KR100270295B1 - 다각형 라이닝 로터리 킬른 - Google Patents

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KR100270295B1
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모스키 리카아도
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마아빈 제이 파우웰
민테크 인터내쇼날 인코포레이티드
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Abstract

다각형 라이닝을 가진 로터리 킬른이 시멘트, 석회, 기타 광물 및 다른 재료등의 열처리용으로 개시되었다. 특별히, 3에서 12개의 변을 가지는 벽돌 또는 내화물 또는 세라믹 재료의 다각형 라이닝의 이용은 킬른에 의해 처리될 장입재료의 고온가스 사이의 열전달 또는 열효율을 개선시킨다. 이러한 가스열의 효율적 이용은 다량의 장입물이 고온가스에 보다 빨리 노출되도록 하는 다양한 인자들에 기인한다. 이들 다양한 인자들은 증가된 텀블링, 길어진 체류시간, 감소된 충전 정도 및 늘어난 표면 노출을 포함한다.

Description

[발명의 명칭]
다각형 라이닝 로터리 킬른
[도면의 간단한 설명]
제1도는 다각형 단면 라이닝을 가진 본 발명에 따른 로터리 킬른의 측면도.
제2도는 열전달 성분을 나타낸 본 발명에 따른 로터리 킬른의 단면도.
제3도 내지 제5도는 제2도의 킬른용의 다양한 라이닝 구조에 대한 부분 전개도.
제6도는 라이닝과 가스에 대한 장입물의 표면 노출정도를 나타낸 육각단면 킬른의 단면도.
제7도는 라이닝과 가스에 대한 장입물의 표면 노출정도를 나타낸 종래 기술의 원통형 단면 킬른의 단면도.
제8도는 제1실시예의 킬른용 10각형 단면 라이닝 반부의 단면도.
제9도 및 10도는 제8도에 도시된 라이닝 구조용 벽돌(A, B)의 각각을 나타낸 도면.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
본 발명은 킬른(kiln)에 관한 것으로서, 특히, 시멘트, 석회, 및 그외 다른 광물을 열처리하기 위한 다각형 내화 라이닝(polygonal refractory lining)을 가진 로터리 킬른에 관한 것이다.
시멘트, 석회, 및 기타 광물의 열처리에 사용되는 전통적인 로터리 킬른은 보통 열 및 마모에 대해 로터리 킬른의 동체(shell)를 보호하는 내화물 또는 벽돌로 안이 둘러져 있다. 일반적으로, 테이퍼진 벽돌이 킬른 강철 동체의 원주를 따라 테모양으로 배치가 이루어진다. 강철 동체의 보호이외에, 내화 벽돌은 강철 동체를 통한 열손실을 감소시키는 것이다.
불행하게도, 현재의 내화 라이닝으로 설계된 전통적인 로터리 킬른은 열효율이 낮으며, 상당한 비용의 연료비를 소요하는 것이다. 예를 들어, 제1형태의 시멘트 클링커(cement clinker)를 형성하는데 소요되는 이론적 열량은 420kcal/kg이지만, 전형적인 건식 및 습식 킬른은 그보다 훨씬 더 많은 다량의 에너지를 소비하는데, 대략 각 열 효율은, 1100kcal/kg(38% 열효율) 및 1300kal/kg(32% 열효율)을 소비하는 것이다. 마찬가지로, 석회 킬른에 대해, 대표적인 열효율은 약 40%대이다. 그러한 낮은 열효율은 배출가스내에 분포되어 있는 잉여열에 의한 열 손실에 추가하여, 높은 복사 손실과 공정을 거친 생산품 자체로부터 기인되는 결과이다.
[발명의 개요]
본 발명은 개선된 열효율을 가지면서 기존 기술상의 약점을 극복한 킬른을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명은 열효율이 높으면서도, 생산량을 저하시키지 않는 킬른을 제공하는 것이다.
