KR20170098333A - 수평형 회전식 건조기 - Google Patents

Abstract

분급 기능을 갖추는 수평형 회전식 건조기를 제공한다.
일단측으로부터 캐리어 가스를 불어 넣고 회전튜브(10)를 통과시켜 타단측으로부터 배출하는 가스 공급 수단과, 회전튜브(10)의 타단측 단부에 배출구(50)를 둘레방향으로 복수 형성하고, 회전튜브(10)의 타단측 단부 전체를 덮어 배기 후드(55)를 마련하고, 배기 후드(55)의 하부에는 피건조물의 고정 배출구(57), 상부에는 캐리어 가스의 배기구(56)를 형성하고, 상기 회전튜브의 내벽으로부터 중심측으로 연장되며 회전튜브의 회전과 함께 피건조물을 상승시키는 둘레방향으로 간격을 두고 복수 마련된 상승용 판군(60)을 상기 회전튜브의 타단측에 길이 방향을 따라 복수 형성했다.

Description

수평형 회전식 건조기{HORIZONTAL ROTARY DRYING MACHINE}

본 발명은 건조와 분급 두 가지를 실시하는 것을 가능하게 한 수평형 회전식 건조기에 관한 것이다.

기존 코크스의 제조에서는 양질 점결탄(강점결탄 및 약점결탄)의 부족으로 인해 점결성이 낮은 석탄을 사용한 코크스가 빈번하게 제조되고 있다. 점결성이 낮은 장입탄은 건조시켜 사용되는데, 함수율이 6.5% 이하가 되면 약 100㎛ 이하의 석탄 미립자가 먼지를 일으켜 작업환경 악화의 원인이 되는 등의 문제를 초래한다. 또한 약 300㎛의 미립자가 피건조물로서 코크스로에 공급되면 코크스로 내에서 카본이 부착되는 원인으로 되어 있었다. 그래서 석탄 수송설비 등에서의 먼지 발생 방지, 코크스로에 대한 카본의 부착을 방지하기 위해 장입탄을 건조시킨 후 또는 건조시키기 전에, 설치한 분급 장치에 의해 원인이 되는 미립자를 분급하여 제거하고 있다.

그런데 종래부터 석탄의 건조에는 수평형 회전식 건조기나 유동층 건조기가 이용되고 있다. 수평형 회전식 건조기는 유동층 건조기에 비해 소비 전력이 작아 설비비용의 면에서 유리한 것으로 되어 있다.

종래의 수평형 회전식 건조기의 대표예로는 이른바 스팀 튜브 드라이어(STD)가 알려져 있다. STD를 사용한 건조시에는 건조 효율의 향상 등을 목적으로 하여 일반적으로 캐리어 가스를 불어 넣고 있다(특허문헌 1). 이 스팀 튜브 드라이어는 도 5에 나타내는 바와 같이 축심둘레에 회전이 자유로운 회전튜브(110)를 구비하여 회전튜브(110)를 회전시키면서 그 회전튜브(110)의 일단측으로부터 장입시킨 피건조물을 타단측으로부터 배출시키는 과정에서, 건조용 외열인 가열 증기에 의해 회전튜브(110) 내에서 건조시키는 것이다.

더 구체적으로는 회전튜브(110)는 예를 들어 10m 내지 30m의 길이로 되어 있으며, 이 회전튜브(110) 내의 양단판 사이에는 열 매체로서 가열한 스팀이 내부에 공급되는 것에 의해 가열되는 가열관(111)이 축심 방향을 따라 다수 연장되어 있다. 습윤 분체 또는 입상 분체 등의 피건조물은 회전튜브(110)의 내부에 공급되면 가열관(111)에 접촉되는 것에 의해 가열 건조되고, 회전튜브(110)의 회전에 따라 배출구(112)측으로 차례로 이동되게 되어 있다.

또 회전튜브(110)의 단부에는 캐리어 가스를 불어넣기 위한 가스 공급구(113)가 마련되며, 회전튜브(110) 내에서 발생하는 증발 가스를 동반하여 타단측의 배출구(112)에 연통하여 마련된 가스 배출구(122)로부터 이 캐리어 가스가 배출되게 되어 있다.

그러나 이런 종류의 종래 일반적인 수평형 회전식 건조기는 분급 기능을 갖추지 않았었다. 따라서 피건조물을 분급할 필요가 있지만 별도로 분급 장치를 설치하여 분급하는 것은 설비비용이 증대하는 것 외에도 핸들링이 더 많아져 유지비용이 증가하는 요인으로 되어 있었다.

한편 회전튜브 내에서 피건조물은 이른바 킬른 액션의 형태로 회전튜브의 회전과 함께 유동하여 위치가 갱신되게 되는데, 가열관과의 접촉 효율을 더 높이기 위해 특허문헌 2와 같은 상승용 판을 마련하는 것이 알려져 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2004-44876호 특허문헌 2: 일본 실용신안등록출원 평3-66625호 CD-ROM

유동층 건조기는 수평형 회전식 건조기에 비해 소비 전력이 커서 비용이 많이 들고 설비가 대규모가 되어 버린다는 등의 과제를 안고 있었다. 한편으로 종래 일반적인 수평형 회전식 건조기는 분급 기능을 갖추고 있지 않아 설비비용 증대나 유지비용 증가라는 결점이 있었다.

따라서 본 발명의 제1 과제는 분급 기능을 갖추는 수평형 회전 건조기를 제공하고자 하는 것에 있다.

제2 과제는 피건조물의 가열관과의 접촉 효율을 더 높이면서 피건조물의 분산 효율을 높이고, 나아가서는 분급 효율의 향상을 꾀하는 것에 있다.

