KR101795048B1 - 피처리물의 건조 분급기 및 건조 분급 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피처리물의 건조 및 분급을 효율적으로 행할 수 있는 건조 분급기 및 건조 분급 방법을 제공한다.
피처리물 건조 분급기는, 일단측에 피처리물 및 캐리어 가스의 공급구를 갖고 타단측에 피처리물 및 캐리어 가스의 배출구를 갖는 축심 둘레로 회전 가능한 회전통과, 피처리물을 상기 공급구를 통해 공급하여 상기 배출구를 통해 배출하는 과정에서 상기 회전통 내부의 가열에 의해 피처리물을 가열 건조하는 가열 수단과, 하부에 피처리물을 배출하는 고정 배출구를 갖고 상부에 캐리어 가스를 배기하는 고정 배기구를 가지며 상기 회전통의 타단측을 덮도록 마련한 분급 후드와, 상기 분급 후드내의 피처리물이 상기 고정 배출구에 이르는 경로에 마련한 분산 가스의 불어올림 수단을 포함한다.

Description

피처리물의 건조 분급기 및 건조 분급 방법{DRYING AND CLASSIFYING APPARATUS AND DRYING AND CLASSIFYING METHOD FOR MATERIAL TO BE TREATED}

본 발명은 피처리물의 건조 분급을 행하는 건조 분급기 및 건조 분급 방법에 관한 것이다. 특히, 피처리물이 석탄일 때에 본 발명의 효과가 현저하게 나타나는 것이다.

코크스의 제조에 있어서는, 양질의 점결탄(강점결탄 및 약점결탄)의 부족, 가격 상승 때문에, 점결성이 낮은 석탄을 사용한 제조가 빈번하게 행해지고 있다. 점결성이 낮은 석탄은 건조시켜 사용되는데, 수분이 6.5 % 이하가 되면 약 100 μm 이하의 석탄 미립자가 발진하여 작업 환경 악화 등의 문제를 초래한다. 또한, 약 300 μm 이하의 석탄 미립자가 코크스로에 공급되면, 코크스로 내에 카본이 부착된다는 문제를 초래한다. 그래서, 이러한 문제를 해결하기 위해, 건조 전에 혹은 건조 후에, 분급 장치에 의해 석탄으로부터 미립자를 분급·제거하는 것이 행해지고 있다.

한편, 종래부터, 석탄의 건조에는 횡형 회전식 건조기나 유동층 건조기가 이용되고 있는데, 횡형 회전식 건조기는 유동층 건조기에 비해 소비 전력이 적어 설비 코스트 측면에서 유리하다고 여겨지고 있다.

종래의 횡형 회전식 건조기의 대표예로서는 이른바 스팀 튜브 드라이어(STD)가 알려져 있다. 스팀 튜브 드라이어를 사용한 건조에 있어서는, 건조 효율의 향상 등을 목적으로서, 캐리어 가스를 분사하는 것이 일반적으로 행해지고 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조.). 스팀 튜브 드라이어는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 축심 둘레로 회전 가능한 회전통(110)을 구비하며, 회전통(110)을 회전시켜 상기 회전통(110)의 일단측에서 공급(장입)된 피건조물을 타단측으로 반송하여 배출한다. 이 반송 과정에서, 건조용 외열로서의 가열 증기에 의해 피건조물을 건조시킨다.

보다 구체적으로, 회전통(110)은 예컨대 10~30 m의 길이를 가지며, 이 회전통(110) 내부의 양단의 플레이트 사이에 열 매체로서 가열한 스팀이 내부에 공급되는 것에 의해 가열되는 가열관(111)이 축심 방향을 따라 다수개 연장되어 있다. 습윤 분체나 입상 분체 등의 피건조물은 회전통(110)의 내부에 공급되면 가열관(111)에 접촉하는 것에 의해 가열 건조되며 회전통(110)의 회전에 동반하여 배출구(112)측으로 순차적으로 이동된다.

또한, 회전통(110)의 일단측에는 캐리어 가스의 분사구(113)가 마련되어 있으며, 회전통(110)의 내부에서 발생하는 증발 가스를 동반하여 타단측의 배출구(112)와 연통하게 마련된 가스 배기구(122)를 통해 상기 캐리어 가스가 배출되도록 되어 있다.

그렇지만, 이러한 종래의 횡형 회전식 건조기는 분급 기능을 구비하고 있지 않기 때문에, 석탄을 건조시킨 다음에 추가적으로 미립자를 분급·제거하는 경우에는, 상기 건조기와 더불어 별도로 분급 장치를 설치할 필요가 있어 설비 코스트가 증가한다. 또한, 이들 장치는, 각각 건조 또는 분급만을 고려하여 설계된 것이기 때문에, 이들 장치를 사용하여 건조 및 분급을 행하면 단지 건조 및 분급만을 순서대로 행하게 되어 핸들링성이 저하된다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 2004－44876호 공보

본 발명이 해결하고자 하는 주된 과제는 피처리물의 건조 및 분급을 효율적으로 행할 수 있는 건조 분급기 및 건조 분급 방법을 제공하는 것에 있다.

이 과제를 해결한 본 발명은 다음과 같다.

〔청구항 1에 기재된 발명〕

일단측에 피처리물 및 캐리어 가스의 공급구를 갖고 타단측에 피처리물 및 캐리어 가스의 배출구를 갖는 축심 둘레로 회전 가능한 회전통과,

피처리물을 상기 공급구를 통해 공급하여 상기 배출구를 통해 배출하는 과정에서 상기 회전통 내부의 가열에 의해 피처리물을 가열 건조하는 가열 수단과,

하부에 피처리물을 배출하는 고정 배출구를 갖고 상부에 캐리어 가스를 배기하는 고정 배기구를 가지며 상기 회전통의 타단측을 덮도록 마련한 분급 후드와,
상기 고정 배출구를 향해서 하강하는 피처리물의 경로 도중에, 상기 경로를 가로지르고, 또한 둘레벽에 구멍이 형성된 파이프 부재가 마련되어, 상기 파이프 부재에 형성된 구멍을 통해 분산 가스를 불어 올릴 수 있는 분산 가스의 불어올림 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 피처리물 건조 분급기.

