KR102405860B1 - 슬러지의 처리 방법 및 시멘트 제조 시스템 - Google Patents

Abstract

슬러지의 처리 방법이, 탈수 슬러지와 시멘트 원료를 혼합하여 혼성물을 제조하는 것과, 혼성물을 건조용 가스와 접촉시키는 건조기에서 혼성물을 건조시키는 것과, 건조한 혼성물을 시멘트 제조 프로세스의 소성 공정에 연료 및 원료로서 공급하는 것과, 건조기의 배기 가스를 소성 공정에 소성물의 냉각용 가스로서 공급하는 것과, 시멘트 제조 프로세스의 배기 가스 또는 그 열을 이용한 프로세스의 배기 가스이며, 50 ℃ 이상 200 ℃ 미만인 배기 가스를 건조기에 건조용 가스로서 공급하는 것을 포함한다.

Description

슬러지의 처리 방법 및 시멘트 제조 시스템

본 발명은 시멘트 제조 프로세스의 배열(排熱)을 이용한 슬러지의 처리 방법 및 슬러지를 이용하는 시멘트 제조 시스템에 관한 것이다.

시멘트 제조 프로세스는, 크게 시멘트 원료를 건조·분쇄·배합하는 원료 공정, 원료에서 중간 제품인 클링커를 소성하는 소성 공정 및 클링커에 석고를 가하고 분쇄하여 시멘트로 완성하는 완성 공정으로 이루어진다. 이와 같은 시멘트 제조 프로세스의 열 에너지로서, 하수 슬러지나 공장 배수 슬러지 등의 슬러지의 연소열을 이용하고, 나아가, 그 소각재를 시멘트 원료로 사용하는 것이 제안되어 있다. 특허문헌 1 ~ 3에서는, 시멘트의 제조에 슬러지를 이용하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1에서는, 하수 슬러지를 생석회 류와 혼합한 후 탈수하고, 탈수로 생기는 고형분을 시멘트 제조의 원료 공정(예를 들어, 원료 건조기 또는 원료 밀(mill))에 투입하여 다른 시멘트 원료와 함께 시멘트화하고, 탈수에서 발생하는 가스를 소성 공정(예를 들어, 시멘트 킬른 가마)에 도입하여 악취 가스를 분해하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 2에서는, 하수 슬러지나 공장 폐수 슬러지에 석탄 가루를 혼합하여 수분 조절 및 악취 발생을 억제한 후에, 시멘트 원료 건조기에서 건조하여, 시멘트 원료로 사용하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 3에서는, 시멘트 원료의 건조 공정 및/또는 분쇄 공정 등의 비교적 저온 영역(400 ℃ 이하)에서, 슬러지를 석회석을 메인으로 하는 시멘트 원료와 접촉시켜 제취한 후에, 그 슬러지와 시멘트 원료를 소성 공정에 공급하는 것이 기재되어 있다. 원료 건조기에는, 소성 공정의 킬른의 배기 가스(200 ~ 400 ℃)가 가소로(假燒爐)를 거쳐 도입된다.

일본 특허공개 특개평3-98700호 공보 일본 특허공개 특개평6-335700호 공보 일본 특허공개 특개평11-116290호 공보

시멘트 제조 프로세스에서, 시멘트 소성 장치에서 나온 고온의 소성물은 에어 퀀칭 쿨러(air quenching cooler)로 급냉된다. 에어 퀀칭 쿨러에서는, 고온의 소성물에 냉풍을 보내 급냉하여 클링커로 한다. 에어 퀀칭 쿨러에서 배출되는 가스 중 킬른 및 가소로의 연소 공기에 이용되는 가스는 연소 공기로 이용된 후에, 발전용 보일러, 시멘트 원료를 분쇄·건조하는 원료 밀 등에서 이용되어, 약 200 ℃ 미만까지 저하된다. 또한, 에어 퀀칭 쿨러에서 배출되는 가스 중 킬른 및 가소로의 연소 공기에 사용되지 않는 가스는 발전용 보일러 등에 이용되어, 약 200 ℃미만까지 떨어진다. 이와 같은 저온 배열은 대기로 방출된다. 그러나, 이와 같이 종래에 폐기되어 온 저온 배열을 에너지로 이용할 수 있다면, 시멘트 제조 프로세스의 열 유효 이용율을 더 높일 수 있다.

본 발명은 이상의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 종래 폐기되어 온 시멘트 제조 프로세스의 저온(예를 들어, 200 ℃ 미만) 배열을 이용하여 탈수 슬러지를 건조시키는 것에 있다.

특허문헌 1 ~ 3에서는, 슬러지와 생석회, 석탄재 또는 시멘트 원료의 혼합 물질을 시멘트 원료의 원료 건조기 또는 원료 밀을 이용하여 건조하는 것이 기재되어 있다. 종래의 시멘트 원료 건조기 또는 원료 밀에서는, 소성 공정으로부터의 200 ~ 400 ℃의 배기 가스를 이용하고 있다(특허문헌 3 참조). 본 발명은 그보다 낮은 온도의 배기 가스를 이용하여 함수율이 높은 슬러지를 효율적으로 건조하기 위해 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지의 처리 방법은, 탈수 슬러지와 시멘트 원료를 혼합하여 혼성물을 제조하는 것과, 상기 혼성물을 건조용 가스와 접촉시키는 건조기에서 상기 혼성물을 건조시키는 것과, 건조한 상기 혼성물을 시멘트 제조 프로세스의 소성 공정에 연료 및 원료로서 공급하는 것과, 상기 건조기의 배기 가스를 상기 소성 공정에 소성물의 냉각용 가스로서 공급하는 것과, 상기 시멘트 제조 프로세스의 배기 가스 또는 그 열을 이용한 프로세스의 배기 가스로서, 50 ℃ 이상 200 ℃ 미만인 배기 가스를 상기 건조기에 상기 건조용 가스로서 공급하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 생산 시스템은, 시멘트 원료를 소성하는 시멘트 소성 장치와, 상기 시멘트 소성 장치로부터 나온 소성물을 냉각하는 에어 퀀칭 쿨러와, 탈수 슬러지와 미소성의 상기 시멘트 원료를 혼합한 혼합물을 제조하는 혼합 장치와, 상기 혼성물을 건조용 가스와 접촉시킴으로써 상기 혼성물을 건조시키는 건조기와, 상기 시멘트 소성 장치 및 상기 에어 퀀칭 쿨러 중 적어도 하나로부터의 배기 가스 또는 그 열을 이용한 장치의 배기 가스로서, 50 ℃ 이상 200 ℃ 미만인 배기 가스를 상기 건조기에 상기 건조용 가스로서 공급하는 건조용 가스 공급 라인과, 건조한 혼성물을 상기 시멘트 소성 장치에 연료 및 원료로서 공급하는 혼성물 공급 라인과, 상기 건조기의 배기 가스를 상기 에어 퀀칭 쿨러에 상기 소성물의 냉각용 가스로서 공급하는 건조기 배기 가스 라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 슬러지의 처리 방법 및 시멘트 제조 시스템에 의하면, 탈수 슬러지가 시멘트 원료로 혼합된 혼성물로 되기 때문에, 건조용 가스와 혼성물이 효율적으로 접촉하고, 50 ℃ 이상 200 ℃ 미만의 저온의 건조용 가스를 사용하여도 탈수 슬러지를 포함한 혼성물을 양호하게 건조시킬 수 있다. 또한, 상기 슬러지의 처리 방법 및 시멘트 제조 시스템에서는, 건조기의 취기(臭氣)를 수반하는 배기 가스는, 에어 퀀칭 쿨러에서 소성물의 냉각용 가스로서 이용되고, 나아가, 소성물을 냉각한 후에는 시멘트 소성 장치의 연소용 공기로서 이용되어, 취기가 열분해된다. 따라서, 건조기의 취기를 수반하는 배기 가스의 처리를 위해서, 별도의 탈취 장치가 불필요하다. 나아가, 상기 건조용 가스의 온도 조건은, 건조 중에 슬러지에서 발생하는 유황 화합물의 발화점 이하이기 때문에, 건조 중의 이산화황(아황산 가스)의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라서, 이산화황이 산화·응축되어 이루어진 황산에 의한 건조기 및 그 배기 가스 계통의 부식을 억제할 수 있다. 마찬가지로, 상기 건조용 가스의 온도 조건에 따르면, 슬러지에서 발생하는 황화수소에 의한 건조기 및 그 배기 가스 계통의 부식을 억제할 수 있다.

