KR102432903B1 - 건식 석탄재 활용 클링커 제조 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 건식 석탄재 활용 클링커 제조시스템은, 원료 성분 측정 후 일정범위 배합량에 따라 공급하는 계량공급부, 제1 이송부, 제1 성분분석부, 조합분쇄부, 석탄재 투입부, 제2 성분분석부, 미분원료 사일로, 프리히터 및 킬른을 포함하고, 건식 석탄재는 배합원료와 함께 분쇄될 필요 없이 분쇄 출구측 제2 이송부에 공기압 분사되어 혼합되고, 미분원료는 제2 성분분석부에서 목표값에 대비 증감 편차를 계산하여 조정된 목표값을 제2 성분분석부에 전송하면, 실시간 배합원료 성분분석결과를 종합하여 원료 계량공급수단을 통해 배합량을 재조정하는 동시에 건식 석탄재 투입량도 변화할 수 있도록 조정하는 것을 포함한다.
Description
본 발명은 벌크 상태인 건식 석탄재를 활용한 클링커 제조 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에너지 저감 및 공정효율을 개선하기 위해 건식 석탄재를 석회석, 철광석 및 규석 등 배합 원료의 분쇄 공정 이후에 별도로 혼합하고, 주원료 및 부원료의 배합비는 감마레이로 실시간 제1 성분 분석하고, 건식 석탄재까지 배합한 미분 원료의 배합비는 시간당 1회 제2 성분 분석하여 목표값에 대한 편차값에 대응하는 조정데이터를 감마레이를 통한 제1 성분 분석부에 전달하여, 주원료 및 부원료 배합비와 건식 석탄재 투입량이 제어되는, 클링커 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 클링커의 제조를 위해서 석회석, 규석, 철광석, 석탄재 등이 원료로 사용되고, 상기 석회석과 각종 첨가물을 적당한 비율로 혼합하여 미분쇄한 후 프리히터와 킬른에 의해 소성되면 작은 덩어리 형태의 클링커가 형성된다. 기존에는 화력발전소로부터 이송된 석탄재는 가수공정을 통해 습식으로 저장 또는 이송되고 원료로 사용되기 전 다시 건조과정을 거치거나 건조와 분쇄를 동시에 수행하기 위해 석회석 등 다른 조합 원료와 함께 분쇄되어 소성로에 투입되는 것이 일반적이다. 또한 일반적인 시멘트 원료 제조공정은 석회석 및 조합 원료를 분쇄기에 투입하기 전 모든 성분 분석으로 하여 제조하고자 하는 배합비에 맞게 조합한 후 원료 분쇄기에 투입하며 분쇄되어 나온 원료를 시간당 약 1회 간격으로 성분 분석하여 그 결과에 따라 원료 조성을 다시 조정하여 분쇄하고 있다.
이를 위해, 한국 등록특허 10-1917017호(급결 및 급경, 고 벨라이트 설포알루미네이트 시멘트 클링커, 이의 응용 및 이의 제조방법) 에서는 33중량% 내지 62 중량%의 석회석, 10.5 중량% 내지 28 중량%의 비산회, 및 19 중량% 내지 45 중량%의 FGD 석고의 비율로 원료를 준비하는 단계; 준비된 원료를 분쇄하고 균질화하여 규정된 분말도(specified fineness)를 갖는 원료 분말을 얻는 단계; 제조된 원료 분말을 로터리 킬른(rotary kiln)에서 1300도 내외로 소성하여 제조되는 단계와 함께 클링커의 응결조절과 강도 촉진 등을 위한 중량비와 혼합물 등을 조절하는 방법에 대해 제시하였다. 그리고 한국 등록특허 10-2134470(저탄소 저온 소성형 시멘트 클린커 및 그 제조방법) 에서는 이일리미트 및 칼슘 실리케이트를 포함하는 저온 소성형 시멘트 클린커이며, 상기 시멘트 클린커는, 소스로서 CaO 함량이 44 내지 47 중량%인 저품위 석회석, 유동층 보일러 플라이 애시, 유연탄 배연탈황석고 및 알루미나 공정 슬러지를 함유한 원료 조성물을 분쇄하여 분쇄물을 얻고, 상기 분쇄물을 1250 내지 1350℃에서 소성하여 얻은 생성물인 저탄소 저온 소성형 시멘트 클린커 및 그 제조방법이 제시되고 있다.
