KR20000068565A

KR20000068565A - 킬른（ｋｉｌｎ）바이패스에 있어서의 배기가스 냉각방법 및 그장치

Info

Publication number: KR20000068565A
Application number: KR1019997002177A
Authority: KR
Inventors: 무라타미쓰아키; 가네코히우마; 우에노나오키
Original assignee: 기무라 미치오; 다이헤이요 세멘토 가부시키가이샤
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 2000-11-25
Also published as: KR100374579B1; AU724863B2; ID21335A; EP0927707A4; EP0927707A1; WO1999003794A1; EP0927707B1; TW426646B; DK0927707T3; CN1185177C; DE69825854T2; AU7933698A; US6017213A; ES2227847T3; DE69825854D1; CN1234785A; JPH1135355A; JP3125248B2

Abstract

2중관구조의 프로브를 킬른 배기가스유로에 연통시키고, 이 프로브의 내관을 통하여 킬른 배기가스의 일부를 기체추출함과 동시에, 이 프로브의 내관과 외관과의 사이의 유체통로로 냉각기체를 공급한다. 이 냉각기체를 내관의 선단부 안쪽으로 안내하여 이 프로브의 선단부에 혼합급냉구역을 형성하고, 상기 기체추출한 가스를 급냉한다.

Description

킬른（ＫＩＬＮ） 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각방법 및 그 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR COOLING EXHAUST GAS FROM BYPASS OF KILN}

일반적으로, 시멘트 벽돌을 SP(서스팬션 프리히터)킬른 또는 NSP(뉴서스펜션 프리히터)킬른으로써 소성하는 경우, 시멘트원료 및 연료로부터 반입되는 염소, 알칼리, 유황 등의 휘발성 성분은, 킬른 프리히터(pre-heater)계 내에서 순환함으로써 순차 농축된다.

그러나, 이 순환은, 수시간내에 평형하게 되어, 시멘트원료 및 연료로부터 계내로 반입되는 휘발성 성분의 양과 시멘트 벽돌에 의해 계외로 반출되는 휘발성 성분의 양이 같게되는 것으로 알려져 있다.

이 경우 원료와 연료가 반입하는 휘발성 성분량이 많으면, 벽돌중의 휘발성 성분의 양도 많아지고, 이들은 시멘트의 품질에 악영향을 준다.

또한, 계내의 휘발성 성분이 많아지면 저융점 화합물이 형성되어, 프리히터의 막힘이 빈발하게 되어, 킬른의 안정조업이 손상되는 원인이 된다.

근래, 특히 산업 폐기물의 유효이용을 추진하고 있으면, 아무래도 염소함유량이 많은 것을 이용하지 않을 수 없는 상황이 되어 가고 있으며, 효율적인 휘발성성분의 제거가 요구되는 상황이 되고 있다.

그래서, 킬른 프리히터계내의 휘발성 성분량을 감소시키기 위해서, 소위 바이패스 설비가 설치되어 있다. (예를 들면, 일본국 특개평2-116649호 공보).

이 바이패스 설비는 로터리 킬른의 가마 끝 부분에 이어지는 킬른 배기가스용의 상승 덕트와, 이 킬른 배기가스의 일부를 계외로 빼내기 위해 덕트 내에 선단이 면하며, 바람직하게는, 이 덕트내에 돌출설치된 프로브와, 이 프로브의 후단에 접속된 킬른 배기가스의 가스추출기체 배출계를 구비하고 있다.

상기 프로브는, 상기 가스추출기체 배출계에 접속되어 있는 내관과, 이 내관의 덕트내로의 돌출선단 근방에 대기를 도입하는 외관으로 이루어진 2중관 구조로 형성되어 있다. 이 바이패스 설비에서는, 내관과 외관과의 사이의 공기통로로부터 상기 기동 덕트내로 공기를 도입하면서 이 도입공기와 함께 킬른 배기가스의 일부를 덕트 외부로 기체추출하고 있다.

또, 킬른 배기가스는 염소와 같은 휘발성 성분은, 프로브에서 600∼700°이하로 급냉함으로써, 킬른 바이패스에 의해 발생하는 바이패스 더스트 중의 미세분말 부분에 농축되는 것을 알 수 있다.

그래서, 프로브의 후단에 바이패스 더스트의 분급(分級)수단을 배치하여, 바이패스 더스트를 휘발성 성분농도가 낮은 굵은분말 더스트와 농도가 높은 미세분말 더스트로 분급하고, 굵은 분말 더스트는 킬른계로 되돌린다.

