KR20100004742A

KR20100004742A - 시멘트 소성로용 버너장치

Info

Publication number: KR20100004742A
Application number: KR1020080065083A
Authority: KR
Inventors: 최경식; 박장규; 최종철
Original assignee: 아세아시멘트주식회사
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-01-13
Also published as: KR101048034B1

Abstract

본 발명은 시멘트 소성로 내부를 가열시키기 위한 시멘트 소성로용 버너장치에 관한 것으로, 시멘트 소성로 내부를 가열시키기도록 공기흐름에 실어 공급되는 미분탄을 연소시키기 위한 메인버너와, 그 내부에 메인 버너의 미분탄을 착화시키기 위한 보조연료 버너를 구비한 시멘트 소성로용 버너장치에 있어서, 상기 보조연료 버너는 이중의 관형 구조로 LPG가스 공급용 내측 관형체(34)가 압축공기 공급용 외측 관형체(35)에 대하여 평행하게 유지되도록 배치된 구조의 가스 보조버너(12)이며, 상기 내측 관형체(34)로 LPG가스를 공급하기 위한 제어유닛(21)과 압축공기를 상기 내측 관형체(34)와 외측 관형체(35) 사이의 공간으로 공급하기 위한 에어유닛(22)을 구비한 가스공급장치(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하여 구성됨으로써, 종래 중유나 가스를 이용하여 미분탄이 자연 착화되는 온도까지 시멘트 소성로 내부 온도를 승온시키는 것과 비교하여 시멘트 소성로를 소정 온도로 승온시키기 위한 연료 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

시멘트 소성로, 버너

Description

시멘트 소성로용 버너장치{A BURNER STRUCTURE OF THE KILN FURNACE FOR CEMENT}

본 발명은 시멘트 소성로 내부를 가열하기 위한 버너장치에 관한 것으로, 특히 소성로 내부에서 주연료로서 공급되는 미분탄이 점화되어 연소될 수 있도록 소성로 내부의 온도가 소정 온도로 승온되어야 하며, 이를 위하여 가스를 이용한 보조버너를 구비한 버너장치에 관한 것이다.

일반적으로, 시멘트 소성로는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 약 60 - 70 m 길이의 관형체로서 3～4° 경사를 이루고 회전하도록 설치된, 소위 킬른로라 불리우는 소성로(1)와, 조합원료의 재료 인입구(2) 반대쪽의 출구(3)측에 인접한 위치에 버너(4)가 돌출 설치되어 소성로로 인입되는 조합원료를 소성로의 구역별로 소정 온도로 유지되게 가열하여 조합원료를 소성시켜 시멘트 클링커를 제조하게 된다. 도면에 도시하지 않았지만, 배기가스로 부터 열교환에 의하거나 배기가스의 일부를 회수하여 공급재료를 예열시키는 장치와 함께, 소성된 시멘트 클링커를 냉각시키는 냉각장치(5)를 구비하는 것이 통상적이다.

소성로(1)는 공급되는 조합원료를 건조하는 전형적으로 300℃ 내지 800℃인 건조영역(6)과, 825℃ 내지 1000℃의 하소영역(7), 1400℃ 내지 1425℃의 소성영역(8) 및 냉각영역(9)으로 구성되며, 이러한 소성로 내부 구역별로 소정 온도가 유지되도록 가열하는 버너(4)가 소성로(1) 내부에 설치되어 있다.

이러한 종래의 버너장치는 미분탄을 공급하는 메인버너와 메인 버너의 내부에 배치되어 미분탄이 착화되는 온도까지 소성로 내부를 가열하기위한 보조버너로 구성되며 보조버너의 연료는 통상 벙커시유 또는 정제유와 같은 중유가 사용되어 왔으며 이것을 소성로 승온과정이라 한다.

소성로 승온과정에서 사용되는 보조버너의 연료인 중유를 연소시키기 위해서 30～70Kg/㎠ 정도로 압력을 높게 하여 버너의 선단부에서 압력을 속도로 변환시켜 중유를 미립화하여 연소시키는 고압분무방식이 적용되고 있으며 압력하락으로 분무된 입자가 커져 완전연소가 되지 않거나 점성을 낮추기 위해 미리 가열하는 과정이 필요하기 때문에 에너지 손실이 많다.

