KR100938687B1 - 구상화(球狀化) 장치 및 그 운전방법 - Google Patents
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Abstract
구상화 장치는, 구상화로와 사이클론과 버그 필터를 구비하고 상기 구상화로는 최상부에 구상화 버너를 수직 하향으로 구비하고, 본체 부에 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀이 형성되고, 하부에 반송용 공기 도입 홀과 반송용 공기 도출 홀이 형성되고, 상기 부착 방지용 공기 도입 홀과 상기 반송용 공기 도입 홀이 제 1 배관을 통하여 송풍 블로어에 연결되고, 상기 반송용 공기 도출 홀은 제 2 배관을 통하여 상기 사이클론에 연결되고, 상기 사이클론은 제 3 배관을 통하여 상기 버그 필터에 연결되고, 상기 제 3 배관은 냉각용 공기 도입부를 구비하고, 상기 버그 필터는 제 4 배관을 통하여 흡인 블로어에 연결되고, 상기 제 1 배관은 일단이 상기 송풍 블로어의 토출부에 연결되고, 타단이 2개로 분기되어, 상기 분기된 한쪽은 상기 반송용 공기 도입 홀에 연결되고, 상기 분기된 다른 쪽은 상기 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀을 통합하는 매니폴드에 연결되고, 상기 2개의 분기의 하나에 제 1 덤퍼가 설치되어 있다.
구상화 장치, 구상화로, 사이클론, 버그 필터, 부착 방지용 공기 도입 홀, 구상화 장치의 운전방법
Description
본 발명은 규소(Si)분말 등의 무기질 분말원료(이하, "원료"로 약칭한다.)를 화염 속에 넣어 무기질 구상화 입자(이하, "입자"로 약칭한다.)를 제조하는 무기질 구상화 입자 제조장치(이하, "구상화 장치"로 약칭한다.)의 개량에 관한 것이다.
종래의 구상화 장치의 일례로서, 일본특허공보 제 3331491호에 기재된 구상화 장치를 도 2에 나타낸다. 이 구상화 장치는 구상화로(10), 사이클론(20), 및 버그 필터(30)로 구성되어 있다.
구상화로(10)(이하, "로(10)"로 약칭한다.)는 원료를 화염 속에서 녹여 입자를 발생시키는 것이다. 사이클론(20)은 로(10)에서 발생한 입자를 흡입하고 분급(分級)하여 소정의 입경 이상의 입자만을 포집(捕集)한 것이다. 버그 필터(30)는 여과 포를 이용하여 사이클론(20)으로 포집할 수 없는 미소입자를 포집한 것이다. 사이클론(20)으로 포집한 입자와 버그 필터(30)로 포집한 미소입자는 개별적으로 또는 적당히 혼합되어 공업용으로 사용된다.
로(10)의 최상부에는 구상화 버너(11)가 수직 하향으로 구비되어 있다. 구상화 버너(11)에는 원료와 산소나 공기 등의 지연성 가스와 프로판 가스 등의 연료가 스가 공급된다. 구상화 버너(11)의 선단에서 공급되는 지연성 가스와 연료가스의 혼합가스로 화염이 하향으로 형성된다. 이 화염 속으로 원료가 공급되어 용해하는 것으로 입자가 생성된다.
생성된 입자는 로(10) 내를 하강하고 더 나아가 사이클론(20)에 공급되나, 바로 생성된 고온입자의 일부는 로(10) 내벽 면에 부착될 수 있다. 내벽 면에 부착한 입자는 응집물이 되고 이 응집물 표면은 고온이기 때문에 새롭게 생성한 입자가 부착하게 된다. 화염 속에서 형성된 입자가 로(10) 내벽 면에 부착하면 사이클론(20)에 공급되는 입자의 양이 감소하므로 제품의 생산 효율은 저하하게 된다. 또, 로(10) 내벽 면에 응집물이 형성되면 로(10) 내의 온도가 상승하고 이 온도 상승에 의하여 로(10) 내에서 제조한 입자량, 입경 등 소정의 값들이 변화하게 된다. 이와 같이, 로(10) 내벽 면에서의 입자 부착, 응집물 형성은 문제가 있다.
