KR810000276B1 - 유동상중에서의 시멘트의 제조법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

유동상중에서의 시멘트의 제조법

제1도는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치의 설명도.

본 발명은 유동상(流動床)중에서 분말형 원료물질을 하소시켜 시멘트를 제조하는 방법에 관한 것이며, 이 방법에 있어서는 예열시킨 원료, 연료, 예열시킨 공기와 하소시킨 원료의 재순환 부분을 도입하고, 유동상으로부터 방출되는 물질을 냉각대에서 냉각기류로 연속해서 냉각시킨다.

입상 시멘트원료를 유동상중에서 하소시키는 방법은 이미 알려져 있다. (Zement-Kalk-Gips, 1970, 343-347 페이지 및 독일특허 제1,433,913호 참조). 이 방법의 결점은 원료를 분쇄시키는 데에 비용이 들고, 입상물질의 내외부의 열처리에 있어서 균일성이 결여 되어있다는 점이다.

이러한 결점을 제거하기 위해, 분말상의 시멘트원료를 유동상중에서 하소시키는 방법이 또한 제안되었다(독일특허 제1,156,012호, 독일 공개특허 제1,696,690호 및 ＂Zement-kalk-Gips＂, 1971, 571-573 페이지 참조). 이 경우에서는, 하소시킨 물질의 재순환부분을 분말형 원료, 연료, 연소 및 통풍에 첨가해서 소위 ＂시이드클링커(Seed Clinker)로서 유동상에 도입하여 원료 혼합물의 축적에 의해 클링커 입자들이 유동층 내에서 연속적으로 커질 수 있도록 하고 있다. 원료와 공기는 유동상중에 도입되기 전에 예열된다. 하소시킨 클링커는 역류 또는 중심출구를 통해 유동상으로부터 제거되어 분리냉각기중에서 냉각된다.

이 공정을 실제로 행하는데는 상당한 난점들이 있어서 상업적인 규모로 수행되지 못하고 있다. 예열시킨 원료와 연료를 유동상중에서 신속하고 균일하게 분포하고, 조작중인 유동상을 만족스럽게 안정화시키는 것이 어려운 것으로 흔히 나타났다. 그 이유는 존재하는 입상물이 유동상중에서 분리효과를 증대시켜 간극비(이 이간극비는 유동상의 비어있는 용적과 전체용적과의 비임)를 제한시키기 때문이다. 이미 알려져 있는 공정에서 나타나는 또 다른 문제점은 유동상중에서 하소를 동반하는 알칼리의 상당한 증발이다. 고 알칼리 함량의 원료의 경우 이것은 유동상의 배기가스중의 알칼리성분의 함량을 크게 증가시키며 따라서 많은 경우에 배기가스가 원료를 예열시키는데 사용되지 못하게 되므로 불필요하게 많은 열을 소비하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 특히 유동상의 안정된 조작, 아주 균일한 하소생성물, 그리고 비교적 낮은 열소비로 특징지워지며 알칼리함량이 특히 낮은 시멘트를 생산할 수 있는 유동층내에서의 분말 시멘트원료 물질의 하소를 위한 장치와 공정을 제공함으로써 전술한 바와 같은 결정들을 제거하려는 것이다.

본 발명에 있어서 상기와 같은 목적은 다음과 같은 사항들의 결합으로 성취된다.

a) 예열된 원료를 유동상으로 도입하기 전에 예비하소대에서 추가연료를 써서 그 탈산수준이 최소 40%이상, 대개는 80-95%가 되도록 미리 하소시키고,

b) 유동상의 낮은 지역에서 하소시킨 물질을 냉각대를 형성하는 물질의 인접한 누적층에 하향으로 통과시키고,

c) 냉각기류의 일부분을 밀에서 유동층으로 도입시키고 다른 부분을 측면에서 도입시킨다.

본 발명에 따르면, 원료는 유동상에 도입되기 전에 충분히 탈산된다. (예비하소, 즉 CO₂의 제거), 이런 방법으로하여 유동상은 다른 방법으로 행할 경우에 필요한 열조작의 상당부분을 덜어주게 된다.

