KR800001423B1 - 시멘트와 같은 미세과립형 물질의 열처리 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

시멘트와 같은 미세과립형 물질의 열처리 방법

제1도는 측예열기에 적용된 본 발명에 따른 방법을 나타내주는 단면도.

제2도는 사이클론 예열기에 적용된 본 발명에 따른 방법을 나타내 주는 단면도.

본 발명은 회전로에서 나온 폐기가스에 의해 예열기에서 예열되고, 다음에 회전로에서 마지막으로 연소되는 분말원료 시멘트와 같은 미세과립형 물질의 열처리 방법에 관한 것인데, 회전로에서 그 물질은 예열기로부터의 가스흐름(流)으로부터 되풀이하여 분리되고 그 물질 자체의 중력에 의해 농류 형태로 예열기의 낮은 부분에 닿으며, 그러한 낮은 부분에서 물질흐름의 적어도 일부분은 반대 방향의 가스흐름 속에서 다시 파괴되고, 또한 미세하게 분쇄된 형태의 연료가 물질이 가스흐름에서 파괴되기 전에 물질의 흐름에 가해진다.

시멘트, 알루미나, 석회, 마그네사이트, 돌로마이트 등의 제조에서 미세한 과립형 물질의 열처리는 흔히 그것이 가마에서 최종적으로 연소되거나 소결되기 전에 회전로에서 나온 뜨거운 배기가스에 의해 예열기에서 일차로 가열시킴으로서 이루어진다. 그러한 경우 가열 조작의 대부분은 회전로에서 이루어지는 반면 총 열에너지의 단지 적은 부분만이 예열기내의 물질에 적용된다. 회전로의 특히 높은 생산비용을 고려해볼 때 이러한 회전로와 예열기 사이의 가열조작의 분리는 적절하지 않다. 회전로의 단면과 길이를 더작게 하기 위해서, 예열기와 가마 사이에 예열구역이 설치되어 왔는데, 거기서는 가온된 물질이 가능한한 강하게 가열된다. 그러한 가소구역을 설계하는데 있어서 특별한 문제점은 물질의 개개 입자들의 과연소를 피하기 위해 물질에 극히 균일한 연료공급이 필요하다는 것이다.(괴화나 응어리 같은 것을 피하기 위해) 공지의 한 방법에서는 이러한 가소구역은 버너에 의해 직접 가열되는 유동화된 층으로 되어 있는데, 그로부터 물질은 가마속으로 들어간다. 또 다른 공지의 방법에서는, 물질과 연료가 교차되게 입출되는 연소실을 이용하고 있다. 이러한 방법들의 단점은 가소구역의 생산비용이 매우 높다는데 있는데, 이 때문에 회전로의 크기의 축소에 의해 이룰 수 있는 절약분의 상당한 부분을 상실하게 되는 것이다. 다른 공지의 방법에서는 가소구역은 하나의 싸이크론 연소실로 되어 있는데, 그 안으로 각각 분리된 가스류가 송풍기에 의해 이동된다. 이 싸이크론 연소실을 이탈하는 가스들은 가마에서 예열기의 가장 낮은 싸이크론에 이르는 도관에서 회전로에서 나오는 배기가스와 결합한다. 예열기의 끝에서 둘째 싸이크론으로 부터 회수된 물질과 연료는 이 싸이크론 연소실에 따로따로 공급된다.