여기서, 로(10) 내벽 면에 입자가 부착하는 것을 방지하기 위하여 로(10)에는 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀(12, 12,…)이 형성되어 있다. 도 2에는 로(10)의 세로 방향에 일렬로 5개의 부착 방지용 공기 도입 홀(12, 12,…)이 형성되어 있고 이러한 일렬의 부착 방지용 공기 도입 홀(12, 12,…)은 로(10) 둘레를 따라 복수 열로 형성되어 있다.
이들 부착 방지용 공기 도입 홀(12, 12,…)에는 부착 방지용 공기를 공급하는 송풍 블로어(40a)(이하, "블로어(40a)"로 약칭한다.)가 매니폴드(41)를 통하여 연결되어 있다. 블로어(40a)의 공기는 로(10)의 각 부착 방지용 공기 도입 홀(12, 12,…)로부터 로(10) 내로 분출하여 생성된 입자가 로(10) 내벽 면에 부착하는 것 을 방지한다.
단, 로(10) 바닥 부에는 미도시의 관찰 창이 상 방향으로 설치되어 있기 때문에 로(10) 내부 전체를 관찰할 수 있다. 이것에 의하여 로(10) 내벽 면에 입자가 부착되는 것을 확인할 수 있다.
로(10)의 하부에는, 반송용 공기 도입 홀(13)과 반송용 공기 도출 홀(14)이 서로 대향 하도록 형성되어 있다. 반송용 공기 도입 홀(13)에는 반송용 공기를 공급하는 송풍 블로어(40b)(이하, 단지 「블로어(40b)」로 약칭한다.)(이)가 배관(42)을 통하여 연결되어 있다.
상술한 바와 같이, 사이클론(20)은 소정의 입자 경의 입자를 분급하여 포집한다. 사이클론(20)에서의 분급 상태를 일정하게 하고 포집 효율을 최적으로 유지하기 위해서는 사이클론(20)에 공급하는 공기량(Q) (이하, "Q"로 약칭한다.)를 일정하게 유지할 필요가 있다.
Q는 부착 방지용의 공기량(Qa) (이하, "Qa"로 약칭한다.)과 반송용의 공기량 (Qb) (이하, "Qb"로 약칭한다.)의 합이 된다. 즉, 이하의 식(1)이 성립한다.
Qa＋Qb=Q …(1)
따라서, Q를 일정하게 유지하기 위해서는 Qa의 변화량(이하, "ΔQa"로 표기한다.)과 Qb의 변화량(이하, "ΔQb"로 표기한다.)을 일치시킬 필요가 있다. 즉, 이하의 식(2)을 만족할 필요가 있다.
ΔQa=ΔQb(단,ΔQa,ΔQb＞0) …(2)
그러나 ΔQa와 ΔQb를 일치시키기란 그렇게 쉽지 않다는 문제점이 있다.
이하, 상기 문제점이 발생하는 원인에 대하여 설명한다.
예를 들어, 로(10) 내벽 면에 입자가 부착하기 시작하면 이것을 방지하기 위하여 블로어(40a)의 회전수를 증가시키고 현재의 Qa를 Qa＋ΔQa로 증량시킨다. 그러면, 블로어(40a)의 토출 압력이 상승하고 이에 따라서 로(10) 내의 압력이 상승한다. 결국, 블로어(40b)와 로(10) 사이에 압력차이가 발생하고 이 압력차이에 의하여 Qb가 감량한다. 따라서, Qb를 조정할 때 블로어(40b)와 로(10) 사이의 압력차이에 의한 Qb의 감량분을 고려할 필요가 있다.
한편, 식(2)을 만족시키기 위하여 블로어(40b)의 회전수를 감소시키고 현재의 Qb를 Qb－ΔQb으로 감량한다. 그러면, 블로어(40b)의 토출 압력이 감소하고 로(10) 내의 압력이 저하한다. 결국, 블로어(40a)와 로(10)와의 사이에 압력차이가 발생하고 이 압력차이에 의하여 Qa＋ΔQa로 증량하게 된다. 따라서, 식(2)을 만족시키기 위하여는 ΔQa 및 ΔQb을 미세하게 조정할 필요가 있다.
로(10) 내의 부착 방지용 공기 도입은 로(10) 내의 온도를 저하하는 효과를 가진다. 따라서, 통상 운전시의 온도 범위를 유지하기 위하여 로(10) 내벽 면에 입자 부착이 없을 경우에는 입자가 부착하지 않는 범위에서 Qa를 감량하는 것이 바람직하다.