이하에 상기 과제를 해결하기 위한 수단과 그 작용 효과들을 나타낸다.

[청구항 1에 기재된 발명]

일단측에 피건조물의 공급구, 타단측에 피건조물의 배출구를 가지고, 축심 방향 둘레로 회전이 자유로운 회전튜브와, 회전튜브 내부를 가열하는 가열 수단을 구비하며, 상기 회전튜브의 공급구로부터 장입한 피건조물을 배출구로부터 배출하는 과정에서 상기 가열 수단에 의해 가열 건조시키는 수평형 회전식 건조기로서,

상기 회전튜브의 일단측에는 캐리어 가스를 불어 넣을 수 있는 가스 공급구를 마련하고,

상기 회전튜브의 타단측에는 상기 캐리어 가스를 배출시킬 수 있는 가스 배출구를 마련하며,

상기 회전튜브의 타단측 단부에는 그 둘레방향으로 복수의 상기 배출구를 형성함과 함께 상기 회전튜브의 타단측 단부 전체를 덮는 배기 후드를 마련하고,

상기 배기 후드는,

상부에 상기 캐리어 가스의 배기구를 구비하고, 상기 캐리어 가스에 포함되는 입자를 분급하는 침강실을 구성하는 상측 부분과,

상기 회전튜브의 타단측 부분이 위치하는 중간부분과,

하부에 상기 피건조물의 고정 배출구를 형성한 하측 부분을 가지며,

상기 회전튜브의 외면과 상기 캐리어 가스 배기구 간의 이간 거리(L)를 상기 회전튜브의 내경(D)에 대해 4.0D>L>0.8D로 한 것을 특징으로 하는 수평형 회전식 건조기.

[작용 효과]

가열 수단에 의한 건조된 피건조물은 주로 회전튜브가 회전하고 피건조물의 배출구가 하측에 위치할 때 중력에 의해 배출구를 통해 낙하·배출된다. 그리고 가스 공급구로부터 불어 들어온 캐리어 가스는 가스 배출구를 통해 배출된다. 소립자는 캐리어 가스와 함께 배출구로부터 배출되는데, 소립자 중 비교적 직경이 큰 입자는 그 중력에 의해 상승 에너지가 조기에 한계에 도달하므로 그 시점에서 하강하기 시작한다. 한편 소립자 중 비교적 직경이 작은 미립자는 캐리어 가스와 함께 캐리어 가스의 배기구로부터 외부로 배기된다.

이와 같이 피건조물 중 직경이 큰 입자는 회전튜브의 배출구를 통해 배기 후드 하부의 배출구로부터 배출되는 한편, 피건조물 중 직경이 작은 입자는 회전튜브의 배출구를 통해 배기 후드 상부의 배기구로부터 배출된다. 그 결과 피건조물을 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자로 분급할 수 있다.

무엇보다 종래의 STD에서도 매우 미량의 미립자는 캐리어 가스와 함께 외부로 배출되기 때문에 상기한 분급 현상이 발생하고 있다고도 할 수 있다.

한편 회전튜브 내에서 피건조물은 이른바 킬른 액션의 형태로 회전튜브의 회전과 함께 유동하여 위치가 갱신되게 되는데, 그 상태로는 캐리어 가스에 동반되는 입자의 양은 매우 적은 것이 된다.

그래서 본 발명에 따라 회전튜브의 내벽으로부터 중심측으로 연장되고 회전튜브의 회전과 함께 피건조물을 상승시키는 상승용 판의 군을 둘레방향으로 간격을 두고 복수 형성하면 상승용 판으로부터 낙하되는 위치로 캐리어 가스가 빠져 나가므로 많은 미립자를 캐리어 가스에 동반시킬 수 있어 배기 후드에서의 분급량을 많게 할 수 있다. 그리고 상승용 판의 군에 의해 피건조물과 가열관의 접촉 효율이 보다 높아지고 건조 효율이 높아지는 부차적인 이점도 있다.

[청구항 2에 기재된 발명]

상기 침강실은, 상기 배기 후드의 중간부분보다 폭이 넓은 청구항 1에 기재된 수평형 회전 건조기.

[그 밖의 발명]

상기 상승용 판군 중 적어도 최하류에 있는 상승용 판군의 상승용 판 기단은 회전튜브의 회전방향을 기준으로 하여 상기 배출구의 하류측 가장자리에 근접한 위치에 있고, 회전튜브의 내벽으로부터 중심측으로 연장되는 위치 관계에 있는 수평형 회전 건조기.

[작용 효과]

회전튜브의 회전방향을 기준으로 하여 상기 배출구의 하류측 가장자리에 근접한 위치에 상승용 판군 중 적어도 최하류에 있는 상승용 판군의 상승용 판 기단을 배치하면, 회전과 함께 상승용 판이 피건조물을 감싸 상승시킬 때 회전튜브의 회전방향 하류에 있는 다음 배출구와의 사이에서 많은 피건조물을 감싸 상승시킬 수 있다. 그 결과 분급 비율을 높일 수 있다.

[그 밖의 설명]

상기 상승용 판은 기단으로부터 회전튜브 중심측으로 연장되고, 연장되는 선단부가 회전튜브의 회전방향을 기준으로 하여 전방으로 휘도록 형성되어 있는 수평형 회전 건조기.

[작용 효과]

이 형태도 회전과 함께 피건조물을 감싸 상승시킬 때 회전튜브의 회전방향 하류에 있는 다음 배출구와의 사이에서 많은 피건조물을 감싸 상승시킬 수 있다. 그 결과 분급 비율을 높일 수 있다.

