KR101812364B1 - 화격자 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노(furnace)에서 나오는 매우 뜨거운 재료들을 이송 및 냉각하는 화격자 플레이트로서, 상기 화격자 플레이트는 사각형상이며 가장 큰 치수가 상기 재료의 이송 방향과 수직인 캐비티들을 포함하며, 상기 캐비티들의 단면은 역경사면을 갖는 턴드-업 단부에서 마무리되는 핀형상의 밑면을 갖는 삼각형이며, 상기 캐비티들의 경사면은 수평선에 대하여 10 ~ 45°, 바람직하게는 20 ~ 30°로 이루어지며, 턴드-업 단부의 역경사면 (β) 은 상기 캐비티들 (2) 의 경사면 (α) 의 각도 와 동일하거나 또는 상기 경사면 (α) 의 각도 보다 최대 6°작은 각도를 갖는다. 공기 주입 슬릿들을 통한 중력 하의 재료의 유동은 차단된다. 재료와 프레임워크 및 장치의 메카니즘의 어떠한 접촉도 방지된다.

Description

화격자 플레이트{GRATE PLATE}

본 발명은 화격자 냉각기의 구성 요소에 관한 것이며, 특히 높은 온도에서 노에서 나오는 벌크 재료를 효율적이고 경제적으로 이송하고 냉각하기 위한 화격자 플레이트에 관한 것이다.

화격자 냉각기는 예를 들어 점화 후 시멘트 클링커 (cement clinker) 를 냉각시키기 위해 잘 알려진 장치이다. 이 장치의 주요 기능들은 냉각, 열회수 및 클링커 이송을 포함한다. 냉각기는 일반적으로 수평선에 대하여 각을 이루어 놓인 중첩된 화격자의 베드를 포함한다.

특허 문서 EP0120227 (Orren) 은 상기 재료를 앞으로 움직이게 하는 진동 화격자의 시스템을 사용하는 냉각 기술의 기초를 설명한다. 그러나, 이 문서는 플레이트의 과도한 마모를 방지하기 위한 어떠한 시스템을 제공하지 않으며 그 마모를 제한하기 위해 플레이트의 효율적인 냉각을 보장하는 어떠한 구성 상세부도 개시하고 있지 않는다. 이 문서에 개시된 설계는 단지 공기 주입을 허용해야하는 어떠한 개수의 유입구를 제공할 뿐이다.

특허 문서 US4600380 (von Wedel) 에는 냉각 공기가 주입되는 매우 얇은 슬릿들로 천공된 박스 형상의 화격자 플레이트가 기재되어 있다. 이 문서는 정확한 각도에서 공기를 주입하는 것을 제안하고 냉각 공기의 주입의 예상치 않은 중단의 경우, 냉각될 재료가 슬릿들을 통해 흐를 수 없도록 슬릿들에 구부러진 형상을 부여하는 것을 제공하며 이 형상으로 인해 슬릿들을 막을 수 있다. 이러한 슬릿들의 유입구는 슬릿의 전체 길이에 걸쳐 좁아지며, 이것은 주요 압력 손실을 일으킨다. 게다가, 보유 포켓이 제공되지 않고 뜨거운 재료는 박스의 전체 표면에 직접 접촉하며, 이것은 일반적으로 조기 마모를 초래한다.

특허 문서 US5282741 (Massaro) 는 냉각될 재료가 유동되는 부분에 포켓들을 포함하는 화격자 플레이트를 개시하고 있다 평평한 밑면의 포켓들은 공기 주입을 수행하기 위하여 측면 슬릿들을 또한 포함하나, 포켓들의 배향 (orientation) 은 재료의 유동에 평행하며, 이것은 유량에 효율적인 영향을 주지 않게 된다.

특허 문서 US5575642 (Willis) 는 평평한 밑면인 몇몇 포켓들을 구비한 화격자 플레이트를 제안하며, 냉각 공기는 포켓의 측면을 통해 주입된다. 채널이 공기를 이러한 주입 유입구들에 가져오기 위하여 제공될 필요가 있기 때문에, 냉각될 뜨거운 재료와 접촉하는 표면이 상당히 남아있다.

