벌크선 운송 - Coal(석탄) 1편

1. 일반사항

1.1 개요

석탄은 일반탄과 연료탄의 형태로 운송되며 적재 시 Hold의 대부분을 차지하며 S.F(Stowage Factor)에 따라 화물량이 상당한 차이가 있다.

석탄

 

1.2 석탄의 분류

1.2.1 석탄의 일반적 성질

 - 비중 : 1.1~1.4

 - 흑색이 보통이고 탄화가 심할수록 진한 흑색을 나타내며 탄면은 광택이 난다.

 - 풍화 : 석탄속의 수소와 공기 중의 산소가 결합하여 석탄이 깨어져 버리는 현상.

 - 자연발화성 : 석탄속에 유화철이 섞여 있을 때에는 습기와 공기의 작용으로 산화 발열하며, 그 발열이 55℃ 이상이 되면 작용이 더욱 심해져 자연 발화하기 쉽다. 그러므로 야적은 4M 이하가 되게 하고 습기를 피하고 내부 통풍 수단이 필요하다. 저탄기간은 2~4주간이 표준이다.

 - 착화성과 연소성

 가. 년대가 짧고 조잡한 것일수록 연소에 의하여 가스를 내기 쉬우므로 불이 붙기 쉽고 잘 탄다.

 나. 탄산가스나 수분이 많을수록 화력이 약하고 회분(1000~1500℃)이 많아지면 착화와 연소가 나쁘다.

 다. 석탄의 발화점 : 무연탄이나 코크스(600~650℃), 역청탄(450℃), 아탄(250℃)

 - 발열량 : 탄소, 수소, 유황의 포함량에 따라 발열량의 차이가 있다. 

 - 점결성(Caking property) : 열을 가하면(360℃) 녹고, 식으면 굳어 붙어 괴상으로 되어 콕스를 남기는 성질

 - 탄화도 : 연료비 수치의 대소로 알 수 있다. 

   연료비 = 고정 탄소(%) / 가연성 휘발성(%)

 

1.2.2 석탄의 종류

1.2.2.1 탄분의 정도에 따른 분류

 1) 일반탄 : Soft coal

  -> 니탄(Peat) / 갈탄(Brown coal : 가루가 되기 쉬우며 자연발화성도 많음) / 아탄(Ignite : 수분이 많고 건조하면 분화하여 자연발화를 일으키기 쉬움)

 2) 연료탄(Black coal / Hard coal)

  -> 역청탄(Bituminous coal : 보통 석탄) / 아역청탄(Sub-bituminous : 발전용) / 무연탄(Anthracite : 괴탄은 가정연료, 가스 발생용, 카바이트 연료로 사용) / 분탄(연탄의 연료, 코크스 원료의 배합탄, 미분탄 연소에 사용)

1.2.2.2 알맹이 정도에 따른 분류(석탄 Coal dressing에 의한 구별)

 - 괴탄 : 직경 50mm 이상, Lump coal

 - 중괴 : 직경 20~50mm

 - 분탄 : 직경 15~20mm, Dust coal

 - 절입탄(Unscreened coal) : 갱내에서 채탄된 조탄으로서 불순물을 제거한 덩어리 및 가루가 혼입 되어 있는 석탄

 - 세소탄(Washed nut coal) : 분탄 알갱이를 수통에서 체로 거르고 남은 작은 알갱이 형태의 석탄으로 코크스의 원료가 된다.

 - 미분탄 : 수통에서 체로 걸러 떨어진 미세한 석탄

1.1.2.3 용도에 의한 분류

 일반용탄 / 원료용탄 / 발생로용탄(가스 발생용탄) / 무연탄

1.1.2.4 발열량, 회분에 의한 분류

- 제1 종 일반탄

- 제2 종 원료용탄

- 제3 종 가스 발생로 용탄

- 제4 종 무연탄

- 제5 종 선석(Natural cokes)

 

1.3 특성

Material harzardous bulk(MHB)로 분류된 석탄은, 석탄화 과정에서 발생한 메탄가스가 석탄 생성 시 고압 하에서 석탄의 내부 표면에 물리적으로 부착 후 상압에서 방산하는 한편, 공기 중의 산소를 흡수하여 탄소와 화합하는 과정(산화작용)에서 일산화탄소와 열을 발생시키면서 가열되며 발화 및 폭발이 일어난다.

1.3.1 유해 가스 발생 : 석탄의 석탄화/산화 과정시 발생

* Methan gas의 성질

 - 무색무취의 가연성(인화성) 기체

 - 비액화성 탄화수소로 독성은 없으나 밀폐된 장소에 축적되면 질식한다.

 - Cellulose와 같은 유기물이 주중에서 부패, 발효할 때 생긴다.

 - 탄갱 내에서 발생하여 공기와 혼합하여 폭발을 일으키는 일이 있다. 

 - 석유산지의 천연가스나 석탄가스의 주성분이다.

 - 폭발 한계 공기 중의 혼합률 : 하한 5.0% / 상한 16.0%, 공기 1L 중의 중량 : 하한 35mg/L, 상한 93mg/L

 - TLV(1일 8시간 안전작업 허용농도) : 약 1,000 PPM 내외

메탄가스

* CO(일산화탄소)의 성질

 - 무색, 무취, 유독

 - 폭발한계 : 공기 중의 혼합률 12.5~74.0% / 공기 1L 중의 중량 146 ~ 860mg/L

 - TLV : 50PPM

일산화탄소