KR20150047135A

KR20150047135A - 시멘트 제조 장치

Info

Publication number: KR20150047135A
Application number: KR1020157004806A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 사카니와; 요시노리 다카야마; 준쭈 왕
Original assignee: 미츠비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-05-04
Also published as: US9676664B2; EP2891639B1; CN104487398A; US20150274590A1; EP2891639A1; CN104487398B; WO2014034417A1; EP2891639A4; JP5541406B2; JP2014062033A; IN2015DN01359A

Abstract

도관 내에 원료를 균일하게 분산시켜 공급하고, 예열을 균등하게 하여 열교환 효율을 높임과 함께, 폐색 등을 방지하여, 안정된 조업을 행하게 할 수 있는 시멘트 제조 장치를 제공한다. 복수의 상단측 사이클론과 이들 사이클론의 하단에 배치되는 하단측 사이클론 사이에, 하단측 사이클론으로부터 도출되는 배기 가스를 상방으로 유통시켜 분배하여 각 상단측 사이클론으로 유도하는 도관(21)이 설치되고, 도관(21)의 분배부(23)보다도 하방 위치에, 시멘트 원료를 공급하는 원료 공급관(22)이 접속되고, 원료 공급관(22)의 도관(21)에의 접속부에는, 원료 공급관(22)으로부터 공급되는 시멘트 원료를 받아 도관(21) 내에 낙하시키는 원료 안내 슈트(24)가 도관(21) 내로 돌출 상태로 설치되고, 원료 안내 슈트(24)는, 그 상면이 평탄면으로 형성되고, 선단(24a)이 도관(21)의 내벽면(21b)으로부터의 삽입 깊이가 도관(21)의 내경의 0.15∼0.5배로 되도록 슬라이드 신축 가능하다.

Description

시멘트 제조 장치{CEMENT MANUFACTURING DEVICE}

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

본원은, 2012년 8월 28일에 출원된 일본 특허 출원 제2012-187322호에 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 사이클론부터 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 공급 되도록 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. 특허문헌 4에도 도관 내로 분산판을 돌출시킨 것이 개시되어 있다.

이들 특허문헌 2∼4에 기재된 장치에서는, 도관 내로 돌출시킨 분산판이나 원료 슬라이드면에 원료를 충돌시킴으로써, 도관 내에 분산시켜 공급하도록 하고 있다.

또한, 특허문헌 5에는, 원료 공급관과 도관의 접속부에, 원료 슈트 내를 낙하한 원료를 반사 확산시키는 원료 분산함을 설치한 것이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 평6-191615호 공보 일본 특허 공개 평9-262452호 공보 일본 실용신안 공고 소62-29919호 공보 일본 실용신안 공고 소61-30156호 공보 일본 실용신안 공고 소62-4879호 공보

그러나, 특허문헌 1∼4에 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. 또한, 특허문헌 5에 개시된 장치에서는, 도관의 외주부에서 원료를 반사 분산시키고 있으므로, 도관 내에의 원료 공급에 치우침이 발생하기 쉽다.

본 발명은, 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 도관 내에 원료를 균일하게 분산시켜 공급하고, 예열을 균등하게 하여 열교환 효율을 높임과 함께, 폐색 등을 방지하여, 안정된 조업을 행하게 할 수 있는 시멘트 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 시멘트 제조 장치는, 시멘트 킬른에서 발생한 배기 가스를 유통시키는 복수의 사이클론이 상하 방향으로 연결 상태로 설치되고, 복수의 상기 사이클론 중 복수의 상단측 사이클론과 그 하방에 배치되는 하단측 사이클론 사이에 설치되고, 상기 하단측 사이클론으로부터 도출되는 상기 배기 가스를 상방으로 유통시켜 분배하여 각 상기 상단측 사이클론으로 유도하는 도관과, 상기 도관에 있어서의 상기 복수의 상단측 사이클론에의 분배부보다도 하방 위치에 접속되어, 시멘트 원료를 공급하는 원료 공급관과, 상기 원료 공급관의 상기 도관에의 접속부로부터 상기 도관 내로 돌출 상태로 설치되고, 상기 원료 공급관으로부터 공급되는 시멘트 원료를 받아 상기 도관 내에 낙하시키는 원료 안내 슈트를 구비하고, 상기 원료 안내 슈트는, 그 상면이 평탄면으로 형성되고, 선단이 상기 도관의 내벽면으로부터의 삽입 깊이가 상기 도관의 내경의 0.15∼0.5배로 되도록 슬라이드 신축 가능하다.