본 발명은 내벽과 그 내벽 일부분에서 적어도 그 내벽과 인접하게 배치된 라이닝을 가진 동체를 포함하는 킬른에 관한 것이다. 이러한 킬른은 목재 펄프와 같은 재료 이외에 예를들어 시멘트, 석회 등과 같은 재료를 처리하는 데에 사용되는 것이다. 다각형 라이닝을 이용함으로써 열효율이 개선되며 고온 가스와 장입물(裝入物) 또는 킬른내의 처리할 재료간에 열전달을 개선시킨 것이다. 이러한 가스열의 효율적 이용은 대량의 장입물이 고온가스와 라이닝 모두에 보다 빠르게 노출되도록 하는 다양한 요소에 기인하는 것이다. 이러한 다양한 요소에는 텀블링(tumbling) 증가, 체류시간 증가, 충진 감소도, 및 표면 노출 증가 등이 포함된다.
바람직한 실시예에서, 다각형 라이닝은 동체의 길이 방향 축에서 보았을 때 라이닝이 다각형 단면을 가지도록 동체 내벽위에 미리 만들어진 벽돌을 설치하거나 또는 적절한 내화 및 내마모재 또는 세라믹재를 주조(鑄造)하여 형성된다. 일반적으로, 2내지 5종류의 다른 형태의 벽돌이, 대개 3내지 12변의 면수(N)를 가지는 각각의 N면 다각형을 구조하는데 필요하다. 다르게는, 다각형의 각 변이 동체 내벽위에 차례로 주조될 수 있는 것이다.
제1도 및 제2도는, 본 발명의 원리에 따른 로터리 킬른(100)을 나타낸 도면이다. 로터리 킬른(100)은 길이방향 축으로 보았을때 제2도에 도시된 바와 같이 대체로 다각형 단면을 가지는 개방된 처리 구역(open processing zone)을 형성하는 라이닝(105)을 구비하는 것이다. 제2도에서처럼, 라이닝(105)은 작업 면(processing surface)(110)을 가지며, 그 위에서 처리될 장입물(115)은 킬른이 회전함에 따라 낙하하고 이동하는 것이다.
이러한 형태를 만들기 위해, 라이닝(105)이 킬른 동체(120)의 내벽 안쪽에 형성된다. 상기 라이닝은 그것이 노출될 환경에 충분히 견딜 수 있는 재료로 제조되는 것이다. 시멘트 킬른의 경우에, 라이닝 재료로는 내열 및 내마모성 캐스터블(castable) 세라믹 또는 벽돌이 재료로 된다. 킬른 동체(120)는 강철 롤러(130-132)와 각각 맞돌아가는 회전링(riding rings) 또는 타이어(125-127)에 의한 지지를 받게된다(제1도). 강철 롤러(130-132)는 강철 프레임에 지지를 받는 것이다. 로터리 킬른(100)은 피처리 재료가 배출 단부(135)쪽으로 이동할 수 있도록 동체(120)의 배출 단부가 유입 단부(140)보다 충분히 낮은 위치에 놓이도록 배치된다.
필요에 의해, 가요성 밀봉체(flexible seal)가 적어도 투입 단부(145)의 일부분을 덮도록 양호하게 부착된다. 적절한 재료로 이루어진 깔때기(150)가 연장관(155)에 의해 가요성 밀봉부(140)와 연결될 수도 있다. 밀봉체(145) 중심의 작은 구멍은 킬른(1OO)의 열처리 구역(pyro-processing zone)내에서 시멘트 또는 석회 같은, 피처리 재료가 투입될 수 있도록 연장관(155)의 선단부를 킬른의 투입 단부(140)안으로 약간 연장되도록 허용하는 것이다. 장입물 즉 재료가 처리된 후, 그것은 킬른을 통과하여 배출 단부(135)를 지나가게 된다.
운전시에, 로터리 킬른(100)은 제1도에 도시된 것처럼, 피니언(160)과 주 기어(165)에 연결된 모터 감속장치(도시 않음)에 의해 구동된다. 로터리 킬른의 운전 및 불때는 법은 관련 기술분야에 잘 알려져 있으므로 여기에서는 더 이상의 설명은 하지 아니하며, 로터리 킬른 운전에 대한 상세한 설명 및 불때는 법에 대해서는, 미국특허 제4,200,469호 및 제4,344,596호의 내용을 참조한다.