[그 밖의 발명]

일단측에 피건조물의 공급구, 타단측에 피건조물의 배출구를 가지며 축심 방향 둘레로 회전이 자유로운 회전튜브 및 회전튜브 내부를 가열하는 가열 수단을 구비하고, 상기 회전튜브의 공급구로부터 장입한 피건조물을 배출구로부터 배출하는 과정에서 상기 가열 수단에 의해 가열 건조하는 수평형 회전식 건조기로서,

상기 회전튜브의 일단측에 캐리어 가스를 불어 넣을 수 있는 가스 공급구를 마련하고,

상기 회전튜브의 타단측에 상기 캐리어 가스를 배출시킬 수 있는 가스 배출구를 마련하고,

상기 회전튜브의 타단측 단부에 그 둘레방향으로 상기 배출구를 복수 형성함과 함께 상기 회전튜브의 타단측 단부 전체를 덮어 배기 후드를 마련하고,

상기 배기 후드의 하부에 상기 피건조물의 고정 배출구를, 상부에 상기 캐리어 가스의 배기구를 형성하고,

상기 회전튜브의 외면과 상기 캐리어 가스 배기구 간의 이간 거리(L)를 상기 회전튜브의 내경(D)에 대해 L>0.3D로 한 것을 특징으로 하는 수평형 회전식 건조기.

[작용 효과]

본 청구항도 청구항 1과 거의 동일한 작용 효과를 나타낸다. 단, 청구항 1에서는 회전튜브의 내벽으로부터 중심측으로 연장되는 상승용 판을 회전튜브의 회전과 함께 피건조물을 상승시키는 둘레방향으로 간격을 두고 복수 마련한 상승용 판군이 회전튜브의 타단측으로 길이 방향을 따라 복수 형성된 것으로 했으나, 본 청구항에서는 회전튜브의 외면과 상기 캐리어 가스 배기구 간의 이간 거리(L)를 회전튜브의 내경(D)에 대해 L>0.3D로 했다.

즉 본 청구항에서는 회전튜브의 외면과 캐리어 가스 배기구 간의 이간 거리(L)를 회전튜브의 내경(D)에 대해 L>0.3D로 하는 것을 생각할 수 있지만, 보다 바람직하게는 0.8D<L<4.0D(특히 1.0D<L<2.5D)로 하는 것도 생각할 수 있다. 소립자는 캐리어 가스와 함께 배출구로부터 배출되지만, 소립자 중 비교적 직경이 큰 입자는 그 중력에 의해 상승 에너지가 조기에 한계에 도달하므로 그 시점에서 하강하기 시작하는 공간(침강) 영역을 상기 수치 범위와 같이 확보하여 그 영역에서 분급하도록 한 것이다.

이것에 의해 캐리어 가스에 동반된 상태로 캐리어 가스 배기구로부터 외부로 배기되는 소립자 중 비교적 직경이 작은 미립자와의 분급이 가능해지는 것이다. 반대로 종래의 STD에서는 상기 공간(침강) 영역을 가지지 않기 때문에 분급 기능을 실질적으로 나타내지 않는 것이다.

이간 거리(L)와 회전튜브의 내경(D)의 관계에 있어서, 이간 거리(L)가 짧으면 상기 공간(침강) 영역을 충분히 확보할 수 없어 목적으로 하는 분급 기능이 충분하지 않게 된다. 이간 거리(L)가 과도하게 길면 장치가 과대해질 뿐만 아니라 캐리어 가스에 동반되는 입자량이 적어져, 이 관점에서 목적으로 하는 분급 기능이 충분하지 않게 된다. 또한 상기 이간 거리(L)와 회전튜브의 내경(D)의 관계는 실용적으로 사용되고 있는 STD의 사이즈, 피건조물 종류, 필요한 분급 능력 등에서 얻은 것이다.

[그 밖의 발명]

상기 회전튜브의 타단측 단부의 하측에 상기 배출구로부터 배출되는 피건조물을 수용하여 상기 배출구로 유도하는 분산판을 마련하고, 외부로부터 상기 분산판을 통해 배기 후드 내에 가스를 불어 넣는 분산 가스 공급 수단을 마련한 수평형 회전식 건조기.

[작용 효과]

상술한 바와 같이 피건조물 중 직경이 큰 입자는 주로 회전튜브가 회전하여 피건조물의 배출구가 하측에 위치할 때 중력에 의해 배출구를 통해 낙하·배출되는데, 그 때 캐리어 가스에 동반되지 않고 직경이 작은 입자가 직경이 큰 입자 사이 등에 물리적으로 동반되는 것이 있다. 그런데 회전튜브의 타단측 단부의 하측에 배출구로부터 배출되는 피건조물을 수용하여 배출구로 유도하는 분산판을 마련하고 외부로부터 분산판을 통해 배기 후드 내에 가스를 불어 넣으면, 직경이 큰 입경은 떠오르지 않거나 떠오르는 높이가 작은데 반해 직경이 작은 입경은 떠오르는 높이가 높아 캐리어 가스에 동반되게 되므로 분급이 가능하다.

[그 밖의 발명]

상기 분산판은 상기 피건조물의 배출구에 하향 경사된 낙하 슈트를 형성하고 있는 수평형 회전식 건조기.

[작용 효과]

분산판이 수평인 경우에 비해 직경이 큰 입자를 낙하 슈트를 통해 신속하게 배출구로 낙하시킬 수 있으므로, 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자의 분리 효율이 높은 것이 된다.

