KR101112099B1

KR101112099B1 - 시멘트 소성로 가열장치

Info

Publication number: KR101112099B1
Application number: KR1020100047681A
Authority: KR
Inventors: 민윤식; 손상두; 권경진
Original assignee: (주)금강씨엔티
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2012-02-22
Also published as: KR20110128067A

Abstract

본 발명은 시멘트 소성로 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시멘트 소성로를 가열하기 위한 가열장치의 주원료인 고체연료의 점화시간을 단축하기 위해, 고체연료가 압송되는 연료공급공이 형성된 연료공급부와, 상기 연료공급공의 내부에 장착되어 외부에서 압송되는 가스와 공기를 각기 다른 위치로 공급하는 공급수단이 마련되고, 상기 공급수단의 전방에 위치되어 가스와 공기를 각기 다른 각도로 분사시키는 분사수단이 포함되어, 가스와 공기가 압송되는 고체연료와 합류되면서 분사수단의 전방으로 와류가 형성되도록 한 버너부로 이루어지되, 상기 공급수단은 가스를 공급받는 가스공이 형성되고 상기 가스공의 둘레로 이격되게 공기를 공급받는 공기공이 형성되며, 상기 분사수단은 가스공의 전방에 형성시킨 안내편에 가스가 충돌되어 상기 가스공과 직립으로 연통시킨 가스분사공을 통해 고체연료의 흐름범위에 분사 및 합류되도록 하고, 상기 가스분사공의 후방에 위치되고 공기공과 연통되게 형성시킨 공기분사공을 통해 분사되는 공기가 공기분사공의 전방에 구배지게 형성시킨 확개면에 충돌되어 고체연료의 흐름범위에 예각으로 합류되는 구성으로 인해, 초기 점화가 단시간에 발생하게 되고, 고체연료가 점화되는 거리를 최소화되어, 가스화염형성의 효율이 증가되는 효과가 있다.

Description

시멘트 소성로 가열장치{Cement kiln heating device}

본 발명은 시멘트 소성로 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시멘트 소성로를 가열하기 위한 가열장치의 주원료인 고체연료의 점화시간을 단축하기 위한 시멘트 소성로 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로, 시멘트를 만드는 공정은 다음과 같다. 채굴된 석회석은 세 차례 조쇄 과정을 거친다. 1차 조쇄에서 직경 40~210㎝인 원석이 30㎝ 이하로 부서지고 2차 조쇄에서는 8㎝ 이하, 3차 조쇄에서 2.5㎝ 이하인 밤톨만 한 크기로 변한다.

그리고, 조쇄가 끝난 석회석은 혼합 과정을 거친 후 부원료와 함께 분말 상태로 더욱 잘게 부순다. 이때 석회석과 부원료를 9대1 비율로 섞는다.

저장 사일로에서 공급된 미세분말 원료는 시멘트의 가장 중요한 공정인 `소성` 과정을 거친 뒤 `클링커`(가루로 만들기 전 상태의 시멘트 덩어리)로 만들어진다. 소성 과정은 쉽게 말해 미세분말 원료를 구워 클링커를 만드는 것이다.

상기와 같은 방법으로 혼합된 미세분말 원료를 소성로에 투입하고, 소성로 내부에 설치된 가열장치에서 발생하는 화염을 이용하여 미세분말을 1,350℃ 이상 온도로 굽게 된다. 투입된 원료는 고온에서 각종 화학반응을 일으켜 시멘트 반제품인 클링커가 만들어진다.

종래에는, 소성로 내부에 투입된 미세분말을 가열시키기 위한 주 연료로 고체연료를 사용하여 고체화염이 발생되도록 하였다. 그러나 가열장치 내부에서 압송되는 고체연료는 발화점이 높다. 그리하여 고체연료를 점화시키는 가스화염이 형성되도록 가스와 공기가 혼합된 연소체가 분사되는 버너를 가열장치 내부에 설치한다.

여기서, 고체연료의 압송방향과 버너에서 분사되는 연소체의 분사방향이 동일하다. 이때, 분사각이 작은 연소체에서 형성되는 가스화염에 직진성을 갖으며 분사되는 고체연료가 합류되어야 하기 때문에 고체연료가 점화되는 거리가 멀어지게 된다.

