KR100417740B1 - 미립재료의상을처리하기위한방법및장치 - Google Patents

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KR100417740B1 KR10-1998-0701356A KR19980701356A KR100417740B1 KR 100417740 B1 KR100417740 B1 KR 100417740B1 KR 19980701356 A KR19980701356 A KR 19980701356A KR 100417740 B1 KR100417740 B1 KR 100417740B1
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에프.엘.스미스 앤드 컴파니 에이/에스
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Abstract

본 발명은 덕트(19; 35; 77)를 경유하여 구획화된 방법으로 처리되고, 하나 또는 몇개의 기초적인 콤파트먼트(15; 76)에서 가스 분포 바닥 및 재료상을 통해 위로 향하는 처리 가스를 이용하여 가스 분포 바닥(9; 75)에 의해 지지된 미립 재료의 상(6; 78)에 관한 것이다. 각 덕트(19; 35; 77)를 통한 처리 가스의 흐름은 각 덕트에 제공된 흐름 조절기(21)에 의해 스스로 조절된다. 그 결과 가스 분포 바닥을 가로지른 총 압력 손실이 감소될 수 있고, 재료상을 통한 처리 가스의 흐름이 바람직하고 잘 정의된 방법으로 전체 가스 분포 바닥을 가로질러 재료상 및 그 위에 분포에 상관 없이 분포되고, 터널 형성을 피하게 된다.

Description

미립 재료의 상을 처리하기 위한 방법 및 장치
산업분야의 범위내에서 가스 분포 바닥으로 이루어진 장치의 수많은 예가 존재한다. 본 명세서의 제한적이지 않은 예로서는 유체화된 상 반응기, 화학 반응기, 건조 장치, 기체-고체 열 교환기 등이 언급될 수 있다.
특히, 가스 분포 바닥의 기능은 재료상을 지지하는 것과 처리 및 유체화 가스를 전체 상을 가로질러 균일하게 분포시키는 것이다. 또한, 가스 분포 바닥의 구조는 상기 상의 물리적 효율과 화학적 효율 모두를 위해 중요하다. 가스 흐름의 부적절한 분포가 불량한 기체-고체의 접촉 및 터널의 형성을 자주 일으키기 때문에 전체바닥을 가로질러 가스의 균일한 분출을 보증하기 위하여 가스 분포 바닥을 가로지른 상대적으로 높은 압력 강하가 요구된다는 것이 최근 일반적으로 인식되고 있으며, 마지못해 인정되고 있다. 흔히, 가스 분포 바닥은 가스 분포 바닥을 가로지른 압력 강하와 상을 가로지른 압력 강하 사이의 관계에 의해 특징지어진다. 기술문헌에서, 통상적으로 가스 분포 바닥은 이 관계가 0.40 이상, 즉 바닥을 가로지른 압력 강하가 상을 가로지른 압력 강하의 적어도 40%가 되도록 배치되는 것을 권한다. 그러나, 이런 가스 분포 바닥을 가로질러 상대적으로 높은 압력 강하는 장치를 통해 처리가스를 추진하는 팬(fan) 설비의 지나치게 높은 에너지 소비를 일으킨다.
가스 분포 바닥으로 이루어진 장치의 한 예는, 예를 들면 시멘트 클링커를 냉각시키기 위한 거대한 냉각기이다. 이와 같은 냉각기에서 첫째 목적은 반드시 뜨거운 클링커 내에 포함된 모든 열 에너지가 냉각 가스 내에서 킬른 시스템으로 되돌려지고, 동시에 상기 클링커가 주변온도에 거의 근접한 온도로 냉각기로부터 배출되도록 클링커와 냉각 가스 사이에서 바람직한 정도의 열교환을 얻는 것이다. 바람직한 정도의 열 교환을 얻기 위한 필수조건은 클링커를 통한 냉각 가스 흐름을 잘 제한하는 것이다.
냉각기의 앞쪽에 설치된 킬른에서 배출된 시멘트 클링커의 냉각과 관련하여, 클링커가 냉각기 그레이트(grate) 위에 항상 균일하게 분포되는 것은 아님이 밝혀졌다. 대신, 큰 클링커 덩어리는 주로 냉각기의 한쪽 면에 위치하도록 하는 반면, 미세한 클링커 덩어리는 냉각기의 다른 쪽 면에 위치하도록 분포되는 경향이 있다. 또한, 클링커 상의 두께는 냉각기를 통해 가로 및 세로 방향으로 편차를 보일 수 있다. 냉각가스가 미세한 클링커 덩어리의 상 및/또는 두꺼운 상에 침투하는 것에 비해 큰 클링커 덩어리의 상 및/또는 얇은 상에 침투하는 것이 쉽고, 매우 당연히냉각가스는 항상 최소 저항의 통로를 따를 것이기 때문에, 이러한 클링커의 불규칙한 분포는 자주 미세한 클링커 물질이 충분히 냉각되지 않게 하고, 그 결과 소위 "붉은 강"이라 불리는 뜨거운 영역이 냉각기 안에 형성되게 한다. 이러한 클링커의 불규칙한 분포는 또한 최소 저항에 직면한 영역에서 냉각 가스가 간단히 재료를 날려보내 터널을 형성하고, 냉각가스가 클링커 재료와 함께 어떤 현저한 열교환 없이 터널을 통해 빠져나감을 유발할 수 있다. 따라서, 이러한 상태에서는 냉각기 작동의 최적 효율이 얻어질 수 없다.