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(주된 작용 효과)

피처리물의 배출구를 통해 피처리물과 함께 캐리어 가스를 배출한 경우, 캐리어 가스에 동반되는 피처리물 중의 비교적 대경(大徑)의 입자는, 중력에 의해 상승 에너지가 조기에 한계에 도달하기 때문에, 그 시점에서 하강을 시작하여 캐리어 가스에 동반되지 않는 피처리물과 함께 분급 후드 저면의 고정 배출구를 통해 외부로 배출된다. 한편, 캐리어 가스에 동반되는 피처리물 중의 비교적 소경의 입자는 캐리어 가스에 동반된 채로 분급 후드 상부의 고정 배기구를 통해 외부로 배출된다. 따라서, 피처리물로부터 비교적 소경의 입자(미립자)가 분급·제거되게 된다.

또한, 분산 가스를 불어 올리면, 캐리어 가스에 동반되지 않는 피처리물과 함께 하강하여 버린 미립자나, 상승 에너지가 불충분하였기 때문에 하강하여 버린 미립자가 분산 가스에 의해 불어 올려지기 때문에, 분급의 정밀도가 향상된다. 또한, 분산 가스의 불어올림이 분급 후드 내의 고정 배출구에 이르는 피처리물의 경로에서 행해지면, 불어올림 효과가 미립자에 대하여 확실하게 미치게 되며, 또한, 불어 올라가지 않는 피처리물은 그대로 분급 후드 저면의 고정 배출구를 통해 외부로 배출되기 때문에 불어 올라가지 않는 피처리물을 고정 배출구로 유도하기 위한 고려를 필요로 하지 않게 된다.
분산 가스의 불어올림 수단은, 고정 배출구에 이르는 피처리물의 경로를 가로지르는 파이프 부재이면, 예컨대 파이프 부재를 적당한 간격을 두고 부착하는 것에 의해, 불어 올라가지 않는 피처리물의 배출이 저해되지 않는다. 또한, 파이프 부재의 둘레벽에 형성된 구멍을 통해 분산 가스를 불어 올리면 불어올림 효과가 확실하게 얻어진다.

〔청구항 2에 기재된 발명〕

제1항에 있어서, 복수개의 상기 파이프 부재가 축방향으로 평행하게 배열되고, 서로 인접하는 파이프 부재 사이를 통해 하강하려고 하는 피처리물에 상기 분산 가스가 분사되며, 불어 올라가지 않는 피처리물은 상기 파이프 부재 사이를 하강하여 상기 고정 배출구를 통해 배출되는 구성으로 이루어진 피처리물 건조 분급기.

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〔청구항 3에 기재된 발명〕

제1항에 있어서, 상기 분급 후드에는 상기 회전통의 높이보다도 상측 위치에 분산 피처리물의 침강 영역이 형성되어 있는 피처리물 건조 분급기.

(주된 작용 효과)

분급 후드가 회전통 상측에 있어서 침강 영역이 형성되도록 구비되면, 상기 침강 영역에 있어서 상기 미립자의 분급·제거가 확실하게 행하여져, 분급 정밀도가 향상된다.

〔청구항 4에 기재된 발명〕

제1항의 건조분급기에 피처리물로서 석탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 피처리물의 건조 분급 방법.

(주된 작용 효과)

회전통의 타단측으로부터 석탄과 함께 캐리어 가스를 배출한 경우, 이 배출 후의 분급 공간에 있어서, 캐리어 가스에 동반되는 석탄 중의 비교적 대경의 입자는, 중력에 의해 상승 에너지가 조기에 한계에 이르기 때문에, 그 시점에서 하강을 시작하여, 캐리어 가스에 동반되지 않는 석탄과 함께 분급 공간 내에서 하측으로 유도된다. 한편, 캐리어 가스에 동반되는 석탄 중의 비교적 소경의 입자는, 캐리어 가스에 동반된 채로 분급 공간 내에서 상측으로 유도된다. 따라서, 건조 후의 석탄으로부터 비교적 소경의 입자(미립자)를 분급·제거할 수가 있다.

〔청구항 5에 기재된 발명〕

제1항의 건조 분급기에 있어서의 상기 분산 가스의 유량은, 상기 회전통의 일단으로부터 불어넣는 캐리어 가스의 유량보다도 적은 것을 특징으로 하는 피처리물의 건조 분급 방법.

(주된 작용 효과)

분산 가스의 유량을 회전통의 일단으로부터 불어넣는 캐리어 가스의 유량보다 적은 유량으로 하면, 회전통 내에 있어서의 캐리어 가스의 유통(流通)에 영향이 미치지 않으며, 그 결과, 피처리물의 건조에도 영향이 미치지 않다.

본 발명에 의하면, 피처리물의 건조 및 분급을 효율적으로 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 형태인 횡형 회전식 건조기의 정면도이다.
도 2는 회전통의 타단측의 확대도로서, 분급 후드를 생략한 도면이다.
도 3은 도 1의 X－X선 단면도이다.
도 4는 분급 후드의 확대도이다.
도 5는 분산 가스의 불어올림 수단의 확대도이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 분산 가스의 불어올림 수단의 설명도이다.
도 7은 종래의 스팀 튜브 드라이어의 사시도이다.
도 8은 제1 형태의 건조분 급 공정의 흐름도이다.
도 9는 제2 형태의 건조 분급 공정의 흐름도이다.

이어서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1에 본 형태의 건조 분급에 사용하는 횡형 회전식 건조기를 나타내었다. 상기 횡형 회전식 건조기는 원통형의 회전통(10)을 가지며, 이 회전통(10)의 축심이 수평면에 대하여 약간 기울어지도록 하여 설치되어 있고, 회전통(10)의 일단이 타단보다도 높게 위치하고 있다. 회전통(10)의 하부에는 2대의 지지 유닛(20) 및 모터 유닛(30)이 회전통(10)을 지지하도록 하여 설치되어 있고, 회전통(10)은 모터 유닛(30)에 의해, 자신의 축심 둘레로 회전 가능하게 되어 있다. 회전통(10)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 일방향으로, 도시예에서는 시계 반대 방향(화살표 R 방향)으로 회전하도록 되어 있으며, 회전 속도는 예컨대 주속 1 m/s 미만으로 되어 있다.