일실시예에서, 라이닝은 미리 정해진 다각형 형상을 이루도록 설계된 대로 동체 내벽위에 일련의 벽돌을 배치하여 형성되는 것이다. 벽돌은 양호하게 모르타르나 그라우트(grout)를 사용하지 않고, 필요한 형상으로 유지되도록 테이퍼지게 배치되는 것이다. 선택적으로, 모르타르 및/또는 그라우트가 동체와 벽돌의 사이 및 내부 공간 또는 울퉁불퉁한 상태를 편평하게 하거나 충진하는데 사용될 수 있을 것이다. 더욱이, 벽돌은, 예를들어 마멸성 열처리 가능 재료의 고속 투입, 고속 처리 또는 기계적 문제를 갖고 있는 킬른과 같은 임의적 적용에서 필요로 할 수 있는, 보다 양호한 구조적 일체화를 위해 모르타르로 굳혀질 수 있는 것이다.
선택적으로, 고온에서의 사용시에 벽돌(170)은 제3도에 도시된 것처럼 배치될 수 있으며, 세라믹 섬유 단열재(ceramic fiber blanket)(175)인 제1층위에 배치되며, 이 층은 동체(120)를 통한 열 손실도(the degree of heat lost)를 감소시키기 위한 절연재로 작용하는 것이다.
다른 실시예에서, 라이닝(105)은 동체(120) 내벽위에 주조 또는 분무되어지는 콘크리트 형상의 재료를 형성하도록 물과 혼합되는 입상(粒狀) 내화 재료로 형성될 수 있는 것이다. 특정한 형상은 내화재료로 충진 또는 주조될 용적을 형성하는 형태 또는 적절한 공간을 활용하여 만들어질 수 있다. 본 발명의 이러한 측면을 제4도 및 제5도에 나타내었다.
캐스터블(castable) 내화재(耐火材)가 사용되면, 그것은 V형상 앵커(180)에 의해 동체 벽에 고착되는데, 이 앵커는 보통 내화재를 설치하기 이전에 동체 벽에 스폿 용접(spot weld)으로 이루어지는 것이다. 이 앵커는 소정의 형상을 갖고 벽에 부착되며 도포될 내화재 전체 두께의 약 1/2에서 3/4의 두께로 이루어지는 것이다. 그 적절한 재료와 함께, 각개 용도의 앵커 형태 및 모양에 대해서는 광범위한 다양성과 선택방법으로 관련 기술 분야에서 공지되어져 있는 것이다.
고온용으로, 제4도에 도시된 바와 같이, 동체(120)를 절연시키도록 앵커 사이 둘레에 설치된 세라믹 섬유 단열재(190)위에 내화재(185)가 주조될 수도 있을 것이다. 유사한 결과는 제5도에서와 같이 2가지 단열재를 사용하여서도 얻어질 수 있는 것이다. 경량의 캐스터블 재료로 이루어진 제1단열층(195)이 동체(120)의 내벽위에 도포된다. 큐어링(curing)이 끝나면, 층(195)은 보다 고온의, 고 내마멸성 단열재(200)로 코팅된다. 이러한 형태의 이종(異種) 마멸재의 조합은 용융 금속 처리공정에서의 기술분야에서 공지된 기술내용이다.
또한, 다각형 라이닝(105)은 적절한 단열재를 동체의 원통벽에 맞추어진 형상의 베이스로 이루어진 형틀에서 미리 주조하여 형성시킬 수도 있는 것이다. 이러한 형틀은 강철동체에의 부착을 용이하게 하도록 강철로 만들어질 수도 있다. 내화물 형성 재료를 형틀내에 미리 주조한 후에, 형틀을 킬른 동체(120)에 삽입하고 볼트 또는 용접으로 고정시키는 것이다. 또한, 주형, 성형 벽돌 및/또는 모르타르 혹은 그라우트(grout)를 조합하여 필요한 다각형 라이닝(105)을 제조하는데 사용될 수 있다.
