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KR20180016165A - 원료 건조 장치 및 그 건조방법 - Google Patents

원료 건조 장치 및 그 건조방법 Download PDF

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KR20180016165A
KR20180016165A KR1020160100252A KR20160100252A KR20180016165A KR 20180016165 A KR20180016165 A KR 20180016165A KR 1020160100252 A KR1020160100252 A KR 1020160100252A KR 20160100252 A KR20160100252 A KR 20160100252A KR 20180016165 A KR20180016165 A KR 20180016165A
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KR
South Korea
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dryer
raw material
coal
hot air
dispersion plate
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KR1020160100252A
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English (en)
Inventor
이운재
장동민
서영대
김현용
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 원료 건조 장치 및 그 건조 방법에 관한 것으로, 열풍으로 원료를 유동화하여 건조시키도록 내부에 분산판을 구비하는 건조기; 상기 분산판 상부에 원료를 투입하도록 상기 건조기에 연결되는 원료공급부; 상기 건조기에 열풍을 공급하도록 상기 건조기에 연결되는 열풍공급부;를 포함하고, 상기 건조기는 원료가 순차적으로 이동하면서 건조되도록, 적어도 2개 이상이 상호 연통되도록 구비되고, 상기 분산판 상부에 배치되는 원료 중 적어도 일부를 상기 건조기의 외부로 배출시키도록 상기 건조에 구비되는 배출기를 포함하여, 다양한 입경을 갖는 원료를 효율적으로 건조시킬 수 있다.

Description

원료 건조 장치 및 그 건조방법{Apparatus for drying raw material and method thereof}
본 발명은 원료 건조 장치 및 그 건조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석탄 등의 원료를 효율적으로 건조시킬 수 있는 원료 건조 장치 및 그 건조 방법에 관한 것이다.
세계적인 조강생산량의 급격한 증가로 인해 철광석 및 야금용 코크스 제조를 위한 석탄의 수요가 증가하고 있다. 이에 석탄의 가격 급등과 양질의 점결탄에 대한 고갈우려 및 확보에 대한 어려움이 점점 커지고 있다. 이와 같은 환경 하에서 야금용 코크스 제조에 사용되는 석탄을 다양화하고, 점결력이 약한 미점결탄의 사용비를 증가시키기 위한 여러 기술들이 개발 적용되고 있다.
이중 석탄의 전처리 기술로서 코크스 오븐에 장입되는 석탄의 수분을 저감하는 건조기술이 주로 활용되고 있다. 석탄의 수분 건조에는 건조 효율이 우수한 유동층 건조기가 주로 이용되고 있다. 유동층 건조기 내부에서 석탄은 열풍에 의해 유동화되면서 건조된다. 건조된 조립의 석탄은 유동층 건조기 하부를 통해 배출된다. 석탄이 건조되는 과정에서 발생되는 미분탄은 공급되는 열풍유속에 의해 집진설비에 의해 포집된다. 집진설비에서 포집된 미분탄은 물이나 바인더를 혼합하여 일정형태로 성형된다. 성형된 미분탄은 유동층 건조기에서 건조된 조립탄과 혼합된 후 코크스 오븐 내로 공급되어 코크스로 제조된다.
한편, 유동층 건조기에서 석탄을 건조할 때, 유동층 건조기 내에는 다양한 입경를 가지는 석탄이 공급되고, 유동층 건조기의 하부측으로 열풍이 공급되어 석탄과 열풍이 접촉하면서 석탄이 건조될 수 있다. 여기에서 유동층 건조기에 공급되는 열풍의 유속은 석탄의 평균 입경에 따라 조절될 수 있다. 즉, 미파쇄된 석탄이나 큰 입도를 갖는 석탄, 즉 평균 입경보다 큰 입경을 갖는 석탄은 유동층을 형성하지 못하고 유동층 하부의 분산판에 쌓이게 된다. 이와 같이 석탄이 분산판에 쌓이는 경우, 분산판에 열풍을 균일하게 분산시키기 위해 형성되는 분산홀이 막혀 유동층 건조기 내에 열풍을 균일하게 공급할 수 없는 문제점이 있다.
이에 석탄의 평균 입경보다 큰 입경을 갖는 석탄이 유동층을 형성할 수 있도록 열풍의 유속을 증가시키면, 송풍기의 에너지 소모가 증가하고 다량의 미분이 유동층 건조기 외부로 배출되어 공정 수율이 저하되는 것은 물론, 환경을 오염시키는 원인으로 작용할 수 있다.
KR1194033B KR1198895B KR1194032B KR1245322B
본 발명은 원료를 효율적으로 건조시킬 수 있는 원료 건조 장치 및 그 건조방법을 제공한다.
본 발명은 에너지 소모를 절감하고, 환경 오염을 저감시킬 수 있는 원료 건조 장치 및 그 건조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 원료 건조 장치는, 열풍으로 원료를 유동화하여 건조시키도록 내부에 분산판을 구비하는 건조기; 상기 분산판 상부에 원료를 투입하도록 상기 건조기에 연결되는 원료공급부; 상기 건조기에 열풍을 공급하도록 상기 건조기에 연결되는 열풍공급부;를 포함하고, 상기 건조기는 원료가 순차적으로 이동하면서 건조되도록, 적어도 2개 이상이 상호 연통되도록 구비되고, 상기 분산판 상부에 배치되는 원료 중 적어도 일부를 상기 건조기의 외부로 배출시키도록 상기 건조에 구비되는 배출기를 포함할 수 있다.
상기 건조기에는 상기 분산판의 상측에서 원료 중 일부를 인접한 건조기로 배출시키도록 상기 인접한 건조기와 연통되는 배출관이 구비되고, 상기 배출관은 상기 배출기보다 높은 위치에 형성될 수 있다.
상기 배출기는, 상기 분산판 상부에서 고정층을 형성하는 원료 중 일부를 상기 건조기의 외부로 배출시킬 수 있는 수집부, 상기 건조기의 외부에서 상기 수집부의 적어도 일부를 커버하고 상기 건조기 및 상기 배출관과 연통되는 하우징 및 상기 하우징에 연결되고 상기 건조기 외부로 배출되는 원료를 상기 인접한 건조기로 이송하기 위한 연결배관을 포함할 수 있다.
상기 수집부는, 일측은 상기 분산판의 상부 일측에 배치되고 나머지는 상기 건조기의 외부로 연장되도록 구비되는 스크류 피더를 포함할 수 있다.
상기 수집부는, 상기 분산판 상부 왕복 이동 가능하도록 구비되는 스크래퍼를 포함할 수 있다.
