KR870001568B1 - 시멘트 원료 소성용 가소로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

시멘트 원료 소성용 가소로

제1도는 종래의 시멘트 제조장치 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 시멘트 원료 소성용 가소로의 한실시예.

제3도는 제2도는 III-III선 단면도.

제4도는 제3도의 다른 실시예.

제5도는 본 발명에 따른 가소로의 다른 실시예.

제6도는 본 발명에 따른 가소로의 또다른 실시예이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 배풍기 2,5 : 싸이크론

6 : 원료공급관 7 : 가소로

7a : 상부파트 7b : 하부파트

7c : 제1원뿔 7d : 제2원뿔

7e : 윗쪽이 좁은 원뿔(트로틀) 8 : 원료공급관

9 : 버너 10 : 연소용공기덕트

11 : 회전노배출가스덕트 12 : 회전노

13 : 트링커냉각기 14 : 가소로배출가스덕트

15 : 원료공급관

본 발명은 시멘트원료의 소성을 위한 가소로에 관한 것이다.

종래, 회전노와 고정예열기 사이에 위치하며 독립적인 열원을 가지는 가소로를 설치한 시멘트제조장치는 여러가지 있었으며 이러한 시멘트제조장치들은 대부분 가소로의 형태에 따라 분류할 수 있다.

그중에서 회전노의 배출가스로 시멘트원료의 분류층(Spouted bed)을 형성시켜 원료를 가소시키는 시멘트제조방법은

1) 장치구조가 간단하며,

2) 압력손실이 비교적 적은 반면,

3) 원료가 분류층안에서 순환하며 원료의 체류시간이 비교적 길고,

4) 회전노의 배출가스덕트가 가소로의 밑면에 연결되어 있어 작동하는 동안 예열기로부터 떨어지거나 가소로 안에서 코오팅된 불순물들을 다시 회전노 안으로 넣을 수 있는 장점을 가지고 있어 가장 많이 사용되고 있다.

제1도는 위에서 언급한 바와 같은 종래의 시멘트제조장치의 한 실시예이며 이러한 시멘트제조장치는 배풍기(1)와 싸이크론(2-5) 및 원료공급관(6), 가소로(7), 회전노배출가스덕트(11), 버너(9), 가소로(7)를 위한 원료공급관(8), 크링커냉각기(13), 연소용공기덕트(10), 회전노(12), 원료공급관(15)으로 구성된다.

제1도에서 1점쇄선으로 표시된 부분은 예열장치(9)를 나타내며 가소로(7)의 상부는 가소로의 배출가스덕트(14)를 통해 최하단의 싸이크론(5)에 연결되고 가소로(7)의 하부는 회전노(12)의 배출가스덕트(11)에 연결된다.

가소로(7)의 밑면은 회전노(12)의 배출가스가 분류층을 형성하도록 깔대기 형태로 되어 있으며 가소로(7)의 윗부분은 실린더형태로 되어 있다.

예열장치(P)의 사이크론들은 역류(Counter flow)형 교환기로 대치할 수 있는 것은 당해분야에 어느 정도의 지식을 가진 사람이며 쉽게 이해할 수 있으며 이러한 형태의 구조에서 가소로 내부로 공급된 원료의 대부분은 벽면을 따라 하강하고 회전노(12)의 배출가스의 분출에 의해 깔대기형태의 밑면으로부터 불어올려진다. 이렇게 불어올려진 원료의 일부는 가소로(7)로부터 불어올려져 상부로 이동되며 나머지 부분은 가소로(7)의 벽면에 확산된 다음 다시 벽면을 따라 하강하게 된다. 이렇게 하여 원료의 순환이 이루어지며 가소로(7)내에서의 원료의 체류시간을 증가시키게 된다.

이러한 현상은 연소용 공기를 와류시킴으로서 보다 효율적으로 원활히 할 수 있다.

제1도와 같이 밑면이 깔대기형태이며 윗면이 실린더형인 종래의 가소로는 가소로안에 원료를 충분히 체류시키기 위하여 회전노배출가스의 출구와 실린더형 부분의 직경비율을 증가시켜야 했으며 이로인해 원료의 하중이 증가하게 되는(공간이 넓어짐에 따라 원료가 많이 담기게 되므로 전췌원료의 하중이 증가함)단점이 있었다.

결과적으로, 원료의 순환현상이 대부분 깔대기 형태의 하부에 집중하게 됨에 따라 깔대기 형태의 가소로 하부에 원료가 모이게 되어 이 부분에서 원료의 농도가 급격히 증가하게 된다.