문서 EP1060356 (Pirard) 에는 기울어진 밑면을 갖는 특정 형상의 포켓들과 특정 형상으로 냉각 공기의 통과를 위한 채널들을 포함하는 화격자 플레이트가 개시되어 있다. 이러한 포켓들은 삼각형 단면을 갖고 있지 않고 포켓들이 화격자의 표면에 결합되는 지점에 림(rim)을 갖는다. 이 문서에 의해 개시된 화격자 플레이트는 또한 포켓의 역경사면과 관련된 역경사면을 갖는 어떠한 턴드-업 단부(turned-up end)를 갖고있지 않다.

문서 DE 195 37 904 A1 는 포켓들 없는 화격자 플레이트가 개시되어 있다. 그러나 포켓들의 존재는 재료가 포켓들에 가두어지고, 이미 냉각되고, 과열에 대해 화격자를 보호하기 때문에 화격자를 냉각하는데 필요하다. 이 문서에서 정밀기재된 각도들은 화격자의 표면에서 냉각 가스의 주입을 위한 채널들과 관련되어 있다. 이러한 각도들은 역경사면을 갖는 어떠한 턴드-업 단부와는 관련되지 않는다.

본 발명에 따른 화격자 플레이트는 종래 기술의 화격자 플레이트의 단점을 극복하기 위한 것이다. 본 발명은 보다 구체적으로, 재료의 베드를 지지하는 시스템으로의 냉각 공기의 효과적인 주입에 의한 효과적인 냉각과 관련된 재료의 베드의 일정한 이동 속도를 허용함으로써 이러한 지지대들의 필연적인 마모를 조절할 수 있는, 특히 효율적인 설계의 화격자 플레이트를 목적으로 한다.

본 발명은 노(furnace)에서 나오는 매우 뜨거운 재료들을 이송 및 냉각하는 화격자 플레이트로서, 상기 화격자 플레이트는 사각형상이며 가장 큰 치수가 상기 재료의 이송 방향과 수직인 캐비티들을 포함하며, 상기 캐비티들의 단면은 역경사면을 갖는 턴드-업 단부에서 마무리되는 핀형상의 밑면을 갖는 삼각형이며, 상기 캐비티들의 경사면 (α) 은 수평선에 대하여 10 ~ 45°, 바람직하게는 20 ~ 30°로 이루어지며, 턴드-업 단부의 경사면 (β) 은 상기 캐비티들의 경사면 (α) 의 각도 와 동일하거나 또는 상기 경사면의 각도 (α) 보다 최대 6°작은 각도를 갖는 화격자 플레이트를 개시하고 있다.

본 발명의 특정 실시예에 따라, 화격자 플레이트는 다음의 특징들의 적어도 하나 또는 적당한 조합을 포함한다:

- 각각의 캐비티의 밑면에 각각의 상기 캐비티들의 가장 낮은 부분으로 개방되는 하나 이상의 냉각 공기 주입 슬릿들을 갖고, 상기 슬릿들은 상기 캐비티들의 밑면과 평행하게 공기를 주입하도록 배향되고, 상기 슬릿들은 두 개의 연속적인 핀들 사이에 위치된 공간을 국부적으로 좁게 하기 위하여 화격자 플레이트의 구성 요소들의 하부면에 배치된 재료의 초과 두께에 의해 얻어짐;

- 상기 핀의 턴드-업 단부는 적어도 20 mm 의 길이를 가짐;

- 상기 화격자 플레이트는 정면에 하나 이상의 공기 주입 슬릿들을 포함함;

- 상기 화격자 플레이트의 정면의 슬릿들은 상기 캐비티들의 밑면으로 개방되는 슬릿들과 같은 길이를 가짐;

- 상기 화격자 플레이트의 상기 정면의 슬릿들은 상기 화격자 플레이트의 상부면의 평면으로부터 5 ~ 40 밀리미터로 이격되어 배치됨.

본 발명은 또한 전술한 특징들 중 하나에 따른 화격자 플레이트를 포함하는 화격자 냉각기를 개시한다.