상기 슬러지의 처리 방법에서, 상기 건조용 가스는 상기 소성물의 냉각에 사용된 가스 또는 그 열을 이용한 프로세스의 배기 가스여도 좋다.

이에 따라서, 건조용 가스로서 소성물의 냉각 수단(에어 퀀칭 쿨러)에서 빼낸 가스를 냉각 수단에 되돌리게 된다. 따라서, 시멘트 제조 프로세스의 가스 밸런스를 유지할 수 있고, 안정된 운전을 수행할 수 있다.

상기 슬러지의 처리 방법에서, 상기 건조기는 유동 매체가 상기 혼성물이고, 상기 유동 매체의 유동용 가스가 상기 건조용 가스 인 유동층식 건조기이며, 상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 혼합비가, 상기 혼성물의 전체 수분이 10 질량% 이상 25 질량% 이하이고, 입자상의 상기 혼성물이 얻어지는 상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 질량비 또는 체적비라도 좋다.

또한, 상기 시멘트 생산 시스템에서, 상기 건조기는, 상기 혼성 물질로 이루어진 유동 매체를 수용하고 또한 상기 유동 매체 중으로 유동용 가스로서 상기 건조용 가스를 보내는 상기 건조용 가스 공급 라인이 접속된 건조 용기를 구비하는 유동층식 건조기이며, 상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 혼합비가, 상기 혼성물의 전체 수분이 10 질량% 이상 25 질량% 이하이고, 입자상의 상기 혼성물이 얻어지는, 상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료 의 질량비 또는 체적비라도 좋다.

이와 같이, 건조기로서 건조 효율이 높은 유동층식 건조기가 사용되기 때문에 저온의 건조용 가스로도 양호하게 혼성물을 건조시킬 수 있다. 또한, 상기의 비율로 탈수 슬러지와 시멘트 원료를 혼합시킴으로써, 입도 분포가 작고, 또한, 평균 입경이 유동 매체로서 적절한 크기의 입자상의 혼성물이 얻어진다.

또한, 상기 슬러지의 처리 방법에서, 상기 건조기는 유동 매체가 상기 혼성물이고, 유동 가스가 상기 건조용 가스 인 유동층식 건조기이며, 상기 시멘트 제조 프로세스의 상기 소성 공정으로부터 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스를 추기하고, 상기 고온 가스를 이용하여 상기 유동층식 건조기의 상기 유동 매체를 간접적으로 가열하여도 좋다.

마찬가지로, 상기 시멘트 제조 시스템에서, 상기 건조기는, 상기 혼성물로 이루어진 유동 매체를 수용하고 또한 상기 유동 매체 중으로 유동용 가스로서 상기 건조용 가스를 보내는 상기 건조용 가스 공급 라인이 접속된 건조 용기와, 상기 유동 매체 중을 통과하는 적어도 한 개의 전열관을 구비하는 유동층식 건조기이며, 상기 시멘트 소성 장치의 배기 가스 라인 및 상기 에어 퀀칭 쿨러 중 적어도 1개에서 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스를 추기하여 상기 전열관에 보내는 고온 가스 공급 라인을 더 구비하여도 좋다.

상기 슬러지의 처리 방법 및 시멘트 제조 시스템에 의하면, 시멘트 제조 프로세스의 소성 공정으로부터 빼낸 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스를 사용하여 건조기 내의 유동 매체를 간접적으로 가열할 수 있다. 이에 따르면, 비교적 저온의 유동화 가스에 의한 유동 매체(혼성물)의 건조를 보조할 수 있다. 또한, 비교적 저온의 유동화 가스와 고온 가스가 분리된 상태로 되기 때문에 건조기를 통과한 고온 가스로부터 열을 더 회수할 수 있게 된다.

또한, 상기 슬러지의 처리 방법에서, 상기 유동층 건조기에서 상기 유동 매체의 가열에 이용된 상기 고온 가스를, 배열 회수 보일러를 통과한 후에, 상기 건조용 가스와 합류시키는 것을 더 포함하여도 좋다.

마찬가지로, 상기 시멘트 제조 시스템이, 배열 회수 보일러를 구비하고, 상기 전열관에서 나온 상기 고온 가스를 상기 배열 회수 보일러를 통과한 후에 상기 건조용 가스 공급 라인에 보내는 배열 회수 라인을 더 구비하여도 좋다.

상기 슬러지의 처리 방법 및 시멘트 제조 시스템에 의하면, 건조기에서 유동 매체의 가열을 위해 이용한 고온 가스의 열을 배열 회수 보일러에서 회수할 수 있다. 나아가, 배열 회수 보일러를 통과한 고온 가스를 건조용 가스로서 이용할 수 있으며, 고온 가스가 가지는 열을 유효하게 이용할 수 있다.

또는, 상기 슬러지의 처리 방법 및 시멘트 제조 시스템에서, 상기 건조기는 상기 혼성물을 컨베이어로 건조실 내에서 이동시키면서 상기 건조용 가스를 통기시켜 건조하는 컨베이어식 건조기이며, 상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 혼합비가 상기 혼성물의 전체 수분이 10 질량% 이상 40 질량% 이하가 되는, 상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 질량비 또는 체적비라도 좋다.

이와 같이, 건조기로서 건조 효율이 높은 컨베이어식 건조기가 사용되기 때문에 저온의 건조용 가스로도 양호하게 혼성물을 건조시킬 수 있다. 또한, 상기의 비율로 탈수 슬러지와 시멘트 원료를 혼합시킴으로써, 컨베이어로 반송할 때에, 핸들링 상에 지장이 없는, 즉, 컨베이어 및 케이싱을 포함한 컨베이어식 건조기의 구성 요소에의 부착이 적은 혼성물이 얻어진다. 탈수 슬러지와 시멘트 원료를 이와 같은 상태의 혼성물로 한 후에 건조함으로써, 컨베이어의 지속적인 안정 운전이 실현 가능하며, 건조 성능의 저하를 억제할 수 있다.

본 발명에 따르면, 종래 폐기되어 온 시멘트 제조 공정의 저온 배열을 이용하여 탈수 슬러지를 건조시킬 수 있다.

