싸이클론 분급기를 이용한 석탄회 중 미연탄소의 분급특성

김재관; Jae Kwan Kim

Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.12, No.5, 480-488, August, 2001

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싸이클론 분급기를 이용한 석탄회 중 미연탄소의 분급특성

Classification Characteristics of Unburned Carbon from Coal Fly Ash Using a Cyclone Classifier

김재관^†

한국전력연구원 발전연구실 연소신발전그룹, 대전 305-380

Jae Kwan Kim^†

Advanced Power Generation & Combustion GroupPower Generation Research Laboratory, Korea Electric Power Research Institute, Taejeon 305-380, Korea

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초록

본 연구의 목적은 싸이클론 분급장치를 이용해 석탄회로부터 미연탄소 분리특성을 파악하는데 있다. 싸이클론 분급기는 Lapple의 설계식에 따라 제작되었으며, 싸이클론 입구속도에 따른 미연탄소 분리효율, 파쇄특성, 입도선택도, 성능곡선 및 정제회의 물리적 특성을 분석하였다. 실험결과, 미연탄 소함량 7.5%의 석탄회 시료로부터 미연탄소 함량 4.5%의 석탄회로 회수할 수 있었다. 그러나 이 결과는 미연탄소함량이 높은 조립 분체들이 싸이클론벽면과 충돌함으로써 파쇄되는 현상에 기인해 이론적으로 계산된 기대치에는 못 미치는 것으로 판단되었다. 석탄회 시료의 입도별 파쇄특성 실험결과, 석탄회 시료의 입도가 증가할수록 미연탄소 함량이 높아지기 때문에 파쇄율이 증가하였으며, 입도선택도는 입구속도가 증가할수록 증가하는 것으로 밝혀졌다. 한편, Tromp curve를 이용한 싸이클론 분급기 성능곡선 실험결과, 비효율성의 지표가 되는 bypass가 29%이었다. 이는 38 μm이하 분체의 명확한 분리를 제한하는 석탄회의 이종특성에 기인한 것으로 판단된다. 정제회 물리적 특성 분석결과, 시멘트 콘크리트혼화재로서 정제회를 사용할 때 석탄회의 구형특성 및 포졸란활성에 기인해 유동특성 및 압축강도가 증가하였고 공기연행량제 소모량은 감소하였다.

The obfective of this study was to investigate characteristics for separating unburned carbon from coal fly ash using a cyclone classifier. A cyclone classifier was constructed by Lapple design data, and it was analyzed for separation efficiency of unburned carbon, disintegration properties, size selectivities, performance curve as a function of cyclone inlet velocity, and physical properties of clean ashes. Test results showed that products containing 4.5% of unburned carbon could be recovered from the fly ash sample of 7.5% LOI. This results were not as good as expected due to the disintegration of the coarse carbon rich particles as the results of collision with cyclone walls. Test results of disintegration properties with various size fractions of fly ash samples revealed that the percentage of the disintegration increased with increasing size due to higher carbon content, and size selectivity increased with increasing the inlet velocity of cylone. Test results of performance curve of a cyclone classifier using the Tromp surve showed that the bypass was 29%, which indicated an infficient separation. This could be reasoned from the heteroheneous nature of the fly ash particles, which limited sharp separation of the particles with less than 38 μm. Physical properties of clean ashes have shown that the flow property and compressive strength increased, and the consumption of AE(Air Entrainment) agent decreased when the clean ashes were used as an additive of cement concrete, due to the spherical shape and pozzlanic activity of fly ash.

Keywords:fly ash;unburned carbon;air classification;size selectivity;tromp curve

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