도 1 은 본 발명에 따른 화격자 플레이트의 3차원 도면이다.
도 2 는 이송 라인의 화격자 플레이트의 조립체를 나타낸다.
도 3 은 본 발명에 따른 화격자 플레이트의 단면도이다.
도 4 는 α와 β 각도를 가진 본 발명에 따른 화격자 플레이트의 상세 단면도이다.
도 5 는 화격자 플레이트의 이송 라인에 배열된 몇몇 화격자 플레이트의 단면도이다.

본 발명은 초기에 높은 온도, 일반적으로 1000℃ 이상인 벌크 재료를 효율적이고 경제적으로 냉각시키도록 의도된 냉각 시스템의 구성 요소에 관한 것이다. 그러한 냉각 시스템은 이 재료를 냉각시키도록 의도된 냉각 공기를 불어넣으면서 일정한 속도에서의 함기성(aerated) 화격자 플레이트상의 매우 뜨거운 재료의 이동 베드를 위해 제공된다.

엄격하게 조절되어야 하는 파라미터들은 다음과 같다:

- 냉각되는 재료의 베드의 이동 속도;

- 냉각 효율성;

- 냉각 공기 주입의 규칙성;

- 재료의 베드를 지지하는 시스템의 냉각;

- 요소들의 마모 조절;

- 냉각되는 재료로부터 나오는 가능한 충격에 대한 시스템의 언더 프레임과 메카니즘의 더 나은 보호.

화격자 플레이트라 불리는 이러한 지지 요소들의 조사된 구성 및 설계는 매우 중요하다.

본 발명은, 냉각될 재료의 이송 방향으로 기립 경사면을 따라 핀-형상의 밑면 (3) 이 기울어진 몇몇 포켓들 또는 캐비티들 (2) 의 사용을 통해 냉각되는 재료의 이동 베드를 특히 효과적인 방법으로 조절하도록 제안되며, 상기 캐비티 (2) 의 단면은 포괄적으로 삼각 형상이며, 이것은 직선을 따라 화격자의 평면과의 교차점을 갖고 따라서 재료의 이송 방향으로 완만하게 변이된다. 재료의 이송을 느리게 하는 림, 리브, 바 또는 어떤 다른 장애물들은 없다. 이 설계는 냉각될 재료가 효과적이고 규칙적으로 이송되게 한다.

포켓들의 밑면의 캐비티의 수와 경사면 각도의 선택은 원하는 유량에 의해 결정된다.

냉각 공기는 캐비티들의 밑면에서 두개의 연속적인 핀들 사이에 포함된 공간을 통해 주입되며, 이 공간은 상부 핀의 하부면에 단지 집중된 재료의 초과 두께에 의해 각각의 캐비티의 밑면으로 개방되기 바로 전에 국부적으로 좁아지며 공기는 하나 이상의 슬릿들을 통해 주입된다. 이 단면 감소는 압력 손실을 줄이기 위하여 통로의 매우 제한된 부분에서 수행된다. 이 공간이 캐비티로 개방될 때, 통로는 폭이 2 ~ 10 밀리미터이고 길이가 20 ~ 280 밀리미터인 슬릿의 외형을 갖는다.

다양한 이유로, 사용시, 냉각 공기의 공급은 갑자기 우연히 차단될 수도 있다. 화격자에 위치되어 캐비티들을 채우는 냉각될 재료는 그 후 공기 주입 슬릿들을 통한 중력에의 흐름이 방지되어야 하며, 이렇게 함으로써 화격자의 하부를 채우고 공기 주입의 재시작을 하는 효과를 가지거나 상기 장치의 언더 프레임 및 메카니즘과 접촉되어 이들을 손상시키는 영향을 줄 수 있다. 이를 위해, 캐비티의 밑면을 형성하는 각각의 핀의 하부 단부는, 경사져서 수평선에 대하여 각도 (β) 를 형성하지만 역경사면, 즉 냉각될 재료의 이송 방향으로 하강하는 역경사면을 형성하며, 상기 각도 (β)는 캐비티의 밑면의 각도 (α) 와 동일하거나 또는 상기 캐비티의 밑면의 각도 (α) 보다 최대 6°작은 각도이다. 역경사면을 갖는 이 부분은 공기 주입 통로를 통해 재료의 가능한 유동을 효과적으로 차단하기 위해 충분히 작은 길이여야 한다. 이 길이는 일반적으로 15 mm 이상, 바람직하게는 20 mm 이상이다.

