KR101646906B1 - Sf6 처리를 위한 시멘트 소성설비 및 그를 이용한 sf6 처리방법 - Google Patents

Sf6 처리를 위한 시멘트 소성설비 및 그를 이용한 sf6 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시멘트 소성설비에서 시멘트 부원료를 제조하면서 동시에 SF6을 처리할 수 있는 회전형 가마로 및 그를 이용한 SF6 처리방법에 관한 것으로, 시멘트 소성공정을 진행하는 과정 중에 SF6 및 수소원을 주입할 수 있도록 예열기 시스템, 회전형 가마, 또는 냉각기를 개량하여, 시멘트 소성공정에서 발생하는 열로 육불화항(SF6)을 분해하고 분해된 S와 F를 클링커 합성을 위한 재료로 사용할 수 있도록 함으로써, 대용량의 SF6 처리가 가능하고 시멘트 부원료의 생산을 동시에 할 수 있어 친환경적이며 경제적인 효과를 가져온다.

Description

SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비 및 그를 이용한 SF6 처리방법 {PLASTICITY FACILITY OF CEMENT FOR SF6 TREATMENT AND THE METHOD OF SF6 TREATMENT USING THE SAME}
본 발명은 SF6(6불화황)를 처리하는 장치 및 그 방법에 관한 것이며, 특히 시멘트 소성설비에서 시멘트 부원료를 제조하면서 동시에 SF6을 처리할 수 있는 회전형 가마로 및 그를 이용한 SF6 처리방법에 관한 것이다.
SF 가스는 전력기기의 대표적인 전기 절연물질이며, 반도체 웨이퍼나 LCD 패널 등의 제조시 식각 및 세정 과정에서 사용되고 있는 물질이다. 정상상태에서 불활성, 무색, 무취, 무독성, 난연성으로 최근까지 환경적으로 안전하고 수용 가능한 물질이며 열적 안정성을 가져 500℃의 온도에서도 분해되지 않는 특성을 가지고 있다. 또한 우수한 절연 차단 성능으로 인해 주로 절연매체로서 이용되고 있는데, 현재까지 국내에선 수 kV에서 800kV까지 가스 절연 개폐장치(GIS: Gas Insulated Switchgear), 가스차단기(GCB, Gas Circuit Breaker), 관로 기중선로(GIL, Gas Insulated Line)등에 적용되고 있는 상황이다.
SF6은 적외선 흡수력이 크고 화학적 안정성 등으로 인해 교토의정서에서 정의하는 6대 온실가스 중의 하나로써 지구온난화지수(Global Warming Potential)가 CO2의 약 23,900배로 극히 높은 것으로 알려져 현재 사용 후 대기 중 배출이 전 세계적으로 규제되고 있다. 따라서, 산업 공정에서 배출되는 배기가스에 포함된 SF6을 감축할 수 있는 방안이 다양하게 연구 검토되고 있으며, 이러한 감축 기술로는 환경에 영향을 줄일 수 있는 가스와의 혼합에 의한 SF6 대체 절연매질의 개발, SF6 가스 배출을 최소화할 수 있는 공정의 최적화, 사용 후 처리라는 3가지로 분류할 수 있다.
SF6의 사용 후 처리방법에는 분리, 회수, 분해 등이 있으며, 최근에는 상대적으로 저농도인 SF6을 처리하기 위해 연소, 열분해, 플라즈마 분해 및 촉매분해 등에 초점이 맞추어지고 있다. 그러나 SF6은 매우 안정하기 때문에 분해하기 위해서는 높은 에너지가 필요하고, 분해 과정에서 S2F10, SF4, HF와 같은 높은 독성과 부식성을 갖는 부산물이 생성되는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 0860835호는 SF6의 처리방법에 관한 것으로, 육불화황(SF6)을 무해화 처리하여 고순도의 재활용할 수 있는 고체인 황산칼슘(CaSO4)과 불화칼슘(CaF2)으로 추출하거나 또는 고체인 황산마그네슘(MgSO4)과 불화마그네슘(MgF2)으로 추출할 수 있는 육불화황(SF6)의 처리 방법에 관한 것이다. 그러나 이는 육불화황을 무해화 처리 단계를 필요로하여 이 과정중 유독가스가 발생하며, 또한 공정 설비 및 단계가 복잡하다.
