KR101551786B1

KR101551786B1 - 예열기

Info

Publication number: KR101551786B1
Application number: KR1020090057606A
Authority: KR
Inventors: 히로시 마스다
Original assignee: 우베 고산 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2015-09-09
Also published as: KR20100002218A; JP2010007967A; JP5386865B2

Abstract

원료 충전층 내에 체류하는 소립(小粒) 원료나 분상(粉狀) 원료의 비율을 적게 하여, 열가스의 압력손실의 증가와 편류(偏流)를 방지하고 원료의 예열 정도를 균일하게 한다.

예열기(100)는 케이싱(1), 내부통(1a), 원료 투입부(2), 원료 통로(3)에 있어서의 원료 충전층(4)의 위쪽에 마련된 브리지(bridge) 형상의 구조물(5), 열가스가 원료 충전층(4) 내에 도입되는 열가스 입구부(6), 도입된 열가스가 외부로 배출되는 열가스 출구부(7), 원료 충전층(4) 내에 있어서의 구조물(5)의 근방에, 원료 충전층(4) 내부로부터 원료의 입자간에 존재하는 소립물 및 분상물을 열가스 입구부(6)에서 도입된 열가스와 함께 외부로 추출하는 추기관(抽氣管)(8), 및 강하한 원료를 배출하는 원료 배출기(9)를 구비한다. 추기관(8)은 풍량조정밸브(10)에 접속되고, 원료 충전층(4) 내의 열가스 중 일부는 이 풍량조정밸브(10)를 경유하여 열가스 출구부(7)로부터 배출되는 열가스와 합류한다.

예열기, 입상물, 분상물, 열가스, 원료 충전층

Description

예열기{PREHEATER}

본 발명은 요업(ceramic industry) 등에 있어서 케이싱 내에 입상물(粒狀物) 원료를 충전하고 케이싱에 도입되는 열가스에 의해 입상물 원료를 가열하는 예열기에 관한 것이다.

세로형 예열장치로서 알려진 소위 원료 충전층 방식의 예열장치에서는, 원료는 예열장치의 위쪽에서 내부로 투입되고, 이 예열장치의 하부(바닥부)에 마련된 원료 배출기에 의해 장치 밖으로 배출되도록 구성되어 있다. 이 때문에, 예열장치 내부로 위쪽에서 투입되는 원료는, 중력의 법칙에 따라 예열장치 내부를 위쪽에서 아래쪽을 향해 이동한다.

한편 투입된 원료를 가열하기 위한 가열용 열가스는 예열장치의 아래쪽이나 원료 충전층의 중간부 근처에서 원료 충전층 내에 도입되어, 위쪽을 향해 이동하여 원료 충전층의 상단을 경유하고, 이 원료 충전층의 상부에 형성되는 공간을 거쳐 예열장치 밖으로 배출된다.

이 열가스는 예열장치의 원료 충전층 내에서의 원료 입자간의 공극을 통과하여 흐르기 때문에, 이 원료 입자간에 존재하는 작은 원료나 분상의 원료는 이 열가 스에 동반하여 위쪽으로 반송(搬送)된다(특허문헌 1).

[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 제2003-252660호

종래의 예열기에서는, 투입되는 원료의 입도(粒度)가 크고 입도 범위가 좁은 경우나, 예정된 원료 입도보다도 작은 소립 원료가 적은 경우에는 조업상의 문제가 일어나기 어렵다고 되어 있지만, 투입되는 원료로서 소립 원료나 분상 원료가 많이 포함되어 있을 경우에는, 열가스에 의해 이들 원료가 반송되어 원료 충전층 내부를 상승하고, 열가스의 온도가 저하하는 동시에 반송 가능한 입자경이 작아져, 거기까지 반송되어 온 큰 입자의 원료의 반송이 이루어지지 않으며, 원료 입자간의 공극을 작게 해 버린다.