따라서, 로(10) 내벽 면에 입자 부착이 없어지면 Qa를 감량할 필요가 있다. 그렇지만, Qa를 감량시킬 경우에는 상술한 Qa를 증량시킨 경우와 마찬가지로 로(10) 내의 압력 변동과 이에 따르는 Qb 변화가 발생하게 된다.
이상과 같이, Qa 및 Qb의 증량 및 감량으로 로(10) 내의 압력이 변동하기 때 문에 Q를 항상 일정하게 유지하는 것은 쉽지 않다. 또, Qa 및 Qb의 증량 및 감량에 맞추어 블로어(40a, 40b)의 회전수를 동시에 조정하더라도 증량 및 감량의 타이밍을 일치시키기란 매우 어렵고 Q의 변화에 의한 사이클론(20)의 포집 효율의 저하가 발생하지 않을 수 없다는 문제가 있다.
한편, 구상화 장치는 며칠 내지 수개월간 연속 운전하는 것이 일반적이어서, 밤과 낮의 외부 온도의 변화 등의 요인에 의해서 로(10) 내의 온도 및 압력이 변화하게 되고 결국 입자 품질 및 생산 효율의 악화가 발생한다고 하는 문제가 있다.
[발명이 해결하려고 하는 과제]
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여,
사이클론 내에 흡입되는 공기량(Q)을 항상 일정하게 유지하고 포집 효율을 최적 상태로 유지함과 동시에 부착 방지용의 공기량(Qa) 및 반송용의 공기량(Qb)을 간편하게 조정할 수 있는 구상화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 로내 온도 및 압력을 최적으로 유지함으로써 고품질인 무기질 구상화 입자를 높은 생산 효율로 생산할 수 있는 구상화 장치 및 그 운전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제 해결하기 위한 수단]
이러한 문제점을 해결하기 위하여,
본 발명의 제1 양태는 구상화로(球狀化爐)와 사이클론과 버그 필터를 구비한 구상화 장치로서, 상기 구상화로는 최상부에 구상화 버너를 수직 하향으로 구비하고, 본체 부에 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀이 형성되고, 하부에 반송용 공기 도입 홀과 반송용 공기 도출 홀이 형성되고, 상기 부착 방지용 공기 도입 홀과 상기 반송용 공기 도입 홀이 제 1 배관을 통하여 송풍 블로어에 연결되고, 상기 반송용 공기 도출 홀은 제 2 배관을 통하여 상기 사이클론에 연결되고, 상기 사이클론은 제 3 배관을 통하여 상기 버그 필터에 연결되고, 상기 제 3 배관은 냉각용 공기 도입부를 구비하고, 상기 버그 필터는 제 4 배관을 통하여 흡인 블로어에 연결되고 상기 제 1 배관은 일단이 상기 송풍 블로어의 토출부에 연결되고, 타단이 2개로 분기되어 상기 분기된 한쪽은 상기 반송용 공기 도입 홀에 연결되고, 상기 분기된 다른 쪽은 상기 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀을 통합하는 매니폴드에 연결되고, 상기 2개 분기의 하나에 제 1 덤퍼가 설치되어 있는 구상화 장치이다.
본 발명의 구상화 장치에 있어서, 상기 구상화로에 설치되어 상기 구상화로내 압력을 감시하는 압력센서; 상기 구상화로에 설치되어 상기 구상화로내 온도를 감시하는 제 1 온도센서; 상기 냉각용 공기 도입부에 설치되어 냉각용 공기의 공급량을 조절하는 제 2 덤퍼; 상기 제 3 배관에 설치되어 상기 버그 필터에 유입하는 가스의 온도를 감시하는 제 2 온도센서; 상기 제 4 배관에 설치되어 상기 흡인 블로어의 흡인량을 조절하는 제 3 덤퍼; 및 상기 압력센서, 상기 제 1 온도센서, 상기 제 2 온도센서, 상기 제 1 덤퍼, 상기 제 2 덤퍼, 및 상기 제 3 덤퍼와 통신 가능하게 연결되어 있는 제어장치를 더 구비하되, 상기 제어장치는 상기 압력센서로 계측한 압력 값, 상기 제 1 온도센서로 계측한 온도 값, 및 상기 제 2 온도센서로 계측한 온도 값을 이용하여 연산을 수행하여 상기 제 1 덤퍼, 상기 제 2 덤퍼, 및 상기 제 3 덤퍼에 개도(開度) 제어 신호를 송신하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 구상화 장치에 있어서, 압력센서와 제1 온도센서가 상기 구상화로의 상부에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 