또한, 깔대기형태의 가소로 하부에 원료가 급격히 증가함에 따라 이 부분에 연료의 정체구역이 생기며 정상상태에서는 이 정체 구역이 분출균형을 이루나 드래프트변동시, 원료가 회전노의 배출가스 공급구에 집중되어 드래프트 변동을 증폭시키거나 미쳐 가소되지 않은 원료가 회전노내로 떨어지는 현상을 야기시킨다. 더욱이, 연료의 연소영역이 실린더의 밑면에 근접에 있으므로 효과적인 가소를 위해서는 이 지역에서의 원료의 농도를 높게 유지시켜야만 한다.

상기와 같은 구조는 깔대기형태에서의 원료의 농도가 극도로 높은 반면 실린더형 부분에서는 낮게 되어 가소열과 연소열간의 균형유지가 매우 힘들게 되며 극부적인 고온영역이 형성되므로 코우팅트러블을 야기시킬 수 있다.

특히, 밑면의 원료정체영역은 원료가 가스와 충분히 혼합되지 못하고 열전달이 나쁘므로 이 영역에서의 가소반응율을 저하시키며, 그 결과 원료의 분산이 충분한 경우에 비해 평균정체시간은 동일하여도 효과적인 정체시간은 짧아지게 된다.

결과적으로 원료의 가소율이 저하되며, 이 가소율을 높이기 위해서는 가소로의 용적을 증가해야 하는 문제점이 뒤따른다. 깔대기형 부분에서의 원료의 편재는 깔대기부분의 원뿔각을 축소시킴에 의해 제저할 수 있으나 이러한 구조는 가소로의 높이를 증가시켜야 하는 문제점이 뒤따른다.

더욱이 원뿔각을 축소시킬 경우 원료의 낙하속도 즉 원료가 벽면을 따라 낙하하는 속도가 증가하며 이로인해 원료를 차단(blocking)하기 위한 회전노 배출가스의 작용이 약화되고 미처 가소되지 않은 원료가 회전노 속으로 떨어지게 된다. 이러한 현상을 방지하기 위하여서는 회전노 배기가스의 분출속도를 크게 증가해야 하며 이로인해 압력손실을 증가시키게 된다. 이러한 구조는 깔대기 형태의 하부에서 가스의 속도를 증가시키므로 원료의 농도를 크게 감소시키고 그 결과 국부적인 고은영역을 증가시키며 코오팅트러불을 야기시키게 된다. 전술한 바와 같이 종래의 가소로는 압력손실의 감소와 가소로의 적정높이 및 원료의 적정농도유지, 원료분포농도의 균일화 및 원료체류시간의 확보 등에 많은 어려움이 있다.

본 발명은 이상과 같은 문제점을 제거하기 위하여 압력손실을 작게 하고, 원료의 분포농도를 균일화하며 가소로의 높이를 적절히 유지시킴은 물론 원료의 농도를 적절히 하며 원료의 충분한 체류시간을 확보할 수 있는 시멘트 원료소성용 가소로를 제공함에 목적이 있다.

본 발명에 따른 구성 및 작용효과를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 시멘트원료소성용 가소로에서 가소로는 회전노와 원료예열장치 사이에 설치되고 독립적인 열원을 갖으며 상부 파트와 하부 파트로 나누어져 구성된다.

본 발명에 따른 가소로의 상부 파트는 하부 파트의 최대직경보다 작은 직경의 실린더형태로 형성되고 하부 파트는 하단이 회전노의 배출가스 공급덕에 연결된 하부원뿔(lower invented conical portion)과 하부원뿔의 상단에 연결된 상부원뿔(upper invented conical portion)로 형성되며 상부원뿔은 하부원뿔의 원뿔각보다 작은 원뿔각을 갖되 상부원뿔의 상단은 윗쪽이 좁은원뿔을 통해 상부 파트의 하단에 연결된다.

제2도는 본 발명의 한 실시예를 나타낸 것으로 제1도와 동일부분에는 동일부호를 사용하였다.

실시예에서 가소로(7)은 상부 파트(7a)와 하부 파트(7b)로 나누어지고 상부 파트(7a)는 똑바로 실린더형으로 형성되며 하부 파트(7b)는 두개의 부분으로 형성된다.