본 발명에 의하면, 이상 설명한 바와 같이 분급 기능을 가지는 수평형 회전 건조기가 되므로 설비비용의 저감을 도모할 수 있고 분급 장치의 별도 설치로 인한 핸들링의 번잡성에서 해방될 수 있다. 피건조물의 가열관과의 접촉 효율을 더 높이면서 피건조물의 분산 효율을 높이고, 나아가서는 분급 효율의 향상을 꾀할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 수평형 회전식 건조기인 수평형 회전식 건조기의 제1 실시 형태를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 일부 확대도이며, 배기 후드를 생략한 도면이다.
도 3은 도 1에 나타나는 X-X 화살표 방향을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 관련된 수평형 회전식 건조기인 수평형 회전식 건조기의 제2 실시 형태를 나타내고 있고, 도 3에 대응하는 도면이다.
도 5는 종래의 수평형 회전식 건조기의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3에 대응하며, 배기 후드 내에서의 피건조물의 움직임을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4에 대응하며, 배기 후드 내에서의 피건조물의 움직임을 모식적으로 나타내는 도면이다.

이하에 본 발명에 관련된 수평형 회전식 건조기의 실시 형태를 첨부한 도면을 참조하면서 설명한다.

[제1 실시 형태]

도 1 내지 도 3은 본 발명에 관련된 수평형 회전식 건조기를 나타내고 있다. 이 수평형 회전식 건조기는 원통형의 회전튜브(10)를 가지며 그 축심이 지면에 대해 약간 기울어지게 설치되어 있고, 그 일단이 타단보다 높게 위치하고 있다. 회전튜브(10)의 하측에는 2대의 지지 유닛(20)과 모터 유닛(30)이 회전튜브(10)를 지지하도록 설치되어 있으며, 회전튜브(10)는 모터 유닛(30)에 의해 자신의 축심 방향 둘레로 회전운동이 자유롭게 되어 있다. 이 회전튜브(10)는 도 3에 나타나는 화살표 R 방향으로 회전운동하게 되어 있고 회전운동 속도는 예를 들어 주속 1m/s 미만으로 되어 있다.

회전튜브(10)의 내부에는 금속으로 제조된 파이프이며 내부에 가열 매체인 증기를 유통시킬 수 있게 되어 있는 스팀 튜브(11)가 회전튜브(10)의 축심 방향을 따라 연장되어 다수 장착되어 있다. 이 스팀 튜브(11)는 예를 들어 회전튜브(10)의 축심에 대해 동심원을 이루도록 둘레방향 및 지름방향으로 복수 개씩 배열되어 있다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 본 발명에서의 회전튜브(10)의 타단측의 둘레벽에는 복수의 배출구(50)가 관통 형성되어 있다. 이 배출구(50)들은 도시한 예에서는 회전튜브(10)의 축심 방향 둘레를 따라 2개의 열을 이루면서 서로 이간하여 배치되어 있다. 또 이 배출구(50)들은 모두 동일한 형상으로 되어 있다.

도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이 회전튜브(10)의 내부에는 회전튜브(10)의 내벽으로부터 회전튜브(10)의 축심 방향을 향해 연장하도록 하여 복수의 상승용 판(61)이 설치되어 있다. 이 상승용 판(61)들은 축심 방향 둘레를 따라 도시한 예에서는 3개의 열(도 1에 부호 60으로 나타내는 상승용 판열)을 형성하도록 하여 배치되어 있다. 이 상승용 판군(60)들은 서로 등간격으로 이간되는 예를 들어 4개의 상승용 판(61)으로 구성되어 있다.

상승용 판(61)은 두꺼운 금속으로 형성되어 있고, 선단이 회전튜브(10)의 회전방향(R)의 하류측을 향해 약간 구부러져 있어 갈고리 모양으로 되어 있다. 상승용 판(61)의 연장 길이는 회전튜브(10) 직경의 1/10∼3/10로 되어 있다.

또 도 3에 나타내는 바와 같이 각각의 상승용 판(61)은 회전튜브(10)의 회전방향(R)을 기준으로 하여 하류측에 위치하는 배출구(50)의 단부를 통과하면서 회전튜브(10)의 축심 방향과 평행을 이루는 직선 근방으로부터 연장되도록 하여 배치되어 있다. 즉 도 3에 나타내는 바와 같이 상승용 판(61)보다 하류측 바로 옆에는 배출구(50)는 존재하지 않고 회전튜브(10)의 내벽이 존재하고 있다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 상승용 판군(60)은 회전튜브(10) 내에서 배출구(50)와 후술하는 공급구(41) 사이에 배치되어 있으며 배출구(50)보다 회전튜브(10) 내에서의 타단측에는 존재하지 않는다. 보다 구체적으로 나타내면, 상승용 판군(60)은 배출구(50)와 공급구(41) 사이에서 배출구(50)에 가까운 부분에 배치되어 있다.

그리고 회전튜브(10) 내에서의 상승용 판군(60)보다 본 발명에서 회전튜브(10)의 일단측에는 회전튜브(10) 내에 공급된 피건조물(W)을 교반하는 교반 수단(65)이 설치되어 있다. 이 교반 수단(65)은 회전튜브(10) 내에서 가장 타단측에 배치된 상승용 판군(60)과는 이간되어 있다. 이 교반 수단(65)으로는 특별히 한정되지 않으며, 공지의 스터드 타입이나 역날개 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도 특히 미립자 분리의 효과 및 STD의 구조 제한의 이유로 역날개를 선택하는 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이 회전튜브(10)의 타단측에는 배출구(50)를 덮도록 하여 캐리어 가스를 배기할 수 있게 된 배기 후드(55)가 설치되어 있다. 이 배기 후드(55)는 두꺼운 금속으로 형성되어 있고, 도 3에 나타내는 바와 같이 중간 부분(55c)에 비해 상측 부분(55u)이 약간 큰 폭으로 되어 있으며, 한편으로 하측 부분(55d)이 좁아진 형상을 이루고 있다. 상측 부분(55u)의 내부는 공기로 채워진 공간인 침강실(90)로 되어 있다. 이 배기 후드(55)는 도시하지 않은 수단에 의해 지면에 고정되어 있으며 회전튜브(10)의 회전운동에 따라 회전운동하지 않게 되어 있다.

