KR100429248B1 - 킬른 배기가스 추출장치 및 그 처리공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 킬른 배기가스 추출장치 및 그 처리공정에 관한 것으로서, 시멘트 제조공정 중 킬른의 휘발물질을 제거, 감소시키기 위하여 킬른 배기가스의 일부를 추출하는 추출관과 추출된 가스의 처리에 있어 킬른 배기가스를 추출하는 추출관이 추출을 실시할 때 뿐만아니라 추출설비가 정지하였을 때에도 1000℃이상인 고온의 킬른 배기가스로부터 보호되는 구조와 고온의 배기가스를 추출관의 내부에 형성된 급격한 난류로 인하여 신속하게 냉각하는 방법과 킬른 상태를 일정하게 유지하기 위해 킬른의 상태에 따라 배기가스 추출설비를 가변적으로 운영할 수 있도록 한 것인 바, 이를 위해 본 발명은 이중관으로 형성된 추출관의 외통 선단부가 킬른 배기가스에 직접 노출되지 않는 구조를 갖고 있으며 킬른 배기가스의 유로에 직접 삽입하고 외통으로부터 유입된 냉풍이 배기가스 추출 기류흐름에 수직방향으로 분사하여 급격한 난류를 형성함으로써 신속하게 냉각하여 추출관에서 추출과 냉각을 동시에 완료하고, 추출설비가 가동하지 않을 때에는 극소량의 냉풍만 유입하여도 추출관이 보호되도록 하는 추출관 및 원심분급기의 구조에 특징이 있으며 또한 킬른의 상태에 따른 추출량 및 추출 더스트 량을 가변적으로 운영될 수 있도록 설비를 구성하는 것에 특징이 있다.

Description

킬른 배기가스 추출장치 및 그 처리공정{EXTRACTING APPARTUS AND PROCESS FROM KILN EXIT GAS}

본 발명은 킬른 배기가스 추출장치 및 그 추출공정에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 시멘트 제조공정 중 킬른의 휘발물질을 제거, 감소시키기 위하여 킬른 배기가스의 일부를 추출하는 추출관과 추출된 가스의 처리에 있어, 킬른 배기가스를 추출하는 추출관이 추출을 실시할 때 뿐만 아니라 추출설비가 정지하였을 때에도 1000℃이상인 고온의 킬른 배기가스로부터 보호되는 구조와 고온의 배기가스를 추출관의 내부에 형성된 급격한 난류로 인하여 신속하게 냉각하는 방법과 킬른 상태를 일정하게 유지하기 위해 킬른의 상태에 따라 배기가스 추출설비를 가변적으로 운영할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 시멘트원료, 연료를 통하여 킬른에 유입된 알칼리류, 염소류 등의 휘발성 물질은 시멘트제조 공정중 고온부에서 휘발하여 공정내를 계속 순환하고 있고 이 휘발물질이 많아지면 융점이 낮아져 시멘트 제조시 킬른과 예열실에서의 코팅이 형성되기 때문에 킬른을 정지 또는 제한 운전하여 코팅을 제거하여야 하는 등 공정에 심각한 문제를 야기시키는 주요인이다.

따라서 이러한 휘발물질을 감소시켜 시멘트제조공정을 안정화하기 위하여 킬른 배기가스의 일부를 추출하여 휘발물질을 배출하는 공정을 이용하고 있으며, 그 공정은 도 1의 개략도에서 알 수 있다.

배기가스를 추출시키기 위한 추출관(4)은 킬른입구(kiln inlet) 또는 예열기(9)측에 설치되며, 추출된 배기가스는 원심분급기(21)를 통해 조분은 킬른입구에 재투입되고 미분과 가스는 냉각기(22)의 냉각공정을 거쳐 미분과 가스를 집진기(19)에서 더스트를 분리하여 더스트 저장탱크(20)에 저장할 수 있는 구조로 되어 있다.

상기 추출관(4)은 도면에서 킬른(10)과 연결 설치되는 예열기(9)의 소정위치에 설치될 수 있고, 킬른(10)의 입구 소정위치(A)에 설치될 수 있는 바, 도면상에서는 예열기측에 설치되는 것을 나타내었다.