즉, 하부 파트(7b)는 하부의 제1원뿔(7c)과 상부의 제2원뿔(7d)로 구성되며 제2원뿔(7d)의 원뿔각은 제1원뿔(7c)의 원뿔각보다 작은 원뿔각을 갖는다.

제2원뿔(7d)의 상단은 윗쪽이 좁은 원뿔(7e)을 통해 상부 파트(7a)의 하단에 연결되며 상부 파트(7a)의 상단은 가소로의 배기가스관(14)을 통해 가장 아래쪽에 있는 싸이크론에 연결된다.

이와 가팅 두개의 부분으로 형성된 하부 파트(7b)의 구성에 의해 제2원뿔(7d)의 윗쪽단면은 아래로 향할수록 점차 작아지게 된다.

결과적으로, 제2원뿔(7d)의 내측표면을 따라 떨어지는 원료의 일부는 상승하는 가스흐름에 휩쓸려 제1원뿔(7c)에 도달하는 원료의량이 적어지게 된다. 더욱이, 제2원뿔(7d)의 직경은 윗쪽으로 올라가면서 넓어지므로 윗쪽으로 상승하는 가스의 속도는 감소하며 원료의 순환은 원료가 벽면을 향해 분산된 다음 벽면을 따라 하강하게 된다.

윗쪽이 좁은 원뿔(7e)은 하부 파트(7b)의 상단에 형성되며 하부 파트(7b)내에서의 원료의 순환을 원활히 해준다. 이러한 구조 즉 두개의 원뿔로 구성된 하부 파트(7b)의 직경은 위에 결합된 트로틀(윗쪽이 좁은 원뿔(7e))로 구성된 구조는 실린더부와 깔대기형태로 되어 있던 종래의 가소로에 비해 하부파트(7b)의 아랫부분의 원료농도를 낮게 하고 윗부분의 원료농도를 높게 하므로서 하부 파트(7b) 전체의 원료농도를 균일하게 할 수 있다. 이러한 현상은 크랭커 냉각기와 연결된 연소용 공기덕트(10)가 제3도에서와 같이 접선방향으로 설치될 경우나 제4도에서와 같이 중심방향으로 설치될 경우 혹은 그 중간위치에 설치될 경우에 발생하게 된다.

여기에서 연소용 공기덕트(10)는 하나뿐만 아니라 2개 이상도 설치할 수 있으며 원형단면을 가지는 연소용공기덕트(10)와 가소로 배출가스덕트(14)는 단면이 삼각형 혹은 사각형인 통으로 할 수 있다.

이와 같이 하부 파트(7b)가 두개의 부분(두개의 원뿔)으로 구성됨으로 해서 원료는 하부 파트(7b) 내에서 균일하게 분포되며 가소로의 바닥부근에 정체현상을 일으키는 원료의 량을 감소시킬 수 있어 가스와 원료의 접촉상태를 원활히 할 수 있다.

여기서 하부 파트(7b)의 제1원뿔(7c)의 원뿔각은 45°내지90°가 적당한데 그 이유는 원뿔각이 45°보다 적게 되면 이 부분에서 원료를 정지시키는 작용이 감소됨으로 미처 가소되지 못한 원료가 회전노안으로 떨어지기 때문이며, 이를 방지하기 위해서는 분출가스의 속도를 빠르게 해야만 하는데 분출가스의 속도를 빠르게 하면 압력손실이 커져 비경제적이기 때문이다.

또한 제1원뿔(7c)의 원뿔각을 90°보다 크게 하면 이 부분에서의 원료의 움직임이 나빠저 원료의 누적이나 코오팅현상을 야기시킨다.

하부 파트(7b)의 제2원뿔(7d)의 원뿔각은 제1원뿔(7c)보다 작으며 10°내지45°정도가 가장 적합하다.

제2원뿔(7d)의 원뿔각이 10°보다 작을경우 전술한 바와 같이 원료의 농도분포가 극단적으로 편재될 우려가 있으며 45°보다 클 경우 하부 파트(7b)의 높이가 하부 파트(7b)의 최대직경보다 작게 되므로 축방향 속도의 방사상 분포가 커지기 때문에 원료농도의 분포가 편재되며, 가소되지 안은 원료가 흩날리게 되고, 불연소카본이 비산된다.

하부 파트(7b)에는 한개 혹은 여러개의 버너(9)가 설치되며 버너(9)를 통해 공급된 연료는 주로 제2원뿔(7d)안에서 연소되어 고온의 가스를 발생시킨다.