상기 분산판은 상기 배출기 측으로 하향 경사지도록 구비될 수 있다.
상기 연결배관은 상기 배출관과 연통될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 원료 건조 방법은, 건조기 내부에 열풍을 공급하여 원료를 유동화하여 건조시키는 원료 건조 방법으로서, 상기 건조기는 복수개가 연속적으로 구비되고, 상기 원료는 상기 복수개의 건조기를 통과하며 건조되고, 상기 건조기에서 원료를 건조하는 과정에서 상기 원료 중 적어도 일부는 상기 열풍에 의해 유동화되어 상기 건조기로부터 배출되고, 상기 건조기에 구비되는 분산판 상부에서 고정층을 형성하는 상기 원료 중 적어도 일부는 배출기를 이용하여 배출시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 분산판 상부에서 고정층을 형성하는 원료는 상기 열풍에 의해 유동화되는 원료의 입경보다 클 수 있다.
상기 배출기를 이용하여 배출시키는 과정은 상기 분산판 상부에 배치되는 원료 중 일부를 상기 건조기에 형성되는 배출구로 이동시켜 배출시킬 수 있다.
상기 분산판은 상기 배출구 측으로 하향경사지게 배치되고, 상기 원료 중 적어도 일부는 자중에 의해 상기 배출구 측으로 이동할 수 있다.
상기 배출기를 이용하는 배출시키는 과정으로 배출되는 원료의 양은, 상기 건조기에 공급되는 원료 100중량% 중 20 내지 40중량%를 포함할 수 있다.
상기 건조기에서 배출되는 원료는 인접한 건조기, 건조가 완료된 원료를 저장하는 저장기 및 건조가 완료된 원료를 이송하는 이송장치 중 어느 하나로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시 형태들에 의하면, 원료의 유동화를 향상시켜 원료를 효율적으로 건조시킬 수 있다. 즉, 다양한 입경을 갖는 원료를 건조기 내에서 유동화시키면서 건조할 때, 비교적 입경이 큰 입자를 강제 배출시켜 분산판의 막힘 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다. 따라서 건조기 내에 열풍을 균일하게 공급하여 건조기 내의 온도를 일정하게 유지할 수 있고, 이에 원료의 건조 효율 및 처리량을 증대시킬 수 있다.
또한, 건조 대상이 코크스 오븐용 석탄인 경우, 저급탄 사용비를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 코크스 오븐 조업을 안정적으로 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 장치를 구성하는 건조부의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 장치의 요부 구조를 보여주는 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 변형 예에 따른 원료 건조 장치의 요부 구조를 보여주는 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 방법으로 석탄을 건조할 때 건조 시간에 따른 석탄의 온도 및 석탄의 수분 변화를 보여주는 그래프.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 방법으로 석탄을 건조할 때 유동층 내 석탄 온도 변화를 보여주는 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 요소를 명확하게 표현하기 위하여 크기를 과장하거나 확대하여 표현하였으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
이하, 본 실시 예는 원료로서, 코크스 오븐용 석탄을 건조시키는 예에 대해서 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다양한 용도의 석탄을 포함한 각종 원료의 건조에 모두 적용가능 하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 장치를 구성하는 건조부의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 장치의 요부 구조를 보여주는 단면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 변형 예에 따른 원료 건조 장치의 요부 구조를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 장치는, 원료, 예컨대 석탄을 건조하는 건조부(300)와, 건조부(300)에 석탄을 투입하기 위한 석탄공급부(400), 건조부(300)에 연결되어 석탄 건조를 위한 열풍을 공급하기 위한 열풍공급부(200)를 포함할 수 있다. 이때, 건조부(300)는 열풍공급부(200)에서 공급되는 열풍을 내부에 설치된 분산판을 통해 분출시켜 석탄을 유동화하여 건조시키는 건조기를 포함할 수 있으며, 석탄이 순차적으로 이동하면서 건조되도록 적어도 2개 이상이 상호 연통되도록 구비될 수 있다. 또한, 건조기는 분산판 상부에서 고정층을 형성하는 석탄 중 적어도 일부를 건조기의 외부로 배출시키는 배출기를 포함할 수 있다. 여기에서 고정층은 분산판 상부에서 전혀 유동하지 않는 것이 아니라, 크기가 비교적 커서 열풍에 의해 원활하게 유동하지 못하는 석탄을 의미한다.
이하에서는 2개의 건조기가 상호 연통되는 것으로 설명하고, 석탄공급부(400)로부터 석탄을 공급받는 건조기는 제1건조기(330a)라 하고, 제1건조기(330a)와 인접한 건조기를 제2건조기(330b)라 한다. 제1건조기(330a)는 제2건조기(330b)보다 높은 위치에 설치되고, 제1건조기(330a)에서 일부 건조된 석탄은 제2건조기(330b)로 자중에 의해 이동할 수 있다. 또한, 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)의 구성은 거의 동일하므로, 도면에서 동일한 구성 요소에 대해서는 제1건조기(330a)의 구성요소에는 'a'를 제2건조기(330b)의 구성요소에 대해서는 'b'를 기재하여 나타내었다. 이하에서는 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)는 거의 동일한 구조로 형성되므로, 제1건조기(330a)를 주로 설명하며, 필요에 따라 제2건조기(330b)의 설명을 부가하는 것으로 한다.
제1건조기(330a)는 내부에 석탄을 수용하고 건조시킬 수 있는 공간이 형성되는 중공형으로 형성될 수 있다. 제1건조기(330a)는 대략 원통형으로 형성될 수 있으며, 하단부(L)와 상단부(H)로 구분될 수 있고, 상단부(H)의 내경은 하단부(L)의 내경보다 크게 형성될 수 있다. 이는 석탄의 유동 공간을 확보하기 위하여 상단부(H)의 내경을 하단부(L)의 내경보다 크게 형성하는 것이다.
제1건조기(330a)는 수직형태로 배치되며 내부에는 열풍을 상부로 분출하는 분산판(339a)이 구비될 수 있다. 분산판(339a)은 제1건조기(330a)의 하단부(L)에 구비될 수 있으며, 제1건조기(330a)를 가로지르도록 형성될 수 있다. 분산판(339a)은 제1건조기(330a)의 하단부(L) 내경과 동일하거나 유사한 크기를 갖는 플레이트 형상으로, 제1건조기(330a)로 유입되는 열풍을 제1건조기(330a) 내부로 균일하게 분산시키기 위한 복수의 관통구(339b)가 형성될 수 있다.