즉, 고체연료가 가스화염에 합류되지 않는 불연소 구간이 길어져 열효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

더불어, 연소체의 분사각이 작은 종래 버너의 열효율을 높여주기 위해 보다 많은 연료가 제공되며, 연소체의 분사거리를 높여주기 위해 고압으로 분사시키게 된다. 이로 인해 노즐의 부식과 마모가 빠르게 진행되어 연소체의 분사량 및 분사압을 제어하기 어렵게 되는 문제점이 있었다.

또한, 연소체를 고압으로 분사하기 위해선 좁은 노즐간격을 통화하기 위해 미세분무를 하게 된다. 이때, 연소체에 포함된 이물질이 노즐의 토출공에 막히게 되는 문제점이 있었다. 그로 인해, 노즐 막힘을 줄이기 위한 공급수 필터장치가 추가로 필요하게 되어 유지관리가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 소성로를 가열하기 위한 가열장치의 주원료인 고체연료를 점화시 가스 및 공기가 혼합된 연소체의 분사범위가 고체연료의 압송범위까지 확개되도록 한 버너를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 버너에서 분사되는 연소체가 고체연료의 압송범위에 합류되면서 버너의 전방에 와류가 형성되도록 하여 고체연료의 압송범위까지 형성된 가스화염에 고체연료가 합류되도록 하는 데 있다.

그리고 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 가스와 혼합되는 공기의 배출량, 배출압, 배출각을 조절할 수 있도록 하여 연소체의 와류 형성거리, 연소체의 가스화염온도 등을 선택적으로 조절할 수 있도록 하는 데 있다.

아울러, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 가스와 혼합되는 공기의 배출량, 배출압, 배출각의 조절상태가 유지되도록 하는 데 있다.