상측 부분(55u)의 상부에는 관 형상의 배기구(56)가 상측을 향해 개구되어 있고, 이 배기구(56)는 도시하지 않은 집진 수단 등에 접속되어 있다. 회전튜브(10)의 외면과 캐리어 가스의 배기구(56) 간의 이간 거리(L)는 회전튜브(10)의 내경(D)에 대해 L>0.3D로 되어 있으며, 보다 바람직하게는 0.8D<L<4.0D, 특히1.0D<L<2.5D로 되어 있는 것이 바람직하다. 0.8D 이하이면 분급 기능을 충분히 발휘할 수 없고, 입경이 큰 피건조물도 캐리어 가스와 함께 집진 수단으로 배출되어 집진 수단의 부하를 증대시키게 된다. 4.0D 이상이면 분급에 필요한 이간 거리 이상의 공간을 마련해야 하여 경제적이지 않다.

한편 하측 부분(55d)의 하측에는 고정 배출구인 관 형상의 배출구(57)가 하측을 향해 개구되어 있고, 이 배출구(57)는 건조되어 배출된 피건조물(W)을 운반할 수 있는 벨트 컨베이어 등에 접속되어 있다.

배기 후드(55) 내부에서의 하측 부분(55d)에는 제2 분급 수단(58)이 설치되어 있다. 이 제2 분급 수단(58)은 상부가 촘촘한 그물인 분산판(58a)에 의해 덮여 있다. 이 제2 분급 수단(58a)은 배출구(57)를 향해 하향 경사되어 있으며 낙하 슈트를 형성하고 있다. 제2 분급 수단(58)에 분급용 가스를 공급하는 분산 가스 공급 수단(도시생략)이 마련되어 분산에 필요한 가스가 공급된다. 공급된 분급용 가스는 분산판(58a)을 통과하고 화살표 N을 따라 배기 후드(55) 내에 공급된다.

분급용 가스로서 공기나 불활성 가스(예를 들어 질소 가스, 아르곤 가스) 등을 이용할 수 있으며, 피처리물의 특성에 따라서 선택하면 된다. 예를 들면 석탄 등 발화성이 있는 피처리물의 경우에는 상기 불활성 가스를 이용하는 것이 적합하다.

이와 같이 외부로부터 분산판(58a)을 통해 배기 후드(55) 내에 분급용 가스를 불어 넣으면 직경이 큰 입자는 떠오르지 않거나 떠오르는 높이가 작아지는데 반해 직경이 작은 입자는 떠오르는 높이가 높아 캐리어 가스에 동반되게 되므로 분급이 가능해진다. 또한 분산판(58a)이 수평인 경우에 비해 직경이 큰 입자를 낙하 슈트를 통해 신속하게 배출구(57)로 낙하시킬 수 있으므로, 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자의 분리 효율이 높아진다.

도 1에 나타내는 바와 같이 회전튜브(10)의 타단에는 스팀 튜브(11) 내에 대한 증기의 공급관(70)과 드레인관(71)이 설치되어 있다.

회전튜브(10)의 일단에는 내부에 스크류를 구비하고 원통형으로 이루어진 스크류 피더(42)가 회전튜브(10)에 끼워져 설치되어 있다. 이 스크류 피더(42)의 일단에는 스크류 피더(42) 내부에 설치된 스크류를 회전운동시키는 모터 등의 구동 수단(43)을 구비하고 있다. 스크류 피더(42)의 상부에는 상부의 덮개에 의해 개폐가 자유로운 공급구(41)가 개구되어 있으며 이 공급구(41)와 스크류 피더(42)의 내부는 연통되어 있다.

본 실시 형태에 관련된 수평형 회전식 건조기에 의해 건조되는 피건조물(W)은 공급구(41)로부터 스크류 피더(42) 내부에 공급되고, 이 스크류 피더(42) 내부에 설치된 스크류를 구동 수단(43)에 의해 회전운동시키는 것에 의해 회전튜브(10)의 내부에 공급되게 되어 있다. 또한 스크류 피더(42) 근방에는 가스 공급구이기도 한 공급구(41)로부터 캐리어 가스로서 공기를 내부에 불어 넣는 가스 공급 수단(도시하지 않은 흡인 장치)이 마련되어 있으며, 이 흡인 장치에 의해 흡인된 공기는 회전튜브(10)의 타단측을 향해 회전튜브(10)의 내부에 분사되게 되어 있다.

다음으로 본 실시 형태에 관련된 수평형 회전식 건조기의 동작에 대해 설명한다.

본 실시 형태에 관련된 수평형 회전식 건조기로 피건조물(W)을 건조시키기 위해서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 먼저 화살표 A를 따라 피건조물(W)을 공급구(41)에 공급한다. 공급구(41)로부터 공급된 피건조물(W)은 스크류 피더(42)에 의해 회전튜브(10) 내로 장입되고, 공급된 증기에 의해 과열된 스팀 튜브(11)에 접촉해 건조되면서 회전튜브(10)의 타단측을 향해 내려간다.

