KR19980035526A - 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시멘트 반제품인 클링커를 제조하는 시멘트 소성 장치중 원료의 탈탄산 반응을 주목적으로 하는 유동층 가소 장치에서 유동층 내·외부 유량을 균일하게 조절하기 위해서 유동관 하부를 이중으로 구성한 시멘트 원료의 가소 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소 장치는 시멘트 반제품인 클링커를 제조하는 시멘트 소성 공정중 원료의 탈탄산반응을 주목적으로 하는 유동층 가소 장치에서 그 개선점은 상기 가소 장치 내에서 균일한 유동층을 형성하기 위하여 송풍기로 부터 공기가 통과하는 유동관 하부를 내관과 외관으로 분할하여서 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소 장치

본 발명은 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 시멘트 반제품인 클링커를 제조하는 시멘트 소성 장치중 원료의 탈탄산 반응을 주목적으로 하는 유동층 가소 장치에서 유동층 내·외부 유량을 균일하게 조절하기 위해서 유동관 하부를 이중으로 구성한 시멘트 원료의 가소 장치에 관한 것이다.

보통 시멘트 원료의 가소 장치는 시멘트 완제품인 클링커를 제조하는 시멘트 소성 공정에서 가장 많은 에너지를 소모하고, 로타리 킬른 내부로 유입되기 전에 약 80% 내지 95%의 반응이 하는 탈탄산 반응을 수행하는 장치이다.

시멘트 반제품인 클링커를 제조하는 시멘트 소성 공정도 도 1을 참고하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 시멘트 원료는 원료 공급 도관(9,10)을 통해서 예열기 상부 차상단 싸이클론(12a,12b,12c,12d)의 가스 출구 도관에 투입되어 뜨거운 가스중에서 부유되면서 예열되고, 다시 최상단 싸이클론(11a,11b,11c,11d)에서 포집되는 과정을 반복하면서 예열기 하부로 내려오게 되고, 차하단 싸이클론(14a,14b,14c,14d)에서 포집된 원료는 에너지를 가장 많이 필요로 하는 탈탄산 반응을 위해 원료 공급 도관(16,17)을 통해서 가소로(3)에 투입되게 된다.

한편, 탈탄산 반응에 필요한 에너지는 버너에 의해 연료 공급 도관(8a,8b)을 통해서 가소로(3)에 공급되어 가소로(3)의 하부 유동층부(3a)에서 원료와 혼합되고, 가소로(3)에 투입된 연료를 연소시키기 위해 쿨러(2)에서 연소용 공기 공급 도관(18a,18b)을 통해서 추가된 연소용 공기에 의해서 가소로(3) 상부로 이송되면서 연료의 연소와 원료의 탈탄산 반응이 동시에 이루어지게 된다. 여기서, 부호 3b는 이송부이다.

희박 유동층부(3c)에서는 거대 입자의 원료와 연료가 재순환하면서 연료의 연소와 원료의 탈탄산 반응이 촉진되고, 부유층부(3d)에서는 장기간 체류하면서 연료의 완전 연소와 원료의 탈탄산 반응이 더욱 촉진되며, 가소로(3)에서 상부로 공기에 의해 배출된 원료는 최하단 싸이클론(15c,15d)에서 포집된 후 로타리 킬른(1) 배가스 도관에 투입되어 로타리 킬른(1)에서 배출된 뜨거운 가스에 의해서 다시 한 번 열교환이 이루어지면서 탈탄산 반응이 마무리되고, 최하단 싸이클론(15a,15b)에서 다시 포집된 원료는 로타리 킬른(1) 내부로 투입되어 로타리 킬른(1)에 있는 연료 공급 버너(7)에 의해 투입되는 연료에 의해서 약 1450℃까지 가열되어 클링커링 반응이 완료된 후 쿨러(2)로 배출된다.

쿨러(2)에서는 뜨러운 클링커를 공기로 냉각하면서 로타리 킬른(1) 및 예열기로 공급되는 연소용 공기를 뜨겁게 예열하게 되고 최종적으로 냉각된 클링커를 쿨러(2)에서 배출 도관(19)을 통해서 이송 벨트로 배출되게 한다.

시멘트 소성 공정에 있어서 시멘트 원료의 가소 장치는 가소로 내에서 원료의 탈탄산 반응을 대부분 수행함으로써 로타리 킬른에서 소성 반응을 원활히 일으키기 위해서 부착된 장치이다. 유동층 가소 장치는 가소로 하부에 유동층을 형성시켜 원료와 연료를 균일하게 혼합하여 연소된 연료의 열이 원료로 곧바로 전달되도록 함으로써 효율적인 연료의 연소와 원료의 탈탄산을 이루고, 국부적인 온도 상승에 따른 가소로내 코팅 형성을 억제하고, 조쇄탄을 사용할 수 있고 이를 완전 연소시킬 수 있는 장치이다. 따라서 유동층 가소 장치에 있어서 균일한 유동층의 형성은 핵심적인 요소이다.

