KR20230061600A - 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 시멘트 제조공정 중 소성로의 배출가스와 선회식 연소기에서 배출되는 연소가스 및 크링커, 석회석, 물을 시멘트분쇄기에 공급하여 시멘트분쇄기에서 미분되는 생석회와 반응시킴으로서 연소가스에 포함되어 있는 각종 유해가스 및 산성가스와 시멘트의 수분 제거 및 시멘트분쇄공정시 필요한 열원을 공급하여 고품질의 시멘트를 얻을 수 있도록 한 것에 그 특징이 있다.
Description
본 발명은 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 시멘트 제조공정 중 소성로의 배출가스와 선회식 연소기에서 배출되는 연소가스를 시멘트분쇄기에 공급하여 시멘트분쇄기에서 미분되는 생석회 성분과 반응시킴으로서 연소가스에 포함되어 있는 각종 유해가스 및 산성가스와 시멘트의 수분 제거 및 시멘트분쇄공정시 필요한 열원을 공급하여 고품질의 시멘트를 얻을 수 있도록 한 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 해외 시멘트제조공업의 경우 제조과정에서 발생된 폐기물을 2차 연소실의 연료로 사용하는 곳이 많다. 물론, 국내의 시멘트 공업에서도 소성시설에 일부 폐기물을 처리토록 허가하고 있다. 하지만, 소성시설에 자동으로 투입할 수 있는 폐기물은 기술적으로 한정되어 있고, 소성시설운전에 영향을 주거나 안전사고의 위험이 따르기 때문에 사용을 기피하고 있다.
한편, 폐기물은 폐기물처리업체에 위탁하여 처리하기도 하는데, 현 국내에는 특정폐기물처리업체의 수가 태부족이고, 처리비용 또한 상당히 비싸다. 여기서, 폐기물이라 함을 폐유, 폐그리스, 폐벨트, 폐고무류등 특정 및 일반폐기물을 포함한다.
시멘트 생산설비에서 폐기물 처리시 폐유의 경우는 폐유저장시설을 설치하고 펌프로 폐유를 소성시설의 버너로 공급하여 연소한 경우도 있었고, 폐기물의 경우는 소성시설 입구에서 인력으로 직접투입하거나 또는 예열탑에 투입구를 설치하여 인력으로 직접투입하여 처리하고 있다.
하지만, 혼합된 폐유를 소성시설에 버너를 이용하여 투입하여 처리한다는 것은 발열량이 일정치 않아 클링커의 품질기준인 프리라임(Free Lime)이 높게 나타나는 문제가 발생하여 실패하고 말았다.
특히, 점도가 높은 폐그리스(Grease)의 처리는 가장 큰 문제로 대두되는데, 이 폐그리스를 소성시설입구나 예열탑에 투입시 정량투입이 불가능하여 투입량이 일정치 않다. 이럴 경우 일산화탄소의 농도가 상승되어 소성시설의 가동에 지장을 초래하는 폐단이 있다. 또한, 일반 폐기물의 경우 예열탑으로 폐기물을 운반하여 인력으로 투입하게 됨으로써 많은 인건비가 소요되는 결점도 있다
따라서, 상기한 종래 문제점을 감안하여 대한민국 특허등록 제0186730호 "시멘트 생산설비에서 폐기물 처리방법"을 안출한 것으로서, 상기한 대한민국 특허등록 제0186730호는 폐기물처리시설(열분해기, 연소기, 소각장치 등을 포함하여 총칭함)의 배기관을 폐열회수덕트에 연결하여 폐기물 처리 시설에서 발생된 유해 배기가스를 시멘트생산설비의 2차연소실로 유입시켜 재 연소시킨 후 2차 연소된 배기가스를 예열탑으로 유입시켜 예열시 필요한 온도를 제공받는 것이다.
한편 상기 폐기물처리시설에서 공급된 유해가스가 다량 함유되어 있는 배기가스를 단순히 소성로로 이동되는 석회석을 예열시키는 온도로 사용한 후 열교환 이 이루어져 시멘트 원료가 일정한 온도로 예열되면 열교환이 이루어진 배출가스를 외부로 배출하기 때문에 예열탑에서 배출되는 가스에는 HCl, SO2, NOX, CO등의 유해가스가 포함된 상태로 대기중으로 배출되어 대기오염을 일으키는 문제가 있다.