[도 1] 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시멘트 제조 시스템을 도시하는 계통적인 개략 구성도이다.
[도 2] 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 시멘트 생산 시스템의 변형예를 도시하는 계통적인 개략 구성도이다.
[도 3] 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 시멘트 제조 시스템을 도시하는 계통적인 개략 구성도이다.

[제1 실시예]

다음으로, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시멘트 제조 시스템(100A)을 도시하는 계통적인 개략 구성도이다.

시멘트 제조 프로세스는, 크게 시멘트 원료를 건조·분쇄·배합하는 원료 공정, 원료로부터 중간 제품인 클링커를 소성하는 소성 공정 및 클링커에 석고를 가하고 분쇄하여 시멘트로 완성하는 완성 공정으로 이루어진다. 도 1에 도시된 시멘트 제조 시스템(100A)에서는, 그 중 소성 공정을 담당하는 시멘트 소성 장치(2) 및 에어 퀀칭 쿨러(3), 그리고 그 주변 기기에 대해 자세히 설명하고, 나머지는 생략하고 있다.

시멘트 제조 시스템(100A)은, 시멘트 원료를 소성하는 시멘트 소성 장치(2)와, 시멘트 소성 장치에서 나온 소성물을 냉각하는 에어 퀀칭 쿨러(3)를 구비한다.

시멘트 소성 장치(2)는 시멘트 원료를 예열하는 프리 히터(21) 및 가소로(22)와, 예열된 시멘트 원료를 소성하는 로터리 킬른(23)을 포함한다.

시멘트 소성 장치(2)는 시멘트 원료가 프리 히터(21), 가소로(22) 및 로터리 킬른(23)의 순서대로 이동하도록 연통되어 있다. 또한, 시멘트 소성 장치(2)에서는, 로터리 킬른(23)의 고온의 배기 가스가 가소로(22) 및 프리 히터(21)의 순서로 흐른다. 프리 히터(21)에는, 시멘트 소성 장치(2)의 배기 가스가 흘러나오는 소성 장치 배기 가스 라인(9)이 접속되어 있다. 소성 장치 배기 가스 라인(9)에는 보일러(91), 배풍 팬(92), 원료 밀(93), 집진기(94), 배풍 팬(95) 및 굴뚝(96)이 배기 가스의 흐름의 상류에서 하류를 향해 순서대로 설치되어 있다.

프리 히터(21)는 직렬적으로 접속된 복수 단의 사이클론 집진기를 구비한다. 프리 히터(21)에서는 로터리 킬른(23)으로부터의 배열(排熱)이 최하단의 사이클론 집진기에서 최상단의 사이클론 집진기를 향해 순서대로로 이동하고, 시멘트 원료가 최상단의 사이클론 집진기에서 최하단의 사이클론 집진기를 향해 순서대로로 이동한다. 시멘트 원료는 각각의 사이클론 집진기를 통과함에 따라서 열교환에 의해 가열된다.

프리 히터(21)의 최하단의 사이클론 집진기는 가소로(22)와 접속되어 있다. 가소로(22)의 출구는 로터리 킬른(23)의 입구와 접속되어 있다. 가소로(22)는 가소로 버너(25)를 구비한다. 가소로(22)에는 에어 퀀칭 쿨러(3)에서 가소로(22)로 배열을 보내는 가소로용 추기 덕트(41)와, 연료 및 원료로서 후술하는 혼성물을 가소로(22)에 보내는 혼성물 공급 라인(8)과 접속되어 있다. 가소로(22)에서는, 프리 히터(21)를 나온 시멘트 원료 및 혼성물 공급 라인(8)에서 공급된 혼성물이 약 900 ℃의 분위기에서 가소된다.

로터리 킬른(23)은 가로로 긴 원통형의 회전 가마이고, 원료 입구로부터 원료 출구로 향하여 약간 내리막 경사를 가지도록 설치되어 있다. 로터리 킬른(23)은 원료 출구 측에 킬른 버너(26)를 구비한다. 로터리 킬른(23)에서는, 프리 히터(21) 및 가소로(22)에서 예열·가소된 시멘트 원료를 에어 퀀칭 쿨러(3)의 배열 및 킬른 버너(26)의 연소 가스에 의해 소성한다.

로터리 킬른(23)의 출구는 에어 퀀칭 쿨러(3)의 입구와 접속되어 있다. 에어 퀀칭 쿨러(3)에서는 로터리 킬른(23)에서 나온 고온의 소성물을 냉풍과 접촉시켜, 소성물을 급냉하여 클링커로 만든다. 에어 퀀칭 쿨러(3)에서 나온 클링커는 클링커 컨베이어(32)에서 클링커 사일로(silo)에 보내진다.

에어 퀀칭 쿨러(3)에는 에어 퀀칭 쿨러(3)의 배열이 흘러나오는 쿨러 배열 라인(4)이 접속되어 있다. 쿨러 배열 라인(4)은 상술한 가소로용 추기 덕트(41)와, 약 200 ℃ 이상의 가스를 에어 퀀칭 쿨러(3)로부터 추기하는 고온 배열 라인(42)과, 약 200 ℃ 미만의 가스를 에어 퀀칭 쿨러(3)로부터 추기하는 저온 배열 라인(43)을 포함한다.

고온 배열 라인(42)은 보일러(45)에 접속되어 있다. 고온 배열 라인(42)을 통해서 에어 퀀칭 쿨러(3)의 배기 가스가 보일러(45)에 보내진다.

저온 배열 라인(43)에는, 집진기(46), 배풍 팬(47) 및 굴뚝(48)이 배기 가스의 흐름의 상류에서 하류를 향해 순서대로 설치되어 있다. 본 실시예에 따르면, 저온 배열 라인(43)의 집진기(46) 보다 상류 측에 보일러(45)의 배기 가스 라인(45a)이 접속되어 있다.

시멘트 제조 시스템(100A)은, 탈수 슬러지와 시멘트 원료를 혼합하여 입상의 혼성물을 제조하는 혼합 장치(5)와, 혼성물을 건조용 가스와 접촉시킴으로써 혼성물을 건조시키는 건조기(6)와, 건조기(6)의 배기 가스를 에어 퀀칭 쿨러(3)에 보내는 건조기 배기 가스 라인(7)과, 건조기(6)에서 시멘트 소성 장치(2)(가소로(22))로 건조한 혼성물을 보내는 혼성물 공급 라인(8)과, 건조기(6)에 건조용 가스를 공급하는 건조용 가스 공급 라인(61)을 더 구비한다.

혼합 장치(5)는 시멘트 원료 호퍼(51)와, 탈수 슬러지 호퍼(52)와, 시멘트 원료와 탈수 슬러지를 혼합하면서 내보내는 혼합기(53)를 포함한다.

시멘트 원료 호퍼(51)는 원료 공정에서 건조·분쇄·배합된 시멘트 원료가 투입된다. 이러한 시멘트 원료는 시멘트 소성 장치(2)에 공급된 시멘트 원료와 동일한 것이 좋다. 시멘트 원료는 석회석을 주성분으로 하는 공지의 원료가 특별한 제한없이 사용된다. 시멘트 원료를 구체적으로 나타내면, 석회석을 메인으로 하고, 그것에 점토, 규석, 산화철 등을 배합하여 사용하는 것이 일반적이다. 일예로서, 시멘트 원료의 화학 조성은, 12 ~ 15 질량%의 SiO₂, 3 ~ 4 질량%의 Al₂O₃, 1.5 ~ 2.5 질량%의 Fe₂O₃, 43 ~ 44 질량%의 CaO, 0.6 ~ 0.9 질량%의 MgO, 35 ~ 37 질량%의 휘발분 및 0 ~ 1 질량%(잔여부)의 기타 재료를 포함한다.