이렇게 발생된 고온의 가스는 이 부분에 균일하게 분포된 원료를 효과적으로 가소시키므로 가소반응을 증진한다.

또 가소반응에 따른 흡열 때문에 국부적인 고온영역이 발생될 수 없으며 온도분포가 균일하게 된다.

더욱이, 가소로의 밑바닥부근의 정체영역에서의 정체현상을 대폭 감소할 수 있으며 가소로의 반응영역에서의 연료체류시간을 증가시킬 수 있어 가소율을 향상시킨다.

또한, 가소로의 밑바닥 근처에서의 정체원료량이 적고 원료이 유동상태도 안정되어 있기 때문에 이 부분에서의 압력손실 및 압력변화가 적으며, 가소반응을 촉진시켜 가소율을 향상시키고 배풍장치가 원료의 분포를 교란한다 하더라도 원료는 회전노분출 가스공급덕트에 집중되지 않음뿐 아니라 변동을 증촉하지도 않으며 안정된 작동을 할 수 있다.

하부 파트(7b)의 상단에 있는 윗쪽이 좁은 원뿔(트로틀)(7e)의 원뿔각을 크게 하므로서 이 부분에서의 원료개개의 충돌과 반전에 따른 원료의 순환량이 증가하고 하부 파트(7b) 내에서의 원료체류시간을 증가시킨다.

이것은 연소속도가 늦은 고체연료를 사용할 경우에 특히 중요한 것으로서 고체연료가 하부 파트(7b)내에서 충분히 체류하면 가소로(7)내에서 거의 완전한 연소가 되기 때문에 가소로다음의 후연소가 필요 없으며 코우팅문제도 제거할 수 있다. 가소로의 하부 파트(7b)내로의 원료공급은 윗쪽이 좁은원뿔(7e)에 연결된 파이프(도시되어 있지 않음)을 통해 할 수도 있으나 바람직하기는 연소용공기덕트(10)에 연결된 원료공급관(8)을 통해 원료를 공급하는 것이 덕트(10) 내의 공기흐름에 의해 확산되므로 보다 효율적이다

원료공급관은 한개 혹은 그 이상으로 할 수 있으며 공급방법은 연소용공기덕트(10)에서 공기와 혼합하여 공급하는 방법과 윗쪽이 좁은 원뿔(7e) 또는 제2원뿔(7d)로 직접 공급하는 방법 및 이들을 조합해서 공급하는 방법 등을 사용할 수 있다.

상부 파트(7a)에서는 미처 가소가 안된 원료를 가소시키며 불연소된 연료를 연소시킨다.

하부 파트(7b)에서 거의 가소된 원료는 상부 파트(7a)에서 가스와 격렬히 혼합되어 열교환이 이루어지며 가소반응이 진행되어 가소율을 높인다.

또한, 상부 파트(7a)에 있어서도 상승하는 원료는 벽면을 향해 확산되고 벽면을따라 하강하는 원료의 순환현상이 이루어진다.

상부 파트(7a)의 직경이 하부 파트(7b)의 최대직경보다 작게 설계됨에 따라 가스의 평균속도가 빨라지고 축방향의 방사상분포가 가스속도가 균일화되기 때문에 순환량이 적게 되며 순환영역이 짧게 되나 이 짧은 영역에서의 순환이 되풀이되는 동안 개개의 원료입자는 입자란의 직경차이 및 가소율의 차이에 따른 밀도차이 때문에 분류되어지며, 가소되지 않은 원료의 체류시간이 상대적으로 길어진다.

또, 상부 파트(7a)의 하부에 윗쪽이 좁은 원뿔(7e)이 연결되므로 해서 상부 파트(7a)의 하부 직경이 넓어지는 효과를 발휘하게 되며 원료의 순환현상은 상부 파트(7a)의 하부에서 이루어져 하부 파트(7b)속으로 떨어지고 여기서 소성된다.

다시 말해 상부 파트(7a)의 하부에 연결된 윗쪽이 좁은 원뿔(7e)은 하부 파트(7b)에서 순환하는 원료순환을 원활히 해부며 순환영역을 만들어 주는 역활을 하게 된다.

제5도는 본 발명에 따른 변형된 가소로를 나타내는 것으로 제5도에서 상부 파트(7a)는 실린더형태로 구성되되 트로틀(7f)(7g)이 양단에 설치되어 있으며, 트로틀(7f)은 상단이 좁고 하단이 넓은 원뿔형태로 되어 있고 트로틀(7g)는 상단이 넓고 하단이 좁운 원뿔형태로 되어 있다.