원료 공급관으로부터 공급되는 시멘트 원료는, 원료 안내 슈트를 슬라이드시켜 도관의 대략 중심부에 낙하시킨다. 이 도관 내는, 하단측 사이클론으로부터의 배기 가스가 선회류로 되어 상승하고 있다. 이 선회류는, 중심부에서는 선회 방향의 속도 벡터는 작고, 수직 상향의 속도 벡터가 지배적이기 때문에, 중심부에 낙하한 원료는 상승 성분을 타고 상승하고, 완만하게 원심력에 의해 반경 방향 외측으로 분산되어 균등하게 확대되면서 상승한다. 따라서, 상단측의 복수의 사이클론에는 시멘트 원료가 대략 균등하게 공급된다.

이 경우, 원료 공급관으로부터 공급되는 시멘트 원료를 원료 안내 슈트에 의해 받아 도관 내에 공급함으로써, 원료 안내 슈트의 선단에 의해 도관 내의 공급 위치를 정하여 정확하게 시멘트 원료를 공급할 수 있고, 시멘트 원료를 도관의 대략 중심부에 확실하게 공급하여, 상단측 사이클론에의 공급을 균등하게 할 수 있다.

또한, 관 형상의 슈트인 경우에는, 그 원호 형상의 내저면의 중앙에 시멘트 원료가 집중되어, 덩어리로 되어 낙하하기 쉽기 때문에, 도관 내의 상승류의 흐름을 타기 어려워, 하단 사이클론에 원료가 직접 낙하하는 경우도 있다(이 현상을, 이후 직접 낙하라 칭함). 이 원료의 직접 낙하는, 원료와 배기 가스의 열교환 효율을 현저하게 악화시킨다. 한편, 본 발명의 원료 안내 슈트는, 상면을 평탄면으로 형성함으로써, 시멘트 원료가 굳어져 낙하하는 것이 방지되고, 도관 내의 상승류의 흐름에 확실하게 태울 수 있어, 원료의 직접 낙하를 방지할 수 있다.

또한, 원료 안내 슈트의 도관 내에의 삽입 길이를 도관의 내경의 절반까지의 범위에 한정하여, 도관 내를 상승하는 배기 가스의 유통을 저해하지 않도록 하고 있다.

본 발명의 시멘트 제조 장치에 있어서, 상기 원료 안내 슈트는 상기 도관의 관축 방향으로부터 60° 이상 75° 이하의 각도로 경사져 있으면 된다.

이에 의해, 원료 안내 슈트를 60° 이상 75° 이하의 각도로 경사지게 함으로써, 그 선단으로부터 원료를 관성에 의해 도관의 대략 중심부에 투하시킬 수 있고, 중심부에 발생하는 수직 상향의 벡터 성분에 태워 상승시켜, 상단측 사이클론에 균등하게 분산시켜 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 시멘트 제조 장치에 있어서, 상기 도관의 상기 분배부를 포함하는 수평면으로부터 상기 원료 안내 슈트의 선단까지의 수직 거리가 상기 도관의 상기 내경에 대해 2.25배 이상이며, 상기 하단측 사이클론의 상단부로부터 상기 원료 안내 슈트의 상기 선단까지의 거리가 상기 도관의 상기 내경에 대해 1.0배 이상이면 된다.

분배부를 포함하는 수평면으로부터 원료 안내 슈트의 선단까지의 수직 거리를 상기한 범위로 함으로써, 원료 안내 슈트의 선단으로부터 도관의 중심부에 원료를 투하하였을 때에 이 원료를 선회류의 중심부에서 안정되게 분산시킬 수 있어, 분배부로부터 각 사이클론에 원료를 균등하게 공급할 수 있다. 도관의 분배부를 포함하는 수평면으로부터 원료 안내 슈트의 선단까지의 수직 거리가 도관의 내경에 비해 너무 작으면, 분배가 균등하게 이루어지지 않아, 상단측 사이클론의 온도 부하에 치우침이 발생한다. 또한, 하단측 사이클론의 상단부로부터 원료 안내 슈트의 선단까지의 거리가 너무 작으면, 원료 안내 슈트로부터 공급된 원료가 하단측 사이클론까지 낙하하여, 배기 가스와 원료의 열교환 효율이 현저하게 악화된다.