일본 공개특허 2001-300298호는 SF6 가스의 농축 및 열분해장치에 관한 것으로, SF6 가스 또는 SF6 가스를 포함한 기체를 유도 결합 열플라즈마에 의해 가열, 분해 처리하는 것을 특징으로 하는 SF6 가스의 분해 처리 방법을 개시한다. 그러나 이는 열 플라즈마를 이용하므로 높은 에너지 소비가 요구되고 SF6의 분해에 초점이 맞추어져 있으므로 산업적으로 중요하게 사용될 수 있는 황과 불소의 재활용을 통한 자원 재순환 사이클을 완성하지 못하는 단점이 있다.
따라서 SF6의 처리의 한계를 극복하고, 경제적인 SF6의 고부가가치화 기술이 필요하다.
(0001) 대한민국 등록특허 0860835호 (0002) 일본 공개특허 2001-300298호
본 발명은 전술한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 SF6(6불화황)의 처리방법에 관한 것이며, 특히 황과 불소의 재활용을 통한 자원 재순환 사이클을 완성하기 위해 시멘트 제조공정에 이용되는 회전형 가마로를 이용하여 SF6을 처리하면서 동시에 시멘트 부원료 제조가 가능한 SF6 처리장치를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명자들은 공정진행 중 발생하는 고온으로 SF6를 분해할 수 있으며, 황과 불소를 필요로 하는 시멘트 소성공정을 이용하기 위한 소성장치를 구현하였다.
본 발명은 SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비로, 상기 소성설비는 원료 공급기에서 공급받은 시멘트 원료를 예열하고, 상기 원료 내의 이산화탄소가 유리되는 탈탄산 반응을 증가시키는 하소로(precalciner)를 구비한 예열기 시스템; 상기 예열기 시스템을 거친 원료를 투입구(inlet)로 투입받아 클링커(clinker)로 소성하여 반출구(outlet)로 반출하되, 상기 소성을 위해 상기 투입구와 대향하는 위치에 구비된 버너(burner)에서 상기 투입구 방향으로 화염을 생성하는 회전형 가마(kiln); 및 상기 가마로부터 투입받은 상기 클링커를 이동단계에 따라 복수개의 공기주입부로 냉각시키되, 상기 가마와 인접한 제1 공기주입부로 주입된 공기 전부는 상기 가마의 상기 반출구로 흡입되도록 공기흐름을 유도하는 공기흐름 구분판(partition plate)과 구분 벽(partition wall)을 구비한 냉각기를 포함하고, 상기 예열기 시스템, 회전형 가마 또는 냉각기는 수소원 및 SF6을 공급하는 공급부를 구비하며, 상기 예열기 시스템과 상기 회전형 가마는 밀봉 연결되고, 상기 회전형 가마와 상기 냉각기도 밀봉 연결되는, SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 수소원은 H2O, H2, 및 CH4에서 선택된 하나 이상인, SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 공급부는 상기 예열기 시스템에 구비되며, 상기 예열기 시스템의 상기 하소로는 SF6 분사부, 수소원 분사부를 포함하는, SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 공급부는 상기 회전형 가마에 구비되며, 상기 회전형 가마의 버너는 SF6 분사부 및 수소원 분사부를 포함하는, SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 공급부는 상기 냉각기에 구비되며, 상기 냉각기의 상기 제1 공기주입부는 SF6 분사부 및 수소원 분사부를 포함하는, SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 예열기 시스템은 열에너지 공급용 플라즈마 발생부를 더 포함하는, SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 회전형 가마는 열에너지 공급용 플라즈마 발생부를 더 포함하는, SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 냉각기는 열에너지 공급용 플라즈마 발생부를 더 포함하는, SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비를 제공한다.
