KR100931202B1 - 생석회 제조장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

소성로에 석회석을 투입하고 소성시키는 생석회 제조장치 및 방법이 제공된다.

상기 생석회 제조장치는, 석회석이 장입되는 소성로; 및, 상기 소성로의 내부에 지지수단을 통하여 소정 위치에 배치되면서 적어도 연소없이 상기 석회석을 가열 소성시키는 석회석 가열수단;을 포함하고, 상기 석회석 가열수단은 고주파 발생수단으로 제공되되, 소성로의 내부에 삽입되면서 상기 지지수단에 거치되는 탐침봉과 상기 탐침봉의 내부에 구비되고 고주파 발생장치에 연결되어 고주파를 발생시키는 고주파 발생 유도코일을 포함하여 구성되는 한편, 상기 지지수단은, 상기 탐침봉의 전,후방에 연결되어 탐침봉이 소성로 중심보다 상부측에 소성로 길이방향으로 수평하게 위치되게 하면서 하단은 소성로 벽을 향하도록 서로 연결된 지지봉과, 상기 지지봉의 하단부에 공회전 가능하게 구비되면서 소성로 벽에 지지되는 지지롤를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 기존 버너 연소에 의한 SOx(황 화합물)및 NOx(질소 화합물) 등의 환경 오염 물질의 발생이 없고, 연소 부산물의 처리를 위한 별도의 설비가 필요없어 설비 간소화는 물론, 보수 유지도 용이하게 하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

생석회, 소성로, 석회석, 생석회 제조장치, 생석회 제조방법

Description

생석회 제조장치 및 방법{Apparatus and Metohd for manufacturing quicklime}

도 1은 생석회 제조설비를 도시한 구성도

도 2는 도 1의 생석회 제조설비에서 소성로(킬른) 부분을 도시한 상세도

도 3은 본 발명에 따른 생석회 제조장치를 도시한 전체 구성도

도 4는 도 3 'A'부분의 상세도

도 5는 도 4의 측면도

도 6은 본 발명의 장치에서 특징적으로 사용되는 고주파 발생용 탐침을 도시한 상세도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 생석회 제조장치 10.... 석회석 가열수단

10a.... 탐침봉 10b.... 고주파 발생 유도 코일

30.... 지지수단 32.... 지지롤

34.... 지지봉 110.... 소성로

120.... 예열기 130.... 버너

본 발명은 회전식 소성로에 석회석을 투입하고 소정 온도로 소성시키는 생석회 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 소성로에 투입된 석회석 소성을 위한 열원으로 고주파를 이용함으로서, 기존 버너 연소에 의한 SOx(황 화합물)및 NOx(질소 화합물) 등의 환경 오염 물질의 발생이 없고, 연소 부산물의 처리를 위한 별도의 설비가 필요없어 특히 소성로의 설비 간소화는 물론, 소성로의 보수 유지도 용이하게 하는 생석회 제조장치 및 방법에 관한 것이다.

통상 제철공장에서 사용되는 생석회는 고로 원료인 소결광의 배합 재료로 사용되는데, 이와 같은 생석회 제조설비의 통상 형태를 도 1에서 도시하고 있다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 알려진 생석회 제조장치(100)는, 석회석이 투입되는 소정온도로 가열되는 중심 장치인 소성로 예를 들어, '킬른'이라 불리는 회전식 소성로(110)가 구비되고, 이 소성로 일측으로 예열기(120)가 배치된다.

그리고, 상기 예열기(120)를 통과하여 소성로(110)의 내부로 석회석(CaCO₃)이 장입되고, 상기 소성로(110)는 예열기(120)의 반대측으로 버너(130)가 구비되어 소성로에 투입된 석회석을 가열 소성시키고, 소성로 버너 하부측으로 소성이 완료된 생석회(CaO)가 배출되는 출구가 형성된다.

이때, 상기 소성로 출구에는 소성로에서 소성 배출되는 생석회를 냉각시키기 위한 냉각기(140)가 구비되며, 상기 소성로(110)는 회전하면서 내부에 담긴 석회석이 버너(130)의 열원에 의해서 생석회로 소성처리되는 것이다.

또한, 상기 예열기(120)의 전방측으로는 석회석을 예열한 기체로 부터 분진등을 집진하기 위한 집진장치(150)가 배치되며, 이러한 집진장치(150)를 통과한 기체가 연돌(160)을 통하여 외부로 배출되게 된다.