벽돌(170)을, 모르타르 함유 또는 비함유 R. K. B. 아치 또는 웨지(wedge)방법과 같은 전통적 방법으로 다각형상으로 내벽에 부착하여, 라이닝의 다각형 단면을 획득한다. 다양한 형태로 만들어진 벽돌(양호하게는, 2내지 6종류 형태)은, 다각형 단면의 N개 면의 각각을 형성하는데 사용된다. 각 벽돌은 2개의 대향 면을 가진다. 일 평면 표면(205)이 반경 내부방향으로 킬른(100)내에 열처리 구역을 향하는 방향으로 있고, 다른 약간 만곡된 면은 동체 벽(120)에 부합하는 방향으로 향해진 구조로 이루어진다. 상기 내화 벽돌은 동체 원주면을 따라 서로 대항하여 웨지가 이루어지고, 필요한 다각형 단면과 열처리 구역의 외곽을 형성하도록 내부방향으로 이어진다. 최소한 하소 구역(遐燒口域, calcining zone) 및 배출구역에는 본 발명의 라이닝이 설치되어야 하지만, 킬른 전체에 라이닝이 필요한 것은 아니다.
벽돌 또는 주조 라이닝의 수와 형상은 킬른의 크기, 라이닝의 두께, 다각형 변의 수에 따라 변경될 수 있는 것이다. 고 열효율을 보장하기 위해서는, 킬른의 지름에 따라 3면 내지 12면 사이, 바람직하게는 6면 내지 12면 사이에서 정하는 것이 좋다. 또한, 12면 또는 그 이하 개수의 면의 사용은 인접한 면과의 각도가 150도 또는 그 이하가 되도록 한다. 이러한 사실이 다음에 기술하는 개량의 이점을 달성하게 하는 것이다.
또한, 다각형 단면의 각 변이 만나는 곳에서, 약간 벌어진 부분, 또는 편평하거나 곡선진 전이 영역(transaction area)이 그 측부 모서리에 인접하여 위치한 벽돌과의 잘못된 대응으로 인하여 존재할 수 있을 것이다. 필요에 의해서는, 필요한 형상을 획득하기 위해 상기 잘못 대응된 연결부에 모르타르를 채울 수도 있을 것이다. 더우기, 꽉죄어 부서짐 또는 변위를 감소 또는 최소화하기 위해, 내화벽돌(170)은 제10도의 B형태로 도시된 그 안쪽 현(chord) 또는 "고온 면(hot face)"에서 경사지게 제조될 수도 있는 것이다.
종래 기술 킬른의 예열, 하소(遐燒), 및 소결 구역에서 재료에 공급되는 열의 약 90%가 가스로부터의 복사 및 대류형 열전달에 의한 것이며, 나머지 10%는 킬른내에서의 텀블링의 결과로서 라이닝에서 재료로의 열전달에 의한 것이다.
불행하게도, 전형적인 장입재인 시멘트, 석회, 백운석(白雲石) 같은 것은 단열재이다. 그래서, 장입재의 얇은 표면층은 적당한 공정온도까지 가열될 수 있지만, 만약 그 층이 빨리 재가열되지 않으면, 원래 흡수되었던 열의 일부가 반사되고 가스로 다시 되돌려질 것이댜.
본 발명의 킬른은 고온 가스와 킬른내에서 처리할 장입물 또는 재료와의 사이에서 열효율 또는 열전달을 개선시키기 위해 다각형 라이닝을 이용하고 있다. 이러한 가스열의 개선 및 효율적인 이용은 가스 열손실의 저하뿐 아니라 출구 온도의 저하도 가져다준다는 것이다. 특징적인 사실은, 다각형 라이닝 설계를 채용함으로써, 텀블링 증가, 체류시간 증가, 충진도 감소, 및 표면 노출 증가와 같은 다양한 요소의 종합 효과에 의해 열전달이 상승되도록 보다 넓은 장입 표면적이 고온 가스에 보다 빨리 노출될 수 있다는 것이 확인된 것이다.
이점(利點)으로서, 다각형 라이닝의 이용은 원통형 라이닝 설계를 채용하는 것에 비해 뛰어난 열전달 조건을 제공한다. 본 발명에 따른 로터리 킬른(100)의 이러한 이점은 신규한 로터리 킬른내에 열전달 기구를 검토함으로써 확증된다.
