KR102045781B1

KR102045781B1 - 분쇄 및 건조 플랜트

Info

Publication number: KR102045781B1
Application number: KR1020187015501A
Authority: KR
Inventors: 루이스 슈미트
Original assignee: 풀 부르스 에스.에이.
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2019-11-18
Anticipated expiration: 2036-12-14
Also published as: TW201726253A; EP3389870A1; US20190001339A1; UA124927C2; JP2019501016A; EP3389870B1; EA201891401A1; US10449548B2; EA033773B1; KR20180064561A; CN108430643A; CN108430643B; BR112018011252A2; TWI705854B; LU92916B1; BR112018011252B1; WO2017102810A1

Abstract

(a) 건조 가스 소스로부터 가열된 건조 가스를 공급하는 단계; (b) 저장고 내로 조립 물질을 공급하는 단계; (c) 상기 조립 물질 및 상기 가열된 건조 가스를 분쇄 장치로 주입하는 단계; (d) 상기 분쇄 장치 내에서 상기 조립 물질을 분쇄 및 건조하여 분쇄된 건조 물질을 얻는 단계; (e) 분쇄 장치로부터 건조 가스와 분쇄된 건조 물질의 혼합물을 수집하여 이를 분리기로 주입하여 건조 가스로부터 분쇄된 건조 물질을 분리하는 단계를 포함하고, (f) 단계(e)로부터의 건조 가스 중 적어도 일부를 전처리 가스로 재순환하여 이를 조립 물질 전처리를 위하여 상기 저장고 하부로 주입하는 단계를 포함하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질의 제조방법.

Description

분쇄 및 건조 플랜트

본 발명은 일반적으로 수많은 적용분야에 유용한 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위하여 사용되는 분쇄 및 건조 플랜트에 관한 것이다.

분쇄 플랜트는 벌크 물질을 분쇄하기 위하여 사용된다. 종종 이와 같은 분쇄 플랜트는 또한 벌크 물질의 수분 함량을 동시에 저하시키기 위하여 건조 장치를 포함한다. 이와 같은 분쇄 및 건조 플랜트의 전형적인 예는 시멘트 제조를 위하여 입자화된 고로 슬래그를 처리하기 위하여 사용되거나 또는, 소위 석탄 분쇄 및 건조 플랜트는 고로로 주입되거나 또는 발전소에서 연소되기 위하여 습윤 조립 원료 석탄을 건조 미분탄으로 바꾸는데 사용된다.

분쇄 및 건조되는 벌크 물질이 가연성인 경유, 예를 들어, 석탄의 경우, 결과물이 폭발성이 있기 때문에, 공정 및 플랜트를 디자인함에 특별한 주의가 요구되고, 이는 주로 소위 낮은 폭발 한계값 이하로 폭발성 물질과 접촉하는 가스 내의 산소 농도를 유지함에 의하여 폭발을 방지/회피하는 것(폭발 방지 디자인) 또는 그와 같은 폭발의 효과로부터 장치 및 환경을 보호하는 것이다.

전형적인 분쇄 및 건조 플랜트에서, 원료 물질의 미분화, 일반적으로 분쇄 및 건조는 주로 분쇄 장치 또는 밀(mill) 내에서 병렬적으로 수행된다. 조립 물질은 예를 들어 회전 롤러, 볼 등 및 회전 분쇄 테이블 또는 보울(bowl) 사이에서 분쇄되고, 습기는 고온의 건조 가스와의 접촉에 의하여 증발된다. 건조 가스는 분쇄된 물질을 주로 밀(mill)의 상부에 통합되어 있는 분류기로 이송시킨다. 조립 물질은 건조 가스 플로우에서 제거되고, 분쇄 테이블 또는 보울로 회수되고, 미립 물질은 증가된 수증기 함량을 갖는 냉각된 폐 건조 가스에 의하여 일반적으로 백 필터(bag filter)인 가스-고체 분리를 위한 하류의 장치로 이송된다.

이와 같은 분쇄 및 건조 플랜트의 개념 및 작동에 있어 지금까지 많은 향상이 있어왔지만, 현재까지도 전반적인 공정이 에너지 소비의 관점에서 매우 고비용이다.

따라서, 본 발명의 목적은 더 에너지 효율적인 작동을 가능하게 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위한 향상된 방법 및 플랜트를 제공하는 것이다.

따라서, 첫번째 면에서, 본 발명은

(a) 건조 가스 소스로부터 가열된 건조 가스를 공급하는 단계;

(b) 조립 물질을 저장고로 공급하는 단계;

(c) 상기 조립 물질 및 상기 가열된 건조 가스를 분쇄 장치로 주입하는 단계;

(d) 상기 분쇄 장치 내에서 상기 조립 물질을 분쇄 및 건조하여 분쇄된 건조 물질을 얻는 단계;

(e) 분쇄 장치로부터 건조 가스 및 분쇄된 건조 물질의 혼합물을 수집하고, 이를 분리기로 주입하여 건조 가스로부터 분쇄된 건조 물질을 분리하는 단계를 포함하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하는 방법을 제안한다.

본 발명의 방법은 단계(e)로부터의 건조 가스 중 적어도 일부를 전처리 가스로 재순환하여 상기 전처리 가스를 상기 저장고의 하부로 주입하여 조립 물질을 전처리하는 단계를 더 포함한다.