이로써 유동상은 더 소형으로 제작할 수 있으므로 비교적 연료의 소요량이 적으며 배기량이 보다 적어지게되는 잇점들이 있다. 유동상으로부터 방출되는 배기량을 상당히 감소시킴으로써 사용되는 원료의 알칼리함량이 많을 경우에도 열량소비를 상당히 증가하지 않고서 원료를 예열 및 예비하소시키기 위한 배기가스의 사용을 완전히 또는 부분적으로 배제시킨다.

본 발명에 따라 냉각기류의 일부분을 측부의 저부와 다른 부분으로부터 유동상으로 도입함으로써, 미리 하소시킨 물질과 연료를 유동상에 신속 균일하게 분포시켜 처리물질의 특히 균일한 열처리와 유동상의 극히 안정된 조작이 이루어질 수 있다.

아울러 고도의 예비하소 및 미리 하소시킨 물질과 유동상중의 연료의 신속 균일한 분포를 위한 유동상중에서의 하소조건을 상당히 개량함으로써 유동상 바로 밑에 배치한 냉각대를 효과적으로 조작하고, 특히 냉각대에서 물질의 응집에 의해 야기되는 조작의 방해를 막아준다. 그리하여, 본 발명에 따른 공정은 실질적으로 균일한 크기를 갖는 극히 균일하게 하소시킨 구형 클링커입자를 제조한다.

유동상에서 미리 하소시킨 물질의 신속 균일한 분포는 하소시킨 물질을 냉각기류의 일부를 통해 측부로부터, 일반적으로는 5-10kps의 강력한 추진력으로 유동상에 도입함으로써 더 증진될 수 있다.

단면적을 축소시킴으로써 미리 하소시킨 물질을 도입할 유동상의 저부지역을 유동상의 상부지역에서와 실질적으로 동일한 간극비로 조정함으로써, 최상의 간극비를 0.5-0.8, 일반적으로는 0.6-0.7로 조정할 수 있는 잇점이 있다. 이 방법은 도입할 물질을 극히 낮은 수준, 즉 냉각대 바로위의 지점에 배치시키는 경우에도 미리 하소된 물질은 특히 균일하게 유동상에 분포시켜준다.

연료의 적어도 일부분은 유동상의 표면 밑의 측부로부터, 일반적으로는 미리 하소시킨 물질을 도입하는 것과 동일한 수준으로 유동상에 양호하게 도입된다. 연료의 또 다른 부분은 유동상의 표면을 통해 또는 하소시킨 물질의 재순환 부분과 함께 유동상에 도입할 수 있다.

측부로부터 유동상에 압축공기로 도입시킨 연료의 일부는 미리 하소시킨 물질과 함께 우선적으로는 유동상의 주위에 균일하게 분포된 수개의 지점에서 유동상에 도입하는 것이 적합하다. 이 방법으로써 물질과 연료는 유동상에 특히 신속 균일하게 분포된다. 아울러 유동상의 안정한 조작을 이루기 위해 유동상중에 존재하는 특정량의 물질이 제거되는 물질량의 변동에 관계없이 실질적으로 일정하게 유지되는 것이 중요하다. 그러나 상당한 입자의 성장이 유동상중에서 일어나게 되므로 단순히 유동상중에 도입되고 제거되는 물질의 양을 조절시킴으로써 특정량의 물질을 유동상 내에 균일하게 유지시킨다는 것은 가능하지 않다.

본 발명의 한 실시예에서는 유동상중에 존재하는 물질의 양을 유동상중에서 측정되는 가압에 의해 조정한다. 그 이유로서는 본 발명에 근거한 시험을 실시하는 중에, 유동상 내에서 측정된 압력이 유동상중에 존재하는 물질량을 극히 정확하고 믿을만하게 나타내 주고 있어서 유동상중에 존재하는 특정된 양의 물질이 기체의 압력에 따라 일정하게 유지될 수 있음을 알았기 때문이다(유동상이 냉각대로부터 배출되는 물질의 양 또는 유동상으로 도입되는 물질의 양, 또는 이들 모두를 조절함으로써). 이와 관련해서 유동상중에 존재하는 물질의 양은 유동상중에서 측정되는 기압과 유동상의 배기관중에서 측정되는 기압사이의 차이에 의해 양호하게 조정되는데, 그 이유는 이 방법에서 유동상으로 부터 방출되는 배기량의 증가가 소기의 조정치에 의해 영향을 받지 않기 때문이다.