덧붙여, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 버너에서 분사되는 연소체가 확개되면서 분사되도록 하여 고체연료의 점화시간이 단축되는데, 그로 인해 연소체가 배출되는 간격을 크게 하여 운용할 수 있어서 노즐이 막히지 않도록 하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 시멘트 클링커를 소성시 소성로의 가열과 클링커 소성온도를 유지시키기 위해 소성로 내부를 가열하는 시멘트 소성로 가열장치에 있어서, 고체연료가 압송되는 연료공급공이 형성된 연료공급부와, 상기 연료공급공의 내부에 장착되어 외부에서 압송되는 가스와 공기를 각기 다른 위치로 공급하는 공급수단이 마련되고, 상기 공급수단의 전방에 위치되어 가스와 공기를 각기 다른 각도로 분사시키는 분사수단이 포함되어, 가스와 공기가 압송되는 고체연료와 합류되면서 분사수단의 전방으로 와류가 형성되도록 한 버너부로 이루어지되, 상기 공급수단은 가스를 공급받는 가스공이 형성되고 상기 가스공의 둘레로 이격되게 공기를 공급받는 공기공이 형성되며, 상기 분사수단은 가스공의 전방에 형성시킨 안내편에 가스가 충돌되어 상기 가스공과 직립으로 연통시킨 가스분사공을 통해 고체연료의 흐름범위에 분사 및 합류되도록 하고, 상기 가스분사공의 후방에 위치되고 공기공과 연통되게 형성시킨 공기분사공을 통해 분사되는 공기가 공기분사공의 전방에 구배지게 형성시킨 확개면에 충돌되어 고체연료의 흐름범위에 예각으로 합류되는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 고체연료의 흐름범위에 가스는 직립으로 분사시키고 공기는 예각으로 분사시켜 혼합된 연소체의 분사범위가 연료공급공의 내벽까지 확개되도록 하여 압송되는 고체연료가 연소체에 합류되면서 버너부의 전방으로 와류가 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 버너부는, 상기 연료공급공의 내부에 배치되는 결합부재가 마련되고, 상기 결합부재의 전방에 일체로 형성되고 결합부재가 연결된 쪽의 타측면에는 안착면이 형성된 안내부재로 이루어지되, 상기 가스공은 상기 안착면의 단부까지 안내부재의 중앙에 관통되며 상기 공기공은 안내부재와 연결되는 결합부재의 단부까지 관통되어 가스와 공기를 구획되게 공급시키는 공급수단과, 상기 결합부재의 외주연 끝단에 일부가 체결되어 상기 안내부재의 외주연과 이격되게 안내부재를 수용하는 조절수단과, 상기 안착면의 전방에는 상기 확개면이 외주연에 형성된 확개부재가 안착되어 상기 조절수단의 끝단과 확개면 사이에 형성된 공기분사공으로 공기가 분사되고, 상기 확개부재의 중앙을 관통하여 가스공에 설치되는 가스분사부재에는 상기 안내편과 안착면 사이에 직립되게 형성된 가스분사공으로 가스가 분사되도록 한 분사수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 안내부재의 외주연에 굴곡진 안내면을 형성시켜 상기 안내면과 상기 조절수단의 내주연 사이에 공기공과 연통된 공기흐름로가 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 안내부재의 끝단 외주연에 확개홈을 형성시켜 상기 확개홈의 내측면에 경사면이 형성되도록 하고, 상기 조절수단의 내주연 일부를 내향되게 돌출시킨 단턱이 확개홈에 위치되어, 상기 단턱과 경사면을 통해 공기가 방사형태로 분사되도록 한 것을 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 조절수단의 끝단 외주연에는 체결위치의 조절이 가능한 조절부재를 체결시켜 상기 조절부재의 체결위치에 따라 공기분사공을 통해 배출되는 통로의 넓이가 가변되는 것을 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 공급수단과 조절수단 사이에 위치되어 조절수단의 체결위치에 따라 가변된 공기분사공의 간격을 확정시켜주는 스페이서를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 가스분사공의 입구를 기준으로 가스가 분사되는 각도 α는 5° 내지 15°이고, 상기 공기가 공급되는 방향을 기준으로 공기가 분사되는 각도 β는 90° 내지 110°인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 연소체의 와류생성거리는 상기 안착면을 기준으로 50mm 내지 200mm이고, 상기 연소체가 점화되어 생성된 가스화염에 압송된 고체연료가 합류되어 점화되는 거리는 상기 안착면을 기준으로 100mm 내지 500mm 인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 시멘트 소성로 가열장치는 외부로부터 가스공을 통해 공급받은 가스가 안내편에 충돌하면서 가스분사공을 통해 직립범위로 분사되고, 공기공을 통해 공급받은 공기가 구배진 확개면을 따라 예각범위로 분사되어, 가스 및 공기가 혼합된 연소체의 분사범위가 고체연료의 압송범위까지 확개되도록 하여, 고체연료의 초기 점화가 단시간에 이루어지게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 시멘트 소성로 가열장치는 고체연료의 흐름범위에 가스는 직각범위로 분사시키고, 공기는 예각범위로 분사시킴으로 인해 연소체의 분사범위가 연료공급공의 내벽까지 확개되어, 압송되는 고체연료에 연소체가 합류되면 안내편의 전방으로 와류가 형성되어 고체연료의 압송범위까지 형성된 가스화염에 고체연료가 합류되도록 하여, 고체연료의 점화거리 및 점화시간이 단축되는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 시멘트 소성로 가열장치는 조절수단의 끝단 외주연에 조절부재를 결합시켜 조절부재가 결합되는 위치에 따라 확개부재와 조절수단의 간격이 조절되어, 가스와 혼합되는 공기의 배출량, 배출압, 배출각을 조절할 수 있도록 하여 연소체의 와류 형성거리, 연소체의 가스화염온도 등을 선택적으로 조절할 수 있도록 하여, 가스화염형성의 효율이 증가되는 효과가 있다.

아울러, 본 발명의 시멘트 소성로 가열장치는 공급수단과 조절수단의 사이에 스페이서를 마련하여, 가스와 혼합되는 공기의 배출량, 배출압, 배출각의 조절상태가 유지되도록 하여, 가스화염의 형성이 안정적으로 유지되도록 한 효과가 있다.