또한, 일본 공개특허 2014-152069호 (원료 조제 장치)에서는 복수의 원료를 혼합하는 수단과 원료 혼합체를 일시 저장하는 저장수단과 원료혼합체를 소성하는 시멘트 제조설비에서 혼합수단과 저장수단 사이에 원료 혼합체를 샘플링하는 수단을 구비하여 기존 원료 혼합체 조제 제어값과 실제 혼합체 화학성분 간 오차를 빠르게 파악하여 조정 원료 투입하기까지의 타임랙을 줄이고 클링커 품질 조정정도를 향상시킨 방법에 대해서 제시하고 있다.
그러나, 이러한 종래 기술에서는 화력발전소에서 가져온 건식 플라이 애시의 분진방지를 위한 가수공정을 포함하고 있기 때문에 다시 건조해야 하는 공정손실이 존재하고 미분 상태인 플라이 애시를 다른 원료와 분쇄기에 함께 투입하고 있기 때문에 원료가 과분쇄되거나 건조 및 분쇄 제어에 따른 추가적인 에너지 소모가 발생한다는 문제가 존재하지만 건식타입의 플라이애시를 분쇄기 출구측에 직접 투입 및 혼합하는 방식에 의한 해소방안에 대해서는 개시하고 있지 않고 있으며, 또한 종래의 공정에서는 분쇄/혼합원료를 시간당 약 1회 간격으로 샘플링하여 분석하기 때문 원료 조정 후 대기시간이 오래 걸리고, 실시간으로 원료 조정이 이루어지기 어렵다는 문제가 있지만 실시간 원료 성분비를 측정하여 공급량을 제어하고 해당 분쇄원료의 성분에 따라 플라이애시 투입량을 제어하는 시스템에 대해서는 전혀 개시하고 있지 않다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은, 종래 건식 석탄재를 그대로 분쇄원료에 단순 혼합하여 사용함으로 인해 발생하는 과분쇄로 인한 손실을 방지하고 생산성이나 효율이 개선되는 클링커 제조 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 에너지 저감 및 공정효율을 개선하기 위해 건식 석탄재를 석회석, 철광석 및 규석 등 배합 원료의 분쇄 공정 이후에 별도로 혼합하고, 주원료 및 부원료의 배합비는 감마레이로 실시간 제1 성분 분석하고, 건식 석탄재까지 배합한 미분 원료의 배합비는 시간당 1회 제2 성분 분석하여 목표값에 대한 편차값에 대응하는 조정데이터를 감마레이를 통한 제1 성분 분석부에 전달하여, 주원료 및 부원료 배합비와 건식 석탄재 투입량이 제어되는, 클링커 제조 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건식 석탄재 활용 클링커 제조 시스템은, 주원료와 부원료에 대해 성분 측정 후 개별 저장되는 원료저장부; 저장된 원료에 대한 상기 주원료 및 상기 부원료의 배합량을 조정하여 투입하는 계량공급부; 상기 주원료 및 상기 부원료를 배합한 원료를 조합 분쇄기로 전달하는 제1 이송부; 상기 주원료 및 상기 부원료를 배합한 원료를 미분화하는 조합 분쇄기; 이미 미분 상태인 건식 석탄재를 저장하는 석탄재 저장부; 상기 조합 분쇄기에 의해 미분화된 원료를 미분원료 사일로로 이송하는 제2 이송부; 성분비 측정수단 및 상기 주원료, 상기 부연료 및 상기 건식 석탄재를 혼합된 원료를 저장하는 미분원료 사일로를 포함하고, 상기 석탄재 저장부로부터의 건식 석탄재를, 상기 건식 석탄재가 투입되는 연결관을 통해서, 상기 조합 분쇄기의 출구측의 상기 제2 이송부에 공급하되, 상기 주원료 및 상기 부원료의 원료량에 대해서 일정 범위의 중량비로 상기 건식 석탄재를 공급하는 석탄재 투입기; 및 상기 성분비 측정수단은, 상기 원료의 분쇄 전 실시간으로 상기 주원료 및 상기 부원료를 배합한 원료의 성분을 분석하는 제1 성분 분석부와, 상기 주원료 및 상기 부원료의 분쇄 후, 상기 건식 석탄재를 포함한 미분 원료에 대한 성분을 분석하는 제2 성분 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
.