로터리 킬른내에 클링커(clinker)를 소각하는데 필요한 열은 예를 들어 연소과정으로 생산된 고온 가스에 의해 공급된다. 이러한 가스는 이산화탄소, 수증기, 및 염화칼륨증기를 포함하는 것이다. 그러나, 클링커에 실제 열전달이 있게 하기 위하여는, 2재료 사이에 온도 구배가 있어야만 한다. 예로서, 가스와 클링커 사이에 경우에서는 시간 't'동안 가스에 의한 열전달량 'Q'는 일반적 열전달식:
Q = a(Tg-Tm)Ft
으로 주어지며, 여기에서 'a'는 열전달계수; 'Tg'는 가스온도; 'Tm'은 재료 온도; 및 'F'는 가스에 노출된 재료의 표면적이다.
온도구배 'Tg-Tm'를 현명하게 선택함으로써, 재료에 전달되는 열량 'Q'를 제어하는 것이 가능하다. 바람직하지 못한 조건 아래에서, 높은 열전달을 실시하기 위한 종래 기술의 발명은 온도 구배를 높이는 것이었다. 그러나, 이것은 높은 열전달을 이루도록 가스 온도가 증가되었을 때, 배출가스로부터의 높은 복사열 손실에 추가하여 높은 유출 가스 온도를 나타낸다.
로터리 킬른(100)내의 열전달은 일반적으로 상기 열전달식에 의해 지배되면서, 제2도에 도시된 바와 같이, 적어도 4개의 다른 성분(4가지에 제한되지는 않음)을 포함하는 것이다:
- 가스로부터 재료로의 복사 열전달(trg);
- 가스와 재료 사이의 대류 열전달(tcg);
- 라이닝과 재료 사이의 복사 열전달(trl);
- 라이닝에서 재료로의 대류 열전달(tcl).
본원의 다각형 라이닝의 채용은, 피처리 장입물에 대한 상기 4가지 다른 열전달 성분을 개선하는 것이다. 특히 다른 무엇보다도, 이러한 사실은 장입물의 개별입자가 가스로부터 열을 흡수한 후에 표면에 남아있는 시간을 감소시키며, 즉, 텀블링 증가가 이루어지며, 또한 일반적으로 라이닝과 가스로 열이 거의 재전달되지 않기 때문에 열전달이 현저하게 향상되는 것이다. 또한, 이러한 사실은 킬른내 장입물의 체류시간을 증가시키며; 장입물의 표면 노출을 증가시키고; 킬른내의 충진도를 감소시킨다. 아래에 설명된 바와 같이, 이러한 특징은, 종합 효과로서, 생산량을 감소시키지 않으면서 킬른내의 열전달을 개선시키는 것이다.
개선된 열효율상의 한가지 요소에는 체류시간의 증가가 있다. 체류시간이란 정상상태 조건하에서, 장입재료의 어떤 재료가 킬른의 낮은 부분 즉, 단부에 도달하는데 소요되는 시간이다. 보통 체류시간(T)은 킬른의 길이(L) , 회전속도(N), 킬른의 지름(D), 및 경사(S)에 관련된다.
또한, K는 킬른 단면적과 장입물의 특성에 의존하는 상수이다.
체류시간은 특정량외의 모래를 킬른에 투입하는 기술을 사용하여 실험실에서 측정할 수 있다. 정해진 시간 후, 배출단부에 도달한 장입물의 양을 측정한다.
동일한 지름을 가지고 다른 변수가 동일한 환형 및 다각형 단면 킬른간에 비교는 다각형 라이닝의 다각형 단면 킬른의 경우 장입물의 체류시간을 대략 4-5%정도 증가시킨다는 것을 보여준다. 이러한 긴 체류시간은 고온가스가 킬른내의 주어진 축방향 길이내에서 장입물에 보다 많은 열을 전달하도록 허용해준다.