회전통(10)의 내부에는, 금속제의 파이프로서 내부에 가열 매체인 증기 등을 유통(流通) 가능하게 되어 있는 스팀 튜브(11)가 회전통(10)의 축심 방향을 따라 연장되게 다수 부착되어 있다. 이 스팀 튜브(11)는 예컨대 회전통(10)의 축심에 대하여 동심원을 이루도록 둘레방향 및 지름 방향으로 복수개씩 배열되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 회전통(10)의 타단측에 있어서의 둘레벽에는 복수의 배출구(50)가 관통되게 형성되어 있다. 복수의 배출구(50)는 회전통(10)의 둘레 방향을 따르는 2개의 열을 이루며 서로 이격되게 형성되어 있다. 또한, 복수의 배출구(50)는 모두 동일한 형상으로 되어 있지만, 다른 형상으로 할 수도 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 회전통(10)의 내부에는 회전통(10)의 내벽으로부터 회전통(10)의 축심을 향해 연장되는 복수의 긁어올림 플레이트(61)가 마련되어 있다. 이 복수의 긁어올림 플레이트(61)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 축방향으로 이격되며, 복수의 열, 도시예에서는 3개의 열을 이루도록 배치되어 있다. 각각의 긁어올림 플레이트 열(60)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 서로가 등간격으로 이격되는, 복수매의, 도시예에서는 4매의 긁어올림 플레이트(61)로 구성되어 있다.

각각의 긁어올림 플레이트(61)는 두께가 두꺼운 금속으로 형성되어 있으며, 선단부가 회전통(10)의 회전 방향(R)의 앞쪽을 향해 절곡된 갈고리 형상을 이루고 있다. 긁어올림 플레이트(61)의 연장 길이는 예컨대 회전통(10)의 내경(D)의 1/10~3/10로 된다.

또한, 각각의 긁어올림 플레이트(61)는 회전통(10)의 회전 방향(R)의 후방측에 위치하는 배출구(50)의 앞쪽 단부를 통과하며, 또한 회전통(10)의 축심 방향과 평행을 이루는 직선 근방으로부터 연장되도록 배치되어 있다. 따라서, 긁어올림 플레이트(61)의 앞쪽 가장 가까운 곳에는 배출구(50)가 존재하지 않고 회전통(10)의 내벽이 존재한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 긁어올림 플레이트 열(60)은 회전통(10) 내부에 있어서, 배출구(50)와 후술하는 공급구(41) 사이에 배치되어 있으며, 배출구(50)보다도 회전통(10) 내부에 있어서의 타단측에는 존재하지 않는다. 또한, 긁어올림 플레이트 열(60)은 배출구(50)와 공급구(41) 사이에 있어서의 배출구(50)쪽 부분에 배치되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 회전통(10) 내부에 있어서의 긁어올림 플레이트 열(60)보다도, 회전통(10)의 일단측에는 회전통(10) 내부에 공급(장입)된 피처리물(W)을 교반하는 교반 수단(65)이 설치되어 있다. 이 교반 수단(65)은 회전통(10) 내부에 있어서의 가장 일단측에 배치된 긁어올림 플레이트 열(60)과도 이격되어 있다. 이 교반 수단(65)으로서는, 예컨대 공지의 스터드 타입이나 역 블레이드 등을 사용할 수가 있다. 그 중에서도 특히, 미립자 분리(분산)의 효과 및 STD의 구조 제한의 이유 때문에, 역 블레이드를 선택하는 것이 바람직하다.

　도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 회전통(10)은, 복수의 배출구(50)를 갖는 타단측을 덮도록 피처리물(W) 및 캐리어 가스(A)를 배출 가능한 분급 후드(55)가 마련되어 있다. 이 분급 후드(55)는 두께가 두꺼운 금속으로 형성되어 있으며, 도 3에 나타내는 바와 같이, 하부(55d)의 저면에, 건조 및 분급된 피처리물(W), 즉 처리물(E)의 고정 배출구(57)를 상부(55u)의 천정면에 캐리어 가스(A)의 고정 배기구(56)를 각각 갖는다. 또한, 분급 후드(55)는 상부(55u)가 축방향과 직교하는 폭방향에 대하여 고정 배기구(56)를 향함에 따라서 폭이 좁아지게 되어 있으며, 마찬가지로 하부(55d)도 폭방향에 대하여 고정 배출구(57)를 향함에 따라서 폭이 좁아지게 되어 있다. 고정 배기구(56) 및 고정 배출구(57)는 평면에서 보았을 때 분급 후드(55)의 대략 중앙부에 위치하고 있다.

분급 후드(55) 내부는 공기로 채워진 분급 공간으로 되어 있으며, 특히 회전통(10) 위쪽(부호 L로 나타내는 범위)의 분급 후드(55) 내부는 침강 영역(90)으로 되어 있다. 즉, 분급 후드(55)는 회전통(10) 위쪽에 있어서 침강 영역(90)이 형성되도록 마련되어 있다. 또한, 분급 후드(55)는, 도시하지 않은 수단에 의해 지면에 고정되어, 회전통(10)의 회전과 함께 회전하지 않도록 되어 있다.

고정 배기구(56)는 상하 방향으로 개구되어 있으며, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 집진(集塵) 수단(201)에 접속되어 있다. 고정 배기구(56)를 통해서는, 캐리어 가스(A)가 증발 가스를 동반하여 배기됨과 함께 미립자(C)가 배출된다. 또한, 고정 배출구(57)도 상하 방향으로 개구되어 있으며, 벨트 컨베이어 등의 반송 수단(204)에 접속되어 있다. 고정 배출구(57)를 통해서는 미립자(C)가 분급·제거되어 처리물(E)이 배출된다.