여기서, 상기 주원료는 CaO 함량 40~80중량부(중량%)의 석회석 또는 CaO 함량 40~80중량부의 석회석 상당 물질이며, 상기 석회석 상당물질은 제철소 배출 슬래그이다.
또한, 상기 부원료는, Al2O3 함량 10~30 중량부(중량%)의 혈암, 또는 경석, 보크사이트, 또는 발전소에서 배출되는 석탄재 중 어느 하나에 해당되는 혈암 상당 물질; SiO2 함량 50~90 중량부의 규석, 또는 고령토, 폐주물사 중 어느 하나에 해당되는 규석 상당 물질; 및 Fe2O3 함량 30~60 중량부의 철광석, 또는 자로사이트(Jarosite), 철 슬래그, 아연 슬래그, 구리 슬래그 중 어느 하나로 구성된 철광석 상당 물질;을 포함한다.
또한, 상기 제1 성분 분석부는, 감마레이를 적용하여 상기 주원료 및 상기 부원료를 배합한 원료의 실시간 성분 모니터링 및 분석 제어가 가능하다.
또한, 상기 제2 성분 분석부는 엑스레이를 기반으로 한 XRF분석기를 포함하여 미분원료에 대해 시간당 1회 분석하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 이송부는 감마레이 투과를 위한 재질이거나 투명한 소재이며, 상기 제1 성분분석부 설치위치에는 분진 발생으로 인한 부정확한 측정의 방지나 이송 원료의 분진이나 낙하를 포함하여 원료의 손실을 방지하는 진동방지부를 별도로 구성할 수 있다. 이와 같은 진동방지부를 별도로 구성함으로써, 분진 발생 등을 방지하여 감마레이를 적용한 실시간 원료(주원료+부원료)의 성분비에서의 데이터 에러 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제2 이송부에는 건식 석탄재가 투입되는 연결관이 결합되어 있으며, 상기 분쇄 원료와 건식 석탄재가 잘 혼합될 수 있도록, 상기 제2 이송부의 분쇄원료 이송방향에 대향되는 사선 방향으로 건식 석탄재가 투입되는 연결관이 결합되되, 상기 건식 석탄재 공급시 상기 건식 석탄재가 상기 연결관 벽에 달라 붙는 것을 방지하여 혼합효과를 높일 수 있도록 상기 건식 석탄재가 일정 범위의 공기압과 함께 분사 또는 투입되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분쇄 원료와 상기 건식 석탄재의 혼합율을 높일 수 있도록, 상기 공기압의 범위는 0.1 - 3.0bar 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 원료 분쇄수단은 실시간 측정되는 배합 원료 중량비, 입도분포, 비표면적 중 어느 하나의 변경조건에 따라 회전수, 시간, 공급전력 등을 제어하도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상술한 클링커 제조 시스템에서 사용되는 제조방법에 있어서, 상기 주원료 및 상기 부원료를 입고하는 원료 입고단계; 입고된 원료의 성분측정 결과에 따라 상기 주원료 및 상기 부원료의 투입량을 조정하여 투입되는 계량 공급단계; 상기 주원료 및 상기 부원료를 배합한 원료를, 상기 제1 이송부를 통해서, 상기 조합 분쇄기에 전달하는 원료이송단계; 감마레이를 적용한 상기 제1 성분 분석부를 통해서, 이송되는 상기 원료의 성분을 실시간 분석하는 성분분석단계; 상기 원료 분쇄수단이 상기 원료를 미분화하되, 실시간으로 측정되는 배합 원료 성분, 배합 원료 중량비, 입도분포, 비표면적 중 어느 하나의 원료 상태에 따라 회전수, 시간, 또는 공급전력이 제어되는 원료분쇄단계; 상기 원료의 배합량 및 성분에 대응되는 적정량의 석탄재가 공급되는 석탄재 투입단계; 상기 제2 성분 분석부에서 엑스레이를 기반으로 한 XRF분석기를 포함하여 미분원료에 대해 시간당 1회 분석하는 미분원료 성분분석단계; 및 상기 건식 석탄재를 포함한 미분 원료의 성분 분석 결과, 목표값에 대한 편차값에 대응하는 조정데이터를 상기 제1 성분 분석부에 전달하여, 상기 주원료 및 상기 부원료 배합비와 건식 석탄재 투입량이 제어되는 