KR860001646B1 - 분체상물질의 가소장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분체상물질의 가소장치

제 1 도, 제 2 도는 본 발명의 제 1 의 실시예를 나타낸 것임.

제 3 도, 제 4 도는 본 발명의 제 2 의 실시예를 나타낸 계통도.

제 5 도, 제 6 도는 본 발명의 제 3 의 실시예를 나타낸 계통도.

제 7 도는 본 발명의 제 4 의 실시에를 나타낸 계통도.

제 8 도는 본 발명의 제 5 의 실시예를 나타낸 계통도.

제 9 도는 온도, 가스분압에 대한 재탄산화 속도지수와의 관계를 나타낸 도표.

제10도는 본 발명의 제 6 의 실시예를 나타낸 계통도.

제11도는 본 발명의 제 7 의 실시예를 나타낸 계통도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전로 1a : 회전로 연료공급장치

2 : 회전로 배기가스관 3 : 소성물 냉각장치

4 : 소성물냉각장치 블리이드관 5 : 주가소로

5a : 주가소로 연료공급장치 6 : 주가소로 배기가스관

7 : 가소실 7' : 가소실입상관

8 : 부가소로 8a : 부가소로 연료공급장치

9 : 부가소로 배기가스관

11-15 : 제Ⅰ의 예열계의 고체기체분리기

11a-15a : 제Ⅰ의 예열계의 입상관

11b-15b : 제 Ⅰ의 예열계의 분체상물질 배출통로

21-25 : 제Ⅱ의 예열계의 고체기체분리기

21a-25a : 제Ⅱ의 예열계의 입상관

21b-25b : 제Ⅱ의 예열계의 분체상물질 배출통로

23c : 분체상물질 연통관

16, 26 : 분체상물질 공급관

12c : 분체상물질 합류도관

31,32 : 소성물 냉각장치팬

33 : 배기가스관

34 : 유인선풍기

41 : 가스연통관

51 : 바이패스닥트

Ⅰ : 제Ⅰ의 예열제(제Ⅰ계열)

Ⅱ : 제Ⅱ의 예열계(제Ⅱ계열)

본 발명은, 회전로에 송급되는 앞단에 있어서의 분체상물질을 가소하기 위한, 다단부유식 예열기와 가소로에 의해서 구성되는 가소장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 분체상물질의 가소도를 대체로 100%까지 높임과 동시에 열효율의 향상을 도모하고, 또한 회전로 배기가스중의 NO_X를 저감시킨 가소장치에 관한 것이다.

본 발명의 가소장치로 가소되는 분체상물질은, 시멘트원료, 석회석, 백운석, 마그네사이트, 수산화마그네슘 등이나, 시멘트원료가 가장 일반적이다.

다단부유식 예열기는 통상, 고체기체분리기와 입상관(立上管)과의 결합을 다단으로 포갠 것이 사용되고, 가소로는 연료공급장치를 가지고, 유동층 등을 갖춘 것이 일반적으로 사용된다.

종래 다단부유식 예열기와 가소로를 결합해서 구성되는 가소장치에는, 결합가소로방식, 별도거치 가소로 가스합류방식, 별도 거치 가소로 가스병류 방식이 있다.

결합가소로방식의 가소장치는, 연료공급장치를 갖춘 가소로를 회전로와 다단부유식 예열기와의 사이에 직렬로 결합하고, 회전로 배기가스를 모두 이 가소로를 통과시키는 방식이다. 가소로내에서의 연소에 필요한 공기는 일반적으로는 회전로를 경류하지 않고 별도 경로에 의해서 직접 가소로에 도입되고, 가소로내에 있어서 회전로 배기가스와 혼합된다.

별도거치 가소로 가스합류방식은, 연료공급장치를 갖춘 가소로를 회전로와 병렬로 회전로와 독립적으로 설치하고, 가소로에서 배출된 가소로 배기가스와 회전로에서 배출된 회전로 배기가스를 합류시켜서 다단부유식 예열기로 보내는 방식이며, 별도거치 가소로 가스 병류방식은 병설된 가소로와 회전로와의 양 계열의 배기가스를 합류시키지 않는 방식이다.

결합식 가소로방식의 가소장치는, 운전조작, 특히 기동, 정지 등 비정상상태의 조작이 간편한 점에 있어서는 우수하나, 연료소비량의 절감이라는 점에서는 불충분하다. 즉, 결합가소로 방식에서는, 공기와 회전로 배기가스가 혼합되므로, 연소용의 산소분압이 낮고, 연료의 연소가 늦고, 또 회전로 배기가스, 가소로 연소가스, 가소에 수반해서 발생하는 가스의 전체가스량을 처리하기 위해서 가스량이 많아진다. 가소를 충분히 진행시키는 체류시간을 확보하기 위해서는, 가소로의 용적을 현저하게 크게하지 않으면 안된다. 예를 들면 별도거치 가소로 방식의 가소로에서 처리하는 가스량의 2배 가까운 가스량이 되므로 별도거치 가소로의 2배 이상의 용적의 가소로를 설치하지 않으면 안되고, 회전로와 예열기 사이에 커다란 공간을 필요로 하고, 예열기 및 예열기지지홈을 현저하게 높이는 것이 불가피해진다.

가소로의 연료로서 석유보다 연소속도가 느린 석탄을 사용할 경우에는, 결합 가소로방식은 연료소비의 점에서 더욱 불리해지고, 이것을 커버하기 위해서는, 석탄의 입도를 극단적으로 작게할 필요가 있으며 석탄분쇄에 다대한 분쇄동력을 요한다.

이것에 비해서, 별도거치 가소로방식은, 가소로 연소분위기의 산소분압이 높고, 연료가 가소로내 상류측에 있어서 적은 공기로 급속히 연소해서 가스온도가 상승하고, 분체상물질과의 온도차가 커지므로 가소가 현저하게 촉진된다. 별도거치 가소로방식은 가소가 2단계로 행해지고 체류시간을 많이 취할 수가 있고, 회전로 배기가스의 현열(顯熱)을 분체상물질의 가소에 유효하게 이용할 수 있는 점에 있어서 결합가소로 방식보다 우수하다.

별도거치 가소로 가스 병류방식에는, 분체상물질의 경로에 두 개의 다른 방식이 있다. 다단부유방식 예열기의 최하단으로부터 2단째의 고체기체분리기로 포집한 분체상물질을 회전로와 에열기와의 사이의 가스도관에 공급하고, 그것을 회전로 계열의 최하단 고체기체 분리기로 분리한 후, 별도거치 가소로에 보내고, 가소로 계열의 최하단 고체기체 분리기를 거쳐서 회전로에 보내는 방식과, 그 반대로, 다단부유식 예열기의 최하단에서 2단째의 고체기체 분리기로 포집한 분체상물질을, 먼저 별도거치 가소로, 다음에 회전로와 예열기와의 사이의 가소역의 순서를 거쳐서 회전로로 보내는 방식이다. 연료소비의 점에서는 이 양자에는 거의 차이가 없다.

이상과 같이, 다단부유식 예열기와 가소로를 결합시킨 종래의 가소장치중에서는, 가소기능의 점에 있어서 별도거치 가소로방식이 우수하다.

그러나, 이 방식에 있어서도, 분체상물질의 가소도와 열효율의 점에 있어서 아직 충분하다고는 말하기 어렵다. 예를 들면 가스 병류방식에서는 가스병류로 비가스유량 및 열량의 불균형이 있고, 각각의 가스유로를 지나는 분체상물질의 유량을 조절한다고 해도 예열기로부터 배출되는 배기가스가 빼앗기는 현열을 최소한으로 조정하는 일은 번잡하다.

본 발명은, 다단부유식 예열기와 가소로를 결합해서 이루어진 분체상물질의 가소장치에 획기적인 개선을 실시해서 분체상물질의 가소도를 대체로 100%가까이까지 높임과 동시에, 연료소비량의 절감을 도모하고, 조쇄탄(粗碎炭)연료의 사용을 가능하게 하고, 또한 운전성능이 좋고 간이하고 저렴한 가소장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

또한 본 발명은, 상기 가소로 별도거치 가스 병류방식의 가소장치에 개선을 실시하고, 분체상물질의 가소도를 대략 100%의 극한치까지 높임과 동시에 가스에 동반되어서 역류하는 분체상물질의 재탄산화를 방지하고, 열효율을 더욱 향상시킨 가소장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 다음의 특징을 갖는다. 즉, 다단부유식 예열기와 가소로와의 결합으로 이루어지는 분체상물질의 가소장치에 있어서, 가소로와 그 배기가스로 분체상물질을 가열하는 복수단의 예열기로 이루어지는 제Ⅰ의 예열계(이하 제Ⅰ계열이라 한다)와, 회전로의 배기가스로 분체상물질을 가열하는 다른 복수단의 예열기로 이루어진 제Ⅱ의 예열계(이하 제Ⅱ계열이라 함)와, 상기 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 도중에서 양 계열을 연결하는 가스연통관을 설치하고, 상기 제Ⅰ, 제Ⅱ계열에 각각 공급된 분체상물질이 유도되는 분체상물질유로는, 양계열에 있어서의 최하단 예열기앞에 설치된 하류도관을 거쳐서, 상기 양계열의 최하단부를 순회한 후, 상기 회전로에 연통하도록 구성해서 이루어진 것을 특징으로 하는 분체상물질의 가소장치이다.