일반적으로 배기가스 추출 및 처리 공정은 일본 특허공개 소 62-252351호, 일본 특허공개평 9-175847호 및 대한민국 특허등록243918호 등에 나타난 것과 같이, 배기가스의 추출공정과 더스트 발생량의 감소를 위한 분급공정, 2차 냉각공정 및 집진공정으로 이루어져 있다.

그러나, 이 공정이 더스트의 처리 및 이송공정과 냉각공정 등을 포함하여 매우 복잡한 형태이며 또한 킬른 상태변동에 따라서 가변적으로 운영할 수 없는 구조로 예를 들면 분급공정에서 더스트의 입도가 10㎛ 또는 5∼7㎛로 고정되어 있어서 추출되는 더스트의 량을 가변적으로 운영할 수 없는 구조로 되어있다. 또한 배기가스장치가 긴급 정지되었을 때 또는 필요에 의하여 정지하였을 때 추출관의 보호가 부족한 것이 큰 문제점이다.

한편, 추출공정은 킬른 배기가스의 온도가 1000℃이상으로 고온이기 때문에 추출하는 장치에 코팅이 형성되기 쉽고 추출설비의 수명이 문제가 되어, 이를 방지하기 위한 설비로 일본 특허공개 평2-116649호와 대한민국 특허공개 2000-68565호에 추출관을 이중관 구조로 하여 외통으로 냉풍을 인입하여 추출관 선단부에 저온영역을 형성시켜 코팅형성 방지, 선단부 보호 및 냉풍의 킬른 유입을 방지하고 있다.

그러나, 그 유속의 범위가 제한적(예를 들면 냉풍이 추출관 길이방향으로 토출속도가 내통 유속의 1/3∼2/3)이고, 추출설비가 정지되었을 때에 또는 냉풍 유입속도가 낮을 때는 고온, 고유속의 킬른 배기가스가 추출관 선단부를 접촉하는 구조로 되어있기 때문에 선단부가 손상되는 문제를 가지고 있으며, 냉풍유입속도가 높을 때에는 냉풍이 킬른으로 유입되어 킬른 배기가스의 온도를 저하시켜 열손실을 발생시키고 동시에 킬른 배기량을 증가시키는 문제점이 있다.

또한, 선단부의 냉풍유입속도를 일정조건 이하로 제한함에 따라 추출부에서 난류형성이 미흡하여 완전한 혼합이 이루어지지 않고, 추출되는 기류와 반대방향으로 냉풍을 토출시킴에 따라서 압력손실이 많고, 또 외통부에서 토출되는 냉풍공기의 유속이 큰 경우에는 추출가스의 방향과 반대방향으로 냉풍을 토출시키므로 추출가스가 내통으로의 배기가 곤란한 등의 문제점이 있었다.

최근 시멘트 제조시 폐타이어, 폐플라스틱 등의 폐자원 활용이 증가함에 따라 킬른에서 휘발물질량이 증가하는 추세이며, 이에 따라 시멘트 제조공정 트러블이 빈번하게 발생하고 있다. 특히 폐자원 활용량이 증가함에 따라 휘발물질의 변동이 크고 또한 국부적으로 휘발물질이 증가하는 사례가 빈번하여 이에 신속하게 대처할 수 있는 휘발물질 제거할 수 있는 장치가 필요하게 되었다.