한편, 미세분말 더스트만 계외로 배출함으로써 바이패스 더스트량을 대폭 저감시킨 킬른 바이패스 기술이 개발되어 있다.

이 기술에 있어서 휘발성 성분을 미세분말 더스트에 농축시키는 수단, 즉, 프로브에 있어서의 킬른 배기가스의 급냉수단은 필수 불가결한 기술이다.

종래예의 2중관구조의 프로브에서는, 냉각공기는 외관과 내관과의 사이의 공기통로를 통하여 가마 끝부분의 상승덕트로 유입되어, 추출되는 킬른 배기가스를 냉각한다.

그러나, 소위 냉각공기의 유출이 많기 때문에, 이 프로브의 선단부에서 냉각공기와 해당 킬른 배기가스가 충분히 혼합되지 않는다. 그 때문에, 프로브선단부에서 이 추출가스를 순간적으로 급냉하는 것은 곤란하다.

그래서, 종래의 프로브에서는, 냉각공기량을 증가시킴으로써 급냉할수 있도록 하고 있으나, 냉각공기량을 증가시키면, 프리히터계로 유출되는 냉각공기도 많아진다. 그렇게 되면, 프리히터계의 풍량증가에 따라, 열량 손실, 전력손실이 된다.

본 발명은, 상기 사정에 감안하여 열량손실, 전력 손실 등을 일으키지 않고 효율적으로 바이패스 킬른 배기가스를 급냉할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

[발명의 개시]

본 발명은, 2중관구조의 프로브를 킬른 배기가스 유로에 연통시켜, 이 프로브의 내관을 통해 킬른 배기가스의 일부를 기체추출함과 함께, 이 프로브의 내관과 외관과의 사이의 유체통로에 냉각기체를 공급하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각방법에 있어서, 상기 냉각기체를 내관의 선단부 안쪽으로 안내하여 이 프로브의 선단부에 혼합급냉구역을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 킬른 배기가스 유로에 연이어 통하는 2중관구조의 프로브를 구비하고, 이 프로브가 킬른 배기가스의 일부를 기체추출하는 내관과, 이 내관의 선단부에서 돌출하는 외관과, 이 내관과 외관과의 사이에 형성되어 냉각기체가 공급되는 유체통로를 가진 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각장치에 있어서, 상기 냉각기체를 내관의 선단부 안쪽으로 도입하기 위한 안내수단을 설치하고, 이 프로브의 선단부에 혼합급냉구역을 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 알칼리 바이패스나 염소 바이패스에 있어서의 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각방법 및 그 장치에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예를 나타내는 도면으로, 시멘트 소성설비의 개략도, 도 2는 도 1의 주요부사시도, 도 3은 도 2의 III-III 선 단면확대도이다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 단면도, 도 5는 도 4의 주요부 확대사시도, 도 6은 도 5의 VI-VI선 확대단면도이다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예를 나타내는 단면도, 도 8은 도 7의 확대도이다.

도 9는 본 발명의 제 4 실시예를 나타내는 확대단면도, 도 10은 본 발명의 제 5 실시예를 나타내는 확대단면도, 도 11은 본 발명의 제 6 실시예를 나타내는 확대단면도이다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

본 발명의 제 1 실시예를 도 1 내지 도 3에 의해 설명한다. 시멘트소성설비의 로터리 킬른(1)에는, 킬른 배기가스 유로의 일부를 구성하는 상승부(2)가 연결되어 있다. 이 상승부(2)에는 프로브(5)가 설치되며, 이 프로브(5)는 사이클론(6), 열교환기(7)를 통하여 집진기(8)에 연결되어 있다.

프로브(5)는, 서로 느슨하게 끼워맞춤하는 내관(10)과 외관(12)으로 로 이루어지며, 상승부(2)의 경사진 벽면(2a)에 돌출설치되어 있다. 또, 프로브(5)의 돌출설치위치는 경사진 벽면에 한정되지 않고, 수직벽면이라도 상관없다.

외관(12)의 선단부(12a)는, 내관(10)의 선단부(10a)에서 돌출하고 있다. 이 돌출량(L)은, 필요에 따라 적절히 선택된다.