이 연소실에는 따라서 불꽃이 형성되고, 그 불꽃열은 일부는 접촉, 일부는 방사에 의해 개개의 고형입자에 전달된다. 이러한 공지의 방법에서의 특별한 단점은 싸이크론 연소실과 그 부속장치들의 부가적인 사용에 기인한 공장의 비용문제는 차치하고라도 싸이크론 연소실에서 이루어진 불꽃으로 부터의 열전달이 비 효율적이라는 점인데, 이는 극히 짧은 체류시간과, 싸이크론 연소실에 공급되는 물질의 상당한 부분이 가스류에 의해 즉시 그 연소실로부터 다시 제거되기 때문이다. 미국 특허 3,904,353호에 보면 냉각기로부터 나온 추가 연료와 폐기가스는 회전로에서 싸이크론 예열기에 이르는 가스도관에 공급되며, 그곳에서 끝에서 둘째 싸이크론 단계로부터의 물질 출구 도관이 끝나게 되는 방법이 나와 있다. 이 연료는 가스 도관에 들어가는 즉시 연소상태를 맞기 때문에 연료는 고형물질과 접촉하기 전에 대부분 연소된다. 연소 가스에서 물질에 이르는 적당한 열전달을 적절하게 이루기 위하여 싸이크론 예열기에 이르는 도관은 상대적으로 길게 만들어야 하며, 이것은 공장에서 상당한 추가부담이 된다. 그럼에도 불구하고 이 방법으로는 추가연료에 함유된 열에너지의 상당한 부분이 배기가스와 함께 예열기로부터 상실되어 열 균형이 나빠지게 되는 것을 방지할 수 없다.

미국특허 제 3,910,754에 따르면 공지의 방법에서의 상기 단점들은 예열기를 통하여 흐르는 가스로 이 물질이 다시 들어가는 위치에서 연료를 예열기내의 물질의 흐름중에 공급시키며, 따라서 물질이 가스류 내에서 완전히 분쇄되기 전에 연료를 미세하게 분쇄된 형태로 공급시키는 방법으로 그 해결을 시도하고 있다.

미세하게 분쇄된 연료와 예열된 물질의 균일한 혼합은 개개입자들의 과열없이 그 뒤에 일어나는 연소과정중에 물질에 대한 고도의 열전달을 위한 주된 선결, 요건임이 실제로 알려져 있다. 만약 연료가 물질이 흐름에 가해지기는 했으나, 가스류에 충분히 확산되지 않으면 적어도 연료에 공급된 즉시는 연소상태가 이루어지지 않게된다.

연료와 혼합된 고형물질의 흐름이 가스류에 도입되었을 때에만 고형물의 농도가 떨어지게 되고, 연료에 산소가 과다하게 증가되어 연소상태가 일어난다. 연료가 물질의 흐름에 가해졌으나, 이것이 기체류 안에서 아직 충분히 확산되지 않을때는 개개의 연료입자들은 고형물질의 입자에 직접 부착하여 물질의 흐름이 도입되었을 때 이런 상태로 가스 도관의 단면 전체에 걸쳐 분포한다. 예를들어 연료로서 기름이 가해지면 개개의 고형입자들과 연료는 그들이 연소조건이 좋은 가스류에 도착하기전에 개개의 고형입자들은 기름층으로 코팅된다.

이러한 방법으로 열은 열 소비위치에서 직접적으로 생상되어 연료에서 고형물질로의 적당한 열 전도는 매우 짧은 시간과 매우 작은 거리에서 이루어진다. 앞서 후자의 특허에 의한 방법의 보다 나은 개선책으로서, 본 발명에서는 예열기내에서 연료의 첨가가 가장 효과적인 위치를 정하는 문제를 다루고 있다.

본 발명에서는 예열기내의 가장 낮은 부분에 존재하는 물질의 흐름에 연료를 가해 줌으로써 이 문제를 해결하고 있다. 이 위치에서는 실제로 미세한 입자물질의 최대농도가 존재한다. 그러므로 이 위치는 연료와 고형물질이 과량의 연소 공기에 의해 이루어지는 연소상태 이전에서 먼저 치밀하게 혼합이 이루어지는 최적 위치가 된다.

