KR102073885B1 - 에너지 사용량을 절감하고 건조효율이 향상된 로터리 킬른장치 - Google Patents

에너지 사용량을 절감하고 건조효율이 향상된 로터리 킬른장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지 사용량을 절감하고 건조효율이 향상된 로터리 킬른장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 피건조물을 열풍으로 건조하고 이송하는 가열 파이프 내부에 가열면적 점유 파이프를 삽입하여 가열면적 점유 파이프를 제외한 부분만을 가열면적으로 형성하고, 상기 가열면적 점유 파이프 내부에는 길이방향을 따라 크로스팬 히터가 부착된 크로스팬을 일렬로 배열하여 설치한 다음 크로스팬에서 발생하는 열풍이 하부 가열면적으로 토출되어 피건조물을 건조하고, 건조과정에서 발생하는 수중기는 신속하게 외부로 배출하여 에너지 사용량을 절감하고 건조효율이 향상된 것을 특징으로 한다.

Description

에너지 사용량을 절감하고 건조효율이 향상된 로터리 킬른장치{rotary kiln}
본 발명은 피건조물을 열풍으로 건조하고 이송하는 가열 파이프 내부에 가열면적 점유 파이프를 삽입하여 가열면적 점유 파이프를 제외한 부분만을 가열면적으로 형성하고, 상기 가열면적 점유 파이프 내부에는 길이방향을 따라 크로스팬 히터가 부착된 크로스팬을 일렬로 배열하여 설치한 다음 크로스팬에서 발생하는 열풍이 하부 가열면적으로 토출되어 피건조물을 건조하고, 건조과정에서 발생하는 수중기는 신속하게 외부로 배출하여 에너지 사용량을 절감하고 건조효율이 향상된 로터리 킬른장치에 관한 것이다.
일반적으로 로터리 킬른(Rotary Kiln)은 시멘트, 석회, 점토, 알루미늄, 슬러지 등의 공업에서 많이 사용되는 원통회전식의 연속소성요(連續燒成窯) 또는 회전가마라고 한다.
도 1은 종래의 로터리 킬른을 도시해 보인 정면 예시도이고, 도 2는 종래의 로터리 킬른을 도시해 보인 측면 예시도이다.
로터리 킬른(1)에서 가열로인 가열 파이프(2)의 길이는 10m 정도에서부터 수십m에 이르는 것도 있다.
상기 가열 파이프(2)의 지름은 2m 내지 4m 범위에서 사용하고, 상기 가열 파이프(2)의 각도는 3°내지 5°경사지게 형성한 다음 롤러로 지지한 후 가열 파이프(2)를 천천히 회전시키고 가열 파이프(2) 내부에는 공기를 가열한 열풍을 공급하는 구조로 형성된다.
따라서 가열 파이프(2) 내부로 열풍을 공급하여 가열 파이프() 내부 전체가 가열되도록 가열한 다음 피건조물을 가열 파이프의 윗부분에 형성된 호퍼를 통해 연속적으로 공급하면 가열 파이프는 회전함과 동시에 피건조물을 열풍에 의해 가열하면서 가열 파이프(2)의 경사 각도에 따라 가열 파이프 하부로 저속으로 이송시킨다.
한편, 로터리 킬른은 가열 파이프를 회전하는 과정에서 피건조물이 가열파이프와 함께 회전하는게 아니라 가열 파이프의 하부에서만 회전방향으로 일정 각도만틈 상승하였다가 다시 원위치로 하강하는 방식을 반복하며 가열 파이프의 하부로 이송한다.
즉, 피건조물은 가열 파이프의 하부에서만 전후방향으로 일정 각도만큼만 움직이며 열풍에 의해 가열하는 과정에서 피건조물이 전후방향으로 움직이는 이동범위(각도)가 넓을수록 상부와 하부에 각각 위치하여 쌓여있는 피건조물이 전후방향으로 움직이면서 서로 섞이도록 유도하여 건조효율을 향상시킨다.
따라서 가열 파이프 회전시 피건조물이 회전방향을 따라 정방향과 역방향으로 이동하는 범위를 넓게 형성하도록 피건조물이 위치하는 범위보다 필요이상으로 가열 파이프의 지름 크기를 크게 형성한다.
상기와 같이 피건조물이 호퍼를 통해 가열 파이프 내부로 투입되어 위치하는 범위는 가열 파이프의 하부 바닥에 국한되고, 가열 파이프에서 피건물을 제외한 나머지 부분인 가열면적(3)은 열풍을 지속적으로 공급하여 가열 파이프 내부가 열풍에 의해 팽창되도록 유도하여 고온의 온도를 유지하여야만 피건조물을 열풍에 의해 건조할 수 있다.