이 외관(12)의 직선통부의 선단부(12a)는 점차 좁아져서, 원추형상으로 형성되어 있다. 이 좁아지는 각 θ는 필요에 따라 적절히 선택된다.

외관(12)의 선단부(12a)의 위쪽변(12b)이 아래쪽변(12c)보다 길게 형성되어 있으나, 양변의 길이의 차는 필요에 따라 적절히 선택된다.

이 선단부(12a)의 선단 내경(12S)은, 외관의 선단 내경(12S)/외관의 내경(12L) = 0.4∼0.6인 범위에서 선택된다. 외관의 바깥쪽에는 내화물(耐火物:14)이 시공되고, 그 내부에는, 링형상의 수냉관(13)이 매설되어 있으나, 이 관지름이나 배설 방법 등은, 필요에 따라 적절히 선택된다.

외관(12)의 바깥둘레면에는, 프로브 냉각팬(15)에 연이어 통하는 냉각공기입구(16)가 설치된다. 이 입구(16)는, 외관(12)과 내관(10)과의 사이에 형성되어 있는 유체통로(17)로 연이어 통하고 있다. 또, 18은 냉각기 냉각팬, 19는 배기팬을 각각 나타낸다.

다음으로 본 실시예의 작동에 관하여 설명한다.

로터리 킬른(1)내에서 발생한 약 1100℃의 킬른 배기가스(G)의 일부 (GT)를 프로브(5)를 통해 기체추출한다. 이 기체추출량은, 예컨대, 알칼리 바이패스에서는 가마 끝부분을 통과하는 가스량에 대하여 10%이상, 한편, 염소 바이패스에서는 5% 이하이며, 일반적으로는 2%정도이다.

이 때, 프로브(5)의 유체통로(17)에는, 외관(12)의 입구(16)를 통해 냉각공기(CA)가 공급되지만, 이 냉각공기(CA)는, 선회류가 되면서 해당 유체통로(17)내를 흘러내려, 좁아진 외관의 선단부(12a)에 의해 내관(10)의 안쪽으로 안내되어, 내관(10) 선단부(10a) 근방에 혼합급냉구역(20)을 형성한다.

이 혼합급냉구역(20)에 있어서, 기체추출가스(GT)는 냉각공기(CA)와 혼합하여 순간적으로 급냉각되어, 냉각가스(CG)가 된다.

즉, 프로브 선단부(5a)에 형성된 혼합급냉구역(20)에 있어서, 기체추출가스(GT)는 염소화합물의 융점부 600∼700℃까지 급냉각되는 것이다.

이 때의 냉각공기(CA)의 온도는, 대기온도, 예컨대 18℃이며, 그 프로브길이 방향의 토출유속은 내관(10)내의 킬른 배기가스(CG)의 가스속도의 1/3∼2/3로 조정되어 있다.

이와 같이 냉각공기(CA)는 선회류이고, 또, 흐르는 방향 및 유속도 규제되어 있기 때문에, 소위 냉각공기의 유출이 없다. 그 때문에, 이 기체추출가스(GT)와 냉각공기(CA)와의 혼합율이 현저히 향상하고, 이 기체추출가스(GT)는 급격히 소망온도까지 냉각됨과 동시에, 기체추출되지 않은 킬른 배기가스(G)를 냉각공기(CA)에 의해 냉각하여 버리지도 않는다.

그런데, 프로브 선단부(5a)에 혼합급냉구역(20)을 형성하여, 기체추출가스 (GT)와 냉각공기(CA)의 혼합을 일시에 행하기 위해서는, 냉각공기의 선회력을 확보하여 이 냉각공기(CA)를 프로브의 선단부의 전체 둘레로부터 균일하게 토출시킬 필요가 있다.

이를 위해서는, 냉각공기(CA)의 토출속도 및 프로브(5)의 길이(PL)가 중요한 인자가 된다. 상기 토출속도에 있어서는, 구체적 수치를 들어 이미 설명하였으므로, 여기서는 프로브(5)의 길이(PL)에 대하여 설명한다.

여기서, 프로브(5)의 길이(PL)란, 외관(12)의 냉각공기의 입구(16)로부터 프로브(5)의 직선통부의 선단(5A)까지의 길이를 말한다.

이 프로브(5)의 길이(PL)는, 예를 들면 600∼2000mm로 형성되며, 또, 프로브(5)의 내경, 즉 외관(12)의 내경(12L)은, 예컨대, 400∼1000mm로 형성되는데, 이 양자의 비율, 즉 PL/12L의 값을 2.0 이하로 함으로써 냉각공기의 선회력을 확보할 수 있다.