다음, 이와 같은 도 1의 생석회 제조설비와 도 2를 참조하여, 생석회 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.

예를 들어, 석회석을 별도의 수세기(미도시)에서 표면을 깨끗하게 세척한 후, 10~30㎜ 크기의 입도로 선별하여 소성로 예열기(Pre-heator)(120)에 장입하고, 9~10시간 정도 보관시켜 소성로(110)에서 배출되는 1000~1100℃ 정도의 배가스로써 예열시킨 다음, 상기 배가스와는 반대의 방향으로 회전식 소성로(110)에 장입한다.

다음, 상기 회전식 소성로(110)에서는 이와 같이 일정 온도로 예열 장입된 석회석을 가열시키게 되는 바, 도 2와 같이, 소성로(110)에서 C.O.G(coke oven gas)가스를 연료로 사용하여 버너(130)에서 연소시켜 소성로(110)의 내부를 대략 1250~1300℃ 온도로 2.5~3시간 동안 소성로(110)를 회전시키면서 석회석을 생석회로 소성시킨다.

그 후, 생석회를 소성로(110)로 부터 인출하여 냉각기(140)에 장입하고 2~3시간 동안 냉각(공냉)시켜 최종 제품(생석회)을 생산하는 것이다.

한편, 이와 같은 통상의 생석회 제조설비는 도 1 및 도 2와 같이, 버너를 통하여 석회석을 가열 소성시키는데, 통상 생석회 제품 1톤을 생산하는데 C.O.G 가스 를 285 ~ 295 N㎥/Ton 사용하고, 1,150 ~ 1,250 M㎈/Ton 열량을 소비한다.

이와 같은 종래의 C.O.G 가스 버너(130)는 일측에 공기유입관(미도시)을 구비하여 대기를 4~5% 제공하고, 이에 인접하여 연료공급관(미도시)을 구비하여 C.O.G 가스를 총열량 대비 48~49%로 투입하여 버너(130)의 선단에 화염을 형성하며, 소성로(110)의 내부에서 연소시킴으로서 C.O.G 가스 연소에 의한 열원을 이용하여 석회석을 생석회로 가열처리하는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 생석회 제조설비나 공정에 있어서는, 버너에서 공기와 C.O.G 가스와 연료를 복합적으로 연소시키어 소성로 내부 온도를 유지시키는 형태이므로, 필연적으로 환경 오염 물질 즉, 다량의 NOx, SOx 등이 발생되는 것이다.

결국, 종래 생석회 제조설비는 환경 오염 물질의 처리를 위한 소성로 주변으로 많은 설비들이 유지되어야 하고, 그렇다 해도 연료 연소에 의한 환경 오염이 완전하게 방지되는 것은 쉽지 않은 것이다.

또한, 버너 연소시 발생되는 분진이나 가스 등의 부산물의 처리를 위하여도 많은 부속 설비가 필요한 것이었다.

이에 따라서, 생석회 제조시 보다 친환경적인 조업 구현을 가능하게 하면서 전체적인 설비 간소화를 가능하게 하는 생석회 제조장치나 방법이 요구되는 실정이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점들을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적 측면은, 소성로에 투입된 석회석 소성을 위한 열원으로 고주파를 이용함으로서, 기존 버너 가열에 의한 연료 연소에 의한 SOx(황 화합물)및 NOx(질소 화합물) 등의 환경 오염 물질의 발생을 원천적으로 차단하고, 분진, 가스 등의 연소에 따른 부산물이 발생되지 않아 특히 소성로 설비가 간소화되고 소성로의 보수 유지도 용이하게 하는 생석회 제조장치 및 방법를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 일측면으로서 본 발명은, 생석회 제조장치에 있어서, 석회석이 장입되는 소성로; 및, 상기 소성로의 내부에 지지수단을 통하여 소정 위치에 배치되면서 적어도 연소없이 상기 석회석을 가열 소성시키는 석회석 가열수단;을 포함하고,
상기 석회석 가열수단은 고주파 발생수단으로 제공되되, 소성로의 내부에 삽입되면서 상기 지지수단에 거치되는 탐침봉과 상기 탐침봉의 내부에 구비되고 고주파 발생장치에 연결되어 고주파를 발생시키는 고주파 발생 유도코일을 포함하여 구성되며,
상기 지지수단은, 상기 탐침봉의 전,후방에 연결되어 탐침봉이 소성로 중심보다 상부측에 소성로 길이방향으로 수평하게 위치되게 하면서 하단은 소성로 벽을 향하도록 서로 연결된 지지봉과, 상기 지지봉의 하단부에 공회전 가능하게 구비되면서 소성로 벽에 지지되는 지지롤를 포함하여 구성된 생석회 제조장치를 제공한다.