상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 본 발명의 목적은 시멘트 제조공정 중 크링커 제조시 발생되는 생석회(CaO) 분말이 포함된 배출가스와 선회식 연소기에서 배출되는 연소가스를 시멘트분쇄기에 공급하여 연소가스에 포함되 유해가스 제거 및 고품질의 시멘트를 얻을 수 있도록 한 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법을 제공하는데 있다.
이러한 본 발명의 목적은 시멘트 제조방법에 있어서, 시멘트 제조공정 중 소성로의 배출가스와 선회식 연소기에서 배출되는 연소가스 및 크링커, 석회석, 물을 시멘트분쇄기에 공급하여 시멘트분쇄기에서 미분되는 생석회와 반응시킴으로서 연소가스에 포함되어 있는 각종 유해가스 및 산성가스와 시멘트의 수분 제거 및 시멘트분쇄공정시 필요한 열원을 공급하여 고품질의 시멘트를 얻을 수 있도록 한 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법에 의하여 달성된다.
상기 연소가스를 냉각하는 냉각공정은 선회식 연소기에서 배출되는 연소가스에 외기를 혼합하여 온도를 저하시키며 외기가 혼합된 공기에 물을 분무하여 연소가스의 수분함량을 높이면서 냉각하는 것을 특징으로 하는 소성로의 배출가스와 선회식 연소기의 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법에 의하여 달성된다.
상기 냉각공정 후 연소가스의 냉각온도는 300~400℃인 것을 특징으로 하는 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법에 의하여 달성된다.
상기 선회식 연소기로 공급되는 크링크 제조시 발생되는 분진가스의 온도는 약 200~250℃ 범위인 것을 특징으로 하는 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법에 의하여 달성된다.
이와 같은 본 발명의 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법은 시멘트 제조공정 중 소성로의 배출가스와 선회식 연소기에서 배출되는 연소가스 및 크링커, 석회석, 물을 시멘트분쇄기에 공급하여 시멘트분쇄기에서 미분되는 생석회와 반응시킴으로서 연소가스에 포함되어 있는 각종 유해가스 및 산성가스와 시멘트의 수분 제거 및 시멘트분쇄공정시 필요한 열원을 공급하여 고품질의 시멘트를 얻을 수 있는 등의 효과가 있는 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 소성로의 배출가스와 선회식 연소기의 연소가스를 이용한 시멘트 제조방법을 보여주는 시멘트생산설비 배치도.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
첨부도면 도 1은 본 발명의 기술이 적용된 소성로의 배출가스와 선회식 연소기의 연소가스를 이용한 시멘트 제조방법을 보여주는 시멘트생산설비 배치도로써 먼저 이에 따른 본 발명에 있어서 시멘트의 제조방법은 광산(A)에서 채광된 석회석은 조세기(Crusher)(B)를 통과하면서 대형 석회석을 30mm 크기로 분쇄한다(채광 및 조쇄공정이라함). 첨부도면 C는 시멘트 원료중 석회석을 제외한 점토질 원료와 산화철 원료 등을 저장하고 공급하는 부원료 치장(ADDITIVE MATERIAL STORAGE)이다.
한편 상기 조세기(B)에서 일정한 크기로 파쇄된 석회석의 성분을 분석하여 주성분인 석회(CaC), 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화철(Fe2O2)을 포함한 원료를 일정한 성분이 되도록 필요한 비율로 배합하여 원료분쇄기(D)를 이용하여 100㎛ 이하 크기로 분쇄한다(원료혼합 및 분쇄 공정이라함).
상기 일정한 크기로 분쇄된 석회석을 저장기(E)에서 저장 보관하며 일정량을 다음 공정에 공급한다. 상기 저장기(E)에 저장된 석회석은 예열기(F)로 이송되며 상기 예열기(F)에서는 미분쇄된 원료를 주 가열기인 소성로(G)에 투입하기 전에 약 900℃까지 가열하여 소성로(G)의 열효율 및 생산성을 증가 시키기 위한 설비이다.
상기 소성로(G)는 분쇄된 원료를 1,400~1,500℃로 가열하여 시멘트 원료들이 화학반응을 일으켜 조약돌 형태의 시멘트 반제품인 크링커(CLINKER)를 생산하게 된하며 상기 예열기(F)와 소성로(G) 작업을 소성공정이라 한다.
물론 상기 소성로(G)에서 냉각기(H)로 배출가스를 이송시키기전 요소수를 분무하여 배출가스에 포함되어 있는 질소산화물을 제거할 수도 있다.