제1건조기(330a)의 하단부(L)에는 열풍공급부(200)에서 공급되는 열풍공급구(338a)와, 석탄을 제1건조기(330a) 내부로 공급하기 위한 석탄공급구(331a)와, 석탄을 배출시키기 위한 제1배출구(332a), 제2배출구(334a) 및 제3배출구(336a)가 형성될 수 있다. 이때, 열풍공급구(338a)는 분산판(339a) 하부에 구비될 수 있고, 석탄공급구(331a)는 분산판(339a) 상부에 구비될 수 있다. 또한, 제1배출구(332a)는 건조가 완료된 석탄을 배출하기 위한 것으로, 제1배출구(332a)에는 석탄이 이동하는 경로로 사용되는 제1배출관(333a)이 연결될 수 있다. 제1배출관(333a)에는 개폐 가능한 밸브(미도시)가 구비되어 석탄 배출시에는 제1배출관(333a)을 개방하고, 석탄 건조시에는 제1배출관(333a)을 폐쇄함으로써 석탄 건조시 열풍에 의해 석탄이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 제1배출구(332a)는 건조가 완료된 석탄을 용이하게 배출시킬 수 있도록 분산판(339a)의 상부, 즉 분산판(339a)에 최대한 인접하게 형성될 수 있다. 제2배출구(334a)는 석탄 건조 시 제1건조기(330a) 내부에서 유동층을 형성하는 석탄을 인접한 건조기, 즉 제2건조기(330b)로 배출시키기 위한 것으로서, 제2배출구(334a)에는 제2건조기(330b)를 상호 연통시키는 제2배출관(335a)이 연결될 수 있다. 이때, 제2건조기(330b)는 제1건조기(330a)와 같이 석탄공급부(400)로부터 석탄을 공급받는 것이 아니라, 제1건조기(330a)에서 유동층을 형성하는 석탄이 제2배출관(335a)을 통해 배출되어 석탄공급구(331b)로 유입되는 것이다. 제3배출구(336a)는 제1배출구(332a)의 일측에 구비될 수 있으며, 건조 시 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄을 제2건조기(330b)로 배출시킬 수 있다. 이때, 제3배출구(336a)에는 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄을 배출시키기 위한 배출기(340a)가 구비될 수 있다. 이때, 제1건조기(330a)에 구비되는 배출기(340a)는 제2건조기(330b)와 연통되도록 구비되어 제2건조기 (330b)로 석탄을 배출시킬 수 있다. 그리고 제2건조기(330b)에 구비되는 배출기(340b)는 건조가 완료된 석탄을 저장하는 저장기(미도시) 또는 건조가 완료된 석탄을 이송하기 위한 이송장치(380)로 석탄을 배출시킬 수 있다. 이때, 이송장치(380)는 컨베이어벨트일 수 있으며, 이송장치(380)에는 건조가 완료된 석탄 내 습도를 측정하기 위한 습도계(382)가 구비될 수 있다.
한편, 제2건조기(330b)에 형성되는 제2배출관(335b)은 건조가 완료된 석탄을 저장하는 저장기(미도시) 또는 건조가 완료된 석탄을 이송하는 이송장치(380)로 연장되도록 구비될 수 있다. 이때, 제2배출관(335b)에는 스크류 피더 등과 같은 절출기(336b)가 구비되어 있어, 제2배출관(335b) 내 석탄을 일정한 속도로 저장기나 이송장치(380)로 배출시킬 수 있다. 또한, 절출기(336b)가 제2배출관(335b) 내부 유로를 완전하게 밀폐시키지는 않지만, 어느 정도 밀폐가 가능하여 제2건조기(330b) 내부로 공급되는 열풍이 제2배출관(335b)을 통해 유출되는 것을 억제함으로써 제2건조기(330b) 내에서 유동층이 원활하게 형성되도록 할 수 있다.
배출기(340a)는 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄 중 일부를 제1건조기(330a)의 외부로 배출시키는 수집부(342a)와, 제1건조기(330a)의 외부에서 수집부(342a)의 적어도 일부를 커버하는 하우징(344a) 및 하우징(344a)과 제2배출관(335a)을 상호 연통시키는 연결배관(346a)을 포함할 수 있다. 배출기(340a)는 본 발명의 특징적 구성으로서, 건조 장치의 구성을 개략적으로 설명한 이후 다시 설명하기로 한다.
제1건조기(330a)의 상단부(H)는 석탄 건조 시 유동층이 원활하게 형성될 수 있도록 하단부(L)의 내경보다 큰 내경을 갖도록 형성될 수 있다. 제1건조기(330a)의 상단부(H)는 하단부(L)보다 내경이 크고, 하단부(L)로부터 공급되는 열풍의 온도가 저하될 수 있다. 상단부(H)의 온도가 저하되면, 열풍, 예컨대 석탄을 건조시키고 발생하는 배가스가 이슬점 이하로 냉각될 수 있고, 이에 따라 배가스 중 수증기가 응축하여 유동층 형성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 제1건조기(330a)의 상단부(H)에도 열풍을 공급하여 상단부(H)에서의 온도 저하를 억제하고, 이에 따라 발생할 수 있는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 제1건조기(330a)는 열손실을 억제하기 위해 외면에 단열제가 시공될 수 있으며, 유동층 내의 온도 및 압력을 검출하기 위한 온도측정기(미도시)와 압력센서(미도시)가 구비될 수 있다.
제1건조기(330a)의 상단부(H)에는 석탄 건조과정에서 발생된 미분을 포집하기 위한 사이클론(350a)이 설치될 수 있다. 사이클론(350a)에서 포집된 미분은 이를 가공하기 위한 별도의 처리장치, 예컨대 성형기(미도시)로 공급되고, 미분이 제거된 배가스는 백필터(360)로 유입될 수 있다. 백필터(360)는 사이클론(350a)으로부터 유입되는 배가스로부터 분진 등과 같은 이물질을 포집 및 제거하고, 이물질이 제거된 배가스는 외부로 배출시킬 수 있다. 백필터(360)에서 포집된 이물질은 전술한 성형기로 제공되어 미분과 함께 성형체로 제조될 수 있다. 이때, 백필터(360)에는 사이클론(350a)에서와 같은 문제점이 발생하는 것을 방지하기 위하여 백필터(360)에는 열풍이 공급될 수 있다.