그러나 상기와 같이 피건조물이 가열 파이프 내부에서 하부에 차지하는 면적보다 지름의 넓이가 상대적으로 더 크기 때문에 가열 파이프 내부에 열풍을 채우기 위해서는 필요이상으로 많은 면적에 열풍을 공급하여야만 온도가 상승하기때문에 전기, 등유, 가스 등을 포함한 많은 에너지가 소모되어 건조용량에 의해 비해 경제적으로 부담감을 가중시키고 있다.
따라서 로터리 킬른은 가열 파이프에서 피건조물이 차지하는 면적보다 열풍에 의해 가열하는 가열면적이 몇배이상 크기때문에 가열 파이프를 내부를 처음에 가열하는데 시간이 오래걸리고, 고온의 온도를 유지하는데도 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 로터리 킬른은 가열 파이프 일측 단부에 열풍이 공급되기 때문에 가열 파이프의 위치에 다라 온도 차이가 발생할 수 있으며, 열풍을 공급하는 방향과 근접할수록 온도가 상승하여 건조효율이 높아짐으로 인해 가열 파이프 전체에 건조 온도가 균일하지 못한 문제점이 있다.
또한, 가열 파이프에서 피건조물을 건조하는 과정중 피건조물에 포함된 수분이 증발하여 수증기가 발생하면 바로 외부로 배출해야 건조효율을 상승시킬 수 있으나 가열 파이프의 구조상 양측으로 배출할수없어 수증기도 피건조물과 함께 가열하여 증발시켜야 됨으로 건조효율이 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국 특허출원번호제10 - 2013 - 0163870호 "로터리 킬른"
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명 로터리 킬른은 가열 파이프 내부에 형성되는 가열면적을 최소화하여 에너지 사용량을 최소화하고, 가열 파이프의 전체 온도를 균일하게 유지하며, 피건조물을 건조하는 과정에서 발생하는 수증기를 외부로 배출하여 건조시간을 단축하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결수단으로 본 발명은 일정한 각도로 경사지게 설치하여 일방향으로 회전하는 가열 파이프와, 상기 가열 파이프의 내부로 설치된 가열면적 점유 파이프와, 상기 가열면적 점유 파이프의 하부에는 피건조물을 건조하도록 크로스팬 히터가 부착된 크로스팬과, 가열면적 점유 파이프의 상부에는 피건조물을 건조하는 과정에서 발생하는 수분을 외부로 배출하는 수분 이송부가 형성된 에너지 사용량을 절감하고 건조효율이 향상된 로터리 킬른장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 로터리 킬른은 가열 파이프 내부에 가열면적 점유 파이프를 편심되게 삽입한 다음 열풍으로 가열하는 가열면적을 최소화하여 에너지사용량을 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가열 파이프 내부에 일정한 간격으로 히터가 부착된 크로스팬을 설치하여 가열 파이프의 길이방향을 따라 균일하게 열풍을 토출하여 이송되는 피건조물의 건조시간을 단축하여 건조효율이 상승하는 효과가 있다.
본 발명은 피건조물을 건조하는 과정에서 발생하는 수증기를 외부로 배출하여 건조시간을 단축하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 로터리 킬른을 도시해 보인 정면 예시도.
도 2는 종래의 로터리 킬른을 도시해 보인 측면 예시도.
도 3은 본 발명 로터리 킬른을 도시해 보인 정면도.
도 4는 본 발명 로터리 킬른을 확대해 도시해 보인 정면도.
도 5는 본 발명 로터리 킬른에서 크로스팬을 확대해 보안 정면도.
도 6은 본 발명 로터리 킬른을 확대해 보인 측면도.
도 7은 본 발명 로터리 킬른에서 크로스팬을 확대해 보인 측면도.
도 8은 본 발명 로터리 킬른의 사용상태를 도시해 보인 측면도.
상기와 같이 목적 및 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명 로터리 킬른을 도시해 보인 정면도이고, 도 4는 본 발명 로터리 킬른을 확대해 도시해 보인 정면도이며, 도 5는 본 발명 로터리 킬른에서 크로스팬을 확대해 보안 정면도이고, 도 6은 본 발명 로터리 킬른을 확대해 보인 측면도이다.
본 발명 로터리 킬른(100)은 크게 일정한 각도로 경사지게 설치하여 일방향으로 회전하는 가열 파이프(110)와, 상기 가열 파이프(100) 내부로 설치된 가열면적 점유 파이프(120)와, 상기 가열면적 점유 파이프(120) 하부에는 피건조물(240)을 건조하도록 크로스팬 히터(180)가 부착된 크로스팬(330)과, 상부에는 피건조물(240)을 건조하는 과정에서 발생하는 수분을 외부로 배출하는 수분 이송부로(310)로 구성된다.