또한, 종래의 소성로 승온과정에서 연료로 사용하는 중유의 경우 최근 석유값의 급등과 이의 대체 에너지로서의 LPG 가스값도 상승됨에 따라 연료비용이 상승되는 문제가 있어 이에 대한 대책이 요망되었다.

이러한 소성로 승온과정 중에 단가가 저렴한 미분탄을 투입하여 초기착화 되도록 한다면 연료비용을 크게 절감할 수 있으나 메인버너로 공급되는 미분탄은 메인버너 내부에서 동시원적으로 배치되는 보조버너에서 공급되는 중유 연소에 필요한 공기 공급을 차단하여 화염이 꺼지는 현상이 자주 발생되는 문제점이 있었다.

따라서 종래의 보조버너로 중유를 고압분무하여 연소시키는 방식대신에 공기 와 연료를 혼합하여 연소시켜 형성된 화염이, 메인버너로 공급되는 미분탄에 의한 영향을 받지 않고 미분탄을 보다 쉽고 안정되게 착화시키는 기술개발이 필요하게 되었다.

본 발명의 목적은 메인버너의 주 연료인 미분탄을 초기 착화되고 안정되게 연소되도록 함과 아울러 보조버너의 연료로 LPG가스를 사용하도록 개선된 시멘트 소성로용 버너장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 시멘트 소성로용 버너장치는, 시멘트 소성로 내부를 가열시키기도록 공기흐름에 실어 공급되는 미분탄을 연소시키기 위한 메인버너와, 그 내부에 메인 버너의 미분탄을 착화시키기 위한 보조연료 버너를 구비한 시멘트 소성로용 버너장치에 있어서, 상기 보조연료 버너는 이중의 관형 구조로 LPG가스 공급용 내측 관형체가 압축공기 공급용 외측 관형체에 대하여 평행하게 유지되도록 배치된 구조의 가스 보조버너이며, 상기 내측 관형체로 LPG가스를 공급하기 위한 제어유닛과 압축공기를 상기 내측 관형체와 외측 관형체 사이의 공간으로 공급하기 위한 에어유닛을 구비한 가스공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

상기 내측 관형체의 선단부에는 노즐이 제공되고, 상기 노즐에는 전방으로 개방된 주화염구와, 보조화염을 발생하도록 직경이 확대된 관체 선단부의 측방향과 후측의 경사면에 형성된 다수의 보조화염공들이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 메인버너에 의해 공급되는 미분탄이 공기와 혼합된 상태로 소용돌이 치면서 공급되어 화염이 소성로 내부에서 확산되도록 메인버너의 동심원적 외측으로 와류상태로 공기를 공급하기 위한 와류에어 공급관이 설치되고, 미분탄과 공기에 의한 화염을 길다란 소성로의 버너장치와 반대쪽으로 이동시키도록 상기 와류에어 공급관의 동심원적 외측으로 공기를 직진흐름으로 공급하기 위한 직진 에어 공급관이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 버너장치의 선단부 내측에 화염감지센서가 제공되고, 화염이 발생되지 않을 때의 상기 화염감지센서 감지신호에 응답하여 제어유닛의 자동 온-오프밸브가 오프되고 LPG 가스 공급장치가 차단되도록 하여 역화를 방지하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 주 연료인 미분탄을 공급하는 메인 버너 내부에 가스 보조버너를 장착하여 가스 보조버너에서의 LPG가스의 화염형성으로 미분탄을 초기점화되게 하고, 화염이 안정되게 유지되어 미분탄의 안정된 연소가 가능함으로써, 시멘트 소성로의 초기 승온에 필요한 연료비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시멘트 소성로용 버너장치의 개략적인 구성도로서, 본 발명의 시멘트 소성로용 버너장치(10)는 미분탄을 공급하기 위한 메인 버너(11)와, 그 내부에 동심원적으로 배치되어 메인 버너에 의해 공급되는 미분탄을 연소시키기 위한 가스 보조버너(12), 상기 가스 보조버너(12)로 LPG가스를 공급하기 위한 제어유닛(21)과 압축공기를 공급하기 위한 에어유닛(22)을 구비한 가스공급장치(16)를 포함하여 구성된다.