본 발명은, 가소로를 회전로와는 독립된 별도 거치로 하고, 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 2계열의 예열계를 가짐과 동시에, 2계열의 예열계 상호간에 가스연통관을 설치하고, 2계열의 가스량 및 가스 보유열량과 분체상물질량의 균등화를 이루고, 또 2단위의 가소역에 있어서의 분채상물질의채류시간을 증대하고, 분체상물질의 일부를 가소역을 재순환시키는 것도 고려해서, 분체상물질의 가소도를 대략 100%가까이까지 달성함과 동시에 열효율의 향상을 도모하는 것이며, 그 최적조건의 선택제어를 할 수 있고, 또 본 발명자들이 별도로 제안하고 있는 조쇄탄을 연료로서 열효율이 좋게 연소를 행할 수가 있는 유동 가소장치와 결합시키므로서, 연소속도가 느린 조쇄탄올 연료로 해서 효율좋게 조업할 수 있고, 또한, 운전관리가 용이하며, 설비가 경제적인 가소장치이다.

다음에 본 발명을 도면을 따라 설명한다. 제 1 도는 본 발명의 실시예를 나타내는 계통도이다. 제 1 도에 있어서 (1)은 회전로, (2)는 회전로 배기가스관, (3)은 소성물 냉각장치 (4)는 냉각장치 블리이드관, (5)는 가소로, (6)은 가소로 배기가스관이다. 도면에 있어서 실선은 공기 및 가스통로, 점선은 분체상물질의 유로를 나타낸다.

본 발명은, 가스통로에 대해서는, 제Ⅰ계열과 제Ⅱ계열의 예열계와 이것을 연결하는 가스연통관을 갖춘 것이다.

제Ⅰ계열은 연료공급장치(5a)를 갖춘 가소로(5)와, 이 가소로(5)의 배기가스관(6)에 연접되는 교체기체분리기(11)(12)(13)(14)(15) 및 그들의 입상관(11a)(12a)(13a)(14a)(15a)를 결합시켜서 다단으로 포갠 다단부유식 예열기들로 구성된다.

제Ⅱ계열은 회전로 배기가스관(2)에 연접되는 고체기체 분리기(21)(22)(23)(24)(25) 및 그들의 입상관(21a)(22)(23a)(24a)(25a)을 결합해서 다단으로 포갠 다단부유식 예열기들로 구성된다.

제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스통로 사이에는, 가소로(5)의 정상부 또는 가소로 배기가스관(6)과 회전로 배기가스관(2)을 연결하는 가스연통관(41)이 설치된다. 가스연통관(41)에 더하거나 혹은 그것대신에 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 최하단 고체기체 분리기의 입상관(11a)과 (21a)를 연결하는 위치에 다른 가스연통관을 설치해서 양계열을 연통시키도록 해도 된다는 것은 물론이다.

분체상물질의 공급관(16)(26)은 각각 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 최상단의 고체기체 분리기(15)(25)의 가스입구관(14a)(24a)에 부착되고, 이하 분체상물질통로는 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 밑에서부터 2단계의 고체기체 분리기(12)(22)에 도달할때까지는 각각 제Ⅰ계열은 (15)(14)(13)(12)를, 제Ⅱ계열은 (25)(24)(23)(22)로 강하하도록 설치된다. 제 Ⅰ, 제Ⅱ계열의 밑으로부터 2단째의 고체기체 분리기(12)(22)의 분체상물질 배출통로(12b)(22b)는 합류해서(12c)가 되고 회전로 가스배출관(2)에 접속되고, 제Ⅱ계열 최하단 고체기체 분리기 분체상물질 배출통로(21b)는 가소로(5)에, 제Ⅰ계열 최하단 고체기체 분리기 분체상물질 배출통로(11b)는 회전로(1)에 접속된다.

제Ⅰ계열의 가소로(5)는 연료공급장치(5a)를 갖추고, 분체상물질을 가소하는 가소로로서, 소성물냉각장치(3)의 블리이드에 의해서 연료를 연소하고, 회전로(1)와는 독립적으로 설치된다. 이 가소로로서 조쇄탄을 연료로 하는 유동가소로를 사용해서, 조쇄탄에 의한 능률적인 가소도 행할 수가 있다.

다음에 본 실시예의 장치에 있어서의 가스 및 분제물질의 흐름에 대해서 설명한다.

소성물 냉각장치(3)에 부속된 압입팬(31)에 의해서 냉각장치(3)에 취입된 공기는 일부는 팬(32)에 의해서 대기로 방출되고, 그외는 회전로(1)와 가소로(5)로 유도되어, 연소용 공기로서 이용된다.

가소로(5)내에서 연소에 의해서 생긴 가스는, 분체상물질을 가소하고, 가소에 의해서 생긴 가스와 함께 분체상물질과 동반해서 가소로(5)로부터 배출되고, 가소로 배기가스관(6) 및 가스연통관(01)으로 분류되어서, 고체기체 분리기(11) 및 제Ⅱ계열에 각각 도입된다.

고체기체 분리기(11)로부터 배출된 가스는, 입상관과 고체기체 분리기를 교형로(11a)(12)(12a)(13)(13a)(14)(14a)(15)(15a)의 순서로 통과해서 제Ⅰ계열을 상승하고, 도관(33), 유인선풍기(34)를 거쳐서 다른 시스템으로 보내진다.

회전로(1)내의 연료의 연소에 의해서 생긴 가스는 가스통로(2)에 있어서, 제Ⅰ계열에서 가스연통관(41)을 거쳐서 분류해온 가소로(5)의 배기가스와 합류해서 고체기체 분리기(21)에 유도되어, 입상관(21a)(22a)(23a)(24a)(25a)과 고체기체 분리기(22)(23)(24)(25)를 교형로 통과해서 제Ⅱ계열을 상승하고, 도관(33)에 있어서 제Ⅰ계열을 상승해온 가스와 합류하여, 유인선풍기(34)를 거쳐서 계밖으로 송출된다.

분체상물질은, 공급관(16)(26)에 의해서 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 정상부에 공급되고, 각각의 예열계를 가스와 열교환하면서 병행해서 하강하고, 밑으로부터 2단째의 분리기(12)(22)에서 배출되고, 합류해서 회전로 배기가스관(2)에 들어가고, 부분가소되어서 고체기체 분리기(21)를 거쳐서 가소로(5)에 유도된다. 가소로(5)에서 가스에 동반되어서 배출된 분체상물질은, 일부는 가스연통관(41)을 거쳐서 회전로 배기가스관(2)으로 보내져서 재순환하고, 다른 부분은 고체기체 분리기(11)로 가스와 분리되어서 통로(11b)를 거쳐서 회전로(1)에 장입된다.

조업조건에 따라서 다르지만, 분체상물질이 시멘트원료의 경우, 본 실시예에서는, 고체기체 분리기(12)(22)를 배출하는 원료온도는 약 750℃, 회전로 배기가스는 900-200℃, 가소로(5)의로 내분위기 온도는 최고 830℃전후, 가소로 배기가스 온도는 870℃이하로 시멘트원료는 대략 100%가까이까지 가소된다.

가스연통관(41)은, 가소로(5)의 배출가스의 일부를 분류해서 회전로 배기가스와 합류시켜서 제Ⅱ계열의 열량을 보충하고, 고체기체 분리기(12)(22)로부터 배출되어 합류해온 분체상물질의 제Ⅱ계열 최종단의 고체기체 열교환을 촉진해서 일부 가소시켜서 열효율의 향상을 도모함과 동시에, 제Ⅱ계열 전체의 열교환능력을 증가하고, 한편 가스와 동반되는 본체상물질을 (41)(2)(21)(21b)(5)의 경로로 재순환시켜서, 분체상물질의 가소역에 있어서의 체류시간을 증가하고 충분한 열교환과 가소반응의 완성을 도모하는 작용을 하는 것이다. 가스연통관(41)을 통과하는 가스량은, 분체상물질의 가소도를 감안해서 전계통의 열효율을 최고가 되게 하는 최적조건의 조연비(助燃比)를 설정하므로서 조정할 수가 있고, 또, 가스연통관(41)에 가스통 과량을 조절하는 조절장치를 설치하는 것도 임의이다.

