KR800001482B1 - 입자물질의 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

입자물질의 열처리 장치

제1도는 본 발명의 장치의 부분 단면도.

제2도는 제1도의 화살표 Ⅱ방향으로의 상세도.

제3도는 제1도의 Ⅲ-Ⅳ선에 따른 단면도.

본 발명은 분말원료 시멘트와 같은 미세한 입자물질의 열처리를 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 미국특허 제3,940,236호에 밝혀진 일반적인 부류에 속하는 것이며 회전로와 회전로로부터 나온 폐기가스가 흐르는 다수의 사이클론단계로 구성되어 있는 예열기를 포함하고 있다. 가스파이프는 회전로에서 최저 사이클론단계로 통하고 있으며 그 파이프내에 그 다음의 사이클론단계로부터 이어지는 원료관의 끝부분의 위치한다. 원료관의 끝부분 바로 아래에 물질의 흐름을 분쇄하기 위한 분산장치가 위치하고 있으며 그 분산장치아래에는 연료관이 가스파이프 내로 열려 있어서 가스파이프의 전 단면에 걸친 연소대를 형성한다. 물질의 상당부분이 그 연료대를 통과하게 된다. 알루미나, 석회, 마그네사이트, 돌러마이트(백운석)등과 같은 물질의 제조에 있어서 미세한 입자물질의 열처리는 물질이 최종적으로 회전로 속에서 연소되거나 소결되기 전에 회전로로부터 배출되는 뜨거운 가스를 사용하여 다수의 사이클론으로 구성된 예열기내에서 먼저 물질을 예열시킴으로써 자주 영향을 받는다. 그러한 경우에 가열이 대부분은 회전로 속에서 일어나지만 총 열에너지의 단지 일부분만이 물질이 예열기내에 있는 동안에 공급된다. 회전로의 자본비용이 크기 때문에 위와같은 경우는 회전로와 예열기 사이의 최적 열조작이 되지 못한다.

회전로의 단면 및 길이를 보다 작게 하기 위하여 예열기와 로 사이에 예열된 물질이 가능한한 많이 가열되도록 한 예비가열대를 설치한 적이 있었다. 그러한 예비 가열대의 설치에 있어서는 물질이 응고되거나 덩어리지는 것 외에도 개개 입자의 과도한 가열을 피하기 위한 연료의 물질에 대한 극히 균일한 공급이 특별한 문제점들이다.

한가지의 플랜트에서 예비 가열대는 버너에 의해 직접 가열되는 유동층으로 구성되어 있다. 또다른 플랜트에서는 물질과 연료가 교차되게 출입되는 연소실을 이용하고 있다. 이들 두 경우에서는 예비 가열대로부터 나오는 가스와 회전로에서 나오는 가스가 결합하게 된다. 이의 결점은 예비가열대의 설치비용이 높다는 것이며 이 때문에 로에서 절약된 비용의 상당부분이 도로 상실되게 된다.

또다른 기지의 플랜트에서는 끝에서 두번째 사이클론단계로부터의 물질 유출 도관외에 연료관과 냉각공기 유출관도 회전로로부터 사이클론 예열기에 이르는 가스파이프내에서 끝나게 된다. 이 방법에서는 어느 경우에든 회전로와 사이클론 예열기 사이에 있는 가스파이프가 예비가열대를 설치하는데 사용된다. 그러나 물질이 예열기의 최저 사이크론단계에 누적되기 전에 가스파이프로 들어가는 추가연료에서 나오는 열에너지의 적어도 그 대부분을 입자물질로 전달시키기 위해 소요되는 가스파이프의 길이가 상대적으로 길어지게 되는 것이 밝혀졌다. 회전로와 사이클론 예열기사이의 가스파이프의 길이가 길어짐에 따라 그 비용과 소요공간이 상당히 증가된다.