또한, 예열장치의 상부의 공간에서 열가스 속도가 급격하게 저하하기 때문에, 원료 충전층의 상단까지 도달한 피(被)반송 입자의 일부는 원료 충전층 상단부에 낙하한다. 낙하한 소입자는 원료에 휘말려 아래쪽으로 이동하지만, 아래쪽에서 오는 열가스에 의해 다시 반송되어 위쪽으로 이동한다. 이와 같이, 원료 충전층 방식의 예열장치 내에서는 상기와 같은 현상을 반복하고 있기 때문에, 예열장치의 원료 충전층 내에는 소립물이 순환하게 된다.

따라서, 원료 충전층 내의 원료 입도는, 예열장치에 투입하기 전의 입도보다도, 투입 후의 입도쪽이 직경이 작아지는 경향이 있지만, 원료 입도의 직경이 작아지면, 원료 충전층을 통과하는 열가스의 압력손실이 증가한다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 예열장치 내에 있어서, 원료 입도가 국소적으로 직경이 작아져 소립물의 편적(偏積)이 일어나면 열가스의 편류를 조장하여 원료의 예열 정도가 불균일해 지는 경향이 있는 등, 예열장치의 예열 기능을 저하시켜 버리는 문제가 발생할 가능성이 있다.

이 발명은, 상술한 종래 기술에 따른 문제점을 해소하기 위해, 원료 충전층 내에 체류하는 소립 원료나 분상 원료의 비율을 적게 함으로써, 열가스의 압력손실이 과도하게 증가하는 것을 방지하는 동시에, 열가스의 편류를 방지하여 원료 충전층 하단의 배출부의 원료의 예열 정도를 균일하게 할 수 있는 예열기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 예열기는, 케이싱 내에 입상물 원료를 충전하여 상기 입상물 원료의 충전층을 형성하고, 상기 케이싱의 열가스 입구부에서 상기 케이싱 내에 도입되어 상기 충전층을 아래쪽에서 위쪽으로 이동하여 상기 케이싱 상단의 열가스 출구부로부터 배출되는 열가스에 의해 상기 입상물 원료를 가열하는 예열기로서, 상기 열가스 입구부에서 열가스 출구부 사이의 상기 충전층 내에 연이어 통하고, 상기 충전층 내부로부터 상기 입상물 원료의 입자간에 존재하는 소입상물 및 분상물을 상기 열가스와 함께 추출하는 추기부를 마련한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 예열기는, 상기와 같이 구성함으로써, 원료 충전층 내에 체류하는 소립 원료나 분상 원료의 비율을 적게 하여, 열가스의 압력손실이 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 열가스의 편류를 방지하여 원료 충전층 하단의 배출부의 원료의 예열 정도를 균일하게 할 수 있다.

또한, 예를 들면 상기 원료층 내에 적어도 일부가 매몰되는 구조물을 마련하고, 상기 구조물 아래쪽의 자유 식각면에 의해 형성되는 공간부에 상기 추기부를 배치해도 된다.

또한, 예를 들면 상기 구조물 아래쪽의 자유 식각면보다도 아래쪽에 기체를 공급하는 급기관을 마련하고, 상기 급기관으로부터 상기 기체를 상기 원료 충전층 내에 공급할 수 있도록 구성해도 된다.

또한, 예를 들어 상기 구조물 아래쪽의 자유 식각면보다도 위쪽에 기체를 공급하는 급기관을 마련하고, 상기 급기관으로부터 분기되는 복수의 가지관을 그 선단이 상기 원료 충전층 내에 매몰되도록 설치하여, 상기 급기관으로부터 상기 기체를 상기 원료 충전층 내에 공급할 수 있도록 구성해도 된다.

또한, 예를 들면 상기 급기관을 상기 자유 식각면에 의해 형성되는 공간부를 형성할 수 있는 형상으로 해도 된다.

한편, 상기 구조물은 예를 들면 브리지 형상 또는 후드(hood) 형상으로 이루어진다.

본 발명에 따른 예열기에 의하면, 원료 충전층 내에 체류하는 소립 원료나 분상 원료의 비율을 적게 하여, 열가스의 압력손실이 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 열가스의 편류를 방지하여 원료 충전층 하단의 배출부의 원료의 예열 정도를 균일하게 할 수 있다.