냉각 가스의 클링커 상으로의 불규칙한 침투성의 중요성을 감소시키고, 그레이트의 전 표면을 가로질러 냉각가스의 흐름을 더욱 균등히 분포시키도록 보증하기 위하여, 그레이트 자체가 냉각가스의 침투에 대해 저항을 최대로 올리는 방법으로 적당한 그레이트를 제공하는 것을 제안해왔다. 그러나, 이 해결책은 팬 설비의 건설 및 작동을 위한 상당한 비용을 포함하면서, 그레이트를 가로질러 대다수 압력의 손실을 일으킨다. 동시에, 이것은 터널 형성에 관한 문제들을 제거하지 못한다.
온도가 상의 주변 부위의 온도보다 높은 상 영역에 펄스로 추가의 냉각 가스를 공급하고, 이것에 의해 상기 언급한 상 영역을 더욱 냉각시키고 또한 교반시킴으로서 앞서 언급한 문제가 최소화된다는 주장에 의한 방법 및 그레이트 냉각기가 EP-A-0 442 129 에 공지되어 있다. 이 공지된 해결책의 분명한 단점은 추가의 냉각 가스 공급을 위한 제어 작동을 수행하는 방법이 비교적 비싸고 복잡하다는 것이다. 제어는 구조적 양식으로 그레이트 아래에 달린 노즐에 각각 추가의 냉각가스를 공급하는 것을 허용 및 차단하는 여러 개의 밸브를 통제하기 위한 모든 기초를 형성하는 온도 프로필을 계산 및 제어 단위를 거쳐 작성하기 위해 재료상의 전표면 영역의 온도를 측정하고 기록하는 것을 포함한다. 또한, 재료상의 교반은 냉각기의 효과에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
가스 분포 바닥으로 이루어진 장치의 두 번째 예는 예를 들면 열 및 동력 발전소에서 사용되는 유체화된 상 킬른이다. 유체화된 상에서 첫 번째 목적은 안정하고 최적인 작동 상태에서 투입연료의 효과적인 연소를 확실히 하는 것이다. 이와 관련해서, 유체화된 가스가 전체상을 가로질러 고르게 분포되는 것이 필수조건이다.
유체화된 상 킬른에 있어서, 터널형성에 관하여 냉각기 예와 관련하여 상기한 것과 유사한 문제점들이 알려져 있다. 또한, 유체화된 상 킬른에 있어서 상의 두께가 균일하지 않고, 이에 의해 유체화 가스가 자가-에너지 효과를 가지고 최소 두께 지점이자 최소 저항 지점에서 상에 침투함을 유발한다는 사실에 기인한다고 여겨진다. 상기 문제를 최소화하고 유체화된 가스의 더욱 균일한 분포를 얻기 위해서, 가스 분포 바닥은 클링커 냉각기에서 행해진 것과 유사한 방법으로 제공되어 왔고, 그 결과 유체화 가스의 침투에 대한 저항성을 크게 상승시켰다. 그러나, 이 해결책은 유체화된 상 킬른에서 터널 형성에 관한 문제점을 제거하지 못한다는 것이 확인되었다.
본 발명은 덕트를 경유하여 구획화된 방법으로 수행되고 하나 또는 몇개의 기초적인(underlying) 콤파트먼트에서 가스 분포 바닥 및 재료의 상(bed)을 통과하여 위로 향하는 처리가스를 이용하여 가스 분포 바닥에 의해 지지되는 미립 재료의 상을 처리하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 사용될 수 있는 흐름 조절기의 첫 번째 구현예이다.
도 2는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 흐름 조절기의 두 번째 구현예이다.
도 3은 본 발명에 따라 사용될 수 있는 흐름 조절기의 세 번째 구현예이다.
도 4는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 흐름 조절기의 네 번째 구현예이다.
도 5는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 흐름 조절기의 다섯 번째 구현예이다.
도 6은 각각 특정한 흐름 조절기를 사용하여 덕트를 통한 가스흐름의 실행곡선 및 어떤 조절기 없이 덕트를 통한 가스흐름의 실행곡선을 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따라 흐름 조절기를 이루는 그레이트 냉각기의 첫 번째 유형의 측면도이다.
도 8은 또한 본 발명에 따라 흐름 조절기를 이루는 그레이트 냉각기의 다른 유형의 한 부분이다.
도 9는 본 발명에 따라 흐름 조절기를 이루는 유체화된 상 킬른을 나타낸다.
