KR100976385B1 - 로터리 킬른 로 - Google Patents

Abstract

[과제] 킬른(kiln) 본체 내에서 피(被)처리물의 바라는 바의 체류시간 및 층 두께를 얻을 수 있는 로터리 킬른 로(爐)를 제공한다.

[해결수단] 축 둘레를 회전하는 킬른 본체(2)를 구비하고, 이 킬른 본체(2)를 회전시켜서 킬른 본체(2) 내에 투입된 피처리물(4)을 가열하여 배출하는 로터리 킬른 로(1)에 있어서, 킬른 본체(2)의 내벽에 돌출하는 리프터(12)를 구비하고, 이 리프터(12)를, 그 회전방향(R) 앞쪽의 앞쪽 면(12b)이 회전방향(R) 후방으로 경사지도록 구성하여, 리프터(12)가 소정의 높이에 도달하여 한꺼번에 피처리물(4)이 낙하하지 않고, 소정의 높이에 도달할 때까지 서서히 피처리물(4)을 낙하시킴으로써, 낙하거리를 짧게 하여, 피처리물(4)의 비산(飛散)량을 저감시켜, 충분히 연소한 피처리물(4)의 잔재를 회수한다.

로터리 킬른 로, 피처리물, 리프터

Description

로터리 킬른 로{Rotary kiln furnace}

본 발명은, 로터리 킬른 로(爐)에 관한 것이다.

종래, 회전하는 킬른 본체를 구비하고, 이 킬른 본체의 상류 측에, 킬른 본체 내에 투입되는 피(被)처리물을 연소시키기 위한 버너가 설치되고, 킬른 본체의 내벽에, 피처리물을 교반(攪拌)함과 함께 이 피처리물을 하류 측으로 이동시키는 사각 형상의 날개(리프터)가 설치되는 로터리 킬른 로(Rotary kiln furnace)가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평10－054523 공보

그러나, 상기 로터리 킬른 로에서는, 피처리물을 리프터로 교반하고 있음에도 불구하고, 피처리물이 충분히 연소되지 않고 배출된다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 피처리물을 충분히 연소할 수 있는 로터리 킬른 로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

여기에서, 본 발명자들은 예의 검토한 결과, 상기 로터리 킬른 로에서는, 킬른 본체의 리프터가 교반을 행하기 위하여 피처리물을 회전에 의하여 상부까지 들어올리기 때문에, 킬른 본체의 상부로부터 피처리물이 한꺼번에 낙하하여 비산하고, 이 비산한 피처리물이 연소가스 및 배기가스의 기류에 의하여 상류 측에서 하류 측으로 흐르게 되어, 킬른 본체 내에서 필요한 체류시간을 얻을 수 없는 것이 원인인 것을 밝혀냈다.

따라서, 본 발명에 의한 로터리 킬른 로는, 축 둘레를 회전하는 킬른 본체를 구비하고, 이 킬른 본체를 회전시켜서 상기 킬른 본체 내에 투입된 피처리물을 가열하여 배출하는 로터리 킬른 로에 있어서, 킬른 본체의 내벽에 돌출되도록 설치되어, 킬른 본체의 회전방향 앞쪽 면이 회전방향 후방으로 경사져 있는 리프터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 로터리 킬른 로에 있어서는, 킬른 본체가 회전하면, 킬른 본 체 내에 투입된 피처리물은 리프터에 의하여 들어 올려져, 이 리프터의 회전방향 앞쪽 면의 경사를 따라서 회전방향 후방으로 낙하한다. 즉, 리프터가 소정의 높이에 도달하여 한꺼번에 피처리물이 낙하하는 것이 아니고, 소정의 높이에 도달할 때까지 서서히 피처리물이 낙하하기 때문에, 낙하거리가 짧아져, 피처리물의 비산량이 저감한다. 이로 인하여, 피처리물이 하류 측에 비산하는 것을 억제할 수 있어서, 킬른 본체 내에서 필요한 체류시간을 얻는 것이 가능하게 된다.