이하에, 첨부 도면을 참조하여 이 발명에 따른 예열기의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 예열기의 일부를 나타내는 종단면도이다. 또한, 도 2는 도 1의 A-A' 단면을 간이적으로 설명하기 위한 설명도이다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 예열기(100)는 도면 중 일점쇄선을 중심축으로 하는 통 형상의 케이싱(1)과, 이 케이싱(1)과 동축(同軸) 배치되어 환 형상의 원료 통로(3)를 형성하는 내부통(1a)과, 에어 씰 기구 등을 경유한 입상물 원료(이하, '원료'라고 약기함)가 도면 중 실선화살표 D방향으로 투입되는 원료 투입부(2)와, 이 원료 투입부(2)에서 이어지는 원료 통로(3)의 둘레방향의 복수 부위에 있어서의 원료 충전층(4)의 위쪽에 마련된 브리지 형상의 구조물(5)을 구비한다.

또한, 예열기(100)는, 케이싱(1)의 하단측에, 도시하지 않는 버너 등으로 가열된 도 1 중 실선화살표 G로 나타내는 열가스가 원료 충전층(4) 내에 도입되는 열가스 입구부(6)를 구비하는 동시에, 케이싱(1)의 상단측에, 이 열가스 입구부(6)로부터 원료 충전층(4) 내에 도입된 열가스가 외부로 배출되는 열가스 출구부(7)를 구비한다.

또한, 예열기(100)는, 열가스 입구부(6)와 열가스 출구부(7)의 사이이며, 원료 충전층(4) 내에서의 구조물(5)의 근방에, 원료 충전층(4) 내부로부터 원료의 입자간에 존재하는 소립물 및 분상물을 열가스 입구부(6)에서 도입된 열가스와 함께 외부로 추출하는 추기부로서의 추기관(8)과, 케이싱(1)의 하단측에, 가열되어 도면 중 실선화살표 F방향으로 강하한 원료를 배출하는 푸셔(pusher) 방식 등의 원료 배출기(9)를 구비한다. 한편, 추기관(8)은 풍량조정밸브(10)에 접속되고, 원료 충전층(4) 내의 열가스 중 일부는 이 풍량조정밸브(10)를 경유하여 열가스 출구부(7)로부터 배출되는 열가스와 합류한다.

한편, 원료의 가열에 관한 기술은 공지이기 때문에 여기서는 설명을 생략하지만, 이와 같이 구성된 예열기(100)에서는, 추기관(8)을 원료 충전층(4) 내에 마련하여, 열가스의 일부를 열가스 입구부(6)와 열가스 출구부(7) 사이에서 추기하도록 했기 때문에, 원료 충전층(4) 내부를 체류하는 원료보다도 작은 직경의 소립 원료(소립물)나 분상 원료(분상물)의 원료 충전층(4) 내에서의 비율을 적게 하여, 열가스의 압력손실이 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 열가스의 편류를 방지하여 원료 충전층(4) 하단의 원료 배출기(9)에서의 원료의 예열 정도를 균일하게 하는 것이 가능해진다. 이 경우, 예를 들면 구조물(5)은 마련되어 있지 않아도 된다.

그러나 상기와 같이 구조물(5)을 마련함으로써, 상기의 효과를 보다 현저하게 할 수 있게 된다. 즉, 원료 충전층(4) 내에 적어도 일부가 매몰되도록 구조물(5)을 설치하고, 그 구조물(5)의 아래쪽에 자유 식각면(5a)에 의해 형성되는 공간(S)으로부터 열가스의 일부를 풍량조정밸브(10)를 구비한 추기관(8)을 경유하여 추기하고, 원료 충전층(4) 내의 입자간에 존재하는 소립물 및 분상물을 빼냄으로써, 열가스의 압력손실의 증가나 편류를 방지할 수 있다. 이 효과에 관한 상세는 후술한다.