덧붙여, 본 발명의 시멘트 소성로 가열장치는 고체연료의 흐름범위에 가스는 직각범위로 분사시키고, 공기는 예각범위로 분사시킴으로 인해 연소체의 분사범위가 연료공급공의 내벽까지 확개되도록 하여, 그로 인해 연소체가 배출되는 간격을 크게 하여 운용할 수 있어서 노즐이 막히지 않아, 유지 비용이 절감되고 관리가 용이하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 고체연료, 가스 및 공기의 흐름 상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 버너부를 나타낸 결합사시도.
도 4는 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 버너부를 나타낸 분해사시도.
도 5는 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 버너부를 나타낸 분해단면도.
도 6은 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 일 실시예에 따른 작동상태를 나타낸 사용상태도.
도 7은 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 다른 실시예에 따른 작동상태를 나타낸 사용상태도.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 고체연료, 가스 및 공기의 흐름 상태를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 버너부를 나타낸 결합사시도이고, 도 4는 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 버너부를 나타낸 분해사시도이며, 도 5는 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 버너부를 나타낸 분해단면도이고, 도 6은 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 일 실시예에 따른 작동상태를 나타낸 사용상태도이며, 도 7은 본 발명인 시멘트 소성로 가열장치의 다른 실시예에 따른 작동상태를 나타낸 사용상태도이다.

먼저, 도 1을 참조하여 시멘트 클링커를 소성하기 위한 가열장치 10를 간략하게 설명하면, 시멘트 클링커를 소성하기 위해 소성로에 투입된 미세분말 원료를 1,350℃ 이상으로 굽기 위한 시멘트 소성로 가열장치 10이다. 즉, 시멘트 클링커를 소성시 소성로의 가열과 클링커 소성온도를 유지시키기 위해 소성로 내부를 가열한다.

여기서, 시멘트 소성로 가열장치 10의 주 연료로는 고체연료 C를 사용한다.

이때, 고체연료 C는 미분탄, 석탄, 인, 코크스, 파라핀, 우라늄으로 이루어진 군에서 1 이상을 선택적으로 적용할 수 있다. 특히, 미분탄이 적합하나 이에 국한된 것은 아니다.

더불어, 상기 고체연료 C를 점화시켜주기 위해 시멘트 소성로 가열장치 10 내부에는 버너부 100가 설치된다. 여기서, 고체연료 C를 점화시키기 위해 버너부 100에서는 가스 G와 공기 A가 분사된다.

이때, 가스 G는 엘피지(LPG), 엘엔지(LNG), 코크스가스(COG), 수소, 메탄, 헬륨, 에탄으로 이루어진 군에서 1 이상을 선택적으로 적용할 수 있다. 특히, 엘피지(LPG)가 적합하나 이에 국한된 것은 아니다.

더욱이, 버너부 100에서 분사되는 가스 G와 공기 A가 혼합된 연소체를 점화시키기 위한 점화봉 1이 별도로 구비된다.

한편, 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 시멘트 소성로 가열장치의 구성상태를 살펴보면, 시멘트 클링커를 소성시 소성로의 가열과 클링커 소성온도를 유지시키기 위해 소성로 내부를 가열하는 시멘트 소성로 가열장치 10에 있어서, 고체연료 C가 압송되는 연료공급부 200와, 상기 연료공급부 200의 내부에 장착되어, 외부에서 압송되는 가스 G와 공기 A를 각기 다른 각도로 분사시켜 연료공급부 200를 통해 압송되는 고체연료 C와 합류되면서 분사수단 130의 전방으로 와류가 형성되도록 한 버너부 100로 구성한다.

본 발명에 따른 시멘트 소성로 가열장치 10에 대하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시멘트 소성로 가열장치 10는 도 2에 도시한 바와 같이,

고체연료 C가 압송되는 연료공급공 201이 형성된 연료공급부 200와, 상기 연료공급공 201의 내부에 장착되어 외부에서 압송되는 가스 G와 공기 A를 각기 다른 위치로 공급하는 공급수단 110이 마련되고, 상기 공급수단 110의 전방에 위치되어 가스 G와 공기 A를 각기 다른 각도로 분사시키는 분사수단 130이 포함되어, 가스 G와 공기 A가 압송되는 고체연료 C와 합류되면서 분사수단 130의 전방으로 와류가 형성되도록 한 버너부 100로 이루어지되, 상기 공급수단 110은 가스 G를 공급받는 가스공 112이 형성되고 상기 가스공 112의 둘레로 이격되게 공기 A를 공급받는 공기공 113이 형성되며, 상기 분사수단 130은 가스공 112의 전방에 형성시킨 안내편 133에 가스 G가 충돌되어 상기 가스공 112과 직립으로 연통시킨 가스분사공 132을 통해 고체연료 C의 흐름범위에 분사 및 합류되도록 하고, 상기 가스분사공 132의 후방에 위치되고 공기공 113과 연통되게 형성시킨 공기분사공 138을 통해 분사되는 공기 A가 공기분사공 138의 전방에 구배지게 형성시킨 확개면 136에 충돌되어 고체연료 C의 흐름범위에 예각으로 합류되는 구성이다.