상기 소성로에서 배출된 고온의 크링커(CLINKER)를 100℃ 이하로 냉각기(H)에서 급냉시킨 후 냉각된 크링커(CLINKER)에 석고 등을 첨가하여 미세한 분말로 시멘트분쇄기(I)를 사용하여 완재품인 시멘트를 만들며, 상기와 같이 제조된 시멘트는 물류이송수단(J) 즉 전용 화물열차, 트럭, 선박을 이용하여 출하기지로 이송된다(출하공정이라 한다).
이때 배출가스는 소성로(G)를 통과한 약 1,400~1,500℃로 가열된 배출가스가 냉각기(H)를 통해 약200~250℃로 냉각하여 배출되며 상기한 배출가스에는 다량의 생석회(Ca0) 분진과 탄산가스(CO2)가 포함되어 있으며, 염화물(CaCl2),황화물(CaSO4) 산성가스 등과 불연분(Ash)가 혼합되어 배출되는 연소가스를 시멘트분쇄기(I)에 공급한다.
이때 상기 연소가스는 배기덕트(L1)를 통과하면서 일정한 온도로 냉각된 후 상대적으로 저온이 된 연소가스를 시멘트분쇄기(I)에 일정량의 석회석과 물을 일정한 비율로 함께 공급하여 분쇄중인 시멘트와 반응하도록 한다.
상기 선회식 연소기(L)에서 배출되는 연소가스는 약 800~1000℃ 정도 범위의 온도를 갖는데 이때 선회식 연소기(L)에서 배출되는 연소가스를 냉각시기기 위하여 대기중 공기 또는 냉각된 압축공기 중 어느 하나인 외기를 배출되는 배출가스와 혼합시키면서 연소가스에 물을 분무하여 습도가 높은면서 온도를 약300~400℃으로 조절 한다.
따라서 연소가스에는 많은 수분이 포함되어 있는 습연소가스 상태로 공급되며 상기 약300~400℃의 온도로 조절된 습연소가스는 시멘트분쇄기(I)에 석회석과 물을 함께 공급하여 분쇄중인 시멘트와 반응하도록 한다.
상기 온도가 조절된 습연소가스가 시멘트분쇄기(I)에 공급되면 소성로(G)에서 고온으로 가열된 크링커를 100℃ 이하로 냉각기(H)에서 급냉시 흡착된 수분과 상기 크링커에 혼합되는 석고 등에 흡착된 수분을 제거한다.
또한 냉각기(H)를 통과하여 공급된 배출가스의 탄산가스(CO2)는 선회식 연소기의 연소가스에 포함되어 있는 탄소(C)와 반응하여 가연성가스 일산화탄산(CO)로 치환된다.
한편 상기 온도가 일정 범위로 조절된 연소가스는 시멘트분쇄기(I) 내부에서 분쇄중인 시멘트와 반응하여 염화물(CaCl2),황화물(CaSO4) 및 산성가스가 아래와 같이 반응하여 제거된다.
Ca0 + H2O → Ca(OH)2
CO2 + C → 2CO
Ca(oH)2 CO2 → CaCO3↓ + H2O
2Cl + H2O → 2HCl + 1/2O2
2HCl + CaO → CaCl2↓
SO2 + 1/2O2 → CaO + CaSO4↓
SO2 + H2O → HSO3 + H
2HSO3 + Ca(OH)2 → CaSO3 + 2H2O
CaSO3 + 1/2O2 → CaSO4↓
SO2 + Ca(OH)2 + 1/2O2 → CaSO4↓ + H2O
2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2↓ + 2H2O
2HF + Ca(OH)2 → CaF2 + 2H2O
2H + O2 → H2O + Q(열량)
여기서 연소가스에 포함된 CaCO3와 CaSo4와 CaCl2는 고체 상태이므로 분쇄되는 시멘트와 함께 토출된다. 한편 시멘트분쇄기(I) 내부에서 반응하는 생석회(CaO)의 양이 적을 때 시멘트분쇄기(I)에는 시멘트 반제품인 크링커(CLINKER)가 있어 상기 크링커(CLINKER)에는 1.5%의 생석회(CaO)가 잔류하기 때문에 생석회(CaO)이 적어 반응이 일어나자 못하는 문제점이 보안된다.