양태는 본체 부에 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀이 형성되고, 하부에 반송용 공기 도입 홀과 반송용 공기 도출 홀이 형성된 구상화로; 상기 구상화로에 부착 방지용 공기와 반송용 공기의 양쪽 모두를 공급하는 송풍 블로어; 일단이 상기 송풍 블로어의 토출부에 연결되고 타단이 2개로 분기되어 상기 분기된 한쪽은 상기 반송용 공기 도입 홀에 연결되고, 다른 쪽은 상기 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀을 통합하는 매니폴드에 연결된 제 1 배관; 상기 2개의 분기의 하나에 설치되어 있는 제 1 덤퍼; 상기 반송용 공기 도출 홀과 제 2 배관을 통하여 연결된 사이클론; 상기 사이클론과 제 3 배관을 통하여 연결된 버그 필터; 상기 구상화로에 설치되어 상기 구상화로내 압력을 감시하는 압력센서; 상기 구상화로에 설치되어 상기 구상화로내 온도를 감시하는 제 1 온도센서; 상기 제 3 배관에 설치된 냉각용 공기 공급부; 상기 냉각용 공기 공급부에 설치되어 냉각용 공기의 공급량을 조절하는 제 2 덤퍼; 상기 제 3 배관에 설치되어 상기 버그 필터에 유입하는 가스의 온도를 감시하는 제 2 온도센서; 상기 버그 필터와 제 4 배관을 통하여 연결된 흡인 블로어; 상기 제 4 배관에 설치되어 상기 흡인 블로어의 흡인량을 조절하는 제 3 덤퍼; 및 상기 압력센서, 상기 제 1 온도센서, 상기 제 2 온도센서, 상기 제1 덤퍼, 상기 제 2 덤퍼, 및 상기 제 3 덤퍼와 통신 가능하게 연결되어 있는 제어장치를 구비한 구상화 장치의 운전방법으로서, 상기 압력센서로 계측한 압력 값, 상기 제 1 온도센서로 계측한 온도 값, 상기 제 2 온도센서로 계측한 온도 값, 및 미리 설정된 압력 값 및 온도 값을 상기 제어장치에 입력하여 연산하고, 이 연산 결과에 의하여 상기 제1 덤퍼, 상기 제 2 덤퍼, 및 상기 제 3 덤퍼로 개도(開度) 제어 신호를 송신하여 이들 개도(開度)를 제어하는 구상화 장치의 운전방법이다.
본 발명에 의하면, 1개의 송풍 블로어와 제 1 덤퍼를 이용하여 부착 방지용의 공기량(Qa) 및 반송용의 공기량(Qb)을 동시에 조정하기 위하여 구상화로에 공급되는 부착 방지용의 공기량(Qa)과 반송용의 공기량(Qb)의 합계, 즉, 사이클론 내에 흡입되는 공기량(Q)을 항상 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 사이클론의 포집 효율을 최적인 상태로 유지할 수 있다. 또, 제 1 덤퍼만을 이용하여 조정을 하기 때문에 조작이 간편해 진다.
또, 본 발명에 의하면, 제어장치를 이용하는 것으로서 로내 온도 및 압력을 최적으로 유지하는 것이 가능하고 고품질인 입자를 높은 생산 효율로 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 구상화 장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래 구상화 장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
[주요부분의 부호의 설명]
10 : 구상화로 11 : 구상화로 버너
12 : 부착 방지용 공기 도입 홀 13 : 반송용 공기 도입 홀
14 : 반송용 공기 도출 홀 15 : 압력센서
16 : 제 1 온도센서 17 : 제 2 배관
20 : 사이클론 21 : 제 3 배관
22 : 냉각용 공기 공급부 23 : 제 2 덤퍼
24 : 제 2 온도센서 30 : 버그 필터
31 : 제 4 배관 32 : 흡인 블로어
33 : 제 3 덤퍼 40c : 송풍 블로어
41 : 매니폴드 42 : 제 1 배관
42a : 제 1 배관의 분기된 한쪽 42b : 제 1 배관의 분기된 다른 쪽
43 : 제 1 덤퍼 50 : 제어장치
이하, 본 발명에 의한 구상화 장치의 일 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 구상화 장치의 일례이고, 도 2의 종래 장치와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략 또는 간략히 했다.