본 발명은 또한, 시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법으로, 상기 방법은 하소로(precalciner)를 구비한 예열기 시스템에서 원료공급기로부터 공급받은 시멘트 원료를 예열하는 예열단계; 버너를 구비한 회전형 가마에서 상기 예열기 시스템을 거친 원료를 투입구(inlet)로 투입받아 버너의 연소열로 클링커(clinker)를 소성하여 반출구(outlet)로 반출하는 소성반출단계; 및 복수개의 냉각용 공기주입부를 포함하고, 상기 가마와 인접한 제1 공기주입부로 주입된 공기 전부는 상기 가마로 흡입되도록 공기흐름 구분판(partition plate)과 구분 벽(partition wall)을 구비한 냉각기에서 상기 가마로부터 투입받은 상기 클링커를 이동단계에 따라 냉각하는 냉각단계를 포함하고, 상기 예열단계, 소성반출단계 또는 냉각단계는 수소원 및 SF6를 공급하는 공급단계를 포함하는, 시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 수소원은 H2O, H2, 및 CH4에서 선택된 하나 이상인, 시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 공급단계는 상기 예열단계에 포함되며, 상기 예열기 시스템의 상기 하소로에 구비된 SF6 분사부, 수소원 분사부를 통해 SF6 및 수소원이 분사되는, 시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 공급단계는 상기 소성반출단계에 포함되며, 상기 회전형 가마의 버너에 구비된 SF6 분사부 및 수소원 분사부를 통해 SF6 및 수소원이 분사되는, 시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 공급단계는 상기 냉각단계에 포함되며, 상기 냉각기의 상기 제1 공기주입부에 구비된 SF6 분사부 및 수소원 분사부를 통해 SF6 및 수소원이 분사되는, 시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 예열단계는, 예열기 시스템에 구비된 열에너지 공급용 플라즈마 발생부에서 열에너지를 공급하는 단계를 더 포함하는, 시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 소성반출단계는 회전형 가마에 구비된 열에너지 공급용 플라즈마 발생부에서 열에너지를 공급하는 단계를 더 포함하는, 시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 냉각단계는, 냉각기에 구비된 열에너지 공급용 플라즈마 발생부에서 열에너지를 공급하는 단계를 더 포함하는, 시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 시멘트 소성공정을 진행하는 과정 중에 SF6 및 수소원을 주입할 수 있도록 예열기 시스템, 회전형 가마, 또는 냉각기를 개량하여, 시멘트 소성공정에서 발생하는 열로 SF6를 분해하고 분해된 S와 F를 클링커합성을 위한 재료로 사용할 수 있도록 함으로써, 대용량의 SF6 처리가 가능하고 시멘트 부원료의 생산을 동시에 할 수 있어 친환경적이며 경제적인 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 시멘트 소성설비와 시멘트 원료, 연료 및 공기의 흐름을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 회전형 가마에 구비된 버너와 연료, SF6 및 공기의 흐름을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 냉각기와 클링커, SF6 및 공기의 흐름을 나타내는 개념도이다.
이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
시멘트 제조공정은 원료인 석회석을 캐내는 채광공정, 채광한 석회석 덩어리를 부수는 파쇄공정, 품질산포를 줄이기 위해 부서진 석회석을 섞는 혼합공정, 혼합된 석회석을 기타 부원료와 함께 분말상태로 더욱 잘게 부수는 원료분쇄과정, 원료를 중온으로 가열하여 90%까지 하소(calcination)가 일어나도록 하는 예열공정, 원료를 고온으로 가열하여 각종 화학반응 및 물리적 반응 이 일어나도록 하여 클링커를 제조하는 소성공정, 고온의 클링커를 냉각하는 냉각공정, 클링커에 석고를 첨가하여 더욱 잘게 부수어 시멘트를 완성하는 분쇄공정 등의 여러 단계를 거친다.
본 발명에서 사용한 용어인 ‘시멘트 소성설비’는 상기 예열공정, 소성공정 및 냉각공정을 진행하는 예열기 시스템, 회전형 가마 및 냉각기를 포함하는 개념이다.