회전통(10)의 상측 가장자리와 고정 배기구(56)와의 이격 거리(L)는 회전통(10)의 내경(D)에 대하여, L＞0.3 D로 되어 있는 것이 바람직하고, 0.8D＜L＜4.0 D로 되어 있는 것이 보다 바람직하고, 1.0 D＜L＜2.5 D로 되어 있는 것이 특히 바람직하다. 이격 거리(L)가 0.3 D 이하이면, 분급 기능을 충분히 발휘하지 못하여, 비교적 대경의 입자(F)도 캐리어 가스(A)와 함께 고정 배기구(56)를 통해 배출되어 분급 정밀도의 저하나, 집진 수단(201)의 부하 증대를 초래할 우려가 있다. 한편, 이격 거리(L)가 4.0 D 이상이면, 분급에 필요한 이격 거리 이상의 공간을 마련하게 되어 경제적이지 못하다.

또한, 침강 영역(90)에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 분급 후드(55)가 축방향으로 퍼져 있다. 침강 영역(90)에 있어서 분급 후드(55)가 축방향으로 퍼져 있으면, 미립자(C)가 다른 입자(F) 등이나 분급 후드(55)(특히 분급 후드(55)의 축방향 양단의 벽부재(55A, 55B))에 충돌할 확률이 줄어들기 때문에, 분급 정밀도가 향상된다. 한편, 축방향으로 퍼져 있다는 것은, 회전통(10)과의 접속 부분에 비해서 퍼져 있다는 것을 의미한다.

침강 영역(90)은, 상하 방향에 대한 전체 길이에 걸쳐서 축방향으로 퍼져 있을 필요는 없다. 회전통(10) 근방에 있어서는, 미립자(C) 등이 배출구(50)를 통해 회전통(10)으로부터 배출된 직후이며, 평면적으로는 퍼져 있지 않기 때문에, 도시예와 같이 축방향으로 퍼지지 않게 할 수도 있다. 또한, 분급 후드(55)의 상부(55u)에 있어서는, 도시예와 같이, 축방향에 대하여 고정 배기구(56)를 향함에 따라서 폭이 좁게 되어 있는 것이 바람직하다.

분급 후드(55)의 퍼짐 정도는, 회전통(10)과의 접속 부분의 축방향 길이를 Z1, 퍼짐 부분의 축방향 길이를 Z2라고 한 경우, 1.5 Z1＜Z 2＜6 Z1로 하는 것이 바람직하며, 2 Z1＜Z 2＜4 Z1로 하는 것이 보다 바람직하다.

침강 영역(90)에 있어서는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 분급 후드(55)의 축방향 일측의 벽 부재(55A)와 축방향 타측의 벽 부재(55B) 사이에, 복수개의 지지 부재(62, 63)가 구비된다. 분급 후드(55)가 축방향으로 퍼져 있으면 강도가 저하될 우려가 있지만, 축방향 일측의 벽 부재(55A)와 축방향 타측의 벽 부재(55B) 사이에 복수개의 지지 부재(62, 63)가 구비됨으로써 분급 후드(55)의 강도가 유지된다. 한편, 지지 부재(62, 63)는, 도시예와 같이, 분급 후드(55)의 축방향으로 퍼져 있지 않은 부분의 한쪽의 벽 부재(55A) 및 다른 쪽의 벽 부재(55B) 사이에도 구비할 수 있다.

분급 후드(55)의 강도를 유지하기 위한 지지 부재는 직선형의 봉재, 파이프 부재 등만으로 구성할 수도 있지만, 본 형태에서는, 파이프 부재(62)와 이 파이프 부재(62) 위에 배치된 우산형 부재(63)로 구성되어 있다. 우산형 부재(63)는 폭방향 중앙이 윗쪽으로 돌출된 우산형으로 되어 있으며, 파이프 부재(62)의 연장 방향을 따라 연장되도록 배치된다. 우산형 부재(63)의 존재에 의해 파이프 부재(62) 위에 피처리물(W)이 퇴적되는 것이 방지된다. 우산형 부재(63) 자체는 분급 후드(55)의 강도를 유지하기 위한 기능을 가져도 좋고 갖지 않아도 좋다.

전술한 바와 같이, 분급 후드(55)의 상부(55u)는 폭방향에 대하여 고정 배기구(56)를 향함에 따라서 폭이 좁게 되어 있지만, 이 경우, 고정 배기구(56)의 아래쪽에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 지지 부재(62, 63)가 위치하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 분급 후드(55)의 상부(55u)가 폭방향에 대하여 고정 배기구(56)를 향함에 따라서 폭이 좁게 되어 있으면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 이 폭이 좁아지는 벽 부재를 따라 흐르는 흐름(S1)이 발생하며 이 흐름(S1)에 미립자(C)가 편승하게 된다. 따라서, 상승하는 미립자(C)가 분급 후드(55)의 천정면에 충돌하여 하강하는 것이 없어져, 분급 정밀도가 향상된다. 또한, 분급 후드(55)의 내부에 있어서는 상기 벽 부재를 따라 흐르는 흐름(S1)이 발생함과 함께, 중앙을 수직으로 상승하는 흐름(S2)이 주로 발생하며, 이 흐름(S2)에도 미립자(C)가 편승하게 된다. 따라서, 고정 배기구(56)의 아래쪽에 복수개의 지지 부재(62, 63)가 위치하지 않으면 중앙을 수직으로 상승하는 흐름(S2)에 편승한 미립자(C)가 지지 부재(62, 63)에 충돌하여 하강하는 것이 없어져, 분급 정밀도가 보다 향상된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 분급 후드(55)의 내부에는 회전통(10)의 배출구(50)를 통해 자유 낙하 등에 의해 고정 배출구(57)에 이르는 피처리물(W)의 경로에, 즉, 회전통(10)의 아래쪽에 분산 가스(N)의 불어올림 수단(58)이 구비된다. 이와 같이 분급 후드(55)의 내부(분급 공간)에 있어서 분산 가스(N)를 불어 올리면, 캐리어 가스(A)에 동반되지 않는 피처리물(W)과 함께 하강하여 버린 미립자(C)나, 상승 에너지가 불충분하였기 때문에 하강하여 버린 미립자(C)가 분산 가스(N)에 의해 불어 올려지기 때문에, 분급의 정밀도가 향상된다. 또한, 분산 가스(N)의 불어올림이 고정 배출구(57)에 이르는 피처리물(W)의 경로에서 행해지면, 캐리어 가스(A)에 동반되지 않는 피처리물(W)에 포함된 상태로 회전통(10) 내로부터 배출됨으로써, 자유 낙하하는 미립자(C)에 대하여 불어올림 효과가 확실하게 미치며, 또한, 불어 올라가지 않는 피처리물(W)은 그대로 분급 후드(55) 저면의 고정 배출구(57)를 통해 처리물(E)로서 외부로 배출되기 때문에, 불어 올라가지 않는 피처리물(W)을 고정 배출구(57)로 유도하기 위한 고려가 필요 없게 된다.