두번째 면에서, 본 발명은 상기한 방법을 수행하기 위하여 배치되는 분쇄 및 건조 플랜트를 제공한다. 특히, 본 발명은 기설정된 온도로 가열된 건조 가스를 공급하기 위한 가열된 건조 가스 소스; 상기 조립 물질을 임시로 저장하기 위한 조립 물질 저장고; 분쇄된 건조 물질을 얻기 위하여 상기 조립 물질을 분쇄 및 건조하기 위한 분쇄 장치; 상기 조립 물질 저장고로부터 분쇄 장치로 조립 물질을 주입하기 위한 조립 물질 주입 장치; 상기 가열된 건조 가스를 분쇄 장치로 주입하기 위한 도관; 분쇄된 건조 물질을 건조 가스로부터 수집 및 분리하기 위한 분쇄 장치 하류의 분리기를 포함하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위한 분쇄 및 건조 플랜트를 제공한다. 본 발명에 따른 분쇄 및 건조 플랜트는 분리기의 하류에 재순환 도관을 더 포함하고, 이는 건조 가스의 적어도 일부를 조립 물질 저장고의 하부로 전처리 가스로 재순환하여 조립 물질 저장고 내의 조립 물질을 전처리하기 위한 것이다.

본 발명은 두가지 주된 장점을 제공하는 두가지 주된 발견에 기초한다. 본 발명의 첫번째 중요한 장점은 분쇄 장치 상류의 조립 물질을 전처리하기 위하여 건조 가스의 적어도 일부를 재순환함에 의하여, 분쇄 장치 또는 밀은 최종 산물의 품질을 양보하지 않고도 현저히 낮은 용량을 가질 수 있다.

실제로, 밀의 요구되는 용량을 조절하는 요인은 주로 요구되는 공칭 제품(분쇄 및 건조된 물질) 배출 유량, 원료 물질의 분쇄성(부드러움) 및 수분 함량 및 제품의 미세도(입자 크기 분포 변수)를 포함한다. 이제, 예를 들어 수 승수(decimal powers)(mm 대 μm)의 차이로 원료 물질의 입자 크기(범위)가 제품의 입자 크기(범위)보다 훨씬 큰 일반적인 경우에, 밀의 용량에 있어 원료 물질의 입자 크기의 영향은 무시할 수 있다.

더욱이, 요구되는 건조 용량을 결정하는 요인은 주로 요구되는 공칭 제품(분쇄 및 건조된 물질) 배출 유량, 원료 물질의 수분 함량, 및 제품의 잔류 수분 함량을 포함한다. 예를 들어 석탄의 경우, 요구되는 잔류 수분 함량은 일반적으로 1 % 수준(실제로 얻어질 수 있는 값은 등온 흡습 곡선에 의하여 반영되고, 고려되는 석탄 브랜드의 실제 수분 유지 용량에 의하여 조절된다.)인 반면, 원료 석탄 수분은 흑탄의 경우 약 15 %까지 범위일 수 있고, 갈탄 및 갈색 석탄의 경우 더 높을 수 있다.

이런 이유로, 원료 물질 수분함량의 밀의 용량에 대한 영향은 현저할 수 있다. 도 1의 예는 1% 잔류 수분 함량 및 80 % <90 μm 입자 크기 분포의 미분탄을 생산할 때 배출 용량의 감소를 보여주고, 영향을 주는 변수는 원료 물질 수분 함량(수용된 기초, 즉 습윤 물질에 대한 수분 비율에 기초하여) 및 Hardgrove 인덱스 (HGI, Hardgrove Grindability Index)에 의하여 반영되는 분쇄성이다.

밀의 공급자들은 일반적으로 등급화된, 증가된 용량 또는 정의된 원료 물질 및 미립 물질(제품) 조건을 위한 공칭 제품 배출을 갖는 일련의 유닛(밀 크기) 내에서 그들의 장치를 제공한다. 병렬적으로, 각 유닛 또는 밀 크기 내에서 수용 가능한 건조 가스 유속 범위는 고정되고, 이와 같은 범위는 용량 또는 제품 배출이 증가할수록 증가하고, 높은 값 수준으로 변경된다.

다시 말해, 조립 출발 물질이 습윤도의 관점에서 매우 다양할 수 있기 때문에, 플랜트 및 특히 밀은 출발 물질의 모든 등급, 즉 상대적으로 건조한 물질 및 매우 습윤한 물질을 모두 다룰 수 있도록 치수화되어야 한다. 예를 들어, 석탄 및 도 1의 조건의 경우에, 원료 석탄의 수분 함량을 15 % 에서 7 %로 줄이는 것은 분쇄성에 따라, 요구되는 용량을 초기 값과 비교하여 [1/(≤0.8)] - 1 = (≥0.25), 즉 25 %까지 및 그 이상으로 줄일 수 있다. 경우에 따라 밀의 수준에서 현저한 절약이 실제로 발생될 수 있고, 요구되는 용량의 감소는 실제로 원래의 조건에서 고려되는 크기보다 작은 크기의 밀을 설치할 수 있게 된다.