유동상을 최적으로 조작하기 위해 저부로부터 유동상에 도입할 유동상과 전달되는 공기 전량의 50-90%, 일반적으로는 약 2/3에, 측부로부터 도입될 공기의 약 10-50%, 일반적으로는 약 1/3이 적합한 것임이 밝혀졌다.

유동상으로부터의 배기가스의 조정분과 냉각기류의 조정분은 예열 및 예비하소대에 이동되는 것이 좋으며, 유동상으로부터 배기가스의 잔여부분은 예열 및 예비하소대를 피하면서 제거되는 것이 좋다. 사용하는 원료의 알칼리함량이 높은 경우 예열 및 예비하소대를 피하면서 유동상으로부터 배기가스를 전부 제거하여 예열 및 예비하소대에 냉각공기만을 공급할 수 있다.

본 발명에 따른 공정을 행하기 위한 장치의 한가지 실시예를 첨부도면에 나타냈다.

이 장치는 예열기(1), 예비하소대(2) 및 유동상(4)과 냉각대(5)를 설치한 샤프트형의 반응대(3)를 포함한다.

다단식사이클론 열교환기에 의해 형성된 예열기(1)에서는 (6)에서 도입된 분말형 원료를 온기에 의해 역류로 예열시킨(화살표 7) 다음에 예비하소대(2)를 통과(화살표 8)시키고 여기에서 상당한 정도로, 일반적으로는 반응대(3)와 추가연료(화살표 10)로부터의 배기가스(화살표 9)에 의해 의탈 80-95%산 수준으로 미리 하소시킨다.

그 다음에 미리 하소시킨 물질을 송출관(13, 14)에 전달(화살표 11, 12하고, 이 송출관으로 통해 적어도 두 개의 마주보는 주변점에서 연료(15, 16)와 함께 기압식으로 유동상(4), (화살표 17)중에 도입한다.

반응대(3)의 내부단면은 송출관(13, 14)의 개구부 근처에서 좁아지고 물질공급대로부터 윗쪽으로 갈수록 원추형으로 넓어진다. 반응대(3)의 단면과 공기의 유량은 미리 하소시킨 물질의 도입을 위한 유동상의 저부에서의 조정된 간극비, 즉 송출관(13, 14)의 수준에서 조정된 간극비가 유동상의 상부대에서 조정된 것과 동일하게, 즉 0.6 및 0.7 사이의 값과 실질적으로 같게 되도록 제어된다.

유동상(4)에서는 미리 하소시킨 물질이 하소되어 시멘트 클링커가 형성된다. 어떤크기의 클링커가 얻어진 후 하소시킨 물질은 냉각대(5)에 통과시키고 여기에 냉각기류(화살표 19)를 통기성베이스(18)를 통해 저부로부터 전달한다.

냉각된 물질은 회전 송출유니트(20), (화살표 21)에 의해 제거된다. 물질의 일부분은 시이드클링커(화살표 22)로서 유동상(4)내부로 재순환 된다.

화살표(23)로 표시한 냉각기류의 일부분은 통풍 및 연소공기로서 저부로부터 유동상(4)에 도입된다. 다른부분(24)은 냉각대(5)의 상부대역의 주변부에서 송출관을 통해 측방으로 배출되고 임의로 사이클론(25)중에서 먼지를 제거되어 송풍기(26)에 의해 미리 하소시킨 물질(화살표 11, 12) 및 연료(화살표 15, 16)의 운반기류로서 송출관(13, 14), (화살표 27, 28)에 송출된다.

송풍기(26)에 의해 송출된 공기의 다른 부분은 송출관(13, 14)의 평면 밑에서 추가 측류로서 유동상(4), (화살표 29, 30)에 도입된다.

송풍기(26)에 의해 송출된 냉각대(5)의 공기중 다른 부분은 추가연소가스로서 예비하소대(2), (화살표 31)에 송출된다. 기타 과량의 공기(화살표 32)는 폐기되거나 또는 달리 사용될 수 있다.

이와 비슷하게, 특히 고 알칼리 함량의 경우 유동상(4)으로부터 배기가스의 일부분은 예비하소대(2)와 예열기(1)를 피해 분기된다(화살표 33).