열효율을 개선시키는 다른 요소로서 충진도 감소가 있다. 본원의 킬른의 충진도는, 정상상태 조건하에서 장입물의 단면적과 킬른의 단면적 사이의 비를 말한다. 열처리중에, 장입물이 킬른을 횡단해 감에 따라 장입물은 일구역에서 타 구역으로 변경됨에 따라 변화되는 충진도로 중량과 체적을 상실한다. 예를 들어, 투입 단부에서의 충진도는 높지만, 하소구역에서는 이산화탄소와 수증기가 추출됨에 따라 감소되는 것이다. 연소구역 근방에서, 충진도는 형성되어진 코팅층 때문에 증가된다.
다각형 라이닝을 사용하는 이점으로는, 다각형 단면에서 저충진도를 제공한다는 것으로서, 이는 킬른의 단면적에 비해 장입물의 표면적의 보다 많은 비율이 가스에 노출될 수 있기 때문에 장입물에 보다 나은 열전달을 제공한다는 것이다.
예를 들어, 실험상의 결과로부터 축척 모형의 육각형 단면 킬른의 경우, 동일한 지름의 원형 단면 킬른이 충진도가 6.9%인데 비해 약 4%임을 보여준다. 육각 단면 킬른의 경우에, 측정은 서로 다른 회전 위치에서 행해졌고 평균 충진도를 계산한 것이다.
본 발명의 로터리 킬른은 대량의 장입물을 고온의 가스에 보다 빨리 노출시키는 종합 효과에 의해 열효율을 개선시키도록 하기 위한 방식으로 구조된 것이다. 열전달을 증가시키기 위해서는, 가스와 라이닝에 노출되는 표면적이 원주형 단면 킬른에서 보다 다각형 단면 킬른에서 보다 크다. 이 보다 큰 노출 표면적은 라이닝으로부터 장입물로의 높은 복사 및 대류 열전달을 가져오고, 가스로부터 장입물로의 높은 복사 열전달을 가져오게 된다.
제6도를 참조하면, 지름 15.4cm의 축척 모형의 육각단면 킬른의 경우에, 장입물의 7.5cm(L)가 고온 가스에 노출되었고, 9cm(2I)가 라이닝으로부터의 복사열에 노출되었다.
제7도에 도시된 바와 같이, 동일한 지름의 원형 단면 킬른의 축척 모형에서는 단지 약 8cm(L)만이 가스에 노출되었고 약 8.32cm(I)가 라이닝에 직접 노출되었고 육각 단면적 킬른에 비교하였을 때 전체의 22%가 적은 표면적이다. 이러한 사실로부터, 열전달 조건-복사 형태이건 대류형태이건-이 육각단면 킬른에서 보다 바람직하며, 그리고 가스와 라이닝에 노출된 장입물의 넓은 표면적 때문에 일반적으로 다각형 단면 킬른의 경우에 원주형 단면 킬른에 비해 상기 조건이 보다 유리하다는 것은 명백하다.
높은 열효율을 이루어내는데 중요한 다른 요소로는 재료가 킬른을 통해 앞으로 횡단해 나아갈 때 보다 활발하게 분산되고 혼합되는 것이다. 전통적인 기술은 재료의 혼합을 위해 내화물 캠과 리프터(lifter)의 사용을 교시하고 있는데, 이는 그것이 재료를 그 위에 뒤집어 부어서, 새로운 재료 표면을 가스와 뜨거운 라이닝에 노출시키기 때문이다. 그러나, 세라믹 또는 내화물 캠과 리프터는 꽈 죄이어 깨지는(pinch spall) 반면, 금속성의 것은 산화 또는 피로를 겪게되고, 못쓰게 된다.
본 발명의 다각형 라이닝 설계는 로터리 킬른의 텀블링 효과를 개선시키며, 이는 재료가 차례로 라이닝과 접촉하는 시간을 적게하고 다른 입자가 보다 빨리 재가열되도록 허용하는 것이다. 본 발명의 것은 재료를 충분히 들어올리지 않은 상태에서 재료를 교반시킴으로써 재료의 미끄러짐을 특별히 방지하는 것이다.
