KR20140134317A - 시멘트 제조 장치 - Google Patents

Abstract

도관 상방의 각 사이클론에 원료를 균등하게 공급하고, 예열을 균등하게 하여 열교환 효율을 높임과 함께, 압력 손실이 낮고, 에너지 소비가 적은 조업을 행하게 할 수 있는 시멘트 제조 장치를 제공한다. 시멘트 제조 장치는, 복수의 상단측 사이클론(13A)과 그 하방에 배치되는 하단측 사이클론(13B) 사이에, 하단측 사이클론(13B)으로부터 도출되는 배기 가스를 상방으로 유통시켜 분배하여 각 상단측 사이클론(13A)으로 유도하는 도관(21)이 설치되고, 도관(21)에 있어서의 복수의 상단측 사이클론(13A)에의 분배부(23)보다도 하방 위치에, 시멘트 원료를 공급하는 원료 공급관(22)이 상단측 사이클론(13A)에의 분배 출구(21a)의 수와 동수 설치되어 있고, 각 원료 공급관(22)의 도관(21)에의 접속구(22a)는, 각 분배 출구(21a)에 유입되는 배기 가스의 선회류의 개개의 흐름에 대응하는 위치에 1개씩 배치되어 있다.

Description

시멘트 제조 장치 {DEVICE FOR PRODUCING CEMENT}

본 발명은 프리 히터에 시멘트 원료를 공급하면서 킬른으로 소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 장치에 관한 것이다.

본원은 2012년 3월 14일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-57517호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

시멘트 제조 장치에는, 시멘트 원료를 예열하기 위한 프리 히터가 설치되어 있다. 이 프리 히터는, 복수의 사이클론이 상하 방향으로 연결 상태로 된 것이며, 그 최하단의 사이클론이 시멘트 킬른의 가마 후미부에 접속되어 있다. 시멘트 원료는, 밀에 의해 분체로 된 후, 이 프리 히터의 도중 위치에서 최상단의 사이클론과 그 하단의 사이클론 사이를 연결하고 있는 도관으로부터 프리 히터에 공급된다. 프리 히터 내에 있어서는, 시멘트 원료는, 시멘트 킬른으로부터 상승해 오는 배기 가스의 흐름을 타고 최상단의 사이클론으로 유도된 후, 각 사이클론을 순차적으로 하강하면서 배기 가스의 열을 받아 예열되고, 최하단의 사이클론으로부터 시멘트 킬른에 공급된다.

이 시멘트 원료를 도관에 공급하는 경우, 그 상방에 복수의 사이클론이 설치되어 있는 관계상, 이들 사이클론에서의 예열을 균등하게 하기 위해 균등하게 원료를 공급할 필요가 있다.

이 시멘트 원료와 같은 분체를 공급하는 장치로서, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 기재된 장치가 있고, 각각 분산성을 향상시키는 고안이 이루어져 있다.

특허문헌 1에 기재된 장치는, 시멘트 원료의 분체를 공급하는 원료 공급관(경사 슈트)의 저판의 하단부 상면에, 확률 곡선 형상으로 융기한 산형의 볼록부가 형성되어 있다. 이 볼록부는 하단부측이 가장 높고 상류측의 높이가 0으로 되도록 형성되어 있고, 공급한 원료가 볼록부에 닿으면, 좌우로 분산되어 도관 내에 공급되도록 되어 있다.

한편, 특허문헌 2에 있어서는, 원료 공급관(투입 슈트)과 도관(덕트)의 연결부에, 수평 축선 주위로 각변위하고, 최대한으로 투입 슈트의 내경의 1/2까지 돌출 가능한 분산판이 설치된 분말 재료의 분산 장치가 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 장치는, 원료 공급관(원료 슈트)과 도관(열 가스 도관)의 접합부에, 가스류에 대해 대략 직교하는 방향으로 원료 슬라이드면을 형성한 것이 개시되어 있다.

이들 특허문헌 2 또는 3에 기재된 장치에서는, 도관 내에 돌출시킨 분산판이나 원료 슬라이드면에 원료를 충돌시킴으로써, 도관 내에 분산시켜 공급하도록 하고 있다.