재순환되는 분체상물질량은, 가스연통관(41)의 분류량에 대체로 비례한다. 재순환되는 분체상물질량은 임의로 조정하는 것이 가능하다. 재순환되는 분체상물질을 동반한, 탄산가스분압이 높은 가소로 배기가스는, 온도가 높고 탄산가스 분압이 낮은 회전로 배기가스로 희석되므로 재순환되는 분체상물질의 가소반응의 마무리가 능률좋게 촉진된다.

본 실시예의 가소장치에서는, 조연비를 크게 하므로서, 분체상물질의 가소도를 대략100%가까이까지 달성할 수 있으므로, 회전로(1)를 소형화해서 열부하를 작게할 수가 있다. 이 경우, 가소로 배출가스의 현열량이 증가하고, 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 불균형이 점점 커져야 할 것이나. 가스연통관(41)의 작용에 의해서 이 불균향을 전부 해소한다.

가스연통관은, 또 이 연통관 설치위치에서 뒤의 흐름인 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스유량을 균등화하고, 열교환량을 균등화한다. 따라서, 계열제Ⅰ, 제Ⅱ계열을 같은 형태로 할 수가 있고, 호환성이 풍부하고, 설계, 제작, 부착이 용이하며 설비비의 저감을 도모할 스가 있고, 보수관리비도 적감된다. 또 유인선풍기(34)의 공통 Ⅰ대화에 의해서, 가스 유량제어를 용이하게 함과 동시에 설비비와 동력비의 절감을 할 수 있고, 또한 분체상 물질 유량의 제Ⅰ, 제Ⅱ계열 균등화에 의해서 분체상물질 유량의 복잡한 조정을 필요로 하지않고, 운전제어의 용이안정화의 효과가 있다.

또 가스연통관은 장치의 소위 편폐(片肺)운전을 가능하게 하고, 부분적인 고장에 의한 전체장치의 정지를 피할 수 있는 외에, 장치의 시동스, 회전로(1)의 연료 연소장치만으로 계통의 열올림을 할 스 있다.

또한, 가스연통관은, 알칼리, 유황, 염소 등에 의한 코오팅트러블을 일으키기 쉬운 분체상물질 및/또는 연료사용을 위해서 알칼리 바이패스(51)를 설치해서 회전로 가스의 일부를 방출할 경우에도 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스량 및 열교환량을 균형잡을 수가 있다.

다음에 제 2 도는, 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 제 2 도에서는 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 밑에서부터 2단째의 고체기체 분리기(12)(22)에서 배출된 분체상물질의 합류도관(12c)을 가소로(5)에 유도하고, 제Ⅰ계열 최하단 고체기체 분리기의 분체상물질 배출통로(11b)를 회전로 배기가스관(2)에 접속하고, 제Ⅱ계열 최하단 고체기체 분리기 분체상물질 배출통로(21b)를 회전로에 접속한 것으로서, 그 이외는 제 1 도와 같다.

제 2 도의 실시예에서는, 가소로(5)에 있어서 가소반응을 거의 완료한 분체상물질을 고온으로 탄산가스 분압이 낮은 회전로 배기가스에 의해서 마무리 가소하므로서 분체상물질의 가소도를 대체로 완전하게 할 수가 있다. 이 경우 가스연통관(41)은, 가소로 배기가스를 분류해서 회전로 배기가스의 열량을 보급함과 동시에, 고체기체 부유열 교환공간을 증대하여, 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스흐름과, 보유열량을 균형잡는다. 분체상물질의 일부를 재순환시키는 이외는 제 1 도의 실시예에 대해서 상술한 것과 꼭같은 작용효과를 갖는 것이다.

제 3 도는, 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 계통도이다. 이 도면에서 제 1 도와 제 2 도에 표시된 같은 요소는 동일부호를 붙이고 그 설명은 생략한다. (5)는 주가소로, (6)은 주가소로 배기가스과, (7)은 부가소로, (8)은 부가소로 배기가스관이다. 도면에 있어서 실선은 공기 및 가스유로, 점선은 분체상물질의 유로를 나타내고 있다.

본 실시예는, 가스통로에 대해서는, 제Ⅰ계열과 제Ⅱ계열의 예열계와 이것을 연결하는 가스연통관을 갖추는 것이다.

제Ⅰ계열은, 연료공급기(5a)를 갖춘 주가소로(5)와, 이 주가소로(5)의 배기가스관(6)에 연접되는 고체기체 분리기(11)(12)(13)(14)(15) 및 그것들의 입상관(11a)(12a)(13a)(14a)(15a)를 결합해서 다단으로 포갠 다단부유식 예열기로 구성된다.

제Ⅱ계열은 회전로 배기가스관(2)에 연결하고, 연료공급기(7a)를 갖춘 부가소로(7)와, 이 부가소로 배기가스관(8)에 인접된 고체기체 분리기(21)(22)(23)(24)(25) 및 그것들의 입상관(21a)(22a)(23a)(24a)(25a)을 결합해서 다단으로 포갠 다단부유식 예열기로 구성된다.

제Ⅰ, 제Ⅱ계열 상호간에는, 주가소로(5)이 정상부 또는 주가소로 배기가스관(6)과 부가소로(7) 또는 부가소로 배기가스관(8)을 연결하는 가스연통관(41)이 설치된다. 가스연통관(41)에 더하거나 혹은 그것대신제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 최하단 고체기체 분리기의 입상관(11a)과 (21a)를 연결하는 기타의 가스연통관을 설치해서 양 계열을 연통시키도록 해도 되는 것은 물론이다.

분체상물질의 유로는, 각각 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 최상단 고체기체 분리기(15)(25)의 가스입구관(14a)(24a)에 분체상물질 공급관(16)(26)이 부착되고, 각각의 계열을 밑으로부터 2단째의 고체기체 분리기(12)(22)에 이르기까지 제Ⅰ계열은 (15) (15b) (14)(14b)(13)(13b)(12)를, 제Ⅱ계열을(25)(25b)(24)(24b)(23)(23b)(22)를 하강하도록 설치된다.

제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 밑으로부터 2단째의 고체기체 분리기(12)(22)의 분체상물질 배출통로(12b)(22b)는 함류해서 (12c)가 되고, 부가소로(7)에 접속되어, 제Ⅱ계열 최하단 고체기체 분리기 분체상물질 배출통로(21b)는 가소로(5)에, 제Ⅰ계열 최하단 고체기체 분리기 분체상물질 배출통로(11b)는 회전로(1)에 접속된다.

주가소로(5)내에서 연소에 의해서 생긴 가스는, 분체상물질을 가소하고, 가소에 의해서 분체상물질로부터 발생된 가스 및 연소가스와 함께 분체상물질을 동반해서 주가소로(5)에서 배출되고, 주가소로 배기가스관(6) 및 가스연통관(41)에 분류되어서 고체기체 분리기(11) 및 부가소로(7) 또는 부가소로 배기가스관(8)에 도입된다.

고체기체 분리기(11)로부터 배출된 가스는 입상관과 고체기체 분리기(11a)(12)(12a)(13)(13a)(14)(14a)(15)(15a)를 거쳐서 제Ⅰ계열을 상승하고, 도관(33), 유인선풍기(34)를 거쳐서 다른 시스템으로 보내진다.

회전로(1)내의 연료의 연소에 의해서 싱긴 가스는 부가소로(7)에 도입되어, 소성물 냉각장치(3)으로부터의 블리이드와 혼합되어서 연료공급기(7a)로부터 공급된 연료를 연소하고, 부가소로에 공급된 본체상물질의 가열, 가소를 행하고, 다시 제Ⅰ계열의 주가소로(5)로부터 가스연통관(41)을 거쳐서 도입된 주가소로 배기가스와 합류해서 부가소로 배기가스관(8)을 거쳐서 고체기체 분리기(21)에 인도되어, 이후는, 입상관과 고체 기체 분리기(21a)(22)(22a)(23)(23a)(24)(24a)(25)(25a)를 거쳐서 제Ⅱ계열을 상승하고, 도관(33)에 있어서 제Ⅰ계열의 가스와 합류해서 유인선풍기(34)를 거쳐서 계 밖으로 배출된다.

분체상물질은, 공급관(16)(26)에 의해서 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 정상부에 대략 같은 량이 공급되고, 각각의 계열을 가스와 열교환하면서 병행해서 하강하고, 밑에서부터 2단째의 고체기체 분리기(12)(22)에서 배출되어, 합류도관(12c)에 의해서 합류하고, 부가소로(7)내로 인도되어 일부는 가소된다.

이어서 제Ⅰ계열의 주가소로(5)에서 가스연통관(41)을 거쳐서 가스에 동반되어 온 분체상물질과 합류하고 가소를 진행시키면서 고체기체 분리기(21)를 거쳐서 제Ⅰ계열의 주가소로(5)에 도입된다.