예열기의 최저 부분으로 연료를 공급시키면 새로운 잇점이 생긴다. 즉, 연소중에 형성된 뜨거운 가스들이 예열기 전체를 통과하여야 하며 그렇게 해서 예열된 물질에 대한 열 에너지 전달의 최적조건을 제공할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 방법은 고도의 효율성(플랜트 크기에 비해)과 매우 경제적인 열 소비에 의해 특징지어진다. 이러한 방법은 여러 가지 구조의 가스 예열기를 만드는데 유용하게 적용될 수 있다. 그것은 특히 단면적상의 많은 제한을 갖는 환류 축 예열기에 적용될 수 있으며, 또한 차곡차곡 겹쳐 위치된 원심실들과 여러 싸이크론으로 구성되는 예열기에도 특히 유용하다. 만약 예열기가 그의 낮은 부분에 슈트형으로 기울어진 면을 가지고 있어서 물질이 그 면을 따라 회전로에 공급될 경우, 고형 물질의 흐름에 대한 연료의 첨가는 우선적으로 이 슈트형 표면에 인접하여 일어난다. 예열기의 최저 부위에 존재하며 전기한 슈트형 표면을 따라 이동하는 물질흐름의 대부분은 그 회전가마로부터의 배기가스에 의해 전이 위치에서 회전로로 도입되어 소용돌이 쳐지고 예열기의 보다 낮은 하부로 되돌려진다.

고형물질에 가해진 연료가 여기서 태워지기 때문에, 즉 대부분이 예열기의 최하 부분에서 태워지기 때문에, 고형물질에 대한 최적의 열 전달이 이루어지며, 회전로 속으로 들어가기전의 물질에 대한 상당한 가열이 이루어진다.

첨부한 도면들의 제1도와 제2도에 발명에 의한 두가지 실체들을 나타내었다.

미세과립형 물질의 열처리를 위한 제1도에 나타낸 플랜트는 역류축 예열기(1)(단지 일부분만이 보여짐)과 회전로(2)(역시 그것의 상부 유입부분만이 보여짐)로 되어 있다. 역류 축 예열기(1)에는 서로 간격지어 겹쳐져 있는 단면 수축부 즉, (3),(4)가 있으며, 이를 통하여 회전로(2)로부터 나온 배기가스(화살표 5)가 하부에서부터 위를 향해 지나간다. 미세과립 물질은 일반적으로 축 예열기(1)에서 아래로 향하여 화살표(6)에 의해 나타내어진 통로를 따라 움직인다. 예를들어 물질의 흐름이 단면 수축부(4)위에 위치되는 연통부위(7)을 따라 축 예열기 밑에 있는 다음 챔버(8)속으로 들어가면, 물질의 흐름은 반대로 흐르는 가스류(화살표 5)에서 다시 분쇄되고, 일부는 다시 위로 올라가서 예열기 벽에 위치되게 된다.

그렇게 해서 물질은 그 다음에 위치한 단면 수축부(3) 위에 위치한 연통부위(9)를 따라 가장 낮은 예열기 챔버(10)으로 들어가며 이러한 과정이 반복된다. 챔버(10)에 있는 물질의 흐름은(화살표 12) 역류축 예열기(1)의 하부 마개를 형성하는 슈트형으로 기울어진 표면(11)을 따라 회전로(2)안에 공급된다. 본 발명에 의하면 연료(화살표 13)는 이 슈트형으로 기울어진 표면(11)부분의 물질흐름(화살표 12)에 미세하게 분리된 형태로 공급된다. 이러한 과정은 하나 이상의 랜스(14)를 통해 액체연료를 분무함으로서 이룰 수 있다. 고형물질(화살표 12)의 흐름의 어떤 부분(화살표 15)은 즉시 회전로(2)에 들어간다. 이 흐름(화살표 12)의 대부분(화살표 15)는 가마로부터 나온 배기가스(화살표 5)에 의해 가마(2)에 대한 전이 구역에 도입되어 축예열기(화살표 17)의 가장 낮은 챔버(10)로 역류한다. 슈트형으로 기울어진 표면(11) 부분에 첨가된 연료는(화살표 13) 비교적 높은 농도로 존재하는 고형물질의 흐름과 혼합된다. 그러나 이 연료의 연소는 고형물질이 가스류 안에 확산되었을 때 일차적으로 일어난다. 제2도에 보인 플랜트에는 회전로(9)에 선행된 예열기(21) 및 그의 낮은 부분만이 나타나 있으며 다수의 겹쳐진 싸이크론들과 원심실들로 이루어져 있다. 예열기의 가장 낮은 단계는 평행으로 조작되는 두 개의 싸이크론(22, 23)으로 이루어진다.