일본 특허 출원 공개 평6-191615호 공보 일본 특허 출원 공개 평9-262452호 공보 일본 실용신안 공고 소62-29919호 공보

그러나, 이들 특허문헌에 기재된 장치에서는, 원료 공급관의 하단부 혹은 도관의 내부에 분산을 위한 볼록부나 분산판이 배치되므로, 폐색 등의 원인으로 되기 쉬움과 함께, 도관 내에 분산판을 배치하는 경우에는, 하방으로부터 상승해 오는 배기 가스 유통의 저항으로 되어, 안정된 조업을 저해할 우려가 있다.

본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 도관 상방의 각 사이클론에 원료를 균등하게 공급하고, 예열을 균등하게 하여 열교환 효율을 높임과 함께, 압력 손실이 낮고, 에너지 소비가 적은 조업을 행하게 할 수 있는 시멘트 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

시멘트 제조 장치의 도관 내에서는, 하단측 사이클론으로부터의 배기 가스가 선회류로 되어 상승하지만, 상단측 사이클론에의 분배 출구를 복수 설치한 경우, 도관 내에서는 그 분배 출구의 수에 따른 배기 가스의 흐름(선회류)이 발생한다. 그로 인해, 종래와 같이 원료 공급관의 수가 1개이며, 그 원료 공급관의 도관에의 접속구를 도관의 내벽면에 동일 높이의 면으로 설치하였을 때에는, 원료 공급관으로부터 도관에 유출되는 시멘트 원료의 대부분은, 배기 가스의 선회류 중 원료 공급관의 접속구 부근을 흐르는 선회류를 타고 도관 상부의 분배 출구로부터 유출되게 된다. 따라서, 도관 상부에 설치된 각 분배 출구에 있어서의 시멘트 원료의 유출량은 균등하게는 되지 않고, 치우침이 발생한다. 이 경우, 각 분배 출구에 있어서의 배기 가스의 온도차가 크게 변동되고, 열교환 효율이 저하되게 된다.

또한, 특허문헌 2와 같이, 원료 공급관의 접속구의 아래에 분산판을 설치하였다고 해도, 도관 내에의 분산판의 삽입 길이를 충분히 길게 하여 설치하지 않으면, 시멘트 원료의 대부분은, 도관의 내벽 부근을 흐르는 선회류를 타고, 1개의 분배 출구에 치우쳐 유출되게 된다.

따라서, 본 발명은 이하의 해결 수단으로 하였다.

본 발명의 시멘트 제조 장치는, 시멘트 킬른에서 발생한 배기 가스를 유통시키는 복수의 사이클론이 상하 방향으로 연결 상태로 됨과 함께, 복수의 상단측 사이클론과 그 하방에 배치되는 하단측 사이클론 사이에, 하단측 사이클론으로부터 도출되는 상기 배기 가스를 상방으로 유통시켜 분배하여 각 상단측 사이클론으로 유도하는 도관이 설치되고, 상기 도관에 있어서의 상기 복수의 상단측 사이클론에의 분배부보다도 하방 위치에, 시멘트 원료를 공급하는 원료 공급관이 상기 상단측 사이클론에의 분배 출구의 수와 동수 설치되어 있고, 각 원료 공급관의 상기 도관에의 접속구는, 각 분배 출구에 유입되는 배기 가스의 선회류의 개개의 흐름에 대응하는 위치에 1개씩 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 상단측 사이클론에의 분배 출구의 수와, 원료 공급관의 수를 일치시킴과 함께, 도관 내에 발생하는 각 선회류의 흐름에 대응하는 위치에 원료 공급관의 접속구를 배치함으로써, 각 분배 출구에 시멘트 원료를 균등하게 유출시켜 시멘트 원료를 균등하게 예열할 수 있으므로, 배기 가스와 시멘트 원료의 열교환 효율을 높일 수 있다. 또한, 도관에 분산판 등을 설치할 필요가 없으므로, 압력 손실이 낮고, 에너지 소비가 적은 조업을 행하게 할 수 있다.