분체상물질이 시멘트원료인 경우를 예로 들면 주가소로(5)의 분위기 온도는 최고 830℃전후, 주가소로 배기가스온도는 870℃이하로 분체상물질은 대략 100%가 가소된다. 주가소로(5)에서 가스에 동반해서 배출된 분체상물질은, 일부는 가스연통관(41)을 거쳐서 제Ⅱ계열로 보내져서 재순환되고, 기타부분은 고체기체 분리기(11)로 가스와 분리되어, 분체상물질 배출통로(11b)를 거쳐서 회전로(1)에 장입된다.

회전로에 장입된 분체상물질은, 회전로의 연소장치(1a)에 의해서 소성되고, 소성물 냉각장치(3)에 있어서 냉각되어 계 밖으로 배출된다.

가스연통관(41)은, 주가소로(5)의 배기가스 일부를 분류해서 제Ⅱ계열로 보내고, 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스유량을 균등화함과 동시에, 제Ⅱ계열의 열량부족을 보충하고 고체기체 분리기(12)(22)를 배출하여 합류해서 공그되는 분체상물질의 제Ⅱ계열 최종단의 고체기체 열교환을 촉진해서 열효율의 향상을 도모하고, 제Ⅱ계열 전체의 열교환능력을 증가하고, 한편 가스와 동반되는 분체상물질을 (41)(7)(8)(21)(21b)(5)의 경로로 재순환시켜서, 분체상물질의 가소역에 있어서의 체류시간을 증가하여, 충분한 열교환과 가소반응의 완성을 도모하는 작용을 이루는 것이다.

가스연통관(41)을 통과하는 가스량은, 분체상물질의 가소도를 감안해서, 전계통의 열효율을 최고가 되게 하는 최적조건의 조연비 및 주, 부가소로 연료비를 설정하므로서 조정할 수가 있고, 또 가스연통관(41)에 가스연통량을 조절하는 조절장치를 설치하는 것도 임의이다.

가스연통관은, 이 연통관 설치위치보다 뒤의 흐름인 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스유량을 균등화해서 열교환을 균등화한다. 따라서 예열기의 소형화가 가능해지고, 제Ⅰ, 제Ⅱ계열을 같은 형태로 할 수가 있고, 설비비나 보수관리비의 저감, 압력손실의 저감과 함께, 유인선풍기(34)의 공통화에 의한 가격과 동력비의 저감, 분체상물질 유량의 양계열의 등분화에 따른 복잡한 조정이나 불균형의 제거, 운전의 용이안정화 등의 장점이 있다.

또 가스연통관은 장치의 소위 편폐운전을 가능하게 하고, 부분적인 고장에 의한 전장치의 정지를 피할 수 가 있는 외에, 장치의 시등시, 회전로(1)의 연료연소장치 만으로 전계통의 열올림이 가능하다.

제 4 도는 본 발명의 다시 다른 실시예를 나타낸다. 제 4 도는 제 3 도의 실시예와 분체상물질의 가소역 순회경로가 다른 것이다. 제 4 도의 실시예에서는, 분체상물질은 제Ⅰ, 제Ⅱ계열에 있어서의 최하단 예열기 앞단에 설치된 합류도관(12c)을 거쳐서 주가소로(5), 제Ⅰ계열의 고체기체 분리기(11), 부가소로(7), 제Ⅱ계열의 고체기체 분리기(21)를 순회해서 회전로(1)에 장입된다.

이 경우, 분체상물질의 가소는 먼저 주가소로(5)에서 행히지고, 마무리가소는 부가소로(7)에서 행하여진다. 분체상물질의 가소도와, 연료소비량, 운전용이성에 있어서 제 3 도의 실시예와 거의 차이가 없다.

제 5 도는 본 발명의 또다른 실시예를 나타내는 계통도이다. 제 5 도에 있어서 (1)은 회전로, (1a)는 회전로 연료공급장치, (2)는 회전로 배기가스관, (3)은 소성물 냉각장치, (4)는 냉각장치 블리이드관, (5)는 가소로, (5a)는 가소로 연료공급장치, (6)은 가소로 배기가스관, (7)은 고체기체 분리기, (6)(7)은 제 Ⅰ의 예열기를 구성한다. (8)은 부가소로, (8a)는 부가소로 연료공급장치, (9)는 부가소로 배기가스관, (10)은 고체기체 분리기로, (9)(10)은 제Ⅱ의 예열기를 구성한다. (11)(12)(13)(14)는 고체기체 분리기(11a)(12a)(13a)(14a)는 그들의 입상관으로서, 이들은 복수단으로 싸올려진 다른 예열기군을 구성한다. 제Ⅰ, 제Ⅱ의 예열기의 가스배출관(7a)(10a)은 합류해서 (7c)가 되고, 다른 예열기군의 최하단 고체기체 분리기(11)에 결합된다.

(21)은 소성몰 냉각장치 압입팬, (22)는 소성물 냉각장치 유인팬, (23)은 유인선풍기이다.

도면중 점선은 분체상물질의 통로를 나타낸다. (15)는 분체상물질의 공급관, (14b)(13)(12b)는 각각 고체기체 분리기(14)(13)(12)의 분체상물질 배출관을 나타내고, 분체상물질은 이것들을 지나서 상기 다른 예열기군을 하강한다.

(11b)는 상기 다른 예열기군의 최하단 고체기체 분리기의 분체상물질의 배출관으로 부가소로(8)에 접속된다. (10b)는 제Ⅱ의 예열기의 원료물질 배출관으로 가소로(5)에 접속된다. (7b)는 가소로에서 배출된 가스와 분체상물질이 열교환을 행하는 제Ⅰ의 예열기의 분체상물질 배출관이다. (7b)는 회전로에 접속된다. 본실시예의 장치에서는 분체상물질은 전량, 부가소로, 제Ⅱ의 예열기, 가소로, 제Ⅰ의 예열기의 전부를 통과한다.

가소로(5)는 연료공급장치(5a)를 갖추고, 소성물 냉각장치(3)의 블리이드에 의해서 연료를 연소하고, 분체상물질을 가소하는 가소로이며, 회전로(1)과는 독립해서 별도 거치된다. 이 가소로로서 조쇄탄을 연료로 해서 열효율좋게 안정적으로 연소시켜서 분체상물질의 가소를 행할 수 있는 유동 가소로를 사용하는 것이 적당하다. 이것에 의해서 조쇄탄을 사용해도, 본 실시예의 가소장치를 능률좋게 운전할 수가 있다.

부가소로(8)는, 회전로 배기가스관에 결합된 원통형의 가소로이며, 연료공급장치(8a)를 갖추고, 소성물 냉각장치(3)의 블리이드를 회전로 배기가스에 혼합해서 연료를 연소시킨다. 회전로 배기가스의 온도는 약간 높으나 가스량이 적어서 보유열량이 적다. 따라서 극히 일부의 가소밖에 행하여지지 않는다. 본 실시예에서는 다른 연열기군의 고체기체 분리기(11)를 배출한 분체상물질 전량을 부가소로(8)에 공급해서 열교환시킨다. 부가소로(8)는 회전로 배기가스의 부족열량을 보급함과 동시에, 체류시간을 증가해서 고체기체 열교환을 촉진해서 분체상물질을 가소에 이르게 하고, 이어서 주가소로에 있어서 가소를 완료시키도록, 가소역의 능력을 증대시키는 것이다.

부가소로(8)에 있어서의 연료연소량을 조정하므로서, 부가소로(8)와 제Ⅱ의 예열기의 계열과, 가소로(5)와 제Ⅰ의 예열기의 계열과의 양 계열의 열량을 적의 조정할 수가 있고, 가장 이상적인 열부하 배분에 의해서, 분체상물질의 가소도를 대략 100%로 하고, 최고열효율로 조업할 수가 있다.

본 실시예에서는, 조연비를 크게 하므로서 가소도를 대략 100% 달성할 수 있으므로 회전로(1)를 소형화하고 열부하를 작게할 수가 있고, 부가소로(8)에 연료를 공급하므로서, 주가소로(5)에 있어서의 연공급량을 감할 수도 있으므로, 주가소로(5)의 배출가스의 탈취현열이 과대해져서 열효율의 저하를 초래하는 것과 같은 일은 없고, 주가소로(5)와 부가소로(8)와의 가소역 열교환의 분담비율을 가장 적절하게 조정할 수 있고, 종합적으로 연료소비량을 절감할 수가 있다.

주가소로(5)에 있어서는, 가스량의 감소에 의해서 가스의 체류시간을 크게 하고, 또 이미 가소반응이 진행되고 있는 분체상물질을 받아들여서 고체기체 열교환을 충분히 행할 수가 있으므로, 연소속도가 느린 석탄을 사용했을 경우에 있어서도 능률좋게 가소반응의 마무리를 행할 수 있고, 주가소로 배기가스의 탈취현열의 증대를 피할 수가 있다.