피건조물(W)은 교반 수단(65)이 존재하는 위치까지 도달하면 교반 수단(65)에 의해 교반되고, 계속해서 도 3에 나타내는 바와 같이 회전튜브(10)의 회전과 함께 회전운동하는 상승용 판(61)에 의해 상승된다. 상승된 피건조물(W)은 상승용 판(61)이 회전튜브(10)의 상측에 위치하면 화살표 B로 나타내는 바와 같이 자연스럽게 낙하하고, 그 때 피건조물(W)에 포함되는 미립자가 회전튜브(10) 내에 분산된다(이른바 플라이트 액션).

한편 공급구(41)로부터 흡인된 캐리어 가스는 회전튜브(10)의 일단측에 형성된 흡인 장치에 의해 회전튜브(10) 내를 통과하여 가스 배출구이기도 한 배출구(50)로부터 회전튜브(10) 밖으로 배출된다. 이 때 캐리어 가스는 상승용 판(61)에 의해 회전튜브(10) 내에 분산된 미립자와 함께 배출구(50)로부터 배출된다. 배출구(50)로부터 배출된 캐리어 가스는 화살표 C를 따라 미립자와 함께 배기구(56)를 통해 배기 후드(55)로부터 배기되게 되어 있다. 이와 함께 분산 가스 공급 수단에 의해 배기 후드(55)의 상방을 향해 분급용 가스가 분무되도록 하여 공급된다.

캐리어 가스는 배출구(50)로부터 배출될 때 예를 들어 유속이 5∼10m/s로 되어 있다. 이 유속은 배출구(50)의 면적과 캐리어 가스의 흡인 속도에 따라 적당히 조정된다.

피건조물(W) 중 입자 지름이 크고 중량이 무거운 것은 침강실(90) 내에서 낙하되기 때문에 캐리어 가스에 의해 배출구(50)로부터 배출되지 않고 화살표 G를 따라 배출구(50)로부터 자연낙하한다. 배출구(50)로부터 자연낙하한 피건조물(W)은 화살표 E를 따라 배출구(57)로부터 배출된다. 또 캐리어 가스에 의해 배출구(50)가 배출되었지만 중량이 무거워 캐리어 가스와 함께 배기구(56)까지 도달할 수 없었던 직경이 큰 입자(거친 입자)는 관성에 의해 화살표 F를 따라 하방으로 낙하하고 화살표 E를 따라 다른 피건조물(W)과 함께 배출구(57)로부터 배출된다.

다음으로 본 실시 형태에 관련된 수평형 회전식 건조기의 작용 효과를 설명한다.

본 실시 형태에 관련된 수평형 회전식 건조기와 같이 상승용 판(61)이 회전튜브(10) 내에 형성되어 있는 것에 의해 피건조물(W)에 함유되는 미립자가 회전튜브(10) 내의 공간에 분산되기 때문에, 이 미립자를 캐리어 가스에 실어 캐리어 가스와 함께 배출구(56)로부터 배출시킬 수 있다. 그 결과 피건조물(W)에 포함되는 미립자를 분급할 수 있다.

또 각 상승용 판(61)이 회전튜브(10)의 회전방향(R)을 기준으로 하여 하류측에 위치하는 배출구(50)의 단부를 통과하고 회전튜브(10)의 축심 방향과 평행을 이루는 직선 근방으로부터 연장되도록 배치되어 있기 때문에, 상승용 판(61) 상에 실린 피건조물(W)은 배출구(50)의 바로 하류측에 위치하게 된다. 그렇게 되면 상승용 판(61) 위의 피건조물(W)이 직접 배출구(50)에 들어가 버리는 것을 방지할 수 있게 되어 미립자가 섞인 상태의 피건조물(W)이 배출구(50)로부터 배출되는 일이 없다.

복수의 상승용 판군(60)이 회전튜브(10)의 축심 방향을 따라 간헐적으로 위치하고 있기 때문에, 회전튜브(10) 내를 이동하는 피건조물(W)은 상승용 판(61)이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분을 교대로 통과하게 된다. 그렇게 되면 복수 회로 나누어 피건조물(W)을 상승시키게 되기 때문에 상승 효율이 향상된다.

또한 상승용 판(61)이 회전튜브(10)의 둘레방향을 따라 서로 등간격으로 이간하도록 간헐적으로 위치하고 있으면 효율적으로 피건조물(W)을 상승시킬 수 있다.

구체적으로는 회전튜브(10)의 내벽으로부터 중심측으로 연장되어 회전튜브(10)의 회전과 함께 피건조물(W)을 상승시키는 상승용 판(61)의 군인 상승용 판군(60)을 둘레방향으로 간격을 두어 복수 형성하면, 상승용 판(61)으로부터 낙하하는 곳으로 캐리어 가스가 빠져 나가므로 많은 미립자를 캐리어 가스에 동반시킬 수 있어 배기 후드(55)에서의 분급량을 많게 할 수 있다.

그리고 상승용 판(61)의 군인 상승용 판군(60)에 의해 피건조물(W)과 가열관인 스팀 튜브(11)의 접촉 효율이 보다 높아져 건조 효율이 높아지는 부차적인 이점도 있다.

한편 본 실시 형태에서는 상승용 판군(60) 중 적어도 최하류에 있는 상승용 판군(60)의 상승용 판(61)은 회전튜브(10)의 회전방향을 기준으로 하여 배출구(50)의 하류측 가장자리에 근접한 위치에 상승용 판(61)의 기단이 있고 회전튜브(10)의 내벽으로부터 중심측으로 연장되는 위치 관계에 있다.

이 때문에 회전튜브(10)의 회전방향을 기준으로 하여 배출구(50)의 하류측 가장자리에 근접한 위치에 상승용 판(61)의 기단이 있으면 회전과 함께 피건조물(W)을 감싸 상승시킬 때 회전튜브(10)의 회전방향 하류에 있는 다음 배출구(50)와의 사이에서 많은 피건조물(W)을 감싸 상승시킬 수 있다. 그 결과 킬른 액션과 비교하여 피건조물(W)이 더 미세하게 교반되어 피건조물(W)의 분급 효과를 높일 수 있다.