상기한 종래 일반적인 제조방법에 의한 생산된 시멘트와 본 발명에 있어서 시멘트분쇄기(I)에 소성로에서 배출되는 230℃의 배출가스 411,200N㎥/h 양과 선회식 연소기에서 배출되는 1,000℃의 연소가스 31,345N㎥/h 양과 석회석 142t/h, 물 35ml/h를 공급하여 생산된 시멘트의 수분함수량과 시멘트분말 크기 분포를 실험을 통해 살펴보았다.
| 수분함수량 | 시멘트 입자 크기(㎛) | |
| 종래 | 1% 이하 | 44㎛기준 90% 이상 |
| 본 발명 | 0.7 이하 | 44㎛기준 90% 이상 |
상기 실험에서 알 수 있듯 시멘트를 분쇄하는 시멘트분쇄기(I)에 약300~400℃ 온도를 갖는 연소가스를 공급하면 시멘트분쇄기(I)에 의해 분쇄되는 시멘트를 예열하는 효과를 나타내기 때문에 분쇄작업이 용이하다는 것을 알 수 있으며 상기 온도 분위기에서 시멘트에 흡착된 수분을 제거하는 효과도 얻을 수 있다.
한편 상기 실험 조건과 동일하게 시멘트에 포함되어 있는 유해가스 잔류여부를 측정하였다.
| 중금속 잔류여부 | 잔류성 유기오염물질 (다이옥신·퓨란류) |
방사설물질 | |
| 종래 | Cr 150ppm이하 | 0.1ng-TEO/Nm3 없음 | |
| 본 발명 | Cr 125ppm이하 | 0.05ng-TEO/Nm3 | 없음 |
상기 표에서 알 수 있듯 약300~400℃ 온도를 갖는 연소가스에 포함된 산성가스가 시멘트와 반응하여 시멘트에 포함되어 있는 유해가스를 중화시켜 제거할 수 있음을 알 수 있다.
이와 같은 본 발명의 소성로의 배출가스와 선회식 연소기의 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법은 시멘트 제조공정 중 소성로에서 배출되는 가스에는 생회석(CaO)이 다량 포함된 배출가스와 산업폐기물 및 생활 일반쓰레기 등의 고형연료를 사용하는 선회식 연소장치에서 배기되는 연소가스를 시멘트분쇄기에 공급하여 시멘트분쇄기에서 미분되는 생석회와 반응시킴으로서 연소가스에 포함되어 있는 각종 유해가스 및 산성가스를 제거하며 그로 인하여 연소가스의 여과장치를 별도로 설치하지 않아도 되며 연소가스와 시멘트분쇄공정시 필요한 열원을 공급하여 고품질의 시멘트를 얻을 수 있도록 하는 등의 효과가 있는 유용한 발명이다.
Claims (4)
- 시멘트 제조방법에 있어서,
시멘트 제조공정 중 소성로의 배출가스와 선회식 연소기에서 배출되는 연소가스 및 석회석, 물을 시멘트분쇄기에 공급하여 시멘트분쇄기에서 미분되는 생석회와 반응시킴으로서 연소가스에 포함되어 있는 각종 유해가스 및 산성가스와 시멘트의 수분 제거 및 시멘트분쇄공정시 필요한 열원을 공급하여 고품질의 시멘트를 얻을 수 있도록 한 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 연소가스를 냉각하는 냉각공정은 선회식 연소기에서 배출되는 연소가스에 외기를 혼합하여 온도를 저하시키며 외기가 혼합된 공기에 물을 분무하여 연소가스의 수분함량을 높이면서 냉각하는 것을 특징으로 하는 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 냉각공정 후 연소가스의 냉각온도는 300~400℃인 것을 특징으로 하는 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 선회식 연소기로 공급되는 크랭크 제조시 발생되는 분진가스의 온도는 약 200~250℃ 범위인 것을 특징으로 하는 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210145205A KR102618724B1 (ko) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | 선회식 연소기의 배출가스와 소성로 배출가스를 이용한 시멘트 제조방법 |
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| KR20230061600A true KR20230061600A (ko) | 2023-05-09 |
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| KR100186730B1 (ko) | 1996-03-18 | 1999-04-15 | 김관영 | 시멘트 생산설비에서의 폐기물 처리방법 |
| KR20000013513A (ko) * | 1998-08-10 | 2000-03-06 | 윤명조 | 산소부화 폐기물 소각장치 및 소각방법 |
| KR20010012225A (ko) * | 1998-03-03 | 2001-02-15 | 카무라 미치오 | 시멘트 제조장치 |
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| JP7053224B2 (ja) * | 2017-11-10 | 2022-04-12 | ユニ・チャーム株式会社 | 使い捨ておむつのパッケージ |
-
2021
- 2021-10-28 KR KR1020210145205A patent/KR102618724B1/ko active IP Right Grant
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| KR102618724B1 (ko) | 2023-12-29 |
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