이와 같이 시시각각으로 변하는 휘발물질 량에 따라 배기가스 추출도 가변적으로 신속하게 대응하여야 하나, 추출관에서 유속의 범위가 제한적이어서 배기가스 추출량의 운전범위가 좁은 문제가 있다. 또한, 상태에 따라서는(휘발물질이 적은 경우) 추출설비를 정지시키면 설비 운전비용을 절감할 수 있다는 것을 발견하였고 이에 부가하여 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 본 발명을 개발하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 킬른 배기가스를 추출하는 추출관이 추출을 실시할 때 뿐만 아니라 추출설비가 정지하였을 때에도 1000℃이상인 고온의 킬른 배기가스로부터 보호되는 구조와 고온의 배기가스를 추출관의 내부에 형성된 급격한 난류로 인하여 신속하게 냉각하는 방법과 킬른 상태를 일정하게 유지하기 위해 킬른의 상태에 따라 배기가스 추출설비를 가변적으로 운영할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 특히, 배기가스 추출설비의 정지시에도 설비가 고온의 배기가스에 직접 노출되지 않도록 하고, 외통의 토출 유속을 높여 난류를 형성하고 신속한 혼합을 하는 한편 토출 유속의 범위를 넓히는 방법과, 추출가스 처리공정에서도 킬른 공정상태에 따라서 배출 더스트량을 조절할 수 있도록 분급기의 분급입도를 가변적으로 조절하는 공정을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 시멘트 제조에 따른 공급라인 중 킬른 입구 부위에 설치된 시멘트 예열기로부터 배출되는 배기가스를 추출하기 위한 이중관 구조의 추출관에 있어서, 상기 추출관은 상부 일측에 냉각공기를 유통시키기 위한 인입구가 마련된 외통과, 상기 외통의 하부 선단부분에 결합 설치되어 킬른 배기가스에 대해 직접적인 노출을 차단하는 외통보호 구조물, 상기 외통의 중앙에 설치되며, 외통의 선단부에 대하여 상기 인입구로부터 냉각공기를 직각방향으로 유입되도록 형성된 냉풍토출구를 갖는 중공형의 내통, 및 상기 내통의 소정위치에 연결되어 외부로부터 내통의 내부에 자연적인 공기를 유입시키는 냉풍유입구를 포함하는 킬른 배기가스 추출관이 제공된다.

또한, 본 발명은 시멘트 제조에 따른 공급라인 중 배기가스를 추출시키기 위한 추출관에 연결 설치되어 배기가스를 분리시키는 원심분급기에 있어서, 상기 원심분급기는 상기 추출관으로부터 추출되는 배기가스의 유속을 선택적으로 조정할 수 있는 가이드판이 구비된 인입구와, 상기 인입구측에 연통 설치되어 통과되는 가스를 배출시키는 가스배출구, 상기 가스배출구 내에 삽입 설치되며, 상, 하부로 유동 가능하게 설치되어 분리될 입자의 크기를 조정할 수 있는 내통, 및 상기 가스배출구의 하부에 연결 설치되어 분리된 조분을 킬른으로 배출시키는 조분배출구를 포함하는 킬른 배기가스 원심분급기가 제공된다.

또한, 본 발명은 시멘트 제조에 따른 공급라인 중 킬른 입구 부위에 설치된 시멘트 예열기에 연결된 추출관을 이용하여 배기가스를 추출하는 공정과, 추출관로부터 배기가스를 원심 분급기를 통하여 조분과 미분을 분리하는 공정, 냉각기를 통해 가스를 냉각시키는 공정, 집진기를 통해 미분과 가스를 집진하는 공정 및 미분과 가스를 분리 저장하는 공정으로 이루어진 휘발성물질을 제거하는 킬른 배기가스 추출공정에 있어서, 상기 추출관은 상부 일측에 냉각공기를 유통시키기 위한 인입구가 마련된 외통과, 상기 외통의 하부 선단부분에 결합 설치되어 킬른 배기가스에 대해 직접적인 노출을 차단하는 외통보호 구조물, 상기 외통의 중앙에 설치되며, 외통의 선단부에 대하여 상기 인입구로부터 냉각공기를 직각방향으로 유입되도록 형성된 냉풍토출구를 갖는 중공형의 내통, 및 상기 내통의 소정위치에 연결되어 외부로부터 내통의 내부에 자연적인 공기를 유입시키는 냉풍유입구를 포함하며, 상기 원심분급기는 상기 추출관으로부터 추출되는 배기가스의 유속을 선택적으로 조정할 수 있는 가이드판이 구비된 인입구와, 상기 인입구측에 연통 설치되어 통과되는 가스를 배출시키는 가스배출구, 상기 가스배출구 내에 삽입 설치되며, 상, 하부로 유동 가능하게 설치되어 분리될 입자의 크기를 조정할 수 있는 내통, 및 상기 가스배출구의 하부에 연결 설치되어 분리된 조분을 킬른으로 배출시키는 조분배출구를 포함하는 킬른 배기가스 추출공정이 제공된다.