탈수 슬러지 호퍼(52)에는 탈수 슬러지가 투입된다. 탈수 슬러지는 하수 슬러지, 공장 배수 슬러지, 활성 슬러지 등의 슬러지를, 도시하지 않은 탈수기로 탈수하고 남은 고형의 물질(탈수 케이크)이다. 일반적으로 탈수 케이크로서 취급되는 탈수 슬러지는 60 ~ 90 질량%의 수분을 포함한다.

시멘트 원료 호퍼(51)의 출구는 시멘트 원료 조량(調量) 장치(55)를 통해 혼합기(53)의 입구와 접속되어 있다. 시멘트 원료 조량 장치(55)에 의해 시멘트 원료 호퍼(51)로부터 혼합기(53)에 보내지는 시멘트 원료가 조량된다. 또한, 탈수 슬러지 호퍼(52)의 출구는 슬러지 조량 장치(56)를 통해 혼합기(53)의 입구와 접속되어 있다. 슬러지 조량 장치(56)에 의해 탈수 슬러지 호퍼(52)로부터 혼합기(53)에 보내지는 탈수 슬러지가 조량된다.

시멘트 원료 조량 장치(55) 및 슬러지 조량 장치(56)의 동작은 제어 장치(57)에 의해 제어된다. 제어 장치(57)는 혼합기(53)에서의 탈수 슬러지와 시멘트 원료의 혼합비가 소정의 값이 되도록, 시멘트 원료 조량 장치(55)에서 시멘트 원료의 공급량을 조정하고, 슬러지 조량 장치(56)에서 탈수 슬러지 공급량을 조정한다. 탈수 슬러지와 시멘트 원료의 혼합비는, 탈수 슬러지와 시멘트 원료를 혼합하여 이루어진 혼성물이 입자상이 되도록 하는 탈수 슬러지와 시멘트 원료의 질량비 또는 체적비이다.

탈수 슬러지와 시멘트 원료의 혼성물은, 탈수 슬러지와 시멘트 원료의 혼합비가 특정 범위 내에있을 때에, 조립(造粒) 처리를 거치지 않고도 입자상이 된다. 탈수 슬러지와 시멘트 원료의 혼합비는 일률적이지 않고, 탈수 슬러지의 성상(특히, 습분(濕分)량이나 유기물의 비율)이나 시멘트 원료의 성상(특히, 수분량이나 조성)에 따라 변화한다. 따라서, 탈수 슬러지와 시멘트 원료의 혼합비는 탈수 슬러지 및 시멘트 원료의 성상의 변화 때마다 설정하는 것이 바람직하다. 탈수 슬러지와 시멘트 원료의 혼합비의 범위는, 예를 들어 시험으로 구할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 건조기(6)로서 유동층식 건조기(6A)를 채용하고 있기 때문에, 탈수 슬러지와 시멘트 원료의 혼합비는, 혼성물이 유동 매체로 적절한 입자상이 되도록 하는 값이다. 구체적으로는, 탈수 슬러지와 시멘트 원료의 혼합비는 혼성물 전체 수분이 10 질량% 이상 25 질량% 이하, 바람직하게는 13 질량% 이상 22 질량% 이하가 되도록, 시험적으로 구하여 제어 장치(57)에 미리 설정된다. 혼성물의 전체 수분은, 혼성물의 표면 부착 수분인 습분과, 혼성물의 흡착 수분인 수분의 합이다. 혼성물의 전체 수분의 측정은 「JIS M 8812 석탄 류 및 코크스 류 - 공업 분석 방법」에 규정된 수분 정량 방법의 석탄 류의 경우에 준거하여 수행하였다.

발명자들에 의한 시험에 의해, 혼성물의 전체 수분이 10 질량% 이상 25 질량% 이하이면, 혼성물의 입도 분포가 작고(즉, 입자 직경의 차이가 작고), 또한, 평균 입경이 유동 매체로서 적절한 크기의 입자상의 혼성물을 얻을 수 있는 것으로 확인되고 있다.

상기에서 「유동 매체로서 적절한 크기」라 함은 층 내에서 균일하게 유동할 수 있는 입자의 직경으로서, 수 μm에서 5 mm 정도의 범위라고 한다. 발명자들의 시험 결과에서는, 전체 수분이 10 질량% 이상 25 질량% 이하의 범위의 혼성물의 평균 입경(메디안 직경(d50))은 0.5 mm 이상 5 mm 이하이며, 유동 매체로서 적절한 크기였다. 여기서, 평균 입경은 표준체를 사용하여 혼성물의 입도 분포를 측정하여 그 결과에 의해 산출하였다.

혼합기(53)에서 탈수 슬러지와 시멘트 원료를 혼합하는 것에 의해 제조된 혼성물은 건조기(6)에 공급된다. 건조기(6)에는, 혼성물을 유동 매체로 하고, 건조용 가스를 유동 가스로 하는 유동층이 형성되어 있다. 이러한 건조기(6)는 내부에 건조실이 형성된 건조 용기(60)를 구비하고, 건조실의 저부에 퇴적된 혼성물에 의해 혼성물 층(62)이 형성되어 있다. 건조 용기(60)의 하부에는, 건조용 가스 공급 라인(61)이 접속되어 있다. 건조용 가스 공급 라인(61)을 통해 건조기(6)에 보내진 건조용 가스는 혼성물 층(62) 내에 토출되어, 혼성물 층(62)을 상승시킨다. 이에 따라서, 혼성물과 건조용 가스가 접촉하고 혼성물이 건조된다. 이와 같이, 다른 형식의 건조기에 비교해 건조 효율이 높은(즉, 체적 열교환율의 큰) 유동층식 건조기(6A)가 건조기(6)로서 사용되기 때문에 저온의 건조용 가스로도 양호하게 혼성물을 건조시킬 수 있다.

건조기(6)에 공급되는 건조용 가스의 풍량(풍속)은 건조기(6)의 유동층의 적절한 유동화 상태가 얻어지도록, 혼성물의 성상(즉, 입자경, 수분, 밀도 등)에 따라 댐퍼나 팬 등의 유량 조정 장치(67)에 의해 조정되어도 좋다.

본 실시예에서는, 건조용 가스로서, 시멘트 제조 프로세스의 배기 가스 또는 그 열을 이용한 프로세스의 배기 가스이며, 50 ℃ 이상 200 ℃ 미만의 배기 가스를 이용한다. 시멘트 제조 프로세스의 200 ℃ 이상의 배열은 원료 밀(93)이나 보일러(45, 91)에서 우선적으로 이용되어도 좋다. 시멘트 제조 프로세스의 50 ℃ 미만의 배열은, 건조기(6)의 건조 효율이 크게 저하되므로 사용하지 않고 폐기되어도 좋다.