상기 가열 파이프(110)는 내부에 길이 방향으로 가열면적 점유 파이프(120)가 삽입되고, 가열면적 점유 파이프(120)의 상부와 하부 외주면과 가열 파이프(110)의 내주면 사이에는 상부 가열면적(130)과 하부 가열면적(140)이 통공되도록 형성되고, 하부 바닥면에는 일정한 간격으로 크로스팬 히터(180)가 삽입 돌출되도록 삽입공(280)이 배열된다.
또한, 가열 파이프(110)는 회전하고, 가열면적 점유 파이프(120)는 회전하지 않도록 고정되게 설치한다.
상기 가열면적 점유 파이프(120)는 가열 파이프(110)의 중심에서 상부방향으로 편심되게 삽입하여 설치하는 게 바람직하다.
그 이유는 가열 파이프가 회전하면 피건조물은 가열 파이프의 내주면을 따라 일정높이로 상승하였다가 다시 원상태로 미끄러지는 과정에서 가열면적 점유 파이프에 간섭되지 않고 넓게 퍼지도록 유도한다.
상기와 같이 가열 파이프 내부에 가열면적 파이프를 삽입하면 가열면적 점유 파이프의 부피만큼 가열면적을 최소화하여 열풍을 채울 수 있는 공간을 줄일 수 있다.
즉, 가열 파이프는 가열면적 점유 파이프의 부피를 제외한 나머지 공간인 가열면적에 열풍을 공급하는데, 상기 가열면적은 가열면적 점유 파이프의 상부와 하부에 상하부 가열면적을 형성하고, 상하부 가열면적은 상하부 방향으로 통공된 상태를 유지하여 하부 가열면적에서 피건조물을 건조하는 과정에서 발생하는 수증기가 상부 가열면적으로 상승하면 서브 수분 이송 에어 파이프에 의해 배기공으로 이송하여 외부로 배출함으로 인해 건조시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
상기 가열면적 점유 파이프(120)에 형성된 삽입공(280)에 인접되게 다수개의 크로스팬(330)이 각각 위치하도록 배열되고, 상기 크로스팬(330)은 삽입공(280)에 크로스 구동팬(190)이 위치하고, 삽입공(280) 가장자리에 크로스팬(330)의 본체(290)가 위치한다.
상기 크로스 구동팬(190)의 일측 단부는 본체(290)로 삽입되어 서브 구동 에어 파이프(220)에서 본체(290)로 분사되는 에어에 의해 회전하고, 상기 크로스 구동팬(190)의 하우징에 연결되어 삽입공(280)을 통과하여 하부 가열면적(140)으로 돌출되게 크로스팬 히터(180)가 설치되어 크로스 구동팬(190)에서 토출되는 바람을 가열하여 발생한 열풍을 피건조물에 토출한다.
상기 크로스팬(330)의 크로스 구동팬(190)을 모터가 아닌 에어를 분사하여 구동하는 이유는 가열 파이프(110) 내부가 고온이기 때문에 모터를 사용하는 경우 온도 상승에 의해 모터에 부하가 걸려 쉽게 고장이 발생하거나 모터의 수명이 짧아져 자주 수리 및 교체로 인해 로터리 킬른(100)의 가동이 중지되는 것을 방지하기 위함이다.
상기 가열 파이프(110)와 가열면적 점유 파이프(120)의 일측 단부에 위치하는 에어 공급 및 배출 하우징(250)은 격판(320)에 의해 상하부 방향으로 분리하여 격리한 다음 격판(320) 하부에는 메인 구동 에어 파이프(210)와 일측이 연결되어 에어를 가열하는 에어 가열 히터(200)와 상기 에어 가열 히터(200)와 연결되어 에어를 공급하는 콤프레샤(260)로 구성된 에어 공급부(300)가 형성된다.
상기 격판(320) 상부에는 상부 가열면적(130)과 통공되어 수분을 외부로 배출하도록 배기공(150)이 형성된다.
상기 가열면적 점유 파이프(120) 내부에는 메인 구동 에어 파이프(160)가 길이방향으로 삽입되고 일측 단부는 에어 가열 히터(200)와 연결된 상태에서 크로스팬(330)에 에어를 각각 공급하여 분사하도록 서브 구동 에어 파이프(220)가 각각 분기된다.