메인 버너(11)로 공급되는 미분탄은 입자가 0.05～0.15 mm 정도인 것이 바람직하며, 메인버너로 공급되는 공기 흐름에 실려 소성로 내부로 분산공급된다. 상기 메인버너(11)의 동심원적 외측으로 와류상태로 공기를 공급하기 위한 와류에어 공급관(14)을 설치하여 소용돌이 치면서 공급되는 공기흐름에 의해 미분탄과 공기가 혼합되어 확장되게 함으로써 화염이 확산되도록 하고, 또한, 와류에어 공급관(14)의 동심원적 외측으로 공기를 직진흐름으로 공급하기 위한 직진 에어 공급관(15)이 설치되어서 미분탄과 공기에 의한 화염을 길다란 소성로의 길이방향 반대쪽으로 이동시켜 소성로 내부를 미리 설정된 온도를 얻도록 한다.

상기 보조 가스버너(12)에는 LPG 가스공급부(20)로 부터 LPG가스가 제어유닛(21)을 통과해서 공급되며, 상기 LPG 가스공급부(20)에서는 액화가스용기(23)로 부터의 액화가스가 기화기(24)에서 기화되고 LPG 사용규정(0.99Kg/㎠ 이하) 이내로 1차 감압되고 제어유닛(21)의 조정기(25)와 자동 온-오프 밸브(25)와 압력 조정을 위한 조정밸브(26) 및 오리피스(27)를 통해 소정의 공급압력으로 LPG가스가 가스 보조버너(12)로 공급된다.

상기 가스보조버너(12)는 이중의 관형체로 구성되며, 도 3에 도시된 바와 같이 가스 보조버너(12)의 안측 관형체(34)로 LPG 가스를 공급하고 외측 관형체(35)로는 압축공기를 공급하여 노즐(31)에서 LPG가스 연소 공기가 혼합되어 공급된다.

상기 LPG 가스 공급부(20)에는 관로에서의 과도한 가스 압력에 의한 사고를 방지하 기 위하여 안전밸브(28)가 설치되고 안전밸브를 통해 배출된 과잉 LPG가스는 별도의 수용부로 배출되도록 한다.

가스 보조버너(12)는, 그 선단부에 노즐(31)이 제공되고, 상기 노즐에는 도 4에 도시된 바와같이 전방으로 개방된 주화염구(50)와 보조화염을 발생하도록 직경이 확대된 관체 선단부의 측방향과 후측의 경사면에 형성된 다수의 보조화염공(51, 52))들이 형성되어 있으며, 이로써 선단부의 주화염구에서의 강한 가스 흐름으로 화염이 꺼지는 것을 방지하기 위하여 선단부에 앞서 공기와 가스가 혼합되어 화염이 꺼지지 않고 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 가스 보조버너(12)는 이중의 관형 구조로 LPG가스 공급용 내측 관형체(34)가 압축공기 공급용 외측 관형체(35)에 대하여 평행하게 유지되도록 외측 관형체의 내측에 홀더(37)에 의해 동심원적으로 배치된다.

상기 보조 가스 보조버너(12)의 점화수단(40)은 LPG 제어유닛(21)의 압력계(29)에서 가스호스(42)로 LPG 가스를 인출하여 점화봉(41)의 점화원으로서 사용하며, 보조 가스버너에의 착화시 점화봉에 불을 붙여 소성로 내부로 가스 보조버너(15)에 인접한 위치까지 밀어 넣어 가스 보조버너의 LPG가스를 착화시킨다. 이때 외부 공기관로(35)로 공기를 불어넣어 노즐(31)에서 LPG가스와 공기의 혼합가스가 방사되고 점화수단(40)에 의해 화염이 형성된다.