여기서 트로틀(7f)는 상부 파트(7a)의 직경보다 작은 직경을 가지는 실린더 형부위(7b)를 통해 가소로 배출가스덕트(14)에 연결되며 가소로 배출가스덕트(14)는 최하단에 있는 싸이크론에 연결된다.

그러나 이러한 형태의 변경에 따른 상부 파트(7a)와 하부 파트(7b)의 원칙적인 작용효과는 제2도의 가소로와 동일하다.

상부 파트(7a)의 하단이 트로틀되어 있기 때문에(좁아져 있기 때문에)하부 파트(7b)의 상단의 트로틀(7e)의 폭은 넓어지게 되고 하부 파트(7b)에서의 원료순환량은 증가하게 된다. 또한, 트로틀의 폭이 넓어짐에 따라 하부 파트(7b)로 부터 상부파트(7a)로의 가스흐름이 크게 교란되며, 다시 상부 파트(7a)의 상단에 트로틀(7f)를 설치함에 따라 상부파트(7a)의 상단출구에서의 혼합교반이 촉진되고 와류를 발생시키는데 이들은 원료가소율의 향상 및 불연소분의 완전연소에 대해서 유효하게 작용한다.

제6도는 본 고안에 따른 또다른 실시예의 가소로로서 제5도에서 표시된 트로틀(7g)를 제거한 상태로 윗쪽이 좁은 원뿔(7e)에 상부 파트(7a)의 하단이 직접 연결된다.

이상에서 설명한 것과 같이 본발명에 따른 가소로는 상부 파트와 하부 파트의 2부분으로 구성되면 상부 파트는 실런더형 또는 실린더와 트로틀의 결합형으로 조합하고, 하부파트는 제1원뿔과 제2원뿔로 형성시키며 상부 파트와의 사이에 트로틀(윗쪽이 좁거나 넓은 형태의 원뿔)을 설치하여 상부 파트와 하부 파트를 연결한 구조로 되어 있기 때문에 가소로의 적정높이를 유지할 수 있으며, 원료의 체류시간을 충분히 확보하므로서 원료의 적정속도를 유지시키고, 원료의 농도 분포를 균일하게 유지하므로서 시멘트원료의 가소효율을 높일 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 가소로는 압력손실이 적고 드래프트의 변동시에도 원료의 유량변동에 관계없이 안정된 운전을 행할 수 있으며 가소작용을 효과적으로 행할 수 있다.

Claims (8)

1. 회전노와 고정된 예열기 사이에 설치되며 독립적인 열원을 갖는 가소로에 있어서, 상부 파트와 하부파트로 나누어져 구성되며, 상부 파트는 하부 파트의 최대직경보다 작은 직경을 가지는 실린더형태로 형성되고 하부 파트는 원뿔각이 서로 다른 두개의 원뿔이 상,하부로 결합되어 원뿔형태로 형성되며, 회전노 배출가스덕트에 연결되되 상부원뿔은 하부 원뿔의 원뿔각보다 작은 원뿔각을 가지며 상부 원뿔의 하단은 하부 원뿔의 상단과 연결되고 상부 원뿔의 상단은 윗쪽이 좁은 트로틀을 통해 상부 파트의 하단에 연결된 시멘트원료소성용 가소로.
2. 제1항에 따른 가소로에 있어서, 상부 파트의 양단에 트로틀 장치를 설치한 것.
3. 제1항에 따른 가소로에 있어서, 트로틀장치는 상부 파트로부터 상부 원뿔을 향해 점진적으로 큰 직경을 가지도록 된 것.
4. 제2항에 따른 가소로에 있어서, 실린더부는 트로틀을 통해 상부 파트의 상단에 연결되고 상부 파트의 직경보다 작은 직경을 가지며 가소로 배출가스덕트를 통해 사이크론에 연결되도록 한 것.
5. 제1항에 따른 가소로에 있어서, 상부 파트의 상단에 트로틀장치를 설치한 것.
6. 제1항에 따른 가소로에 있어서, 하부 원뿔의 원뿔각은 45°내지 90°이며 상부 원뿔의 원뿔각은 10°내지 45°인 것.
7. 제1항에 따른 가소로에 있어서, 연소용공기덕트는 상부 원뿔에 연결되며 원료공급관은 연소용 공기 덕트에 연결된 것.
8. 제1항에 따른 가소로에 있어서, 원료공급관이 트로틀장치에 연결된 것.

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