본 발명의 목적은 팬 설비의 작동비용을 감소시킴과 동시에 터널 형성 없이 바람직하고 안정한 작동상태를 얻을 수 있는 방법에 의해 미립 재료의 상을 처리하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
DE-A-1221984 에는 덕트를 경유하여 구획화된 방법으로 수행되고, 하나 또는 몇 개의 기초적인 콤파트먼트에서 가스 분포 바닥과 재료의 상을 통과하여 위로 향하는 처리가스를 이용하여, 가스 분포 바닥에 의해 지지되는 미립 재료의 상을 처리하기 위한 방법이 기재되어 있는데, 각 덕트를 통한 처리가스의 흐름은 각 덕트에 제공된 흐름 조절기에 의해 조절되고, 각 흐름 조절기는 각각의 덕트에서 가스 흐름 상태에 직접 반응하여 자동으로 움직이며, 본 발명에 따르면, 상기 방법은 작동 범위내에서 계속적으로 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 미립 재료의 상을 처리하기 위한 장치를 포함하는데, 상기 장치는 하나 또는 몇 개의 기초적인 콤파트먼트에서 처리가스의 구획화된 공급을 위한 여러 개의 덕트를 제공 및 처리하기 위해 상을 지지하기 위한 가스 분포 바닥으로 이루어지고, 각 덕트는 각각의 덕트에서 가스 흐름 상태에 직접 반응하여 자동으로 움직일 수 있는 각각의 흐름 조절기를 가지며, 흐름 조절기는 작동 범위 내에서 가스 흐름의 계속적인 조절을 제공하도록 조정되는 것을 특징으로 한다.
이 방법으로 가스 분포 바닥을 가로지른 총 압력 손실은 감소될 수 있고, 재료상을 통과한 처리가스의 흐름은 재료상의 조성 및 그 위의 분포에 상관없이 전체 가스 분포 바닥을 가로질러 바람직하고 잘 정의된 방법으로 분포되며, 터널형성을 피하게 된다. 이것은 장치가 작동하는 동안 각 덕트에서 가스흐름에 직접 반응하여 계속적으로 영향을 주는 가스흐름의 자동 조절 때문이다. 예를 들면 초기 터널 형성과 관련하여 전형적인, 재료상 영역 내 가스 침투에 대한 저항 수준의 감소를 수반하는 재료상 영역의 재료 조성 및/또는 상의 두께가 변하는 경우, 특정 영역 아래의 덕트에서 흐름 조절기는 일반적으로 이 덕트 중의 통로 영역이 감소되어 이 영역을 통한 가스 흐름이 증가하지 못하고, 그 대신 감소되거나 또는 최소한 일정하게 유지되도록 한다. 이것은 처리를 위해 요구된 가스 부피만을 특정 영역에서 상을 통과하여 보내는 것을 보증함과 동시에 재료상이 스스로 재확립되는 것을 가능하게 할 것이다. 반대의 경우, 예를 들면 상이 더 두꺼워진 결과 상의 저항이 증가하는 경우, 흐름 조절기는 기초적인 덕트내에서 증가된 통로 횡단면에 제공될 것이고, 그 결과 이 영역을 통한 가스 흐름은 감소되지 않고, 대신 증가되거나 또는 최소한 일정하게 유지된다. 따라서, 달리 표현하면, 각 단일 흐름 조절기가 위쪽 재료상의 흐름 저항의 변화를 보상하여 가능한한 최고의 통기가 가능한한 최저의 압력 강하에서 얻어진다고 말할 수 있다.
따라서, 발명이 바람직한 가스 흐름을 얻기 위해 어떤 상태에서라도 사용될 수 있지만, 가스흐름이 바람직하게 작동범위 내에서 조정될 수 있다면, 각각 상의 위쪽 부분을 가로지른 압력 강하가 증가하거나 또는 감소함에 따라 가스 흐름이 감소하거나 증가하지 않는다.
특히, 각 덕트를 통한 가스 흐름은 상의 위쪽 부분을 가로지른 압력 강하가 증가함에 따라 늘어나고, 반대로 상의 위쪽 부분을 가로지른 압력 강하가 감소함에 따라 줄어들도록 조절될 수 있다. 다른 방법으로, 조절기는 상의 위쪽 부분을 가로질러 발생하는 어떤 압력 강하에서도 가스 흐름이 실제로 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
따라서, 그레이트 냉각기와 관련하여, 상기 재료는 기대된 온도까지 균일하게 냉각되고, 열 회복이 충분해지며 터널형성을 피하게 된다. 따라서, 유동상과 관련하여, 유동상은 터널을 형성하려는 어떤 경향도 없이 더욱 안정한 양상을 나타내게 된다.
때로는, 다른 이유로, 어떤 다른 유형의 장치에 있어서는 다른 영역과 비교하여 하나 또는 몇개의 특정한 영역에서 더 많은 처리가스 흐름을 갖는 것이 유리하므로, 본 발명에 따라 원하는 흐름 특성을 얻기 위해 각 흐름 조절기의 데이터 세팅의 계속적인 또는 간헐적인 정비를 수행하는 것이 가능하다.
흐름 조절기의 데이터 세팅의 정비는 제어 단위와 연결된 측정 및 감시 설비를 사용하여 수동 또는 자동으로 수행될 수 있다.
간단한 디자인에서, 각 흐름 조절기는 단독으로 가변 흐름 한정 제한기를 구성하는 하나 또는 몇개의 가변 벤투리-유사 노즐 수단으로 이루어진 유형일 수 있다.
상기에서, "벤투리-유사 노즐 수단" 이란 노즐의 상류 압력이 노즐의 하류 압력을 거의 회복한 노즐을 말한다.
확장된 디자인에서, 각 벤투리-유사 벤투리 수단은 가변 제한 수단과 연결된 수단을 경유하여 독립적으로 연결될 수도 있다.