구체적으로는, 저온 배열 라인(43)의 집진기(46)의 하류 측 및 배풍 팬(47)의 상류 측과 건조용 가스 공급 라인(61)이 접속되고, 에어 퀀칭 쿨러(3)의 200 ℃미만의 배기 가스 및/또는 에어 퀀칭 쿨러(3)의 배기 가스를 이용한 보일러(45)의 200 ℃ 미만의 배기 가스가 건조용 가스 공급 라인(61)을 통해 건조기(6)에 공급된다. 이와 같이 배기 가스를 건조용 가스로 사용하여 에어 퀀칭 쿨러(3)(즉, 소성물의 냉각 수단)로부터 추출한 건조용 가스를 에어 퀀칭 쿨러(3)에 되돌리게 된다. 따라서, 시멘트 제조 프로세스의 가스 밸런스를 유지할 수 있고, 안정된 운전을 수행할 수 있다.

또한, 소성 장치 배기 가스 라인(9)의 집진기(94)의 하류 측 그리고 배풍 팬(95)(또는 굴뚝(96))의 상류 측과 건조용 가스 공급 라인(61)이 접속되고, 시멘트 소성 장치(2)로부터의 배기 가스를 이용한 원료 밀(93)의 200 ℃ 미만의 배기 가스가 건조용 가스 공급 라인(61)을 통해 건조기(6)에 공급되어도 좋다.

건조기(6)에서 건조한 혼성물은 건조실의 저부로부터 배출되고, 혼성물 공급 라인(8)을 통해 가소로(22)에 공급된다. 혼성물 공급 라인(8)은 건조기(6)로부터 건조된 혼성물을 반출하는 반송기(81 ,82)와, 혼성물을 일시적으로 저류하는 혼성물 호퍼(83)와, 혼성물 호퍼(83)로부터 정량적으로 배출된 혼성물을 반송하는 반송 라인(84)을 포함한다. 혼성물 공급 라인(8)에 의해 가소로(22)에 공급된 혼성물은 연료의 일부로 이용되고, 나아가 혼성물의 연소재는 시멘트 원료의 일부로 이용된다.

건조기(6)의 배기 가스는 건조기 배기 가스 라인(7)을 통해 에어 퀀칭 쿨러(3)에 공급된다. 건조기 배기 가스 라인(7)에는 집진기(71), 배풍 팬(72) 및 송풍 팬(74)이, 건조기 배기 가스의 흐름의 상류에서 하류를 향해 순서대로 설치되어 있다. 배풍 팬(72)에 의해 건조기(6)로부터 배출된 건조기 배기 가스는 집진기(71)에서 동반된 분진이 제거된다. 제거된 분진은 집진기(71)로부터 혼성물 호퍼(83)에 보내지고, 혼성물 호퍼(83)에 저류되어 있는 혼성물과 함께 가소로(22)에 공급된다. 집진기(71)를 통과한 건조기 배기 가스는 송풍 팬(74)에 의해 에어 퀀칭 쿨러(3)에 송급된다. 이에 따라서, 에어 퀀칭 쿨러(3)에 공급된 건조기 배기 가스는 소성물의 냉각용 가스의 일부로서 이용된다. 에어 퀀칭 쿨러(3)의 입구의 소성물은 1400 ℃ 정도이고, 건조기 배기 가스에 포함된 취기(臭氣)의 열분해 온도(약 650 ℃)보다 충분히 높다. 이러한 고온의 소성물과 건조기 배기 가스가 접촉하는 것에 의해, 건조기 배기 가스의 취기가 분해된다. 또한, 에어 퀀칭 쿨러(3)의 배기 가스는 로터리 킬른(23) 및 가소로(22)로 보내지기 때문에, 에어 퀀칭 쿨러(3)의 배기 가스에 잔류하는 취기는 로터리 킬른(23) 및 가소로(22)에서도 열분해된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 시멘트 생산 시스템(100A)은 시멘트 원료를 소성하는 시멘트 소성 장치(2)와, 시멘트 소성 장치(2)로부터 나온 소성물을 냉각하는 에어 퀀칭 쿨러(3)와, 탈수 슬러지와 미소성의 시멘트 원료를 혼합한 혼합물을 제조하는 혼합 장치(5)와, 혼성물을 건조용 가스와 접촉시킴으로써 혼성물을 건조시키는 건조기(6)와, 시멘트 소성 장치(2) 및 에어 퀀칭 쿨러(3) 중 적어도 하나로부터의 배기 가스 또는 그 열을 이용한 장치의 배기 가스로서, 50 ℃ 이상 200 ℃ 미만인 배기 가스를 건조기(6)에 건조용 가스로서 공급하는 건조용 가스 공급 라인(61)과, 건조한 혼성물을 시멘트 소성 장치(2)에 연료 및 원료로서 공급하는 혼성물 공급 라인(8)과, 건조기(6)의 배기 가스를 에어 퀀칭 쿨러(3)에 소성물의 냉각용 가스로서 공급하는 건조기 배기 가스 라인(7)을 구비한다.

그리고, 본 실시예에 따른 시멘트 생산 시스템(100A)에서 실시되는 슬러지의 처리 방법은, 탈수 슬러지와 시멘트 원료를 혼합하여 혼성물을 제조하는 것과, 혼성물을 건조용 가스와 접촉시키는 건조기(6)에서 혼성물을 건조시키는 것과, 건조한 혼성물을 시멘트 제조 프로세스의 소성 공정에 연료 및 원료로서 공급하는 것과, 건조기(6)의 배기 가스를 소성 공정에 소성물의 냉각용 가스로서 공급하는 것과, 시멘트 제조 프로세스의 배기 가스 또는 그 열을 이용한 프로세스의 배기 가스로서50 ℃ 이상 200 ℃ 미만인 배기 가스를 건조기(6)에 건조용 가스로서 공급하는 것을 포함한다. 건조용 가스에는, 소성물의 냉각에 사용된 가스 또는 그 열을 이용한 프로세스의 배기 가스가 포함된다.

상기의 시멘트 생산 시스템(100A) 및 슬러지의 처리 방법에 의하면, 탈수 슬러지가 시멘트 원료로 혼합된 혼성물로 되기 때문에, 건조용 가스와 혼성물이 효율적으로 접촉하고, 50 ℃ 이상 200 ℃ 미만의 저온의 건조용 가스를 사용하여도 탈수 슬러지(탈수 슬러지를 포함한 혼성물)를 양호하게 건조시킬 수 있다.

또한, 상기의 시멘트 생산 시스템(100A) 및 슬러지의 처리 방법에 의하면, 건조기(6)의 취기를 수반하는 배기 가스(건조기 배기 가스)는, 에어 퀀칭 쿨러(3)에서 소성물의 냉각용 가스로서 이용되고, 나아가, 소성물을 냉각한 후에는 시멘트 소성 장치(2)의 연소용 공기로서 이용되어, 취기가 열분해된다. 따라서, 취기를 수반한 건조기 배기 가스의 처리를 위해서, 별도의 탈취 장치가 불필요하다.