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바람직하게는, 상기 석회석 가열수단인 고주파 발생수단의 탐침봉은, 상기 소성로의 생석회 출구측 상부에 구비된 투입지지부재에 일단이 연결되면서 상기 지지수단을 통하여 상기 소성로 내부에 수평하게 신장 배치되고, 상기 고주파 발생수단은 투입지지부재를 통과하여 고주파 발생장치와 고주파제어장치가 연결되는 것이 바람직하다.

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이때, 상기 고주파 제어장치에는, 예열기, 소성로 석회석 투입구측 및 소성로 배출구측에 배치되는 온도측정기와 연결되는 온도제어기와 연결되어 소성로의 내부 설정온도에 대응하여 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 소성로 내에서 석회석을 소성시키어 생석회로 제조하는 생석회 제조방법에 있어서, 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 하나의 항에서 기재된 생석회 제조장치를 이용하여, 소성로에 투입된 석회석을 연소없이 고주파를 이용 가열 소성시키는 생석회 제조방법을 제공한다.

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이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 단 이하에서는 소성로 등과 같이 종래 기술과 동일한 기술구성은 동일한 도면부호로 나타내고 구체적인 설명은 간략한다.

먼저, 도 3 내지 도 5에서는 본 발명에 따른 생석회 제조장치를 도시하고 있다.

예컨데, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 본 발명의 생석회 제조장치(1)는, 석회석이 장입되는 소성로(110) 및, 상기 소성로(110)의 내부에 지지수단(30)을 통하여 소정 위치에 배치되면서 특히, 연소없이 상기 석회석을 가열 소성시키는 석회석 가열수단(10)을 포함하여 구성된 것에 그 특징이 있다.

즉, 본 발명의 생석회 제조장치(1)는, 기존에 소성로의 내부에 배치된 버너를 이용 연료를 연소시키어 발생되는 회염으로 소성로의 내부 온도를 소성 온도로 유지시키는 연소방식이 아닌, 연소에 따른 환경 오염 물질등의 발생을 방지하도록 적어도 연소없이 석회석을 가열 소성시키는 형태가 그 특징이다.

예컨데, 상기 지지수단(30)을 통하여 소성로(110)의 내부에 소정위치에 배치되는 상기 석회석 가열수단(10)은, 연소없이 석회석을 가열시키는 고주파 발생수단으로 제공될 수 있다.

즉, 이와 같은 고주파 발생수단은 고주파를 발생시키어 소성로(110)의 내부 에 투입되는 석회석을 소정 온도로 가열 소성시키는 것이다.

따라서, 본 발명의 생석회 제조장치는 버너와 같이 연료를 연소시키는 형태가 아니므로, 연소에 의한 종래의 여러 문제점들을 발생시키지 않는다.

한편, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 석회석 가열수단(10)인 고주파 발생수단을 보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 고주파 발생수단은 상기 소성로(110)의 생석회 출구측 상부에 구비된 투입지지부재(12)에 일단이 연결되면서 다음에 도 4 및 도 5에서 보다 상세하게 설명하는 상기 지지수단(30)을 통하여 상기 소성로 내부 중심 상부측에 수평하게 신장 배치되게 된다.

이때, 도 3과 같이, 상기 소성로(110)는 회전식 킬른형태이고, 석회석(C)이 투입되기 때문에, 상기 석회석 가열수단(10)인 고주파 발생수단은 소성로의 중심에서 그 상부측에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고주파 발생수단은 투입지지부재를 통과하여 고주파 발생장치(14)와 고주파제어장치(16)가 연결되어 있다.

따라서, 소성로의 내부 필요 가동온도에 맞추어 고주파 발생수단인 석회석 가열수단(10)은 적정온도로 석회석을 가열 소성시키도록 고주파 제어장치(16)로서 제어되는 고주파 발생장치(14)로서 가동된다.

이때, 도 6과 같이, 상기 석회석 가열수단(10)인 고주파 발생수단은, 상기 소성로(110)의 내부에 투입지지부재(12)를 통하여 삽입되면서 상기 지지수단(30)에 거치되는 탐침봉(10a) 및, 상기 탐침봉(10a)의 내부에 구비되고 상기 고주파 발생장치(14)에 연결되어 고주파를 발생시키는 고주파 발생 유도코일(10b)을 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 고주파 유도코일을 통하여 발생되는 고주파(도 3의 화살표 참조)는 소성로에 장입된 석회석을 가열 소성시킨다.

