KR960011313B1 - 분진비산 및 소음 저감형 석회소성로 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

분진비산 및 소음 저감형 석회소성로
제1도는 종래의 석회소성로 단면구성도.
제2도는 본 발명의 석회소성로 단면구성도.
제3도는 본 발명의 연소 및 냉각공기 인젝터를 설치한 상태의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 제1샤프트 2 : 제2샤프트
3 : 채널 4 : 평량 호퍼
5,6 : 게이트 7,8 : 쓰로트 플랩
9,10 : 제품불충장치 11,12 : 제품불출 플랩
13 : 불출구 14 : COG 컴프레셔(Coke Oven Gas Compressor)
15,16 : COG공급밸브 17 : 연소공기 블로워(Blower)
18 : 연소공기 배관 19,20 : 연배기 플랩
21 : 냉각공기 블로워 22 : 냉각공기 배관
23 : 냉각공기 방산변 24 : 배기가스 덕트(DDuct)
25 : 스크러버(Scrubber)집진기
26 : 오수출측 27 : 스택(Stack)
28 : 냉각공기 방산배관 29 : 냉각공기 인젝터 노즐(injector Nozzle)
30 : 냉각공기 플랩 31 : 연소공기 방산배관
32 : 연소공기 인젝터 노즐
33 : 연소공기 플랩
본 발명은 로압 방산시 분진 비산 및 소음 발생을 줄일 수 있는 석회소성로에 관한 것이다.
석회소성로란 원료인 석회석(CaCO3)중의 CO2를 열분해하여 생석회(CaO)를 제조하는 설비인데, 이의 반응식을 하기와 같다.
상기의 반응식에 의하여 탈탄산 반응을 하는 것이며, 상기 열분해에 필요한 열원으로는 코크 오븐 가스(COG : Coke Oven Gas)의 연소율을 이용하고 있다.
종래의 석회소성로는 제1도에 도시한 바와 같이 제1샤프트(1) 및 제2샤프트(2)의 2기 샤프트가 채널(3)을 통하여 내부로 연결되어 전체적으로 1대의 석회소성로가 형성되고, 가동시에는 상기 제1샤프트(1)와 제2샤프트(2)가 번갈아가면서 가동되도록 되어 있다.
먼저 제1샤프트(1)의 가동시에는 제1샤프트(1) 및 제2샤프트(2)의 내부 상부에는 석회석이 존재하고, 하부에는 생석회가 충진되어 있는 상태에서 로 상부에 설치된 평량 호퍼(4)에서 원료인 석회석을 평량한 후 게이트(6) 및 쓰로트 플랩(8)을 폐쇄하고 일측의 게이트(5) 및 쓰로트 플랩(7)을 개방시켜 석회석 원석을 제1샤프트(1)의 상부에 장입시킨다.
다음에 COG공급벨브(16)를 폐쇄한 상태에서 공급벨트(15)를 개방시켜 COG 컴프레셔(14)에 의해 압축된 COG(g1)를 로 내에 압송시킨다.
이와 동시에 연배기 플랩(19)은 배기가스 덕트(24)측을 폐쇄시키고, 연소공기 배관(18)측은 개방시키도록 설정하여, 연배기 플랩(20)은 배기가스 덕트(24)측을 폐쇄시키도록 설정한다.
한편 쓰로트 플랩(7) 및 쓰로트 플랩(8)을 폐쇄시킴으로써 연소공기 블로워(17)에 의하여 연소공기(a1)를 로 내로 송입시켜 상기 COG(g1)를 연소시킨다.
상기 COG(g1) 및 연소공기 (a1)의 연소열가스(f1)는 충진물의 공극 사이로 이동하면서 석회석과 열교환을 하여 소성 반응을 한다.
한편 반응에 의하여 생성된 생석회가 하측으로 이동하면서 냉각되도록 하기 위하여 로 하부의 냉각공기 블로워(21)에 의하여 냉각공기(11) 및 냉각공기(12)가 냉각공기 배관(22)을 통하여 로의 하부로부터 상측으로 공급된다.
상기 COG(g1)의 연소에 의하여 발생된 열가스(f1), 및 열분해된 CO2가스(d1)와 냉각공기(11)는 채널(3)을 통하여 배기가스(b2)로 제2샤프트(2)의 내부에서 상승하면서 석회석 원석을 예열시키고, 상측으로 배기가스 덕트(24)를 통하여 배기되어 스크러버 집진기(25)에서 문의 살수에 의하여 먼지가 제진된 후 스텍(27)을 거쳐 대지중으로 배출된다.
한편 생성된 생석회는 로 하부에 설치된 제품불출장치(9)의 왕복운동에 따라 하부로 방출된 후 제품불출 플랩(11)의 개방에 의하여 불출구(13)로 출하된다.
상기 제1샤프트(1)를 약 14분 정도 가동한 후에는 약 1분 정도의 휴지기를 가진 후 제2샤프트(2)를 약 14분 정도 가동시킨다. 그리고 제2샤프트(2)가 가동시에는 각 플랩 벨브, 게이트 등의 설정을 제1샤프트(1) 가동시와 반대로 하면서 가동시킨다.