또다른 기지의 플랜트에서는 회전로로부터 나오는 가스가 가로질러 흐르는 윗쪽으로 가면서 넓어지는 축과 두개의 뒤이은 사이클론이 물질을 예열시키기 위해 설치되어 있다. 냉각기로부터 나와서 버너로 가열된 배기공기는 또한 상기축의 하부로 공급된다.

첫번째 사이클론에서 분리된 물질은 축의 상부로 공급되고 그 유입구 아래에는 버너가 또 하나 설치되어 있다. 이 플랜트에서는 예열기축 내에서의 연료와 물질의 균일한 혼합은 확신할 수 없는데, 이는 물질중의 어떤 입자들은 지나치게 가열되고 어떤 것들은 거의 가열되지 않기 때문이다.

상술한 바와같은 결점들은 물질공급관의 끝부분 아래에 물질의 흐름을 분쇄하기 위한 분산장치가 설치되어 있으며, 그 분산장치 아래에서 공급관이 가스파이프 내로 열려 있어서 가스파이프의 전 단면에 걸친 연소대를 이루며 그를 통하여 물질의 상당부분이 한번이상 지나게 되도록 한 본 발명에 언급된 장치에 의하여 제거될 수 있다.

이와같이 분산장치를 공급관 위의 물질 유입구 바로 아래에 설치함으로써 연료가 가스파이프로 들어가자마자 입자물질들과 매우 균일하게 혼합되어 개개 입자들 자체 및 그 바로 주위에서의 연료의 최적연소가 보장된다. 또한 연소대를 가스파이프의 전 단면적으로 확장하고 이 연소대를 통한 물질의 다수왕복은 물질에 대한 연료의 강력한 열전달의 최적 조건을 제공하여 주는 것이다.

본 발명에서 언급된 장치에서의 또다른 개선에서는 예비하소대(즉, 회전로와 최저 사이클론단계사이의 가스파이프내)의 열처리를 더욱 강력하게 하고 아울러 모든 입자물질의 열처리를 균일히 하도록 하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다.

본 발명에서는 상기와 같은 목적을 이루기 위하여 물질공급관의 끝부분 아래쪽 부위에서의 배출가스흐름의 방향을 바꾸고 물질공급관의 끝부분을 흐름의 바깥부분에서 반향된 가스류를 가르는 가스파이프의 벽에 위치시켰다.

회전로에서 최저 사이클론 단계로 이르는 가스파이프의 하부위치에서의 가스류의 적절한 반향으로 인하여 반향 부분에서의 가스류는 불균칙하게 파이프단면으로 분산된다. 파이프단면의 외부에서는 가스흐름이 서로 인접되어 있는 반면에 파이프단면의 내부는 흐름에 관한한 비교적 조용한 구역을 이룬다. 그러나 본 발명에 의한 장치와 아울러 물질이 강한 가스류가 흐르고 있는 앞서 처음에 언급한 단면부분으로 유입되기 때문에 가스류에 의한 물질의 즉각적인 혼입이 보장되며 따라서 유입된 물질은 로 내부로 튀어들어갈 수가 없는 것이다.

한편 비교적 교란된 흐름이 있는 가스파이프의 단면부분으로 하여 처음에 가스에 의해 혼입되고 상승된 물질은 가스파이프의 최저부분의 가스류에 의해 재차 혼입되기 전에 위에서 아래쪽으로 다시 연소대를 통과할 수 있게 되며 연소대를 다시 통과한 뒤에는 예열기의 최저 사이클론 단계로 이송된다.

상기한 바와같은 물질의 가스파이프의 반향구역 내부로의 유입으로 개개물질입자들이 상당히 긴 시간동안 예비하소대에 머무르게 되며, 이 흐름반향부분의 근처에서 물질 입자들은 “하소회류”로 묘사되는 운동을 하게 된다. 따라서 최소의 열 소비로 원료물질에 대한 고도의 예비하소화나 탈산작용이 이루어지며 최저 사이클론 단계내의 사이클론들로부터 로로 공급되는 물질의 극히 균일한 열처리가 이루어진다.