본 발명의 시멘트 제조 장치에 있어서는, 상기 상단측 사이클론에의 분배 출구의 수를 n으로 한 경우에, 상기 원료 공급관의 각 접속구가, 상기 도관의 축선 주위로 360°/n씩 어긋난 위치에 배치되어 있는 구성, 혹은, 도관의 일측면의 상하로 이격되어 n개 소정의 간격으로 배치되어 있는 구성을 채용할 수 있다.

또한, 본 발명의 시멘트 제조 장치에 있어서, 이하의 형태로 할 수 있다.

상기 원료 공급관은, 상기 도관의 축선에 대해 20°∼50°의 각도로 경사져 설치되어 있으면 좋다.

또한, 상기 원료 공급관의 접속구는, 상기 도관의 내벽면에 동일 높이의 면으로 설치되어 있으면 좋다.

본 발명의 시멘트 제조 장치에 있어서, 상기 상단측 사이클론이 2기 설치되고, 상기 원료 공급관은, 상기 도관의 주위의 180° 이격된 위치에 각각 접속되어 있는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 시멘트 제조 장치에 있어서, 상기 상단측 사이클론의 각 분배 출구의 중심을 지나는 수평면으로부터 상기 원료 공급관의 각 접속구의 중심을 지나는 수평면 사이의 수직 거리를 H로 하고, 상기 도관의 직경을 D로 하였을 때에, 그 비율 H/D가 1.1∼3.0으로 설정되어 있으면 좋다.

본 발명에 따르면, 분배 출구에 시멘트 원료를 균등하게 유출시킬 수 있으므로, 그 예열을 균등하게 하여 열교환 효율을 높일 수 있다. 또한, 도관에 분산판 등을 설치할 필요가 없으므로, 압력 손실이 낮고, 에너지 소비가 적은 조업을 행하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 시멘트 제조 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 도관 내의 배기 가스의 흐름을 입체적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 도관 내의 횡단면 방향에 있어서의 가스의 흐름의 속도 벡터를 도시한 모식도이다.
도 3은 시멘트 제조 장치의 전체를 도시하는 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 시멘트 제조 장치의 제2 실시 형태에 있어서의 도관 내의 배기 가스의 흐름을 입체적으로 도시한 모식도이다.
도 5는 도관의 내경에 대한 분배부를 포함하는 평면으로부터 원료 공급관의 선단까지의 수직 거리의 비율 H/D와 각 분배 출구의 배기 가스 온도차의 관계를 해석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 시멘트 제조 장치의 다른 실시 형태에 있어서의 도관 내의 배기 가스의 흐름을 입체적으로 도시한 모식도이며, 분배 출구를 3개 구비하는 도관의 예를 나타내고 있다.
도 7은 본 발명의 시멘트 제조 장치의 또 다른 실시 형태에 있어서의 도관 내의 배기 가스의 흐름을 입체적으로 도시한 모식도이며, 분배 출구를 4개 구비하는 도관의 예를 나타내고 있다.

이하, 본 발명에 관한 시멘트 제조 장치의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

제1 실시 형태의 시멘트 제조 장치는, 도 3에 전체를 도시한 바와 같이, 시멘트 원료로서 석회석, 점토, 규석, 철 원료 등을 개별적으로 저장하는 원료 저장고(1)와, 이들 시멘트 원료를 분쇄, 건조하는 원료 밀 및 드라이어(2)와, 이 원료 밀에서 얻어진 분체 형상의 시멘트 원료를 예열하는 프리 히터(3)와, 프리 히터(3)에 의해 예열된 시멘트 원료를 소성하는 시멘트 킬른(4)과, 시멘트 킬른(4)에서 소성된 후의 시멘트 클링커를 냉각하기 위한 쿨러(5) 등을 구비하고 있다.

시멘트 킬른(4)은 횡방향으로 약간 경사진 원통 형상의 로터리 킬른이며, 축심 주위로 회전함으로써, 그 가마 후미부(6)에 프리 히터(3)로부터 공급되는 시멘트 원료를 가마 전방부(7)로 이송하면서, 그 이송하는 과정에서 가마 전방부(7)의 버너(8)에 의해 1450℃ 정도로 가열 소성하여 시멘트 클링커를 생성하고, 이 시멘트 클링커를 가마 전방부(7)로부터 쿨러(5)로 송출하도록 되어 있다. 시멘트 클링커는, 쿨러(5)에서 소정 온도까지 냉각된 후, 마무리 공정으로 이송되게 된다.