그리고 본 실시 형태에서 상승용 판(61)은 기단으로부터 회전튜브(10) 중심측으로 연장되고, 연장되는 선단부가 회전튜브(10)의 회전방향을 기준으로 하여 전방으로 휘도록 형성되어 있다.

따라서 회전과 함께 피건조물(W)을 감싸 상승시킬 때 회전튜브(10)의 회전방향 하류에 있는 다음 배출구(50)와의 사이에서 많은 피건조물(W)을 감싸 상승시킬 수 있다. 그 결과 분급 비율을 높일 수 있다.

상승용 판군(60)보다 회전튜브(10)의 일단측에는 회전튜브(10) 내에 공급된 피건조물(W)을 교반하는 교반 수단(65)이 설치되어 있기 때문에, 상승용 판(61)으로 피건조물(W)을 상승시키는 전단에서 피건조물(W)을 교반하게 되어 있어 피건조물(W)이 함유하는 미립자를 없앨 수 있게 되어 있다. 그 때문에 상승용 판(61)에 의한 미립자의 확산을 보다 효율적으로 실시하는 것이 가능해진다.

회전튜브(10)의 둘레벽에 형성되어 회전튜브(10)의 회전운동과 함께 이동하는 배출구(50)와, 이 배출구(50)를 덮도록 하여 설치된 배기 후드(55)의 하부에 고정되어 있어 이동하는 일이 없는 배출구(57)와, 배기 후드(55)의 상부에 형성된 배기구(56)가 조합되어 있기 때문에 배출구(50)와 배출구(57) 사이의 공간에서 캐리어 가스에 의한 분급을 실시할 수 있게 된다. 구체적으로 미립자는 캐리어 가스와 함께 배기구(56)로부터 배출시키고 그 외의 거친 입자는 배출구(57)를 향해 낙하시켜 배출시키는 것에 의해 분급한다.

그래서 본 실시 형태에서는 회전튜브(10)의 외면과 캐리어 가스의 배기구(56) 간의 이간 거리(L)를 회전튜브의 내경(D)에 대해 L>0.3D로 했다. 단, 보다 바람직하게는 0.8D<L<4.0D(특히 1.0D<L<2.5D)로 하는 것을 생각할 수 잇다.

다시 말해 소립자는 캐리어 가스와 함께 배출구(50)로부터 배출되지만, 소립자 중 비교적 직경이 큰 입자는 그 중력에 의해 상승 에너지가 조기에 한계에 도달하므로 그 시점에서 하강하기 시작하는 공간(침강) 영역을 확보하고 그 영역에서 분급하도록 한 것이다.

이것에 의해 캐리어 가스에 동반된 상태로 캐리어 가스의 배기구(56)로부터 외부로 배기되는 소립자 중 비교적 직경이 작은 미립자와의 분급이 가능해지는 것이다.

구체적으로는 이간 거리(L)와 회전튜브(10)의 내경(D)의 관계에 있어서, 이간 거리(L)가 짧으면 상기 공간(침강) 영역을 충분히 확보할 수 없어 목적으로 하는 분급 기능이 충분하지 않게 된다.

한편, 이간 거리(L)가 과도하게 길면 장치가 과대해질 뿐만 아니라 캐리어 가스에 동반되는 입자량이 적어져, 이 관점에서 목적으로 하는 분급 기능이 충분하지 않게 된다.

상기한 이간 거리(L)와 회전튜브(10)의 내경(D)의 관계는 실용적으로 사용되고 있는 STD의 사이즈, 피건조물 종류, 필요한 분급 능력 등 각종 시뮬레이션에 의해 얻은 것이다.

그리고 상측 부분(55u)의 내부가 공기로 채워진 공간인 침강실(90)로 되어 있기 때문에, 입자와 함께 캐리어 가스에 동반된 결점 입자는 침강실(90) 내에서 관성에 의해 낙하하여 배출구(57)로부터 배출되게 된다.

배출구(50)의 하측에는 상측을 향해 분급용 가스를 분사시키는 분산 가스 공급 수단이 형성되어 있기 때문에 배출구(50)로부터 자연 낙하하는 미립자를 배기구(56)를 향해 상승시킬 수 있게 되어, 그 결과 미립자의 제거율을 향상시킬 수 있게 된다.

즉, 상술한 바와 같이 피건조물(W)의 직경이 큰 입자는 주로 회전튜브(10)가 회전하고 배출구(50)가 하측에 위치할 때 중력에 의해 배출구(50)를 통해 낙하·배출되지만, 그 때 캐리어 가스에 동반되지 않고 직경이 작은 입자가 입경이 큰 입자의 입자 사이 등에 물리적으로 동반되는 것이 있다.

그런데 회전튜브(10)의 타단측 단부의 하측에 배출구(50)로부터 배출되는 피건조물(W)을 수용하여 배출구(57)로 유도하는 분산판(58a)을 마련하여 외부로부터 분산판(58a)을 통해 배기 후드(55) 내에 가스를 불어 넣으면 직경이 큰 입자는 떠오르지 않거나 떠오르는 높이가 작은데 반해, 직경이 작은 입자는 떠오르는 높이가 높아 캐리어 가스에 동반되게 되므로 분급이 가능하다.

그리고 분산판(58a)이 수평인 경우와 비교하여 직경이 큰 입자를 낙하 슈트를 통해 신속하게 배출구(57)로 낙하시킬 수 있으므로, 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자의 분리 효율이 높아진다.