나아가, 상기의 시멘트 생산 시스템(100A) 및 슬러지의 처리 방법에 의하면, 건조용 가스의 온도 조건이 건조 중에 슬러지로부터 발생하는 유황 화합물의 발화점 이하이기 때문에, 건조 중의 이산화황(아황산 가스)의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라서, 이산화황이 산화·응축되어 이루어진 황산에 의한 건조기(6) 및 그 배기 가스 계통(건조기 배기 가스 라인(7))의 부식을 억제할 수 있다. 마찬가지로, 상기 건조용 가스의 온도 조건에 따르면, 슬러지에서 발생하는 황화수소에 의한 건조기 및 그 배기 가스 계통의 부식을 억제할 수 있다. 따라서, 내부식성을 고려하지 않고, 건조기 배기 가스 라인(7)의 사양을 결정할 수 있으며, 설비의 코스트 다운을 도모할 수 있다.

나아가, 상기의 시멘트 생산 시스템(100A) 및 슬러지의 처리 방법에 의하면, 혼성물을 200 ℃ 미만의 저온에서 건조시키므로, 혼성물에 포함된 석회석의 탈탄산 반응이 억제되어, 생석회의 재탄산화 및 재수산화에 의한 코칭 트러블을 억제할 수 있다.

[변형예]

상기 제1 실시예에 따른 시멘트 생산 시스템(100A)의 변형예를 설명한다. 도 2에 도시된 변형예에 따른 시멘트 생산 시스템(100A')은 제1 실시예에 따른 시멘트 생산 시스템(100A)에 시멘트 제조 프로세스에서 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하(바람직하게는 300 ℃ 이상 400 ℃ 이하)의 고온 가스를 빼내고, 그 고온 가스의 열을 건조기(6)에서 이용하기 위한 구조가 추가된 것이다. 따라서, 본 변형예에서는 상술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 부재에는 도면에 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다.

도 2에 도시된 시멘트 제조 시스템(100A')에서, 건조기(6)(6A')는 유동 매체인 혼성물을 간접적으로 가열하는 보조 가열 장치(65)를 구비한다. 보조 가열 장치(65)는 혼성물 층(62) 내를 통과하는 적어도 1 개의 전열관(653)과, 전열관(653)의 시단(始端)과 접속된 입구 헤더(651)와, 전열관(653)의 종단(終端)과 접속된 출구 헤더(652)를 포함한다. 본 변형예에서는, 복수의 전열관(653)이 도 2의 지면(紙面)의 안쪽 방향으로 줄 지어 있고, 이러한 복수의 전열관(653)이 1개의 입구 헤더(651)와 1개의 출구 헤더(652)와 접속되어 있다. 복수의 전열관(653)은 혼성물 층(62)의 전체에 걸쳐 분산되어 배치되어 있어도 좋지만, 건조 용기(60)의 혼성물의 투입구(60a)의 하방 및 그 주위에 집중적으로 배치 또는 다른 부분 보다 많이 배치되어 있어도 좋다. 투입구(60a)에서 투입된 직후의 혼성물의 수분률은 혼성물 층(62)의 다른 부분의 혼성물의 수분률 보다 높고, 투입 직후의 혼성물의 수분율이 과도하면 혼성물 층(62)의 유동성이 손상될 우려가 있다. 따라서, 상기와 같이 투입구(60a)의 하방 및 그 주위에 복수의 전열관(653)이 집중적으로 배치되는 것에 의해서, 투입 직후의 혼성물의 조기 건조가 촉진되어, 혼성물의 부착이 억제되고, 혼성물 층(62)의 유동성 유지에 기여할 수 있다.

입구 헤더(651)에는 고온 가스 공급 라인(66)이 접속되어 있다. 고온 가스 공급 라인(66)의 상류 측 단부는 고온 배열 라인(42)과 접속되어 있다. 고온 배열 라인(42)은 에어 퀀칭 쿨러(3)에서 소성물의 냉각에 이용된 약 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 가스(이하, 「고온 가스」라 칭한다)를 추기하여 보일러(45)(배열 회수 보일러)에 보내는 배관 계통이다.

에어 퀀칭 쿨러(3)에서 고온 배열 라인(42)으로 유입된 고온 가스 중 일부 또는 전부가 고온 가스 공급 라인(66)으로 흐르고, 잔여부가 보일러(45)로 흐른다. 고온 가스 공급 라인(66)을 흐르는 고온 가스는 전열관(653)에 유입되고, 전열관(653)을 통과하는 동안에 혼성물 층(62)과 열교환하여, 혼성물 층(62)을 가열한다.

출구 헤더(652)에는, 배열 회수 라인(69)이 접속되어 있다. 배열 회수 라인(69)에는, 댐퍼나 팬 등의 유량 조정 장치(68)가 설치되어 있다. 이러한 유량 조정 장치(68)에 의해, 고온 배열 라인(42)을 흐르는 고온 가스 중 고온 가스 공급 라인(66)으로 흐르는 고온 가스의 유량을 조정할 수 있다. 고온 가스 공급 라인(66)으로 흐르는 고온 가스의 유량을 조정하는 것에 의해, 혼성물 층(62)의 가열의 정도를 조정할 수 있다.

배열 회수 라인(69)의 하류 측 단부는 고온 배열 라인(42)의 고온 가스 공급 라인(66)의 접속부 보다 하류 측 그리고 보일러(45) 보다 상류 측과 접속되어 있다. 즉, 고온 배열 라인(42)에서 고온 가스 공급 라인(66)에 유입되어 건조기(6A')에서 혼성물의 가열에 이용된 고온 가스는, 배열 회수 라인(69)를 통해 다시 고온 배열 라인(42)으로 되돌려진다. 고온 배열 라인(42)에 되돌려진 고온 가스는 고온 배열 라인(42)에 유입된 고온 가스보다 온도가 낮기는 하지만 보일러(45)에서 회수될만한 열을 가지고 있다. 예를 들어, 고온 가스 공급 라인(66)에 유입된 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스는 전열관(653)을 나간 후, 건조용 가스의 온도 이상 350 ℃ 이하로 온도가 저하진다. 이와 같이, 고온 배열 라인(42)에서 고온 가스 공급 라인(66)으로 분기된 고온 가스가 다시 고온 배열 라인(42)으로 되돌리는 것에 의해, 건조기(6A')에서 이용 후의 고온 가스를 대기로 방출하는 경우와 비교하여, 보일러(45)에서의 열회수량(발전량)의 저하를 억제할 수 있으며, 또한 고온 가스가 가지는 열을 유효하게 이용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 변형예에 따른 시멘트 생산 시스템(100A')은, 상술한 제1 실시예에 따른 시멘트 생산 시스템(100A)에서 건조기(6)(유동층식 건조기(6A))에 대신해, 혼성물로 이루어진 유동 매체를 수용하고, 또한, 유동 매체 중에 유동 가스로서 건조용 가스를 보내는 건조용 가스 공급 라인(61)이 접속된 건조 용기(60)와, 유동 매체 중을 통과하는 적어도 1개의 전열관(653)을 구비하는 유동층식 건조기(6A')를 구비한 것이다. 시멘트 제조 시스템(100A')은 에어 퀀칭 쿨러(3)로부터 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스를 추기하여 전열관(653)에 보내는 고온 가스 공급 라인(66)을 더 구비한다.