본 발명의 시멘트 제조 장치에 있어서, 상기 원료 안내 슈트의 하면은, 그 양 측연부로부터 폭 방향 중앙부를 향함에 따라 점차 하방으로 돌출되는 볼록 형상면으로 형성되어 있으면 된다. 원료 안내 슈트의 하면을 볼록 형상면으로 형성함으로써, 배기 가스의 상승류에 대한 저항을 작게 하여, 배기 가스의 흐름을 보다 원활하게 할 수 있다.

본 발명의 시멘트 제조 장치에 따르면, 프리 히터의 내부에 시멘트 원료를 균일하게 분산시켜 공급할 수 있으므로, 그 예열을 균등하게 하는 것이 가능해진다. 또한, 프리 히터 최상단의 사이클론 출구에 있어서의 가스 온도차가, 예를 들어, 100℃ 이상으로 되면, 열량원 단위가 적어도 3㎉/㎏-cli(클링커 1㎏당의 열량원 단위) 이상 증대되기 때문에, 본 발명의 장치에 의해, 열량원 단위의 저감이 가능해진다. 또한, 원료 안내 슈트의 선단부를 도관 내에 삽입한 단순한 구조이며, 안정된 조업을 행하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 시멘트 제조 장치의 일 실시 형태에 있어서의 원료 공급관 부근의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 횡단면도이다.
도 3은 도관 내의 배기 가스의 흐름을 입체적으로 도시한 모식도이다.
도 4는 원료 안내 슈트의 사시도이다.
도 5는 원료 안내 슈트의 횡단면도이다.
도 6은 도관 내의 횡단면 방향에 있어서의 가스의 흐름의 속도 벡터를 계산하여 도시한 도면이며, (a)가 평면도, (b)가 측면도이다.
도 7은 시멘트 제조 장치의 전체를 도시하는 개략 구성도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 원료 안내 슈트의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 있어서의 원료 안내 슈트의 사시도이다.
도 10은 도관 내에의 원료 안내 슈트의 삽입 깊이(슬라이드 길이)와 도관 내경과의 비에 대한 도관 출구의 온도차의 계산 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 원료 안내 슈트의 도관에의 설치 각도와 도관 출구의 온도차와의 관계를 계산한 결과를 나타내는, L/D=0.3에 있어서의 그래프이다.
도 12는 도관의 내경에 대한 분배부를 포함하는 평면으로부터 원료 공급관의 선단까지의 수직 거리의 비와 도관 출구의 온도차와의 관계를 계산한 결과를 나타내는, L/D=0.3에 있어서의 그래프이다.
도 13은 원료 공급관으로부터 공급되는 원료의 도관 내의 흐름을 도시한 모식도이다.

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

이 시멘트 제조 장치는, 도 7에 전체를 도시한 바와 같이, 시멘트 원료로서 석회석, 점토, 규석, 철 원료 등을 개별로 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, 라이징 덕트(41)를 통해 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(13)이 시멘트 킬른(4)의 가마 후미부(6)에 접속되어 있다.

또한, 도 7에 있어서는, 프리 히터(3)의 구성을 간략화하여 도시한 것이며, 본 실시 형태에서는 프리 히터(3)는 상하로 4단의 사이클론(13)에 의해 구성되어 있다. 이 경우, 아래에서부터 3단째(이하 「3단째」)의 사이클론(13)은 2기 나란히 설치되어 있고(도시 생략), 그 한쪽의 사이클론(13)에 대해, 최상단인 아래에서부터 4단째(이하 「최상단」 또는 「4단째」)의 사이클론(13)이 2기, 병렬 상태로 접속되어 있다(도시 생략). 즉, 최상단의 사이클론(13)은, 2기의 3단째의 사이클론(13)에 대해 2기씩, 합계 4기 설치되어 있다. 프리 히터(3)는, 이 구성과 다른 구성의 것으로 해도 된다.