또한, 시멘트 킬른(4)에서 발생하는 배기 가스는, 프리 히터(3)를 하방으로부터 상방으로 경유한 후, 배기관(9)을 통과하여 원료 밀 및 드라이어(2)에 도입되도록 되어 있고, 원료 밀 및 드라이어(2)는, 시멘트 킬른(4)으로부터의 배기 가스가 도입됨으로써, 시멘트 원료의 분쇄와 건조를 동시에 행하도록 되어 있다. 이 원료 밀 및 드라이어(2)에는, 집진기(10), 굴뚝(11) 등을 구비하는 배기 가스 라인(12)이 접속되어 있다.

프리 히터(3)는 시멘트 킬른(4)에서 발생한 배기 가스를 유통시키는 복수의 사이클론(13)이 상하 방향으로 연결 상태로 되어 구축된 것이며, 그 최하단 부분의 사이클론(13D)이 시멘트 킬른(4)의 가마 후미부(6)에 접속되어 있다.

또한, 도 3에 있어서는, 프리 히터(3)의 구성을 간략화하여 나타낸 것이며, 본 실시 형태에서는 프리 히터(3)는 상하 4단의 사이클론(13)에 의해 구성되어 있다. 이 경우, 3단째의 하나의 사이클론(13B)에 대해 최상단인 4단째에 2기의 사이클론(13A)(본 발명에서 말하는, 상단측 사이클론)이 병렬 상태로 접속되어 있고, 3단째의 사이클론(13B)이 2기 나란히 설치되어 있음으로써, 최상단의 사이클론(13A)은 2기씩, 합계 4기 설치되어 있다. 프리 히터(3)는 이 구성과 다른 구성의 것으로 해도 된다.

그리고, 프리 히터(3)의 최상단측의 2기의 병렬된 사이클론(13A)과, 3단째의 하나의 사이클론(13B) 사이를 연결하는 도관(21)에, 원료 밀 및 드라이어(2)로부터의 원료가 공급되는 원료 공급관(22)이 접속되어 있다. 이 도관(21)은 3단째의 사이클론(13B)으로부터 수직 상방으로 연장된 후, 분배부(23)를 통해 좌우로 분기되고, 상단측의 2기의 사이클론(13A)에 분배 출구(21a)가 각각 접속되어 있다. 도 1에는, 하단측의 사이클론(13B)만 도시하고, 도관(21)의 상부는 분배 출구(21a)까지를 도시하고, 상단측 사이클론(13A)은 생략하고 있다.

원료 공급관(22)은 이 도관(21)의 분배부(23)보다도 하방 위치에 접속되고, 상단측의 사이클론(13A)에의 분배 출구(21a)의 수와 동수 설치되어 있다. 또한, 그 접속 위치는, 각 분배 출구(21a)에 유입되는 배기 가스의 선회류의 개개의 흐름에 대응하는 위치에 1개씩 배치되어 있다. 그리고, 원료 공급관(22)의 각 접속구(22a)는 상단측의 사이클론(13A)의 분배 출구(21a)의 수를 n으로 한 경우에, 도관(21)의 축선 C1 주위로 360°/n씩 어긋난 위치에 배치되어 있다.