도 1의 구상화 장치에 있어서, 종래 장치와 주로 다른 점은, 제 1 배관(42)이 2개로 분기하고, 상기 분기된 한쪽(42a)이 매니폴드(41)에 연결되어 있는 것과 상기 분기된 다른 쪽(42b)에 제 1 덤퍼(43)가 설치되어 있는 것과 제어장치(50)가 구비되어 있는 것이다.
본 발명에 의한 구상화 장치의 로(10)에는 송풍 블로어(40c)(이하,「블로어(40c)」로 약칭한다.)(이)가 1기만 설치되어 있다. 상기 블로어(40c)의 토출부에 는 상기 제 1 배관(42)의 일단이 연결되어 있다. 그리고 상기 제 1 배관(42)의 타단은 2개로 분기되고, 상기 분기된 한쪽(42a)은 상기 매니폴드(41)의 일단에 연결되고 상기 분기된 다른 쪽(42b)은 반송용 공기 도입 홀(13)에 연결되어 있다. 상기 매니폴드(41)의 복수의 타단은 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀(12, 12,…)을 통합한다. 또, 상기 제 1 배관(42)의 분기된 다른 쪽(42b)에는 Qa와 Qb의 비율을 조절하는 제 1 덤퍼(43)가 설치되어 있다.
이러한 구성을 이용함으로써 1개의 블로어(40c)로부터 부착 방지용 공기와 반송용 공기의 양쪽 모두를 상기 로(10) 내로 공급하는 것이 가능하게 된다. 또, 상기 제 1 덤퍼(43)를 이용함으로써 Qa와 Qb의 비율을 임의로 조절할 수 있다. 이때, Qa와 Qb의 합계는 비율 조정에 의하여 변화되지 않기 때문에 사이클론 내에 흡입되는 공기량(Q)을 항상 일정하게 유지하고, 포집 효율을 최적으로 유지할 수 있다.
단, 상기 제 1 덤퍼(43)는 상기 제 1 배관(42)의 분기점과 상기 반송용 공기 도입 홀(13) 사이에 한정되지 않으며 상기 분기점과 상기 매니폴드(41) 사이에 설치되어 있어도 상관없다.
상기 로(10)에는 압력센서(15)와 제 1 온도센서(16)가 설치되어 있다. 이것에 의하여 상기 로(10) 내의 압력이 적절한 압력으로 유지되고 있는지와 온도가 원료를 용해하는데 충분한지를 확인할 수 있다. 단, 입자가 생성되는 부분인 구상화 버너(11)의 화염 부근을 조사하기 위하여 상기 압력센서(15)와 상기 제 1 온도센서(16)는 상기 로(10)의 상부에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 로(10)의 반송용 공기 도출 홀(14)에는 제 2 배관(17)의 일단이 연결되어 있고, 그 타단은 사이클론(20)의 입구부에 연결되어 있다. 상기 사이클론(20)의 출구부에는 제 3 배관(21)의 일단이 연결되어 있고 타단은 버그 필터(30)의 입구부에 연결되어 있다.
상기 제 3 배관(21)에는 냉각용 공기 도입부(22)가 설치되어 있다. 이 냉각용 공기 도입부(22)는 상기 제 3 배관(21)에 냉각용 공기를 공급하고, 이것에 의하여 상기 사이클론(20)으로부터 상기 버그 필터(30)로 향하는 가스의 온도를 낮출 수 있다. 또, 상기 냉각용 공기 도입부(22)에는 제 2 덤퍼(23)가 설치되어 있고, 이것에 의하여 냉각용의 공기량이 조절 가능해진다. 또, 상기 제 3 배관(21) 상의 상기 버그 필터(30)의 입구 근방에는 제 2 온도센서(24)가 설치되어 있고, 이것에 의하여 상기 버그 필터(30)에 유입되는 가스가 적절한지 어떤지를 확인할 수 있다.
이와 같이, 상기 냉각용 공기 도입부(22)에 사이 제 2 덤퍼(23)를 설치하는 것으로써 가스량의 증가를 최소한으로 억제하면서 상기 버그 필터(30)에 유입되는 가스의 온도를 통상의 버그 필터(30)의 여과 포의 내열 온도인 180℃ 이하, 한편 가스 중의 수분이 결로(結露)하여 여과 포에 부착되지 않는 100℃ 이상의 범위로 조절할 수 있다. 단, 상기 냉각용 공기 도입부(22)는 고온 가스와 냉각용 공기가 충분히 혼합되어 온도가 저하한 후에 상기 버그 필터(30)로 유입되도록 상기 제 3 배관(21) 상의 상기 사이클론(20) 출구 부근에 설치하는 것이 바람직하다.