그리고, 프리 히터(3)의 최상단의 2기의 병렬된 사이클론(13)과, 3단째의 하나의 사이클론(13) 사이는, 도관(21)에 의해 연결되어 있다. 이 도관(21)은, 3단째의 사이클론(13)으로부터 수직 상방으로 연장된 후, 분배부(23)를 통해 좌우로 분기됨으로써, 전체로서 T자 형상을 이루어, 상단측의 2기의 사이클론(13)에 각각 접속되어 있다. 도관(21)에는, 원료 밀 및 드라이어(2)로부터의 원료가 공급되는 원료 공급관(22)이 접속되어 있다. 도 3에는, 하단측의 사이클론(13)만 도시하고, 도관(21)의 상부는 출구(21a)까지를 도시하고, 상단측 사이클론(13)은 생략하고 있다.

원료 공급관(22)의 도관(21)의 접속부는, 도관(21)의 분배부(23)보다도 하방 위치에 설치되어 있고, 그 접속부에, 도관(21) 내로 돌출되는 원료 안내 슈트(24)가 설치되어 있다(도 3). 이 원료 안내 슈트(24)는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 띠판 형상의 저판부(25)와 그 양측에 세워 설치하는 측판부(26)로부터 홈통 형상으로 형성되어 있고, 원료 공급관(22)의 외면에 고정된 지지부(27)에, 기단부가 슬라이드 가능하게 지지되고, 원료 공급관(22)의 벽을 관통하여 도관(21) 내에 삽입되어 있다. 또한, 그 지지부(27)에는, 원료 안내 슈트(24)를 길이 방향으로 이동하는 조작부(28)가 설치되어 있다. 도시예에서는, 조작부(28)는, 이송 나사(29)를 핸들(30)에 의해 회전함으로써, 원료 안내 슈트(24)를 이동하는 구성으로 되어 있다.

이 경우, 도 1에 도시하는 바와 같이, 도관(21)의 분배부(23)를 포함하는 수평면 P(도 3 참조)로부터 원료 안내 슈트(24)의 선단까지의 수직 거리 H는, 도관(21)의 내경 D에 대해 2.25배 이상으로 되고, 또한, 3단째의 사이클론(13)의 상단부(13a)(도 3 참조)로부터 원료 안내 슈트(24)의 선단까지의 거리 h(도 1 참조)는, 도관(21)의 내경 D에 대해 1.0배 이상으로 되어 있다. 또한, 분배부(23)는, 도관(21)의 축선 C1과 상단측의 양 사이클론에의 각 출구(21a)의 중심간을 연결하는 선 C2의 교점 부분으로 한다(도 3 참조).

또한, 원료 안내 슈트(24)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 도관(21)의 관축 방향으로부터 60°∼75°의 적당한 각도 θ로 경사지게 형성되어 있다. 원료 공급관(22)으로부터 공급된 시멘트 원료는, 원료 안내 슈트(24)에 의해 받아지고, 이 원료 안내 슈트(24)로부터 낙하하면서 도관(21) 내에 투입된다. 또한, 원료 안내 슈트(24)의 선단(24a)은, 도관(21)의 내벽면(21b)으로부터의 삽입 깊이가 도관(21)의 내경 D의 0.15∼0.5배로 되도록 돌출되어 있다.

이와 같이 구성한 시멘트 제조 장치에 있어서, 원료 저장고(1)로부터 시멘트 원료가 공급되면, 이 시멘트 원료는, 원료 밀 및 드라이어(2)로 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, 시멘트 원료와는 반대 방향으로 각 사이클론(13)을 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(13)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(13)으로부터 상승해 오는 배기 가스가 유통하고 있고, 시멘트 원료는, 그 흐름을 타고 상단측(4단째)의 사이클론(13)으로 유도된다. 한편, 시멘트 킬른(4)에서의 연소에 의해 발생한 배기 가스는, 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 6의 (a)의 횡단면 방향의 속도 벡터에 의해 도시되는 바와 같이, 도관(21)의 내벽면(21b) 근방에서는 둘레 방향의 속도 벡터가 커지고, 도관(21)의 중심부 C를 향해 서서히 둘레 방향 성분이 작아지고, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 수직 상향의 속도 벡터가 커진다.