도 1에 도시하는 프리 히터(3)에서는, 최상단측의 2기의 사이클론(13A)에 대응하여 원료 공급관(22)이 2개 접속되어 있다. 그리고, 도관(21)의 축선 C1의 주위로 180° 회전시킨 위치, 즉, 각 원료 공급관(22)의 접속구(22a)가, 서로 마주보게 되는 위치에 접속되어 있다. 또한, 도관(21) 내에 개방되는 각 원료 공급관(22)의 접속구(22a)는, 도관(21)의 내벽면에 동일 높이의 면으로 설치되어 있다. 또한, 접속구(22a)는 도관(21)의 내벽면에 엄밀하게 동일 높이의 면이 아니더라도, 약간 돌출되어도 된다. 또한, 분배부(23)는, 도관(21)의 축선 C1과 상단측의 양 사이클론(13A)에의 분배 출구(21a) 중심간을 연결하는 선 C2의 교점 부분으로 한다(도 1 참조). 또한, 도 1에서는, 분배 출구(21a) 중심간을 연결하는 선 C2에 대해, 양 원료 공급관(22)의 접속구(22a)가 대략 90°의 각도로 설치되어 있지만, 이 각도는 이것에 한정되는 것이 아니라, 임의인 각도로 설정해도, 각 원료 공급관(22)의 접속구(22a)를 360°/n씩 어긋난 위치에 배치함으로써, 선회류의 개개의 흐름에 시멘트 원료를 공급할 수 있다.

또한, 원료 공급관(22)은 도관(21)의 축선에 대해 20°∼50°의 적당한 각도 θ로 경사져 형성되고, 이 원료 공급관(22)을 통해 시멘트 원료가 일정량씩 낙하하면서 투입된다.

이와 같이 구성한 시멘트 제조 장치에 있어서, 원료 저장고(1)로부터 시멘트 원료가 공급되면, 이 시멘트 원료는, 원료 밀 및 드라이어(2)에서 분쇄, 건조된 후, 원료 공급관(22)으로부터 프리 히터(3)에 투입되고, 프리 히터(3) 내를 낙하하면서 하방의 시멘트 킬른(4)에 공급된다. 이 프리 히터(3)에서는, 시멘트 킬른(4)으로부터의 배기 가스가, 사이클론(13) 내를 시멘트 원료와는 반대 방향으로 하방으로부터 순차적으로 상방으로 유통하고 있고, 시멘트 원료는, 이들 사이클론(13) 내를 통과할 때에 시멘트 킬른(4)으로부터의 배기 가스에 의해 소정 온도(예를 들어 900℃)까지 예열된다. 그리고, 예열된 시멘트 원료가 최하단의 사이클론(13D)으로부터 시멘트 킬른(4)의 가마 후미부(6)에 공급된다.

원료 공급관(22)으로부터의 시멘트 원료의 공급에 대해 더욱 상세하게 설명하면, 이 원료 공급관(22)이 접속되어 있는 도관(21)에는, 하단측(3단째)의 사이클론(13B)으로부터 상승해 오는 배기 가스가 유통하고 있고, 시멘트 원료는, 그 흐름을 타고 상단측(4단째)의 사이클론(13A)으로 유도된다. 한편, 시멘트 킬른(4)에서의 연소에 의해 발생한 배기 가스는, 각 사이클론(13)에 의해 선회류로 되어 프리 히터(3) 내를 상승한다. 원료 공급관(22)으로부터 공급되는 시멘트 원료는, 이 선회류 중에 투하되게 된다.

이 선회류는, 도 2의 횡단면 방향의 속도 벡터에 의해 도시되는 바와 같이, 도관(21)의 내벽면(21b) 근방에서는 둘레 방향의 속도 벡터가 커지고, 도관(21)의 중심부(C)를 향해 서서히 둘레 방향 성분이 작아지고, 수직 상향의 속도 벡터가 커진다.

또한, 이 선회류는, 도 1의 모식도에 도시하는 바와 같이, 하단측의 사이클론(13B)으로부터 도관(21)을 경유하여 분배부(23)에서 2개로 분배되고, 상단측의 2기의 사이클론(13A)으로 나뉘어 유통한다. 2기의 사이클론(13A) 중 일측으로 흐르는 흐름을 흑색 화살표로 나타내고, 타측으로 흐르는 흐름을 백색 화살표로 나타내고 있고, 도관(21) 내에서는 이들이 나선 형상으로 비틀리면서 상승한다. 그리고, 도관(21) 내를 상승하여 분배부(23)까지 도달하고, 이 분배부(23)로부터 분기한 상태에서 분배 출구(21a)로부터 각각의 사이클론(13A)으로 도출된다.