추가로, 감소된 건조 가스 유량이 밀의 수용 가능한 건조 가스 유량 범위에 들어가는 경우(또한 이는 물론 상기한 바와 같이 밀의 크기가 감소되는 경우일 수 있다.), 고온 건조 가스의 밀 유입 온도 범위는 고정되고, 원료 물질의 수분 함량은 전처리 상류에 의하여 이미 감소되고, 밀은 또한 요구되는 건조 가스 유량 및 이에 따른 가스-고체-분리 장치(백 필터) 크기 및 건조 가스 메인 팬의 처리량의 현저한 감소의 결과를 갖게 된다.

본 발명의 두번째 주요 장점은 분쇄 및 건조 공정의 보다 더 쉽고 안정적인 작동을 가능하게 한다는 것이다. 실제로, 분명하고 불가결한 출발 물질의 다양성은 플랜트의 작동자에게 현저한 짐을 부담하게 하고, 임의의 통제되지 않은 변화는 분쇄된 물질의 연속적인 생산에 위험을 제공하게 된다. 실제로, 물질이 충분히 건조되지 않은 경우, 이들은 응집할 것이고, 사용 불가한 물질을 제조할 뿐만 아니라, 또한 특히 분리기 또는 필터와 같은 하류 장치가 막히게 된다.

상기 두번째 장점은 실제로 한편으로는 물질 도입시에 밀 내에서의 감소된 (및 덜 변동되는) 온도 강하 때문이고, 다른 한편으로는 막힘 및 비계획된 플랜트 정지에 대한 감소된 위험과 함께하는 보다 더 신뢰성 있는 건조 때문이다. 다시 말해, 본 발명은 조립 물질의 전처리 방법을 제공하고, 이는 조립 물질의 사전 가열 및/또는 사전 건조에 의한 것이거나, 또는 습윤도 및 온도 모두의 관점에서 이의 변동성을 감소시킴에 의한 것이고, 이에 의하여 작동이 용이해지고, 전체적인 공정의 신뢰도가 증가한다.

본 발명은 추가적인 변형에 있어서, 단계(f)는 상기 저장고의 하부로 주입하기 전에, 전처리 가스를 건조 가스 소스로부터의 가열된 건조 가스와 혼합하는 하부 단계(f1)를 포함한다. 따라서, 바람직하게는 분쇄 및 건조 플랜트는 상기 저장고의 하부로의 주입 이전에 전처리 가스를 건조 가스 소스로부터의 가열된 건조 가스를 혼합하기 위한 재순환 도관 내의 혼합부를 더 포함한다.

필요하다면, 단계(f)는 상기 저장고의 하부로 주입하기 전에 전처리 가스의 압력을 조절하는 하부 단계(f2)를 포함한다. 압력을 조절하는 것은 저장고 내에서의 적절한 유속을 갖도록 하기 위하여 저장고의 배치 및 조립 물질에 따라 요구될 수 있다. 일부 구체예에서, 압력 조절은 저장고의 상류(전처리 가스 유동의 관점에서)의 도관에 설치된 팬으로 수행될 수 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 흡입 팬이 저장고의 하류 또는 심지어 추가 분리기의 하류(하기 참조)의 도관 내에 배치될 수 있다.

일반적으로, 전처리 가스는 상기 저장고(하부 단계(f3))의 상부에서 전처리한 이후 수집된다. 따라서, 바람직하게는 조립 물질 저장고는 전처리 가스를 수집하기 위하여 이의 상부에 배치되는 가스 배출부를 포함한다. 전처리 가스는 조립 물질을 통하여 진행되므로, 이는 점차적으로 습윤해지고, 점차적으로 냉각되고, 전처리 가스의 온도는 이슬점 미만으로 떨어질 수 있다. 따라서, 저장고의 상부 밑의 높이, 즉 전처리 가스가 조립 물질의 전체 충진 높이를 통하여 관통하지 않는 지점에서 전처리 가스를 추출하는 것이 바람직하다.

저장고를 떠나는 전처리 가스는 여전히 미립 물질을 포함할 수 있고, 만약 이 가스가 대기로 방출된다면, 이 가스를 여과하는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 본 발명은 바람직하게는 전처리 가스로부터 임의의 잔류 미립 물질을 분리하기 위한 추가 분리기로 하부 단계(f3)에서 수집된 전처리 가스를 주입하는 하부 단계(f4)를 포함한다. 따라서, 플랜트는 바람직하게는 수집된 전처리 가스로부터 임의의 잔류 미립 물질을 분리하기 위한 저장고의 가스 배출부 하류의 그와 같은 추가 분리기를 포함한다.

상기한 바와 유사한 이유로, 추가 분리기 내에서 가스 온도가 이슬점 미만으로 떨어지는 것을 회피하기 위하여 하부 단계(f4)의 추가 분리기로 주입하기 전에 하부 단계(f3)에서 수집된 전처리 가스를 건조 가스 소스로부터의 추가적인 가열된 건조 가스와 혼합하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명에서 건조 가스 소스는 건조 가스 발생기와 같이, 임의의 적절한 고온 가스 소스일 수 있다. 특히, 가능한 경우, 그와 같은 고온 가스의 소스는 분쇄 및 건조 플랜트와 연관된 다른 공정으로부터의 고온 오프-가스, 바람직하게는 예를 들어 고로 가스와 같이, 낮은 수소 함량을 갖는 낮은 발열량의 가스를 사용할 수 있다.