또한, 이 선회류는, 도 3의 모식도에 도시하는 바와 같이, 하단측의 사이클론(13)으로부터 도관(21)을 경유하여 분배부(23)에서 두 개로 분배되어, 상단측의 2기의 사이클론(13)으로 나뉘어 유통한다. 2기의 사이클론 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 각각의 사이클론(13)으로 도출된다.

이와 같이, 도관(21) 내가 두 개의 흐름이 비틀리면서 상승하는 선회류로 되므로, 시멘트 원료가 그 어느 한쪽의 흐름으로 치우쳐 투하되어 버리면, 상단측의 2기의 사이클론 중 한쪽으로만 치우쳐 공급되어, 그 사이클론만 부하가 증대되게 된다.

본 발명의 시멘트 제조 장치는, 3단째 사이클론(13)으로부터 도출되는 배기 가스를 분배하여 2기의 4단째 사이클론(13)으로 유도하는 도관(21)의 분배부(23)보다도 하방 위치에 원료 공급관(22)이 접속되고, 이 원료 공급관(22)의 도관(21)에의 접속부에 원료 안내 슈트(24)를 슬라이드 가능하게 설치하고, 그 원료 안내 슈트(24)의 선단(24a)을 도관(21)의 내벽면(21b)으로부터 도관(21)의 내경 D의 0.15∼0.5배의 길이의 범위에서 돌출시킴으로써, 도관(21) 내의 선회류의 중심부 C에 원료를 투하할 수 있다. 상술한 바와 같이, 이 중심부 C에서는 둘레 방향의 속도 벡터는 작고, 수직 방향의 속도 벡터가 지배적이기 때문에, 투하된 원료는, 이 상승류를 타고 상승하면서 완만하게 반경 방향 외측으로 분산되어, 분배부(23)로부터 4단째의 양 사이클론(13)에 균등하게 공급된다.

따라서, 양 사이클론의 부하가 균형을 이루고, 각각에 공급된 시멘트 원료의 예열 상태를 균등하게 할 수 있다. 프리 히터(3)의 최상단의 사이클론(13) 출구에 있어서의 가스 온도차가, 예를 들어, 100℃ 이상으로 되면, 열량원 단위(클링커 1㎏당)가 적어도 3㎉/㎏-cli 이상 증대되지만, 본 발명의 장치와 같이 예열 상태를 균등하게 함으로써, 그 온도차를 작게 하여, 열량원 단위를 저감시킬 수 있다.

또한, 원료 안내 슈트(24)는 슬라이드 가능하므로, 사이클론(13)에 접속된 도관(21)의 각 출구(21a)의 가스 온도차를 검출하면서, 그 온도차를 최소화하도록, 원료 안내 슈트(24)의 선단(24a)의 위치를 조정할 수 있어, 시멘트 원료를 최적의 위치에 공급할 수 있다.

이 경우, 원료 안내 슈트(24)의 상면은, 저판부(25)에 의해 평탄면으로 형성되어 있으므로, 원료 공급관(22)으로부터 수취한 시멘트 원료를 1개소에 집중시키지 않고 도관(21)에 낙하할 수 있어, 도관(21) 내의 상승류의 흐름에 확실하게 태울 수 있다.

또한, 도관(21)의 분배부(23)를 포함하는 수평면 P로부터 원료 안내 슈트(24)의 선단(24a)까지의 수직 거리 H에 관해서는, 도관(21)의 내경 D에 대해, H/D를 2.25 이상으로 함으로써, 도관(21) 내에의 원료 안내 슈트(24)의 삽입 깊이를 상술한 범위로 하였을 때의 균등화의 효과가 높아진다. 또한, 하단 사이클론(13)의 상단부(13a)로부터의 거리 h에 관해서는, 하단 사이클론(13)에 원료가 직접 낙하하지 않도록 도관(21)의 내경 D의 0.5배 이상 확보한다. 따라서, 도관(21)에 있어서의 원료 안내 슈트(24)의 위치는, 도관(21) 전체의 길이 중에서, 원료 안내 슈트(24)로부터 분배부(23)를 포함하는 수평면 P까지의 수직 거리 H, 하단 사이클론(13)까지의 수직 거리 h가 각각 도관(21)의 내경 D와 상기한 관계로 되도록 설정된다.