버너장치의 선단부 내측에 화염감지센서를 장착하여 화염이 발생되지 않을 때, 또는 가스보조버너(12)의 고장이나 작동 중지시 화염이 발생되지 않을 때의 감지신호에 응답하여 제어유닛의 자동 온-오프밸브(25)가 오프되고 LPG 가스 공급장 치(16)가 차단되도록 하여 역화를 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

이로써, 가스 보조버너(12)에 의한 화염으로 메인 버너로 부터 공급되는 미분탄을 연소시켜 소성로 내부를 가열하게 되어 소성로 버너의 초기 점화부터 미분탄에 의해 가열하게 되므로 종래 소정 온도로 승온될 때까지 중유로 가열하는 것과 비교하여 연료 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있으며 미분탄이 연소된 재는 그대로 시멘트의 증량제로서 사용되어 시멘트 클링커 내용물을 절감시켜주게 된다.

또한, 소성로 내부의 미분탄 투입량 변동 및 역류현상으로 인해 보조 가스버너(15)의 화염이 꺼지는 것을 방지하기 위해 선단부가 직경이 확대된 관형의 리테이너(36)로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 주 연료인 미분탄을 공급하는 메인 버너 내부에 가스보조버너를 장착하여 가스 보조버너에서의 LPG가스와 공기의 혼합가스로 형성된 화염으로 미분탄를 초기점화하고 연소되도록 함으로써, 종래 중유나 가스를 이용하여 미분탄이 자연 점화되는 온도까지 시멘트 소성로 내부 온도를 승온시키는 것과 비교하여 시멘트 소성로를 소정 온도로 승온시키기 위한 연료 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 시멘트 소성로의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 시멘트 소성로의 버너장치의 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 가스 보조버너의 개략적인 단면도.

도 4는 본 발명의 의한 가스 보조버너의 노즐의 개략적인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 버너장치 11 : 메인 버너

12 : 가스 보조버너 16 : LPG 가스공급장치

21 : 제어유닛 22 : 에어유닛

31 : 가스 보조버너 노즐 34 : 내측 관형체

35 : 외측 관형체 36 : 노즐 리테이너

40 : 점화수단

Claims

시멘트 소성로 내부를 가열시키기도록 공기흐름에 실어 공급되는 미분탄을 연소시키기 위한 메인버너와, 그 내부에 메인 버너의 미분탄을 착화시키기 위한 보조연료 버너를 구비한 시멘트 소성로용 버너장치에 있어서, 상기 보조연료 버너는 이중의 관형 구조로 LPG가스 공급용 내측 관형체(34)가 압축공기 공급용 외측 관형체(35)에 대하여 평행하게 유지되도록 배치된 구조의 가스 보조버너(12)이며, 상기 내측 관형체(34)로 LPG가스를 공급하기 위한 제어유닛(21)과 압축공기를 상기 내측 관형체(34)와 외측 관형체(35) 사이의 공간으로 공급하기 위한 에어유닛(22)을 구비한 가스공급장치(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 소성로용 버너장치.
제 1항에 있어서, 상기 내측 관형체(34)의 선단부에는 노즐(31)이 제공되고, 상기 노즐에는 전방으로 개방된 주화염구(50)와, 보조화염을 발생하도록 직경이 확대된 관체 선단부의 측방향과 후측의 경사면에 형성된 다수의 보조화염공(51, 52))들이 형성된 것을 특징으로 하는 시멘트 소성로용 버너장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 메인버너에 의해 공급되는 미분탄이 공기와 혼합된 상태로 소용돌이 치면서 공급되어 화염이 소성로 내부에서 확산되도록 메인버너(11)의 동심원적 외측으로 와류상태로 공기를 공급하기 위한 와류에어 공 급관(14)이 설치되고, 미분탄과 공기에 의한 화염을 길다란 소성로의 버너장치와 반대쪽으로 이동시키도록 상기 와류에어 공급관(14)의 동심원적 외측으로 공기를 직진흐름으로 공급하기 위한 직진 에어 공급관(15)이 설치된 것을 특징으로 하는 시멘트 소성로용 버너장치.
제 3항에 있어서, 버너장치의 선단부 내측에 화염감지센서가 제공되고, 화염이 발생되지 않을 때의 상기 화염감지센서 감지신호에 응답하여 제어유닛의 자동 온-오프밸브(25)가 오프되고 LPG 가스 공급장치(16)가 차단되도록 하여 역화를 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 시멘트 소성로용 버너장치.