같은 정도로 간단한 또 다른 디자인에 있어서, 각 흐름 조절기는 하나 또는 몇개의 가변 오리피스-유사 노즐 수단으로 이루어진 유형일 수 있다.
상기에서, "오리피스-유사 노즐 수단" 이란 노즐을 가로지른 압력 손실이 노즐의 하류를 회복하지 못한 노즐을 말한다.
각 오리피스-유사 노즐 수단은 결합하여 최소한 하나의 노즐 개구부(opening)를 규정한 적어도 두 개의 흐름 제한 수단으로 이루어지고, 그리고 최소한 하나의 흐름 제한 수단이 나머지 제한 수단과 관련하여 옮겨지고, 이러한 옮김을 일으키는 수단과 연결되도록 디자인될 수 있다.
이들 옮김 수단은 어떤 적합한 방법으로 제공될 수 있지만, 각 수단은 노즐 개구부의 상류 압력(P1)을 나타내는 한쪽 면 및 노즐 개구부의 하류 압력(P2)을 나타내는 다른쪽 면을 갖는 이동가능한 판으로 이루어지고, 이 이동가능한 판은 직접 또는 간접적으로 독특한 제어 수단에 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 흐름 제어 수단은 특정한 작동 범위내에서 노즐을 가로질러 나타난 어떠한 압력 편차를 위해서도 전체 노즐 개구부 영역이 덕트를 통해 원하는 가스 흐름을 얻도록 배치되는 것이 바람직하다.
작동 환경이 변화됨에 따라, 각 흐름 조절기가 개별적으로 조절 가능한 것이 유리하다. 따라서, 각 단일 흐름 조절기는 그의 데이터 세팅을 조정하는 수단으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 장치는 제어 단위를 매개로 각 단일 흐름 조절기의 조정 수단에 연결된 측정 및 감시 설비로 이루어질 수 있다.
첨부된 개략적인 도면을 참고로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 5 에서는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 간단하고, 저렴하며 기계적인 흐름조절기(21)의 5가지 구현예를 나타내지만, 이들 구현예로써 본 발명을 한정하지는 않는다.
도 1 내지 3 에 나타낸 흐름 조절기(21)는 하나 또는 몇몇의 벤투리-유사 노즐 수단으로 이루어진 유형인 반면, 도 4 및 5 에 나타낸 흐름 조절기는 하나 또는 몇개의 오리피스-유사 노즐 수단으로 이루어진 유형이다.
도 1에 나타난 흐름 조절기(21)는 하나 또는 몇개의 벤투리-유사 노즐 부분(45)으로 이루어지는데, 이들 각각은 조절기의 벽에 부착된 축(43) 주위를 회전하기 위해 그 한쪽 끝에서 아암(46)을 매개로 고정된다. 각 노즐 부분(45)은 통로 영역의 가변 부분을 들어올림으로서, 작동하는 동안 조절기 내의 지배적인 압력 상태에 반응하여 스스로 제 1 및 제 2 의 극위치 사이에서 이동하는 흐름 제어 제한 수단(44)처럼 작용한다. 도면에 실선으로 나타난 제 1 극위치에서, 노즐 부분(45)은 조절기(21)를 통해 냉각가스 흐름을 최소로 제한하는 반면, 점선으로 나타난 제 2 극위치에서, 노즐은 흐름을 최대로 확장한다. 노즐 부분(45)이 냉각가스 흐름을 완전히 차단하는 것을 막기 위해서, 그리고 노즐 부분(45)의 제 2 극위치를 조절하기 위하여, 조절기는 예를 들면 나사 형태로서 정지 및 조정 수단(51)으로 이루어진다. 조절기(21)는 또한 외부 토크(torque) 특징 제어 기재로 이루어지고, 도면에 스프링(52)의 형태로 나타난다.
도 2에 나타난 흐름 조절기(21)는 축(43)에 대한 회전에 의해 제 1 극위치와 제 2 극위치 사이를 이동할 수 있는 진동 수단(41)으로 이루어져 있다. 도면에서진동 수단(41)은 제 1 극위치에 있다. 진동 수단(41)은 한쪽 끝에서는 벤투리-유사 노즐 부분(45)으로 이루어져 있고, 다른쪽 끝에서는 구현예에 나타나 있듯이 아암(46)을 통하여 노즐 부분(45)에 연결된 두 개의 루우버(louvres)(47)로 이루어진 제한 수단(44)으로 이루어져 있다. 연결 아암(46)은 오로지 조절기(21)를 통과하는 흐름만을 엄격히 통제한다. 제한 수단(44)의 루우버(47)와 상호적으로 작동하는 두 개의 추가 루우버(48)는 루우버(47)의 반대쪽 조절기의 벽에 설치되어 있다. 냉각가스가 제 1 극위치로부터 멀어진 후에 진동 수단(48)의 끝 부분(45 및 47) 뒤에서 새는 것을 막기 위해, 조절기의 벽은 진동 수단(41)의 제 1 극위치 상태에서 끝 부분(45 및 47)을 수용하기 위한 보완 돌출부(49 및 50)가 설치되어 있다. 도 2에 나타난 흐름 조절기(21)는 또한 도 1에 나타난 흐름 조절기와 유사하게 정지 및 조정 수단(51)(도면에 표시되지 않음) 및 외부 토크 특징부(52)로 이루어져 있고, 도면에는 각각 굴대(43) 및 기계 프레임(55)에 부착된 토크 아암(53) 및 스프링(54)의 형태로 나타나 있다.
