가마(1)의 내벽 사이에는 지지판(7)을 설치하고, 상기 발열냉각관과 가마의 내벽 사이에 지지판을 설치함으로써 전체 시스템의 안전성과 신뢰성을 확보한다. 상기 발열냉각관(4)은 단일 직선관이며, 상기 단일 직선관 내에 저항선이 설치된다.
실시예2
도2에 도시한 바와 같이, 전열식 석탄 물질 분해 장치는 원료입구(2)와 원료출구(3)를 구비하는 밀폐 가마(1)를 포함하고, 상기 가마(1) 내에는 전열기가 설치되며, 상기 전열기와 가마(1)의 내벽 사이에 석탄 물질 추진 분해 덕트(10)가 형성되고, 상기 가마(1)에 석탄 물질 추진 분해 덕트(10)와 연통되는 석탄 분해 가스 수집관(5)이 설치되며, 상기 석탄 분해 가스 수집관(5)은 가마(1)의 외부에 설치된 기체 집진 액화기(8)와 연결되고, 상기 전열기는 가마(1)에 대해 회전하도록 설치되며, 상기 가마(1)의 내벽에는 회전 추진기(6)가 설치된다. 제어가 용이하고 기술이 성숙된 전열기가 생성한 대량의 열은 석탄 물질 추진 분해 덕트(10) 내의 석탄 분말에 전도 및 복사되고, 석탄 분말은 이를 충분히 흡수하여 승온 분해되며, 석탄 물질 추진 분리 덕트(10) 내에서 연소 가스, 타르 가스 및 발열량이 보다 높은 석탄으로 분해되고, 연소 가스 및 타르 가스는 상기 석탄 분해 가스 수집관(5)을 통하여 가마(1) 외부의 기체 집진 액화 기구(8)에 연결되며, 분해된 연소 가스 및 타르 가스에 대해 수집, 집진, 분리, 가압 액화한다. 상기 가마(1)의 내벽에 설치된 회전 추진기(6)는 승강판이고, 가마의 내벽에 회전 추진기를 설치하여 한편으로 석탄 물질의 전방으로의 반전 운동을 확보함과 동시에 발열냉각관(4)과 충분히 접촉하도록 하여 석탄 물질의 분해 효과를 개선한다. 상기 전열기는 서로 연결된 전원, 가마 내부 온도 제어기 및 발열냉각관(4)을 포함한다. 상기 발열냉각관(4)에는 가열편(9)이 설치되고, 상기 전열기에 가열편(9)을 설치함으로써 발열체와 석탄 물질의 접촉 면적을 증가시키고 열량의 전이를 가속화 시키며 석탄의 분해 속도를 높인다. 상기 발열냉각관(4)과 가마(1)의 내벽 사이에는 지지판(7)을 설치하고, 상기 발열냉각관과 가마의 내벽 사이에 지지판을 설치함으로써 전체 시스템의 안전성과 신뢰성을 확보한다. 상기 발열냉각관(4)은 복수개의 병렬 U형관이고, 발열냉각관을 복수개의 병렬 U형관 으로 함으로써 생성된 열을 석탄 분말에 더 충분히 전달할 수 있다.

Claims (10)

  1. 원료입구와 원료출구를 구비하는 밀폐 가마를 포함하는 전열식 석탄 물질 분해 장치에 있어서,
    상기 가마 내에 전열기가 설치되고, 상기 전열기와 가마의 내벽 사이에 석탄 물질 추진 분해 덕트가 형성되며, 상기 가마에 석탄 물질 추진 분해 덕트와 연통되는 석탄 분해 가스 수집관이 설치되며, 상기 석탄 분해 가스 수집관은 가마의 외부에 설치된 기체 집진 액화기와 연결되며, 상기 전열기는 가마에 대해 회전하도록 설치되며, 상기 가마의 내벽에 회전 추진기가 설치되는 것을 특징으로 하는 전열식 석탄 물질 분해 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가마의 내벽에 설치된 회전 추진기는 승강판인 것을 특징으로 하는 전열식 석탄 물질 분해 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전열기는 서로 연결되는 전원, 가마 내부 온도 제어기 및 발열냉각관을 포함하는 것을 특징으로 하는 전열식 석탄 물질 분해 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발열냉각관에 가열편이 설치되는 것을 특징으로 하는 전열식 석탄 물질 분해 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 발열냉각관과 가마의 내벽 사이에 지지판이 설치되는 것을 특징으로 하는 전열식 석탄 물질 분해 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 발열냉각관과 가마의 내벽 사이에 지지판이 설치되는 것을 특징으로 하는 전열식 석탄 물질 분해 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 발열냉각관은 단일 직선관이며, 상기 단일 직선관 내에 저항선이 설치되는 것을 특징으로 하는 전열식 석탄 물질 분해 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 발열냉각관은 단일 직선관이며, 상기 단일 직선관 내에 저항선이 설치되는 것을 특징으로 하는 전열식 석탄 물질 분해 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 발열냉각관은 복수개의 병렬 U형관인 것을 특징으로 하는 전열식 석탄 물질 분해 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 발열냉각관은 복수개의 병렬 U형관인 것을 특징으로 하는 전열식 석탄 물질 분해 장치.
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