상기 버그 필터(30)의 출구부에는 제 4 배관(31)의 일단이 연결되어 있고, 타단은 흡인 블로어(32)에 연결되어 있다. 이 흡인 블로어(32)는 구상화 장치 내를 유통하고 있는 가스를 흡인한다.
또, 상기 제 4 배관(31)에는 상기 흡인 블로어(32)의 흡인량을 조절하기 위한 제 3 덤퍼(33)가 설치되어 있고, 이것에 의하여 구상화 장치 내를 유통하고 있는 가스의 흡인량을 조절할 수 있다.
단, 상기 로(10) 내의 압력은 약간 부압(負壓)으로 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제 2 덤퍼(23)의 개도 조정에 의하여 상기 사이클론(20)의 상류 흡인량을 조절하여 상기 로(10) 내의 압력을 조정할 수 있다. 따라서, 상술한 부착 방지용 공기의 효과와 더불어 상기 로(10) 내벽 면에 입자가 부착되는 것을 방지함과 동시에 상기 로(10)로부터 입자가 효율적으로 배출된다.
제어장치(50)는 구상화 장치 내의 가스의 압력 및 온도를 제어하며 압력 지시 조절기(PIC)(51), 온도 지시 조절기(TIC)(52, 52), 및 연산기(Y)(53)를 구비하고 있다. 이 제어장치(50)는 상술한 압력센서(15), 제 1 온도센서(16), 제 2 온도센서(24), 제 1 덤퍼(43), 제 2 덤퍼(23), 및 제 3 덤퍼(33)와 통신케이블을 통하여 연결되어 있다. 단, 상기 제어장치(50)와 상기 각 구성요소들과의 연결 방법으로서는 상기 통신케이블에 한정되지 않고 무선 통신을 이용하여도 괜찮다.
상기 제어장치(50)를 이용한 구상화 장치의 운전방법의 일례를 다음에 설명한다.
상기 압력센서(15), 상기 제 1 온도센서(16), 및 상기 제 2 온도센서(24)로 계측한 압력 값 및 온도 값은 상기 제어장치(50)로 송신함과 동시에 상기 연산기(53)에 입력된다. 이 연산기(53)로 입력된 압력 값 및 온도 값과 상기 압력 지시 조절기(51)와 상기 온도 지시 조절기(52, 52)에 설정된 압력 값 및 온도 값에 의하여 연산된다. 그리고 계측된 압력 값 및 온도 값이, 설정된 압력 값 및 온도 값과 동일하게 되도록 상기 연산기(53)에서 개도 제어 신호가 상기 제 1 덤퍼(43), 상기 제 2 덤퍼(23), 및 상기 제 3 덤퍼(33)로 송신되어 이들의 개도가 제어된다.
단, 상기 제어는 자동적이고 연속적으로 수행된다.
각 덤퍼의 개도와 상기 로(10) 내의 상부의 온도 및 압력과의 관계를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
| 조작 | 로내 상부 온도 | 로내 상부 압력 | |
| (1) | 제1 덤퍼의 개도: 대 | 상승 | 하강 |
| (2) | 제1 덤퍼의 개도: 소 | 하강 | 상승 |
| (3) | 제2 덤퍼의 개도: 대 | 변화 적음 | 상승 |
| (4) | 제2 덤퍼의 개도: 소 | 변화 적음 | 하강 |
| (5) | 제3 덤퍼의 개도: 대 | 변화 적음 | 하강 |
| (6) | 제3 덤퍼의 개도: 소 | 변화 적음 | 상승 |
예를 들면, 로(10) 내의 상부 온도를 상승시킬 경우, (1)의 조작(operation)을 행하지만 그 결과 상기 로(10) 내의 상부의 압력이 하강하기 때문에 (3) 또는 (6)의 조작을 할 필요가 있다.
단, 상기 로(10) 내의 상부의 압력에 대한 효과는 제 3 덤퍼(33)가 제 2 덤퍼(23)보다 크다. 따라서, 이 2개의 덤퍼 개도를 균형있게 제어함으로써, 상기 로(10) 내의 온도 및 압력을 최적으로 유지할 수 있다.