도 3에 나타난 흐름 조절기(21)는 축(43) 주위를 회전할 수 있는 연결 아암(46)을 통하여 제한 수단(44)에 연결된 가변의 벤투리-유사 노즐 부분(45)으로 이루어져 있다. 이 흐름 조절기(21)는 또한 상기한 조절기처럼 정지 및 조정 수단(51)(도면에 표시되지 않음) 및 외부 토크 특징부(52)로 이루어져 있고, 도면에는 조정가능한 추(57)로 이루어진 토크 아암(56)의 형태로 축(43)에 부착되어 나타나있다.
도 1, 2 및 3에 나타난 흐름 조절기(21)는 다음과 같이 작동한다.조절기(21)의 전 또는 후의 압력 상태가 변화하여 화살표로 표시된 가스흐름이 조절기를 통해 실질적으로 변한 경우, 노즐 부분(45)은 예를 들면 물질상의 흐름저항이 감소할 때 발생할 수 있는 실제 흐름의 증가의 경우에 더 작은 정압하에 놓이게 되고, 따라서 도면에서 왼쪽으로 이동하는 경향을 갖는다. 따라서, 도 1에 나타난 구현예에서 제한 수단(44)은 즉시 통로 영역을 한정함에 의해 가스 흐름을 제한하는 반면, 도 2 및 도 3에 나타난 구현예에서 제한 수단(44)은 연결 아암 또는 아암들(46)을 이용하여 도면에서 오른쪽 방향으로 움직이게 할 것이고, 이어서 통로 영역을 한정하여 가스 흐름을 제한한다.
도 4 및 도 5에 나타난 흐름 조절기(21)는 모두 두 개의 겹침 판(91 및 92)으로 구성된 오리피스-유사 노즐 수단(90)으로 이루어져 있다. 덕트의 벽에 부착된 판(91)은 틈이 있고, 이것에 의해 이중 화살표로 나타낸 것처럼 왕복운동을 할 수 있는 판(92)과 연결되어 가변 노즐 개구부(93)를 형성한다. 도 4에 나타난 구현예에서 판(91 및 92)들은 평평한 판으로 만들어지지만, 도 5에 나타난 구현예에서 판은 만곡부의 공통의 중심선(97)을 갖는 구부러진 판으로 만들어진다.
두가지 구현예에서 판(92)의 위치 변경은 여기에 부착된 이동가능한 판(94)에 의해 영향을 받고, 상기 판(94)은 판의 한쪽 면 위에서는 노즐 개구부(93)의 상류 압력(P1)이 나타나는 반면, 판의 다른쪽 면 위에서는 노즐 개구부(93)의 하류 압력(P2)이 나타나는 것처럼 노즐을 가로지르는 압력차(P1-P2)의 작용에 따라 자동적으로 이동하고 부착된다. 또한, 두가지 구현예는 두 압력 영역을 분리하기 위한판(96)을 갖는다. 노즐의 바람직한 작동 곡선을 얻기 위해, 이동가능한 판(94)은 직접 또는 간접적으로 외부 특징 조절 기재(95)에 연결된다.
도 4에 나타난 구현예에서, 판(94)은 고정된 판(96)에 상대적으로 가로축으로 전위되도록 배치되고 차례로 덕트의 벽에 부착된 스프링(95)에 연결된다. 도 5에 나타난 구현예에서 판(94)은 중추적으로 선(97) 둘레의 한쪽 끝에 설치되고, 다른 한쪽 끝에는 추(95)가 설치된다.
두가지 구현예는 노즐을 통한 가스흐름과 노즐을 가로지른 압력 강하 사이의 임의의 바람직한 상관관계에 부합하도록 배치될 수 있다. 실행에 있어서, 이것은 여러 다른 압력차(P1-P2) 및 이로 인한 전위가능한 판(92)의 평형의 다른 위치에 기초하여 계산에 의해 행해질 수 있고, 개구부(93)의 영역이 각각의 특정한 압력 차이를 위한 기대된 가스 흐름을 얻기위해 요구되었다. 이들 상기 영역의 계산에 기초하여, 배치 또는 달리 말하면 판(91)의 오목한 곳의 세로 및 가로 치수를 결정하는 것이 가능하다.
도 4 및 도 5에서, 오목한 곳, 예를 들면 노즐 개구부(93)는 노즐 개구부(93) 영역의 절대적인 변화가 도면에서 왼쪽 방향으로 판(92)의 전위가 증가함에 따라 감소되도록 배치된다.