한 실험에서, 제6도와 제7도에 도시된 다각형 및 원주형 단면 킬른을 통한 크롬산염 모래(흑색) 및 유리모래(백색)의 50% 혼합물 500g의 이동을 각각 관찰하였다. 상기 장입물은 킬른내의 분리를 육안으로 관찰하기 쉽게 하기 위해 그 색깔 대비와 체적밀도의 차이 때문에 특별히 사용한 것이다.
원주형 단면 킬른의 경우, 장입물 즉 재료는 지그재그로 움직이는데, 즉 텀블링없이 1분에 약 70번정도 라이닝을 따라 오르내린다. 그러나, 다각형 킬른의 경우, 1분동안 약 16번의 텀블링이 관찰되었다. 또한, 원주형 단면 킬른내에서 재료의 분리가 일어나는 반면에 다각형 단면 킬른내에서는 발생하지 않는 것이 관찰되었다. 이러한 증가된 텀블링 또는 혼합이 재료의 보다 많은 부분에 보다 균일한 열분배를 허용하는 것이다.
상용적 크기의 킬른에 있어 다각형 라이닝은 일반적으로 하소구역에서 최소 9.1m, 킬른의 배출 단부에서 최소 6.1m는 되어야 한다. 게다가, 이러한 크기의 킬른에 있어서, 열효율을 개선시키기 위해서 6에서 12면까지는 필요한 것으로 추정된다.
[예]
븐 발명은 다음의 양호한 라이닝 구조로 이루어진 비한정적 예로서 부가 설명된다.
[실시예 1]
3.O483m 직경 킬른의 내벽에는 절연재로서, 세라믹 섬유 종이(ceramic fiber paper) Lytherm 1535 GC(Lydall Co.)로 이루어진 0.64cm층을 설치한다. 성형되어 구어진 고알루미늄질 내화벽돌 Zed Mullite(Zedmark lnd.)의 층이 10면의 다각형을 만들도록 단열층위에 설치한다. 제8도에 도시된 바와 같이, 벽돌은 동체에 적합하도록 그리고 그 위에 놓였을 때 다각형 라이닝을 형성하는 형태로 설계되었다. 10각형을 얻기 위해, 각각의 변은 4개의 벽돌로 만들어진(도시된 바와 같이 테이퍼진 2종류 벽돌의 2세트가 ABBA의 순서로). A 및 B벽돌은-제9도 및 10도에 도시된-각각 약 10.16cm(4")의 두께를 가진다. 벽돌은 테이퍼진 가장자리에 의해 제위치에서 기구(機構)적으로 유지되어, 동체의 회전시에 이탈이 발생하지 않는 것이다. 최종 설치되는 벽돌은 전체를 다각형 모양으로 함께 결속시켜 주기 위해 구멍안으로 밀어 넣어지게 된다. 필요한 장소에는, 에어 세트 드라이 모르타르(air set dry mortar)가 벽돌 사이 또는 벽돌과 동체 사이의 울통불통한 부분을 충진시키는데 사용된다. 동체의 원주방향으로 들아가며 제1코스의 벽돌 설치를 완성한 후에, 추가 코스의 설치를 이행하여 라이닝을 완성한다.
[실시예 2]
3.6576cm 내벽지름의 킬른에 다수의 310형 스테인레스 스틸로 이루어진 표준 "V"앵커를 미리 정해진 파상(波狀)모양으로 설치한다. 앵커는 라이닝 전체 두께의 약 2/3거리만큼 동체로부터 연장되는 구조로 배열된다. 기본적으로 실시예 1과 동일한 크기의 10각형 형상의 주형으로 라이닝의 외형을 제공하는 목형틀을 사용한다. 이 형틀은 장착중에 킬른의 불균형을 피하기 위해 약 5m를 넘지 않는 한도내에서 필요한 길이를 따라 다각형의 한변과 일치하는 면적을 형성한다. Hyal-Lite 30(Zedmark, Inc.)재의 절연 내화물로 이루어진 제1층이 전체 라이닝 두께의 약 절반 두께로 형틀내에 도포된다. 세라믹 슬러리(slurry)가 양호하게 주조되도록 하기 위해 막대 진동기(rod vibrator)를 사용한다. 이 재료가 경화(cure)된 후, 라이닝의 나머지 부분을 Zedal Cast 60 LC(Zedmark, Inc.)를 사용하여 형틀을 충진한다. 다시, 기포(air-pockets)가 없는 세라믹 슬러리의 적절한 배치가 이루어지도록 막대 진동기를 사용한다. 다음, 제2층을 경화시킨다. 최종 주조 세라믹 라이닝은 실시예 1의 ABBA벽돌과 기본적으로 동일한 단면 형상을 가진 분할체(segment)부로 완성된다. 이러한 과정은 전체 라이닝이 완성될 때까지 다각형의 제1면의 길이를 따라 반복되고 그 다음, 다음 면에 대해 실시되는 것이다.
