KR860001752B1

KR860001752B1 - Limestone kiln for fueling coal

Info

Publication number: KR860001752B1
Application number: KR1019840007073A
Authority: KR
Inventors: 박용주; 정봉진
Original assignee: 한국과학기술원; 전학제
Priority date: 1984-11-12
Filing date: 1984-11-12
Publication date: 1986-10-21
Also published as: KR860003987A

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Limestone kiln for fueling coal

제1도 a는 종래의 선가마형(shaft kiln type)석회석 소성로의 소성대 분포도.1 is a baking table distribution diagram of a conventional kiln type limestone kiln.

제1도 b는 본 발명 석회석 소성로의 소성대 분포도.1 is b firing table distribution of the limestone kiln of the present invention.

제2도는 본 발명 석회석 소성로 단면도.2 is a cross-sectional view of the limestone kiln of the present invention.

제3도는 제2도의“A”부분확대 단면도.FIG. 3 is an enlarged sectional view of portion “A” of FIG. 2.

표 1은 종래의 석회석 소성로와 본 발명 석회석 소성로의 생석회 생산량 및 연료 소모량 비교표.Table 1 is a comparison table of the quicklime production and fuel consumption of the conventional limestone kiln and the limestone kiln of the present invention.

표 2는 단일출구 회전 슈우트와 본 발명에서의 3중출구 회전슈우트의 석탄과 석회석 분리현상 시험표.Table 2 is a test table for coal and limestone separation of single exit rotary chute and triple exit rotary chute in the present invention.

석회석 소성로는 석회석을 가열하여 생석회를 제조하는 반응기로서 석회석 소성을 위한 연료로는 석탄, 코크스, 오일, 천연가스등이 쓰이는데 국내에서는 오일은 가격이 비싸기 때문에 석탄이 주로 이용된다.Limestone kiln is a reactor that produces lime by heating limestone. Coal, coke, oil, and natural gas are used as fuel for limestone firing. In Korea, coal is mainly used because oil is expensive.

석회석 소성의 생성물인 생석회는 저렴한 알카리화학약품으로 건축용, 비료용, 식품첨가제, 카바이트의 원료, 산성폐수 또는 폐가스탈황제, 제강융제 등 그 용도가 다양하며, 특히 최근에는 제강용 탈황제(탈인 및 탈실리카)로 그 수요가 급증하고 있다. 현재 국내 대부분의 석회석 소성로는 자연통풍식 선가마형으로 로내에 굵은 입도(보통 100mm이상)의 석회석과 석탄을 장입하고 소성대 및 그 상부에서의 높은 온도에 의한 자연 대류현상에 의하여 연소공기가 송풍기의 도움없이 입도가 큰 석회석/생석회사이의 넓은 공극으로 자연 흡입되는 것으로 로단위채적당 생산량이 적고, 열효율이 낮으며, 제품의 품질관리가 어렵다는 결점이 있다. 또 같은 채적의 강제통풍식 소성로는 입도가 작은 석회석의 소성이 가능하고 표 1에서 보는바와같이 자연통풍식에 비하여 약 2배량의 생산량을 얻을 수 있으나 종래의 강재송풍식 석회석 소성로는 에너지 원단위면에서 종래 자연통풍로와 별차이가 없으며, 배출시로 중심부위의 석회석/생석회 하강속도가 로벽쪽보다 훨씬 빠르며, 또 연소공기는 로중심부보다 공극율이 큰 로벽쪽으로 훨씬 많이 상승한다. 이로 인하여 소성이 일어나는 고온의 소성대는 제1도 a와 같이 로중심부에서는 배출구 가까이까지 아래로처지고 로벽쪽에서는 장입구 가까이의 높은 위치에 분포된다.Quicklime, a product of limestone calcining, is an inexpensive alkaline chemical that is widely used in construction, fertilizers, food additives, raw materials of carbide, acidic wastewater or waste gas desulfurization agents, steelmaking fluxes, and more recently, desulfurization agents for steelmaking (dephosphorization and desilica). The demand is skyrocketing. At present, most limestone kilns in Korea are natural draft type kilns, which are filled with limestone and coal of coarse grain size (usually 100mm or more), and the combustion air is blown by natural convection due to the high temperature in the firing table and its upper part. It is naturally inhaled by the wide pores of limestone / quick companies with large particle size without the help of low yield, low thermal efficiency, and difficult quality control of products. In addition, it is possible to fire limestone with a small particle size and obtain about twice as much output as natural ventilation type as shown in Table 1. There is no difference from the conventional natural ventilation path, and the discharge rate of limestone / lime lime on the center is much faster than that of the furnace wall, and the combustion air rises much more toward the furnace wall, which has a higher porosity than the furnace center. Due to this, the hot baking zone where firing takes place is distributed down to near the outlet at the center of the furnace and distributed at a high position near the charging port at the furnace wall as shown in FIG.