도 6에서 작동 곡선은 각각 특정한 흐름 조절기로 이루어진 덕트(곡선 1) 및 조절기 없는 덕트(곡선 2)를 통한 압력강하 및 가스 흐름사이의 상관관계를 나타낸다. 곡선 3은 조절기를 갖는 덕트 중의 흐름 개구부를 나타낸다. 곡선 2으로부터조절기 없는 덕트를 가로지른 압력 강하는 가스흐름이 증가함에 따라 증가한다는 것을 나타낸다. 팬 설비가 개개의 덕트에서 일정한 압력 강하를 유지하기 때문에, 덕트에 이어서 상 물질을 통과한 가스흐름은 상을 가로질러 압력강하가 증가함에 따라 감소하고, 이것은 상의 두께가 증가할 때 일어나고, 반대로, 상을 가로지른 압력 강하가 감소함에 따라 가스흐름은 증가하고, 이것은 상의 두께가 감소할 때 발생한다. 이것은 불량한 기체-고체 접촉 및 터널 형성과 관련해서 앞서 언급한 문제들을 일으키기 때문에 바람직하지 못하다.
흐름 조절기를 부착함에 의해서, 상기한 조절기 중 하나와 같이, 덕트에서는 곡선 1에 나타난 것과 유사한 작동 곡선을 얻을 수 있다. 나타낸 바와 같이, 곡선 1은 덕트를 통한 가스 흐름이 덕트를 가로지르는 압력강하가 증가함에 따라 감소하는 범위내에서 A 와 B 사이의 간격을 갖는다. 이것은 작동이 A 와 B 사이의 간격내에서 유지되는 동안은 덕트와 상을 가로지르는 총 압력강하가 일정하게 유지되면서, 덕트와 뒤이은 물질상을 통한 가스 흐름은 상을 가로지른 압력 강하가 증가함에 따라 늘어나고, 반대로 상을 통한 압력 강하가 감소함에 따라 줄어드는 것을 의미한다. 그 결과 앞서 언급한 불량한 기체 고체 접촉 및 터널 형성과 관련한 문제들이 제거되거나 최소한 실제적으로 감소한다. A 와 B 사이의 곡선의 기울기는 조절기가 특정한 압력 변화에 반응하는 강도를 나타낸다. 곡선 1 위의 오른쪽 방향의 점 B 에서, 조절기는 곡선 3 에 나타난 것처럼 최대 확장하기 위해 닫혀지고, 따라서 덕트를 통한 가스흐름은 누출량이 있다면 누출량 및 선택된 최소 통로 영역에 의존한다.
도 7은 입구 말단(5) 및 출구 말단(7)으로 이루어진 그레이트 냉각기(1)를 나타낸 것이다. 그레이트 냉각기(1)는 냉각되기 위한 뜨거운 물질을 받아들이는 회전 킬른(3)과 연결된다. 회전 킬른으로부터 물질은 냉각기(1) 속에 있는 그레이트 표면(9)위에 떨어지고, 이것은 연결사슬(13)에 의해 냉각기의 입구 말단(5)으로부터 출구 말단(7)까지 이 표면위에 물질 층(6)으로서 운반된다. 도 7에 나타난 그레이트(9)는 줄들이 물질 이동 방향을 가로질러 가로로 뻗은 그레이트 슈우(11)의 많은 연속적인 줄로 이루어져 있고, 고정되어 있다. 그레이트(9) 아래 냉각기(1)는 팬 설비(17)로부터 냉각가스가 제공되는 콤파트먼트(15)로 이루어져 있다. 상기 콤파트먼트(15)는 냉각기의 가로방향 및 세로방향 둘다에 있어서, 다수의 작은 콤파트먼트(표시되지 않음)로 분리될 수 있고, 그리고 만약 그런 경우라면 냉각가스가 각각의 단일 콤파트먼트에 공급된다. 콤파트먼트(15)에서 그리고 그레이트(9)와 관련하여, 냉각기(1)는 그레이트(9)로 냉각가스의 구획된 공급을 위한 다수의 덕트(19)로 이루어진다. 상기 덕트(19)는 냉각기의 가로 방향 및 세로 방향으로 일렬로 정렬된다. 덕트(19)의 수 및 각 덕트가 냉각 가스와 함께 공급되어야 하는 그레이트 영역은 각 냉각기 설비를 위해 개별적으로 선택된다.
그레이트(9) 및 냉각될 그 위에 쌓인 물질 층을 통과한 냉각 가스흐름이 물질상의 조성 및 이것의 그레이트 위에 분포와는 상관없이 바람직하고 잘 정의된 방법으로 그레이트의 전체 표면을 가로질러 분포되도록 하기 위해서, 냉각기(1)는 각 덕트 내 흐름 조절기(21)로 구성된다.
상기에서 언급한 바와 같이, 각 단일 흐름 조절기(21)는 위쪽에 있는 물질상의 흐름 저항의 변화를 보상하여 각 덕트(19) 및 위쪽에 있는 물질상을 통한 냉각 가스의 총 흐름 저항이 매우 좁은 간격내에서 일정하게 유지되게 한다. 흐름 조절기(21)의 적당한 치수 측정과, 이것에 의하여 도 6과 관련하여 상기한 곡선 1에 해당하는 작동 곡선을 얻음으로서, 작동이 간격 A 와 B 사이 내에서 유지되는 동안은, 덕트를 통과한 그리고 이로 인해 물질을 통과한 냉각되어야 하는 가스흐름은 물질상(6)을 가로질러 압력강하가 증가함에 따라 늘어나고, 반대로 물질상(6)을 가로질러 압력강하가 감소함에 따라 줄어들고, 이것에 의해, 또한 냉각 가스가 최대 저항에 마주치는 범위에서 물질의 더욱 효과적인 냉각을 얻을 수 있고, 터널 형성의 경향이 감소한다.