도 1은 일반적인 킬른 배기가스 추출가스 처리공정을 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 사용되는 배기가스 추출관을 도시한 종단면도,

도 3은 본 발명에 사용되는 가변 입도용 원심분급기를 도시한 사시도,

도 4 내지 도 7은 본 발명에 사용된 킬른 배기가스 처리 공정도 일 실시예도,

도 8은 본 발명에 따른 추출관으로부터 배기가스 추출시 온도변화 와 배기가스의 흐름을 전산유체 시뮬레이션을 실시한 실험도,

도 9a 내지 도 11b는 본 발명 및 기존 추출관으로부터의 냉풍인입 속도에 따른 추출관의 온도변화를 전산유체 시뮬레이션으로 비교한 실험도.도 12는 본 발명의 원심분급기의 가이드 판 조정수단을 도시한 사시도.도 13a는 본 발명의 가변높이형 내통의 높이조정 수단을 도시한 분해사시도.도 13b는 본 발명의 가변높이형 내통의 결합사시도.

◇ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◇

1 : 냉풍유입구 2 : 킬른 추출가스

3 : 냉풍토출구 4 : 추출관

4a: 외통 4b: 외통보호구조물

5 : 내통 7 : 킬른 배기가스 유로

8 : 정지시 냉풍유입구 9 : 예열기

6, 10: 킬른 11 : 클링커 냉각기

12 : 클링커냉각기용 집진기 13 : 시멘트분쇄기

14 : 비상 냉풍유입관 15 : 배기가스추출용 팬

16 : 추출관용 팬 18 : 가변입도분리형 원심분급기

19 : 집진기 20 : 더스트 저장탱크

21 : 분급기 22 : 냉각기

23 : 가변위치형 가이드판 24 : 가변높이형 내통

24a : 손잡이 25 : 가스인입구26 : 가스배출구 26a : 높이조절용 홀27 : 조분배출구 30 : 회전축32 : 전동기

이하, 본 발명을 일 실시예로 첨부된 도 2 내지 도 11b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

시멘트 제조에 따른 공급라인 중 시멘트 예열기(9) 또는 예열기와 클링커 냉각기(11) 사이의 킬른(10) 입구 부위에 설치되어 배기가스를 추출시키기 위한 이중관 구조의 추출관(4)에 있어서, 상기 추출관(4)은 상부 일측에 냉각공기를 유통시키기 위한 인입구(1)가 마련된 외통(4a)과, 상기 외통(4a)의 하부 선단부분에 결합 설치되어 킬른 배기가스로부터 직접적인 노출을 차단하는 외통보호 구조물(4b)과, 상기 외통(4a)의 중앙에 설치되며, 외통의 선단부에 대하여 상기 인입구(1)로부터 냉각공기를 직각방향으로 유입되도록 형성된 냉풍토출구(3)를 갖는 중공형의 내통(5)과, 상기 내통(5)의 소정위치에 연결되어 외부로부터 내통의 내부에 자연적인 공기를 유입시키는 냉풍유입구(8)로 구성된다.

상기 추출관을 자세히 살피면, 킬른의 유로에 추출관의 선단부가 직접노출되지 않도록 외통의 선단부가 내통을 향하여 직각 방향으로 꺽여져 있고 외부에는 보호구조물(내화물)을 시공하는 구조와 외통을 통하여 유입된 냉풍이 선단부를 보호하는 구조로 되어 있으며 킬른배기가스의 유로가 추출관 내부를 직접 부딪히지 않도록 하여 선단부를 보호할 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 추출관으로부터 추출된 배기가스를 위해 시멘트 제조에 따른 공급라인 중 시멘트 예열기(9) 또는 예열기와 클링커 냉각기(11) 사이의 킬른(10) 입구 부위에 설치되어 배기가스를 추출시키기 위한 이중관 구조의 추출관(4)과, 추출관으로부터 연결 설치되어 배기가스를 분리시키는 원심분급기(18)에 있어서, 상기원심분급기(18)는 상기 추출관(4)의 내통(5)으로부터 연결 설치되어 추출되는 가스의 유입에 따라 가스유속을 선택적으로 조정하는 가이드판(23)이 구비된 인입구(25)와, 상기 인입구(25)측에 연통 설치되어 통과되는 가스를 배출시키는 가스배출구(26)와, 상기 가스배출구(26) 내에 삽입 설치되되, 상, 하부로 유동 가능하게 설치되어 미분가스와 분리된 입자의 경도를 조정하는 내통(24)과, 상기 가스배출구(26)의 하부에 연결 설치되어 가스와 분리된 미분을 킬른으로 배출시키는 조분배출구(27)를 포함하여 구성된다.