상기 메인 구동 에어 파이프(210)에는 서브 구동 에어 파이프(220)로 공급되는 에어 압력을 조절하도록 압력 조절기(230)가 각각 부착되어 서브 구동 에어 파이프(170)로 공급되는 에어 압력을 조절하여 크로스 구동팬(190)의 회전속도를 조절하여 풍속을 조절한다.
또한, 가열면적 점유 파이프(120)의 내부에는 길이방향으로 메인 수분 이송 에어 파이프(160)가 설치되고, 상기 수분 이송 에어 파이프(160)의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 배열되어 상부 가열면적(130)으로 돌출되게 서브 수분 이송 에어 파이프(170)가 각각 분기된 상태에서 상기 메인 수분 이송 에어 파이프(160)의 일측 단부에는 콤프레샤(260)가 연결되어 메인 수분 이송 에어 파이프(160)를 통해 공급되는 에어는 서브 수분 이송 에어 파이프(170)로 공급하여 배기공(15) 방향으로 분사하여 하부 가열면적(140)에서 상승하는 수분을 배기공(15)으로 배출하는 수분 이송부(310)를 구성한다.
도 7은 본 발명 로터리 킬른에서 크로스팬을 확대해 보인 측면도이고, 도 8은 본 발명 로터리 킬른의 사용상태를 도시해 보인 측면도이다.
본 발명 로터리 킬른(100)은 슬러지를 포함한 피건조물(240)을 건조하기 위해서는 우선 콤프레샤(260)를 통해 에어 가열히터(200)로 에어를 공급하면 에어 가열히터(200)는 공급된 에어를 가열하여 메인 구동 에어 파이프(210)로 공급하고 메인 구동 에어 파이프(210)에서 크로스팬(330)으로 분기된 서브 구동 에어 파이프(220)를 통해 크로스 구동팬(190)으로 에어를 분사하여 회전시킨다.
상기 크로스 구동팬(190)의 회전으로 가열면적 점유 파이프(120)의 외부로 돌출된 크로스팬 히터(180)로 송풍하면 크로스팬 히터(180)는 송풍된 에어를 2차 가열하여 온도를 상승시킨 다음 하부 가열면적(140)으로 열풍을 토출하여 피건조물(240)을 가열하여 건조한다.
상기 하부 가열면적(140)으로 토출된 열풍은 하부 가열면적(140)에서 상부 가열면적(130)으로 채워져 일정온도 이상 상승하면 가열 파이프(110) 일측에 형성된 호퍼를 통해 슬러지를 포함한 피건조물(240)을 가열 파이프의 회전에 의해 토출구로 이송한다.
상기 토출구 방향으로 이송되는 피건조물(270)은 가열면적 점유 파이프(120)의 길이방향으로 일정하게 설치된 크로스팬(330)에 의해 위치에 상관없이 균일한 온도로 가열하여 건조한다.
또한, 피건조물(270)을 건조하는 과정에서 피건조물(270)에 포함된 수분은 수증기로 발생하여 상부 가열면적(130)으로 상승하고, 상기 수증기는 도면에 미 도시된 콤프레샤가 메인 수분 이송 에어 파이프(160)와 연결되어 에어를 공급하고, 상기 메인 수분 이송 에어 파이프(160)에서 일정한 간격으로 배열되어 분기된 서브 수분 이송 에어 파이프(170)로 공급한다.
상기 서브 수분 이송 에어 파이프(170)는 일정한 간격으로 배열되어 배기공(150) 방향으로 에어를 분사하기 때문에 상부 가열면적(130)으로 상승한 수증기를 신속하게 배기공(150)으로 이송시켜 외부로 배출하면 가열 파이프(110) 내부에 잔존하는 수증기를 최소화하도록 공기를 순환시켜 건조효율을 상승시키는 효과가 있다.
상기와 같은 방법으로 피건조물(240)을 건조하는 로터리 킬른(100)은 가열 파이프 내부(110)에 가열면적 점유 파이프(120)를 삽입하여 상하부 가열면적(130, 140)을 최소화하고, 가열면적 점유 파이프(120)의 길이방향을 따라 하부에는 크로스팬(330)을 배열하고 상부에는 메인 및 서브 수분 이송 에어 파이프(160, 170)를 배열하여 가열 파이프(110)의 회전에 의해 이송하는 과정에서 피건조물(240)의 위치에 상관없이 균일한 온도로 가열하고, 가열과정에서 발생하는 수증기는 메인 및 서브 수분 이송 에어 파이프(160, 170)를 통해 분사되는 에어에 의해 외부로 배출하여 건조시간을 단축하는 구성을 특징으로 한다.