이러한 불균일한 소성대의 분포는 로외벽쪽으로 상승하는 배기가스의 온도를 높게하여 이로 인한 열손실이 크게되며 또, 로중심부의 생석회는 짧은 냉각대를 빠른시간 동안 하강하므로 생석회의 현열과 연소공기와의 효율적인 열교환이 일어나지 않으므로 열손실이 크고, 불균일한 석회석/ 생석회의 하강은 석회석과 생석회의 로내 체류시간에 큰 차이를 주게되어 로중심부의 생석회는 로내에 짧은시간 체제하게 되어 소성도가 낮으며, 로벽쪽의 생석회는 필요이상 로내에 장시간 체재하기 때문에 활성도가 낮은 과소(過燒)된 생석회가 생성되며, 장시간동안 냉각대에서 많은 양의 연소공기와 접촉하게 되므로 연소공기중의 수분과 반응하여 상당량이 소석회(Ca(OH)₂)로 변질되는 결점이 있다.This non-uniform plastic zone distribution increases the temperature of the exhaust gas rising toward the outer wall of the furnace, thereby increasing the heat loss. Also, the quicklime in the center of the furnace lowers the short cooling zone for a short time, so that Since the heat exchange is not efficient, the heat loss is large, and the uneven falling of limestone / lime lime gives a big difference in the residence time of limestone and limestone. The quicklime on the wall stays in the furnace longer than necessary to produce underactive quicklime with low activity, and due to contact with a large amount of combustion air in the cooling zone for a long time, it reacts with the moisture in the combustion air. There is a drawback to deterioration with slaked lime (Ca (OH) ₂ ).

즉, 이상에서 상술한 바와같이 종래의 소성로는 자연 통풍식이던 강제통풍식이던 간에 모두 로내의 고체 및 기체의 유동속도의 심한 차이로 인하여 첫째, 균일한 품질의 생석회를 제조할 수 없으며, 둘째, 예열대 및 냉각대에서 고체/ 기체간의 효율적인 열교환이 일어나지 않으므로 고온의 배기가스 및 고온의 중심부 생석회의 배출로 인한 열손실이 과다한 결점이 있었다.That is, as described above, conventional firing furnaces, whether naturally ventilated or forced draft type, cannot be manufactured because of the severe difference in the flow rates of solids and gases in the furnace. The efficient heat exchange between the solid and gas in the preheating and cooling zones does not occur, resulting in excessive heat loss due to the discharge of hot exhaust gases and hot core quicklime.

본 발명은 상기와 같은 종래 석회석 소성로의 결점을 개량한 것으로 이하 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is to improve the shortcomings of the conventional limestone kiln as described above in detail according to the accompanying drawings as follows.