본 발명의 우선적인 여러 부분들은 도면에 보인 부분에 따라 자세히 설명될 것이다.

도면에 나타낸 장치는 분말 원료시멘트와 같은 미세한 입자물질의 열처리에 사용되며 예열기 1(일부만 나타냄)과 회전로 2(역시 일부만 나타냄)로 구성되어 있다.

예열장치(1)은 다수의 사이클론 단계로 구성되는데 두개의 최저단계(3),(4)만 도면에 나타나 있다. 사이클론단계(3)은 두개의 하부 사이클론(3a),(3b)로 구성되어 있으며 사이클론(4)는 사이클론(3a),(3b)에서 나온 가스파이프(5a),(5b)가 반대편에서 교차되게 들어가는 하나의 중앙에 위치한 상부 사이클론으로 구성되어 있다. 회전로(2)와 최저 사이클론단계(3)의 사이클론(3a),(3b)사이는 여러구역으로 구성된 가스파이프(6)으로 연결되어 있는데 그들 구역중 첫번째구역(7)은 회전로(2)에 인접해 있으며 가스류를 윗쪽방향으로 반향시키고 두번째 구역(8)은 가스류를 더욱 수직방향으로 반향시키며 세번째 구역(9)은 곧게 뻗은 것으로서 수평면과 60°-70°, 우선적으로는 약 65°의 각을 이루면서 구역(7)위에 위치하고 있고 네번째 구역(10)은 두 파이프(10a),(10b)로 구성되어 있는데 이들 파이프는 방향을 계속 바꿔가면서 최저 사이클론 단계(3)의 두 사이클론(3a),(3b)에 이른다.

상부 사이클론단계(4)의 물질 공급도관(11)은 구역(8)에서 구역(9) 로의 전환 지점 높이에서 가스파이프(6)쪽에서 끝난다. 최저 사이클론단계(3)의 사이클론(3a),(3b)의 물질공급도관(12a),(12b)는 가스파이프(6)의 구역(7)의 하부 지역에서 끝난다. 가스파이프(6)내의 공급도관(11)의 끝부분 높이 아래에 들어오는 물질을 분쇄하기 위한 조절가능한 분산장치(13)이 있다. 분산장치는 물질이 유입되는 파이프쪽에 더욱 가까이 위치되도록 파이프(6)의 중심부로부터 상쇄되어 있다.

분산장치(13)의 다소 아래부분, 즉 파이프(6)의 한쪽면을 향한 부분에 두개의 연소기(14)가 있는데 이들은 가스파이프(6)의 전체단면에 걸친 연소대를 형성한다. 추가연소기(15)는 분산장치(13) 바로 위와 파이프단면의 중앙부분에 위치할 수도 있다.

위에서 알 수 있는 바와같이 가스파이프(6)의 물질공급관(11)의 끝부분, 또는 유출부분은 흐름의 바깥면에서 전향된 가스류를 에워싸는 가스파이프의 벽에 설치되어 있다.

세번째구역(9)에서 가스파이프(6)은 다소 정방형의 단면을 갖는다. 구역의 길이는 내부 단면규격의 2.5-4.5배, 일반적으로는 3-3.5배이다.

가스파이프(6)의 길이는 연소기(14)에서 최저 사이클론단계(3)의 사이클론(3a),(3b)로 들어가는 입구까지 재어서 약 25-35m이다.

가스파이프(6)내에서의 가스속도는 약 12-20m/초, 일반적으로는 15-17m/초이다. 가스파이프(6)내의 고체물질을 농도는 200-450g/m³, 일반적으로는 250-300g/m³이다.

본 발명에 따라 설치된 장치의 조작은 다음과 같다.