조정단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 건식 석탄재를 활용한 클링커 제조방법 및 시스템은, 석회석을 비롯한 클링커 제조용 원료 저장부; 실시간 성분 분석을 통해 취득된 목표값에 따라 각 원료의 투입량을 제어하는 계량공급부; 원료를 분쇄기에 전달하는 제1 이송부; 이송된 원료를 미분으로 분쇄하는 조합분쇄부; 분쇄기에 투입되는 원료의 성분을 실시간 분석하는 제1 성분분석부; 분쇄된 원료에 건식 석탄재를 공급하는 석탄재 투입부; 석탄재가 투입된 미분원료를 저장부까지 이송하는 제2 이송부; 분쇄원료와 석탄재가 혼합된 미분원료에 대한 제2 성분분석부; 최종 배합비로 조정된 미분원료를 저장하는 원료 저장부; 를 포함한다.
일 실시예에서, 원료 입고 시 성분분석 결과에 따른 배합량 대로 저장부 내 원료를 공급하여 분쇄하고, 분쇄기 출구측에서 석탄재를 투입한 미분원료에 대한 성분분석 결과 목표값 대비 성분 편차에 대해 조정된 목표값을 실시간 성분측정부에 전달하고, 실시간 측정되는 원료 성분비를 비교하여 조정된 목표값에 도달하기 위해 필요하는 각 원료를 계량하여 추가 공급하는 시스템 및 제어방법을 제공한다.
일 실시예에서, 미분원료의 조정된 목표값과 실시간 원료 성분분석 데이터는 각각 계량공급부와 석탄재 투입기로 전달되어 조정된 목표값에 도달되도록 원료 및 건식 석탄재를 계량 투입하도록 하는 제어방법 및 시스템을 제공한다.
일 실시예에서, 원료 분쇄기와 원료 저장부 간 이송거리가 짧아 분쇄원료와 건식 석탄재의 충분한 혼합이 어려워 정확한 성분측정에도 영향을 미치는 바, 이송장치에 결합된 석탄재 투입관을 통해 석탄재 투입 시 강한 공기압을 불어넣거나, 분쇄원료의 이송방향에 반대방향으로 석탄재를 불어넣을 수 있도록 투입관이 경사를 갖는 형태로 결합된 구조를 제공한다.
본 발명에 따른 건식 석탄재 활용 클링커 제조시스템에 의하면, 이미 미분상태인 건식 석탄재를 그대로 분쇄된 원료에 단순 혼합하여 과분쇄를 방지하여 분쇄기의 분쇄 성능을 향상시키고, 가수공정 및 건조공정이 필요 없어 해당 공정에 소요되는 비용 절감과 공정개선 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실시간 성분분석과 그에 따른 원료 및 석탄재 공급제어가 가능해 타임랙 없이 일정한 클링커 품질을 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 클링커 제조시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 건식 석탄재 활용 클링커 제조시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 원료와 건식 석탄재의 입도분포 측정결과를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 건식 석탄재 활용 클링커 제조공정 중 미분원료 제조방법과 관련된 흐름도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 분쇄원료 이송부와 건식 석탄재 투입관 결합구조와 관련한 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 건식 석탄재 활용 클링커 제조시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 원료와 건식 석탄재의 입도분포 측정결과를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 건식 석탄재 활용 클링커 제조공정 중 미분원료 제조방법과 관련된 흐름도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 분쇄원료 이송부와 건식 석탄재 투입관 결합구조와 관련한 시스템을 개략적으로 나타낸다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
도 1은 종래 클링커 제조시스템에 대해 개략적으로 나타낸다.