예열기(21)의 다음 윗쪽단계에는 중앙 싸이크론(24)이 있다.

그 다음의 위쪽 단계에는 평행한 두 개의 싸이크론(25, 26)이 있다.

회전로(2)(화살표 27)에서 나온 배기가스는 싸이크론(22, 23)에 이르는 도관(28)을 일차로 통과한다. 싸이크론(22)와 (23)을 통과하는 두 개의 분리된 가스류들은 중앙 싸이크론(24)에서 결합한다. 두 싸이크론(25, 26)으로부터 누적된 고형물질(화살표 29)은 싸이크론(24)에 들어가 다시 누적되어 도관(28)을 지나고(화살표 30), 또한 상승가스에 의해 역류되어 싸이크론(22, 23)안으로 들어간다.

이들 싸이크론(22, 23)에서의 누적 후, 그 예열된 고형 물질은 유출파이프(31)(32)를 통하여 도관(28)의 낮은 마개를 이루는 슈트형으로 경사진 표면(33)으로 들어간다.

제1도에서 이미 설명된 방법에 따라 이 물질의 흐름(화살표 34)은 다시 두 개의 부분으로 분리된다. 그 중 한 부분(화살표 35)은 회전로(2)만을 즉시 지나며, 반면에 다른 부분(화살표 36)은 로의 배기가스에 의해 다시 도입되고 그리고 도된(28)안으로 한번 더 공급된다(싸이크론 22, 23로 역류되기도 한다). 연료(화살표 38)는 랜스(37)을 통하여 예열기의 최하부에 있는 슈트형으로 기울어진 표면(33)을 따라 아래쪽으로 움직이는 물질 흐름에 분무되며, 또는 다른 방법들에 의해 전기한 흐름속으로 도입된다. 이 장치에서 연료와 고형물질은 고형물질이 가스류에서 다시 파괴되기 전에 매우 긴밀하게 다시 같이 혼합된다. 그리고 연료는 물질의 개개 입자들에서 또는 그러한 입자들의 가까운 부근에서 연소된다. 제2도에서 보여진 형의 예열기에서는 연료는 예를 들어 출구 파이프(31,32) 부분에 공급되는데, 그 파이프들은 최하단 싸이크론(22,23)을 예열기와 회전로 사이의 과도지역에 연결시킨다.

Claims (1)

1. 회전로의 한쪽 끝에 물질이 유입구와 배기가스의 유출구가 있으며 누적되어진 예열된 미세한 물질이 중력에 의하여 회전로의 그 끝으로 미끄러지도록 설치된 경사진 밑판이 있는 챔버에서의 미세한 입자물질의 열처리 방법에 있어서, 경사진 밑판이 있는 챔버는 다수의 단면 수축부를 가진 향류 축 예열기의 하부 끝 부위에 위치하여 회전로로부터 나오는 가스와는 반대로 미세한 입자물질이 축 예열기 아래를 지나 앞서 언급한 경사진 밑판 위로 흐르는 단계를 이루며, 또한 그 챔버는 서로 간격지어 위치한 다수의 원심실을 가진 예열기로부터 물질이 유입되도록 설치되어 미세한 입자물질들이 회전로에서 나오는 가스와 서로 향류로 차례로 위치한 원심실들을 통과하는 단계를 이루고, 아울러 미세하게 분쇄된 형태의 미연소된 연료가 경사면 아래쪽으로 흐르는 물질의 윗부분으로 도입되어 연료가 물질과 서로 잘 혼합되도록 하며 그러한 물질과 연료의 혼합류와 접촉하고 있는 로에서부터 뜨거운 가스가 그러한 혼합류의 상당한 부분을 흡입할 수 있는 속도로 배출되어 그 흡입된 물질에서 연료의 연소가 일어나도록 한 특징이 있는 미세한 입자물질의 열처리 방법.

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