부가소로(8)는 냉각장치(3)로부터의 블리이드관(4)의 부가소로(8)에 잇는 위치의 선택에 따라 환원분위기를 만들 수도 있고 회전로(1)속에서 생긴 질소산화물을 환원하여 질소산화물의 배출량을 감소하고 공해방지에 기여한다.

제 6 도는 본 발명의 또다른 실시예를 나타내고, 다른 예열기군에서 배출된 분체상물질을 먼저 주가소로(5)에, 이어서 제Ⅰ의 예열기, 부가소로(8), 제Ⅱ의 예열기를 순차 통과해서 회전로(1)에 이르도록 분체상 물질 유로를 구성한 것이다. 이 실시예에서는 먼저 주가소로(5)에 있어서 분체상물질을 가소하고, 부가소로에 있어서 마무리가소를 행하는 것으로, 분체상물질의 가소도도 대체로 100%를 달성할 수가 있고, 연료소비량, 운전제어성에 있어서, 제 5 도의 실시예와 동등하다.

제 7 도는 본 발명의 또다른 실시예로서, 가스연통관은 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스통로의 도중에서 양계열을 연결하는 것으로, 예를 들면 가소로(5)의 출구와 가소실(7)을 연결하는 위치에 가스연통관(41)을 설치한다. 경우에 따라서 가스연통관(41)을 더하거나 혹은 그것대신에 양계열의 최하단 고체기체 분리기의 입상관(11a)과 (12a)를 연결하는 위치에 다른 가스연통관을 설치한다.

가스연통관(41)은 가소로(5)의 배출가스의 일부를 분류해서 가소실(7)로 유도하여, 가소실(7)에 있어서의 분체상물질의 가소반응을 완성시키는 작용을 한다. 가스연통관(41)을 통과하는 가스량은 분체상물질의 가소도를 고려해서 전계통의 열효율을 최고가 되게 하는 최적조건의 조연비, 즉 가소로(5)에 태우는 연료량과 회전로도 포함해서 전계열에서 태우는 연료량의 비를 설정하므로서 조정할 수 있다. 또 가스연통관(41)에 가스량을 조정하는 조정장치를 설치하는 것도 임의이다.

제Ⅰ, 제Ⅱ계열을 연결하는 가스연통관은, 연통관 설치위치에서 뒤의 흐름인 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스유량을 균등화한다. 따라서 예열기의 제Ⅰ, 제Ⅱ계열을 같은 형태화할 수가 있다. 설비비나 보수관리비의 저감 압력손실의 저감과 함께 유인선풍기의 공통화에 따른 가격과 동력비의 저감, 분체상물질 유량의 등분화에 따른 복잡한 조정이나 불균형의 제거, 운전의 용이안정화 등의 장점이 있다.

또 가스연통관은 장치의 소위 편폐운전을 가능하게 하고, 부분적인 고정에 의한 전체장치의 정지를 피할 수 있는 외에 장치의 시동시 회전로(1)의 연료연소장치에 의해서 전계통의 열올림을 할 수 있다.

제 8 도는 제 7 도와 다른 실시예를 나타내고, 고체기체 분리기(12)(22)에 있어서 분리된 분체상물질의 합류도관(12c)을 가소실(7)에 접속하고, 고체기체 분리기(21), 가소로(5), 고체기체 분리기(11)을 거쳐서 분체상물질을 회전로(1)에 공급하도록 분체상물질의 순회경로를 변경한 것이다.

제 8 도이 실시예도 상술한 제 7 도의 실시예의 작용효과를 갖는 외에, 일부의 분체상물질이 가소로(5), 가스연통관(41), 가소로(7), 입상관(8), 고체기체 분리기(21)사이를 순환하므로 분체상물질의 가소역에 있어서의 체류시간은 더욱 증가하는 효과가 있고, 분체상물질의 가소도를 더욱 완전화할 수가 있다.

또한, 제7, 8도에 있어서 가스도관(51)은 바이패스닥트로, 원료 및 또는 연료가 알칼리, 유황, 염소의 화합물 등의 휘발이 용이한 응축성물질을 함유하고, 가소실(7)의 내부에 코오팅트러블을 일으킬때, 회전로 배기가스의 일부를 계 밖으로 배출해서 이것에 동반되는 상기 화합물을 계 밖으로 배출하는 공지의 것이다.

이 방법에 의해서, 상기 화합물(이하 응축성 성분이라 함)을 제 밖으로 제거해서 코오팅트러블을 피할때, 바이패스닥트(51)로부터 회전로 배기가스의 일부가 계 밖으로 배출되어 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스량에 불균형을 초래할때, 가스연통관(41)(42)를 사용하므로서 양 계열의 가스량을 같은 양으로 할 수 있다.

응축성 성분에 의한 코오팅트러블을 피하기 위해서 상기 방법에 따르는 외에, 제 7 도 및 제 8 도의 실시예는 다음과 같이 그 대책을 제공한다.

공지되어 있는 바와 같이 응축성 성분은, 분체상물질 및 또는 염료가 계열내로 지입하여, 회전로에 이르고, 일부는 소성물에 고정되어서 계 밖으로 배출되나, 이 양에는 한도가 있고, 계내로 지입되는 양이 일정량 이상인 경우는 계내에 축적된다. 즉 응축성성분은 회전로내에 휘발하고, 회전로 배기가스와 함께 가소장치에 도달하고, 여기서 응축하여, 일부는 분체상물질에 고정되어서 재차 회전로에 이르러서 휘발하고, 이하이 사이클을 반복한다. 또 일부는 가소장치의 내면, 즉 회전로 배기가스관(2), 가소실(7), 동 입상관(8), 고체기체 분리기(21), 동 입상관(21a)등의 내벽면에 응축성 성분이 풍부한 코오팅을 생성하고, 다시 코오팅을 생장시킨다. 이들 개소의 가스온도가 응축성 성분의 응축하는 온도영역내이기 때문이다.

본 실시예의 가소실은, 그 단면을 크게하고 그 내벽면에 코오팅이 퇴적하여도 다시 잔여의 단면은 충분히 크고, 가스유등에 있어서 압력손실은 거의 변화하지 않고, 가소실내에 있어서의 분체상물질의 가소반응의 수행에도 하등 지장을 초래하지 않도록 설계된다.

따라서 계내에 축적되는 응축성 성분은, 그 대부분은 가소실 내벽면의 코오팅중에 농축, 퇴적되기 때문에 전계열의 운전을 휴지했을때, 가소실내의 코오팅을 제거하여 계밖으로 버림으로써, 또 분체상물질 또는 연료가 지입하는 응축성 성분이 더욱 다량인때에는, 전계열의 운전중에 가소실내의 코오팅 제거작업을 실시하고, 제거된 덩어리형상의 코오팅편을 계 밖으로 제외하는 방법도 취할 수 있다. 가소실의 단면을 크게 구성하고 있으므로, 이 코오팅 제거작업도 효율좋게 실시할 수 있다.

이 방법에 의해서도 또한 불충분하고, 가령 바이패스닥트(51)로부터 회전로 배기가스의 일부를 계 밖으로 배출하는 상기의 방법을 취할때, 제 8 도의 실시예에는 이점이 있는 것은 이미 설명하였다.

여기서 본 발명의 기초가 된, 가소된 석회질 분체상물질의 재차 탄산화에 관해서, 본 발명자들에 의해서 확인된 실험적 사실에 대해서 특히 언급해 둔다.

예를 들면 석회석을 약 80%함유한 시멘트 원료의 재탄산화 속도지수 r는 제 9 도 및 다음식[1]에서 선명되는 것이 실험적으로 확인되었다.

……[1]

여기서

r : 시멘트원료의 재탄산화 속도지수[-] b=4.289×10¹²e×p

K : 상수(=3.57) d=5.757×10^-9e×p

Pco₂: 탄산가스분압[atm] T : 반응온도(°K)

Pco₂ ^*: 평형분압[atm]

이다.

제 9 도에서, 시멘트원료와 접촉하는 가스의 탄산가스분압 Pco₂이 높으면 높을수록, 재탄산화 속도지수 r는 높고, 그 최고는 고온측으로 옮겨가는 것을 알 수 있다. 또, 곡선 우측의 온도영역에 있어서는 r<0가 되어서 탈탄산반응이 일어난다.

별도거치 가소로 방식의 가소장치에 있어서는, 조연비가 높으면 높을수록, 가소로에서 최하단 고체기체 분리기가지의 사이에서 분체상물질의 가소가 진행하고, 따라서 회전로측 최하단 고체기체 분리기까지의 사이에서 분체상물질의 가소는 근소하므로 인하여, 전자의 배기가스중의 CO₂는 연료에서 생긴 분에 원료에서 분리된 분이 가해져서, 그 농도는 높고(약 40%), 후자의 배기가스중의 CO₂는 연료로부터의 분이 태반이며 그 농도는 낮다(약 20%). 한편, 배기가스 온도는 전자는 900℃에 가깝고, 후자는 800℃를 약간 초과할 정도이며 가소로측에 재탄산화의 문제가 있다.

