유동층 건조에 의한 고수분 저등급 석탄의 고품위화 연구

Abstract

본 연구에서는 고수분 저등급 석탄의 수분을 제거하는 건조 공정으로 유동층 건조 실험을 통해 저등급 석탄의 고품위화를 수행하였다. 고수분 저등급 석탄은 낮은 발열량과 자연발화, 높은 대기 오염원 방출의 문제로 사용이 제한되고 있다. 따라서 수분이 많은 저등급 석탄을 활용하기 위해서는 건조공정(drying process)을 거쳐 수분을 제거해야 함이 필수적이다. 본 연구에서는 1 ton/day bench scale 다단계 연속식 유동층 건조기를 사용하였으며, 이 유동층 건조기로 고수분 저등급 석탄을 건조하여 저수분 고등급 석탄으로 생산하였다. 유동층 건조기에서 주입가스의 온도와 속도, 석탄 공급 속도, 층 높이가 건조에 미치는 영향을 연구하였다. 연속식 갈탄 건조공정이 안정화가 되는 상태는 층 압력(bed pressure), 층 온도(bed temperature), 출구 상대습도, 건조된 석탄의 수분함량 등이 평형을 이루는 구간이며, 이 네 가지가 안정화될 수 있도록 운전했다. 건조 전과 건조 후의 석탄을 공업분석, 원소분석, 발열량 분석, 입도 분석, 비표면적 분석, 평형수분 분석을 수행하여 물성변화를 비교하였다. 물질 수지와 열 수지를 적용한 모델링과 실험의 결과를 비교하였으며, 건조속도가 전반적으로 일치하는 것을 확인 할 수 있었다. 결론적으로 본 유동층 건조기를 이용하여 효과적으로 고수분 저등급 석탄의 수분을 70 ~ 80 % 건조하였으며 발열량이 증가한 것을 알 수 있었다. 주입되는 가스의 온도와 유속이 증가할수록 건조속도는 증가했으며 석탄 투입속도가 증가할수록 건조속도는 감소하였다. 층 높이이의 변화는 건조속도에 영향을 주지 않았다. 본 실험을 통하여 다단계 연속식 유동층 건조기의 최적의 운전조건을 도출 할 수 있었다.