필요하고 바람직한 경우, 건조 가스 소스는 분쇄된 물질의 건조를 위하여 유용한 온도로 건조 가스를 가열하기에 충분한 열 용량을 갖는 버너 장치를 포함한다. 만약 건조 가스가 다른 공정에서 오고, 이미 상대적으로 높은 온도라면, 필요한 온도로 조절하기 위하여 작은 용량의 버너가 사용될 수 있다.

건조 가스로부터 분쇄된 건조 물질을 수집 및 분리(단계(e))하기 위한 분리하기 위한 분리기는 백 필터, 카트리지 필터, 사이클론 등과 같이 적절한 형태의 하나 이상일 수 있다.

특히 바람직한 구체예에서, 단계(e)의 모든 건조 가스는 재순환되고, 이의 일부는 저장고 내의 조립 물질을 전처리하는데 사용되고, 이의 일부는 분쇄 장치 또는 밀 내의 분쇄된 물질을 건조(단계(d))하는데 사용된다. 바람직하게는 단계(d)에서 사용되기 위한 적어도 일부분은 건조 가스 소스로부터의 고온 건조 가스와 혼합된다. 보다 바람직하게는 모든 건조 가스는 상기 고온 건조 가스와 혼합된다. 모든 건조 가스가 재순환되기 때문에, 플랜트는 분리기 이후의 오프-가스 스택이 요구되지 않는다. 추가적인 장점은 이를 위한 분리기가 건조 가스를 동일한 정도로 여과할 필요가 없다는 것이다. 실제로, 건조 가스 모두가 재순환되고, 대기로 방출되지 않기 때문에, 가스 내에 일정 량의 잔류 미립 물질 또는 먼지가 포함되는 것은 수용 가능하다. 따라서, 덜 까다로운 분리기가 사용될 수 있고, 이에 의하여, 조달 및 작동 비용이 감소되고(덜 비싸고, 유지비가 적게듬), 신뢰성이 향상(막힘이 줄어듬)된다. 특히 바람직한 구체예에서, 분리기는 사이클론 형태의 분리기이다. 세정될 실제 가스 유동에 따라, 분리기는 바람직하게는 하나 이상의 사이클론을 포함하고, 보다 더 바람직하게는 병렬 배치된 두개 이상을 포함한다.

조립 물질을 포함하는 저장고는 임의의 적절한 형태일 수 있고, 하부로 갈수로 테이퍼되고, 일반적으로 콘형의 배출부를 갖는 통상적인 호퍼일 수 있다. 또한 저장고는 저장고의 배출부로 물질을 이송하기 위한 수단을 갖는 일반적인 평평한 바닥부를 가질 수 있고, 예를 들어, 바람직하게는 속도 조절부가 제공되는 클리어링 암 컨베이어(clearing arm conveyor)일 수 있다.

본 명세서에 기술된 방법 및 분쇄 및 건조 플랜트는 원칙적으로 분쇄 및 건조되는 임의의 조립 물질에 사용될 수 있다. 특히 바람직한 사용은 고로 슬래그와 같은 슬래그, 또는 흑탄, 갈탄 또는 갈색 석탄과 같은 석탄의 분쇄 및 건조이다.

도 1은 분쇄성 및 습윤도에 따른 상대적인 밀 배출량의 예를 도시하는 다이어그램이고,
도 2는 조립 물질을 분쇄된 건조 물질로 분쇄하기 위한 통상적인 분쇄 및 건조 플랜트의 모식도이고,
도 3은 조립 물질을 분쇄된 건조 물질로 분쇄하기 위한 본 발명의 분쇄 및 건조 플랜트의 첫번째 구체예의 모식도이고, 및
도 4는 조립 물질을 분쇄된 건조 물질로 분쇄하기 위한 본 발명의 분쇄 및 건조 플랜트의 두번째 구체예의 모식도이다.

본 발명의 추가적인 상세 내용 및 장점은 다음의 수개의 비제한적인 구체예들과 첨부된 도면의 참조와 함께 상세 설명에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 분쇄성과 습윤도에 따른 상대적인 밀 배출량의 예를 도시하는 다이어그램을 보여준다. 실제로, 이와 같은 예는 1 % 잔류 수분 함량과 80 % < 90 μm 입자 크기 분포를 갖는 미분탄을 생산할 때 배출 용량이 감소하는 것을 보여준다. 영향을 주는 변수들은 원료 물질 수분 함량(수용 기초에 따라, 즉 습윤 물질에 대한 수분의 비율에 따라) 및 Hardgrove 분쇄성 인덱스(HGI)에 의하여 반영되는 분쇄성이다. 도 1에서 명확히 확인할 수 있고, 위에서 추가적으로 설명된 바와 같이, 밀의 용량에 대한 원료 물질 수분 함량의 영향은 현저할 수 있다.

도 2는 분쇄 및 건조 플랜트(100), 특히 석탄 분쇄 및 건조 플랜트의 통상적인(종래 기술) 폭발 방지 형태 디자인을 보여준다.