즉, 본 발명 석회석 소성로는 제2도 및 제3도에서 도시된 바와같이 로상부의 장입구(1)를 통하여 공급된 석탄 및 석회석은 후라퍼밸브(Flapper valve)(2)를 경유하여 일단 서어지 홉퍼(Surge Hopper)(3)에 채워진 다음 후라퍼밸브(4)를 통하여 공급홉퍼(5)에 채워진 후 모터(6)에 의하여 작동하는 급송장치(7)를 경우 출구단면적이 조절가능한 3중 출구 회절슈우트(Rotating chuter)(8)를 통하여 반응로(9)내로 공급된다. 반응로 중심부에 내층(10)과 외통(11)으로 되어있으며 단면이 환형인 금속제 중자(中子)가 설치되어 있어 석회석은 반응로내에서 생석회로 되어 급송장치(12)에 의하여 여러개의 배출 슈트(13)를 통하여 생석회 저장조(14)에 보내져 배출기(15)를 통하여 배출되며 연소공기(16)는 석탄을 연소시키고 분진을 포함한 배기가스는 배기가스 덕트(17)를 통하여 싸이클론(18)에서 집진된 다음 배기되도록 구성되어 있다.That is, the limestone kiln of the present invention, once shown in Figs. 2 and 3, once the coal and limestone supplied through the charging inlet 1 of the upper part of the furnace is standing through the flapper valve 2, In the case of the feeder 7 which is filled by the surge hopper 3 and then filled by the supply hopper 5 through the flapper valve 4 and operated by the motor 6, the outlet section is triple It is fed into reactor 9 via an exiting chuter 8. The inner layer 10 and the outer cylinder 11 are formed at the center of the reactor, and a metal core having an annular cross section is installed so that the limestone is calcined in the reactor and discharged by the feeding device 12. (13) is sent to the quicklime storage tank (14) and discharged through the discharger (15), the combustion air (16) burns coal and the exhaust gas containing dust is discharged from the cyclone (18) through the exhaust gas duct (17). It is configured to be collected and then exhausted.