석탄공급부(400)는 예를 들어, 호퍼(410)에 적재된 석탄을 호퍼(410) 하단의 스크류 피더 등과 같은 절출기(420)를 이용하여 일정량씩 절출한 후 제1건조기(330a)의 석탄공급구(331a)에 연결된 석탄공급배관(430)을 통해 배출시킨다. 앞에서 이미 설명하였지만, 제2건조기(330b)의 경우 석탄공급부(400)를 통해 석탄을 공급받는 것이 아니라, 제1건조기(330a)에서 일부 건조된 상태의 석탄을 석탄공급구(331b)를 통해 공급받을 수 있다. 이때, 제1건조기(330a)에서 일부 건조된 상태의 석탄이란 제2배출구(334a)를 통해 배출되는 유동층을 형성하는 석탄과, 제3배출구(336a)를 통해 배출되는 고정층을 형성하는 석탄일 수 있다. 여기에서 유동층을 형성하는 석탄과 고정층을 형성하는 석탄은 입경이 서로 다른 것으로 성분이 상이한 것은 아니다.
열풍공급부(200)는 제1건조기(330a), 제2건조기(330b), 사이클론(350a, 350b) 및 백필터(360)에 열풍을 공급한다. 열풍공급부(200)는 다양한 조업에서 발생하는 고온의 배가스를 제1건조기(330a), 제2건조기(330b), 사이클론(350a, 350b) 및 백필터(360)에 공급할 수 있으며, 본 실시 예에서는 코크스 오븐에서 발생하는 배가스를 제1건조기(330a), 제2건조기(330b), 사이클론(350a, 350b) 및 백필터(360)에 공급한다.
열풍공급부(200)는 석탄을 건류하는 코크스 오븐(100)의 연소실에서 배출되는 배가스를 제1건조기(330a), 제2건조기(330b), 사이클론(350a, 350b) 및 백필터(360)에 공급하는 구조로 되어 있다.
이를 위해 열풍공급부(200)는 코크스 오븐(100)의 연소실과 연돌(100)을 연결하는 배가스 배출라인(110)에 설치되고, 배출라인(110)을 따라 이동하는 배가스 중 일부를 석탄을 건조하기 위한 열풍으로 공급하기 위한 분기라인(210)과, 분기라인(210)에 설치되어 배가스를 제1건조기(330a), 제2건조기(330b), 사이클론(350a, 350b) 및 백필터(360)로 공급하기 위한 제1송풍기(202a, 202b)와, 분기라인(210)을 통해 공급되는 배가스를 제1건조기(330a), 제2건조기(330b), 사이클론(350a, 350b) 및 백필터(360) 각각에 공급하는 열풍라인(211a 211b, 212a, 212b, 213)을 포함할 수 있다.
또한, 배출라인(110)에는 배가스 중 일부로부터 배가스에 함유되는 분진 등을 처리하기 위한 포집부(220)가 구비될 수 있다. 포집부(220)는 배가스에 함유되는 분진을 포집하는 사이클론 등과 같은 적어도 하나 이상의 포집기(221)와, 포집기(221)를 통과한 배가스를 흡인하는 제2송풍기(230)를 포함할 수 있다. 포집부(220)에서 분진 등이 제거된 배가스 중 일부는 분기라인(210)으로 유입될 수도 있고, 일부는 배출라인(110)으로 다시 유입되어 연돌(100)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 이때, 포집부(220)는 바이패스라인(222)을 통해 분기라인(210)과 배출라인(110)에 각각 연결될 수 있다.
이때, 분기라인(210)과 바이패스라인(222)에는 밸브(V1, V2)가 각각 구비되어 있어 코크스 오븐으로부터 유입되는 배가스를 분기라인(210)과 포집부(220)에 선택적으로 유입시킬 수 있다. 예컨대 석탄 건조 시에는 배가스가 포집부(220)로 유입되는 것을 차단할 수 있고, 석탄 건조가 완료되면 배가스가 포집부(220)로 유입되도록 개방할 수 있다.
분기라인(210)을 통해 이동하는 배가스, 즉 열풍은 열풍라인(211a 211b, 212a, 212b, 213)을 통해 제1건조기(330a), 제2건조기(330b), 사이클론(350a, 350b) 및 백필터(360)에 각각 공급될 수 있다. 이때, 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)의 상단부(H), 사이클론(350a, 350b) 및 백필터(360)에 열풍을 공급하는 열풍라인(212a, 212b, 213)에는 밸브가 구비되어 있어 필요에 따라 열풍을 선택적으로 공급할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 특징적인 구성인 배출기(340a)에 대해서 구체적으로 설명한다.
배출기(340a)는 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)에 각각 구비되며, 석탄 건조 중 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄을 외부로 배출시킬 수 있다. 여기에서 외부란 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)의 외부를 의미하며, 제1건조기(330a)의 경우 외부는 제2건조기(330b)를 의미하고, 제2건조기(330b)의 경우에는 건조된 석탄을 저장하는 저장기나 건조된 석탄을 이송하는 이송장치일 수 있다. 배출기(340a)는 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄을 배출시킬 수 있다면, 어떠한 형태로 구성되어도 무방하다.
도 3을 참조하면, 배출기(340a)는 수집부(342a)로서 스크류 피더(342a)를 이용할 수 있다. 이때, 스크류 피더(342a)의 일부는 분산판(339a)의 일측에 배치되어 제3배출구(336a)를 통해 제1건조기(330a)의 외부로 노출되도록 연장되어 배치될 수 있다. 즉, 스큐류 피더(342a)는 분산판(339a) 상부에서 열풍의 이동을 방해하지 않도록, 일측은 분산판(339a)의 일측에 접촉하도록 구비되고, 타측은 제1건조기(330a)의 외부로 연장되도록 구비될 수 있다. 하우징(344a)은 제1건조기(330a)의 외부로 노출되는 스크류 피더(342a)를 감싸도록 구비되며, 이때 하우징(344a)의 일측은 제3배출구(336a)에 연결되고, 타측은 연결배관(346a)에 연결될 수 있다. 스크류 피더(342a)에서 제1건조기(330a)의 외부로 노출된 부분에는 스크류 피더(342a)에 회전력을 제공하는 구동기(348a)가 연결되어 스크류 피더(342a)를 회전시킬 수 있다. 이때, 구동기(348a)는 하우징(344a)의 외부에 구비될 수 있다.
이러한 구성을 통해 구동기(348a)를 동작시키면, 스크류 피더(342a)가 회전하면서 분산판 (339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄을 제3배출구(336a)를 통해 하우징(344a)과 연결배관(346a)을 거쳐 제2배출관(335a)으로 배출시킬 수 있다. 이때, 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄은 열풍에 의해 제3배출구(336a) 측으로 조금씩 이동하게 되고, 회전하는 스크류 피더(342a)에 의해 제1건조기(330a) 외부로 배출될 수 있다. 이렇게 배출되는 석탄은 제2배출관(335a)을 통해 제2건조기(330b)로 유입될 수 있다.