도 8 및 도 9는, 본 발명에 관한 시멘트 제조 장치에 있어서의 원료 안내 슈트의 다른 실시 형태를 도시하고 있다.

도 8에 도시하는 원료 안내 슈트(35)는, 저판부(36)가 단면 삼각 형상으로 형성되어 있고, 상면은 평탄면으로 하고, 그 경사지는 하면(36a)을 하방을 향해 배치하고 있다. 이 경사지는 하면(36a)에 의해, 하방으로부터 상승해 오는 선회류의 흐름에 대한 저항이 작아져, 폐색 등을 방지하여 안정된 조업을 행하게 할 수 있다. 또한, 저판부를 단면 반원형으로 형성하고, 하면을 원호면으로 해도 된다.

한편, 도 9에 도시하는 원료 안내 슈트(38)는, 도관(21) 내로 돌출되는 선단부가 관(39) 내에 판(40)이 횡단하도록 설치되고, 이 판(40)의 상면과 관(39)에 의해 둘러싸인 공간 내를 원료가 낙하하는 구성이다. 관(39)에 의해 외면이 형성되므로, 도 8에 도시하는 원료 안내 슈트(35)와 마찬가지로, 도관(21) 내의 선회류의 흐름에 대한 저항이 작아진다. 또한, 관(39)의 단면 형상은, 타원이나 마름모형이어도 된다.

이와 같이, 원료 안내 슈트의 하면을 양 측연부로부터 폭 방향 중앙부를 향함에 따라 점차 하방으로 돌출되는 볼록 형상면으로 함으로써, 도관(21) 내의 배기 가스의 흐름을 원활하게 할 수 있다.

실시예

다음으로, 도관의 내경 D에 대한 원료 공급관의 원료 안내 슈트의 삽입 깊이 L의 비(L/D)가 0, 0.22, 0.33, 0.4, 0.5로 되는 5종류 설정하고, 하단 사이클론의 상단부로부터 원료 안내 슈트의 선단까지의 거리 h와 도관의 내경 D와의 비(h/D)는 0.9 또는 1.0에 고정하고, 분배부를 경유한 후의 도관의 좌우의 출구 온도를 측정하여, 그 온도차를 구하였다. 온도차가 없는 것이 바람직하다.

조건으로서는, 3단째 사이클론에 풍량 14300N㎥/hour, 온도 640℃의 가스를 공급하고, 원료 공급관에 풍량 1400N㎥/hour, 온도 80℃의 시멘트 원료를 30.4ton/hour 공급하였다. 원료 공급관의 경사 각도 θ는 70℃, 도관의 분배부를 포함하는 수평면으로부터 원료 공급관의 선단까지의 수직 거리 H는 도관의 내경 D의 2.9배로 하였다.

그 결과를 도 10에 나타낸다. 횡축이 도관의 내경 D에 대한 원료 안내 슈트의 삽입 깊이 L의 비(L/D)를 나타내고, 종축은 온도차(℃)를 나타낸다.

이 도 10에 나타내어지는 결과로부터, 도관의 내경 D에 대한 원료 안내 슈트의 삽입 깊이 L의 비(L/D)가 0.15∼0.5까지의 범위 내이면, 출구의 온도차가 대략 50℃ 이하로 되고, L/D가 0.35∼0.40 부근이 가장 온도차가 작아지고 있다. 이 도 10에 있어서, L/D=0.00으로 되는 것은, 원료 공급관의 선단이 도관의 내벽면으로 개방되어 있는 경우이며, 그러한 구조에서는, 도관의 출구 온도차가 80℃ 가까이까지 커지고, 사이클론에의 부하가 치우치는 것을 알 수 있다.

실용적으로는, 원료 공급관은 도관의 내경 D에 대해 0.15∼0.5배의 길이의 범위에서 돌출되도록 삽입하면, 원료를 대략 균등하게 분배할 수 있다.

다음으로, 원료 안내 슈트의 설치 각도 θ를 도관의 관축 방향에 대해 50°∼90°의 범위에서 복수 종류 설정하고, 마찬가지로 분배부를 경유한 후의 도관의 좌우의 출구 온도를 측정하여, 그 온도차를 구함과 함께, 원료 안내 슈트로부터 하단의 사이클론에의 원료의 직접 낙하의 발생을 조사하였다.