유동상(4)중에 존재하는 물질의 양을 조정하기 위해 이 장치는 네 개의 압력측정대(34, 35, 36 및 37)를 포함하는데 이중 압력측정대(34)는 물질을 도입하는 대역에 배치되며, 측정대(35)는 유동상(4)의 높이의 1/3-1/2도, 압력측정대(36)는 유동상의 상부 1/3에, 그리고 압력측정대(37)는 유동상의 배기가스 파이프중에 배치된다.

4개의 압력측정대는 제어기(39)에 접속시킨 압력전환기(38)에 연결된다. 이 제어기(39)는 한편으로는 송출유니트(20), (제어선 40)로 작용하며, 또 한편으로는 공급물질 개량유니트(41), (제어선 42)로 작용한다.

제어기(39)는 유동상(4)중에 존재하는 물질의 양을 일정하게 유지해 준다. 이와 같이 하기위해, 예를들면 제어기(39)에 의해 제어되는 송출유니트(20)는 물질의 양을 냉각대(5)와 유동상(4)으로부터 소요량 이상으로 방출시키거나, 또는 공급물질 계량유니트(41)가 요구처에 미달되는 양의 물질을 송출시킨다. 압렵측정대(34-37)에 의해 얻어진 압력치, 예를들면 측정대(34 내지 37)에서 측정한 압력차이를 유동상(4)에 존재하는 물질량의 정도로서 사용한다. 본 발명은 다음실시예에 의해 더 구체적으로 설명하기로 한다.

약 6m/s의 가스유량과 약 0.65의 간극비(유동상의 비어있는 용적에 대한 전체용적의 비율)를 유동상(물질과 연료입구 대역에서 가장 협소한 점을 가짐)중에서 조정한다. 냉각대에서 가스유량은 약 2m/s에 해당하며 간극비는 0.4이하이였다.

시이드클링커는 2-4㎜의 입도를 가지며 원료혼합물대 시이드 클링커의 비율은 4 : 1이었다.

예열시키고 미리 하소시킨 물질은 약 840℃의 온도에서 유동상(4)에 도입한다. 유동상(4)중에서의 온도는 1300-1350℃이다. 냉각대(5)에서 이 물질은 80-120℃의 온도로 냉각시킨다.

예열 후의 원료물질의 점화손실은 5%에 달했다. 탈산된 원료는 44%＞90μ과 8.8%＞200μ의 입도를 갖는다.

공기의 양은 다음과 같이 선택한다.

클링커 1㎏당 1.00N㎥의 공기를 냉각대(5)에 송출시킨다. 클링커 1㎏당 공기 1.00N㎥ 중에서 0.33N㎥/㎏는 저부(화살표 23)로부터 직업 유동상에 들어가며 한편으로 냉각대(화살표 24)로부터 0.67N㎥/㎏의 측방으로 제거된다. 이 후자의 공기량중 0.17N㎥/㎏이 측부로부터 유동상(4)에 들어가며 미리 하소시킨 물질과 연료용 매체공기(화살표 27, 28)를 도입하고 한편으로 예비하소대(2), (화살표 31)에 0.5N㎥/㎏을 직접 송출시킨다.

동량의 공기(클링커의 ㎏당 0.5N㎥)가 유동상으로부터 배기물로서 예비하소대(2), (화살표 9)에 들어선다.

압력측정대(34 및 37)사이에서 측정된 압력차이는 800 및 1200㎜WC 사이이며, 측정대(35 및 37) 사이에서 측정된 압력차이는 250 및 400㎜WC 사이이다.

Claims (1)

1. 예열시킨 원료, 연료, 예열시킨 공기 및 하소시킨 물질의 재순환 부분을 유동상중으로 도입하고, 유동상으로부터 배출된 물질을 냉각대에서 냉각기류로 연속해서 냉각해서 시멘트를 제조하는 공정에 있어서, a) 유동상에 도입하기 전에, 예열시킨 원료를 예비하소대에서 40% 이상, 일반적으로는 80 내지 95%의 탈산수준으로 미리 하소시키고, b) 유동상의 저부역으로부터 하소시킨 물질은 냉각대를 형성하는 물질의 인접된 누적상에 하향으로 통과시키고, c) 냉각기류의 일부분을 유동상의 저부로 부터, 그리고 다른 부분을 측부로부터 유동상에 도입시키는 것을 특징으로 하는 유동상 중에서의 시멘트제조방법.

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