도 4에는 배출기(340a)의 변형 예가 도시되어 있으며, 수집부(342a')를 제외한 나머지 구성은 도 3에 도시된 배출기(340a)와 거의 동일하다.
수집부(342a')는 분산판(339a) 상부에서 왕복 이동 가능한 스크래퍼(342a')를 포함할 수 있다. 스크래퍼(342a')는 분산판(339a) 상부에 적어도 일부가 접촉 가능하도록 구비되고, 분산판(339a)의 일측에서 타측으로 왕복 이동 가능하도록 구비될 수 있다. 즉, 스크래퍼(342a')는 제3배출구(336a)에 대향하는 방향에서 제3배출구(336a) 측으로 왕복 이동하도록 구비되어, 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄을 제3배출구(336a) 측으로 이동시키는 역할을 한다. 스크래퍼(342a')의 일측에는 스크래퍼(342a')를 직선이동시키는 구동기(348a')가 구비될 수 있으며, 구동기(348a')는 스크래퍼(342a')를 직선이동시키는 실린더 등이 사용될 수 있다. 스크래퍼(342a')는 주기적으로 왕복이동하면서 분산판(339a) 상부의 석탄을 제3배출구(336a) 측으로 이동시킬 수 있으며, 석탄을 제3배출구(336a) 측으로 이동시킨 직후 이동 전 위치, 즉 제3배출구(336a)에 대향하는 위치로 복귀할 수 있다.
수집부(342a')로서 스크래퍼(342a')가 사용되는 경우, 하우징(344a)은 제1건조기(330a)의 외측에서 제3배출구(336a)와 연통되도록 구비될 수 있으며, 하우징(344a)은 다시 연결배관(346a')과 연결될 수 있다. 또는 하우징(344a)의 구성을 배제하고 제3배출구(336a)에 연결배관(346a')을 직접 연결할 수도 있다. 이때, 제3배출구(336a)가 개방되어 있는 경우 열풍이 제3배출구(336a)를 통해 유출되어 제1건조기(330a) 내부 압력이 변화하고, 열풍의 유출로 인해 유동층이 원활하게 형성되지 않을 수 있으므로 제3배출구(336a)나 하우징(344a)에는 열풍의 유출을 억제하기 위한 밸브(345a)가 구비될 수 있다. 밸브(345a)는 스크래퍼(342a')가 작동하는 경우 제3배출구(336a)나 하우징(344a)을 개방하여 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)를 상호 연통시키고, 그 이외에는 제3배출구(336a)나 하우징(344a)을 폐쇄한 상태를 유지할 수 있다. 또는, 밸브(345a)를 로터리밸브 등으로 구성하여 스크래퍼(342a')에 의해 하우징(344a)으로 유입되는 석탄을 실시간으로 배출시킬 수도 있다.
도 5에는 본 발명의 다른 변형 예가 도시되어 있다. 여기에서는 수집부(342a)로 스크류 피더(342a)를 적용한 예를 설명하지만, 도 4에서 설명한 배출기(340a)의 구성이 그대로 적용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 분산판(339a)은 제3배출구(336a) 측으로 하향 경사지도록 구비될 수 있다. 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄이 자중에 의해 제3배출구(336a) 측으로 이동할 수 있다. 이 경우, 스크류 피더(342a)에 의해 석탄을 수집할 수 없는 영역에 위치하는 석탄도 자중에 의해 제3배출구(336a) 측으로 이동하기 때문에 분산판(339a)상부에서 고정층을 형성하는 석탄을 더욱 효과적으로 제3배출구(336a) 측으로 이동시킬 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)에서 석탄을 건조하는 동안 유동층을 형성하는 석탄을 배출할 수 있는 동시에, 입경이 커서 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄을 배출할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 장치, 즉 석탄 건조 장치는 적어도 두개의 연속 배치되는 건조기를 구비하여 건조기 내부로 유입되는 열풍을 이용하여 석탄을 유동시켜 연속 배치되는 건조기를 통과시켜 건조시킬 수 있다.
제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)에 열풍을 공급하여 석탄이 건조될 수 있는 분위기, 즉 온도를 승온시킨다.
제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)로 공급되는 열풍은 코크스 오븐의 연소실에 코크스 오븐 가스(COG, Coke oven gas)와 BFG(Blast Furnace Gas)로 구성된 혼합가스가 공급되고 연소실 내 석탄이 이 혼합가스를 이용하여 연소되면서 발생하는 코크스 오븐 가스, 즉 배가스일 수 있다. 코크스 오븐에서 배출되는 배가스는 대략 200℃ 정도이고, 소량의 분진을 포함하고 있어 석탄을 건조하는데 필요한 열풍으로 충분히 이용 가능하다.
코크스 오븐에서 발생하는 배가스는 연소실과 연결된 배출라인(110)을 통해 연돌(100)로 배출된다. 코크스 오븐 가스가 배출라인(110)을 통해 연돌(100)로 배출되는 과정에서 제1송풍기(202a, 202b)에 의해 배출라인(110)에 연결되는 분기라인(210)으로 유입되어 열풍라인(211a 211b)을 통해 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)로 공급될 수 있다. 또한, 배가스 중 일부는 제2송풍기(230)에 의해 포집부(220)를 거쳐 열풍라인(211a 211b, 212a, 212b, 213)으로 유입될 수도 있다. 열풍라인(211a 211b, 212a, 212b, 213)으로 유입된 열풍은 열풍의 이동 경로에 구비되는 유속계(미도시)를 이용하여 일정 유속을 갖도록 조절된 후 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)로 공급될 수 있다. 열풍은 약 0.8 내지 1.3m/s 정도의 유속과, 약 160 내지 200℃ 정도를 갖도록 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)에 공급될 수 있다. 이때, 열풍이 포집부(220)를 거쳤는지 여부에 따라 상기 온도 범위에서 적절하게 조절될 수 있다. 예컨대 열풍이 포집부(220)를 거치지 않고 직접 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)로 공급되는 경우, 열풍의 온도는 약 180 내지 200℃ 정도일 수 있고, 포집부(220)를 거친 경우에는 160 내지 170℃ 정도일 수 있다.