먼저, 시멘트 소성로 가열장치 10는 연료공급부 200, 버너부 100로 이루어져 있다.

여기서, 연료공급부 200는 관형상으로 중앙에 고체연료 C를 압송시키기 위한 연료공급공 201이 관통되어 있다.

더불어, 상기 연료공급공 201의 내부에는 가스 G와 공기 A가 압송되는 이송부 210가 마련된다.

한편, 상기 이송부 210의 끝단에는 버너부 100가 장착된다.

여기서, 버너부 100는 공급수단 110, 조절수단 120, 분사수단 130로 이루어져 있다.

먼저, 공급수단 110은 결합부재 111와 안내부재 116가 일체로 결합되어 있다.

여기서, 결합부재 111는 연료공급공 201의 내부에 배치되어 외부에서 압송되는 가스 G와 공기 A를 이송시키는 이송부 210의 끝단에 결합된다. 즉, 이송부 210의 끝단 외주연에 형성된 제1숫나사 211와 결합시키기 위해 결합부재 111의 일측 내주연에는 제1암나사 114가 형성되어 있다.

그리고 안내부재 116는 결합부재 111의 전방에 일체로 형성되고 결합부재 111가 연결된 쪽의 타측면에는 안착면 117c이 형성되어 있다. 더불어, 공기 A의 흐름을 안내하는 굴곡진 안내면 117a이 외주연에 형성된다. 여기서, 안내면 117a은 끝단으로 갈수록 지름이 넓어지도록 굴곡지게 형성되어 공기의 압력을 순차적으로 높여준다.

아울러, 공급수단 110에는 가스 G가 인입되는 가스공 112이 안착면 117c의 단부까지 안내부재 116의 중앙에 관통되며 상기 공기공 113은 안내부재 116와 연결되는 결합부재 111의 단부까지 관통되어 가스 G와 공기 A를 구획되게 공급시킨다.

이때, 공기공 113은 가스공 112의 둘레로 이격되게 형성되며, 가스공 112을 중심으로 하여 복수개의 공기공 113이 등간격으로 형성되어 있다.

한편, 조절수단 120은 결합부재 111의 외주연 끝단에 일부가 체결되어 상기 안내부재 116의 외주연과 이격되게 안내부재 116를 수용한다. 이때, 공급수단 110의 외주연에 형성시킨 제2숫나사 115에 결합하기 위해 조절수단 120의 내주연에 제2암나사 124가 형성되어 있다.

이와 같이, 결합시킨 조절수단 120으로 인해 상기 공기공 113과 연통된 공기흐름로 121가 형성된다. 또한, 조절수단 120을 회전시킴에 따라 리드 이동되어 결합위치가 달라진다. 즉, 제2숫나사 115와 제2암나사 124와의 결합상태에 따른 리드 이동으로 공기 A의 분사량을 조절할 수 있다.

한편, 조절수단 120의 끝단 외주연과 결합되는 조절부재 126가 마련된다. 이때, 조절수단 120의 외주연에 형성시킨 제4숫나사 125와 결합하기 위해 조절부재 126의 내주연에 제4암나사 127가 형성된다. 이러한, 조절부재 125가 조절수단 120에 결합되는 위치에 따라 확개부재 135와 조절수단 120의 간격이 조절된다.

즉, 조절부재 126가 결합되는 위치에 따라 가스 G와 혼합되는 공기 A의 배출량, 배출압, 배출각을 조절할 수 있도록 하여 연소체의 와류 형성거리, 연소체의 가스화염온도 등을 선택적으로 조절할 수 있도록 하여, 가스화염 G.F 및 고체화염 C.F의 형성을 자유롭게 조절할 수 있다.