이와 같이, 도관(21) 내가 2개의 흐름이 비틀리면서 상승하는 선회류로 되므로, 시멘트 원료가 그 어느 한쪽의 흐름으로만 투하되어 버리면, 상단측의 2기의 사이클론(13A) 중 한쪽으로만 치우쳐 공급되고, 그 한쪽의 사이클론(13A)만 부하가 증대되게 된다.

본 발명의 시멘트 제조 장치는, 하단측(3단째) 사이클론(13B)으로부터 도출되는 배기 가스를 분배하여 2기의 상단측(4단째) 사이클론(13A)으로 유도하는 도관(21)의 분배부(23)보다도 하방 위치에, 시멘트 원료를 공급하는 원료 공급관(22)을 상단측 사이클론(13A)에의 분배 출구(21a)의 수와 동수 설치하고, 각 원료 공급관(22)의 도관(21)에의 접속구(22a)를, 각 분배 출구(21a)에 유입되는 배기 가스의 선회류의 개개의 흐름에 대응하는 위치에 1개씩 배치함으로써, 투하된 원료가, 이 선회류의 흐름을 타고 상승하면서 분배부(23)로부터 상단측의 양 사이클론(13A)에 균등하게 공급된다. 도 1에 나타내는 예에서는, 180° 대향하여 배치된 각 원료 공급관(22)으로부터, 2개의 흐름의 각각에 시멘트 원료가 공급된다. 그리고, 이들 2개의 흐름의 각각에 공급된 시멘트 원료는, 그 흐름을 타고 각 상단측 사이클론(13A)에 공급된다.

따라서, 양 사이클론의 부하가 균형을 이루고, 각각에 공급된 시멘트 원료의 예열 상태를 균등하게 할 수 있다. 프리 히터 최상단의 사이클론 출구에 있어서의 가스 온도차가 예를 들어 100℃ 이상으로 되면, 열량원 단위가 적어도 3㎉/㎏-cli 이상 증대되지만, 본 발명의 장치와 같이 예열 상태를 균등하게 함으로써, 그 온도차를 작게 하여, 열량원 단위를 저감시킬 수 있다. 또한, 원료 공급관(22)의 접속구(22a)는 도관(21)의 내벽면에 동일 높이의 면으로 설치되어 있으므로, 하방으로부터 상승해 오는 선회류의 흐름에 대한 저항이 없고, 압력 손실이 낮고, 에너지 소비가 적은 조업을 행하게 할 수 있다.

또한, 3기 이상의 사이클론을 설치한 경우에는, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 도관(21) 내에, 분배 출구(21a)의 수에 맞추어 선회류의 흐름이 발생한다. 이 경우에는, 원료 공급관(22)의 도관(21)에의 접속구(22a)를, 각 분배 출구(21a)에 유입되는 배기 가스의 선회류의 개개의 흐름에 대응하는 위치에 1개씩 배치함으로써, 투하된 원료가, 각 선회류의 흐름을 타고 각 분배 출구(21a)로부터 상단측 사이클론에 균등하게 공급된다. 도 6에 나타내는 예에서는, 120°씩 어긋난 위치에 배치된 각 원료 공급관(22)으로부터, 3개의 선회류의 흐름의 각각에 시멘트 원료가 공급되고, 그 흐름을 타고 각 분배 출구(21a)로부터 상단측 사이클론에 균등하게 공급된다. 또한, 도 7에 나타내는 예에서는, 90°씩 어긋난 위치에 배치된 각 원료 공급관(22)으로부터, 4개의 선회류의 흐름의 각각에 시멘트 원료가 공급되고, 그 흐름을 타고 각 분배 출구(21a)로부터 상단측 사이클론에 균등하게 공급된다.

즉, 원료 공급관(22)을, 상단측 사이클론에의 분배 출구(21a)의 수 n에 맞추어, 360°/n씩 어긋난 위치에 배치함으로써, 시멘트 원료를 각 선회류의 흐름에 태워 상단측 사이클론에 균등하게 공급할 수 있다.

도 4는 본 발명의 시멘트 제조 장치의 제2 실시 형태를 나타내고 있다.