이와 같이, 제어장치(50) 및 이 제어장치(50)를 이용한 구상화 장치의 운전방법을 채택하는 것으로써, 로(10) 내의 온도 및 압력을 최적으로 유지할 수 있고 고품질인 입자를 높은 생산 효율로 생산할 수 있다.
[실시예 1]
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 한층 더 자세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 아래 실시예에 의하여 어떠한 제한도 받지 않는다.
실시예 1에서는 도 1에 표시한 본 발명의 구상화 장치와 도 2에 표시한 종래 장치를 이용하여 입자의 제조 실험을 행하고 양자를 비교했다.
로(10)는 내경 600mm, 높이(길이) 3000mm이고 상기 로(10) 내벽 면에 부착 방지용 공기 도입 홀(12, 12, …)을 원주 방향으로 4열, 수직 방향으로 5단 설치한 것을 이용하였다. 상기 각각의 부착 방지용 공기 도입 홀(12, 12, …)로부터 각각 100 Nm3/h로 부착 방지용 공기를 분출시켜 상기 로(10) 내벽 면에 부착 방지용 공기가 충분히 널리 퍼지도록 했다.
원료 분말로서는 실리카 분말을 이용했다.
일반적으로 구상화 장치를 이용하여 실리카 구상화입자를 제조할 때에 매우 적합한 로(10) 내의 상부의 온도 범위 및 압력 범위는 1500~1600℃,－1.0~－0.8 kPa(G)이다. 여기서, 온도 지시 조절기의 설정 온도를 1550℃로 하고 압력 지시 조절기의 설정 압력을 -0.9 kPa(G)로 했다. 단, 압력은 대기압 기준으로 한 값이다.
한편, 종래 장치에서는 로(10) 내의 상부의 온도 및 압력이 상기 매우 적합한 온도 범위 및 압력 범위를 유지하도록 부착 방지용 공기를 공급하는 송풍 블로어(40a) 및 반송용 공기를 공급하는 송풍 블로어(40b)를 수동으로 조절했다.
실험 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
| 로내 상부 온도 | 로내 상부 압력 | 제품 수율 | |
| 바람직한 온도·압력 | 1500∼1600℃ | -1.0∼-0.8kPa(G) | - |
| 종래장치(블로어 2기) | 1450∼1650℃ | -1.2∼-0.7kPa(G) | 70% |
| 본발명(블로어 1기+덤퍼) | 1550∼1600℃ | -1.0∼-0.9kPa(G) | 95% |
실험 결과에서 본 발명의 구상화 장치를 이용하면 로(10) 내의 상부의 온도 범위 및 압력 범위가 매우 적합한 범위 내로 들어감과 동시에, 95%라고 하는 높은 제품 수율을 얻을 수 있다는 것을 알았다. 또, 얻어진 입자는 양호한 구상 형태를 가지는 고품질인 것이었다.
이에 반하여, 종래 장치를 이용하면, 로(10) 내의 상부의 온도 범위 및 압력 범위가 적합한 범위 내를 벗어나 제품 수율도 70%밖에 얻을 수 없다는 것을 알았다.
단, 본 실시예에서 제품 수율이란 원료의 투입량에 대한 제품 회수량을 말한다.
본 발명의 구상화 장치에 의하면, 사이클론의 포집 효율을 최적인 상태로 유지하면서 로내 온도 및 압력을 최적으로 유지함으로써 고품질인 입자를 높은 생산 효율로 생산할 수 있기 때문에 산업상 유용하다.