한편, 공급수단 110의 전방에 결합되어 가스 G 및 공기 A의 분사를 안내하는 분사수단 130이 마련된다.

여기서, 분사수단 130은 가스분사부재 131과 확개부재 135로 이루어져 있다.

먼저, 가스분사부재 131는 가스공 112에 결합된다. 이때, 가스공 112에 결합시키기 위해 가스분사부재 131의 일측 외주연에 제3숫나사 134가 형성되어 있다. 즉, 가스공 112의 내주연에 형성시킨 제3암나사 118에 제3숫나사 134가 결합된다.

더불어, 가스공 112을 통해 공급받은 가스 G가 충돌되는 안내편 133이 형성되며, 상기 안내편 133의 외주연에는 상기 가스공 112과 수직으로 연통되게 가스분사공 132이 형성되어 있다.

그리고 가스분사부재 131와 안착면 117c 사이에는 확개부재 135가 마련된다. 이러한, 확개부재 135는 제3숫나사 134가 삽입하도록 중앙에 삽입공 137이 관통되고, 한쪽 방향으로 구배진 확개면 136이 외주연에 형성되어 있다.

특히, 확개부재 135가 공급수단 110에 결합되면 조절수단 120과 확개면 136 사이에 공기 A가 배출되는 공기분사공 138이 형성된다.

이처럼, 가스공 112의 전방에 형성시킨 안내편 133에 가스 G가 충돌되어 상기 가스공 112과 직립으로 연통시킨 가스분사공 132을 통해 직립으로 분사되어 고체연료 C의 흐름범위에 합류되도록 한다.

또한, 공기공 113을 통해 공급받아 공기분사공 138을 통해 분사되는 공기 A가 공기분사공 138의 전방에 구배지게 형성시킨 확개면 136에 충돌되어 고체연료 C의 흐름범위에 예각으로 합류된다.

즉, 압송되는 고체연료 C의 흐름범위에 가스 G는 직각범위로 분사되어 합류되고, 공기 A는 예각범위로 분사되어 합류되어 가스 G 및 공기 A가 혼합된 연소체의 분사범위가 연료공급공 101 내벽까지 확개되도록 하여, 고체연료 C의 초기 점화가 단시간에 이루어지게 된다.

이때, 연료공급공 101을 통해 압송되는 고체연료 C에 연소체가 합류되면 안내편 113의 전방으로 와류가 형성된다.

이와 같이 고체연료 C의 압송범위까지 형성된 가스화염 G.F에 고체연료 C가 합류되도록 하여, 고체화염 C.F가 형성되기 위한 고체연료 C의 초기점화거리 및 초기점화시간이 단축된다.

한편, 공급수단 110과 조절수단 120 사이에 위치되어 조절수단 120의 체결위치에 따라 가변된 공기분사공 138의 간격을 확정시켜주는 스페이서 128가 마련된다.

즉, 스페이서 128의 두께에 따라 공급수단 110에 결합되는 조절수단 120의 위치를 자유롭게 가변시킬 수 있으며, 가변된 위치가 확정되도록 할 수 있다.

상기와 같은 스페이서 128의 결합으로 가스 G와 혼합되는 공기 A의 배출량, 배출압, 배출각의 조절상태가 유지되도록 하여, 가스화염이 안정적으로 유지된다.

더불어, 도 6에 도시된 바와 같이, 버너부 100를 통해 배출되는 가스 G 와 공기 A가 분사되는 각도는 다음과 같다. 상기 가스분사공 132의 입구를 기준으로 가스 G가 분사되는 각도 α는 5° 내지 15°이고, 공기 A가 공급되는 방향을 기준으로 공기 A가 분사되는 각도 β는 90° 내지 110°이다.

이때, 가스 G가 배출되는 각도가 5°이하이거나, 공기 A가 배출되는 각도가 90°이하인 경우 와류의 형성이 원활히 이루어지지 않게 되고, 가스 G가 배출되는 각도가 15°이상이거나, 공기 A가 배출되는 각도가 110°이상인 경우 와류가 형성되는 거리가 길어지게 된다.

또한, 상기 연소체의 와류생성거리 ℓ는 상기 안착면 117c을 기준으로 50mm 내지 200mm이다. 특히, 와류생성거리 ℓ가 50mm이하인 경우에는 고체연료 C가 점화되지 않게 되며 200mm이상인 경우 점화되는 거리가 멀어지게 되어 열효율이 떨어지게 된다.