이상과 같은 열교환기능, 가소기능, 재탄산화반응의 관점에 서서 종래의 가소장치를 검토한다.

결합가소로 방식은, 공기와 회전로 배기가스가 혼합되므로 산소분압은 별도거치 가소로 방식에 비해서 낮고, 가스량은 상기 혼합가스에 가소에 수반하여 발생하는 가스가 가해지므로, 조연비에 따라서 다르나 별도 거치 가소로에서 처리하는 양의 2배 가까운 값이 된다. 연소용 산소분압이 낮기때문에 연료의 연소속도가 느리고, 가스량이 많으므로 가스온도 상승도 제약되고, 가소 유효공간도 상대적으로 감소하는 결과로, 가소역의 열 고환능력이 불충분해지고, 별도거치 가소로 방식에 비해서 배기가스 온도가 높아진다. 이것을 피하기 위해서는 별도거치 가소로의 2배 이상인 용적의 가소로를 설치함을 요하고, 회전로와 예열기 사이에 커다란 공간을 필요로 하고, 예열기 및 예열기지기구를 그만큼 높게 하는 것이 불가피해진다. 그 차이는, 연료를 석유로부터 석탄으로 전환했을 경우에 연료의 연소속도의 저하에 의해서 한층 커니고, 그 차이를 축소하려고 하면, 석탄의 입도를 작게할 필요가 있고, 다대한 석탄 분쇄동력을 필요로한다.

결합가소로 방식의 가소로의 출구의 탄산가스 분압은 조연비에 따라서 거의 변하지 않으나, 별도거치 가소로 가스합류 방식에 비해서, 상기의 이유에서 배기가스온도가 높아지고, 가스에 동반되어서 역류하는 분체상물질의 재탄산화의 정도도 크며, 예열기의 온도가 더욱 높아지고, 열효율의 점에서 뒤떨어진다. 이 효율차는 조연비가 크면 클수록 커진다.

별도거치 가소로의 가스합류방식과 가스병류방식을 비교하면, 가스합류방식은 회전로에서 예열기에 이르는 가소역의 가스량이 결합가소로 방식과 동등하며, 회전로 배기가스만이 통과하는 가스 병류방식에 비해서 체류시간 확보라는 점에서 뒤떨어진다.

별도거치 가소로 가스병류 방식에서는, 다단부유식 예열기의 아래쪽으로 부터 2단째의 고체기체 분리기를 배출한 분체상물질을 양 계열의 어느쪽을 먼저 통과시키느냐에 따라서, 가소기능 및 재탄산화의 메카니즘이 약간 다르다. 즉, 상기 분체상물질을 회전로 계열을 먼저 통과시킬 경우, 회전로 계열에서는 분체상물질의 예열이 주체이고 가소는 근소해져서, 가스온도와 탄산가스 분압도 낮고, 예열기에 있어서의 재탄산화는 거의 일어나지 않는다. 한편, 가소로 계열에서는 가소반응이 주가 되고, 그것에 수반해서 대량의 탄산가스가 발생하므로 탄산가스 분압은 높고, 가스온도도 그 분만큼 높아진다. 따라서, 이 계열의 예열기에서는 재탄산화가 촉진되고, 예열기온도가 한층 더 상승한다는 역효과가 생긴다.

다음에 분체상물질의 순회경로를 반대로 해서 가소로 계열에 먼저 통과시킬 경우, 가소로 계열에서는 분체상물질의 예열이 약간 행하여지나, 가소가 주이고, 가소로 배출 가스중의 탄산가스 분압은 높다. 그러나, 가소의 마무리가 회전로 배기가스에 의해서 행하여지므로, 가소로 계열에서는 분체상물질의 가소도가 약간 낮고, 그만큼 가소조건이 완하되어 약간의 배기가스온도가 저하함과 동시에, 이 계열의 예열기에 있어서의 재탄산화도 역류 분체상물질의 가소도가 낮고, 다소 억제된다. 한편, 회전로 배기가스 중에서는 분체상물질의 가소가 주가 되나, 가소의 양이 적고, 탄산가스 분압도 높아지지 않고, 가스온도도 비교적 낮으므로 이계열의 재탄산화는 근소하게 일어날 정도이다.

결국, 종합적으로 가스 합류방식과 가스병류방식을 비교하면 가스병류방식이 열효율적으로 약간 우수하다

이상과 같이, 종래의 다단부유식 예열기와 가소로를 결합한 가소장치를, 열교환기능, 가소기능 및 재탄산화반응의 면에서 보았을 경우에, 별도거치 가소로 가스병류방식이 우수하다.

그러나, 이 방식도 아직 충분하지 못하다. 예를 들면, 가스병류로에 불균형이 있고, 가소로계열의 배기가스의 쪽이 회전로 배기가스에 비해서 탈취현열이 크고, 분체상물질의 각 계열의 유량조정에 의해서도 장치 전체의 배기가스 현열을 최소한으로 머무르게 하는 조정은 어려우며, 그만큼 열효율의 면에서 불충분하다. 또 분체상물질의 가소도를 높이려고 하면, 이 불균형이 조장된다. 또한, 분체상물질의 재탄산화의 면에서도 가스온도와 탄산가스 농도의 불균형때문에, 반응을 일으키기 쉬운 계열이 존재하고, 재탄산화 방지대책이 결여되어 있다. 조연비를 높였을 경우나, 가소로에 연소속도가 느린 석탄을 사용했을 경우에는, 가소로측의 배출가스 탈취현열이 더욱 커저서, 열효율, 가소도, 재탄산화의 모든 면에 있어서 한층 더 불리해진다.

본 실시예는 CO₂분압이 높은, 즉 그대로는 재탄산화 속도가 큰 조건하에 있는 가소로측에서, 가스에 동반되어서 예열기에 역류하는 분체물질을 저온역에 신속하게 또한 강제적으로 도입하므로서 그 재탄산화속도를 저하시키는 것이다.

즉, 종래의 방법으로서는, 가소로측, 회전로측의 각 교체기체 분리기를 나온 가스가, 열교환을 위해서 한 단위의 고체기체 분리기 출구원료와 혼합된 뒤에는, 각각 온도가 800℃가까이 및 700℃보다 약간 낮은 온도가 되기때문에, 고체기체 분리기와 그 바로 위의 고체기체 분리기와의 사이에서, 가스에 동반되어서 역류된 분체상물질의 재탄산화 속도는, 가소로측에서 현저하게 높고, 회전로측에서 낮아진다. 특히 가소로측의 재탄산화 속도가 높은 것은 한층 그 발열때문에 밑에서부터 2단째의 고체기체 분리기의 배기가스 온도를 높이게 되어, 따라서 최상단의 고체기체 분리기의 배기가스 온도를 높이고, 열회수율을 저하시킨다.

본 실시예는, 밑에서부터 3단째의 고체기체 분리기로 포집된 원료를 합체해서 가소로측의 고체기체 분리기 출구닥트에 공급하여, 원료와 가스를 약 2 : 1 의 비율로 혼합시키기고 하였기 때문에, 밑에서부터 2단째의 고체기체 분리기 가스온도를 700℃가까이까지 내릴 수 있으므로 CO₂분압은 높으나, 온도는 낮고, 재탄산화 속도는 저하하며, 따라서 발열승온도 감소하고, 최상단의 고체기체 분리기 배기가스온도를 하강시킨다. 동 회전로측은 반대로 밑에서부터 2단째의 고체기체 분리기의 배기가스 온도가 약 750℃까지 상승하나, CO₂분압이 낮고, 재탄산화 속도의 최고치에 가깝기때문에, 재탄산화 속도, 발열승온의 증가는 근소하며, 같은 측의 최상단 고체기체 분리기로부터 배기가스 온도를 거의 상승시키지 않는다.

제10도는 상기 실시예를 나타낸 계통도이다.

도면에 있어서, 전술한 실시예와 같은 구성요소는 같은 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

도면중 실선은 공기 및 가스통로를, 파선은 분체상물질의 유로를 나타낸다.

본 실시예는, 가스통로에 관해서는 제 Ⅰ계열과 제Ⅱ계열의 예열계와, 양 예열계를 연결하는 가스연통관을 갖추는 것이다.

제Ⅰ계열은, 가소로(5)와, 이 가소로(5)의 배기가스관(6)에 연접되는 고체기체 분리기(11)(12)(13)(14)(15) 및 그들의 입상관(11a)(12a)(13a)(14a)(15a)를 결합해서 다단으로 포갠 다단부유식 예열기로 구성된다.

