KR20010021762A - 연도가스조절방법과 연도가스조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입구(2), 상기 입구의 연장부에 있는 디퓨저(3), 및 상기 디퓨저의 연장부에 있는 기본적으로 원통형인 파이프영역(4)을 포함하고, 상기 파이프영역이 상기 디퓨저 반대편에 바닥(5)과 출구(6)가 구비되어 있으며, 조절실을 한정하는 상기 디퓨저와 상기 원통형파이프영역, 및 연도가스내에 조절수를 유입하기 위하여 입구 근처의 조절실영역에 구비된 수단들을 포함하는 연도가스조절장치에 관한 것으로서, 수단들(10)은 상기 장치에 연도가스흐름에 회전운동량을, 그리고 회전연도가스흐름에 축방향 운동량을 부여하기 위해 제공되는 것을 특징으로 한다. 이것은 예를 들면 입구에서 방사상으로 연장하는 안내날개(11)의 제공에 의해 실현될 수 있다.

Description

연도가스조절방법과 연도가스조절장치{A METHOD OF FLUE GAS CONDITIONING AND A FLUE GAS CONDITIONING DEVICE}

그러한 연도가스조절장치는 전형적으로 산업생산시스템들과 관련하여 사용되며, 실제로 노(Kiln)에서 연소가 발생하고 후속 연소에 의해 발생되는 입자들의 내용물을 가진 연도가스가 분리기에 의해 이러한 입자들의 적어도 일부라도 제거되어야 하는 시멘트생산시스템과 항상 연관되어 사용된다. 예를 들면, 정전집진장치들 또는 백 필터(bag filter)들이 이와 관련하여 이용될 수 있다. 그런 분리기들은 이 장치들 속으로 들어 올 연도가스의 상태에 대해 특별한 요구를 하고 있다. 그러므로 재료적인 이유들만을 고려할 때, 정전집진장치들과 백 필터들 모두에서 연도가스가 적당한 낮은 온도를 가질 것이 요구되는 반면에 연도가스가 수분을 포함하지 않을 것이 보장되어야 한다. 게다가 낮은 온도는 조절장치를 지난후 처리될 가스의 양을 감소시키고, 그 결과 각각의 분리기는 이와 상응하게 크기를 보다 작게 할 수 있다. 정전집진장치와 관련하여, 정전집진장치에서 반사를 피하도록 연도가스의 저항성이 충분히 낮아야되는 것이 매우 중요하며, 이는 그런 반사는 분리 용량이 상당히 작아지는 작업상태를 만들기 때문이다. 백 필더들과 관련하여서도 마찬가지로 습윤 연도가스가 존재하지 않도록 하는 것이 매우 중요한데, 이는 습윤 연도가스의 존재가 필터의 효율에 영향을 미치고 백에 손상을 입힐 수 있기 때문이다. 분리기에 의해 만들어지는 요건에 대하여 연도가스의 상태를 적합화시키기 위해서, 위에 서술된 바와 같이, 연도가스가 분리기에 들어가기 전에 연도가스조절기에 공급된다.

일반적으로 알려진 연도가스조절장치들에 있어서, 연도가스흐름이 조절실의 내벽으로부터 분리되는 두드러진 경향이 있다. 대개, 그 벽면으로부터 연도가스흐름의 분리가 어디서 발생하는지는 예측할 수 없으나, 그것의 결과는 온도가 평균적으로 조절실의 중심에 더 가까운 영역보다는 벽에 가까운 영역에서 더 낮다는 것이다. 이것은 이 벽영역에서 내벽에 물방울이 정착될 수 있고 여기에 외피들의 형성을 일으킬 수 있거나 내벽으로부터 조절장치의 바닥까지 그 물방울의 진행경로를 발견하게 될 상당한 위험이 있다는 것을 의미한다. 후자는 그 장치 속의 바닥을 습하게 하고, 그것은 그 조절장치안에 정착된 먼지의 배출 및 임의의 상류 재유입과 관련하여 매우 바람직하지 않다.

위에서 언급되어진 문제들은 입구된 교차해서 상당한 압력 구배를 발생시키는 과정을 가진 입구 파이프가 내장된 조절장치들내에서 특히 명백한데, 그것은, 위에서 서술된 바와 같은 결과를 갖도록 그러나 보다 명백한 정도로, 압력이 낮은 곳과 관련된 쪽에서 연도가스가 그 벽 영역으로부터 분리되는 경향을 증가시킨다. 그런 입구들은 5개의 입구파이프 지름이하의 거리위로 입구들이 조절실의 중심축과 평행한 축을 가지지 않는다는 점에서 특징을 가진다. 이러한 구조는 몇 가지 이유들 때문에 일반적이다. 한가지는, 그런 구조는 매우 큰 전체높이를 가지는 것인데, 그것은 바람직하지 않다. 그리고 또 다른 이유로는 그러한 높은 파이프를 지지하도록 하는 것이 실질적으로 가능하지 않은 것이 일반적이다.