이때, 바람직하게는 상기 고주파 제어장치(16)에는, 도 3과 같이, 예열기(120), 소성로(110)의 석회석 투입구측 및 소성로 배출구(냉각기(140) 직상부측)에 배치되는 온도측정기(T1,T2,T3) 예를 들어, 써머 커플(thermal couple)등의 온도 감지센서와 이들로 부터 감지된 신호와 소성로 설정온도가 입력 제어되는 온도제어기(18)와 상기 고주파 제어장치(16)는 전기적으로 연결되어 있다.

따라서, 소성로내 온도가 석회석을 소성시키는 데에 적정한 온도인지 또는 석회석이 원하는 온도로 소성되는 지가 항상 감지되는 상태에서, 이와 연동하여 본 발명인 석회석 가열수단인 고주파 발생수단이 제어 작동된다.

다음, 도 3 내지 도 5에서는 소성로가 회전되고 고주파 발생수단의 탐침봉(10a)이 소성로 내부에서 길게 신장되어야 하기 때문에, 상기 고주파 발생수단의 탐침봉이 아래로 처지지 않도록 하면서 소성로 회전을 가능하게 하는 지지수단(30)을 도시하고 있다.

즉, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 지지수단 즉, 팀침봉 지지수단(30)은, 상기 석회석 가열수단인 고주파 발생수단의 탐침봉(10a) 전,후방측에 연결되어 탐침봉이 소성로 중심보다 상부측에 소성로 길이방향으로 수평하게 위치되게 하면서 하단은 소성로 벽을 향하도록 서로 연결된 지지봉(34)과, 상기 지지봉(34)의 하단부에 공회전 가능하게 구비되면서 소성로 벽에 지지되는 지지 롤(32)을 포함하여 구성되어 있다.

따라서, 지지롤(32)은 회전되는 소성로 벽에 지지되어 공회전되고, 지지롤(32) 관통 축(32a)에는 지지봉(34)들이 연결되되 역 'V'형상으로 그 상단은 서로 연결되고, 그 상단 꼭지점 하부에 상기 석회석 가열수단인 고주파 발생수단의 탐침봉(10b)이 고정된다.

그리고, 상기 지지봉 상부에는 탐침봉(10a)을 지지하는 만곡된 지지판(36)이 지지봉 상부를 연결한다.

그런데, 실제 소성로의 길이가 40m 정도로 길기 때문에, 상기 지지수단(30)은 고주파 발생수단의 탐침봉(10a)이 저치지 않도록 도면에서는 2개만을 도시하였지만 여러개 배치하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 석회석 가열수단(10)인 고주파 발생수단의 탐침봉(10a)은 소성로(110)의 내부에서 길게 신장되어 소성로에 투입된 석회석 모든 부분을 고주파로서 원활하게 가열 소성시키게 된다.

이때, 상기 소성로(110)의 출구측 상부에 배치되고 탐침봉이 통과 지지되는 투입지지부재(12)는 통상의 재질 예를 들어, 내열성이 우수한 세라믹 재질로 팀침봉(10a)의 일단을 밀폐상태로 압착 지지한다.

한편, 본 발명의 생석회 제조장치(1)에서는 버너 연소 형태가 아니므로, 소성로 출구측 냉각기(140)에 배출되는 생석회를 냉각시키기 위하여 공급되는 냉각공기는 소성로 입구측으로 이동하면서 예열되어 예열기(120)에서 석회석을 예열시키고, 석회석 가열시 발생되는 배기가스는 통상의 집진기(150)와 연돌(160)을 통하여 배출된다.

결국, 본 발명의 장치에서는 석회석이 고주파로 가열될 때 발생되는 부산 가스 외에는 버너 연소에 의한 여러 문제가 발생되지 않게 된다.

이때, 도 3에서 미설명 부호인 170은 소성 배출된 생석회 불출용 컨베이어이다.

따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 생석회 제조장치(1)를 이용하면, 본 발명의 생석회 제조공정은, 소성로에 투입된 석회석을 연소없이 고주파를 이용 가열 소성시키는 것이 그 특징이다.

이때, 고주파 발생은 앞에서 설명한 고주파 제어장치, 발생장치, 온도제어기 등으로 충분히 제어되면서 구현될 수 있다.