그로인해, 연소체가 점화되어 생성된 가스화염 G.F에 압송된 고체연료 C가 합류되어 고체연료 C가 초기점화되는 거리 C.F는 안착면 117c을 기준으로 100mm 내지 500mm이다.(도 6참조)

즉, 확개범위가 확장되면서 분사되는 연소체가 고체연료 C의 압송범위에 합류되면서 버너부 100의 근방에 와류가 형성됨으로 인해, 고체연료 C가 점화되는 거리를 최소화시켜, 가스화염형성의 효율이 증가되게 한다.

더불어, 공급수단 110을 통해 가스 G가 분사되는 가스분사공 132과 공기 A가 분사되는 공기분사공 138의 간격은 5mm 내지 8mm 이다.

즉, 가스분사공 132 및 공기분사공 138의 간격이 5mm이하일 경우 가스 G 및 공기 A에 포함된 이물질로 인해 막히게 되고, 8mm이상일 경우 배출압이 떨어지게 되어, 와류생성이 원활하게 이루어지지 않는다.

즉, 고체연료 C의 흐름범위에 가스 G는 직립으로 분사시키고 공기 A는 예각으로 분사시켜 혼합된 연소체의 분사범위가 연료공급공 201의 내벽까지 확개되도록 하여, 고체연료 C의 점화시간이 단축되는데, 그로 인해 연소체가 배출되는 간격을 크게 하여 운용할 수 있어서 노즐이 막히지 않아, 유지 비용이 절감되고 관리가 용이하게 된다.

한편, 시멘트 소성로 가열장치 10의 다른 실시예를 도 7을 참조하여 설명하면, 상기 안내면 117a의 끝단에는 경사면 117b이 형성되고, 상기 경사면 117b의 내측에는 상기 조절수단 120의 내주연 일부를 내향되게 돌출시킨 단턱 122이 위치되도록 하여, 상기 공기흐름로 121를 통해 흐르는 공기 A의 배출방향이 단턱 122과 경사면 117b을 통해 전환되도록

상기 안내부재 111의 끝단 외주연에 확개홈 117d을 형성시켜 상기 확개홈 117의 내측면에 경사면 117b이 형성되도록 하고, 상기 조절수단 120의 내주연 일부를 내향되게 돌출시킨 단턱 122이 확개홈 117에 위치로 구성되어 있다.

즉, 확개부재 135에 형성된 확개면 136의 안내가 없더라도 단턱 122과 경사면 117b을 통해 공기 A가 방사형태로 확개되면서 분사할 수 있도록 하였다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 시멘트 소성로 가열장치 100 : 버너부
110 : 공급수단 111 : 결합부재
112 : 가스공 113 : 공기공
114 : 제1암나사 115 : 제2숫나사
116 : 안내부재 117a : 안내면
117b : 경사면 117c : 안착면
117d : 확개홈 119 : 제3암나사
120 : 조절수단 121 : 공기흐름로
122 : 단턱 123 : 공기분사공
124 : 제2암나사 125 : 제4숫나사
126 : 조절부재 127 : 제4암나사
128 : 스페이서 130 : 분사수단
131 : 가스분사부재 132 : 가스분사공
133 : 안내편 134 : 제3숫나사
135 : 확개부재 136 : 확개면
137 : 삽입공 200 : 연료공급부
201 : 연료공급공 210 : 이송부
211 : 제1숫나사
C : 고체연료 G : 가스 A : 공기