한편, 본 변형예에 따른 시멘트 생산 시스템(100A')에서는, 고온 가스를 에어 퀀칭 쿨러(3)로부터 빼내고 있지만, 시멘트 소성 장치(2)로부터 배기 가스가 통과하는 소성 장치 배기 가스 라인(9)에서 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스를 추기하여 전열관(653)에 보내도 좋다. 즉, 고온 가스 공급 라인(66)은, 소성 장치 배기 가스 라인(9) 및 에어 퀀칭 쿨러(3) 중 적어도 하나로부터 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스를 추기하여 전열관(653)에 보내는 것이라면 좋다. 소성 장치 배기 가스 라인(9)로부터 고온 가스를 추기하는 경우에는, 보일러(91) 보다 배기 가스의 흐름의 상류측 부분(도면 중의 화살표 C)로부터 추출하여도 좋다. 또한, 건조기(6A')에서 혼성물의 가열에 이용 된 고온 가스는 배열 회수 라인(69)을 통해 보일러(91) 보다 배기 가스의 흐름의 상류측 부분(도면 중의 화살표 D)으로 되돌려도 좋다.

또한, 본 변형예에 따른 슬러지의 처리 방법은, 상술한 제1 실시예에 따른 슬러지의 처리 방법에, 시멘트 제조 프로세스의 소성 공정에서 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스를 추기하고, 고온 가스를 이용하여 유동층식 건조기(6A')의 유동 매체(혼성물)를 간접적으로 가열하는 것을 더 포함한다.

상기의 시멘트 생산 시스템(100A') 및 슬러지의 처리 방법에 의하면, 시멘트 제조 프로세스의 소성 공정으로부터 빼낸 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스를 사용하여, 건조기(6A')의 유동 매체(혼성물)를 간접적으로 가열할 수 있다. 여기에서, 「간접적으로 가열」이란 유동 매체와 고온 가스를 직접적으로 접촉시켜 열교환시키는 것이 아니라, 유동 매체와 고온 가스를 전열관(653)을 통해 열교환시키는 것을 의미한다. 이에 따라서, 비교적 저온(50 ℃ 이상 200 ℃ 미만)의 유동화 가스에 의해 유동 매체의 건조를 보조할 수 있다. 또한, 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스는 그보다 저온(50 ℃ 이상 200 ℃ 미만)의 유동화 가스와 혼합되지 않기 때문에, 유동 매체의 가열에 이용된 후의 고온 가스의 온도 저하를 억제할 수 있고, 그 고온 가스의 열을 더 회수할 수 있게 된다. 나아가, 전열관(653)의 배치나 수에 따라 가열의 정도나 영역을 조정할 수 있기 때문에, 건조기(6A')의 투입구 근방 등의 국소적으로 열량이 부족한 범위에 대해 한정으로 열량을 보충할 수 있다. 또한, 건조기(6A')에서의 고온 가스의 이용에 의해서는, 건조기(6A')에서 건조기 배기 가스 라인(7)을 통해 에어 퀀칭 쿨러(3)에 유입되는 기체의 양이 변동하지 않기 때문에, 에어 퀀칭 쿨러(3) 등의 시멘트 생산 시스템(100A')의 가스 밸런스에 미치는 영향을 억제할 수 있다.

또한, 본 변형예에 따른 시멘트 생산 시스템(100A')은 배열 회수 보일러(45)를 구비하고, 전열관(653)으로부터 나온 고온 가스를 배열 회수 보일러(45)를 통과한 후에 건조용 가스 공급 라인(61)으로 보내는 배열 회수 라인(69)을 더 포함한다.

마찬가지로, 본 변형예에 따른 슬러지의 처리 방법은, 유동층식 건조기(6A')에서 이용된 고온 가스를 배열 회수 보일러(45)를 통과한 후에 건조용 가스와 합류시키는 것을 더 포함한다.

상기의 시멘트 생산 시스템(100A') 및 슬러지의 처리 방법에 따르면, 유동층식 건조기(6A')에서 유동 매체의 가열에 이용되고, 건조기(6A')에서 배출된 고온 가스의 열을 배열 회수 보일러(45)에서 회수할 수 있다. 나아가, 배열 회수 보일러(45)를 통과한 고온 가스를 건조용 가스로서 이용하기 때문에 고온 가스가 가지는 열을 효율적으로 이용할 수 있다.

[제2 실시예]

다음으로, 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 시멘트 생산 시스템(100B)를 도시하는 계통적인 개략 구성도이다. 제2 실시예에 따른 시멘트 생산 시스템(100B)은 제1 실시예에 따른 시멘트 생산 시스템(100A)과, 건조기(6)가 컨베이어식 건조기인 점을 제외하고 실질적으로 동일한 구성 및 작용 효과를 가진다. 따라서, 본 실시예의 설명에서는 건조기(6)의 구성에 대해 상세하게 설명하고 상술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 부재는 도면에 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다.

도 3에 도시된 시멘트 제조 시스템(100B)의 건조기(6)는 건조실 내에 컨베이어(63)를 구비하는 컨베이어식 건조기(6B)이다. 건조기(6)에는 건조용 가스 공급 라인(61)을 통해 건조용 가스가 공급된다. 또한, 건조기(6)에는 혼합 장치(5)에 의해 제조된 혼성물이 공급된다.

건조기(6)에서는, 혼성물을 컨베이어(63)에 올려 건조실 내에서 이동시키면서 건조용 가스를 통기시킴으로써 혼성물을 건조시킨다. 건조한 혼성물은 혼성물 공급 라인(8)을 통해 가소로(22)에 공급된다. 건조기(6)의 배기 가스는 건조기 배기 가스 라인(7)을 통해 에어 퀀칭 쿨러(3)에 공급된다.

본 실시예에 따르면, 건조기(6)로서 컨베이어식 건조기(6B)를 채용하고 있기 때문에, 혼합 장치(5)에서 탈수 슬러지와 시멘트 원료의 혼합비는, 혼성물이 컨베이어(63)로 반송될 때에, 핸들링 상에 지장이 없는 상태가 되는 값이다. 핸들링 상에 지장이 없는 상태란, 컨베이어 및 케이싱을 포함 컨베이어식 건조기의 구성 요소에의 부착이 적은 상태를 말한다. 구체적으로는, 탈수 슬러지와 시멘트 원료의 혼합비는 혼성물의 전체 수분이 10 질량% 이상 40 질량% 이하, 더 바람직하게는, 10 질량% 이상 25 질량% 이하가 되도록, 시험적으로 구하여 제어 장치(57)에 미리 설정된다.

발명자들에 의한 시험에 의해, 혼성물의 전체 수분이 10 질량% 이상 40 질량% 이하이면, 컨베이어(63)로의 부착이 적고, 컨베이어(63)에서 반송할 때에 핸들링 상에 지장을 가져오지 않는 혼성물이 얻어지는 것이 확인되었다. 또한, 혼성물의 전체 수분이 10 질량% 이상 25 질량% 이하이면, 컨베이어(63)로의 부착이 더 적은 입자상의 혼성물을 얻을 수 있는 것으로 확인되었다. 컨베이어식 건조기(6B)에서는, 탈수 슬러지와 시멘트 원료를 이와 같은 상태의 혼성물로 한 후 건조함으로써, 컨베이어(63)의 지속적인 안정 운전이 실현 가능하며, 건조 성능의 저하를 억제할 수 있다.