이 도 4에 도시하는 시멘트 원료 장치와 같이, 원료 공급관(22)의 각 접속구(22a)를, 도관(21)의 일측면의 상하로 이격되어 2개 소정의 간격으로 배치함으로써, 배기 가스의 선회류의 2개의 흐름에 대응하는 위치에 1개씩 배치하는 구성으로 해도 된다. 이 경우에도, 각 원료 공급관(22)으로부터 2개의 흐름의 각각에 시멘트 원료를 공급할 수 있다. 그리고, 이들 2개의 흐름에 공급된 시멘트 원료는, 그 흐름을 타고 각 상단측 사이클론(13A)에 공급된다. 따라서, 상단측의 사이클론(13A)에의 각 분배 출구(21a)에 시멘트 원료를 균등하게 유출시킬 수 있고, 그 예열을 균등하게 하여 열교환 효율을 높일 수 있다.

또한, 3기 이상의 사이클론에 분배하여 원료를 공급하는 경우에는, 원료 공급관(22)을, 상단측 사이클론에의 분배 출구의 수 n에 맞추어, 도관의 일측면의 상하로 이격되어 n개 소정의 간격으로 배치함으로써, 선회류의 개개의 흐름에 대응하는 위치에 1개씩 배치할 수 있다.

실제로 원료 공급관의 접속구를 도관의 어느 위치에 배치하면 좋을지는, 분배 출구의 온도차를 보면서 원료 공급관의 접속 위치를 변경함으로써, 선회류의 개개의 흐름에 대응하는 접속 위치가 결정된다. 구체적으로는, 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하는 방법이나, 냉간 시험 장치를 사용하는 방법, 실기(實機)에 있어서 분배 출구의 온도차를 보면서 접속 위치를 변경하는 방법을 들 수 있다. 이하에서는, 2개의 선회류의 흐름에 시멘트 원료를 투하할 수 있는 원료 공급관의 접속 위치를 시뮬레이션한 결과에 대해 설명한다.

시뮬레이션의 도관 모델은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 최상단의 사이클론에의 분배 출구(21a)를 2개 구비하고, 원료 공급관(22)의 접속구(22a)를 도관(21)의 축선 주위로 180° 어긋나게 하여 대향 배치시킨 구성으로 하였다. 또한, 상단측 사이클론의 각 분배 출구(21a)의 중심을 지나는 수평면 P1로부터 원료 공급관(22)의 각 접속구(22a)의 중심을 지나는 수평면 P2 사이의 수직 거리 H와, 도관의 직경 D의 비율 H/D를, 1.07, 1.47, 1.84, 2.22, 2.68로 설정한 5종류의 도관 모델을 구성하고, 이들 도관에 대해 열류체 시뮬레이션을 행하였다. 그리고, 분배부를 경유한 후의 도관의 좌우의 분배 출구 온도를 계산하고, 그 온도차를 구하였다. 또한, 도관의 좌우의 분배 출구로부터 유출되는 시멘트 원료의 비율을 계산하고, 그 비율차를 구하였다.

또한, 시뮬레이션의 조건으로서는, 클링커 생산량 200ton/h의 시멘트 킬른의 프리 히터를 상정하고, 3단째의 사이클론에 풍량 14300Nm³/h, 온도 640℃의 가스를 공급하고, 원료 공급관에 풍량 1400Nm³/h, 온도 80℃의 가스를 공급하는 것으로 하였다. 또한, 원료 공급관(22)의 경사 각도 θ는 35°로 설정하였다. 결과를, 표 1 및 도 5에 나타낸다. 도 5의 종축은, 좌우의 분배 출구간의 배기 가스 온도차이다.

표 1 및 도 5에 나타내어지는 결과로부터 명백해진 바와 같이, 분배 출구 온도차가 작을수록, 각 분배 출구에 있어서의 유출 원료의 비율차도 작고, 시멘트 원료의 예열 상태를 균등하게 행할 수 있다. 또한, 실용적인 비율 H/D의 범위(1.1∼3.0)에서는, 분배 출구 온도차를 대략 50℃ 이내로 할 수 있다.