도관의 내경 D에 대한 원료 안내 슈트의 삽입 깊이 L의 비(L/D)는 0.3에 고정함과 함께, 하단 사이클론의 상단부로부터 원료 안내 슈트의 선단까지의 거리 h와 도관의 내경 D와의 비(h/D)는 0.9 또는 1.0에 고정하고, 그 밖의 가스의 풍량이나 온도 등은 상술한 조건으로 하였다. 결과를 표 1 및 도 11에 나타낸다. 도 11에 있어서, 횡축이 도관의 관축 방향에 대한 안내 슈트의 각도 θ(°), 종축은 온도차(℃)를 나타낸다.

이 표 1 및 도 11에 나타내어지는 결과로부터, 원료 안내 슈트의 설치 각도 θ가 도관의 관축 방향에 대해 60° 이상 75° 이하의 범위이면, 도관의 출구의 온도차를, 예를 들어, 50℃ 정도 이하로 작게 할 수 있다.

또한, 하단 사이클론의 상단부로부터 원료 안내 슈트의 선단까지의 거리 h와 도관의 내경 D와의 비(h/D)는, 1.0배 이상이면, 원료 안내 슈트의 설치 각도가 60°∼90°의 범위에서 하단 사이클론에의 직접 낙하는 발생하고 있지 않다.

다음으로, 도관의 분배부를 포함하는 수평면 P로부터 원료 공급관의 선단까지의 수직 거리 H의 도관의 내경 D에 대한 비(H/D)가 1.65, 1.75, 2.25, 2.75, 2.9로 되는 5종류 설정하고, 마찬가지로 분배부를 경유한 후의 도관의 좌우의 출구 온도를 측정하여, 그 온도차를 구하였다. 도관의 내경 D에 대한 원료 안내 슈트의 삽입 깊이 L의 비(L/D)는 0.3에, 하단 사이클론의 상단부로부터 원료 안내 슈트의 선단까지의 거리 h의 도관의 내경 D에 대한 비(h/D)는 1.0에, 원료 안내 슈트의 설치 각도 θ는 도관의 관축 방향에 대해 75°에 각각 고정함과 함께, 그 밖의 가스의 풍량이나 온도 등은 상술한 조건으로 하였다. 결과를 도 12에 나타낸다. 횡축이 도관의 내경에 대한 분배부를 포함하는 수평면 P로부터 원료 공급관의 선단까지의 수직 거리의 비(H/D)를 나타내고, 종축은 온도차(℃)를 나타낸다.

이 도 12에 나타내어지는 결과로부터, 도관의 내경 D에 대한 분배부를 포함하는 수평면으로부터 원료 공급관의 선단까지의 수직 거리 H의 비(H/D)가 2.25 미만에서는, 그 비(H/D)가 작아짐에 따라 출구의 온도차가 급격하게 커지지만, 2.25 이상이면, 온도차가 대략 10℃ 이하로 안정되어 있다.

도 13은, 원료 안내 슈트를, 도관의 분배부로부터 도관의 내경 D의 2.9배인 거리 H의 위치(H/D=2.9)에, 도관의 내경 D의 대략 1/3의 삽입 깊이에서 돌출시킨 경우(L/D≒1/3)의 원료 입자의 흐름만을 시뮬레이션에 의해 구한 것이며, 원료가 좌우로 균등하게 분배되어 있는 것을 이 도면으로부터 알 수 있다.

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

예를 들어, 최상단의 사이클론에 접속되어 있는 도관에의 원료 공급에 대해서만 설명하였지만, 각 단에서 복수 설치되는 사이클론에의 도관이나, 최하단의 사이클론과 시멘트 킬른의 가마 후미부(6) 사이를 접속하는 라이징 덕트(41)(도 7 참조)에 원료를 공급하는 경우에도 본 발명을 적용할 수도 있다.

또한, 시멘트 원료로서 밀로부터 이송되는 생원료를 최상단 사이클론에 공급하는 구성뿐만 아니라, 상부의 사이클론을 경유한 후에 하부의 사이클론으로 유도되는 예열 도중의 원료를 도관에 공급하는 구성에도, 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 3기 이상의 사이클론에 분배하여 원료를 공급하는 도관을 사용하는 경우도 포함하는 것으로 한다.