Claims (3)
- 구상화로와 사이클론과 버그 필터를 구비한 구상화 장치로서,상기 구상화로는 최상부에 구상화 버너를 수직 하향으로 구비하고, 본체 부에 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀이 형성되고, 하부에 반송용 공기 도입 홀과 반송용 공기 도출 홀이 형성되고,상기 부착 방지용 공기 도입 홀과 상기 반송용 공기 도입 홀이 제 1 배관을 통하여 송풍 블로어에 연결되고,상기 반송용 공기 도출 홀은 제 2 배관을 통하여 상기 사이클론에 연결되고,상기 사이클론은 제 3 배관을 통하여 상기 버그 필터에 연결되고,상기 제 3 배관은 냉각용 공기 도입부를 구비하고,상기 버그 필터는 제 4 배관을 통하여 흡인 블로어에 연결되고,상기 제 1 배관은 일단이 상기 송풍 블로어의 토출부에 연결되고, 타단이 2개로 분기되어, 상기 분기된 한쪽은 상기 반송용 공기 도입 홀에 연결되고, 상기 분기된 다른 쪽은 상기 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀을 통합하는 매니폴드에 연결되고,상기 2개 분기의 하나에 제 1 덤퍼가 설치되고, 상기 제 １ 덤퍼는, 부착 방지용의 공기량(Qa) 및 반송용의 공기량(Qb)의 비율을 임의로 조정할 수 있고, 상기 공기량(Qa)과 공기량(Qb)의 합계인 상기 사이클론 내에 흡입되는 공기량(Q)를 항상 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 구상화 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 구상화로에 설치되어 상기 구상화로내 압력을 감시하는 압력센서;상기 구상화로에 설치되어 상기 구상화로내 온도를 감시하는 제 1 온도센서;상기 냉각용 공기 도입부에 설치되어 냉각용 공기의 공급량을 조절하는 제 2 덤퍼;상기 제 3 배관에 설치되어 상기 버그 필터에 유입하는 가스의 온도를 감시하는 제 2 온도센서;상기 제 4 배관에 설치되어 상기 흡인 블로어의 흡인량을 조절하는 제 3 덤퍼; 및상기 압력센서, 상기 제 1 온도센서, 상기 제 2 온도센서, 상기 제 1 덤퍼, 상기 제 2 덤퍼, 및 상기 제 3 덤퍼와 통신 가능하게 연결되어 있는 제어장치를 더 구비하되, 상기 제어장치는 상기 압력센서로 계측한 압력 값, 상기 제 1 온도센서로 계측한 온도 값, 및 상기 제 2 온도센서로 계측한 온도 값을 이용하여 연산을 행하여 상기 제 1 덤퍼, 상기 제 2 덤퍼, 및 상기 제 3 덤퍼에 개도(開度) 제어 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 구상화 장치.
- 본체 부에 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀이 형성되고, 하부에 반송용 공기 도입 홀과 반송용 공기 도출 홀이 형성된 구상화로;상기 구상화로에 부착 방지용 공기와 반송용 공기의 양쪽 모두를 공급하는 송풍 블로어;일단이 상기 송풍 블로어의 토출부에 연결되고, 타단이 2개로 분기되어 상기 분기된 한쪽은 상기 반송용 공기 도입 홀에 연결되고, 다른 쪽은 상기 복수의 부착 방지용 공기 도입 홀을 통합하는 매니폴드에 연결된 제 1 배관;상기 2개의 분기의 하나에 설치되어 있는 제 1 덤퍼;상기 반송용 공기 도출 홀과 제 2 배관을 통하여 연결된 사이클론;상기 사이클론과 제 3 배관을 통하여 연결된 버그 필터;상기 구상화로에 설치되어 상기 구상화로내 압력을 감시하는 압력센서;상기 구상화로에 설치되어 상기 구상화로내 온도를 감시하는 제 1 온도센서;상기 제 3 배관에 설치된 냉각용 공기 공급부;상기 냉각용 공기 공급부에 설치되어 냉각용 공기의 공급량을 조절하는 제 2 덤퍼;상기 제 3 배관에 설치되어 상기 버그 필터에 유입하는 가스의 온도를 감시하는 제 2 온도센서;상기 버그 필터와 제 4 배관을 통하여 연결된 흡인 블로어;상기 제4 배관에 설치되어 상기 흡인 블로어의 흡인량을 조절하는 제 3 덤퍼; 및상기 압력센서, 상기 제 1 온도센서, 상기 제 2 온도센서, 상기 제 1 덤퍼, 상기 제 2 덤퍼, 및 상기 제 3 덤퍼와 통신 가능하게 연결되어 있는 제어장치를 구비한 구상화 장치의 운전방법으로서,상기 압력센서로 계측한 압력 값, 상기 제 1 온도센서로 계측한 온도 값, 상기 제 2 온도센서로 계측한 온도 값, 및 미리 설정된 압력 값 및 온도 값을 상기 제어장치에 입력하여 연산하고, 이 연산 결과에 의하여 상기 제 1 덤퍼, 상기 제 2 덤퍼, 및 상기 제 3 덤퍼에 개도 제어 신호를 송신하여 이들의 개도를 제어하는 것을 특징으로 하는 구상화 장치의 운전방법.
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