100: 로터리 킬른 110: 가열 파이프
120: 가열면적 점유 파이프 130: 상부 가열면적
140: 하부 가열면적 150: 배기공
160: 메인 수분 이송 에어 파이프
170: 서브 수분 이송 에어 파이프
180: 크로스팬 히터 190: 크로스 구동팬
200: 에어 가열 히터
210: 메인 구동 에어 파이프
220: 서브 구동 에어 파이프
230: 압력 조절기 240: 피건조물
250: 에어 공급 및 배출 하우징 260: 콤프레샤
270: 피건조물 280: 삽입공
290: 본체 300: 에어 공급부
310: 수분 이송부 320: 격판
330: 크로스팬

Claims (3)

  1. 가열 파이프(110) 내부에 피건조물을 투입한 다음 가열 파이프(110)의 회전에 의해 피건조물을 이송하는중 열풍에 의해 건조하는 로터리 킬른에 있어서,
    상기 가열 파이프(110); 와
    상기 가열 파이프(110) 내부에는 길이 방향으로 삽입되어 상부와 하부 외주면과 가열 파이프(110)의 내주면 사이에는 상부 가열면적(130)과 하부 가열면적(140)이 통공되도록 형성되고, 하부 바닥면에는 일정한 간격으로 크로스팬 히터(180)가 삽입 돌출되도록 삽입공(280)이 배열된 가열면적 점유 파이프(120); 와
    상기 가열면적 점유 파이프(120)에 형성된 삽입공(280)에는 크로스 구동팬(190)이 위치하고, 상기 크로스 구동팬(190)의 일측 단부는 본체(290)로 삽입되어 서브 구동 에어 파이프(220)에서 본체(290)로 분사되는 에어에 의해 회전하고, 상기 크로스 구동팬(190)의 하우징에 연결되어 삽입공(280)을 통과하여 하부 가열면적(140)으로 돌출되게 크로스팬 히터(180)가 설치되어 크로스 구동팬(190)에서 토출되는 바람을 가열하여 발생한 열풍을 피건조물에 토출하도록 배열된 다수개의 크로스팬(330); 과
    상기 가열 파이프(110)와 가열면적 점유 파이프(120)의 일측 단부에 위치하고 내부에는 격판(320)에 의해 상하부 방향으로 분리된 다음 격판(320) 하부에는 메인 구동 에어 파이프(210)와 일측이 연결되어 에어를 가열하는 에어 가열 히터(200)와 상기 에어 가열 히터(200)와 연결되어 에어를 공급하는 콤프레샤(260)로 구성된 에어 공급부(300)와, 상기 격판(320) 상부에는 상부 가열면적(130)과 통공되어 수분을 외부로 배출하도록 배기공(150)이 형성된 에어 공급 및 배출 하우징(250); 과
    상기 가열면적 점유 파이프(120) 내부에는 길이방향으로 삽입되고 일측 단부는 에어 가열 히터(200)와 연결된 상태에서 크로스팬(330)에 에어를 각각 공급하여 분사하도록 서브 구동 에어 파이프(220)가 각각 분기된 메인 구동 에어 파이프(160); 와
    상기 가열면적 점유 파이프(120)의 내부에는 길이방향으로 메인 수분 이송 에어 파이프(160)가 설치되고, 상기 수분 이송 에어 파이프(160)의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 배열되어 상부 가열면적(130)으로 돌출되게 서브 수분 이송 에어 파이프(170)가 각각 분기된 상태에서 상기 메인 수분 이송 에어 파이프(160)의 일측 단부에는 콤프레샤(260)가 연결되어 메인 수분 이송 에어 파이프(160)를 통해 공급되는 에어는 서브 수분 이송 에어 파이프(170)로 공급하여 배기공(15) 방향으로 분사하여 하부 가열면적(140)에서 상승하는 수분을 배기공(15)으로 배출하는 수분 이송부(310)로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 사용량을 절감하고 건조효율이 향상된 로터리 킬른장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가열면적 점유 파이프(120)는 가열 파이프(110)의 중심에서 상부방향으로 편심되게 삽입된 것을 특징으로 하는 에너지 사용량을 절감하고 건조효율이 향상된 로터리 킬른장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 메인 구동 에어 파이프(210)에는 서브 구동 에어 파이프(220)로 공급되는 에어 압력을 조절하도록 압력 조절기(230)가 각각 부착된 것을 특징으로 하는 에너지 사용량을 절감하고 건조효율이 향상된 로터리 킬른장치.
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JP2000146442A (ja) * 1998-11-02 2000-05-26 Plando Kenkyusho:Kk 乾燥方法およびその装置
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