예를 들어 조립 슬래그 또는 석탄과 같은 원료 물질이 밀(130)의 상류의 원료 물질 저장고(110)에 저장된다. 예를 들어 미분 슬래그 또는 미분탄과 같은 건조된 미분 물질로 처리되기 위하여, 원료 물질은 바람직하게는 예를 들어 가변 속도 드레그 체인 컨베이어 및/또는 로타리 밸브와 같은 가변 속도(가변 용량) 컨베이어(115)의 수단에 의하여 밀(130)로 공급된다. 분쇄 건조 용량 내에서, 컨베이어의 처리량이 플랜트의 한계, 및 분쇄 및 건조 플랜트의 실제 배출량을 조절한다.

예를 들어 석탄의 경우와 같이, 분쇄 및 건조될 벌크 물질이 가연성인 경우, 결과 산물은 폭발성이 있고, 특별한 주의가 플랜트 및 공정 디자인에 요구되고, 이는 폭발성 물질과 접촉하는 가스 내의 산소 농도를 소위 낮은 폭발 한계값 미만으로 유지함에 의하여 주로 복합을 방지/회피하거나(폭발 방지 디자인), 또는 그와 같은 폭발의 효과로부터 장치 및 환경을 보호하는 것이다(폭발 보호 디자인).

건조 에너지는 가변 용량 건조 가스 발생기(120)에 의하여 공급되고, 이는 연소성 가스에 의하여 점화된다. 가능한 범위 내에서, 바람직하게는 연소성 가스는 예를 들어 고로 가스와 같이 낮은 수소 함량을 갖는 낮은 발열량 가스이다. 낮은 수소 함량은 생산된 건조 가스의 수증기 함량을 제한하고, 따라서, 건조 효율을 향상시킨다. 또한, 건조 가스 발생기(120)는 일반적으로 연소 공기 팬 및 추가적인 저용량 버너를 포함하고, 이는 천연 가스 또는 코크 오븐 가스와 같은 높은 발열량의 연소 가스를 위한 것이고, 이는 플랜트를 가열하기 위한 것이고, 및 가능하게는 낮은 발열량의 연소 가스의 연소를 지원하기 위한 것이다. 심지어는 낮은 발열량의 연소 가스의 경우에도 연도 가스 내에서의 높은 산소 농도를 회피하는 화학양론적 연소에 가까운 연소는 1,000 °C 초과 수순의 고온의 연도 가스 온도 수준의 결과를 도출하고, 이는 밀 내에서 습윤 원료 물질 특히 건조될 석탄과 접촉하는 허용 가능한 온도의 수 배에 해당하므로, 건조 가스 발생기(120) 내에서 생산된 고온의 연도 가스는 도관(170)으로부터의 약 100 °C의 많은 유량의 재순환 폐 건조 가스와 혼합되어야 하고, 이는 석탄의 경우에는 약 200 내지 350 °C의 범위이고, 요구되는 실제의 값은 주로 원료 물질의 수분 함량에 의하여 조절되는 범위 내로 밀 앞부분에서 적절한 건조 가스 온도를 갖도록 하기 위한 것이다.

가능할 때에는, 다른 공정으로부터의, 적절한 온도 범위 및 제한된 산소 함량을 갖는 고온의 오프-가스가 건조 가스 발생기 내의 연소 가스를 연소함에 의하여 생산되는 적어도 부분적으로, 이상적인 조건에서는 모든 건조 가스를 대체하기 위하여 사용될 수 있다.

전형적인 분쇄 및 건조 플랜트(100)에서, 원료 물질의 미분화, 일반적으로 분쇄 및 건조는 밀(130) 내에서 주로 병렬적으로 수행된다. 물질은 예를 들어 회전 롤러, 볼 등의 사이 및 회전 분쇄 테이블 또는 보울(bowl) 사이에서 분쇄되고, 수분은 고온 건조 가스와의 접촉시에 증발된다. 건조 가스는 분쇄된 물질을 분류기로 이송하고, 이는 일반적으로 밀(130)의 상부에 통합되어 있다. 조립 물질은 건조 가스의 흐름으로부터 제거되어 분쇄 테이블 또는 보울로 돌아가고, 미세(분쇄된) 물질은 도관(135)을 통하여 증가된 수증기 함량을 갖는 냉각된 폐 건조 가스에 의하여 가스-고체 분리를 위하여 일반적을 백 필터인 하류 필터 장치(140)로 이송된다.

폐 건조 가스로부터 분리된 미분 물질은 도관(145)을 통하여 예를 들어 미립 물질/제품(미분탄) 저장고, 운반 호퍼, 파우더 펌프 등과 같은 하류 저장부 또는 운반 장치(150)로 이송된다.

폐 건조 가스는 건조 가스 메인 팬(171)에 의하여 흡입되고, 이의 일부는 스택(160)을 통하여 오프-가스로서 대기로 방출되고, 이는 고온 연도 가스, 증발된 수분, 폴스 에어(false air) 등의 주입과 마찬가지이고, 나머지는 도관(170)을 통하여 건조 가스 발생기(120)로 돌아가 상기 발생기(120)의 버너에서 발생된 고온 연도 가스와 혼합된다.

석탄 분쇄에서, 시작 전에, 플랜트(100)는 불활성 가스, 일반적으로 질소에 의하여 세척되어, 산소 농도가 낮은 폭발 한계값 미만이 되도록 한다. 작동 중, 대부분의 가스 유입분, 연도 가스, 수증기는 제한된 산소 농도를 갖고, 이는 스택(160)을 통한 폐 건조 오프-가스 내에서의 산소 방출과의 조합으로, 산소 농도를 낮게 유지하고, 이에 따라 플랜트를 불활성 상태, 즉 폭발 방지 조건으로 유지한다.