어느 정도까지 상기한 분리현상을 극복하기 위하여 회절격자가 그런 조절장치들 안에 배치되는 것이 일반적인데, 그 장치에서 위쪽으로 그리고 이와 관련하여 바람직하게는 디퓨저 근처의 영역에 배치된다. 상기 격자는 보다 균일한 연도가스흐름이 될 수 있도록 하기 위해서 그 연도가스흐름을 평탄화하는데 제공된다. 상기 격자는 위에 언급된 문제들을 부분적으로 개선한다. 그러한 문제들을 해결하기 위한 또 다른 시도는 작은 선단각과 상대적으로 큰 길이를 가진 디퓨저를 구성하는 것을 포함한다. 이러한 조치는 앞에 언급되어진 문제들을 부분적으로 치유할 것이다. 그러나 단지 약한 유동 안정성만이 작은 선단각을 가진 디퓨저를 포함하는 장치와 마찬가지로 격자를 포함하는 장치에서도 발생되고, 그리고 위에 언급된 문제들은 여전히 유의한 정도로 발생된다.

연도가스전달이 입구 파이프에 직각이고 상향하여 기울어진 파이프로 이루어지는 연도가스조절장치도 알려져 있다. 이러한 종래에 알려진 장치에 있어서 연도가스흐름은 입구파이프의 폐쇄단부에 대해서 반사되고, 그것은 상기 연도가스흐름이 난류화되어 보다 뚜렷한 운동 방향을 가지지 않는다는 것을 의미한다. 위에 기술된 문제들은 자체가 종래에 알려진 연도가스조절장치에서 명백하다.

종래에 알려진 장치들에서 연도가스흐름의 약한 안정성과 이에의한 제어된 조절의 약한 가능성 때문에 개선된 연도가스조절장치가 필요하다.

발명의 요약

따라서 본 발명의 목적은 그런 연도가스조절장치와 관련된 방법을 제공하는 것으로서 이 방법은 더욱 안정된 연소가스흐름과, 보다 높은 정도까지 벽 주위의 영역에 높은 온도를 보장하는 것이다.

이것은 연도가스흐름이 조절실을 통해 연장되는 축에 대하여 회전운동을 이루도록 하는 본 발명에 따른 방법에 의해 달성된다.

그런 방법에 있어서, 벽에서의 높은 온도는 회전운동량(momentum)에 의해 얻어지고, 그것은 종래에 알려진 것보다 높은 정도로 물방울들이 벽에 발생하지 않는다는 것을 보장한다.

편의상, 연도가스는 동시에 축운동을 이루도록 야기하는데, 회전속도는 축속도의 10-40% 사이, 바람직하게는, 약 20%이다. 축운동량은 회전운동량이 출구를 향해 통과되어 안정화되는 것을 보증한다. 축속도의 10과 40% 사이의 회전속도를 가진 회전유동 때문에, 그 회전의 중심을 향하게 하는 두번째 흐름을 발생시키는 압력조건들을 얻는 것이 보다 가능해진다. 물방울들이 회전의 중심 내부로 향하고 다시 회전유동에 포함되기 위해 위로 향하는 유동에 의해 비말됨에 따라, 상기 두 번째 유동은 주입된 물방울들이 보다 긴 체류시간을 조절실에서 있게하고, 이에의해 조절장치의 효율에 공헌한다.

본 발명은 또한 상기 방법을 수행하기 위한 연도가스조절장치에 관한 것으로, 상기 장치는 입구, 입구의 연장부에 있는 디퓨저, 디퓨저의 연장부에 있는 기본적으로 원통형인 파이프 영역을 포함하고, 상기 파이프 영역은 디퓨저 반대편에 출구와 바닥이 장착되어 있으며, 상기 디퓨저와 상기 원통파이프영역은 조절실을 한정하며 상기 연도가스에 조절수를 유입하기 위하여 입구 근처의 조절실의 영역에 제공되는 수단들을 포함한다.

본 발명의 조절장치는 상기 수단들이 회전운동량을 그 연도가스흐름에 전달하기 위해 제공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법과 같이, 본 발명의 장치는 회전운동량에 의해 벽에 높은 온도를 제공되는데 이것은 물방울들이 벽에 발생하지 않는다는 것을 종래에 알려진 것보다 높은 정도로 보장한다. 축운동량은 회전운동량이 출구를 향해 통과되어 안정화되는 것을 보장한다. 회전유동 때문에 회전의 중심을 향하는 두번째 유동을 일으키는 압력조건을 얻는 것이 보다 가능하다. 물방울들이 회전의 중심 내부로 향하고 다시 회전유동에 포함되기 위해 위로 향하는 유동에 의해 비말함으로서, 상기 두 번째 유동은 주입된 물방울들이 보다 긴 체류시간동안 조절실에 있게하고 이에의해 조절장치의 효율에 공헌한다.