도 1을 참조하면, 클링커 제조시스템은 원료저장부(400), 계량공급부(410), 조합 분쇄기(420), 성분분석기(430), 미분원료 사일로(440), 프리히터(450) 및 킬른부(460)을 포함한다.
계량공급부(410)은 원료저장부(400)내 개별 원료에 대해 최초 성분분석에 따른 배합비에 맞게 계량하여 공급하는 기능을 수행한다. 주원료와 부원료 간의 배합투입량이 정해지면 주원료 및 부원료 투입을 위한 밸브 등을 제어함으로써 원료 투입량이 제어되고 투입 속도 등이 자동으로 결정된다. 제1 이송수단(500)을 통해 조합분쇄기(420)에 투입되고 석탄재를 포함하여 분쇄된 원료는 조합분쇄기(420)와 미분원료 사일로(440) 사이에서 시간당 1회 샘플링을 통해 미분원료의 성분비를 측정하고 목표값과 비교하고, 목표값에 미달될 경우 계량공급수단에 편차만큼 조정된 목표값을 계량공급수단에 송부하여 편차값에 해당하는 각 원료를 계량하여 공급할 수 있도록 한다.
상기와 같은 종래의 시스템에서는, 석탄재가 석회석과 같은 주원료와 함께 성분분석을 거쳐 분쇄기에 투입되므로 과분쇄, 에너지 소모 등 공정손실이 발생하는데다, 시간당 1회 간격으로 미분원료 샘플링을 통한 배합성분 측정으로는 실시간 성분변화에 적절하게 대응할 수 없고, 일정한 클링커 품질 유지도 어렵다는 문제가 있었다.
도 2는 본 발명에 따른 건식 석탄재 활용 클링커 제조시스템에 대해 개략적으로 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 클링커 제조시스템은 원료저장부(100), 계량공급부(110), 조합 분쇄기(130), 제1 성분분석기(120), 조합분쇄기(130), 석탄재 투입기(140), 미분원료 사일로(160), 제2 성분분석기(150), 석탄재 저장부(170), 프리히터(180) 및 킬른부(190)를 포함한다.
원료저장부(100)에는 원료(주원료와 부원료)의 입고 시 건식 석탄재를 제외한 석회석 또는 CaO 성분을 함유하는 석회석 상당물질로 구성된 주원료와 혈암 또는 AL2O3 성분을 포함하는 혈암 상당물질, 규석 또는 SiO2 성분을 포함하는 규석 상당물질, 철광석 또는 Fe2O3 성분을 포함하는 철광석 상당물질에 해당하는 부원료에 대한 성분함량을 분석한 후 원료가 개별 저장된다.
계량공급부(110)는 최초 성분분석 결과에 따라 주원료 및 부원료의 배합량 및 일정범위 속도로 개별 원료를 계량하여 제1 이송부(200)에 공급하고, 이송된 원료는 조합분쇄기(130)에서 분쇄되어 출구측에서 투입된 건식 석탄재와 혼합되면 제2 성분분석부(150)에서는 시간당 1회 또는 그 이상 간격으로 목표값 대비 미분원료 성분비를 비교분석하고 그 결과데이터를 감마레이가 적용된 제1 성분분석부(120)에 전송하고 제1 성분분석부(120)는 조정된 목표값과 실시간 측정되는 원료 성분비를 비교하여 품질 목표값이 맞았는지 확인하고 오차가 있으면, 목표값 달성을 위한 편차값을 원료 계량공급부(110)에 전송하여 개별 원료가 각각 필요한 만큼의 조정된 원료량 및 속도로 추가 투입되도록 하며, 원료저장부의 원료 품질이 항상 일정하지 않으므로 감마레이 성분분석기에서는 계량공급기에서 나온 원료 성분이 목표값에 맞게 나오도록 연속적으로 계량공급기를 조정하도록 하는 것을 특징으로 한다.
특히 제1 성분분석부(120)는 해당 목표값에 필요한 건식 석탄재 투입량을 산출하여 석탄재 투입기에도 전달하여 조합분쇄기(130) 통해 배출되는 조정된 원료에 공급될 수 있도록 함으로써, 실시간 미분원료 성분비가 모니터링 되고 필요 시에는 조정, 공급 제어되어 일정한 품질의 클링커 제조가 가능해진다. 여기서, 건식 석탄재의 투입비율 범위은, 주원료 및 분원료를 포함하는 원료에 대해서 1-8중량%가 바람직한 투입량이며, 보다 바람직하게는 3-6중량%로 투입할 수 있다.