제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)에 열풍을 공급하게 되면 그 내부 온도는 서서히 상승하게 되고 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b) 내부 온도가 약 180℃ 이상으로 승온되면, 석탄공급부(400)를 통해 제1건조기(330a)에 석탄을 일정한 속도로 공급한다. 이때, 제1건조기(330a)로 공급되는 석탄은 약 8.5 ~ 10% 정도의 수분을 포함할 수 있다. 제1건조기(330a)로 공급되는 석탄의 공급 속도는 500 내지 1200㎏/h 정도이고, 석탄의 공급속도가 제시된 범위보다 작은 경우에는 공정 수율이 저하되고, 석탄의 공급 속도가 제시된 범위보다 큰 경우에는 제1건조기(330a) 내 온도가 급격하게 저하될 수 있으며, 이에 따라 석탄의 유동화가 원활하게 이루어지지 않아 석탄의 건조 시간이 길어져 생산량이 저하되는 문제점이 있다.
제1건조기(330a)에 공급된 석탄은 분산판(339a) 상부에서 열풍에 의해 유동화 및 승온되면서 건조된다. 공정이 진행됨에 따라 제1건조기(330a) 내의 석탄은 누적되며 높이가 증가하게 된다. 제1건조기(330a)에서 석탄의 온도는 약 50 내지 80℃ 정도로 유지할 수 있다. 이때, 제1건조기(330a) 내에 누적된 석탄이 제2배출구(334a)가 형성된 높이에 다다르면 제2배출구(334a)에 연결된 제2배출관(335a)을 통해 제2건조기(330b)의 분산판(미도시) 상부로 유입된다.
제2건조기(330b)로 유입된 석탄 역시 공정이 진행됨에 따라 누적되며 높이가 증가하게 된다. 제2건조기(330b) 내에 누적된 높이가 제2건조기(330b)의 제2배출구(334b)가 형성된 높이 다다르면, 제2배출구(334b)를 통해 외부로 배출되어 건조된 석탄을 저장하는 저장기나 건조된 석탄을 이송하는 이송장치(380)로 배출된다. 제2건조기(330b)에서는 제1건조기(330a)에서 이미 가열된 석탄을 건조하기 때문에 제2건조기(330b)에서의 석탄의 온도는 제1건조기(330a) 내 석탄의 온도보다 높을 수 있으며, 예컨대 80 내지 110℃ 정도를 유지할 수 있다.
여기까지는 이미 알려진 공지의 기술로서 열풍에 의해 유동 가능한 입경을 갖는 석탄이 건조되는 과정이다.
반면, 열풍에 의해 원활하게 유동되지 않고, 즉 유동층을 형성하지 않고 분산판(339a) 상부에 고정층을 형성하는 비교적 입경이 큰 석탄은 제2배출구(334a)를 통해 제2건조기(330b)나 외부로 배출하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 본 발명에서는 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄, 즉 비교적 입경이 큰 석탄을 강제적으로 배출시켜 분산판(339a)의 막힘을 억제하고 이에 석탄의 건조 효율을 향상시킬 수 있다. 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄은 제3배출구(336a)를 통해 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b) 외부로 배출될 수 있다. 배출기(340a)를 통해 배출되는 석탄의 양은 제1건조기(330a) 또는 제2건조기(330b)로 공급되는 석탄 100중량%에 대해서 약 20 내지 40%정도일 수 있다. 배출기(340a)를 통해 배출되는 석탄의 양이 제시된 범위보다 적은 경우에는 분산판(339a)의 관통구(339b)의 막힘 현상이 발생할 수 있고, 제시된 범위보다 큰 경우에는 석탄이 건조되기 이전에 배출될 수 있기 때문에 건조 효율이 저하될 수 있다.
배출기(340a)는 석탄을 건조하는 과정에서 주기적 또는 선택적으로 작동하여 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄을 배출시킬 수 있다. 이와 같은 과정은 제2건조기(330b)에서도 동일하게 수행될 수 있다.
예컨대 배출기(340a)가 스크류 피더(342a)를 포함하는 경우, 스크류 피더(342a)를 분산판(339a)의 일측에서 회전시킴으로써 분산판(339a) 상부에 누적된 석탄을 제3배출구(336a)를 통해 배출시킬 수 있다. 이때, 석탄은 열풍에 의해 조금씩 유동하면서 제3배출구(336a) 측으로 이동하게 되고, 회전하는 스크류 피더(342a)에 의해 하우징(344a)으로 유입된다. 하우징(344a)으로 유입된 석탄은 연결배관(346a)을 거쳐 제2배출관(335a)으로 이동하게 되고, 제2배출관(335a)을 통해 배출되는 석탄, 즉 유동층을 형성하는 석탄과 혼합되어 제2건조기(330b) 또는 저장기(또는 이송장치(380))로 배출될 수 있다.
한편, 배출기(340a)가 스크래퍼(342a')를 포함하는 경우, 스크래퍼(342a')의 적어도 일부를 분산판(339a) 상부에 접촉 가능하도록 설치하고, 스크래퍼(342a')를 제3배출구(336a)의 대향하는 방향에서 제3배출구(336a) 측으로 이동시켜 분산판(339a) 상부에 누적된 석탄을 제3배출구(336a)로 배출시킬 수 있다. 이때, 석탄을 제3배출구(336a)측으로 이동시킨 후 스크래퍼(342a')는 원래 위치, 즉 제3배출구(336a)에 대향하는 위치로 다시 복귀할 수 있다. 석탄이 제3배출구(336a)를 통해 하우징(344a')로 유입되면, 밸브(345a)를 작동시켜 석탄을 연결배관(346a')을 거쳐 제2배출관(335a)로 배출시킬 수 있다.
또한, 분산판(339a)을 제3배출구(336a) 측으로 하향 경사지게 형성하는 경우에는 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄이 자중에 의해 제3배출구(336a) 측으로 이동하기 때문에 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄의 배출 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 석탄의 건조 및 이동이 진행되는 동안 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b) 내부의 열풍, 배가스는 사이클론(350a, 350b)과 백필터(360)를 거쳐 연돌(100)로 배출될 수 있다. 이때, 사이클론(350a, 350b)에서는 배가스 중 미분을 수집하여 제거하고, 미분이 제거된 배가스는 백필터(360)로 배출시킨다. 백필터(360)는 사이클론(350a, 350b)에서 제거되지 않은 미분과 분진 등의 이물질을 포집 및 제거한 후 연돌(100)을 통해 외부로 배출시킨다.