한편, 도 2에 나타내는 바와 같이, 구조물(5)은 예를 들면 내화벽돌로 구성되고, 원주방향으로 소정의 폭을 가지며, 그 단면 형상은 정수리부가 뾰족하고 상부에 이등변 삼각형의 경사면에 상당하는 면이 형성되어 있다. 또한, 구조물(5)의 하부에는 함몰부(5b)가 형성되어 있다. 그리고, 자유 식각면(5a)과 구조물(5)의 하부 사이에 공간(S)이 형성되어 있다. 또한, 열가스 입구부(6)의 근방에는, 열가스 입구부(6)의 아래쪽에서 낙하하는 원료의 움직임과 열가스의 움직임을 규제하기 위한 원료 규제 구조물(11)이 마련되어 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는 구조물(5)을 내화벽돌로 구성했지만, 구조물(5)을 구성하는 재질이 이에 한정되지 않는 것은 물론이며, 온도 조건이나 강도 등, 예열기(100) 내에서의 사용 조건을 만족시키는 것이라면, 금속이나 세라믹 등, 그 밖의 재질로 구성해도 된다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 구조물(5)의 바람직한 형태의 일례로서, 위쪽에서 흘러 오는 원료의 흐름을 저해하지 않도록, 구조물(5)의 상부에 이등변 삼각형의 경사면에 상당하는 면을 형성하였다. 그러나 구조물(5)의 상부의 형상은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 예를 들면 상부의 단면 형상이 원호 형상, 유선형, 직사각형, 혹은 그 밖의 형상이어도 된다.

나아가, 상술한 실시형태에서는, 구조물(5)의 바람직한 일례로서, 구조물(5) 밑을 흐르는 가스의 유로 면적을 크게 하기 위해, 하부의 형상에 함몰부(5b)를 형성하였다. 특히, 구조물(5)을 내화벽돌로 구성하고자 한 경우에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 복수개의 내화벽돌 블록(5c)을 아치형으로 만들어 브리지 형상으로 구성한 구조물(5)로 해야 하는 경우가 있지만, 그러한 경우에는 부분적으로 가스 유로가 좁아질 가능성이 있기 때문에, 함몰부(5b)를 형성하여 가스 유로를 크게 하는 상기 구조의 효과는 크다고 할 수 있다.

그러나 본 발명에서는, 구조물(5)의 하부의 형상은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 예를 들어 함몰부(5b)를 마련하지 않고 평탄한 형상으로 해도 되고, 원호 형상으로 만곡시킨 형상으로 해도 되며, 혹은 그 밖의 형상이어도 된다.

도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 예열기의 일부를 나타내는 종단면도이다. 또한, 도 5는 도 4의 B-B' 단면을 간이적으로 설명하기 위한 설명도이다. 한편, 이후에 있어서, 이미 설명한 부분과 중복되는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 본 발명에 특별히 관계되지 않는 부분에 대해서는 명기하지 않는 것으로 한다.

도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 예열기(101)는 열가스 입구부(6c)가 내부통(1a)의 중간부(즉, 원료 충전층(4)의 중간부)에 마련되고, 이 열가스 입구부(6c)의 위쪽에 구조물(5)과 동일한 형상의 열가스 입구부 구조물(6a)이 마련되어 있는 점이 앞선 제1 실시형태에 따른 예열기(100)와 상이하다.

즉, 제1 실시형태에 따른 예열기(100)에서는, 원료가열용 열가스가 케이싱(1)의 하단측에 마련된 열가스 입구부(6)로부터 원료 충전층(4) 내에 도입되었지만, 제2 실시형태에 따른 예열기(101)는, 케이싱(1)의 중간부에 마련된 열가스 입구부(6c)로부터 열가스가 도입되고, 열가스 입구부 구조물(6a)의 아래쪽의 안식각면(6b)으로 형성된 공간(Sa)에 열가스가 일단 도입된 뒤에, 원료 충전층(4) 내에 열가스가 분산 도입되어 원료를 가열하는 것이다.