건조 가스 회로를 불활성 조건으로 유지하면서, 종종 희석용 공기라고 불리는 보완적 공기를 도관(172)을 통하여 상기 회로로 최대 가능한 산소 농도로 주입하는 것이 유용할 수 있다. 이와 같은 냉각 공기의 주입은 추가적으로(미세하게) 건조 가스 발생기(120)의 요구되는 건조 에너지 아웃풋을 증가시킬 수 있고, 즉, 더 많은 연도 가스가 생산된다. 증가된 오프-가스 유량과 균형을 유지하는 조합된 추가적인 공기 및 연도 가스의 주입은 건조 가스의 수증기 함량을 줄이고, 건조 가스의 이슬점이 낮아지고, 건조 효율은 증가한다. 희석용 공기는 도 2에서 건조 가스 발생기(120) 옆에 도시된 전용 팬(173)에 의하여 공급된다.

도 3에 도시된 분쇄 및 건조 플랜트(200)의 구체예에서, 폐 건조 가스의 일부를 건조 가스 메인 팬 하류의 오프-가스 스택(160)(도 2 참조)을 통하여 방출하는 대신, 폐 건조 가스 모두가 도관(270)을 통하여 건조 가스 발생기(220)로 재순환되어, 고온의 연도 가스와 혼합되어 적절한 밀 주입 온도 수준을 갖는 고온 건조 가스를 생산한다. 그 후, 이 고온의 건조 가스의 많은 부분이 일반적으로 밀(230)로 공급되고, 나머지는 도관(275)을 통하여 원료 물질 저장고(210)로 공급되고, 주입부(276)를 통하여 저장고(210)의 (콘형) 하부로 주입된다. 저장고(210)로 주입된 고온 건조 가스는 원료 물질 베드를 통하여 유동하고, 원료 물질을 가열하고, 원료 물질 수분의 일부를 증발시키고, 냉각된 후 저장고(210)의 상부로 방출된다.

원료 물질 저장고(210)를 떠나는 폐 건조 가스는 하류의 오프-가스 백 필터(280)에서 세정되고, 최종적으로 오프-가스 스택(290)을 통하여 대기로 방출된다; 오프-가스로부터 분리된 미세 고체 물질은 미립 물질/제품 저장고(250)로 이송된다. 수분 함량이 감소된 원료 물질은 원료 물질 저장고(210)로부터 밀(230)로 이송되고, 여기서 건조 미립 물질로의 공정이 진행된다. 저장고(210)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 하부가 테이퍼된 배출부를 갖는 통상적인 호퍼일 수 있다. 대안으로, 저장고(210)는 바람직하세는 속도 조절부를 포함하는 클리어링 암 컨베이어(clearing arm conveyor)와 같은 물질을 저장고 배출부로 운반하는 수단을 통합하고 있는 평평한 바닥부가 고려될 수 있다.

도 2에 도시된 통상적인 디자인과 비교하여, 밀(230) 상류의 감소된 원료 물질의 수분 함량에 따라 밀(230)로 공급되는 건조 가스 유량의 감소 (밀에 의하여 고정된 건조 가스 유량 범위의 제한 내에서) (이와 같은 건조 가스 유량에 의하여 조절되는 바와 같이), 가스-고체 분리 장치(240)(백 필터) 크기의 감소, 건조 가스 메인 팬(271) 처리량의 감소, 및 최종적으로 밀(230) 크기의 감소 결과를 초래하게 된다. 그러나, 건조 가스 발생기(220)의 용량은 기본적으로 동일하게 유지되고, 추가적인 건조 에너지가 원료 물질 저장고(210)로 공급되고, 제거되는 총 수분 양 (가열될 원료물질, 가열되어 증발될 물) 각각은 변화 없이 유지된다.

회로 내 압력 수준은 (오프-가스 유동의 조절을 통하여) 하류의 건조 가스 발생기(220) 및 상류의 밀(230) 및 원료 물질 저장고(210)가 적절한 과압 수준을 가져서, 주어진 건조 가스 유량이 원료 물질 저장고(210) 및 하류의 백 필터(280) 및 스택(290)(오프-가스 파이프)을 통하여 대기로 이송하도록 한다. 대안으로 또는 추가적으로, 하류의 건조 가스 발생기(220) 및 상류의 밀(230) 및 원료 물질 저장고(210)의 압력 수준은 낮은 수준으로 고정될 수 있는 반면, 원료 물질 저장고(210) 및 하류의 백 필터(280) 및 스택(290)(오프-가스 파이프)를 통한 건조 가스의 대기로의 유동은 하류의 저장고(210) 또는 오프-가스 백 필터(280)에 설치된 추가적인 흡입 팬(미도시)에 의하여 운송될 수 있다.