종래의 시멘트 원료의 유동층 가소 장치(일본특개평 3-45,020호)는 도 4에 예시한 바와 같이 대단면의 상부 원통, 소단면의 하부 원통, 깔대기 모양의 중간 원통으로 결합되어 수직으로 이루어져 있고, 특히 하부 원통에는 시멘트 원료 및 연료를 유동 혼합하는 유동층부(3a), 유동층부(3a)에 원료 및 연료를 공급하기 위한 원료 공급 도관(16,17) 및 연료 공급 도관(8a,8b), 유동층부(3a)의 일정층 높이에 개구된 연소용 공기를 공급하는 연소용 공기 공급 도관(18a,18b)를 갖고 있다.

상기 하부 원통의 유동층부(3a), 하부 원통의 상부에 위치하는 이송부(3b) 및 상부 원통의 부유층부(3d)의 유속은 각각 1.5 내지 3㎧, 10 내지 20㎧, 3 내지 5㎧로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치이다.

종래의 장치는 유동층 형성하기 위해서 유동관 하부(20)에 송풍기(6)을 사용하여 노즐을 통해 유동층 내부로 공기를 불어주고 있다. 도 5는 도 4의 유동관 하부의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도를 나타낸 것이다.

이렇게 공기를 불어 넣어 주게 되면 대용량의 시멘트 소성 공정에서는 유동층내 안쪽의 공기 유속은 바깥쪽의 공기 유속보다 빨라지므로 유동층내의 불균일한 유속 분포가 발생되어, 유동화 장치의 핵심적 요소인 균일한 유동층을 얻을 수 없게 됨으로써 불균일한 원료 및 연료의 혼합, 국부적인 연료의 연소에 의한 코팅 형성, 유동층 높이의 변화에 따라 유동층 가소 장치에서 배출되는 원료량이 변화되어 킬른으로 투입되는 원료량이 변함에 따라 유동층 가소 장치에서의 온도 및 압력변화는 물론 가소로 내에서의 연료의 불완전 연소와 킬른에서의 클링커링 반응의 잦은 변화에 기인하여 킬른 모터 암페어의 급격한 변동 및 CO의 급격한 상승에 기인하여 정상적으로 조업을 할 수 없게 되는 문제점이 발생되게 된다. 도 6은 도 5의 유동관 하부에서 코팅의 부착상태를 나타낸 도면이다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 유동층내에서 안쪽의 유속이 바깥쪽보다 빠르므로 유동층내에서 원료와 연료는 바깥쪽으로 치우쳐지고 코팅 형성을 유발함을 알 수 있다.

본 발명의 목적은 시멘트 소성 공정의 유동층 가소장치에 있어서, 특히 대용량 유동층 가소 장치에 있어서 유동층내 안쪽과 바깥쪽의 공기유속의 편차를 최소화하여 유동화 장치의 핵심적 요소인 균일한 유동층을 형성시켜 균일한 연료 및 원료의 혼합, 안정된 유동층 높이의 유지를 이룸으로써, 유동화 가소 장치에서 배출되는 원료의 균일한 탈탄산과 안정된 원료의 배출을 도모하여 비정상공정의 발생없이 안정적인 조업을 도모하고자 하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소 장치가 부착된 시멘트 소성 장치의 전체 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소 장치의 전체 개략도이다.

도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.

도 4는 종래의 시멘트 원료의 가소 장치의 전체 개략도이다.

도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.

도 6은 도 4의 유동판 하부의 코팅 부착 상태를 나타낸 개략도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1---로타리 킬른2---쿨러

3---가소로3a---유동층부

3b---이송부3c---희박유도층부

3d---부유층부4,5---배풍기

6---송풍기7,8a,8b---연료공급도관

9,10,16,17---원료공급도관

11a,11b,11c,11d,12a,12b,12c,12d,13a,13b,13c,13d,14a,14b,14c,14d,15a,15b,15c,15d---싸이클론

18a,18b---연소용 공기 공급 도관

19---배출도관20---유동관 하부

20a---내관20b---외관

20a'---제 1공기공급도관20b'---제 2공기공급도관

21---댐퍼22,23---배풍기 댐퍼

본 발명의 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소 장치는 시멘트 반제품인 클링커를 제조하는 시멘트 소성 공정중 원료의 탈탄산반응을 주목적으로 하는 유동층 가소 장치에서 그 개선점은 상기 가소 장치 내에서 균일한 유동층을 형성하기 위하여 송풍기로 부터 공기가 통과하는 유동관 하부를 내관과 외관으로 분할하여서 구성한 것을 특징으로 한다.

본발명에 의하여 상기 내관은 상기 송풍기로 부터의 공기를 공급하는 제 1 공기 공급 도관과 연결되어 있고, 상기 외관은 상기 제 1 공기 공급 도관으로 분기된 제 2 공기 공급 도관과 연결되어 있으며, 상기 제 1 공기 공급 도관에는 추가로 공기량을 조절할 수 있는 댐퍼가 설치되어 있다.