이 제2 실시형태에 따른 예열기(101)에서도, 원료 충전층(4) 내부를 체류하는 소립물이나 분상물의 원료 충전층(4) 내에서의 비율을 적게 하여, 열가스의 압력손실이 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 열가스의 편류를 방지하여 원료 충전층(4)의 하단에 있어서의 원료 배출기(9)에서의 원료의 예열 정도를 균일하게 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 실시형태의 어느 경우에도, 예열기(100, 101)의 원료 충전층(4)을 통과하는 열가스의 온도는 도입 시점에서 가장 높고, 원료 충전층(4) 내부를 상승함에 따라, 그 열이 원료의 가열로 인해 소비되기 때문에, 열가스의 온도는 강하한다. 즉, 예를 들면 제1 실시형태에 따른 예열기(100)에 있어서 구조물(5)을 구비하지 않을 경우에는 원료 규제 구조물(11)을 통과 후, 열가스가 통과하는 공탑(空塔) 단면적이 변화하지 않음에도 불구하고, 실질적 가스 유속은 다음과 같이 저하한다.

Vt=Vo×{(273+tg)/273}×{10330/(10330+Pg)} ...(1)

ug=Vt/Se ...(2)

Vt: 가스 온도(tg), 압력(Pg)에서의 실 가스 유량(㎥/s)

Vo: 표준상태에서의 가스 유량(㎥N/s)

ug: 공탑 속도(m/s)

Se: 충전층의 공탑 단면적(㎡)

여기서, 예열기(100, 101)를 예로 들어 식 1 및 식 2를 이용하여, 그 일례를 계산한다.

입구 가스 온도: 1100℃

배출 가스 온도: 300℃

입구 가스 압력: -20mmAq

배출 가스 압력: -500mmAq

이들을 식 1에 각각 대입하면,

입구: Vti=Vo×{(273+1100)/273}×{10330/(10330-20)}=5.039Vo

출구: Vto=Vo×{(273+300)/273}×{10330/(10330-500)}=2.227Vo

따라서, 식 2로부터, 공탑 단면적이 변화하지 않을 경우에는 출구 가스 속도/입구 가스 속도=2.227/5.039=0.442이고, 가스 유속은 44.2%로 저하한다.

한편 원료인 구(球) 형상의 입자 1개가 가스 중에 있을 경우, 가스 속도와 입자경의 관계는 다음과 같이 표시된다.

Dp=α×ρg/(ρp-ρg)×CR×ug'²...(3)

Dp: 입자의 직경(m)

α: 일정한 값(0.0765 s²/m) 단위는 가속도의 역수

ρg: 가스의 밀도(kg/㎥)

ρp: 입자의 밀도(kg/㎥)

ug': 가스가 위로 향하는 속도(m/s)

CR: 저항계수(-)로 레이놀즈 수(Reynolds number) Rep의 함수

CR=24/Rep (Rep＜1)의 경우

CR=(0.55+4.8/√Rep)² (1＜Rep＜10⁴)

Rep=(ug'×Dp×ρg)/μ

μ: 유체의 점성계수(kg/m·s)

상기의 상세한 계산은 생략하지만, 취급하는 원료의 성상, 가열용 열가스의 성상에 따라 상기의 숫자는 다르고, 예를 들어 Dpo/Dpi=0.3∼0.5의 범위에 있는 예열기(100, 101)에 있어서, 열가스 입구부(6, 6c)에서는 입자경 Dpi의 원료가 열가스에 의해 위쪽을 향해 반송될 수 있지만, 새로운 원료 충전층(4)의 상단부에서는 Dpi의 30∼50%의 직경의 입자밖에 반송되지 않게 된다.

따라서, 열가스 입구부(6, 6c)에서 위쪽을 향해 원료 충전층(4)의 입자간 공간을 반송된 원료 입자는 도중에 반송이 중지되고, 다른 원료에 수반하여 원료 충전층(4)을 하강하지만, 하강한 양에 상당하는 양이 새롭게 반송되어 와서 보충되는 현상을 반복하고, 최종적으로는 상술한 것과 같이 새롭게 투입되는 원료의 입도에 비해, 소입경측이 증가한 입도를 나타내게 된다.