예컨데, 통상 제철공장에서 사용되는 소성로의 길이는 40 m 정도 이므로. 본 발명의 생석회 제조장치에서 석회석 가열수단(10)인 고주파 발생수단은 상기 소성로 길이에 대응하여 신장 투입시킨다.

한편, 소성로내의 가동온도는 1250~1300℃ 정도이므로, 본 발명의 고주파 발생수단에서는 고주파 발생 유도코일(10b)의 직경을 10 mm 로 하여, 3 GHz 이상의 고주파를 발생시키도록 하는 것이 바람직하며, 이때 고주파 발생장치(도 3의 16)의 고주파 출력은 100 KW 이상의 출력이 가능한 마그네트론을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 소성로에 장입되는 석회석의 투입양은 1,500 Kg/Hr 이므로, 상기 탐침봉(10a)의 직경이나 유도코일(10b)은 100 KW의 고주파 출력과 소성로 내부 온도 에 견딜수 있는 내열성이 강한 재질로 제작하는 것이 필요하다.

이에 따라서, 본 발명의 생석회 제조장치나 방법을 통하면, 적어도 소성로내에서 버너 가동을 통한 연소 가동이 없어 버너 연소에 따른 여러 종래 문제점을 해결할 수 있을 것이다.

이와 같은 본 발명의 생석회 제조장치 및 방법에 의하면, 기존 버너 가열에 의한 연료 연소에 의한 SOx(황 화합물)및 NOx(질소 화합물) 등의 환경 오염 물질의 발생이 원천적으로 방지되기 때문에, 보다 친환경적인 제조공정을 구현하게 한다.

따라서, 환경 유지 설비 등이 매우 간소화될 것이다.

또한, 기존 연료 연소의 버너 가열 방식에 비하여, 분진, 가스 등의 연소에 따른 부산물이 발생되지 않기 때문에, 특히 생석회 제조 설비인 소성로가 전체적으로 간소화되고. 이에 따라 소성로의 보수 유지를 용이하게 하는 것이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (7)

1. 생석회 제조장치에 있어서, 석회석이 장입되는 소성로(110); 및, 상기 소성로(110)의 내부에 지지수단(30)을 통하여 소정 위치에 배치되면서 적어도 연소없이 상기 석회석을 가열 소성시키는 석회석 가열수단(10);을 포함하고,

   상기 석회석 가열수단(10)은 고주파 발생수단으로 제공되되, 소성로의 내부에 삽입되면서 상기 지지수단(30)에 거치되는 탐침봉(10a)과 상기 탐침봉의 내부에 구비되고 고주파 발생장치(14)에 연결되어 고주파를 발생시키는 고주파 발생 유도코일(10b)을 포함하여 구성되며,

   상기 지지수단(30)은, 상기 탐침봉(10a)의 전,후방에 연결되어 탐침봉이 소성로 중심보다 상부측에 소성로 길이방향으로 수평하게 위치되게 하면서 하단은 소성로 벽을 향하도록 서로 연결된 지지봉(34)과, 상기 지지봉의 하단부에 공회전 가능하게 구비되면서 소성로 벽에 지지되는 지지롤(32)를 포함하여 구성된 생석회 제조장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 석회석 가열수단(10)인 고주파 발생수단의 탐침봉 (10a)은, 상기 소성로(110)의 생석회 출구측 상부에 구비된 투입지지부재(12)에 일단이 연결되면서 상기 지지수단(30)을 통하여 상기 소성로 내부에 수평하게 신장 배치되고, 상기 고주파 발생수단은 고주파 발생장치(14)와 고주파제어장치(16)와 연결된 것을 특징으로 하는 생석회 제조장치.
4. 삭제
5. 제 3항에 있어서, 상기 고주파 제어장치(16)에는, 예열기, 소성로 석회석 투입구측 및 소성로 배출구측에 배치되는 온도측정기(T1-T3)와 연결되는 온도제어기(18)와 연결되어 소성로의 내부 설정온도에 대응하여 제어되는 것을 특징으로 하는 생석회 제조장치.
6. 삭제
7. 소성로 내에서 석회석을 소성시키어 생석회로 제조하는 생석회 제조방법에 있어서,

   상기 제 1항, 제 3항 및 제 5항 중 어느 하나의 항에서 기재된 생석회 제조장치(1)를 이용하여, 소성로에 투입된 석회석을 연소없이 고주파를 이용 가열 소성시키는 생석회 제조방법.

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