상기와 같이, 본 실시예에 따르면, 유동층식 건조기(6A)를 제외한 다른 형식의 건조기와 비교하여 건조 효율의 큰(즉, 체적 열교환율이 큰) 컨베이어식 건조기(6B)가 건조기(6)로서 사용되기 때문에 저온의 건조용 가스로도 양호하게 혼성물을 건조시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 상기 실시 형태의 구체적인 구조 및/또는 기능의 세부 사항을 변경한 것도 본 발명에 포함될 수 있다.

100A, 100B: 시멘트 제조 시스템
2: 시멘트 소성 장치
3: 에어 퀀칭 쿨러
4: 쿨러 배열 라인
5: 혼합 장치
6: 건조기
6A, 6A': 유동층식 건조기
6B: 컨베이어식 건조기
7: 건조기 배기 가스 라인
8: 혼성물 공급 라인
9: 소성 장치 배기 가스 라인
21: 프리 히터
22: 가소로
23: 로터리 킬른
25: 가소로 버너
26: 킬른 버너
32: 클링커 컨베이어
41: 가소로용 추기 덕트
42: 고온 배열 라인
43: 저온 배열 라인
45: 보일러
45a: 배기 가스 라인
46: 집진기
47: 배풍 팬
48: 굴뚝
51: 시멘트 원료 호퍼
52: 탈수 슬러지 호퍼
53: 혼합기
55: 시멘트 원료 조량 장치
56: 슬러지 조량 장치
57: 제어 장치
60: 건조 용기
61: 건조용 가스 공급 라인
62: 혼성물 층
63: 컨베이어
65: 보조 가열 장치
653: 전열관
66: 고온 가스 공급 라인
67, 68: 유량 조절 장치
69: 배열 회수 라인
71: 집진기
72: 배풍 팬
74: 송풍 팬
81: 반송기
82: 반송기
83: 혼성 물 호퍼
84: 반송 라인
91: 보일러
92: 배풍 팬
93: 원료 밀
94: 집진기
95: 배풍 팬
96: 굴뚝

Claims (11)

1. 탈수 슬러지와 시멘트 원료를 혼합하여 혼성물을 제조하는 것과,
   상기 혼성물을 건조용 가스와 접촉시키는 건조기에서 상기 혼성물을 건조시키는 것과,
   건조한 상기 혼성물을 시멘트 제조 프로세스의 소성 공정에 연료 및 원료로서 공급하는 것과,
   상기 건조기의 배기 가스를 상기 소성 공정에 소성물의 냉각용 가스로서 공급하는 것과,
   상기 시멘트 제조 프로세스의 배기 가스 또는 그 열을 이용한 프로세스의 배기 가스로서, 50 ℃ 이상 200 ℃ 미만인 배기 가스를 상기 건조기에 상기 건조용 가스로서 공급하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지의 처리 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 건조용 가스가 상기 소성물의 냉각에 사용된 가스 또는 그 열을 이용한 프로세스의 배기 가스인 것을 특징으로 하는 슬러지의 처리 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 건조기는 유동 매체가 상기 혼성물이고, 상기 유동 매체의 유동용 가스가 상기 건조용 가스인 유동층식 건조기이며,
   상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 혼합비가, 상기 혼성물의 전체 수분이 10 질량% 이상 25 질량% 이하이고, 입자상의 상기 혼성물이 얻어지는, 상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 질량비 또는 체적비인 것을 특징으로 하는 슬러지의 처리 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 건조기는 유동 매체가 상기 혼성물이고, 상기 유동 매체의 유동용 가스가 상기 건조용 가스 인 유동층식 건조기이며,
   상기 시멘트 제조 프로세스의 상기 소성 공정으로부터 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스를 추기하고, 상기 고온 가스를 이용하여 상기 유동층식 건조기의 상기 유동 매체를 간접적으로 가열하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지의 처리 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 유동층식 건조기에서 상기 유동 매체의 가열에 이용된 상기 고온 가스를, 배열 회수 보일러를 통과한 후에, 상기 건조용 가스와 합류시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지의 처리 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 건조기는 상기 혼성물을 컨베이어로 건조실 내에서 이동시키면서 상기 건조용 가스를 통기시켜 건조하는 컨베이어식 건조기이며,
   상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 혼합비가, 상기 혼성물의 전체 수분이 10 질량% 이상 40 질량% 이하가 되는, 상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 질량비 또는 체적비인 것을 특징으로 하는 슬러지의 처리 방법.
7. 시멘트 원료를 소성하는 시멘트 소성 장치와,
   상기 시멘트 소성 장치에서 나온 소성물을 냉각하는 에어 퀀칭 쿨러와,
   탈수 슬러지와 미소성의 상기 시멘트 원료를 혼합하여 혼성물을 제조하는 혼합 장치와,
   상기 혼성물을 건조용 가스와 접촉시킴으로써 상기 혼성물을 건조시키는 건조기와,
   상기 시멘트 소성 장치 및 상기 에어 퀀칭 쿨러 중 적어도 하나로부터의 배기 가스 또는 그 열을 이용한 장치의 배기 가스로서, 50 ℃ 이상 200 ℃ 미만인 배기 가스를 상기 건조기에 상기 건조용 가스로서 공급하는 건조용 가스 공급 라인과,
   건조한 상기 혼성물을 상기 시멘트 소성 장치에 연료 및 원료로서 공급하는 혼성물 공급 라인과,
   상기 건조기의 배기 가스를 상기 에어 퀀칭 쿨러에 상기 소성물의 냉각용 가스로서 공급하는 건조기 배기 가스 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 제조 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 건조기는, 상기 혼성물로 이루어진 유동 매체를 수용하고 또한 상기 유동 매체 중으로 유동용 가스로서 상기 건조용 가스를 보내는 상기 건조용 가스 공급 라인이 접속된 건조 용기를 구비하는 유동층식 건조기이며,
   상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 혼합비가, 상기 혼성물의 전체 수분이 10 질량% 이상 25 질량% 이하이고, 입자상의 상기 혼성물이 얻어지는, 상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 질량비 또는 체적비인 것을 특징으로 하는 시멘트 제조 시스템.
9. 제7항에 있어서,
   상기 건조기는, 상기 혼성물로 이루어진 유동 매체를 수용하고 또한 상기 유동 매체 중으로 유동용 가스로서 상기 건조용 가스를 보내는 상기 건조용 가스 공급 라인이 접속된 건조 용기와, 상기 유동 매체 중을 통과하는 적어도 한 개의 전열관을 구비하는 유동층식 건조기이며,
   상기 시멘트 소성 장치의 배기 가스 라인 및 상기 에어 퀀칭 쿨러 중 적어도 1개에서 200 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 고온 가스를 추기하여 상기 전열관에 보내는 고온 가스 공급 라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 제조 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    배열 회수 보일러를 구비하고, 상기 전열관에서 나온 상기 고온 가스를 상기 배열 회수 보일러를 통과한 후에 상기 건조용 가스 공급 라인에 보내는 배열 회수 라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 제조 시스템.
11. 제7항에 있어서,
    상기 건조기는, 상기 혼성물을 컨베이어로 건조실 내에서 이동시키면서 상기 건조용 가스를 통기시켜 건조하는 컨베이어식 건조기이며,
    상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 혼합비가, 상기 혼성물의 전체 수분이 10 질량% 이상 40 질량% 이하가 되는, 상기 탈수 슬러지와 상기 시멘트 원료의 질량비 또는 체적비인 것을 특징으로 하는 시멘트 제조 시스템.

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