상기 원심분리형 분급기(18)는 입구부(25)에 위치조정형 가이드판(23)을 갖추고 배출구(26)에는 높이조정형 내통(24)를 구비되어 있어 원형 사이클론에 입구유속을 변경할 수 있는 위치 조정형 가이드판(23)을 설치하여 위치를 변경함으로써 입구유속을 변경하고, 출구덕트 내통(24)의 높이가 가변적으로 될 수 있는 설비를 사용하여 압력손실과 분리입도를 동시에 조절 할 수 있도록 한 구조이다.상기 가이드 판(23)은 도 12에서 보는 바와 같이, 원심분리형 분급기(18)에 한 변이 회전축(30)으로 힌지고정되어 있어서, 상기 회전축(30)을 회전시키면 가이드 판(23)이 회전하여 입구의 유속을 변경하는 구성을 갖는다.즉, 상부에서 볼때 상기 회전축(30)을 시계방향으로 회전시키면 입구 단면적이 커지고, 반시계방향으로 회전시키면 입구 단면적이 작아지는 것이다.여기서, 상기 회전축(30)을 회동시키는 수단으로 본 발명의 일실시예에서는 상기 회전축(30)에 전동기(32)를 연결하여 전동기(32)의 구동에 따라 상기 회전축(30)이 회전하도록 구성하였다.이때, 상기 가이드 판(23)은 시계방향 및 반시계방향으로 회전가능하여 입구유속을 조절해야 하므로 상기 전동기(32)는 정역방향으로 회전가능한 것이어야 한다.또한, 상기 가이드 판(23)을 수동으로 조작하도록 상기 회전축에 레버를 부착하는 구성도 가능하다.이와 같은 경우 상기 레버를 손으로 잡고 회전시켜 상기 회전축을 회동시킴으로써 가이드 판(23)을 수동으로 조작하게 할 수 있게 된다. 이때, 회동 후 상기 레버를 고정시키기 위한 수단이 필요하며, 상기 수단으로 레버를 구속할 수 있는 홈부 등을 형성할 수 있다.한편, 상기 내통(24)은 높이가 가변적으로 될 수 있는 설비를 구비하여 압력손실과 분리입도를 동시에 조절 할 수 있도록 한다.이를 위해서 상기 내통(24)은 도 13a 내지 도 13b에서 보는 바와 같이, 손잡이(24a)가 양측으로 부착되고, 상기 배출구(26)에는 복수의 단으로 된 계단형의 높이조절용 홀(26a)이 양측으로 형성되어 있다.상기 손잡이(24a)는 원심분급기 상부 배출구(26)에 형성된 높이조절용 홀(26a)을 통해 외부로 노출된 형태로써, 상기 손잡이(24a)를 이용하여 상기 가스배출구(26)에 형성된 계단형 높이조절용 홀(26a)에 위치를 변경하면서 끼우면 내통(24)의 높이를 조절할 수 있는 것이다.이때, 내통(24)의 높이를 조정한 후에는 너트로 이를 고정시킬 수 있다.

한편, 추출된 가스중의 미분에는 휘발물질이 매우 많고 비중이 낮아 실험결과 입자들의 응집성이 시멘트 원료 및 제품에 비하여 매우 낮기 때문에 일반적인 백휠터로 집진처리시 재비산되는 문제가 발생하므로 기류를 막고 백(bag)을 펄싱하는 오프라인 펄싱(off-line pulsing)형 백필터를 이용하여 집진공정을 구성하였다.

첨부된 도 2는 본 발명에 사용된 킬른(6)에 결합된 추출관(4)을 나타낸 것으로서 중앙에 내통(5), 외통(4a) 및 외통보호구조물(4b)로 구성되어 있고, 냉풍은 외통 인입구(1)로 유입되어 내통에 직각방향으로 형성된 냉풍토출구(3)로 토출된 후 고온의 킬른배기가스(7)와 혼합난류구역을 형성하고 완전히 혼합된 후 내통(5)으로 추출된다. 이런 구조로 인하여 기존의 추출관(4)에 비하여 약 10∼40mmH₂O의 압력손실을 감소시킬 수 있다. 킬른 배기가스(7)는 추출관(4)의 내통(5) 압력차이에 의하여 인입되어 냉풍과 혼합된 후 추출된다.