상기 화격자의 마모율을 제한하기 위한 목적으로, 재료가 냉각되어야 할 뿐 아니라, 화격자 자체가 사용시에 냉각되어야 한다. 이를 위해, 공기는 충분한 유량과 속도를 고려함으로써 화격자의 캐비티들의 밑면으로 주입되어야 하고, 또한 유동에 따라, 상기 캐비티의 밑면의 구성 벽들이 공기에 의해 효율적으로 스위핑되고 냉각되도록 유동의 방향은 캐비티들의 밑면과 평행해야 한다.

화격자 플레이트의 수명은 냉각될 재료의 통과로 인해 산화 및 마멸 현상을 받게되는 구성 요소들과 화격자 벽들의 두께가 감소되는 마모 이외에, 화격자가 그 기능을 적절히 만족시키지 못하고 분해되어야 하며, 이는 설치물의 완전한 중지를 요구하고, 서비스를 허용하도록 충분히 냉각할 시간을 완전한 설치물에 주는 것을 의미하기 때문에 매우 불리하다는 사실에 의해 결정된다. 이 목적에 도달하기 위하여, 마멸 현상은 뜨거운 재료에 직접 노출된 화격자 플레이트의 표면들을 엄격하게 제한함으로써 방지되어야 하며, 산화 현상은 이러한 표면들이 효과적으로 냉각되는 것을 보장함으로써 방지되어야 한다.

1: 화격자 플레이트
2: 캐비티
3: 핀
4: 턴드-업 단부
5: 냉각 공기를 캐비티 내로 주입하기 위한 슬릿들
6: 냉각 공기를 화격자 플레이트의 정면 위로 주입하기 위한 슬릿들

Claims (8)

1. 노(furnace)에서 나오는 뜨거운 재료들을 이송 및 냉각하는 화격자 플레이트 (1) 로서,
   상기 화격자 플레이트는 사각형상이며 가장 큰 치수가 상기 재료의 이송 방향과 수직인 캐비티들 (2) 을 포함하며, 상기 캐비티들 (2) 의 단면은 역경사면을 갖는 턴드-업 단부 (4) 에서 마무리되는 핀형상의 밑면을 갖는 삼각형이며, 상기 캐비티들 (2) 의 경사면 (α) 은 수평선에 대하여 10 ~ 45°로 이루어지며, 턴드-업 단부의 역경사면 (β) 은 상기 캐비티들 (2) 의 경사면 (α) 의 각도와 동일하거나 또는 상기 경사면 (α) 의 각도 보다 최대 6°작은 각도를 갖는 화격자 플레이트 (1).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 캐비티들 (2) 의 경사면 (α) 은 수평선에 대하여 20 ~ 30°로 이루어지는 화격자 플레이트 (1).
3. 제 1 항에 있어서,
   각각의 캐비티 (2) 의 밑면에 각각의 상기 캐비티들의 가장 낮은 부분으로 개방되는 하나 이상의 냉각 공기 주입 슬릿들 (5) 을 갖고, 상기 슬릿들은 상기 캐비티들의 밑면과 평행하게 공기를 주입하도록 배향되고, 상기 슬릿들 (5) 은 두 개의 연속적인 핀들 (3) 사이에 위치된 공간을 국부적으로 좁게 하기 위하여 화격자 플레이트의 구성 요소들의 하부면에 배치된 재료의 초과 두께에 의해 얻어지는 화격자 플레이트 (1) .
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 핀들 (3) 의 턴드-업 단부 (4) 는 적어도 20 mm 의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 화격자 플레이트 (1).
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 화격자 플레이트는 정면에 하나 이상의 공기 주입 슬릿들 (6) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 화격자 플레이트 (1).
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 화격자 플레이트의 정면의 슬릿들은 상기 캐비티들 (2) 의 밑면으로 개방되는 슬릿들과 같은 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 화격자 플레이트 (1).
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 화격자 플레이트의 상기 정면의 슬릿들은 상기 화격자 플레이트 (1) 의 상부면의 평면으로부터 5 ~ 40 밀리미터 사이로 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 화격자 플레이트 (1).
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 화격자 플레이트를 포함하는 화격자 냉각기.

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