가소로(5)는 연료공급장치(5a)를 갖추고, 소성물 냉각장치(3)의 블레이드에 의해서 연료를 연소하고, 회전로(1)와는 독립해서 병렬로 설치된 가소로이다. 이 가소로로서 본 발명자들이 전술한 조쇄탄을 연료로 해서 열효을좋게 안정적으로 연소시켜서 가소를 행할 수 있는 유동 가소로를 사용하므로서, 조쇄탄을 연료로해서 능률좋게 가소를 행할 수가 있다.

제Ⅱ계열은, 회전로 배기가스관에 장치된 가소실(7)과, 이 가소실(7)의 입상관(8)에 연접되는 고체기체 분리기(21)(22)(23)(24)(25) 및 그들의 입상관(21a)(22a)(24a)(25a)을 결합해서 다단으로 포갠 다단 부유식 예열기에 의해서 구성된다.

가소실(7)은 회전로의 배기가스관(2)에 장착되는 세로형의 통체로서, 연료공급장치를 구비하지 않는다. 이 가소실(7)은 분체상물질과 회전로 배기가스를 충분하게 체류 열교환시켜서, 분체상물질의 가열 또는 가소반응의 마무리를 행하는 기능을 갖는 것이다. 이 가소실(7)을 설치하므로서, 고체기체 열교환이 충분하게 행히지고, 분체상물질의 가소도를 대략 100%를 달성할 수 있다. 가소실(7)에는 후술하는 바와 같이, 가소로(5)의 배기가스를 일부 분류해서 공급하나, 고체기체 열교환을 충분하게 행하게 해서 가스온도를 저하시켜, 또 탄산가스 농도가 낮은 회전로 배기가스로 분류해온 가소로 배기가스를 희석하므로, 제Ⅱ계열에 있어서는 역류 분체상물질의 재탄산화는 거의 일어나지 않는다.

제Ⅰ, 제Ⅱ계열의, 가스유로간에는, 가스로(5)의 정상부 또는 그 배기가스관(6)과 가소실(7)을 연결하는 위치에 가스연통관(41)을 설치한다. 가스연통관(41)에 더하거나 혹은 그것대신에 제Ⅰ계열의 최하단 고체기체 분리기(11)의 입상관(11a)과 제Ⅱ계열의 최하단 고체기체 분리기(21)의 입상관(21a)을 연결하는 위치에 따른 가스연통관을 설치해서 양계열을 연통시키도록 해도 되는 것은 물론이다.

분체상물질의 공급관(16)(26)은 각각 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 최상단의 고체기체 분리기(15)(25)의 가스입구관(14a)(24a)에 부착되어, 고체기체 분리기(15)(25)의 분체상물질 배출통로(15b)(25b)는 각각의 하단에 위치하는 고체기체 분리기(14)(24)의 가스입구관(13a)(23a)에, 또한 고체기체 분리기(14)(24)의 분체상물질 배출통로는 각각의 하단에 위치하는 고체기체 분리기(13)(23)의 가스입구관(12a)(22a)에 접속되고, 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 각각 밑에서부터 3단째의 고체기체 분리기(13)(23)에 이르기까지는, 분체상 물질통로는 제Ⅰ, 제Ⅱ계열을 각각 강하하도록 설치되어 있다.

제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 각각 밑에서부터 3단째의 고체기체 분리기(13)(23)의 분체상물질 배출통로(13b)(23b)는 각각 밑에서부터 2단째의 고체기체 분리기(12)(22)의 가스입구관(11a)(21a)에 접속됨과 동시에 (13b)와 (23b)상호간을 분체상물질 연통관(23c)으로 연락하고(또한, 동 분체상물질 연통관(23c)은 분체상물질 배출통로(13b)에 접속하지 않고 고체기체 분리기(12)의 가스입구관(11a)에 직접 접속해도 된다). 제Ⅰ계열의 밑에서부터 2단째의 고체기체 분리기(12)의 분체상물질 배출통로(12b)는 제Ⅱ계열의 밑에서부터 2단째의 고체기체분리기(22)의 가스입구관(21a)에 접속한다.

고체기체 분리기(22)의 분체상물질 배출통로(22b)는 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 분체상물질을 합류하는 합류도관으로 하고, 이 합류도관(22b)은 가소로(5)에, 가소로(5)에 연결된 제Ⅰ계열 최하단의 고체기체 분리기(11)의 분체상물질 배출통로(11b)는 가소실(7)에, 가소실(7)과 연결된 제Ⅱ계열의 최하단 고체기체 분리기(21)의 분체상물질 배출통로(21b)는 회전로(1)에 접속된다.

다음에, 본 실시예 장치의 가스 및 분체상물질의 흐름에 대해서 설명한다.

소성물 냉각장치(3)에 부속된 압입팬(31)에 의해서 냉각장치(3)에 취입된 공기는 일부는 팬(32)에 의해서 대기속에 방출되고, 기타는 회전로(1)와 가소로(5)에 인도되어서 연소용 공기로서 이용된다.

가소로(5)내에서 연소에 의해서 생긴 가스는 분체상물질을 가소하고, 가소에 의해서 발생된 가스와 함께 분체상물질을 동반해서 가소로(5)에서 배출되고, 가스배출관(6) 및 가스연통관(41)에 분류되어서, 고체기체분리기(11) 및 가소실(7)에 도입된다. 고체기체 분리기(11)로부터 배출된 가스는 입상관(11a)을 거쳐서 제Ⅰ계열을 순차 상승하고, 최상단 고체기체 분리기(15)에서 배출되어서 도관(33), 유인선풍기(34)를 거쳐서 다른 시스텝으로 보내진다.

회전로(1)내의 연료의 연소에 의해서 생긴 가스는 가스통로(2)를 거쳐서 가소실(7)에 인도되고, 제Ⅰ계열에서 가스연통관(41)을 거쳐서 분류해온 가스와 함께 제Ⅱ계열을 상승해서 유인선풍기(34)에 이른다.

가스연통관(41)은, 가소로(5)의 배출가스의 일부를 분류해서 가소실(7)에 유도하고, 가소실(7)에 있어서의 열교환열량을 증가시켜, 가소실(7)에 있어서의 분체상물질의 가소반응을 완성시키는 작용을 함과 동시에 탄산가스농도가 높은 가소로 배출가스의 제Ⅰ계열의 유량을 감소시켜, 제Ⅰ계열의 가스에 다량의 분체상 물질을 접촉시켜서 온도를 급속하게 저하시키므로서, 제Ⅰ계열의 역류 분체상물질의 재탄산화반응을 방지한다. 제Ⅱ의 예열계에서는, 분류되어온 가소로 배기가스를 탄산가스농도가 낮은 회전로 배기가스로 희석하고, 온도도 낮아지므로 재탄산화의 문제는 일어나지 않는다.

또 가스연통관에 의해서, 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스유량의 균등화, 가스온도의 평균화, 탄산가스 농도의 조정 등을 도모할 수가 있고, 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 밑에서부터 제 2 단계의 고체기체 분리기(12)(22)를 통과하는 분체상물질의 조정을 함께 하여 분체상물질의 재탄산화반응을 가장 적게할 수가 있다.

가스연통관을 통과하는 가스량은, 분체상물질의 가소도, 역류하는 분체상물질의 재탄산화반응을 고려해서 전계통의 열효율을 최고가 되게 하는 최적조건으로 조연비를 설정하므로서 조정된다. 또, 필요에 다라 유량조정장치를 갖추어서 가스유량을 조절하는 것도 임의이다.

분체상물질은, 공급관(16)(26)에 의해서 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 정상부에 공급되어서 각기 계열의 예열제를 밑에서부터 3단째의 고체기체 분리기(13)(23)까지 병행해서 하강하고, 이 고체기체 분리기(13)으로부터 배출된 분체상물질과 고체기체 분리기(23)으로부터의 전량 또는 일부는 제Ⅰ계열의 밑에서부터 2단째의 고체기체분리기(12)에 보내져서, 이 고체기체 분리기(12)에서 배출된 분체상물질은 제Ⅱ계열의 밑에서부터 2단째의 고체기체 분리기(22), 가소로(5), 제Ⅰ계열의 최하단 고체기체 분리기(11), 가소실(7), 제Ⅱ계열의 최하단 고체기체 분리기(21)을 거쳐서 회전로(1)에 보내진다.

분체상물질의 유통통로를 이상과 같이 구성하였으므로, 제Ⅰ계열의 밑에서부터 2단째의 고체기체 분리기(12)의 입구관(11a) 최하단 고체기서 분리기(11)의 입상관)에 있어서의 가스온도를 대량의 분체상물질에 의해서 급속저하시킬 수가 있고, 여기서 일어나는 역류 분체상물질의 재탄산화반응을 방지할 수가 있다. 이입상관(11a)에 공급하는 분체상물질의 양은 전량인 것이 가장 좋으나, 그것에 한하는 것은 아니다.