고온의 건조 가스를 상기 저장고에 도입하는 것을 시작할 때, 원료 물질 저장고(210)의 충진 수준에 따라, 저장고를 나가는 폐 건조 가스는 이슬점 온도 가까운 또는 이 보다 낮은 온도 수준으로 냉각될 수 있고, 이는 하류 오프-가스 백 필터(280)의 작동을 심각하게 악화시킬 수 있다. 바람직한 구체예에서, 추가적인 고온 건조 가스 라인이 설치될 수 있고, 이는 원료 물질 저장고(210)를 바이패스하고, 냉각된 폐 건조 가스를 고온의 건조 가스와 혼합하여 오프-가스 백 필터(280) 전방에서 적절한 온도 수준에 도달할 수 있도록 한다. 대 용량의 원료 물질 저장고의 경우에, 또한 건조 가스와 고체 물질 사이의 열 교환 및 수분 증발은 저장고의 하부에서만 발생하도록 하고, 폐 건조 가스는 상부에서보다 낮은 수준으로 저장고(210)에서 배출되도록 하는 것이 고려될 수 있다.

본 발명에 따른 전처리 단계를 갖는 분쇄 및 건조 플랜트 디자인은 (잠재적으로) 높은 도입 수분 함량을 위한 크기의 통상적인 디자인의 현저한 단점들을 회피하거나 또는 감소시키고, 이때 이와 같은 통상적인 디자인은 디자인 수분 함량보다 현저히 낮은 실제 수분 함량의 원료 물질로 작동되고, 및/또는 디자인 배출 유량보다 현저히 낮은 배출 유량에서 작동되어야 하고, 밀이 이의 공칭 인풋보다 현저히 낮은 용량 수준 및 분쇄 에너지 인풋에서 작동될 때, 이와 같은 단점은 밀의 요구되는 특정 전기 에너지를 현저하게 증가시킨다.

주어진 미립 물질 용량 또는 제품의 생산량에 도달하기 위하여, 새로운 플랜트에 설치되는 장치의 크기 및 용량을 줄이는데 목표를 둔 상기한 해결책은 원리적으로 또한 용량의 제한이 밀에 있고, 원료 물질의 높은 수분 함량에 의하여 유발되는 경우, 기존의 플랜트의 용량을 증가시키는데 사용될 수 있다. 이와 같은 경우에, 건조 가스 발생기의 용량은 증가될 수 있고; 부가적인 건조 가스 발생기가 설치되어 원료 물질 저장고로 공급되는 가스를 가열할 수 있다. 기존의 원료 물질 저장고가 원료 물질을 사전 건조하기 위하여 요구되는 추가적인 장치를 수용할 수 없는 경우, 기존 원료 물질 저장고의 상류에 건조 가스로부터 원료 물질로의 열 전달을 위한 크기의 전용인 추가적인 저장고를 설치하는 것 또한 적절할 수 있다.

추가적인 잠재적 비용 절감이 도 4에 도시된 구체예에 의하여 가능할 수 있다. 분쇄 및 건조 플랜트(200a)의 이 구체예는 밀(230) 하류의 백 필터 대신에 복수의 사이클론(240a)의 설치를 포함하고, 폐 건조 가의 모두는 밀(230)로 재순환되거나, 또는 원료 물질 저장고(210)로 공급되고, 어떠한 폐 건조 가스도 초기에 고려된 백 필터 하류에서 대기로 방출되지 않는다. 폐 건조 가스 내의 잔류 고체 물질 함량은 백 필터의 하류보다 복수의 사이클론의 하류에서 현저히 더 높으나, 장치 비용이 현저히 낮다. 반대로, 원료 물질 저장고 하류의 폐 건조 오프-가스 내에서 기대되는 먼지 함량은 낮고, 기존의 백 필터를 설치하는 것 보다 카트리지 필터를 설치하는 것이 이 분야에서 장치 비용을 감소시킬 수 있다.

기술된 원료 물질 전처리 개념은 공칭 12 % 수분 함량의 원료 석탄으로부터 80 % < 90 μm 미분탄을 생산하는 기존의 50 t/h 석탄 분쇄 및 건조 플랜트의 경우에 대하여 분석되었다. 초기 요구되는 밀을 그 다음으로 작은 크기로 대체하고, 백 필터 및 주 건조 가스 팬의 용량을 감소시키는 것도 가능할 수 있다. 공칭 조건에서, 즉, 50 HGI 분쇄성 및 12 % 수분의 원료 석탄으로부터 80 % < 90 μm 미분탄을 50 t/h로 제조하는 조건에서, 총 전기 공정 에너지 요구의 감소는 약 22 %로 추산되었고, 이는 주로 밀의 낮은 요구사항(낮은 수분 함량) 및 건조 가스 메인 팬의 낮은 요구사항(낮은 폐 건조 가스 유량)에 기인한 것이다.