여기에서, 상기 리프터는, 킬른 본체의 축선방향에 대하여 경사지도록 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성을 채용하였을 경우, 킬른 본체에 투입된 피처리물은 리프터의 경사각도에 따라서 하류 측으로 이동하는 속도가 변하기 때문에, 리프터의 경사각도를 적절히 설정함으로써, 킬른 본체 내에서의 체류시간 및 층 두께를 조정하는 것이 가능하게 된다.

이 경우, 상기 리프터는, 축선방향으로 복수 설치되고, 킬른 본체의 축선방향의 위치에 따라서 경사각도가 다르게 되도록 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성을 채용하였을 경우, 킬른 본체의 축선방향의 위치에 따라서 피처리물의 이동속도를 바꿀 수 있어서, 각 위치마다 바라는 바의 층 두께로 조정하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 킬른 본체 내에서 피처리물의 바라는 바의 체류시간 및 층 두께를 얻을 수 있어서, 피처리물을 충분히 연소할 수 있는 로터리 킬른 로를 제공하는 것이 가능하게 된다.

이하, 본 발명에 의한 로터리 킬른 로의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 실시예에 관련되는 로터리 킬른 로(1)를 나타내는 단면도, 도 2는, 킬른 본체(2) 내벽의 전개도, 도 3은, 도 1에 있어서의 III－III화살표에서 본 도면, 도 4는, 리프터를 나타내는 사시도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 관련되는 로터리 킬른 로(1)는, 수평 설치면(Z)에 설치된 가로형 회전식의 로터리 킬른 로로서, 킬른 본체(2), 프론트 월(3)을 구비하고 있다.

킬른 본체(2)는, 회전하면서 투입되는 피처리물(4)을 반송방향(축선방향)(F)으로 반송함과 함께 연소시켜서 배출하는 것이다. 이 킬른 본체(2)는, 원통 형상을 이루며, 그 내벽(5)은, 내화재에 의하여 내장되어 있다. 이 킬른 본체(2)는, 베이스(6) 상에 고정되어 반송방향(F)으로 복수 병설된 지지부(7)에 의하여 회전 가능하게 지지됨과 함께, 베이스(6) 상의 구동부(8)를 구동원으로 하여 회전된다. 킬른 본체(2)는, 회전축선을 경사시켜서 설치되어 있고, 이로써, 피처리물(4)을 높은 측(상류 측)으로부터 낮은 측(하류 측)으로 반송하며, 연소 잔재를 하류 측 단부(端部)에 설치된 배출구(9)로부터 배출시킨다.

프론트 월(3)은, 베이스(6) 상에 고정되어 있고, 킬른 본체(2)의 앞 부분이 회전 가능하게 삽입된다. 이 프론트 월(3)에는, 킬른 본체(2) 내에 연결 통과하여 피처리물(4)을 킬른 본체(2) 내에 투입하기 위한 투입부(10)가 접속되어 있다. 또한, 프론트 월(3)에는, 킬른 본체(2) 내에 투입된 피처리물(4)을 연소시키기 위한 버너(11)가 설치되어 있고, 이 버너(11)는, 배출구(9)를 향하여 킬른 본체(2) 내에 화염을 분사한다. 다만, 배출구(9)에 대하여서는, 도시를 생략한 ２차 연소실이나 배출물 받이가 접속된다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 킬른 본체(2)의 내벽(5)에는, 피처리물(4)을 교반하기 위하여 돌출하는 리프터가 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 전반부에 리프터 12가, 후반부에 리프터 13이 각각 설치되어 있다. 이들 리프터(12, 13)는, 둘레방향으로 각각 복수 설치되어 있음과 함께, 반송방향(축선방향)(F)을 따라서 각각 복수 설치되어 있다. 각 리프터(12, 13)는, 상류 측으로부터 하류 측을 향하여, 반송방향(F)에 대하여 회전방향(R) 전방으로 경사지도록 설치되어 있다. 그리고, 리프터 12는, 반송방향(F)에 대하여, 여기에서는, 30°경사지도록 설치되고, 리프터 13은, 반송방향(F)에 대하여, 여기에서는, 15°경사지도록 설치되어 있다.