이상과 같이, 본 형태에 있어서는, 침강 영역(90) 뿐만 아니라 분급 공간{분급 후드(55) 내부} 전역을 이용하여, 피처리물(W) 속의 미립자(C)가 캐리어 가스(A)와 함께 위쪽으로 유도되고, 미립자(C)를 제외한 피처리물(W)은 아래쪽으로 유도된다.

분산 가스(N)의 불어올림 수단(58)의 구체적인 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대, 스크린 부재 등으로 이루어지는 분산 플레이트와 상기 스크린 부재의 메쉬를 통해 분산 가스(N)를 불어 올리는 수단으로 구성할 수도 있다. 한편, 불어올림 수단(58)을 고정 배출구(57)에 이르는 피처리물(W)의 경로에 마련하지 않는 경우에는, 상기 고려로서 분산 플레이트를 고정 배출구(57)를 향해 경사지게 하는 것이 고려되지만, 분산 플레이트를 경사지게 하더라도 불어 올라가지 않는 피처리물(W)이 분산 플레이트 위에 퇴적되기에, 별도로 피처리물(W)을 고정 배출구(57)로 유도하기 위한 고려가 필요하다.

한편, 본 형태에 있어서는, 분산 가스(N)의 불어올림 수단(58)으로서, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 고정 배출구(57)에 이르는 피처리물(W)의 경로를 가로지르며, 또한 둘레벽에 구멍(58Ac)이 형성된 파이프 부재(58A)가 구비되며, 이 파이프 부재(58A)에 형성된 구멍(58Ac)을 통해 분산 가스(N)를 불어 올리도록 구성되어 있다. 이와 같이 분산 가스(N)의 불어올림 수단(58)이 고정 배출구(57)에 이르는 피처리물(W)의 경로를 가로지르는 파이프 부재(58A)에 구성되어 있으면, 불어 올라가지 않는 피처리물(W)을 고정 배출구(57)로 유도하기 위한 고려가 필요 없게 된다. 또한, 파이프 부재(58A)의 둘레벽에 형성된 구멍(58Ac)을 통해 분산 가스(N)를 불어 올리면 불어올림 효과가 미립자(C)에 확실하게 미친다.

본 형태에 있어서, 파이프 부재(58A)의 둘레벽에 형성된 구멍(58Ac)은 원형으로 되어 있으며, 또한 파이프 부재(58A)의 연장 방향으로 적당한 간격을 두고 복수개 형성되어 있다. 또한, 구멍(58Ac)은, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 분산 가스(N)가 비스듬히 위쪽으로 불어 올라가도록 형성되어 있다.

파이프 부재(58A)는, 도시예와 같이, 고정 배출구(57) 근방에 있어서 복수개를 축방향으로 평행하게 배열하는 것이 바람직하다. 이 형태에 있어서는, 서로 인접하는 파이프 부재(58A) 사이를 통해 하강할려고 하는 피처리물(W)에 분산 가스(N)가 분사되어, 미립자(C)가 분산 가스(N)에 의해 불어 올라가게 되며, 한편, 불어 올라가지 않는 피처리물(W)은 파이프 부재(58A) 사이를 통해 그대로 하강하여 고정 배출구(57)를 통해 처리물(E)로서 외부로 배출된다. 한편, 분산 가스(N)에 의해 불어 올라간 미립자(C)는 분급 후드(55)의 내부를 통해 위쪽으로 올라간 후, 캐리어 가스(A)에 의해 더욱 위쪽으로 올라가 고정 배기구(56)를 통해 외부로 배출된다.

복수개의 파이프 부재(58A)로 이루어지는 파이프 부재 그룹은, 상하 방향으로 이격시켜 복수단 마련할 수도 있다. 또한, 하강하는 피처리물(W)의 양에 따라서 각각의 구멍(58Ac)을 통해 불어 올리는 분산 가스(N)의 양을 바꿀 수도 있다. 또한, 본 형태와 같이, 각각의 파이프 부재(58A) 위에 우산형 부재(58B)를 배치할 수도 있다. 이 우산형 부재(58B)는 폭방향 중앙이 위쪽으로 돌출된 우산형으로 되어 있으며, 파이프 부재(58A)의 연장 방향을 따라 연장되어 있다. 우산형 부재(58B)의 존재에 의해 파이프 부재(58A) 위에 피처리물(W)이 퇴적되는 것이 보다 확실하게 방지된다.

분산 가스(N)로서는, 예컨대, 공기 외에, 질소 가스나 아르곤 가스 등의 불활성 가스 등을 이용할 수가 있으며, 피처리물(W)의 특성에 따라서 선택하면 좋다. 단, 피처리물(W)이 석탄 등의 발화성을 갖는 것인 경우나, 분진 폭발을 일으키는 것 같은 것인 경우에는, 불활성 가스를 이용하는 것이 바람직하다.

본 형태에 있어서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 공기(N1)에 질소 등의 불활성 가스(N2)를 혼합하고, 이 혼합 가스를 열교환기(205)에서 증기 등의 열 매체(S)를 이용하여 가온(加溫)하여 분산 가스(N)로 만들고 있다.