이 PL/12L의 값은, 토출속도나 외관(12)의 내경(12L)에 따라 일정한 값으로는 되지 않지만, 연구 결과, 이 비율의 상한 적정치(X)로서, 1.5∼2.0의 범위가 최적인 것을 알 수 있다.

PL/12L의 값을 변화시킨 경우의 기체추출가스(GT)와 냉각공기(CA)의 혼합상황(가스농도)을 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 계산하면, PL/12L=2.3인 경우에는, PL/12L=14인 경우보다 가스최고온도가 높고, 혼합상태가 나빠지는 것을 알 수 있다.

장치의 설계상에서, 프로브(5)의 PL/12L〉2.0이 되어, 상한적정치(X)를 넘어 버리는 경우에는, 외관(12)내에 보조선회수단으로서, 선회팬을 설치함으로써 선회류를 확보하는 것이 가능하다.

또, 냉각공기(CA)의 선회력 확보면에서 PL/12L의 값에 하한적정치는 없으나, 장치의 설계상으로 그 하한적정치는 1.0정도가 된다.

프로브(5)로 냉각된 기체추출가스(GT)는 냉각 킬른 배기가스(CG)가 되어 사이클론(6)으로 들어가, 분급된다. 이 때의 분급점은, 예컨대, 5∼7μm이며, 이 분급점을 넘는 분말체는 그대로 로터리 킬른(1)으로 되돌아간다.

5∼7μm 이하의 미세분말을 포함하는 냉각 킬른 배기가스(CG)는, 열교환기(7)를 통해서 열교환된 후, 집진기(8)로 집진되고, 이 가스(CG)는 대기중으로 방출된다.

열교환기(7) 및 집진기(8)로 집진된 염소함유율이 높은 더스트는 시멘트 킬른계의 외부로 배출된다. 이 배출된 염소를 포함하는 더스트는, 시멘트에 첨가되거나, 또는, 계외처리된다.

본 발명의 제 2 실시예를 도 4∼도 6에 의해 설명한다.

이 실시예와 제 1 실시예(도 1∼도 3)와의 상이점은 다음과 같다.

① 외관(12)의 선단부(12a)와 내관(10)의 선단부(10a)와의 사이에 원추형상의 경사판(25)을 설치하고, 유체통로(17)를 폐쇄한 것.

② 프로브 선단부(5a)의 냉각수단으로서, 링형상의 수냉관(3)을 사용하는 대신에, 경사판(25)에 프로브선단보호용 공기구멍(26)을 설치하고, 이 공기구멍(26)으로부터 냉각공기(CA)를 분출시켜 프로브선단부(5a)를 냉각하여, 프로브(5)의 열손상을 방지하는 것이다. 이 공기구멍(26)의 수나 직경, 배열설치위치 등은 필요에 따라 적절히 선택되는데, 예를 들면, 직경의 크기는 8∼10mm로 형성된다.

(3) 내관(10)의 선단부(10a)에 킬른 배기가스냉각공기용 구멍(28)을 형성하고, 이 구멍(28)으로부터 냉각공기(CA)를 내관(10)내에 도입하여, 프로브 선단부에 혼합급냉구역(20)을 형성한 것. 이 구멍(28)의 직경 크기, 수, 배설위치 등은 필요에 따라 적절히 선택되지만, 예를 들면, 직경의 크기는 8∼10mm로 형성된다.

본 발명의 제 3 실시예를 도 7, 도 8에 의해 설명하는데, 이 실시예와 제 2 실시예(도 4∼도 6)와의 상이점은, 외관(12)의 위쪽 선단부(32U)는 내관(10)의 위쪽 선단부(30U)로부터 돌출하고 있으나, 그 아래쪽 선단부(32d)와 내관(10)의 아래쪽 선단부(30d)는 동일수직면상에 위치하고 있으며, 양 아래쪽 선단부(32d,30d)사이의 경사판(25d)은 수직형상으로, 또한, 프로브선단보호용 공기구멍이 설치되지 않은 것이다.