도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 리프터(12, 13)는, 각각 횡단면(그 길이방향에 직교하는 단면) 사다리꼴 형상으로 형성되어 있고, 길이방향으로 뻗은 직사각형으로 형성되어 킬른 본체(2)의 내벽(5)에 고정되는 바닥면(12a, 13a)과, 회전방향(R) 앞쪽의 면으로서 회전방향(R) 후방으로 경사지는 앞쪽 면(12b, 13b)과, 회전방향(R) 뒤쪽의 면으로서 회전방향(R) 전방으로 경사지는 뒤쪽 면(12c, 13c)과, 바닥면(12a, 13a)보다 작게 된 상면(12d, 13d)과, 양단부를 닫는 사다리꼴 형상의 단면(端面)(12e, 13e)에 의하여 구성되어 있다.

이어서, 로터리 킬른 로(1)의 동작에 대하여 설명한다. 우선, 구동부(8)를 구동하여 킬른 본체(2)를 축 둘레로 회전시키고, 버너(11)로부터 화염을 분사시킨다. 킬른 본체(2) 안이 소정의 고온상태가 되면, 피처리물(4)이 투입부(10)를 통하여 킬른 본체(2) 내에 투입되어, 버너(11)로부터 분사되는 화염에 의하여 연소된다. 그리고, 킬른 본체(2)의 회전에 수반하여, 피처리물(4)은, 리프터(12, 13)에 의하여 교반되면서, 킬른 본체(2)의 경사를 따라서 배출구(9)를 향하여 반송된다.

여기에서, 리프터(12, 13)는, 상류 측으로부터 하류 측을 향하여, 반송방향(F)에 대하여 회전방향(R) 전방으로 경사지도록 설치되어 있기 때문에(도 2 참조), 킬른 본체(2)의 회전을 따르는 리프터(12, 13)의 회전에 의하여 피처리물(4)의 일부는 상류 측으로 되밀려, 리프터(12, 13)에 대응하는 위치에서는, 피처리물(4)의 반송속도가 늦어짐과 함께 층 두께가 커진다. 또한, 리프터 13의 경사각도보다도 리프터 12의 경사각도 쪽이 크기 때문에, 리프터 13보다도 리프터 12 쪽이 피처리물(4)의 일부를 밀어 되돌리는 힘이 커진다. 이로 인하여, 리프터 13에 대응하는 위치의 피처리물(4)보다도 리프터 12에 대응하는 위치의 피처리물(4) 쪽이 반송속도가 늦어짐과 함께 층 두께가 커진다. 여기에서의 피처리물(4)은, 그 연소 특성으로부터 하류 측에 있어서 산소와의 접촉시간을 많이 취할 필요가 있다. 그래서, 여기에서는 상류 측의 층 두께를 하류 측보다 두꺼운 임의의 층 두께, 하류 측의 층 두께를 상류 측보다 얇은 임의의 층 두께로 함으로써, 최적인 연소조건을 얻을 수 있다. 이와 같이 하여, 피처리물(4)은, 리프터(12, 13)의 수, 위치 및 경사 각도에 따라서 소정의 층 두께가 형성되고, 소정의 체류시간을 경과하면서 킬른 본체(2) 내를 유동하여, 킬른 본체(2)의 경사회전에 따라 배출구(9)로 향한다.

이때, 킬른 본체(2) 내에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 리프터(12, 13)의 앞쪽 면(12b, 13b)보다 회전방향(R) 전방의 피처리물(4)은, 킬른 본체(2)의 회전에 수반하여, 리프터(12, 13)에 의하여 들어 올려진다. 그리고, 피처리물(4)은, 리프터(12, 13)가 킬른 본체(2)의 하부로부터 상부로 회전해 가는 동안에, 앞쪽 면(12b)의 경사(화살표 A 참조)를 따라서 서서히 낙하해 가서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 리프터(12, 13)가 소정의 높이에 도달할 때까지 모든 피처리물(4)이 낙하하여 끝마친다. 따라서, 피처리물(4)의 낙하거리가 종래에 비하여 짧아져서, 피처리물(4)은 완만하게 낙하하기 때문에, 낙하 중의 비산이나 낙하충격에 의한 비산이 저감되어, 소정의 층 두께로 소정의 체류시간을 경과하여, 배출구(9)로부터 배출된다.