상기 채광공정에서 채집된 석회석과 투입되는 부원료에는 CaCO3, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgCO3, K2O, Na2O 등이 포함되며, 상기 주부원료에는 Pb, As, Cu, Mg, Zn, Hg, Ca, Cd, 및/또는 Cl 등이 미량 포함될 수 있다. 또한 상기 예열공정은 각 예열 단계별로 300 내지 850℃까지 온도가 올라가며, 예열기 시스템에 포함된 하소로에서 연소를 위해 유연탄, LPG, 벙커C유, WDF, 폐유, 폐합성수지, 가연성폐기물 및/또는 하수슬러지 등이 사용될 수 있다. 소성공정은 1,450 내지 2,000℃까지 온도가 상승되며, 회전형 가마에 구비된 버너에서 연소를 위해 유연탄, LPG, 및/또는 벙커C유 등이 사용될 수 있다. 한편 황과 불소가 열분해된 시멘트 원료와 결합한 황산칼슘(CaSO4) 및 불화칼슘(CaF2)은 시멘트 제조시 부원료인 혼화제 및 광화제로도 사용된다. 황(S)원과 불소(F)원은 시멘트 클링커 제조시 광물형성에 필수적인 액상 생성온도를 낮추는 광화제로 사용되며, 광화제는 시멘트 클링커의 제조단계에서 소성온도를 낮추는 역할을 한다. 이는 시멘트 생산 공정 중 가장 많은 에너지 소비를 차지하는 클링커 소성공정에 있어서 필수적이다. 또한 CaSO4는 무수석고라고도 하며 이는 시멘트의 수화 작용을 촉진하는 혼화제로 사용되고 있다. 클링커의 주 구성물은 결정물질이고 규산칼슘인 Alite(C3S), Belite(C2S), Aluminate(C3A), Ferrite(C4AF)로 구성된다. 클링커에 황산 칼슘(CaSO4) 이 주성분인 석고와 여기에 활성 재료와 화학 혼화재 등을 배합하여 미분말로 만들면 포틀랜드 시멘트가 된다.
도 1은 본 발명의 시멘트 소성설비와 시멘트 원료, 연료 및 공기의 흐름을 나타내는 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에서 ‘시멘트 소성설비’는 원료 공급기에서 공급받은 시멘트 원료(10)를 예열하고, 상기 원료 내의 이산화탄소가 유리되는 탈탄산 반응을 증가시키는 하소로(precalciner)(31)를 구비한 예열기 시스템(30); 상기 예열기 시스템을 거친 원료를 투입구(inlet)로 투입받아 클링커(clinker)(100)로 소성하여 반출구(outlet)로 반출하되, 상기 소성을 위해 상기 투입구와 대향하는 위치에 구비된 버너(burner)(50)에서 상기 투입구 방향으로 화염을 생성하는 회전형 가마(kiln)(40); 및 상기 가마로부터 투입받은 상기 클링커를 이동단계에 따라 복수개의 공기주입부(21)로 냉각시키되, 상기 가마와 인접한 제1 공기주입부(25)로 주입된 공기 전부는 상기 가마의 상기 반출구로 흡입되도록 공기흐름을 유도하는 공기흐름 구분판(partition plate)과 구분 벽(partition wall)을 구비한 냉각기(60)를 포함한다. 상기 가마로 흡입된 공기는 상기 가마 및 상기 예열기 시스템을 거쳐 공기 배출구(20)로 배출된다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 하소로 및 버너에는 유연탄, LPG, 벙커C유 등 연료(12)가 연료분쇄기(14) 또는 연료 분배기를 통해 공급된다. 또한, 상기 예열기 시스템, 회전형 가마 또는 냉각기는 수소원 및 SF6을 공급하는 공급부(3, 4, 5)를 구비하며, 상기 예열기시스템과 상기 회전형 가마는 밀봉 연결되고, 상기 회전형 가마와 상기 냉각기도 밀봉 연결된다. SF6가 분해되면 황(S)은 과잉공기에 포함된 산소와 쉽게 결합하여 술폰기(SO4)를 만들고 황산칼슘들의 물질로 변환이 될 수 있지만, 불소(F)의 경우 단순히 소성장비 내부나 다른 물질을 부식시키는 작용을 할 수 있다. 따라서 불소와 쉽게 결합하는 수소원의 공급이 필요하다.
상기 수소원은 H2O, H2, 및 CH4에서 선택된 하나 이상으로, SF6의 원활한 분해와 분해된 황(S)과 불소(F)의 재결합을 막는다. 이들 물질은 수소 원자를 포함하고 있으며, F와 반응하여 비교적 쉽게 변환이 되는 HF를 만들게 되고, 생석회와 다음의 화학반응을 유도한다.