또한, 비율 H/D가 1.4∼2.7로 설정되는 위치에 원료 공급관의 각 접속구를 배치한 경우에는, 좌우의 분배 출구간의 배기 가스 온도차를 20℃ 이내로 하여, 유출 원료의 비율차를 작게 억제할 수 있어 바람직하다.

또한, 비율 H/D가 1.5∼2.4로 설정되는 위치에 원료 공급관의 각 접속구를 배치한 경우에는, 좌우의 분배 출구간의 배기 가스 온도차를 10℃ 이내로 하여, 유출 원료의 비율차를 작게 억제할 수 있어 보다 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들어, 최상단의 사이클론(13A)에 접속되어 있는 도관에의 원료 공급에 대해서만 설명하였지만, 각 단에서 복수 설치되는 사이클론에의 도관이나, 최하단의 사이클론(13D)과 시멘트 킬른의 가마 후미부(6) 사이를 접속하는 라이징 덕트(25)(도 3 참조)에 원료를 공급하는 경우에도 본 발명을 적용할 수도 있다.

또한, 시멘트 원료로서 밀로부터 이송되는 생원료뿐만 아니라, 상부의 사이클론을 경유한 후에 하부의 사이클론으로 유도되는 예열 도중의 원료를 도관에 공급하는 경우에도, 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 각 원료 공급관(22)으로부터 균등하게 시멘트 원료를 공급하고, 각 선회류의 흐름에 태우는 것으로 하고 있었지만, 각 원료 공급관(22)의 상류에, 각 원료 공급관(22)에의 시멘트 원료의 공급량을 조정하는 공급량 제어기를 설치하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 각 원료 공급관(22)에 공급되는 시멘트 원료의 공급량을 제어하여 나눌 수 있고, 각 분배 출구(21a)에 공급되는 시멘트 원료의 온도를 보다 균등하게 예열할 수 있다.

프리 히터에 시멘트 원료를 공급하면서 킬른에서 소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 시멘트 제조 장치에 이용할 수 있다.

3 : 프리 히터
4 : 시멘트 킬른
6 : 가마 후미부
13, 13A∼13D : 사이클론
21 : 도관
21b : 내벽면
22 : 원료 공급관
23 : 분배부
24 : 상단부
25 : 라이징 덕트

Claims (7)

1. 시멘트 킬른에서 발생한 배기 가스를 유통시키는 복수의 사이클론이 상하 방향으로 연결 상태로 됨과 함께, 복수의 상단측 사이클론과 그 하방에 배치되는 하단측 사이클론 사이에, 하단측 사이클론으로부터 도출되는 상기 배기 가스를 상방으로 유통시켜 분배하여 각 상단측 사이클론으로 유도하는 도관이 설치되고, 상기 도관에 있어서의 상기 복수의 상단측 사이클론에의 분배부보다도 하방 위치에, 시멘트 원료를 공급하는 원료 공급관이 상기 상단측 사이클론에의 분배 출구의 수와 동수 설치되어 있고, 각 원료 공급관의 상기 도관에의 접속구는, 각 분배 출구에 유입되는 배기 가스의 선회류의 개개의 흐름에 대응하는 위치에 1개씩 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 상단측 사이클론에의 분배 출구의 수를 n으로 한 경우에, 상기 원료 공급관의 각 접속구가, 상기 도관의 축선 주위로 360°/n씩 어긋난 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 상단측 사이클론에의 분배 출구의 수를 n으로 한 경우에, 상기 원료 공급관의 각 접속구가, 상기 도관의 일측면의 상하로 이격되어 n개 소정의 간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 원료 공급관은, 상기 도관의 축선에 대해 20°∼50°의 각도로 경사져 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 원료 공급관의 접속구는, 상기 도관의 내벽면에 동일 높이의 면으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 상단측 사이클론이 2기 설치되고, 상기 원료 공급관은, 상기 도관의 주위의 180° 이격된 위치에 각각 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 상단측 사이클론의 각 분배 출구의 중심을 지나는 수평면으로부터 상기 원료 공급관의 각 접속구의 중심을 지나는 수평면 사이의 수직 거리를 H로 하고, 상기 도관의 직경을 D로 하였을 때에, 그 비율 H/D가 1.1∼3.0으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.

Images