회전로(2)에서 나오는 폐가스는 화살표(16)으로 나타낸 공급관방향으로 가스파이프(6)를 통해 지난다. 흐름의 반향 때문에, 특히 가스파이프(6)내의 두번째구역(8)부분에서는, 파이프단면의 바깥쪽 반 부분의 흐름은 내부의 반 부분에서보다 압축된다. 어느정도까지는 그 가스류는 흐름의 바깥부분을 싸고있는 가스파이프의 벽을 향해 치우친다. 따라서 가스류의 농도는 파이프의 왼편에 인접된 부분에서 더 높으며 그 반대부분에서 더욱 낮다.

사이클론단계(4)에 축적된 예비가열된 물질은 공급관(11)을 통하여 가스파이프(6)으로 들어간다. 분산장치(13)은 유입된 고체물질의 빠르고도 강력한 분쇄를 이룬다. 이런식으로 분산된 물질은 즉시 가장 농축된 가스흐름 부분에 이르기 때문에(17)에 표시된 물질류는 아래쪽으로 짧은거리만큼 떨어진다음 연소기(14)의 가열구역을 지나 윗쪽으로 혼입되며 따라서 다시 가열구역을 지나게 된다. 물질의 약간은 연소기(15)에 의해서 이루어지는 보조 가열구역을 통하여 예열기로 들어간다. 그러나 물질의 상당한 부분은 가스파이프의 직선구역(9) 내부로 떨어진다. 이는 전향 후의 가스류는 농도가 약화되거나 전체파이프단면에 고루 다시 분산되어 가스의 평균속도를 떨어뜨리기 때문이다. 이 물질은 가스류의 하부농축부분에서 아래쪽으로, 도면 제1도에 보인 가스파이프(6)의 오른쪽을 따라 구역(7)내부로 들어간다. (20)에 표시된 이 부분에서 그 물질은 다시 가스류로 혼힙된다. 고체물질은 이 가스류와 함께 다시 연소대를 통과하게 되고 마지막으로 사이클론(3a),(3b)로 들어가서 공급관(12a),(12b)를 따라 회전로로 이송된다.

위의 설명에서는 회전로와 예열기 사이의 가스파이프의 하부 지역에서 가스류의 전향이 일어나는 방법, 그리고 예열된 물질을 가스파이프로 유입시키는 형태를 밝히고 있으며 가스파이프 내에서의 연소대의 위치가 예비석회화 구역내에서 물질을 극히 장시간 체류하도록 되어 있어서 원료물질이 회전로에 들어가기 전에 그것을 고도로 균일하게 탈산화시키게 된다.

Claims (1)

1. 출구가 있는 로에서 물질을 연소시키기에 앞서 예열기에서 이미 가열된 미세한 입자물질을 더욱 열처리하는데 있어서,상기의 로와 예열기 사이에서 윗쪽으로 뻗어 있어서 로의 유출구로부터 나오는 뜨거운 가스류를 미세한 크기의 물질입자의 상당부분이 가스류에 혼입되는 정도의 속도로 예열기로 유도하기 위한 벽의 유도관과, 물질이 그 유도관을 통해 아래쪽으로 떨어지도록 물질을 그 첫번 높이의 유도관으로 인도하기 위하여 한쪽벽 근처의 유도관과 통하는 장치, 그리고 두번째 높이에서 물질이 통하여 떨어지게 되는 가열대를 제공하기 위하여 첫번째 높이보다 낮은 두번째 높이의 그 유도관에서 연료를 연소시키기 위한 장치로 구성되어 있으며 상기 유도관의 한쪽벽이 로 유출구와 두번째 높이 사이에서 윗쪽을 향해 경사진 부분을 가지고 있으며, 여기에서 상기의 유출구로부터 나오는 가스류를 반향시키고 상기 유도관의 한쪽벽에 인접된 가스류의 농도를 증가시키며 따라서 물질이 그 흐름에 혼입되는 것을 도와서 그 물질이 다시 상기의 가열대를 통과하고 상기의 가스류는 상기 유도관의 반대편벽에 인접된 비교적 낮은 농도 부분을 가지게 됨을 특징으로 하는 미세한 입자물질의 열처리장치.

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