이와같은 본 발명 석회석 소성로의 작용효과를 상술하면 석탄을 연료로 석회석을 소성할 때 가장 큰 문제는 적정입도의 석회석과 석탄을 균일하게 혼합장입하는 것이다. 선가마형(Shaft Kiln Type)석회석 소성로에서 적정소성 온도는 950-1100℃정도인데 석탄의 연화점은 약 1100℃이고 회분의 소결온도는 1200-1300℃정도이므로 석탄과 석회석이 균일하게 혼합된 상태에서 장입되지 않으면 로내에서 국부적인 과열현상이 일어나서 연화된 석탄과 생석회의 크린커가 생겨서 로벽에 들어붙거나 좁은 배출구부위를 막아 조업중단이 불가피하게 되며, 또한 입도와 비중이 다른 고체혼합물을 장입할 때 가장 큰 문제는 혼합물이 아무리 잘 혼합된 상태라 하더라도 장입시 입도나 비중차이에 의한 분리현상이 일어난다. 즉, 저장 홉퍼에서 중력낙하시켜 원추형더미(stdckpile)를 형성했을 때 원주형의 중심부는 입도가 작고 비중이 큰 고체가 쌓이고 가장 자리에는 입도가 크거나 비중이 가벼운 고체가 모이게 된다. 따라서 크린커 생성문제가 가장 큰 기술적 문제로 되어있는 석탄연료를 이용하는 석회석 소성의 경우 석탄과 석회석의 분리를 최소화하여야 하는 바 본 발명에서는 배출구의 조절이 가능한 3중 출구 회전슈우트(8)에 의하여 반응로에 석탄과 석회석 혼합물을 공급하므로서 석탄과 석회석의 분리를 최소로 할 수 있었다. 즉, 표 2에서 보는 바와같이 단일회전 슈우트에 의한 경우에는 더미(pile)의 상부와 가장자리를 비교하면 석탄의 분포가 약 1:2로 비중이 가벼운 성형탄이 가장자리로 많이 굴러떨어져 심한 분리현상을 일어키나 본 발명에서와 같이 3중출구 회전슈우트의 경우에는 5군데의 다른 위치에서의 성형탄갯수는 평균 21개이며 최저는 18개이고 최고는 25개로 비교적 분리현상이 적어 본 발명이 효과가 있음을 알 수 있고, 본 발명의 가장 큰 특징은 반응로(9)중심부에 내통(10)과 외통(11)으로 되어 있으며 단면이 환형인 중자가 설치된 것으로 이와같은 본 발명 반응로는 로중심부(외통부근)의 석회석과 생석회의 하강속도를 환형중자가 로벽부근에서의 하강속도와 비슷하게 하여 줌으로서 로내 모든 부분에서의 하강속도가 균일하게 되며, 로벽과 환형중자 외통간의 사이가 좁아 연소공기가 좁은 공간을 통하여 상승하여야 함으로 환형중자와 로벽사이의 연소공기의 상승속도도 균일하게 되며, 고온의 소성대가 형성될 때 그 부위의 로벽온도 역시 소성대 온도와 같은 고온(약 1000℃)에 달하는데 본 발명과 같이 로내에 환형중자가 있으면 로벽과 같은 부위의 중자외통의 온도 또한 소성대 온도를 유지하게 됨으로 로중심부(환형중자 외통부근)와 로벽간의 온도가 균일하게 되며, 환형중자 구조물자체의 축열효과 때문에 로내에서의 소성대가 제1도 b와 같이 균일하고 안정하게 분포하게 된다.The above-described effect of the limestone kiln according to the present invention is the biggest problem when calcining limestone with coal as fuel, the uniform mixing of limestone and coal of the appropriate particle size. In the kiln type limestone kiln, the optimum firing temperature is about 950-1100 ℃, the coal softening point is about 1100 ℃ and the sintering temperature of ash is about 1200-1300 ℃, so that coal and limestone are uniformly mixed. If not charged, local overheating will occur in the furnace, causing softened coal and quicklime clinker to enter the furnace walls or block the narrow outlet area, which will inevitably lead to interruption of operation. The big problem is that no matter how well the mixture is mixed, separation occurs due to particle size or specific gravity difference. In other words, when gravity falls from the storage hopper to form a conical pile (stdckpile), the central portion of the columnar form a small particle size and a large specific gravity is accumulated, the solids of a large particle size or light specific gravity is collected at the edge. Therefore, in the case of limestone firing using coal fuel, which is the biggest technical problem of the clinker generation problem, the separation of coal and limestone should be minimized. By supplying a coal and limestone mixture to the reactor, the separation of coal and limestone was minimized. In other words, as shown in Table 2, in the case of the single-turn chute, the coal distribution is about 1: 2 compared to the upper part of the pile, and the light coal briquettes are rolled to the edges so that severe separation occurs. However, in the case of the triple exit rotary chute as in the present invention, the number of coal briquettes in five different locations is 21 on average, 18 on the minimum, and 25 on the highest, and the separation is relatively low. As can be seen, the biggest feature of the present invention is the inner reactor 10 and the outer cylinder 11 in the center of the reactor (9), the middle of the annular cross-section is installed in the reactor of the present invention as described above ) As the descent speed of the limestone and quicklime is similar to the descent speed near the furnace wall, the descent speed is uniform in all parts of the furnace. As the combustion air must rise through the narrow space due to the narrow space, the rising speed of the combustion air between the annular core and the furnace wall is also uniform, and when the high temperature baking zone is formed, the furnace wall temperature of the part is also the same as If the annular core in the furnace, as in the present invention, the temperature of the middle ultraviolet tube in the same area as the furnace wall also maintains the temperature of the firing table, so that the temperature between the furnace center (near the outer cylinder outer cylinder) and the furnace wall is uniform Due to the heat storage effect of the annular core structure itself, the firing zone in the furnace is uniformly and stably distributed as shown in FIG.