실시 형태의 분배부는 두 개의 출구를 가지고 있지만, 본 발명은 분배부 출구의 수에 의하지 않고 적용할 수 있고, 또한, 그 구조는 T자 형상의 것에 한정되지 않고, Y자 형상 등에서도 본 발명과 마찬가지의 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 시멘트 제조 이외의 분체를 취급하는 설비에 있어서도 사용할 수 있다.

프리 히터의 내부에 시멘트 원료를 균일하게 분산시켜, 안정된 조업을 행하게 할 수 있는 시멘트 장치로서 이용할 수 있다.

3 : 프리 히터
4 : 시멘트 킬른
5 : 쿨러
6 : 가마 후미부
13 : 사이클론
13a : 상단부
21 : 도관
21a : 출구
21b : 내벽면
22 : 원료 공급관
23 : 분배부
24 : 원료 안내 슈트
24a : 선단
25 : 저판부
26 : 측판부
27 : 지지부
28 : 조작부
29 : 이송 나사
30 : 핸들
35 : 원료 안내 슈트
36 : 저판부
36a : 하면
38 : 원료 안내 슈트
39 : 관
40 : 판
41 : 라이징 덕트

Claims

시멘트 킬른에서 발생한 배기 가스를 유통시키는 복수의 사이클론이 상하 방향으로 연결 상태로 설치되고,
복수의 상기 사이클론 중 복수의 상단측 사이클론과 그 하방에 배치되는 하단측 사이클론 사이에 설치되고, 상기 하단측 사이클론으로부터 도출되는 상기 배기 가스를 상방으로 유통시켜 분배하여 각 상기 상단측 사이클론으로 유도하는 도관과,
상기 도관에 있어서의 상기 복수의 상단측 사이클론에의 분배부보다도 하방 위치에 접속되어, 시멘트 원료를 공급하는 원료 공급관과,
상기 원료 공급관의 상기 도관에의 접속부로부터 상기 도관 내로 돌출 상태로 설치되고, 상기 원료 공급관으로부터 공급되는 시멘트 원료를 받아 상기 도관 내에 낙하시키는 원료 안내 슈트를 구비하고,
상기 원료 안내 슈트는, 그 상면이 평탄면으로 형성되고, 선단이 상기 도관의 내벽면으로부터의 삽입 깊이가 상기 도관의 내경의 0.15∼0.5배로 되도록 슬라이드 신축 가능한 것을 특징으로 하는 시멘트 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 원료 안내 슈트는 상기 도관의 관축 방향으로부터 60° 이상 75° 이하의 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 도관의 상기 분배부를 포함하는 수평면으로부터 상기 원료 안내 슈트의 선단까지의 수직 거리가 상기 도관의 상기 내경에 대해 2.25배 이상이며, 상기 하단측 사이클론의 상단부로부터 상기 원료 안내 슈트의 상기 선단까지의 거리가 상기 도관의 상기 내경에 대해 1.0배 이상인 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
제2항에 있어서, 상기 도관의 상기 분배부를 포함하는 수평면으로부터 상기 원료 안내 슈트의 선단까지의 수직 거리가 상기 도관의 상기 내경에 대해 2.25배 이상이며, 상기 하단측 사이클론의 상단부로부터 상기 원료 안내 슈트의 상기 선단까지의 거리가 상기 도관의 상기 내경에 대해 1.0배 이상인 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 원료 안내 슈트의 하면은, 그 양 측연부로부터 폭 방향 중앙부를 향함에 따라 점차 하방으로 돌출되는 볼록 형상면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
제2항에 있어서, 상기 원료 안내 슈트의 하면은, 그 양 측연부로부터 폭 방향 중앙부를 향함에 따라 점차 하방으로 돌출되는 볼록 형상면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
제3항에 있어서, 상기 원료 안내 슈트의 하면은, 그 양 측연부로부터 폭 방향 중앙부를 향함에 따라 점차 하방으로 돌출되는 볼록 형상면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.
제4항에 있어서, 상기 원료 안내 슈트의 하면은, 그 양 측연부로부터 폭 방향 중앙부를 향함에 따라 점차 하방으로 돌출되는 볼록 형상면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 장치.