원료 충전층(4)을 형성하는 원료의 입자간에 비교적 작은 입자경의 원료가 존재함으로써 공극율을 저하시키고, 열가스의 압력손실을 증대시키는 결과가 된다. 따라서, 제1 및 제2 실시형태의 예열기(100, 101)의 구조물(5)을 원료 충전층(4)의 도중(중간부) 또는 상단 근방에 설치하고, 구조물(5)의 바로 밑에 공간(S)을 형성하여, 열가스의 일부를 이 공간(S)을 경유하여 추기관(8)에 의해 예열기(100, 101) 밖으로 꺼낼 수 있도록 함으로써, 원료 충전층(4) 내부를 상승해 오는 열가스를 구조물(5)의 아래쪽 공간(S)으로 모으는 것이 가능해진다.

그리고, 이와 같이 열가스를 집중시킴으로써, 구조물(5)이 없는 경우에 비해, 구조물(5) 아래쪽의 원료 충전층(4) 내의 실질상의 가스 유속은 증가한다. 이렇게 하여 가스 유속이 증가함에 따라, 구조물(5)의 아래쪽 공간(S) 근방의 원료 충전층(4) 내에 존재하는 소립물 또는 분상물을 구조물(5)의 아래쪽 공간(S) 내에 빼내는 것이 가능해진다. 또한, 이 공간(S)의 치수를 최적화함으로써, 열가스 중에 부유하고 있는 원료를 열가스에 동반시켜 원활하게 예열기(100, 101) 밖으로 반출하는 것이 가능하다.

또한, 이 공간(S)에 끌려들어가지 않고, 그대로 원료 충전층(4) 내부를 상승하는 열가스의 양은, 이 공간(S)으로부터 빼내는 가스량을 풍량조정밸브(10)에 의해 최적화함으로써, 가스 유속을 저하시키는 것이 가능해지기 때문에, 원료 충전층(4)의 상단에 도달하는 소립 원료의 직경은 더욱 작아지는 동시에, 그 양도 저감되어, 새롭게 투입되는 원료에 수반하여 강하하기 쉬워진다. 이렇게 하여 강하한 소립물이나 분상물의 일부는, 구조물(5)의 아래쪽 공간(S)으로 열가스에 의해 이동 하여 예열기(100, 101) 밖으로 반출된다.

이와 같이 하여, 원료 입자간에 체류하는 소립물이나 분상물의 예열기(100, 101) 밖으로의 반출량이 많아지는 것의 결과로서, 입자간 공간의 공극이 확보되어 압력손실의 경시적 상승이 방지되는 동시에, 열가스의 편류를 방지하는 효과가 있기 때문에, 원료 배출기(9)에 있어서의 횡단면에서의 원료의 가열도를 보다 균일하게 할 수 있다.

또한, 제2 실시형태에 따른 예열기(101)와 같이, 원료 충전층(4)의 중간부에서 열가스를 도입하는 방식인 경우에는 다음 기능도 부대된다. 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 열가스는, 열가스 입구부(6c)로부터 열가스 입구부 구조물(6a)의 아래쪽 공간(Sa)을 향해 흐르는 사이에, 원료 통로(3)를 가로지르도록 흐른다. 또한, 열가스 입구부 구조물(6a)의 아래쪽 공간(Sa)으로부터 구조물(5)의 아래쪽 공간(S)으로의 열가스의 흐름은, 구조물(5)의 횡단면방향에서 균일해지기 쉽고, 이로 인해 압력손실 저감 효과가 있을 뿐 아니라, 원료의 예열 정도를 횡단면상에서 보다 균일하게 할 수 있다.

또한, 열가스 입구부 구조물(6a) 주변의 원료의 흐름이 촉진화되어, 구조물(5)의 위쪽의 소립물이나 분상물의 원료 동반에 의한 강하를 촉진할 수 있기 때문에, 소립물이나 분상물의 체류가 보다 감소하는 효과를 가진다.

도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 예열기의 일부를 나타내는 종단면도이다. 또한, 도 7은 도 6의 C-C' 단면을 간이적으로 설명하기 위한 설명도이다. 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 제3 실시형태에 따른 예열기(102)는, 원료 충전층(4)의 위쪽에 구조물(5)을 마련하고, 이 구조물(5)의 아래쪽 공간(S)의 더욱 아래쪽의 원료 충전층(4)에 가스를 공급하는 가스체 공급관(12)을 마련한 점이 제1 실시형태에 따른 예열기(100)와 상이하다.