당 분야의 통상의 지식을 가진 기술인은, 본 발명의 영역과 정신을 벗어나지 않는 범위내에서의 다양한 다른 변형이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를들어, 라이닝은 형틀을 사용치 않고 다짐 플라스틱(ramming plastic)으로 제조되거나, 생소내화물(生燒耐火物)로 뿌려져 제조될 수 있는 것이다.

Claims (14)

  1. 일단부에서 킬른에 공급된 장입물이, 내벽 및 그 내벽내에 인접 배치되고 내벽의 전체 길이에 걸쳐 연장된 라이닝(105)을 갖는 동체(120)로 이루어진 킬른을 통해 처리 진행되도록 수평적으로 기울어지며 세로 축선을 중심으로 회전 가능한 재료 처리용 킬른에 있어서: 상기 라이닝은 내벽의 전체 길이에서 다각형 단면 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  2. 제1항에 있어서, 지지 구조물(125, 126, 127); 및 그 지지 구조물위에서 상기 킬른을 회전 가능하게 지지하는 수단(160, 165)을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고온 가스에 의한 재료 처리용으로, 상기 킬른은: 킬른내에 피처리 장입재료를 투입하는, 동체의 제1단부와 작동적으로 연결된 투입 수단(145, 150, 155); 동체를 회전시키는 수단(160, 165); 장입물이 킬른을 빠져나가게 하는, 동체의 제2단부와 작동적으로 연결된 배출구를 부가로 포함하며; 다각형 단면 구조의 라이닝은, 동체의 회전으로 고온가스에 장입물 부분을 반복적으로 노출시키는 N개 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  4. 제3항에 있어서, 다각형 단면의 인접면간에 각도가 약 150도 이하가 되도록, N은 3내지 12사이에 수인 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내화 라이닝이 다각형 단면을 형성하도록 벽위에 배열된 다수의 벽돌(170)을 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 라이닝이 다각형 단면 구조 형태로 주조되는 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  7. 제6항에 있어서, 상기 라이닝은 벽에 인접한 제1층(195)과 상기 제1층 위에 제2층(200)을 구비하는 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  8. 제4항에 있어서, 벽과 벽돌 라이닝 사이에 배치된 단열 재료층(175)을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  9. 제6항에 있어서, 벽과 주조 라이닝 사이에 배치된 단열 재료층을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 동체의 제1단부는 동체가 회전함에 따라 장입물이 제2단부쪽으로 이동되도록 하는 제2단부와 관련된 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다각형 라이닝의 면이 잘못되응된, 직선 또는 곡선진 전이 영역에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 동체가 원통용인 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  13. 제6항에 있어서, 내벽내에 및 인접 배치된 라이닝은, 동체의 회전으로 장입물이 고온 가스에 반복적으로 노출되는 N개 면으로 이루어진 다각형 단면 구조를 가진 개방된 처리 구역을 형성하도록 상기 내벽위에 세라믹 또는 내화성 재료의 주조물을 포함하며, 킬른은: 상기 주조 라이닝을 고정시키기 위해 미리 정해진 모양으로 벽에 부착된 다수의 고정 부재를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리용 킬른.
  14. 피처리 장입재를 제1항 내지 제6항 및 제7항 그리고 제8항 내지 제13항중 어느 한 항에 따른 킬른에 그 라이닝 위로 투입하는 단계; 및 그 장입물이 동체를 통과하면서 처리되도록 동체를 그 길이 방향 축선을 중심으로 회전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리 방법.
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