또 분체상물질이 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 고체기체 분리기(12)(22)를 통과 합류해서 가소로(5), 제Ⅰ계열 최하단 고체기체 분리기(11), 가소실(7), 제Ⅱ계열 최하단 고체기체 분리기(21)를 순회해서 회전로에 이르고, 그 사이에 고체기체 열교환을 충분하게 행하고, 가소도를 대략 100%달성할 수가 있고, 또 열효율도 향상한다.

본 실시예의 가스연통관은, 가소실(7) 및 분체상물질 연통관(23c)과 협동해서, 본 가소장치의 열교환능력의 향상, 분체상물질의 가소도의 완전화, 재탄산화 방지의 작용을 하는 것이나, 다시, 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스흐름, 가스현열량을 균등화하므로, 제Ⅰ, 제Ⅱ계열을 같은 형태로 할 수가 있고, 설계, 제작, 부착이 용이하며 호환성이 풍부하고, 설비비의 저감과 보수관리비의 저감을 도모할 수가 있다. 또한, 유인선풍기(34)의 공통 1대화에 의해서, 설비비와 동력비 등의 절감을 할 수 있고, 또한 분체상물질 유량의 제Ⅰ, 제Ⅱ계열 균등화에 의해서 분체상물질 유량의 복잡한 조정을 필요로 하지않고, 운전제어의 용이안정화 등의 이점이 있다.

도, 가스연통관은 장치의 소위 편폐운동을 가능하게 하고, 부분적인 고장 등에 의한 전장치의 정지를 피할 수가 있는 외에 장치의 시동시, 회전로(1)의 연료연소장치만으로 전계통의 열올림을 할 수 있다.

본 실시예의 가소장치는, 가스연통관, 분체상물질 연통관 및 가소실을 설치하므로서, 가소로(5)의 조연비율을 높였을 경우나, 가소로(5)의 연료로서 조쇄탄 등 연소속도가 느린 연료를 사용했을 경우에도, 분체상 물질의 가소도의 완전화, 역류 분체상물질의 재탄산화의 방지, 열효율의 향상을 도모할 수가 있고, 운전제어도 용이하다.

제11도는 본 발명의 또다른 실시예를 나타내고, 고체기체 분리기(22)로 분리된 분체상물질을 유도하는 합류도관(22b)을 가소로(7)에 접속하고, 고체기체 분리기(21), 가소로(5), 고체기체 분리기(11)를 거쳐서 회전로에 공급하도록 분체상물질의 순회경로를 변경한 것이다.

제11도의 실시예도 제10도의 실시예와 같은 작용, 효과가 있으나, 제11도의 실시예에서는, 제10도의 실시예보다 제Ⅰ의 예열계의 탄산가스 농도가 높아지는 반면, 일부의 분체상물질이 가소로(5), 가스연통관(41), 가소실(7), 입상관(8), 고체기체 분리기(21)사이를 순환하므로, 분체상물질의 가소역에 있어서의 체류시간을 증가시키는 효과가 있고, 분체상물질의 가소도를 더욱 완전화할 수가 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명 구성에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

①가소역의 이상적인 열교환을 달성하여 회전로에 공급하는 분체상물질을 대략 100%가깝게 가소할 수 있다.

②가스에 동반되어서 역류하는 분체상물질의 재탄산화를 방지하고 열효율의 저하를 방지할 수 있어, 이재탄산화방지에 의해, 그만큼 연료소비량3-6Kcal/kg저하한다.

③ 가소역에 있어서의 연소가스의 체류시간을 크게 하여 고체기체 교환을 충분히 행하므로, 열효율이 현저하게 향상한다.

④ 2계열의 예열계가 가스연통관에 의해서 균류화되므로, 균형이 좋고 운전이 용이하고, 또 양계열의 타단부유식 예열기를 같은 형으로 할 수 있으므로 소형화가 가능하므로 설비비, 보수관리비도 저감한다.

⑤ 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 가스유량, 가스현열량을 균등화할 수 있고, 분체상물질을 가장 효율좋게 예열할 수 있고, 또 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 장치를 같은 형태로 할 수 있으며 유인선풍기도 한대로 되고 설비투자액, 보전비용, 운전경비를 극소로 할 수 있고, 운전관리도 극히 용이하다.

⑥ 배기가스중의 NO_x를 저감할 수 있어 공해방지에 공헌한다.

⑦ 경우에 따라 소위 편폐운전을 할 수 있고, 부분적인 보수나 고장으로 전 설비를 정지하는 일이 없이 운전을 속행할 수 있으며, 또 운전개시의 화입시에 있어서의 열올림은 회전로 연소장치만으로 행할 수 있다.

⑧ 분체상물질 및/또는 연료중에 알칼리, 유황, 염소 등의 함유량이 많을 경우, 코오팅 트러블방지를 위해 제 3 도, 제 4 도에 표시한 바와같이 회전로출구에 바이패스닥트(51)를 설치해서 회전로가스의 전부 또는 일부를 계 밖으로 방출할 수 있는 것이 알려져 있으나, 이 경우에 있어서도 가스연통관에 의해서 제Ⅰ, 제Ⅱ계열의 균형잡힌 운전이 가능하다.

⑨ 본 발명에 의한 가소로와 결합하므로서 조쇄탄을 연료해서 효율좋게 가소를 행할 수 있다.

Claims (5)

1. 가소로와 그 배기가스로 분체상물질을 가열하는 복수단의 예열기로 이루어진 제Ⅰ의 예열계와, 회전로의 배기가스로 분체상물질을 가열하는 다른 복수단의 예열기로 이루어진 제Ⅱ의 예열계와, 상기 제Ⅰ, 제Ⅱ예열계의 도중에서 양계열을 연결하는 가스연통관을 설치하고, 상기 제Ⅰ, 제Ⅱ의 예열계에 각각 공급된 분체상물질이 유도되는 분체상물질 유로는, 양계열에 있어서의 최하단 예열기앞에 설치된 합류도관을 거쳐서 상기 양계열의 최하단부를 순회한 후, 상기 회전로에 연통하도록 구성해서 이루어진 것을 특징으로 하는 분체상물질의 가소장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제Ⅰ의 예열기와, 상기 회전로와의 사이에 부가소로를 개재해서 회전로 및 부가소로의 배기가스로 분체상물질을 가열하는 제Ⅱ의 예열기와, 상기 제Ⅰ, 제Ⅱ의 예열기의 뒤흐름에 복수단으로 쌓아올려져서 상기 제Ⅰ, 제Ⅱ의 예열기의 혼합가스로 분체상물질을 가열하는 다른 예열기군을 설치하고, 이 다른 예열기군에서 배출된 분체상물질의 유로는, 분체상물질 전량이 상기 가소로, 부가소로, 제Ⅰ 제Ⅱ의 예열기를 모두 통과한 후, 상기 회전로에 연통하도록 구성해서 이루어진 것을 특징으로 하는 분체상물질의 가소장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제Ⅰ, 제Ⅱ의 에열게의 도중에서 양 계열을 연결하는 가스연통관을 설치하고, 상기 제Ⅰ, 제Ⅱ의 예열계에 각각 공급된 분체상물질이 유도되는 분체상물질 유로는 양 계열에 있어서의 최하단 예열기앞에 설치된 합류도관을 거쳐서 상기 양 계열의 최하단부를 순회한 후, 상기 회전로에 연통하도록 구성해서 이루어진 것을 특징으로 하는 분체상물질의 가소장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제Ⅰ의 예열계와 회전로의 배기가스관에 장착된 가소실과 회전로의 배기가스로 분체상물질을 가열하는 다른 복수단의 예열기로 이루어진 제Ⅱ의 예열계와, 상기 제Ⅰ, 제Ⅱ의 예열계의 도중에서 양 계통을 연결하는 가스연통관을 설치하고, 상기 제Ⅰ, 제Ⅱ의 예열계에 각각 공급된 분체상물질이 유도되는 분체상물질 유로는 양 계열에 있어서의 최하단 예열기앞에 설치된 합류도관을 거쳐서 상기 양 계열의 최하단부를 순회한 후 상기 회전로에 연통하도록 구성해서 이루어진 것을 특징으로 하는 분체상물질의 가소장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 분체상물질 유로는 각 계열에 있어서의 밑에서부터 2단째의 예열기앞에 상기 양 계열을 연락하는 분체상물질 연통관을 설치함과 동시에 상기 밑에서부터 2단째의 예열기뒤에 상기 양 계열의 분체상물질을 합류하는 합류도관을 설치하고, 이 합류도관을 거쳐서 분체상물질이 상기 양 계열의 최하단부를 순회한후 상기 회전로에 연통하도록 구성해서 이루어진 것을 특징으로 하는 분체상물질의 가소장치.

Images