또한, 킬른 배기가스(7)의 추출량을 증가하기 위하여는 내통(5) 배출구의 부압을 증가시키고 외통의 냉풍량을 증가시킬 수 있다. 한편, 실험에 의하면 냉풍토출속도는 15-20 m/sec가 최적의 조건이며 추기관이 보호되고 킬른 배기가스를 추출하는데 적당한 유속의 범위는 10-30 m/sec로 운전범위가 매우 넓어 갑작스러운 공정불안정시 킬른상태에 대응하여 신속하고 유연하게 대처 가능한 설비이다.

또한, 냉풍 토출방향은 추출가스방향에 대하여 직각에 가까운 방향이 최적의 상태이다.

한편, 배기가스 추출설비 정지시에 고온의 킬른 배기가스(7)는 내통(5)으로 인입되지 않는 구조로 되어 있고, 추출관(4)은 정지시 냉풍유입구로 자연 인입된 극소량의 냉풍에 의해 보호될 수 있는 구조로 되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 가변입도 분리형 원심분급기(18)로서 가스인입구(25)로 인입된 더스트가 포함되어 있는 배기가스는 원심력에 의해서 분리된 입자의 직경보다 큰 입자는 분리, 하강되어 더스트 배출구(27)로 배출되어 킬른으로 회수되고, 분리된 입자의 직경보다 작은 입자와 가스는 가스배출구(26)로 상승배출 된다.

여기서 분리된 입자의 직경을 크게 하기 위해서는 입구의 가이드판(23)을 조정하여 추출관(4)으로부터의 냉각공기와 혼합된 배기가스의 인입유속을 작게 하고또한 배출구(26)의 내통(24)을 상승시킴으로써 원하는 입자 직경를 얻을 수 있다. 예를 들면, 약 10∼20㎛정도의 큰 분리 입자직경을 얻기 위하여 가이드판(23)을 조정하여 인입구 유속을10∼20m/s로 유지하고, 배출구 내통(24)을 완전히 상승시킬 때 얻어지게 되고 이때에 내통 삽입깊이가 작은 점과 가이드판이 가스인입구의 선단부에서 안내 역할을 하는 구조로 되어있는 점 등으로 인하여 압력손실이 감소된다.

참고적으로 상기 내통(24)은 배출구의 외측에서 그 길이를 가변시킬 수 있는 구조로 예를 들면, 배출구(26)의 소정위치에 장공홈을 형성하고, 장공홈을 통해 내통에 연결편을 두어 상하 조절할 수 있도록 함이 바람직하다.

상기와 반대로 분리 입자 직경을 작게 하기 위해서는 인입구(25)의 가이드판(23)을 조정하여 인입유속을 증가시키고 동시에 배출구 내통(24)을 하강시킴으로서 달성할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 한가지 실시예로서 미분과 가스로 분리된 배기가스를 냉각하는 공정은 냉각기(2-1)를 이용한 것으로, 추출관(4)에는 추출관용 가변 통풍량 팬(16)에서 냉풍인입구(1)를 통하여 추출관(4)로 공급되고 추출된 배출가스는 상기 냉각기(2-1)를 통해 냉각된 후 집진기(19)를 거쳐 처리된다.

상기 원심분급기(18)에서 배출된 미분과 가스는 냉각된 후 집진기(19)에 포집되고 더스트의 이송설비를 통하여 처리된다. 킬른의 휘발물질이 증가되어 추출효율을 증가시키기 위해서는 1단계로 추출관(4)에 냉풍유입량을 증가시키면서 동시에 추출관용 팬(16)의 통풍량을 증가시킴으로서 달성되고, 2단계로서 가변 입도분리형 원심분급기(18)의 가이드판(23)을 조정하여 유속을 감소시키면서 배출구(26)의 내통을 상승시킴으로서 달성될 수 있다.