편의상, 본 발명에 따른 장치는 축 방향으로 모멘트를 회전연도가스흐름에 부여하기 위한 수단을 포함한다. 그런 회전 및 축운동은 예를 들면 안내날개들이 입구에 배치될 경우에 제공될 수 있는데, 상기 안내날개들은 상기 입구파이프의 중심으로부터 방사상으로 연장된다. 또다른 가능성은 첫번째의 기본적으로 축상인 입구파이프와 이와 연관하여 두번째의 직각방향의 연도가스 입구파이프를 제공하는 것을 포함한다.

또한, 본 발명은 노, 분쇄기, 연도가스조절장치와, 분리기를 포함하는 시멘트생산시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이러한 시스템은 앞에서 상기한 바와같은 제어장치를 포함하는 것을 특징으로한다. 이 장치는 그런 시스템에서 특히 편리한데 이는 그러한 시스템이 특히 어려운 작업조건에 존재하기 때문이다.

본 발명은 입구, 상기 입구의 연장부에 있는 디퓨저 및 상기 디퓨저의 연장부에 있는 기본적으로 원통형인 파이프영역을 포함하고, 상기 파이프영역이 상기 디퓨저 반대편에 출구와 바닥이 구비되어 있으며, 디퓨저 및 입구와 출구사이에 있는 원통형 파이프 영역의 내벽이 조절실을 한정하며, 연도가스내에 조절수를 유입하기 위하여 출구 근처의 조절실영역에 구비된 수단들을 포함하는 연도가스조절장치와 연계하여, 조절실을 한정하는 내벽에 상승된 온도를 제공하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 연도가스조절장치의 바람직한 실시예를 도시한 하기의 도면을 참조로 보다 상세히 설명된다.

도 1은 연도가스조절장치의 측면도를 도시한 것이다.

도 2는 종래에 알려진 연도가스조절장치의 유동라인이 도시된 단면도이다.

도 3은 종래에 알려진 연도가스조절장치의 측면도를 도시한 것이다.

도 4는 종래에 알려진 연도가스조절장치의 단면을 도시한 것이다.

도 5는 입구에 장착되기 위한 안내날개구조의 평면도 및 사시도이다.

도 6은 제 5도에서 도시된 바와 같은, 안내날개들이 내장된 연도가스조절장치의 입구와 디퓨저의 부분 단면도이다.

도 7은 본 발명이 장착된 상태의 연도가스조절장치의 단면도로서 구조물에 유동라인을 도시하였다.

도 8은 회전유동을 확장하기 위한 수단들의 바람직한 실시예에서 연도가스흐름의 속도프로파일을 도시한 것이다.

도 9는 연도가스의 축방향과 직각방향의 유입을 위한 파이프시스템이 제공된 연도가스조절장치를 도시한 것이다.

도 1은 입구파이프(2), 디퓨저(3), 수직측벽(4), 베이스부(5) 및 출구(6)를 포함하는 조절장치(1)를 도시한 것이다. 디퓨저(3)는 조절수의 주입을 위한 노즐들을 가진 랜스(lance)들(도시하지 않음)을 도입하기 위해 제공된 복수의 구멍들(7)을 가지고 있다. 랜스들은 물공급부와 연결되어 관련되어 있다. 디퓨저는 하나의 원뿔, 다른 각도들을 갖는 여러개의 원뿔, 또는 여러 직경을 가진 여러개의 원통형파이프로도 이루어질 수 있다.

도 2에서, 유동화살표(8)들로 도시된 바와 같이, 상기 입구를 교차하는 매우 큰 압력구배를 가지는 구조물에서 가장 낮은 압력(도2의 우측)쪽에서 상기 유동의 분리가 어떻게 발생하는지를 알 수 있다. 이것은 낮은 효율로 귀착되고, 그리고 더욱이 외피들 형성의 위험을 포함하기 때문에 부적당하다.

도 3은 종래에 알려진 장치의 예를 나타내고 있는데, 이 장치에서는 도 2에서 나타난 유동을 피하기 위해 작은각을 가진 긴 디퓨저(3)가 제공되어진다. 도4는 종래에 알려진 장치의 또 다른 예를 나타내고 있는데, 이 장치에서는 상기 디퓨저 근처의 영역에 회절격자(9)가 제공된다. 그러나, 이런 특징들은 조절장치에서 원하는 조건들을 제공하는데는 충분하지 않다.