상기한 바와같이 환형중자가 설치된 본 발명 소성로에서는 예열대, 소성대, 냉각대가 안정하고 균일하게 분포됨으로 고체(석회석, 생석회, 석탄)의 하강과 연소공기의 상승이 균일하게 되고 예열대에서 고온의 배기가스와 고체간의 효과적인 열교환이 일어나 배기가스중의 현열의 대부분이 회수되며, 또 냉각대에서도 고온의 생석회와 연소공기와의 열교환이 효과적으로 일어나서 연소공기가 생석회의 현열을 거의 완전히 회수하게 됨으로 배출되는 생석회는 취급이 용이한 40℃이하이다.As described above, in the kiln according to the present invention in which the annular core is installed, the preheating zone, the firing zone, and the cooling zone are stably and uniformly distributed, thereby uniformly lowering the solids (limestone, quicklime, coal) and increasing the combustion air, and The effective heat exchange between the exhaust gas and the solid causes most of the sensible heat in the exhaust gas to be recovered, and the heat exchange between the high temperature quicklime and the combustion air effectively occurs in the cooling zone, so that the combustion air is almost completely recovered. Quicklime is below 40 ° C for easy handling.

또한 석회석과 생석회의 로내 체류시간이 거의 일정하게 됨으로 제품의 품질관리가 용이해 진다.In addition, the residence time of the limestone and quicklime is almost constant, which facilitates the quality control of the product.

즉, 화학용으로 사용될 생석회 품위 95%(95%(CaO))이상이 요구될 때는 생산속도를 줄여서 석회석 / 생석회의 로내 체류시간을 원하는 만큼 늘여서 운전하고 고활성도 제강용 생석회 생산시에는 연료량을 줄여서 소성온도를 낮추어 주므로서 종래 석회석 소성로에서는 거의 불가능했던 제품의 품질관리를 본 발명 석회석 소성로에서는 조업변수만 바꾸어 줌으로서 원하는 품질의 생석회를 생산할 수 있다.That is, when more than 95% (95% (CaO)) of the quicklime used for chemical is required, the production speed is reduced and the residence time of the limestone / quicklime is increased as much as desired, and the fuel amount is reduced when producing the high activity quicklime. By lowering the firing temperature, the quality control of the product, which is almost impossible in the conventional limestone kiln, can be produced in the limestone kiln of the present invention only by changing the operating parameters, thereby producing the quicklime of the desired quality.

본 발명 석회석 소성로와 종래의 자연 통풍식 석회석 소성로 및 종래의 강제 통풍식 석회석 소성로를 같은 조건에서 비교 시험한 바 표 1에서 보는 바와같이 본원 발명 석회석 소성로가 종래의 자연통풍식 석회석 소성로에 비하여 생산량은 약 3배에 달하고 연료소모양은 40%정도 절감할 수 있었으며, 종래의 강제 통풍식 석회석 소성로에 비하여는 생산량은 약 50% 증대효과가 있고 연료소모량은 약 40% 절감할 수 있는 효과가 있었다.The limestone kiln of the present invention, the conventional natural-vented limestone kiln and the conventional forced-ventilated limestone kiln were compared and tested in the same conditions. As shown in Table 1, the limestone kiln of the present invention produced as compared to the conventional natural-vented limestone kiln. About three times, the fuel consumption can be reduced by 40%. Compared to the conventional forced-vented limestone kiln, the production rate is increased by about 50% and the fuel consumption is reduced by about 40%.

Claims

Limestone kiln, which uses coal as fuel, is a coal-fired limestone kiln installed with a triple exit rotary chute at the top and an annular core inside the kiln.

The limestone kiln according to claim 1, wherein the annular core is composed of an inner cylinder (10) and an outer cylinder (11).

A limestone kiln with coal as fuel according to claim 1, characterized in that the raw material supply device is a triple outlet rotary chute (8) having an adjustable outlet cross section.

Table 1. Comparative table of the production and fuel consumption of the conventional limestone kiln and the limestone kiln of the present invention (the inner diameter of the furnace is constant at 2.7m, the furnace height = 9m).

* Note: Because the grade of quicklime changes depending on the application and the fuel consumption changes accordingly, the fuel consumption based on 90% CaO grade was calculated from the operating data.

Table 2