여기서 본 실시 형태에 관련된 수평형 회전식 건조기의 변형예의 개념도를 도 6에 나타내고 이 변형예를 이하에 설명한다.

즉 상기 설명에서는 4개의 상승용 판(61)을 회전튜브(10)의 내부에 가지고 있는데 반해, 도 6에 나타내는 바와 같이 본 변형예에서는 회전튜브(10)의 내벽으로부터 회전튜브(10)의 축심을 향해 연장되는 상승용 판(61)이 등피치로 12개 배치되어 있다.

이 때문에 본 변형예에서는 상승용 판(61)의 수가 더 많아진 점에서 상승용 판(61)에 의한 상승 효과가 높아져 피건조물(W)에 포함되는 미립자가 회전튜브(10) 내에 더 효율적으로 분산된다.

다음으로 본 발명에 관련된 수평형 회전식 건조기의 다른 실시 형태를 첨부한 도면을 참조하면서 설명한다.

[제2 실시 형태]

도 4에 나타나는 것은 본 발명에 관련된 수평형 회전식 건조기의 제2 실시 형태를 나타내고 있다.

본 실시 형태에 관련된 수평형 회전식 건조기는 배기 후드(55) 내에 제2 분급 수단(58)의 위치가 다른 점에서 제1 실시 형태에 관련된 수평형 회전식 건조기와 다르다. 더욱 상세하게 설명하면, 본 실시 형태에 관련된 수평형 회전식 건조기는 배출구(57)가 하측을 향해 개구되어 있지 않고 사이드를 향해 개구되어 있다. 이 배출구(57)의 하측에는 제2 분급 수단(58)이 형성되어 있고, 분산판(58a)이 수평으로 형성되어 있다.

본 실시 형태에 관련된 수평형 회전식 건조기는 이상과 같이 구성되어 있기 때문에 배출구(57)를 배기 후드(55)의 사이드에 마련할 수 있다. 그 때문에 배기 후드(55)의 하측에 배기구(57)를 형성하는 공간이 충분하지 않아도 된다.

여기서 본 실시 형태에 관련된 수평형 회전식 건조기의 변형예의 개념도를 도 7에 나타내고 이 변형예를 이하에 설명한다.

즉 상기 설명에서는 4개의 상승용 판(61)을 회전튜브(10)의 내부에 가지고 있는데 반해, 도 7에 나타내는 바와 같이 본 변형예에서는 회전튜브(10)의 내벽으로부터 회전튜브(10)의 축심을 향해 연장되는 상승용 판(61)이 등피치로 12개 배치되어 있다.

이 때문에 본 변형예에서는 배출구(57)를 배기 후드(55)의 사이드에 마련한 효과가 얻어질 뿐만 아니라, 상승용 판(61)의 수가 더 많아졌기 때문에 상승용 판(61)에 의한 상승 효과가 높아져 피건조물(W)에 포함되는 미립자가 회전튜브(10) 내에 더 효율적으로 분산된다고 하는 효과가 얻어진다.

[그 외의 실시 형태]

본 발명에 관련된 수평형 회전식 건조기인 수평형 회전식 건조기에서는 상승용 판군(60)당 상승용 판(61)의 개수가 4개가 아니어도 되며 특별히 한정되지 않지만, 상승 용량을 확보하기 위해 4∼6개로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한 배출구(50)의 1열당 수는 특별히 한정되지 않지만, 압력 손실의 저감, 미립자의 분산, 회전튜브(10)의 기계 강도 등을 고려해 10∼17개로 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 석탄의 건조에 한정되지 않고 식품산업에서의 식품의 건조, 분급이나 화학공업에서의 화학제품 건조 분급 등 건조와 분급을 필요로 하는 산업에 폭넓게 적용할 수 있다.

10: 회전튜브 11: 스팀 튜브(가열 수단)
41: 공급구 50: 배출구
55: 배기 후드 56: 배기구
57: 배출구 58a: 분산판
60: 상승용 판군 61: 상승용 판
65: 교반 수단

Claims (2)

1. 일단측에 피건조물의 공급구; 타단측에 피건조물의 배출구를 가지고, 축심 방향 둘레로 회전이 자유로운 회전튜브와, 회전튜브 내부를 가열하는 가열 수단을 구비하며, 상기 회전튜브의 공급구로부터 장입한 피건조물을 배출구로부터 배출하는 과정에서 상기 가열 수단에 의해 가열 건조시키는 수평형 회전식 건조기로서,
   상기 회전튜브의 일단측에는 캐리어 가스를 불어 넣을 수 있는 가스 공급구를 마련하고,
   상기 회전튜브의 타단측에는 상기 캐리어 가스를 배출시킬 수 있는 가스 배출구를 마련하며,
   상기 회전튜브의 타단측 단부에는 그 둘레방향으로 복수의 상기 배출구를 형성함과 함께 상기 회전튜브의 타단측 단부 전체를 덮는 배기 후드를 마련하고,
   상기 배기 후드는,
   상부에 상기 캐리어 가스의 배기구를 형성하고, 상기 캐리어 가스에 포함되는 입자를 분급하는 침강실을 구성하는 상측 부분과,
   상기 회전튜브의 타단측 부분이 위치하는 중간부분과,
   하부에 상기 피건조물의 고정 배출구를 형성한 하측 부분을 가지며,
   상기 회전튜브의 외면과 상기 캐리어 가스 배기구 간의 이간 거리(L)를 상기 회전튜브의 내경(D)에 대해 4.0D>L>0.8D로 한 것을 특징으로 하는 수평형 회전식 건조기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 침강실은, 상기 배기 후드의 중간부분보다 폭이 넓은 수평형 회전식 건조기.
   

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