본 발명의 제 4 실시예를 도 9에 의해 설명하는데, 이 실시예와 제 2 실시예(도 4∼도 6)와의 상이점은, 내관(10)의 위쪽 선단부(40U)가 그 아래쪽 선단부(40d)보다 짧게 형성되어 있으며, 외관(12)의 위쪽 선단부(42U)의 내관(10)으로부터의 돌출량 m이, 그 아래쪽 선단부(42d)의 내관(10)으로부터의 돌출량 n보다 큰 것이다.

본 발명의 제 5 실시예를 도 10에 의해 설명한다.

이 실시예는 내관(10)의 안둘레면(50)에 나선형상의 안내팬(51)을 설치하여, 혼합급냉구역(20)에 있어서의 냉각공기(CA)와 기체추출가스(GT)와의 혼합효율의 향상을 도모하는 것이다.

본 발명의 제 6 실시예를 도 11에 의해 설명한다.

이 실시예와 제 1 실시예와의 상이점은, 내관(10)의 선단부(10a)에 킬른 배기가스 냉각공기용구멍(68)을 뚫어 형성하고, 이 구멍(68)으로부터 냉각공기(CA)를 내관(10)내에 도입하는 것이다. 이 구멍(68)의 직경의 크기, 수, 배치, 위치 등은 필요에 따라 적절히 이루어지지만, 예를 들면, 직경의 크기는 8∼10mm로 형성된다.

이상의 실시예로부터 명백하듯이, 본 발명에 의하면, 킬른 배기가스로부터 기체추출된 기체추출가스는 프로브 선단부의 혼합급냉구역에서 급냉각된다.

그 때문에, 이 기체추출가스중의 알칼리나 염소분 등을 효율적으로 응고시켜, 해당 기체추출가스중의 더스트의 미세분말 부분에 농축시킬 수 있다.

또한, 냉각공기는 내관의 선단부 안쪽으로 안내되기 때문에, 로터리 킬른내로의 유출을 방지할 수 있다.

Claims

2중관 구조의 프로브를 킬른 배기가스 유로에 연통시키고, 이 프로브의 내관을 통해 킬른 배기가스의 일부를 기체추출함과 함께, 이 프로브의 내관과 외관과의 사이의 유체통로에 냉각기체를 공급하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각방법에 있어서 ;

상기 냉각기체를 내관의 선단부 안쪽으로 안내하여 이 프로브의 선단부에 혼합급냉구역을 형성하는 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각방법.
제 1 항에 있어서, 상기 냉각기체의 유속이, 내관내의 기체추출가스의 유속보다 느린 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스냉각방법.
제 1 항에 있어서, 상기 냉각기체의 프로브 길이 방향의 토출유속이, 내관내의 기체추출가스의 유속의 1/3∼2/3인 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각방법.
제 1 항에 있어서, 상기 냉각기체가, 선회류(旋回流)인 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기 가스냉각방법.
킬른 배기가스 유로에 연이어 통하는 2중관구조의 프로브를 구비하고, 이 프로브가 킬른 배기가스의 일부를 기체추출하는 내관과, 이 내관의 선단부로부터 돌출하는 외관과, 이 내관과 외관과의 사이에 형성되고, 냉각기체가 공급되는 유체통로를 가진 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각장치에 있어서 ;

상기 냉각기체를 내관의 선단부 내쪽으로 도입하기 위한 안내수단을 설치하고, 이 프로브의 선단부에 혼합급냉구역을 형성한 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각장치.
제 5 항에 있어서, 상기 안내수단이, 선단을 향하여 점차 직경이 작아지는 외관의 선단부인 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각장치.
제 5 항에 있어서, 상기 안내수단이, 선단을 향하여 점차 직경이 작아지는 외관의 선단부와, 내관의 선단부에 형성된 킬른 배기가스냉각공기용구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기 가스 냉각장치.
제 5 항에 있어서, 상기 안내수단이, 내관의 선단부와 외관의 선단부와의 사이에 설치된 경사판과, 이 내관의 선단부에 설치된 킬른 배기가스냉각공기용 구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각장치.
제 8 항에 있어서, 경사판이, 프로브선단 보호용 공기구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각장치.
제 5 항에 있어서, 외관의 선단부가, 프로브선단 보호용 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각장치.
제 10 항에 있어서, 프로브선단 보호용 냉각수단이, 링형상의 수냉관인 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각장치.
제 5 항에 있어서, 프로브의 길이(PL)/프로브의 내경(12L)의 값이, 2.0이하인 것을 특징으로 하는 킬른 바이패스에 있어서의 배기가스 냉각장치.