본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면 중 도 1과 도 2는 본 발명에 따른 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소 장치의 전체 개략도이다. 도 2는 도 1에서 가소 장치만을 확대하여 나타낸 것으로서, 도 2에 의하면, 하부 유동층부(3a)로 원료 공급 도관(16,17)을 통해서 싸이클론에서 예열된 원료가 공급됨과 동시에 원료의 탈탄산반응에 필요한 열을 제공하는 연료가 버너에 의해 원료 공급 도관(8a,8b)을 통해서 공급되도록 되어 있고, 이송부(3b)는 연료를 연소시키기 위한 공기가 쿨러(2)로 부터 연소용 공기 공급 도관(18a,18b)을 통해서 유입되어 유동층에서 혼합된 원료 및 연료를 부유층부(3d)로 이송하도록 되어 있다.

본 발명에 의하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 균일한 유동층을 형성하기 위하여 유동관 하부가 이중으로 구성되어 있다. 즉, 내관(20a)과 외관(20b)으로 분할되어 있고, 상기 내관(20a)은 송풍기(6)로 부터 공기를 공급하게 되는 제 1 공기 공급 도관(20a')과 연결되어 있고, 상기 외관(20b)은 상기 제 1 공기 공급 도관(20a')으로 부터 분기된 제 2 공기 공급 도관(20b')과 연결되어 있다.

그리고, 제 1 공기 공급 도관(20a)에는 유동화 공기량을 조절하기 위한 댐퍼(21)가 설치되어 있다.

따라서 본 발명에 따르면, 유동층내 안쪽과 바깥쪽의 유량을 적절히 조절함으로써 균일한 유동층을 얻을 수 있게 된다. 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1에서 미설명 부호 4,5는 배풍기이고, 13a,13b,13c,13d는 싸이클론이며, 22,23은 배풍기 댐퍼이다.

본 발명은 종래의 시멘트 소성 공정의 유동화 가소 장치는 클링커를 생산하는 시멘트소성 공정에 설치됨으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 종래의 시멘트 소성 공정 유동화 가소 장치로 운전시에는 약 14분 내지 15분 주기로 유동관 하부(20) 압력이 800mmAq에서 1400mmAq로 변동함에 따라 최하단 싸이클론의 온도가 810℃에서 1000℃사이에서 변하고, 로타리 킬른 모터 암페어가 급격히 변동하며, 또한 CO가 급격히 상승하여 정상적인 조업이 매우 어려웠다. 이에 따라 최하단 싸이클론 적분(6,5회/월) 및 CO 상승에 따른 킬른 정지(7회/월)가 빈번하였고 일간 클링커 생산량은 3.1%가 감소되었으며 유동층 가소 장치에서 압력 상승에 따른 고온 입자 비산 및 안전 사고의 위험이 매우 높았다.

그러나, 본 발명의 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소용 유동화 장치를 부착하여 조업한 결과, 유동층 하부의 압력은 800mmAq로 안정되었고, 최하단 싸이클론의 적분 횟수는 0.3회/월로 감소하였으며 CO상승에 의한 로타리 킬른 정지는 전혀 발생되지 않았고 일간 클링커의 생산량은 2.2% 증가되었다. 따라서 본 발명의 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소용 유동화 장치의 핵심 요소인 균일한 유동층을 얻을 수 있어 균일한 원료의 탈탄산 및 연료의 연소 반응에 따라 공정의 비정상 요인의 발생없이 안정적인 조업을 얻을 수 있는 장치임을 알 수 있었다. 또한 장기간 운전에 기인하여 유동층내 안쪽과 바깥쪽의 유동화 공기량의 변화가 필요시에도 공정의 정지없이 연속적인 조업상태하에서 간단히 댐퍼 조절만으로 가능하므로 장기간의 연속적인 조업을 도모할 수 있었다.

Claims (3)

1. 시멘트 반제품인 클링커를 제조하는 시멘트 소성 공정중 원료의 탈탄산반응을 주목적으로 하는 유동층 가소 장치에 있어서,

   가소 장치 내에서 균일한 유동층을 형성하기 위하여 송풍기로 부터 공기가 통과하는 유동관 하부를 내관(20a)과 외관(20b)으로 분할하여서 구성한 것을 특징으로 하는 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 내관(20a)은 상기 송풍기로 부터의 공기를 공급하는 제 1 공기 공급 도관(20a')과 연결되어 있고, 상기 외관(20b)은 상기 제 1 공기 공급 도관(20a')으로 분기된 제 2 공기 공급 도관(20b')과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 공기 공급 도관(20a')에는 추가로 공기량을 조절할 수 있는 댐퍼(21)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유동층 내·외부 유량을 조절할 수 있는 시멘트 원료의 가소 장치.