여기에서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 종래기술의 로터리 킬른 로(21)에 있어서는, 리프터(23)가 횡단면 사각 형상으로 형성되어 있기 때문에, 킬른 본체(22)의 회전에 수반하여 리프터(23)의 회전방향(R) 앞쪽의 면에 의하여 들어 올려진 피처리물(4)은 좀처럼 낙하하지 않고, 도 8에 나타내는 바와 같이, 상부의 소정 높이(본 실시예의 소정 높이와 대략 동일 높이)에 도달하면, 한꺼번에 낙하한다. 따라서, 피처리물(4)의 낙하거리가 길어서, 낙하 중에 비산(도면 중의 화살표 a 참조)함과 함께 낙하충격에 의하여 비산(도면 중의 화살표 b 참조)하여, 연소가스 및 배기가스의 기류에 의하여 하류 측으로 흘러버려, 일부의 피처리물(4)은, 충분한 체류시간을 얻을 수 없게 되지만, 본 실시예에서는, 이것이 해소되고 있다.

즉, 본 실시예에 관련되는 로터리 킬른 로(1)에 있어서는, 킬른 본체(2)가 회전하면, 킬른 본체(2) 내에 투입된 피처리물(4)이 리프터(12, 13)에 의하여 들어 올려져, 이 리프터(12, 13)의 앞쪽 면(12b, 13b)의 경사를 따라서 회전방향(R) 후방으로 낙하하도록 하여, 피처리물(4)을, 리프터(12, 13)가 소정의 높이에 도달하여 한꺼번에 낙하시키는 것이 아니라, 소정의 높이에 도달할 때까지 서서히 낙하시켜, 낙하거리를 짧게 하여 비산량을 저감하도록 하고 있기 때문에, 종래기술의 과제인 피처리물(4)이 하류 측으로 비산하는 것을 억제할 수 있어서, 킬른 본체(2) 내에서 바라는 바의 체류시간 및 층 두께를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에 관련되는 로터리 킬른 로(1)에 있어서는, 킬른 본체(2)에 투입된 피처리물(4)은 리프터(12, 13)의 경사각도에 따라서 하류 측으로 이동하는 속도가 변하기 때문에, 리프터(12, 13)의 경사각도를 적절히 설정함으로써, 킬른 본체(2) 내에 있어서의 피처리물(4)의 체류시간 및 층 두께를 조정하는 것이 가능하게 된다.

또한, 반송방향(F)으로 병설된 리프터 12와 리프터 13을 경사각도가 다르게 되도록 설치하였기 때문에, 킬른 본체(2)의 축선방향의 위치에 따라서 피처리물(4)의 이동속도를 바꿀 수 있어서, 각 위치마다 소정의 층 두께로 조정하는 것이 가능하게 되어, 최적인 연소조건을 얻을 수 있다.

이상, 본 발명을 그 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 예컨대, 상기 실시예에 있어서는, 각 리프터(12, 13)는, 상류 측으로부터 하류 측을 향하여, 반송방향(F)에 대하여 회전방향(R) 전방으로 경사지게 설치하도록 설명하였지만, 상류 측으로부터 하류 측을 향하여, 반송방향(F)에 대하여 회전방향(R) 후방으로 경사지도록 설치하여도 좋다. 이 경우, 킬른 본체가 회전하면, 피처리물은 리프터에 의하여 하류 측으로 밀려 나아가기 때문에, 경사각도를 크게 하는 만큼 반송속도가 빨라져, 층 두께가 작아진다.

또한, 상기 실시예에 있어서는, 킬른 본체(2)를 경사 배치할 경우에 대하여 설명하였지만, 수평 배치로 하여도 좋다. 이 경우, 리프터를, 상류 측으로부터 하류 측을 향하여, 반송방향(F)에 대하여 회전방향(R) 후방으로 경사지도록 설치함으로써, 피처리물(4)을 하류 측으로 반송할 수 있다.

[실시예]

다음으로, 로터리 킬른 로(1)의 리프터의 경사각도에 의한 효과를 실증하기 위하여, 킬른 본체(2) 내의 리프터의 경사각도를 바꾸어, 피처리물의 체류시간과 층 두께를 계측한 실시예 1, 2 및 비교예 1을 설명한다.