CaO + 2HF -> CaF2 + H2O + heat
따라서 수소원의 투입으로 형석이 쉽게 만들어 질 수 있고, 이때 발생된 열은 SF6의 분해를 위한 흡열과정에 사용된 열을 일정 정도 보상하여 회전형 가마 내부의 열환경을 안정적으로 유지해 줄 수 있다.
도 2는 본 발명의 회전형 가마에 구비된 버너와 상기 버너를 통한 연료, SF6 및 공기의 흐름을 나타내는 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에 따라 회전형 가마(40)에 구비된 수소원 및 SF6 공급부(4)는 상기 가마에 구비된 버너(50)에 SF6 분사부(200) 및 수소원 분사부(300)를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 버너(50)에 공급되는 연료(12)는 내기 에어 (Swirl air)의 우회경로부(58)를 포함하며, 외기 Blower(27) 및 내기 Fan(26)을 통하여 외기 에어(Jet air)(54) 및 내기 에어(Swirl air)(56)가 공급되고 내·외기 에어의 우회 경로부(57)를 포함한다. 상기 버너는 전단에 위치하는 고온 분사기(51)로 화염(52)을 발생시키며 이 화염의 중심으로 SF6 및 수소원이 분사되도록 한다. 본 발명의 일 구현예에서는 상기 분사가 화염의 중심에서 일어날 수 있도록 상기 SF6 분사부(200) 및 수소원 분사부(300)의 분사구를 상기 고온 분사기(51) 앞으로 돌출되도록 구성한다.
도 3은 본 발명의 냉각기와 클링커, SF6 및 공기의 흐름을 나타내는 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에 따라 상기 냉각기(60)에 구비된 수소원 및 SF6 공급부(5)는 상기 냉각기의 상기 제1 공기주입부(25)에 위치한다. 상기 제1 공기주입부에 위치하는 SF6 분사부(400) 및 수소원 분사부(500) 에서 분사된 수소원 및 SF6는, 상기 가마와 인접한 제1 공기주입부로 주입된 공기 전부가 상기 가마의 상기 반출구로 흡입되도록 공기흐름(22)을 유도하는 배기용 팬(미도시)으로 인해 상기 공기흐름(22)을 따라 상기 가마로 전량 흡입된다. 본 발명의 일 구현예에서는 상기 공기흐름(22)을 따라 상기 가마로 전량 흡입되는 과정을 보조할 수 있도록 공기흐름 구분판(partition plate)(65)과 구분 벽(partition wall)이 설치된다. 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 구분판은 상기 공기흐름을 유도하되 클링커(100)의 흐름(101)을 방해하지 않도록 상기 냉각기 내부의 상면에 설치된다. 상기 냉각기에 구비된 복수개의 공기주입부(21) 중 상기 제1 공기주입부(25)에서 멀리 위치한 공기주입부로 주입된 공기는 상기 클링커(100)를 냉각한 뒤 공기배기관(23)으로 배기될 수 있고, 가운데 위치한 공기주입부로 주입된 공기는 상기 클링커(100)를 냉각한 뒤 예열탑 추기배관(24)으로 배기될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 예열기 시스템(30)에 구비된 수소원 및 SF6 공급부(3)는 의 상기 하소로(31)에 위치한다. 이 경우 하소로(31)의 열에너지가 SF6를 분해하기에 충분하지 않을 수 있으므로, 열에너지 공급용 플라즈마 발생부(미도시)를 상기 하소로(31)를 포함하는 예열기 시스템에 설치할 수 있다.
또한, 회전형 가마(40) 내부의 온도가 충분히 높지 않아 SF6를 분해하기에 충분한 열에너지를 공급하지 못할 경우에 대비해 상기 회전형 가마(40)에도 열에너지 공급용 플라즈마 발생부를 설치할 수 있다. 이와 같은 보완으로, SF6를 확실히 분해하고 불산(HF)의 생성을 촉진할 수 있다. 상기 가마에 설치되는 열에너지 공급용 플라즈마 발생부는 SF6의 주입구에 저출력으로 설치될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 플라즈마 발생부는 상기 냉각기(60)에 설치되어 상기 냉각기로 공급되는 SF6를 분해하기 위한 열에너지를 공급하는 것이 가능하다.