이와 같은 방법으로 다양한 입경을 갖는 석탄을 효율적으로 건조시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 장치 및 건조 방법을 이용하여 석탄을 건조하는 실험 예에 대해서 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 방법으로 석탄을 건조할 때 건조 시간에 따른 석탄의 온도 및 석탄의 수분 변화를 보여주는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 건조 방법으로 석탄을 건조할 때 유동층 내 석탄 온도 변화를 보여주는 그래프이다.
본 실험에 사용되는 석탄은 야금용 코크스 제조에 사용되는 배합탄으로서, 여러 종류의 단일탄의 혼합으로 제조되었으며, 배합탄에 대한 공업분석, 원소분석 및 점결성 분석 결과는 아래의 표 1에 기재된 바와 같다. 배합탄의 입도는 3mm 이하가 85~88%이며, 수분은 8.5~10% 범위이다.
구 분
 공업분석 (%) 원소분석 (%) 발열량
kcal/kg		 유동도
ASH VM FC TS C H N O
배합탄 9.28 26.53 64.19 0.82 86.58 5.44 1.79 5.37 7,560 2.62
그리고 상기 배합탄, 즉 석탄을 건조시키는데 사용되는 열풍은 산업용 코크스 오븐의 연도 폐가스를 사용하였으며, 석탄 처리량은 1t/h으로 설계되었다. 또한, 연도 폐가스는 분집집진기를 거쳐 분진을 제거한 가스를 사용하였으며, 분진포집기를 거치지 않고 바로 사용하여도 무방하며, 이 경우 건조기로 공급되는 열풍의 온도는 더 높다.
상기의 코크스 제조용 배합탄에 대해, 코크스 오븐 연도 배가스는 포집부(220)를 거친 후 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)로 공급하였으며, 각각 0.8 내지 1.3m/s의 유속을 갖도록 공급될 수 있다. 이때, 포집부(220)를 거친 배가스의 온도는 약 160 내지 170℃정도이며, 제1송풍기(202a, 202b)를 거치면서 180 내지 200℃로 승온되어 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)로 공급될 수 있다.
[실험 1]
실험 1에서는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 장치 및 그 처리 방법을 이용하여 석탄을 건조하는 경우, 건조 시간에 따른 석탄의 온도와 수분 변화를 살펴본다.
제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)에 배가스, 즉 열풍을 1m/s의 유속으로 공급하여 그 내부 온도가 180℃ 정도로 승온되면, 석탄공급부(400)의 절출기(420)를 이용하여 수분 9%, 입도 3㎜ 이하가 86%인 배합탄을 1000㎏/h의 속도로 공급한다. 그리고 석탄이 건조됨에 따라 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)에 구비되는 배출기(340a)를 이용하여 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하고 있는 석탄을 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)로부터 배출시킨다. 제1건조기(330a)로부터 배출되는 석탄은 제2건조기(330b)의 분산판(미도시) 상부로 공급되고, 제2건조기(330b)의 분산판 상부에서 고정층을 형성하는 석탄은 제2건조기(330b) 외부의 저장기 또는 이송장치(380)로 배출된다.
석탄을 건조하는 동안 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)로 공급되는 열풍의 온도, 제1건조기(330a) 내 유동층을 형성하는 석탄의 온도, 제2건조기(330b) 내 유동층을 형성하는 석탄의 온도 및 제2건조기(330b)에서 건조가 완료된 후 배출된 석탄의 수분을 측정하였다.
도 7에서 925 내지 1050분 사이가 석탄의 건조가 정상적으로 이루어지는 구간이다. 도 7을 참조하면, 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)로 공급되는 열풍의 온도는 180 내지 190℃ 정도로 일정하게 유지되고, 석탄 또한 일정하게 공급되는 것을 알 수 있다.
그리고 석탄의 건조가 정상적으로 이루어지는 구간에서 제1건조기(330a)에서 유동층을 형성하는 석탄의 온도는 60℃ 정도를, 제2건조기(330b)에서 유동층을 형성하는 석탄의 온도는 90℃ 정도를 유지하는 것을 알 수 있다. 이는 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)에서 유동층을 형성하는 석탄과, 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄이 원활하게 배출됨을 의미한다. 특히, 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄이 배출됨에 따라 분산판(339a)의 관통구(339b)가 막히지 않고 열풍을 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)로 균일하게 공급하여 석탄의 유동화가 원활하게 이루어지는 것을 의미한다.
이에 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)에서 석탄이 원활하게 건조되기 때문에 건조가 완료된 석탄, 즉 제2건조기(330b)에서 배출되는 석탄의 수분은 0.5 내지 1% 정도로 낮게 측정되었다.
[실험 예2]
실험 예 2에서는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 장치 및 그 처리 방법을 이용하여 석탄을 건조하는 경우, 분산판 상부에서 유동층을 형성하는 석탄의 온도 변화를 살펴본다.
제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)에 배가스, 즉 열풍을 1.3m/s의 유속으로 공급하여 그 내부 온도가 180℃ 정도로 승온되면, 석탄공급부(400)의 절출기(420)를 이용하여 수분 9.5%, 입도 3㎜ 이하가 85%인 배합탄을 1000㎏/h의 속도로 공급한다. 그리고 석탄이 건조됨에 따라 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)에 구비되는 배출기(340a)를 이용하여 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하고 있는 석탄을 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)로부터 배출시킨다. 제1건조기(330a)로부터 배출되는 석탄은 제2건조기(330b)의 분산판 상부로 공급되고, 제2건조기(330b)의 분산판 상부에서 고정층을 형성하는 석탄은 제2건조기(330b) 외부의 저장기 또는 이송장치(380)로 배출된다. 이때, 배출기(340a)를 통해 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)의 분산판(339a) 상부에 각각 누적된 석탄, 예컨대 유동층과 고정층을 포함한 석탄 중 약 30%정도를 배출시켰다.
석탄을 건조하는 동안 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b) 내부 온도, 즉 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)의 높이방향 온도를 측정함으로써 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b) 내에서 유동층을 형성하는 석탄의 온도를 측정하였다. 이때, 제1건조기(330a)와 제2건조기(330b)에 각각 설치되는 분산판(339a)으로부터 상부측 온도를 측정하였다.
도 8을 참조하면, A구간은 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)에서 분산판(339a) 하부로 열풍이 공급되는 공간을, B구간은 분산판(339a) 상부에서 석탄의 유동층을, C구간은 석탄의 유동층 상부, 즉 제1건조기(330a) 및 제2건조기(330b)의 상단부(H)를 의미한다.