도 2(공지 기술)
100 분쇄 및 건조 플랜트
110 조립 물질 호퍼 / 조립 물질 저장고
115 조립 물질 컨베이어
120 건조 가스 발생기
130 분쇄 장치 / 밀
135 도관
140 분리기 / 필터 장치
145 도관
150 분쇄된 물질 호퍼
160 스택 / 오프-가스 스택
170 재순환 라인
171 재순환 메인 팬
172 희석 공기 도관
173 희석 공기 팬
도 3 및 도 4
200, 200a 분쇄 및 건조 플랜트
210 조립 물질 호퍼
215 조립 물질 컨베이어
220 건조 가스 발생기
230 분쇄 장치 / 밀
235 도관
240, 240a 분리기 / 필터 장치
구체적으로 240: 백 필터
구체적으로 240a: 사이클론
245 도관
250 분쇄된 물질 호퍼
270 재순환 라인
271 재순환 메인 팬
272 희석 공기 도관
273 희석 공기 팬
275 도관
276 주입부 / 저장고 주입부
280 추가 분리기 / 추가 백 필터
290 스택 / 오프-가스 스택

Claims

(a) 건조 가스 소스로부터 가열된 건조 가스를 공급하는 단계;
(b) 저장고 내로 조립 물질을 공급하는 단계;
(c) 상기 조립 물질 및 상기 가열된 건조 가스를 밀로 주입하는 단계;
(d) 상기 밀 내에서 상기 조립 물질을 분쇄 및 건조하여 분쇄된 건조 물질을 얻는 단계;
(e) 밀로부터 건조 가스 및 분쇄된 건조 물질의 혼합물을 수집하고, 혼합물을 분리기에 주입하여 건조 가스로부터 분쇄된 건조 물질을 분리하는 단계:를 포함하고,
또한, (f) 단계(e)로부터의 건조 가스 중 적어도 일부를 전처리 가스로 재순환하여, 상기 전처리 가스를 상기 저장고의 하부로 주입하여 조립 물질을 전처리하는 단계;를 포함하고,
상기 전처리 가스는 조립 물질의 수분 일부를 증발시키고, 최종적으로 대기로 방출되는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계(f)는 상기 저장고의 하부로 주입하기 전에 전처리 가스를 건조 가스 소스로부터의 가열된 건조 가스와 혼합하는 하부 단계(f1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(f)는 상기 저장고의 하부로 주입하기 전에 전처리 가스의 압력을 조절하는 하부 단계(f2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(f)는 상기 저장고의 상부에서 전처리 가스를 수집하는 하부 단계(f3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질의 제조방법.
제4항에 있어서, 단계(f)는 전처리 가스로부터 임의의 잔류 미립 물질을 제거하기 위하여 하부 단계(f3)에서 수집된 전처리 가스를 추가 분리기에 주입하는 하부 단계(f4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질의 제조방법.
제5항에 있어서, 하부 단계(f3)에서 수집된 전처리 가스는 하부 단계(f4)의 추가 분리기에 주입되기 전에 건조 가스 소스로부터의 가열된 건조 가스와 혼합되는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 건조 가스 소스는 다른 공정으로부터의 고온의 오프-가스를 제공하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 건조 가스 소스는 버너 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(e)의 분리기는 하나 이상의 사이클론을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 조립 물질은 슬래그 또는 석탄인 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질의 제조방법.
기설정된 온도로 가열된 건조 가스를 공급하기 위한 가열된 건조 가스 소스;
조립 물질을 임시로 저장하기 위한 조립 물질 저장고;
분쇄된 건조 물질을 얻기 위하여 조립 물질을 분쇄 및 건조하는 밀;
상기 조립 물질 저장고로부터 밀로 조립 물질을 주입하기 위한 조립 물질 컨베이어;
상기 가열된 건조 가스를 밀로 주입하기 위한 도관;
분쇄된 건조 물질을 건조 가스로부터 수집 및 분리하기 위한 밀 하류의 분리기;를 포함하고,
조립 물질의 수분 일부를 증발시키고, 최종적으로 대기로 방출됨에 의하여 조립 물질 저장고 내에서 조립 물질을 전처리하기 위하여 건조 가스의 적어도 일부를 전처리 가스로 조립 물질 저장고의 하부로 재순환하기 위하여 분리기의 하류에 재순환 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위한 분쇄 및 건조 플랜트.
제11항에 있어서, 상기 저장고의 하부로 주입하기 전에 건조 가스 소스로부터의 가열된 건조 가스와 전처리 가스를 혼합하기 위하여 재순환 도관 내에 혼합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위한 분쇄 및 건조 플랜트.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 저장고의 하부로 주입하기 전에 전처리 가스의 압력을 조절하기 위한 압력 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위한 분쇄 및 건조 플랜트.
제11항 또는 제12항에 있어서, 조립 물질 저장고는 전처리 가스의 수집을 위하여 이의 상부에 배치되는 가스 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위한 분쇄 및 건조 플랜트.
제14항에 있어서, 수집된 전처리 가스로부터 임의의 잔류 미립 물질을 분리하기 위하여 가스 배출부 하류에 추가 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위한 분쇄 및 건조 플랜트.
제11항 또는 제12항에 있어서, 건조 가스 소스는 다른 공정으로부터의 고온의 오프-가스를 공급하기 위하여 배치되는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위한 분쇄 및 건조 플랜트.
제11항 또는 제12항에 있어서, 건조 가스 소스는 버너 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위한 분쇄 및 건조 플랜트.
제11항 또는 제12항에 있어서, 건조 가스로부터 분쇄된 건조 물질의 수집 및 분리를 위한 분리기는 하나 이상의 사이클론을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위한 분쇄 및 건조 플랜트.
제11항 또는 제12항에 있어서, 슬래그 또는 석탄인 조립 물질을 분쇄 및 건조하기 위한 것을 특징으로 하는 조립 물질로부터 분쇄된 건조 물질을 제조하기 위한 분쇄 및 건조 플랜트.