이러한 제조공정은 할당된 생산량이 완료될 때까지 반복적으로 수행되어 일정품질의 미분 상태의 건식석탄재를 사일로에 저장하였다가 소성공정에 투입되도록 할 수 있다. 아울러 제1 이송부 상에 감마레이 성분분석기 위치에서는 연속적이고 정확한 성분측정이 이루어져야 하기 때문에 이송에 따라 필연적으로 발생할 수밖에 없는 진동의 방지 기능을 구성하거나 별도의 장치를 구성할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 진동방지부를 별도로 구성함으로써, 분진 발생 등을 방지하여 감마레이를 적용한 실시간 원료(주원료+부원료)의 성분비에서의 데이터 에러 발생을 방지할 수 있다. 진동방지부는 물리적인 댐핑 수단이나 진동 흡수나 진동 제거 수단을 추가하거나, 이송에 따라 발생하는 진동, 즉 측정된 진동에 위상이 180도가 다른 반대 위상의 진동을 기구적, 인위적으로 제공함으로써, 진동을 제거하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 건식 석탄재 활용 클링커 제조시스템에서 적용하는 건식 석탄재의 입도분포와 주원료 입도분포를 비교하는 모습을 예시적으로 나타낸다.
도 3을 참조하면, 분쇄된 시멘트 원료 입도분포와 건식 석탄재의 입도분포 비교 분석결과, 전체적으로 유사한 양상을 보이고 있으므로, 화력발전소로부터 이송된 건식 저장된 석탄재는 원료처럼 최초 성분을 측정하거나, 함께 조합분쇄기(130)를 통해 분쇄되어 공정손실을 야기할 필요가 없고 실시간 원료 성분측정으로 통해 전달되는 필요한 투입량만큼 조합분쇄기(130) 출구측에 투입, 혼합되는 것으로 충분할 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 건식 석탄재 활용 클링커 제조시스템의 제조공정에 대한 흐름도를 예시적으로 나타낸다.
도 4를 참조하면, 원료 입고 단계(S01 단계)는 석회석, 규석, 철광석 등 주원료와 기타 부원료에 대해 성분을 분석하는 과정을 포함하고, 원료별 저장공간에 저장하는 단계이다.
또한, 계량공급 단계(S02 단계)는 저장된 개별 원료의 성분비에 맞게 배합비를 계량하여 이송부에 공급하는 단계이다. 또한, 원료이송 단계(S03 단계)는 계량 공급된 원료에 대해서 기타 진동에 의한 손실이나 분진의 발생없이 조합분쇄기에 원료를 전달, 투입하는 단계이다. 또한, 원료 성분측정단계(S04 단계) 감마레이를 적용하여 이송되는 배합원료에 대해 실시간 성분을 측정하는 단계이다. 또한, 원료 분쇄단계(S05 단계)는 분쇄기에 투입된 배합원료를 일정 입자와 표면적을 갖도록 미분화하는 단계이다.
여기서, 원료 분쇄기는 결정된 목표값에 따라 공급되는 원료의 입도, 표면적 등 상태와 공급량에 따라 자유롭게 제어될 수 있다. 석탄재 투입단계(S06 단계)는 실시간 원료 성분비를 고려하여 적절한 배합량을 결정하여 투입하는 단계이다. 미분원료 측정단계(S07 단계)는 분쇄원료와 석탄재가 혼합된 상태에서 목표값 대비 성분비를 측정하여 편차에 대해 조정된 목표값을 실시간 원료 성분 측정기에 전달하는 단계이다. 한편, 실시간 원료 성분측정부는 전달된 조정 목표값에 대해 실시간 측정된 원료성분비를 고려하여 재조정된 배합비를 계량 공급수단에 전달하여 원료 공급을 제어하고, 동시에 조정된 원료 공급량에 맞춰 필요한 석탄재 투입량을 산출하여 석탄재 투입기에 전송할 수 있다.