이 예열기(102)에서는, 가스 공급 팬(13)에 의해, 열가스 입구부(6)로부터 도입되는 열가스와는 다른 가스체를 가스체 공급관(12)을 통해 원료 충전층(4) 내에 분출시키고, 열가스 입구부(6)로부터 도입되어 상승해 오는 열가스와 합류시켜 소립물이나 분상물의 분리 작용을 강화한 것이다.

또한, 가스체 공급관(12)을 통해 원료 충전층(4) 내에 공급하는 가스는 상온 공기이어도 그 효과는 있지만, 구조물(5) 아래의 공간(S)으로부터 빼내는 열가스의 온도보다 높은 온도의 가스쪽이 예열기(102)의 기능 목적상 바람직하다. 또한 가스의 공급은 실제 상황에 따라, 연속 또는 단속적으로 실시된다. 이 가스체 공급관(12)을 마련하는 구성은 제2 실시형태에 따른 예열기(101)에도 적용할 수 있다.

도 8은 이 가스체 공급관(12)의 다른 설치예를 나타내는 설명도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 가스체 공급관(12)은, 예를 들면 구조물(5)의 아래쪽에 형성되는 자유 식각면(5a)보다도 위쪽에 설치되고, 이 가스체 공급관(12)으로부터 분기되는 복수의 가지관(12a)을 구조물(5)의 아래쪽 공간(S)의 더욱 아래쪽의 원료 충전층(4) 내에 끼워넣도록 하여 구성된다. 이와 같이 하여 다른 가스체를 원료 충전층(4)에 공급해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 9는 이 가스체 공급관(12)의 또 다른 설치예를 나타내는 설명도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 가스체 공급관(12)은 예를 들어 구조물(5)과 일체적으로 구성되고, 이 구조물(5)의 아래쪽의 원료 충전층(4)에 가지관(12a)의 일부가 매몰되도록 설치되어 있다. 이와 같이 하여 다른 가스체를 원료 충전층에 공급해도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 구조물(5)을 예를 들어 금속으로 구성한 경우에는, 도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 구조물(5)의 내측의 공간 부분을 가스체 공급관(12)으로서 이용하여 가스를 공급하는 구성으로 해도 된다.

또한, 상술한 가스체 공급관(12)은, 구조물(5)의 자유 식각면(5a)에 의해 형성되는 공간(S)을 형성할 수 있는 형상으로 구성되어 있고, 가지관(12a)과 함께, 가스를 분출할 수 있는 복수의 노즐(도시하지 않음)을 구비하고 있어도 되며, 적어도 1개 배치되면 된다.

도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 예열기의 일부를 나타내는 종단면도이다. 또한, 도 13은 도 12의 D-D' 단면을 간이적으로 설명하기 위한 설명도이다. 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 제4 실시형태에 따른 예열기(103)는, 원료 충전층(4)의 위쪽에 마련된 구조물(50)의 구성이 다른 점이 제1 실시형태에 따른 예열기(100)와 상이하다.

즉, 제4 실시형태에 따른 예열기(103)의 구조물(50)은, 상술한 구조물(5)과 같은 브리지 형상이 아니라, 후드 형상(원통 형상)을 가지고 있다. 그리고, 아래쪽에는 금망(金網)(51)이 장착되어 있고, 이 금망(51)의 아래쪽에 공간(S)이 형성되는 구조를 구비하고 있다. 그 밖의 작용이나 효과는 제1 실시형태에 따른 예열기(100)와 동일하다. 또한, 제4 실시형태에 있어서는, 바람직한 일례로서, 후드 형상의 구조물(5)의 하부에 금망(51)을 배치하여 추기하는 원료의 입경을 조정할 수 있는 구성으로 하였다. 그러나 추기하는 원료의 입경을 금망(51)으로 조정할 필요가 없다면, 금망(51)을 사용하지 않아도 된다.