도 5는 상기 입구파이프에 장착하기 위한 날개구조물(10)을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 구조물은 여섯 개의 날개들(6)을 포함하고 있는데, 각각의 날개는 하나의 만곡면으로 형성된다. 이것은 특히 단순한 구조를 제공한다.

부분적으로 단면인 도 6에서, 도 5에서 도시된 바와 같은 날개구조(10)가 본 발명에 따른 장치를 형성하기 위해 어떻게 조절장치에 결합되는지를 알 수 있다.

도 7은 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같은, 날개들이 장착된 조절장치를 도시한 것으로서 이러한 장착 후의 유동라인(12)이 도시되어 있다. 도 2에서 나타난 분리는 더 이상 발생되지 않는 것을 알 수 있다. 또한 조절실을 향한 두번째 유동(13)이 보인다. 마찬가지로, 이것은 제어실의 상부영역을 통하는 속도프로파일 (profile)을 도시한 도 8로부터 알 수 있다. 내벽 근처에서 상대적으로 매우 높은 속도가 존재하는 것이 나타나는데 이것은 가스가 여기로 흐른다는 것을 나타내고 따라서, 물방울이 정착될 위험이 적어진 다는 것을 알 수 있다. 두번째 유동은 반대 방향의 속도로 도시되었다. 물방울(14)은 비말하는 것으로 표시되었다.

도 9는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 것으로서 직각입구(15)가 축입구(2)에 추가적으로 제공된 것이다. 하향유동과 회전유동 모두가 이것에 의해 제공된다.

Claims (10)

1. 입구, 상기 입구의 연장부에 있는 디퓨저 및 상기 디퓨저의 연장부에 있는 기본적으로 원통형인 파이프영역을 포함하고, 상기 파이프영역이 상기 디퓨저 반대편에 출구와 바닥이 구비되어 있으며, 디퓨저 및 입구와 출구사이에 있는 원통형 파이프 영역의 내벽이 조절실을 한정하며 연도가스내에 조절수를 유입하기 위하여 입구 근처의 조절실영역에 구비된 수단들을 포함하는 연도가스조절장치에서, 상기 조절실을 한정하는 내벽에 상승된 온도를 제공하는 방법에 있어서, 조절실에서의 연도가스흐름이 제어실을 통해 축연장부에 관련되어지는 회전운동이 형성되어짐을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서 연도가스가 축운동을 형성하도록 동시에 야기되어지며, 회전속도가 축속도의 10과 40%사이에 이루어지며 약 20%가 바람직한것을 특징으로 하는 방법.
3. 입구, 상기 입구의 연장부내에 있는 디퓨저 그리고 상기 디퓨저의 연장부내의 필수적인 원통파이프영역, 상기 파이프영역은 상기 디퓨저 반대편에 출구와 바닥이 구비되어 있으며, 입구와 출구사이에 있으며 조절실을 규정하는 상기 디퓨저와 상기 원통형파이프의 내벽들, 및 연도가스내에 조절수를 유입하기 위하여 입구 근처의 조절실영역에 구비되어지는 수단들을 포함하는 연도가스조절장치에 있어서 수단들이 연도가스흐름에 회전모멘텀을 제공하기 위해 구비되는 것을 특징으로 하는 연도가스장치.
4. 제3항에 있어서, 축모멘텀을 연도가스에 제공하는 수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연도가스제어장치.
5. 제3항 또는 4항에 있어서, 상기 입구 그리고/또는 상기 디퓨저안에 방사상으로 연장된 안내날개들이 제공되어지는 것을 특징으로 하는 연도가스제어장치.
6. 제3항 또는 4항에 있어서, 첫번째 필수적인 입구파이프가 수직으로 제공되고, 그리고 이것과 관련하여, 두번째 직각방향연도가스입구파이프가 구비됨을 특징으로 하는 연도가스장치.
7. 제3항 내지 6항중 어느 한 항에 있어서, 회전모멘텀을 발생시키는 상기 수단들과 축모멘텀을 발생시키는 상기 수단들이 회전속도가 조절실안의 축속도의 10과 40%사이에 대응하도록 ,바람직하게는 약20%, 개조되어진 점을 특징으로 하는 연도가스조절장치.
8. 제5항 또는 7항에 있어서, 상기 안내날개들이 곡률이 방사방향으로 가로지르도록 연장된 단일곡선판인 것을 특징으로 하는 연도가스조절장치.
9. 제5항, 7항, 또는 8항에 있어서 2개에서 12개 사이의 날개를 구비되는 것과, 상기날개들이 입구파이프직경의 2배정도의 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 연도가스조절장치.
10. 노, 분쇄기, 연도가스조절장치, 및 분리기를 포함하는 시멘트생산체계에 있어서, 3항 내지 9항중 어느 한 항에서 규정된 바와 같은 조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트생산체계.