공기(N1)에 대한 불활성 가스(N2)의 혼합 비율은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 피처리물(W)이 석탄 등의 발화성을 갖는 것인 경우나 분진 폭발을 일으키는 것 같은 것인 경우에는, 고정 배기구(56)를 통해 배기되는 가스의 산소 농도가 13 %이하가 되도록, 바람직하게는 12 % 이하가 되도록 혼합하는 것이 바람직하다. 이와 같이 산소 농도를 낮게 억제하는 것은 석탄 등의 미립자(C)가 폭발하는 것을 피하기 위함이다. 한편, 캐리어 가스(A)는 피처리물(W)의 건조에 동반하여 증발한 수증기를 포함하기 때문에 산소 농도가 저하되어 있어 미립자(C)가 폭발할 가능성이 낮다. 즉, 본 폭발은 분산 가스(N)를 불어넣음으로써 현저하게 된다는 문제이다.

무엇보다도 불활성 가스(N2)의 혼합 비율을 늘리면 코스트가 증대되는데, 분산 가스(N)는 캐리어 가스(A) 등과 함께 고정 배기구(56)를 통해 배기된 후, 벨트 컨베이어 등의 반송 수단(202)이 연결된 집진 수단(201)에서 미립자(C)가 제거되어 굴뚝(203)을 통해 배기될 뿐이다.

그래서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 고정 배기구(56)를 통해 배기된 가스는, 집진 수단(201)에서 미립자(C)를 제거한 후, 분산 가스(N)로서 재이용하는 것이 바람직하다. 분급 후드(55)의 내부(분급 공간)로부터 배출된 캐리어 가스(A)(분산 가스(N)를 포함함)는 저산소 농도이며 또한 가온되어 있기 때문에, 미립자(C)를 제거한 후의 캐리어 가스(A)는 분산 가스(N)로서 매우 적합하게 이용할 수가 있다. 물론, 상기 캐리어 가스(A)는 열교환기(205)를 이용하여 적절히 가온할 수도 있다.

고정 배기구(56)를 통해 배기된 캐리어 가스(A)는 그것 전부를 분산 가스(N)로서 이용할 수도 있지만, 도시예와 같이 일부만을 이용하고, 나머지는 굴뚝(203)을 통해 대기중으로 배기할 수도 있다. 무엇보다도, 분산 가스(N)의 유량은 회전통(10)의 일단으로부터 불어넣는 캐리어 가스(A)의 유량보다도 적게 하는 것이 바람직하며, 상기 캐리어 가스(A)의 유량의 1/5~1/2로 하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이, 분산 가스(N)의 유량을 회전통(10)의 일단으로부터 불어넣는 캐리어 가스(A)의 유량보다도 적은 유량으로 하면, 회전통(10) 내에 있어서의 캐리어 가스(A)의 유통에 영향이 미치지 않으며, 그 결과, 피처리물(W)의 건조에도 영향이 미치지 않다.

여기서, 피처리물(W)이 석탄 등의 발화성을 갖는 것인 경우나, 분진 폭발을 일으키는 것 같은 것인 경우에는 고정 배기구(56)를 통해 배기되는 가스의 산소 농도가 13 % 이하(바람직하게는 12 % 이하)가 되도록 하는 것이 바람직하다. 그래서, 도시하지는 않지만, 고정 배기구(56)를 통해 배기되는 가스의 산소 농도를 산소 농도계에 의해 계측(감시)하고, 이 측정값이 규정치를 넘은 경우에는, 상기 측정값이 이미 결정된 값 이하가 되도록 불활성 가스를 분산 가스(N)에 혼합하면 좋다.

한편, 도 1에 나타내는 바와 같이, 회전통(10)의 타단측에는 스팀 튜브(11) 내에 증기를 공급하는 공급관(70)과 드레인관(71)이 마련되어 있다. 또한, 회전통(10)의 일단측에는, 내부에 스크류를 구비하며 원통형으로 이루어진 스크류 피더(42)가 회전통(10)에 끼워 넣어지도록 하여 설치되어 있다. 이 스크류 피더(42)의 일단에는, 스크류 피더(42) 내부에 마련된 스크류를 회동시키는 모터 등의 구동 수단(43)이 마련되어 있다. 또한, 스크류 피더(42)의 상부에는 공급구(41)가 개구되어 있으며, 이 공급구(41)와 스크류 피더(42)의 내부는 연통되어 있다.

본 형태에 관한 횡형 회전식 건조기에 의해 건조되는 피처리물(W)은 공급구(41)를 통해 스크류 피더(42) 내부에 공급되며, 이 스크류 피더(42) 내부에 설치된 스크류를 구동 수단(43)에 의해 회동시키는 것에 의해, 회전통(10)의 내부에 공급되도록 되어 있다. 또한, 스크류 피더(42)의 근방에는 가스 분사구이기도 한 공급구(41)를 통해 캐리어 가스(A)로서 공기, 불활성 가스 등을 회전통(10)의 내부에 불어넣는 도시하지 않은 가스 분사 수단이 마련되어 있으며, 이 가스 분사 수단에 의해 불어넣어진 캐리어 가스(A)는 회전통(10)의 타단측을 향해 회전통(10)의 내부에서 유통된다.

이어서, 횡형 회전식 건조기의 동작에 대해 설명한다.

본 횡형 회전식 건조기에서 피처리물(W)을 건조할 때에, 도 1에 나타내는 바와 같이, 피처리물(W)을 공급구(41)에 공급한다. 공급구(41)를 통해 공급된 피처리물(W)은 스크류 피더(42)에 의해 회전통(10) 내부에 공급되고, 증기에 의해 가열된 스팀 튜브(11)에 접촉하여 건조되면서, 회전통(10)의 타단측으로 이동한다(건조 공정).

피처리물(W)은 교반 수단(65)이 존재하는 위치에 도달하면, 교반 수단(65)에 의해 교반되며, 계속해서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 회전통(10)의 회전에 동반하여 회동하는 긁어올림 플레이트(61)에 의해 긁어올려진다. 긁어올려진 피처리물(W)은 긁어올림 플레이트(61)가 회전통(10)의 위쪽에 위치하면 자연적으로 낙하하고, 이 때 피처리물(W)에 포함되는 미립자(C)가 회전통(10) 내에 분산된다(이른바, 플라이트 액션).