본 발명은 상기 SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비를 이용하여 SF6를 처리하는 방법에 대해 개시한다. 상기 방법은 하소로(precalciner)를 구비한 예열기 시스템에서 원료 공급기로부터 공급받은 시멘트 원료를 예열하는 예열단계; 버너를 구비한 회전형 가마에서 상기 예열기 시스템을 거친 원료를 투입구(inlet)로 투입받아 버너의 연소열로 클링커(clinker)를 소성하여 반출구(outlet)로 반출하는 소성반출단계; 및 복수개의 냉각용 공기주입부를 포함하고, 상기 가마와 인접한 제1 공기주입부로 주입된 공기 전부는 상기 가마로 흡입되도록 공기흐름 구분판(partition plate)을 구비한 냉각기에서 상기 가마로부터 투입받은 상기 클링커를 이동단계에 따라 냉각하는 냉각단계를 포함하고, 상기 예열단계, 소성반출단계 또는 냉각단계는 수소원 및 SF6를 공급하는 공급단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 수소원은, H2O, H2, 및 CH4에서 선택된 하나 이상이다. 상기 수소원은 상기 SF6를 처리하는 방법에 따라 분해된 불소(F)가 수소와 재결합하여 불산(HF)의 생성을 촉진할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 수소원 및 상기 SF6 공급단계는 상기 예열단계에 포함되어 상기 예열기 시스템의 상기 하소로에 구비된 SF6 분사부, 수소원 분사부를 통해 SF6 및 수소원이 분사될 수 있다. 본 발명의 다른 구현예에 따른 상기 수소원 및 상기 SF6 공급단계는 상기 소성반출단계에 포함되어 상기 회전형 가마의 버너에 구비된 SF6 분사부 및 수소원 분사부를 통해 SF6 및 수소원이 분사될 수 있으며, 본 발명의 또 다른 구현예에서는, 상기 수소원 및 상기 SF6 공급단계는 상기 냉각단계에 포함되어 상기 냉각기의 상기 제1 공기주입부에 구비된 SF6 분사부 및 수소원 분사부를 통해 SF6 및 수소원이 분사될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 예열단계는 예열기 시스템에 구비된 열에너지 공급용 플라즈마 발생부에서 열에너지를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 예열기 시스템 자체의 온도만으로는 열에너지가 충분히 공급되지 않아 SF6 열분해가 되지 않을 수 있기 때문이다. 본 발명의 다른 구현예에서 상기 소성반출단계는 회전형 가마에 구비된 열에너지 공급용 플라즈마 발생부에서 열에너지를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 회전형 가마에서도 SF6 열분해에 충분한 열에너지가 공급되지 않는 경우를 대비한 것이다. 본 발명의 또 다른 구현예에서는 상기 냉각단계가, 냉각기에 구비된 열에너지 공급용 플라즈마 발생부에서 열에너지를 공급하는 단계를 더 포함한다. 냉각기에는 열이 충분하지 않을 가능성이 높기 때문에 플라즈마를 통한 열에너지 공급이 필요할 수 있다.
이상에서 본원의 예시적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.