제1건조기(330a) 내부에서 석탄의 온도를 살펴보면, B구간과 C구간의 온도가 약 60℃ 로 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다. 이는 제1건조기(330a) 내부 온도가 제1건조기(330a)의 길이방향으로 일정하게 제어되는 것을 의미하며, 이를 통해 배출기(340a)를 통해 분산판(339a) 상부에서 고정층을 형성하는 석탄을 배출하여 분산판(339a)으로부터 열풍이 균일하게 공급되는 것을 알 수 있다. 이때, 분산판(339a) 직상부, 즉 분산판(339a)으로부터 약 50㎜의 높이에서는 195℃ 정도의 온도가 측정되었고, 이는 A구간의 온도, 즉 제1건조기(330a)로 공급되는 열풍의 온도와 거의 유사하게 측정되었다. 그리고 분산판(339a)으로부터 약 200㎜의 높이에서는 약 60℃의 온도가 측정되었는데, 이는 제1건조기(330a) 내 석탄이 유동층을 형성하며 건조가 안정적으로 이루어지고 있음을 의미한다.
또한, 제2건조기(330b) 내부에서 석탄의 온도를 살펴보면, B구간과 C구간의 온도가 약 90℃ 로 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다. 이는 제2건조기(330b) 내부 온도가 제2건조기(330b)의 길이방향으로 일정하게 제어되는 것을 의미하며, 이를 통해 배출기(340b)를 통해 분산판 상부에서 고정층을 형성하는 석탄을 배출하여 분산판으로부터 열풍이 균일하게 공급되고 있음을 알 수 있다.
이때, 분산판 직상부, 즉 분산판(339a)으로부터 약 50㎜의 높이에서는 180℃ 정도의 온도가 측정되었고, A구간의 온도, 즉 제2건조기(330b)로 공급되는 열풍의 온도와 다소 낮게 측정되었다. 이는 제2건조기(330b)에서 석탄의 건조가 완료되어야 하기 때문에 제1건조기(330a)에서보다 배출기(340a)를 통해 석탄의 배출 횟수나 배출 속도가 적기 때문인 것으로 파악된다. 그리고 분산판(339a)으로부터 약 200㎜의 높이에서는 약 90℃의 온도가 측정되었는데 이는 제2건조기(330b) 내 석탄이 유동층을 형성하며 건조가 안정적으로 이루어지고 있음을 의미한다.
이와 같은 실험 결과를 통해 다양한 입경을 갖는 석탄을 건조하는 과정에서 분산판 상부에서 고정층을 형성하는 비교적 입경이 큰 석탄을 강제적으로 제거하는 경우, 분산판의 막힘을 억제 혹은 방지하여 건조기 내로 열풍을 균일하게 공급할 수 있고, 이를 통해 석탄의 유동화를 원활하게 하여 석탄의 건조 효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 연돌 200: 열풍공급부
300: 건조부 330a: 제1건조기
330b: 제2건조기 340a, 340b: 배출기
342a: 수집부 344a: 하우징
400: 석탄공급부

Claims (13)

  1. 열풍으로 원료를 유동화하여 건조시키도록 내부에 분산판을 구비하는 건조기;
    상기 분산판 상부에 원료를 투입하도록 상기 건조기에 연결되는 원료공급부;
    상기 건조기에 열풍을 공급하도록 상기 건조기에 연결되는 열풍공급부;를 포함하고,
    상기 건조기는 원료가 순차적으로 이동하면서 건조되도록, 적어도 2개 이상이 상호 연통되도록 구비되고,
    상기 분산판 상부에 배치되는 원료 중 적어도 일부를 상기 건조기의 외부로 배출시키도록 상기 건조에 구비되는 배출기를 포함하는 원료 건조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조기에는 상기 분산판의 상측에서 원료 중 일부를 인접한 건조기로 배출시키도록 상기 인접한 건조기와 연통되는 배출관이 구비되고,
    상기 배출관은 상기 배출기보다 높은 위치에 형성되는 원료 건조 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 배출기는,
    상기 분산판 상부에서 고정층을 형성하는 원료 중 일부를 상기 건조기의 외부로 배출시킬 수 있는 수집부,
    상기 건조기의 외부에서 상기 수집부의 적어도 일부를 커버하고 상기 건조기 및 상기 배출관과 연통되는 하우징 및
    상기 하우징에 연결되고 상기 건조기 외부로 배출되는 원료를 상기 인접한 건조기로 이송하기 위한 연결배관을 포함하는 원료 건조 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 수집부는,
    일측은 상기 분산판의 상부 일측에 배치되고 나머지는 상기 건조기의 외부로 연장되도록 구비되는 스크류 피더를 포함하는 원료 건조 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 수집부는,
    상기 분산판 상부 왕복 이동 가능하도록 구비되는 스크래퍼를 포함하는 원료 건조 장치.
  6. 청구항 3 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 분산판은 상기 배출기 측으로 하향 경사지도록 구비되는 원료 건조 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 연결배관은 상기 배출관과 연통되는 원료 건조 장치.
  8. 건조기 내부에 열풍을 공급하여 원료를 유동화하여 건조시키는 원료 건조 방법으로서,
    상기 건조기는 복수개가 연속적으로 구비되고, 상기 원료는 상기 복수개의 건조기를 통과하며 건조되고,
    상기 건조기에서 원료를 건조하는 과정에서 상기 원료 중 적어도 일부는 상기 열풍에 의해 유동화되어 상기 건조기로부터 배출되고, 상기 건조기에 구비되는 분산판 상부에서 고정층을 형성하는 상기 원료 중 적어도 일부는 배출기를 이용하여 배출시키는 과정을 포함하는 원료 건조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 분산판 상부에서 고정층을 형성하는 원료는 상기 열풍에 의해 유동화되는 원료의 입경보다 큰 원료 건조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 배출기를 이용하여 배출시키는 과정은 상기 분산판 상부에 배치되는 원료 중 일부를 상기 건조기에 형성되는 배출구로 이동시켜 배출시키는 원료 건조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 분산판은 상기 배출구 측으로 하향경사지게 배치되고,
    상기 원료 중 적어도 일부는 자중에 의해 상기 배출구 측으로 이동하는 원료 건조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 배출기를 이용하는 배출시키는 과정으로 배출되는 원료의 양은,
    상기 건조기에 공급되는 원료 100중량% 중 20 내지 40중량%를 포함하는 원료 건조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 건조기에서 배출되는 원료는 인접한 건조기, 건조가 완료된 원료를 저장하는 저장기 및 건조가 완료된 원료를 이송하는 이송장치 중 어느 하나로 배출되는 원료 건조 방법.
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