한편, 회전통(10)의 일단측에 마련된 분사 수단에 의해, 공급구(41)를 통해 불어 넣어진 캐리어 가스(A)는 회전통(10) 내를 통과하여 피처리물(W)의 배출구이기도 한 배출구(50)를 통해 회전통(10) 밖으로 배기된다. 이 때, 캐리어 가스(A)는 긁어올림 플레이트(61)에 의해 회전통(10) 내에 분산된 미립자(C)를 동반하여 배출구(50)를 통해 배기된다. 배출구(50)를 통해 배기된 캐리어 가스(A)는, 미립자(C)와 함께 고정 배기구(56)를 통해 분급 후드(55)의 내부(분급 공간)로부터 배기된다. 또한, 분산 가스(N)의 분사 수단(58)에 의해 분급 후드(55)의 위쪽을 향해 분산 가스(N)가 불어 올라가지도록 하여 공급된다. 이 분산 가스(N)의 유량은, 통상적으로 캐리어 가스(A)의 유량보다 적게 된다. 한편, 캐리어 가스(A)는 배출구(50)를 통해 배기될 때에 유속이 예컨대 5~10 m/s로 되어 있다. 이 유속은 배출구(50)의 면적과 캐리어 가스(A)의 분사량에 따라서 적절히 조정된다.

피처리물(W) 중에 입자 지름이 크고 중량이 무거운 입자는 회전통(10) 내에서 낙하하여, 캐리어 가스(A)에 동반되지 않고서 아래쪽에 위치한 배출구(50)를 통해 자연 낙하한다. 이 자연 낙하한 입자(피처리물(W))는 분산 가스(N)에 의해서도 다시 불어 올라가지 않고서, 파이프 부재(58A) 사이를 통과하여 고정 배출구(57)를 통해 처리물(E)로서 외부로 배출된다. 또한, 피처리물(W) 중에 비교적 대경의 입자(F)는 캐리어 가스(A)에 동반되어 배출구(50)를 통해 배출되기는 하지만, 중량이 무겁고, 캐리어 가스(A)와 함께 고정 배기구(56)까지 도달하지 않고 아래쪽으로 낙하하여, 입자 지름이 큰 피처리물(W)과 함께 고정 배출구(57)를 통해 처리물(E)로서 배출된다.

이어서, 횡형 회전식 건조기의 작용 효과를 설명한다.

본 형태의 횡형 회전식 건조기와 같이, 긁어올림 플레이트(61)가 회전통(10) 내부에 마련되어 있으면, 피처리물(W)에 함유되는 미립자(C)가 회전통(10) 내부의 공간에 있어서 분산되기 때문에, 이 미립자(C)를 캐리어 가스(A)에 편승시켜 캐리어 가스(A)와 함께 고정 배기구(56)를 통해 외부로 배출할 수가 있다. 그 결과, 피처리물(W)에 포함되는 미립자(C)를 분급·제거할 수가 있다.

또한, 각각의 긁어올림 플레이트(61)가, 회전통(10)의 회전 방향(R)을 기준으로서 후방측에 위치하는 배출구(50)의 앞쪽 단부를 통과하고, 또한 회전통(10)의 축심 방향과 평행을 이루는 직선 근방으로부터 연장되도록 하여 배치되어 있으면, 긁어올림 플레이트(61) 위에 얹힌 피처리물(W)은 배출구(50)의 후방측에 위치하게 된다. 따라서, 긁어올림 플레이트(61) 위의 피처리물(W)이 직접 배출구(50)에 들어가 버리는 것이 방지되어, 미립자(C)가 섞인 상태의 피처리물(W)이 배출구(50)를 통해 배출되어 버릴 확률이 감소된다.

복수의 긁어올림 플레이트 열(60)이 회전통(10)의 축심 방향으로 간헐적으로 위치하고 있으면, 회전통(10) 내부를 이동하는 피처리물(W)은 긁어올림 플레이트(61)가 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분을 번갈아 통과하게 된다. 따라서, 여러번으로 나누어 피처리물(W)이 긁어올려지게 되어, 긁어올림 효율이 향상된다.

또한, 긁어올림 플레이트(61)가 회전통(10)의 둘레 방향으로 서로 등간격으로 이격되도록 간헐적으로 위치하고 있으면, 효율 좋게 피처리물(W)을 긁어올릴 수가 있다. 구체적으로는, 회전통(10)의 내벽으로부터 축심을 향해 연장되고, 회전통(10)의 회전과 함께 피처리물(W)을 긁어올리는 긁어올림 플레이트(61)의 열인 긁어올림 플레이트 열(60)을, 둘레 방향으로 간격을 두고 복수개 마련하면, 긁어올림 플레이트(61)로부터 낙하하는 피처리물(W)을 통과하여 캐리어 가스(A)가 빠져 나가게 되므로, 많은 미립자(C)를 캐리어 가스(A)에 동반시킬 수가 있어 분급 정밀도가 향상된다. 더욱이, 긁어올림 플레이트 열(60)에 의해, 피처리물(W)과 스팀 튜브(11)와의 접촉 효율이 높아져, 건조 효율이 높아진다는 부차적인 이점도 있다.

본 형태에서는, 긁어올림 플레이트 열(60) 중 적어도 타단측(하류측)의 긁어올림 플레이트 열(60)의 긁어올림 플레이트(61)는 회전통(10)의 회전 방향(R)을 기준으로서, 배출구(50)의 앞쪽 가장자리에 근접한 위치에 긁어올림 플레이트(61)의 기단을 가지며, 그리고 회전통(10)의 내벽으로부터 축심을 향해 연장되는 위치 관계에 있다. 따라서, 회전통(10)의 회전 방향 앞쪽의 다음번 배출구(50)와의 사이에 많은 피처리물(W)을 모아서 긁어올릴 수 있다. 결과, 킬른 액션에 비해서, 피처리물(W)이 보다 미세하게 교반되어 피처리물(W)의 분급 효과를 높일 수가 있다.