추가로, 도 7에 나타난 냉각기(1)는 제어 단위(25)를 경유하여 각 단일 흐름 조절기(21)와 연결된 측정 및 모니터 장치(23)로 이루어진다.
도 8은 각 두 번째 줄이 양쪽 화살표(33)로 표시된 것처럼 냉각기를 통해 물질(6)을 추진하기 위한 왕복 운동을 할 수 있도록 배열된 그레이트 슈우(31)의 다수의 겹침 줄로 이루어진 종류의 그레이트 냉각기의 일부분을 나타내었다. 도면에 나타낸 바와 같이, 각 그레이트 슈우는 물질상(6)을 지탱하며 냉각 가스를 위한 통로(36)를 갖는 위쪽 그레이트 부분(34)과 냉각가스를 기초적인 콤파트먼트(15)로부터 그레이트 부분(34) 까지 공급하기 위한 아래쪽 덕트 부분(35)으로 이루어진다.
도 7에 나타낸 냉각기에서 행해진 것과 유사한 방법으로 각 단일 그레이트 슈우를 통한 가스 흐름을 조절하고, 이로 인해 전체 그레이트 표면을 가로질러 바람직하고 잘 정의된 방법으로 분포된 가스흐름을 얻기 위하여, 도 8에 나타난 냉각기는 각 덕트에서 흐름 조절기(21)로 이루어진다.
같은 줄의 몇개의 그레이트 슈우(31)에는 동일한 덕트 부분(35)을 통하여 냉각가스를 제공할 수 있고, 따라서 흐름 조절기의 총 개수를 줄일 수 있다.
도 9는 용기(73) 형태의 반응기, 용기(73)의 가장 아래에 위치한 가스 분포 바닥(75) 및 혼합 통과 유체화 노즐(incorporating through-going fluidizing nozzle)(도시되지 않음)로 이루어진 유체화된 상 킬른(71)의 구현예를 보여준다. 가스 분포 바닥은 사용된 유체화된 노즐의 유형에 따라 임의의 개수의 유체화 노즐로 이루어지지만, 통상적으로 평방미터당 1 내지 150 개로 이루어진다. 킬른에 연료 및 입구(74)와 콤파트먼트(76)를 경유하여 연소/유체화 가스와 함께 입구(72)를 통하여 석회 같은 보조물질을 공급한다. 가스분포 바닥(75)에 연결된 콤파트먼트(76)에서 킬른(71)은 가스 분포 바닥(75)의 유체화된 노즐에 연소/유체화 가스를 단계별로 공급하기 위한 여러 개의 덕트(77)로 이루어진다.
킬른이 작동하는 동안, 연료는 덕트(77) 및 유체화 노즐을 경유하여 콤파트먼트(76)로부터 연소가스의 일정한 공급을 받아 유체화된 상(78)에서 연소된다. 연소 과정에서 연료 가스는 용기(73)를 지나 위로 이동하고 가스 출구(80)를 통해 배출되기에 앞서 열 교환기(79)와 열을 교환한다. 연료 가스로부터 벗어나 안정된 입자들은 입구(81)를 경유하여 상으로 재순환된다.
최적의 조건에서 작동되는 유체화된 상 킬른에서 상(78)은 안정된 행동 특성을 보일 것이고 전체 가스 분포 바닥(75)을 가로질러 균일하게 배치될 것이다. 그러나, 실제에서, 상(78)의 불안정화는 상물질이 상의 두께 및 압력손실이 매우 작은 범위를 발생시키면서 가스분포바닥을 가로질러 불균일하게 분산될 때 발생할 수 있다는 것을 확실히 하였다. 물질 상(78)이 빨리 펴지지 않으면, 연소 가스가 자가 에너지 효과와 더불어 이들 범위에서 상에 침투할 것이고, 상(78)에 터널이 형성될 가능성이 있다.
도 7 및 8에 나타난 냉각기와 관련해서 실시되는 것과 유사한 방법으로 이 문제를 최소화하기 위해서 및 전체 가스 분포 바닥(75)을 가로질러 상물질의 더욱 균일한 분포를 얻기 위해서, 본 발명에 따라 킬른(71)에 각 덕트(77) 내에 흐름 조절기(21)를 설치하는 것을 제안한다.
상기한 그레이트 냉각기와 유사하게, 작동이 도 6에서 A와 B 사이의 범위에서 유지되는 동안, 덕트(77)를 통과하고 이어서 위쪽의 물질상(78)을 통과한 가스흐름은 이 물질상(78)을 가로지른 압력 강하가 증가됨에 따라 늘어나고, 물질상(78)을 가로질러 압력 강하가 감소함에 따라 터널형성의 경향이 감소하면서 줄어들게 된다.