그러면 실시간 성분측정과 편차값에 대한 계량공급 제어를 통해 일정한 품질컨트롤이 가능해진다.
도 5는 본 발명에 따른 건식 석탄재 활용 클링커 제조시스템 중에서 건식석탄재 투입 연결관(141)과 조합분쇄기(130)와 미분원료 저장 사일로(160)사이 제2 이송부(300)와의 결합 구조에 대해 개략적으로 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 건식 석탄재 투입 연결관 결합 구성은 도5에 개시된 바와 같이, 제2 이송부(300)를 통해 주원료 및 부원료가 분쇄된 원료가 이송될 때, 이송방향에 대향되는 방향으로 건식 석탄재가 투입되도록 일정 각도로 경사진 형태로 결합되어, 이송되는 분쇄원료와 충돌하여 혼합율을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 하며, 추가적으로 건식 석탄재의 투입 연결관(141)에는 공기압 분사장치(142)가 연결되어 건식 석탄재 공급 시 강한 공기압으로 분사하거나 건식 석탄재를 연결관 벽에 달라붙거나 하지 않고 공중에 띄워진 상태로 떨어지도록 하여 혼합효과를 극대화 할 수 있는 구조로 되어 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 건식 석탄재를 활용한 클링커 제조방법 및 시스템에서는 이미 미분 상태인 건식 석탄재를 석회석 등 주원료와 함께 분쇄하지 않고 분쇄기와 사일로 사이에서 혼합되도록 투입하는 것으로 과분쇄와 가수/건조공정에 따른 공정손실을 방지하여 비용절감 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은 원료 분쇄 전 실시간 성분분석 과정과, 석탄재 투입 후 혼합원료에 대한 성분분석과정을 통해 산출된 데이터를 기반으로 목표값 대비 차이분 에 해당되는 원료를 계량 제어하고 동시에 실시간 조정되는 원료성분에 적합한 건식 석탄재 투입량을 제어할 수 있도록 하므로, 일정한 클링커 품질을 유지할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
100 : 원료저장부
110 : 계량공급부
120 : 제1 성분분석부
130 : 조합 분쇄기
140 : 건식 석탄재 투입기
141 : 석탄재 투입 연결관
142 : 공기압 분사기
150 : 제2 성분분석부
160 : 미분원료 사일로
170 : 석탄재 저장부
180 : 프리히터
190 : 킬른
200 : 제1 이송부
300 : 제2 이송부
Claims (10)
- 주원료와 부원료에 대해 성분 측정 후 개별 저장되는 원료저장부; 저장된 원료에 대한 상기 주원료 및 상기 부원료의 배합량을 조정하여 투입하는 계량공급부; 상기 주원료 및 상기 부원료를 배합한 원료를 조합 분쇄기로 전달하는 제1 이송부; 상기 주원료 및 상기 부원료를 배합한 원료를 미분화하는 조합 분쇄기; 이미 미분 상태인 건식 석탄재를 저장하는 석탄재 저장부; 상기 조합 분쇄기에 의해 미분화된 원료를 미분원료 사일로로 이송하는 제2 이송부; 성분비 측정수단 및 상기 주원료, 상기 부연료 및 상기 건식 석탄재를 혼합된 원료를 저장하는 미분원료 사일로를 포함하고,
상기 석탄재 저장부로부터의 건식 석탄재를, 상기 건식 석탄재가 투입되는 연결관을 통해서, 상기 조합 분쇄기의 출구측의 상기 제2 이송부에 공급하되, 상기 주원료 및 상기 부원료의 원료량에 대해서 일정 범위의 중량비로 상기 건식 석탄재를 공급하는 석탄재 투입기; 및
상기 성분비 측정수단은, 상기 원료의 분쇄 전 실시간으로 상기 주원료 및 상기 부원료를 배합한 원료의 성분을 분석하는 제1 성분 분석부와, 상기 주원료 및 상기 부원료의 분쇄 후, 상기 건식 석탄재를 포함한 미분 원료에 대한 성분을 분석하는 제2 성분 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
건식 석탄재 활용 클링커 제조 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 주원료는 CaO 함량 40~80중량부의 석회석 또는 CaO 함량 40~80중량부의 석회석 상당 물질이며, 상기 석회석 상당물질은 제철소 배출 슬래그인 것을 특징으로 하는 클링커 제조 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 부원료는,