이상에서 기술한 것과 같이, 상술한 제1∼제4 실시형태에 따른 예열기(100∼103)에 의하면, 원료의 예열 성능의 향상이나, 에너지절약의 달성과 함께, 동일 규모의 예열기에 적용했을 경우에는 처리 능력을 향상시킬 수 있게 되는 동시에, 평균 입도보다 작은 원료를 처리할 수 있게 된다. 또한, 원료를 가열함으로써, 분상물이나 소립물이 증가하는 특성을 가지는 원료를 처리할 수 있게 되는 동시에, 예열기(100∼103)의 열원으로서 더스트 등을 많이 포함하는 열가스를 이용하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 예열기는 입상물 원료의 가열에 유용하며, 특히 요업 분야 등에 적합하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 예열기의 일부를 나타내는 종단면도이다.

도 2는 도 1의 A-A' 단면을 간이적으로 설명하기 위한 설명도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 예열기의 구조물의 다른 구성을 설명하기 위한 종단면도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 예열기의 일부를 나타내는 종단면도이다.

도 5는 도 4의 B-B' 단면을 간이적으로 설명하기 위한 설명도이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 예열기의 일부를 나타내는 종단면도이다.

도 7은 도 6의 C-C' 단면을 간이적으로 설명하기 위한 설명도이다.

도 8은 가스체 공급관의 다른 설치예를 나타내는 설명도이다.

도 9는 가스체 공급관의 또 다른 설치예를 나타내는 설명도이다.

도 10은 가스체 공급관의 다른 구성을 나타내는 설명도이다.

도 11은 가스체 공급관의 또 다른 구성을 나타내는 설명도이다.

도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 예열기의 일부를 나타내는 종단면도이다.

도 13은 도 12의 D-D' 단면을 간이적으로 설명하기 위한 설명도이다.

<부호의 설명>

1 케이싱

2 원료 투입부

3 원료 통로

4 원료 충전층

5 구조물

5a 자유 식각면

5b 함몰부

6 열가스 입구부

6a 열가스 입구 구조물

6b 안식각면

6c 열가스 입구부

7 열가스 출구부

8 추기관

9 원료 배출기

10 풍량조정밸브

11 원료 규제 구조물

12 가스체 공급관

12a 가지관

100 예열기

Claims

케이싱(casing) 내에 입상물(粒狀物) 원료를 충전하여 상기 입상물 원료의 충전층을 형성하고, 상기 케이싱의 열가스 입구부로부터 상기 케이싱 내에 도입되어 상기 충전층을 아래쪽에서 위쪽으로 이동하여 상기 케이싱의 상단의 열가스 출구부로부터 배출되는 열가스에 의해 상기 입상물 원료를 가열하는 예열기로서,

상기 열가스 입구부에서 열가스 출구부 사이의 상기 충전층 내에 연이어 통하고, 상기 충전층 내부로부터 상기 입상물 원료의 입자간에 존재하며, 상기 충전층 내부를 체류하는 입상물 원료보다 작은 직경의 소립물 및 분상물(粉狀物)을 상기 열가스와 함께 추출하는 추기부(抽氣部)를 마련한 것을 특징으로 하는 예열기.
제1항에 있어서,

상기 원료 충전층 내에 적어도 일부가 매몰되는 구조물을 마련하고, 상기 구조물 아래쪽에 형성되는 공간부에 상기 추기부를 배치한 것을 특징으로 하는 예열기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구조물 아래쪽에 형성되는 안식각면보다도 아래쪽에 기체를 공급하는 급기관을 마련하고, 상기 급기관으로부터 상기 기체를 상기 원료 충전층 내에 공급할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 예열기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구조물 아래쪽에 형성되는 안식각면보다도 위쪽에 기체를 공급하는 급기관을 마련하고, 상기 급기관으로부터 분기되는 복수의 가지관을 그 선단이 상기 원료 충전층 내에 매몰되도록 설치하여, 상기 급기관으로부터 상기 기체를 상기 원료 충전층 내에 공급할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 예열기.
제4항에 있어서,

상기 구조물의 내측의 공간 부분을 상기 급기관으로서 이용함으로써, 상기 급기관이 상기 안식각면에 의해 형성되는 공간부를 형성하는 것을 특징으로 하는 예열기.
제2항에 있어서,

상기 구조물은 브리지(bridge) 형상 또는 후드(hood) 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 예열기.