1. 시멘트 소성설비 10. 시멘트 원료
12. 연료 14. 연료 분쇄기
20. 공기배출구 22. 공기흐름
23. 공기 배기관 24. 예열탑 추기배관
25. 제1 공기주입부 30. 예열기 시스템
31. 하소로 40. 회전형 가마(kiln)
50. 버너 52. 화염
60. 냉각기 65. 공기흐름 구분판(partition plate)
66. 구분 벽(partition wall) 100. 클링커
200, 400. SF6 분사부 300, 500. 수소원 분사부

Claims (16)

  1. SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비로,
    상기 소성설비는 원료 공급기에서 공급받은 시멘트 원료를 예열하고, 상기 원료 내의 이산화탄소가 유리되는 탈탄산 반응을 증가시키는 하소로(precalciner)를 구비한 예열기 시스템;
    상기 예열기 시스템을 거친 원료를 투입구(inlet)로 투입받아 클링커(clinker)로 소성하여 반출구(outlet)로 반출하되, 상기 소성을 위해 상기 투입구와 대향하는 위치에 구비된 버너(burner)에서 상기 투입구 방향으로 화염을 생성하는 회전형 가마(kiln); 및
    상기 가마로부터 투입받은 상기 클링커를 이동단계에 따라 복수개의 공기주입부로 냉각시키되, 상기 가마와 인접한 제1 공기주입부로 주입된 공기 전부는 상기 가마의 상기 반출구로 흡입되도록 공기흐름을 유도하는 공기흐름 구분판(partition plate)과 구분 벽(partition wall)을 구비한 냉각기를 포함하고,
    상기 예열기 시스템, 회전형 가마 또는 냉각기는 수소원 및 SF6을 공급하는 공급부를 구비하며,
    상기 예열기 시스템과 상기 회전형 가마는 밀봉 연결되고, 상기 회전형 가마와 상기 냉각기도 밀봉 연결되는,
    SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수소원은 H2O, H2, 및 CH4에서 선택된 하나 이상인,
    SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공급부는 상기 예열기 시스템에 구비되며,
    상기 예열기 시스템의 상기 하소로는 SF6 분사부 및 수소원 분사부를 포함하는,
    SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공급부는 상기 회전형 가마에 구비되며,
    상기 회전형 가마의 버너는 SF6 분사부 및 수소원 분사부를 포함하는,
    SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 공급부는 상기 냉각기에 구비되며,
    상기 냉각기의 상기 제1 공기주입부는 SF6 분사부 및 수소원 분사부를 포함하는,
    SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 예열기 시스템은 열에너지 공급용 플라즈마 발생부를 더 포함하는,
    SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 회전형 가마는 열에너지 공급용 플라즈마 발생부를 더 포함하는,
    SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각기는 열에너지 공급용 플라즈마 발생부를 더 포함하는,
    SF6 처리를 위한 시멘트 소성설비.
  9. 시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법으로,
    상기 방법은 하소로(precalciner)를 구비한 예열기 시스템에서 원료 공급기로부터 공급받은 시멘트 원료를 예열하는 예열단계;
    버너를 구비한 회전형 가마에서 상기 예열기 시스템을 거친 원료를 투입구(inlet)로 투입받아 버너의 연소열로 클링커(clinker)를 소성하여 반출구(outlet)로 반출하는 소성반출단계; 및
    복수개의 냉각용 공기주입부를 포함하고, 상기 가마와 인접한 제1 공기주입부로 주입된 공기 전부는 상기 가마로 흡입되도록 공기흐름 구분판(partition plate)과 구분 벽(partition wall)을 구비한 냉각기에서 상기 가마로부터 투입받은 상기 클링커를 이동단계에 따라 냉각하는 냉각단계를 포함하고,
    상기 예열단계, 소성반출단계 또는 냉각단계는 수소원 및 SF6를 공급하는 공급단계를 포함하는,
    시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 수소원은 H2O, H2, 및 CH4에서 선택된 하나 이상인,
    시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 공급단계는 상기 예열단계에 포함되며,
    상기 예열기 시스템의 상기 하소로에 구비된 SF6 분사부, 수소원 분사부를 통해 SF6 및 수소원이 분사되는,
    시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 공급단계는 상기 소성반출단계에 포함되며,
    상기 회전형 가마의 버너에 구비된 SF6 분사부 및 수소원 분사부를 통해 SF6 및 수소원이 분사되는,
    시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 공급단계는 상기 냉각단계에 포함되며,
    상기 냉각기의 상기 제1 공기주입부에 구비된 SF6 분사부 및 수소원 분사부를 통해 SF6 및 수소원이 분사되는,
    시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 예열단계는, 예열기 시스템에 구비된 열에너지 공급용 플라즈마 발생부에서 열에너지를 공급하는 단계를 더 포함하는,
    시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 소성반출단계는, 회전형 가마에 구비된 열에너지 공급용 플라즈마 발생부에서 열에너지를 공급하는 단계를 더 포함하는,
    시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 냉각단계는, 냉각기에 구비된 열에너지 공급용 플라즈마 발생부에서 열에너지를 공급하는 단계를 더 포함하는,
    시멘트 소성설비를 이용한 SF6 처리 방법.
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