Claims (16)

  1. 덕트(19; 35; 77)를 통하여 구획화된 방법으로 수행되고 하나 또는 몇개의 기초적인 콤파트먼트(15; 76)에서 가스 분포 바닥과 재료의 상을 통하여 위로 향하는 처리가스를 이용하는, 가스 분포 바닥(9; 75)에 의해 지지되는 미립 재료의 상을 처리하기 위한 방법으로서,
    각 덕트(19; 35; 77)를 통과한 처리 가스의 흐름은 적어도 부분적으로는 재료의 상을 통과한 압력 강하 변화를 보정하기 위하여 각 덕트에 제공된 흐름조절기(21)에 의하여 조절되며; 각 흐름조절기는 각 덕트 내 가스 흐름 속도에 직접 반응하여 자동적으로 이동가능하며; 상기 조절은 흐름 속도의 데이터 주변의 작동 범위내에서 다양하게 계속적으로 영향을 받고; 조절기는 가스 흐름이 증가하기 시작하는 경우에 덕트에서 가스 통로 영역을 감소시키며, 또한 그 반대로 가스 흐름이 감소하는 경우에 가스 통로 영역을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 미립자 물질의 상을 처리하기 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 각 덕트(19; 35; 77)를 통한 가스 흐름은 작동범위 내에서 가스 흐름이 상의 위쪽 부분을 가로지른 압력 강하가 증가 또는 감소함에 따라 각각 감소하거나 증가하지 않도록 조절되는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 각 덕트(19; 35; 77)를 통과한 가스 흐름은 가스 흐름이상의 위쪽 부분을 가로지른 압력 강하가 증가 또는 감소함에 따라 각각 증가하거나 감소하도록 조절되는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 각 덕트(19; 35; 77)를 통한 가스 흐름은 가스 흐름이 상의 위쪽 부분을 가로질러 발생하는 어떤 압력 강하에서도 실제로 일정하게 유지되도록 조절되는 방법.
  5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 각 흐름 조절기(21)의 데이터 세팅이 원하는 흐름 특성을 얻기 위해 조정되는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 각 흐름 조절기(21)의 데이터 세팅이 제어 단위(25)에 연결된 측정 및 감시 설비(23)에 의해 자동으로 조정되는 방법.
  7. 하나 또는 몇개의 기초적인 콤파트먼트(15; 76)에서 처리가스의 구획화된 공급을 위하여 여러개의 덕트(19; 35; 77)가 제공되고, 처리될 상을 지지하기 위한 가스 분포 바닥(9; 75)으로 이루어진 미립 재료의 상(6; 78)을 처리하기 위한 장치(1;71)로서, 각 덕트(19; 35; 77)는 각각의 덕트 내 가스 흐름 속도에 직접 반응하여 자동으로 움직일 수 있는 각각의 흐름 조절기(21)를 가지며; 흐름 조절기가 작동 범위 내에서 가스 흐름을 지속적으로 다양하게 조절하고; 상기 조절기는 가스흐름이 증가하기 시작할 때 덕트의 가스 통로 영역을 감소시키도록 조정되고, 반대로 가스 흐름이 감소하기 시작할 때 덕트의 가스 통로 영역을 증가시키도록 조정되는 것을 특징으로 하는, 미립 재료의 상(6; 78)을 처리하기 위한 장치(1; 71).
  8. 제 7항에 있어서, 각 흐름 조절기(21)는 하나 또는 몇 개의 벤투리-유사 노즐 수단(45)으로 이루어지고, 흐름 조절기의 각각은 연결 수단(46)을 통해 가변 제한 수단(44)에 연결되며, 흐름 조절기의 총 노즐 개구부 영역이 가변적인 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 각 흐름 조절기(21)는 하나 또는 몇 개의 가변 오리피스-유사 노즐 수단(90)으로 이루어지고, 각 흐름 조절기의 총 오리피스 영역이 가변적인 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 각 노즐 수단(90)은 결합하여 최소한 하나의 노즐 개구부(93)를 정하는 적어도 두 개의 흐름 제한 겹침 판(91, 92)으로 이루어지고, 상기 판(91, 92)의 적어도 하나는 나머지 판 위로 이동가능하고, 가스 흐름 상태에 반응하여 이 이동을 발생시키기 위한 수단(94, 95)과 연결된 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 각 이동가능한 판의 한쪽 면 위에는 노즐 개구부의 상류 압력(P1)이 나타나고, 다른쪽 면 위에는 노즐 개구부(93)의 하류 압력(P2)이 나타나며, 이 이동가능한 판(94)은 직접 또는 간접적으로 독특한 제어 수단(95)에 연결된장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 판(91, 92)은 흐름을 제한하도록 배열되어, 특정 작동 범위내에서 노즐을 가로질러 나타난 압력 차이를 위한 전체 노즐 개구부 영역이 덕트(19; 35: 77)를 통하여 원하는 가스 흐름을 정확하게 얻어내는 장치.
  13. 제 7항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서, 각 흐름 조절기(21)는 그의 데이터 세팅을 조정하기 위한 수단(51, 52)으로 이루어진 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 제어 단위를 매개로 각 흐름 조절기의 조정 수단(51; 52)에 연결된 측정 및 감시 설비(23)로 이루어진 장치.
  15. 제 7항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서, 시멘트 킬른(3)으로부터 배출된 시멘트 클링커와 같은 뜨거운 미립 재료를 냉각시키기 위한 그레이트 냉각기(1)인 장치.
  16. 제 7항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서, 유체화된 상 킬른(71)인 장치.
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