Claims

시멘트 클링커를 소성시 소성로의 가열과 클링커 소성온도를 유지시키기 위해 소성로 내부를 가열하는 시멘트 소성로 가열장치에 있어서,
고체연료가 압송되는 연료공급공이 형성된 연료공급부와,
상기 연료공급공의 내부에 장착되어 외부에서 압송되는 가스와 공기를 각기 다른 위치로 공급하는 공급수단이 마련되고, 상기 공급수단의 전방에 위치되어 가스와 공기를 각기 다른 각도로 분사시키는 분사수단이 포함되어, 가스와 공기가 압송되는 고체연료와 합류되면서 분사수단의 전방으로 와류가 형성되도록 한 버너부로 이루어지되,
상기 공급수단은 가스를 공급받는 가스공이 형성되고 상기 가스공의 둘레로 이격되게 공기를 공급받는 공기공이 형성되며,
상기 분사수단은 가스공의 전방에 형성시킨 안내편에 가스가 충돌되어 상기 가스공과 직립으로 연통시킨 가스분사공을 통해 고체연료의 흐름범위에 분사 및 합류되도록 하고,
상기 가스분사공의 후방에 위치되고 공기공과 연통되게 형성시킨 공기분사공을 통해 분사되는 공기가 공기분사공의 전방에 구배지게 형성시킨 확개면에 충돌되어 고체연료의 흐름범위에 예각으로 합류되는 것을 특징으로 하는 시멘트 소성로 가열장치.
제1항에 있어서,
상기 고체연료의 흐름범위에 가스는 직립으로 분사시키고 공기는 예각으로 분사시켜 혼합된 연소체의 분사범위가 연료공급공의 내벽까지 확개되도록 하여 압송되는 고체연료가 연소체에 합류되면서 버너부의 전방으로 와류가 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 시멘트 소성로 가열장치.
제1항에 있어서,
상기 버너부는,
상기 연료공급공의 내부에 배치되는 결합부재가 마련되고, 상기 결합부재의 전방에 일체로 형성되고 결합부재가 연결된 쪽의 타측면에는 안착면이 형성된 안내부재로 이루어지되, 상기 가스공은 상기 안착면의 단부까지 안내부재의 중앙에 관통되며 상기 공기공은 안내부재와 연결되는 결합부재의 단부까지 관통되어 가스와 공기를 구획되게 공급시키는 공급수단과,
상기 결합부재의 외주연 끝단에 일부가 체결되어 상기 안내부재의 외주연과 이격되게 안내부재를 수용하는 조절수단과,
상기 안착면의 전방에는 상기 확개면이 외주연에 형성된 확개부재가 안착되어 상기 조절수단의 끝단과 확개면 사이에 형성된 공기분사공으로 공기가 분사되고, 상기 확개부재의 중앙을 관통하여 가스공에 설치되는 가스분사부재에는 상기 안내편과 안착면 사이에 직립되게 형성된 가스분사공으로 가스가 분사되도록 한 분사수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 시멘트 소성로 가열장치.
제3항에 있어서,
상기 안내부재의 외주연에 굴곡진 안내면을 형성시켜 상기 안내면과 상기 조절수단의 내주연 사이에 공기공과 연통된 공기흐름로가 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 시멘트 소성로 가열장치.
제3항에 있어서,
상기 안내부재의 끝단 외주연에 확개홈을 형성시켜 상기 확개홈의 내측면에 경사면이 형성되도록 하고, 상기 조절수단의 내주연 일부를 내향되게 돌출시킨 단턱이 확개홈에 위치되어, 상기 단턱과 경사면을 통해 공기가 방사형태로 분사되도록 한 것을 더 포함하는 시멘트 소성로 가열장치.
제3항에 있어서,
상기 조절수단의 끝단 외주연에는 체결위치의 조절이 가능한 조절부재를 체결시켜 상기 조절부재의 체결위치에 따라 공기분사공을 통해 배출되는 통로의 넓이가 가변되는 것을 포함하는 시멘트 소성로 가열장치.
제3항에 있어서,
상기 공급수단과 조절수단 사이에 위치되어 조절수단의 체결위치에 따라 가변된 공기분사공의 간격을 확정시켜주는 스페이서를 더 포함하는 시멘트 소성로 가열장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가스분사공의 입구를 기준으로 가스가 분사되는 각도 α는 5° 내지 15°이고,
상기 공기가 공급되는 방향을 기준으로 공기가 분사되는 각도 β는 90° 내지 110°인 것을 특징으로 하는 시멘트 소성로 가열장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 연소체의 와류생성거리는 상기 안착면을 기준으로 50mm 내지 200mm이고, 상기 연소체가 점화되어 생성된 가스화염에 압송된 고체연료가 합류되어 점화되는 거리는 상기 안착면을 기준으로 100mm 내지 500mm 인 것을 특징으로 하는 시멘트 소성로 가열장치.