첨부된 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서 별도의 냉각공정을 생략하여 비상냉풍 유입구(14)와 덕트의 자연 방열손실로 인한 냉각공정을 집진기에서 추출가스로 처리하도록 하고 또한 비상냉풍 유입구(14)는 긴급 설비정지시 설비를 보호하는 역할을 갖고있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 추출관(4)에서 추출된 추출가스는 직접적으로 자연 냉풍유입구(14)로부터 유입된 냉각공기로 냉각처리된 다음 직접적으로 시멘트분쇄기(13) 또는 클링커 냉각기용 집진기(12)로 유도되어 처리됨으로써 더스트의 처리 및 운송공정이 생략될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 추출관으로부터 추출된 배기가스는 가변 입도분리형 원심분급기(18)로 인입되고 분리된 조분은 킬른으로 다시 회수되고 미분과 가스는 냉각공정을 거쳐 배출되는데, 여기서 원심분급기(18)에서 배출된 미분과 가스는 자연 방열손실에 의하여 냉각된 후 시멘트분쇄기(13) 또는 별도의 클링커 냉각기용 집진기(12)로 유도되어 처리됨으로써 더스트의 처리 및 운송공정을 없앨 수 있게 된다.

첨부된 도 8에서 도시된 바와 같이, 전산유체 시뮬레이션을 통하여 실험한 결과, 추출관은 내통과 외통으로 구성하여 외통을 통하여 냉풍을 유입하면서 선단부에서 내통 유로에 직각방향으로 냉풍을 분사하여 혼합 난류구역을 형성함으로써 추출관 내에서 급속한 혼합을 달성하여 추출관 이후에 완전히 혼합된 저온의 가스를 배출시킬 수 있고 추출관의 선단부위를 보호할 수 있게 된다.

한편, 참고적으로 첨부된 도 9a 내지 도 11b는 본 발명 및 기존 추출관으로부터의 냉풍인입 속도에 따른 추출관의 온도변화를 전산유체 시뮬레이션으로 비교한 실험도로이다.

도 9a 및 도 9b는 냉풍인입 유속이 10m/s일 때를 나타낸 것으로, 본 발명은 외통선단부 보호구조물만 고온상태이고, 내통 안쪽에는 저온을 형성하면서 얇은 보호막을 형성시켜 추출관을 보호할 수 있는데 비하여, 기존은 외통 선단부 및 내통 안쪽에 높은 온도구역이 형성됨으로써 추출관의 선단부분이 손상되는 문제점이 있다.

도 10a 및 도 10b는 냉풍인입 유속이 15m/s일 때를 나타낸 것으로, 본 발명은 비교적 안정적인 온도 분포가 나타남에 비하여, 기존의 추출관은 선단부 보호는 되나 킬른 배기구 측으로 냉풍이 유입됨을 알 수 있으며, 이때의 킬른 배기구는 8℃ 온도저하 상태이다.

도 11a 및 도 11b는 냉풍인입 유속이 20m/s일 때를 나타낸 것으로, 본 발명은 약간의 냉풍이 킬른 배기구로 유입되는데 이때의 킬른 배기구는 3℃온도저하가 나타나 추출관의 선단 보호에 뛰어나며, 기존은 이때 선단부 보호는 되나 킬른 배기구 측으로 냉풍이 유입이 매우 심하게 나타남을 알 수 있어 킬른 배기구는 33℃의 온도저하로 시멘트 소성 제조에 따른 악영향을 끼지는 문제점이 있다.

따라서, 첨부된 도 8 내지 도 11b까지의 전산유체 시뮬레이션을 통한 실험결과를 보면, 추출관의 선단부분에서 내통 유로에 직각방향으로 냉풍을 분사하여 혼합 난류구역을 형성시켜 추출관 내에서는 킬른배기가스와 냉풍의 혼합이 급속하게 이루어지게 되어 추출관 이후에 완전히 혼합된 저온의 가스를 배출시킬 수 있고 추출관의 선단을 보호할 수 있으며, 저유속 내지 고유속의 넓은 운전 범위에서 사용 가능하다.