(실시예 1)

로터리 킬른 로 및 피처리물을 이하의 조건으로 하였다.

킬른 본체 : 내경 600㎜ × 길이 1200㎜

킬른 본체의 회전수 : 0.18rpm

리프터 : 높이 25㎜ × 폭 20㎜ × 길이 100

리프터의 설치위치 : 상류 단(端)으로부터 400㎜

리프터의 개수 : 둘레방향으로 10개

리프터의 설치간격 : 약 188㎜

피처리물 : 탄소(C) 및 유황(S) 성분을 포함하는 재

피처리물의 투입량 : 150g/min

또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 리프터의 경사각도를, 상류 측으로부터 하류 측을 향하여, 반송방향(F)에 대하여 회전방향(R) 전방으로 15°경사지도록 설치하였다.

(실시예2)

도 10에 나타내는 바와 같이, 리프터의 경사각도를, 30°로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.

(비교예1)

도 11에 나타내는 바와 같이, 리프터의 경사각도를 0°로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.

계측의 결과, 층 두께를 도 12에 나타낸다. 도 12로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1, 2와 같이 , 리프터를 설치함으로써 피처리물의 층 두께가 변화되고, 또한, 리프터의 경사각도에 따라서도, 피처리물의 층 두께가 변화되는 것을 알 수 있다. 이 결과에 근거하여, 리프터의 경사각도를 적절히 설정하고, 또한/또는, 다른 경사각도를 가지는 리프터를 축선방향으로 조합시킴으로써, 바라는 바의 층 두께 및 층 두께의 기울기를 얻는 것이 가능하게 된다.

도 1은, 실시예에 관련되는 로터리 킬른 로를 나타내는 단면도이다.

도 2는, 도 1에 나타내는 킬른 본체의 내벽의 전개도이다.

도 3은, 도 1에 있어서의 III－III화살표에서 본 도면이다.

도 4는, 리프터를 나타내는 사시도이다.

도 5는, 킬른 본체가 회전하였을 때의 피처리물의 제1 상태를 나타내는 도이다.

도 6은, 도 5의 상태로부터 킬른 본체가 더욱 회전하였을 때의 피처리물의 제2 상태를 나타내는 도이다.

도 7은, 종래기술에 있어서 킬른 본체가 회전하였을 때의 피처리물의 제1 상태를 나타내는 도이다.

도 8은, 도 7의 상태로부터 킬른 본체가 더욱 회전하였을 때의 피처리물의 제2 상태를 나타내는 도이다.

도 9는, 실시예 1에 있어서의 킬른 본체의 내벽의 전개도이다.

도 10은, 실시예 2에 있어서의 킬른 본체의 내벽의 전개도이다.

도 11은, 비교예에 있어서의 킬른 본체의 내벽의 전개도이다.

도 12는, 실시예 1, 2 및 비교예 1에 의한 피처리물의 층 두께를 나타내는 그래프이다.

*부호의 설명*

1 : 로터리 킬른 로

2 : 킬른 본체

4 : 피(被)처리물

5 : 내벽(內壁)

12, 13 : 리프터(lifter)

Claims (3)

1. 축 둘레를 회전하는 킬른(kiln) 본체를 구비하고, 회전축선을 경사지게 하여 설치된 이 킬른 본체를 회전시켜서 상기 킬른 본체 내에 투입된 피(被)처리물을 가열하여 배출하는 로터리 킬른 로(爐)에 있어서,

   상기 킬른 본체의 내벽에 돌출하도록 설치되고, 상기 킬른 본체의 회전방향 앞쪽의 면이 상기 회전방향 후방으로 경사져 있는 리프터(lifter)를 구비하는 것을 특징으로 하는 로터리 킬른 로.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 리프터는, 상류측으로부터 하류측을 향하여 반송방향에 대하여 회전방향 전방으로 경사지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 로터리 킬른 로.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 리프터는, 축선방향으로 복수(複數) 설치되고, 상기 킬른 본체의 축선방향 위치에 따라서 경사각도가 다르게 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 로터리 킬른 로.

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