더욱이, 본 형태에서는, 긁어올림 플레이트(61)가 기단으로부터 회전통(10)의 축심을 향해 연장되며, 연장되는 선단부가 회전통(10)의 회전 방향(R)을 기준으로서 앞쪽으로 절곡되도록 구성되어 있다. 따라서, 회전통(10)의 회전 방향 앞쪽의 다음번 배출구(50)와의 사이에 보다 많은 피처리물(W)을 모아 긁어올릴 수가 있다. 그 결과, 피처리물(W)의 분급 효과를 보다 높일 수가 있다.

긁어올림 플레이트 열(60)보다도, 회전통(10)의 일단측에, 회전통(10) 내에 공급된 피처리물(W)을 교반하는 교반 수단(65)이 설치되어 있으면, 긁어올림 플레이트(61)에 의해 피처리물(W)을 긁어올리기에 앞서 피처리물(W)이 교반되기 때문에, 피처리물(W)이 함유하는 미립자(C)가 선별된다. 그 결과, 긁어올림 플레이트(61)에 의한 미립자(C)의 분산 효율이 향상된다. 한편, 이상의 교반 수단(65) 및 긁어올림 플레이트(61)는 구비하지 않을 수도 있지만, 구비하면 분급 효율 등이 향상되어, 보다 바람직한 장치가 된다.

회전통(10)의 둘레벽에 마련된 회전통(10)의 회전에 동반하여 둘레 방향으로 이동하는 배출구(50)와, 이 배출구(50)를 덮도록 하여 설치된 분급 후드(55)의 하부에 마련된, 고정되어 있어 이동하지 않는 고정 배출구(57)와, 분급 후드(55)의 상부에 마련된 고정 배기구(56)가 조합되어 있으면, 침강 영역(90)을 포함하는 분급 공간 전체에 있어서, 캐리어 가스(A)나 분산 가스(N)에 의한 분급이 행해진다. 즉, 미립자(C)는 캐리어 가스(A)에 동반되어 위쪽으로 유도된 후, 고정 배기구(56)를 통해 배출되고, 그 이외의 입자는 하부로 유도되어 고정 배출구(57)를 통해 배출되는 것에 의해 분급이 실현된다.

회전통(10) 위쪽의 분급 후드(55) 내부가, 공기로 채워진 공간인 침강 영역(90)으로 되어 있으면, 캐리어 가스(A)에 동반된 비교적 대경의 입자(F)는, 침강 영역(90) 내에서 관성에 의해 낙하하여 고정 배출구(57)를 통해 배출된다.

고정 배출구(57) 위쪽의 피처리물(W)의 경로에, 분산 가스(N)의 불어올림 수단(58)이 마련되어 있으면, 고정 배출구(57)를 향해 다른 피처리물(W)과 함께 낙하하는 미립자(C)를 고정 배기구(56)를 향해 상승시킬 수가 있으며, 그 결과, 미립자(C)의 분급·제거 효율이 향상된다.

본 형태에 있어서는, 각각의 긁어올림 플레이트 열(60)마다의 긁어올림 플레이트(61)의 매수는 4매가 아니어도 좋으며, 특별히 한정되지 않지만, 긁어올림 용량을 확보하기 위해서는 4~6매로 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 배출구(50)의 1열당 수는, 특별히 한정되지 않지만, 압력 손실의 저감, 미립자(C)의 분산, 회전통(10)의 기계 강도 등을 고려하여 10~17개로 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 석탄 등의 피처리물의 건조 및 분급을 행하는 기계 및 방법으로서 적용 가능하다. 횡형 회전식 건조기로서는, 스팀 튜브 드라이어(STD)가 적합하지만, 패들 믹서 등이어도 좋다.

10: 회전통 11: 스팀 튜브(가열 수단)
41: 공급구 50: 배출구
55: 분급 후드 56: 고정 배기구
57: 고정 배출구 58: 불어올림 수단
61: 긁어올림 플레이트 65: 교반 수단
A: 캐리어 가스 E: 처리물
N: 분산 가스 N1: 공기
N2: 불활성 가스 W: 피처리물

Claims (5)

1. 일단측에 피처리물 및 캐리어 가스의 공급구를 갖고 타단측에 피처리물 및 캐리어 가스의 배출구를 갖는 축심 둘레로 회전 가능한 회전통;
   피처리물을 상기 공급구를 통해 공급하여 상기 배출구를 통해 배출하는 과정에서, 상기 회전통 내부의 가열에 의해 피처리물을 가열 건조하는 가열 수단;
   하부에 피처리물을 배출하는 고정 배출구를 갖고 상부에 캐리어 가스를 배기하는 고정 배기구를 가지며 상기 회전통의 타단측을 덮도록 마련한 분급 후드;
   상기 고정 배출구를 향해서 하강하는 피처리물의 경로 도중에, 상기 경로를 가로지르고, 또한 둘레벽에 구멍이 형성된 파이프 부재가 마련되어, 상기 파이프 부재에 형성된 구멍을 통해 분산 가스를 불어 올릴 수 있는 분산 가스의 불어올림 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 피처리물 건조 분급기.
   
2. 제1항에 있어서,
   복수개의 상기 파이프 부재가 축방향으로 평행하게 배열되고, 서로 인접하는 파이프 부재 사이를 통해 하강하려고 하는 피처리물에 상기 분산 가스가 분사되며, 불어 올라가지 않는 피처리물은 상기 파이프 부재 사이를 하강하여 상기 고정 배출구를 통해 배출되는 구성으로 이루어진 피처리물 건조 분급기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 분급 후드에는 상기 회전통의 높이보다도 상측 위치에 분산 피처리물의 침강 영역이 형성되어 있는 피처리물 건조 분급기.
   
4. 제1항의 건조분급기에 피처리물로서 석탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 피처리물의 건조 분급 방법.
   
5. 제1항의 건조 분급기에 있어서의 상기 분산 가스의 유량은 상기 회전통의 일단으로부터 불어넣는 캐리어 가스의 유량보다도 적은 것을 특징으로 하는 피처리물의 건조 분급 방법.

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