이상에서와 같이, 본 발명은 킬른 배기가스 추출가스 처리공정을 킬른 상태에 대응하여 가변적으로 설비를 운영 또는 정지함으로써 가스처리의 설비운영비를 절감하고 킬른의 상태를 안정되게 유지하며, 또한 추출관의 선단측에 설치되는 외통보호 구조물과 외통의 선단부가 내통에 직각방향으로 된 구조로 인하여 추출관이 배기가스 추출가스로부터 설비의 정지시라도 보호 될 수 있고, 추출되는 배기가스와 냉각공기와의 신속한 혼합이 이루어지는 구조를 갖도록 함으로써, 배기가스에 의한 추출관의 선단부위 수명을 연장시키고 동시에 전력비 절감과 후단(냉각공정 및 집진공정) 공정이 생략이 가능하여 설비를 단순화할 수 있어 투자비 및 운전비를 절감할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 시멘트 제조설비의 킬른(10) 입구 부위 또는 예열기(9)에서 배출되는 킬른 배기가스를 추출하기 위한 이중관 구조의 추출관(4)에 있어서,

   상기 추출관(4)은 상부 일측에 냉각공기를 유통시키기 위한 인입구(1)가 마련된 외통(4a)과, 상기 외통(4a)의 하부 선단부분에 결합 설치되어 킬른 배기가스에 대해 직접적인 노출을 차단하는 외통보호 구조물(4b), 상기 외통(4a)의 중앙에 설치되며, 외통의 선단부에 대하여 상기 인입구(1)로부터 냉각공기를 직각방향으로 유입되도록 형성된 냉풍토출구(3)를 갖는 중공형의 내통(5), 및 상기 내통(5)의 소정위치에 연결되어 외부로부터 내통의 내부에 자연적인 공기를 유입시키는 냉풍유입구(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 킬른 배기가스 추출관.
2. 시멘트 제조설비 중에서 배기가스를 추출시키기 위한 추출관(4)에 연결 설치되어 추출가스와 미분을 분리시키는 원심분급기에 있어서,

   상기 원심분급기(18)는 상기 추출관(4)으로부터 추출되는 배기가스의 유속을 선택적으로 조정할 수 있는 가이드판(23)이 구비된 인입구(25)와, 상기 인입구(25)측에 연통 설치되어 통과되는 가스를 배출시키는 가스배출구(26), 상기 가스배출구(26) 내에 삽입 설치되며, 상, 하부로 유동 가능하게 설치되어 분리될 입자의 크기를 조정할 수 있는 내통(24), 및 상기 가스배출구(26)의 하부에 연결 설치되어 분리된 조분을 킬른으로 배출시키는 조분배출구(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 킬른 배기가스 원심분급기.
3. 시멘트 제조에 따른 공급라인 중 킬른(10) 입구 부위에 설치된 시멘트 예열기(9)에 연결된 추출관(4)을 이용하여 배기가스를 추출하는 공정과, 추출관(4)로부터 배기가스를 원심 분급기(18)를 통하여 조분과 가스를 분리하는 공정, 냉각기를 통해 가스를 냉각시키는 공정, 집진기(19)를 통해 미분과 가스를 집진하는 공정 및 미분과 가스를 분리 저장하는 공정으로 이루어진 휘발성물질을 제거하는 킬른 배기가스 추출공정에 있어서,

   상기 추출관(4)은 상부 일측에 냉각공기를 유통시키기 위한 인입구(1)가 마련된 외통(4a)과, 상기 외통(4a)의 하부 선단부분에 결합 설치되어 킬른 배기가스에 대해 직접적인 노출을 차단하는 외통보호 구조물(4b), 상기 외통(4a)의 중앙에 설치되며, 외통의 선단부에 대하여 상기 인입구(1)로부터 냉각공기를 직각방향으로 유입되도록 형성된 냉풍토출구(3)를 갖는 중공형의 내통(5), 및 상기 내통(5)의 소정위치에 연결되어 외부로부터 내통의 내부에 자연적인 공기를 유입시키는 냉풍유입구(8)를 포함하며,

   상기 원심분급기(18)는 상기 추출관(4)으로부터 추출되는 배기가스의 유속을 선택적으로 조정할 수 있는 가이드판(23)이 구비된 인입구(25)와, 상기 인입구(25)측에 연통 설치되어 통과되는 가스를 배출시키는 가스배출구(26), 상기 가스배출구(26) 내에 삽입 설치되며, 상, 하부로 유동 가능하게 설치되어 분리될 입자의 크기를 조정할 수 있는 내통(24), 및 상기 가스배출구(26)의 하부에 연결설치되어 분리된 조분을 킬른으로 배출시키는 조분배출구(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 킬른 배기가스 추출공정.
4. 제 3항에 있어서, 집진기는 오프라인 펄싱(off-line pulsing)형 백필터를 이용하는 것을 특징으로 하는 킬른 배기가스 추출 공정.