Al2O3 함량 10~30 중량부의 혈암, 또는 경석, 보크사이트, 또는 발전소에서 배출되는 석탄재 중 어느 하나에 해당되는 혈암 상당 물질;
SiO2 함량 50~90 중량부의 규석, 또는 고령토, 폐주물사 중 어느 하나에 해당되는 규석 상당 물질; 및
Fe2O3 함량 30~60 중량부의 철광석, 또는 자로사이트(Jarosite), 철 슬래그, 아연 슬래그, 구리 슬래그 중 어느 하나로 구성된 철광석 상당 물질;을 포함하는 클링커 제조시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 성분 분석부는, 감마레이를 적용하여 상기 주원료 및 상기 부원료를 배합한 원료의 실시간 성분 모니터링 및 분석 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 클링커 제조시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제2 성분 분석부는 엑스레이를 기반으로 한 XRF분석기를 포함하여 미분원료에 대해 시간당 1회 분석하는 것을 특징으로 하는 클링커 제조 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 이송부는 감마레이 투과를 위한 재질이거나 투명한 소재이며, 상기 제1 성분분석부 설치위치에는 분진 발생으로 인한 부정확한 측정의 방지나 이송 원료의 분진이나 낙하를 포함하여 원료의 손실을 방지하는 진동방지부를 별도로 구성할 수 있도록 하는 클링커 제조 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제2 이송부에는 건식 석탄재가 투입되는 연결관이 결합되어 있으며, 상기 분쇄 원료와 건식 석탄재가 잘 혼합될 수 있도록, 상기 제2 이송부의 분쇄원료 이송방향에 대향되는 사선 방향으로 건식 석탄재가 투입되는 연결관이 결합되되, 상기 건식 석탄재 공급시 상기 건식 석탄재가 상기 연결관 벽에 달라 붙는 것을 방지하여 혼합효과를 높일 수 있도록 상기 건식 석탄재가 일정 범위의 공기압과 함께 분사 또는 투입되는 것을 특징으로 하는 클링커 제조 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 분쇄 원료와 상기 건식 석탄재의 혼합율을 높일 수 있도록, 상기 공기압의 범위는 0.1 - 3.0bar 인 것을 특징으로 하는 클링커 제조 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 원료 분쇄수단은 실시간 측정되는 배합 원료 중량비, 입도분포, 비표면적 중 어느 하나의 변경조건에 따라 회전수, 시간, 공급전력 등을 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 클링커 제조 시스템.
- 제 1 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 클링커 제조 시스템에서 사용되는 제조방법에 있어서,
상기 주원료 및 상기 부원료를 입고하는 원료 입고단계;
입고된 원료의 성분측정 결과에 따라 상기 주원료 및 상기 부원료의 투입량을 조정하여 투입되는 계량 공급단계;
상기 주원료 및 상기 부원료를 배합한 원료를, 상기 제1 이송부를 통해서, 상기 조합 분쇄기에 전달하는 원료이송단계;
감마레이를 적용한 상기 제1 성분 분석부를 통해서, 이송되는 상기 원료의 성분을 실시간 분석하는 성분분석단계;
상기 원료 분쇄수단이 상기 원료를 미분화하되, 실시간으로 측정되는 배합 원료 성분, 배합 원료 중량비, 입도분포, 비표면적 중 어느 하나의 원료 상태에 따라 회전수, 시간, 또는 공급전력이 제어되는 원료분쇄단계;
상기 원료의 배합량 및 성분에 대응되는 적정량의 석탄재가 공급되는 석탄재 투입단계;
상기 제2 성분 분석부에서 엑스레이를 기반으로 한 XRF분석기를 포함하여 미분원료에 대해 시간당 1회 분석하는 미분원료 성분분석단계; 및
상기 건식 석탄재를 포함한 미분 원료의 성분 분석 결과, 목표값에 대한 편차값에 대응하는 조정데이터를 상기 제1 성분 분석부에 전달하여, 상기 주원료 및 상기 부원료 배합비와 건식 석탄재 투입량이 제어되는 조정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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