그후 다시 휴지기를 거쳐 제1샤프트(1)의 가동기에 들어가면서 상기 사이클이 반복되도록 되어 있다.
따라서, 종래 소성로의 휴지기에는, 제1샤프트(1) 및 제2샤프트(2)의 내부로 연소공기(a1 또는 a2)가 계속해서 송입되므로 제1샤프트(1)의 가동기에서 제2샤프트(2)의 가동기 또는 반대로 제2샤프트(2)의 가동기에서 제1샤프트(1)의 가동기로 전환 후 원석 장입을 위하여 또 상부의 쓰로트 플랩(7) 또는 쓰로트 플랩(8)을 개방 시키면 로 내부의 압력(1500~3000㎜Aq)에 의하여 상기 쓰로트 플랩(7) 또는 쓰로트 플랩(8)을 통하여 소성로 내부의 분진과 접전처리되지 않은 배기가스(b2) 또는 배기가스(b1)가 방출되면서 소음과 분진이 과다하게 발생한다.
또한 휴지기에는 제1샤프트(1) 및 제2샤프트(2) 내부로 냉각공기(11) 및 냉각공기(12)를 송입하지 않아야 하므로, 냉각공기 블로워(21)의 가동을 중단시키지 않으므로 냉각공기 배관(22)에 설치되어 있는 냉각공기 방산변(23)을 개방시킴으로써 냉각공기를 외부로 방출시키고 있으므로 이때에도 1500~3000㎜Aq 압력의 소성로 내부에서 역류된 분진과 소음이 발생하고 있는 문제점이 있었다.
여기서 상기 쓰로트 플랩(7) 또는 쓰로트 플랩(8)으로 소성로 내부의 분진과 접진처리되지 않은 배기가스(b2) 또는 배기가스(b1)가 방출되면서 소음과 분진이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 연소공기 배관(24)의 중간 일부에 연소공기 방산변을 설치한 고안도 제안되었으나, 이 또한 분진 및 소음의 발생을 약간 감소시키는 정도의 효과에 그치고 근본적인 해결책을 제시하지 못하여 소성로의 상부 분진 누출 및 냉각공기 방산변(23)개방시 고음을 방지할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 휴지기에 냉각공기 방산으로 인한 소음을 줄이고, 원석 장입을 위하여 쓰로트 플랩 또는 쓰로트 플랩을 개방할 때도 비산 분진이나 소음의 발생을 줄일 수 있는 석회소성로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 냉각공기 방산변을 대체하여 냉각공기 배관을 설치하면서 이를 스텍으로 연결하고 연소공기 배관에 연소공기 방산 배관을 설치하여 스텍으로 연결토록 함을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명의 석회소성로 단면구성도이고 제3도는 본 발명의 연소 및 냉각공기 인젝터를 설치한 상태의 구성도이다. 냉각공기 배관(22)의 냉각공기 방산변(23)이 있던 위치에 상기 냉각공기 방산변(23)을 제거하는 대신에 냉각공기 방산배관(28)을 설치한다.
상기 냉각공기 방산배관(28)의 입구측에는 냉각공기 플렙(30)이 설치되고, 스텍(27) 내부의 선단측에는 냉각공기 인젝터 노즐(29)이 설치된다.
한편 연소공기 배관(18)는 연소공기 플랩(33)을 설치한다.
상기 연소공기 플랩(33)으로부터 스텍(27)까지 연소공기 방산배관(31)이 설치되고, 스텍(27) 내부의 선단측에는 연소공기 인젝터 노즐(32)이 설치된다.
또한 연소공기 인젝터 노즐(32)은 냉각공기 인젝터 노즐(29)의 설치위치보다 상측에 설치된다.
이하 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.
제1샤프트(1)의 가동시에는 본 내부에 냉각공기(11) 및 냉각공기(12)를 공급할 수 있도록 냉각공기 배관(22)측을 개방하고 방산배관(28)측은 폐쇄되도록 냉각공기 트랩(30)을 작동하여, 연소공기(a1)가 연소공기 배관(18)을 통하여 로 내로 공급될 수 있도록 연소공기 배관(18)측을 개방한다. 또한 연소공기 방산배관(31)측은 폐쇄되도록 연소공기 트랩(33)을 작동한다.
한편 휴지기에는 상기 냉각공기 플랩(30)을 반대로 냉각공기 방산배관(28)측이 개방되고 로측의 냉각공기 배관(22)측이 폐쇄되도록 설정한다. 이와 동시에 상기 연소공기 플랩(33)은 연소공기 방산배관(31)측을 개방하고 연소공기 배관(18)측은 폐쇄되도록 설정하여 냉각공기(13)가 냉각공기 방산배관(28)을 통하여 냉각공기 인젝터 노즐(29)에 의해 스텍(27)내부에서 상측으로 분사되도록 한다. 이와 동시에 연소공기 방산배관(31)을 통하여 연소공기 인젝터 노즐(32)에 의해 스텍(27) 내부에서 상측으로 연소공기가 분사되도록 한다.
한편 상기 냉각공기(13)의 분사에 의하여 배기가스 덕트(24)를 경유하여 로 내에 약 61㎜Aq정도의 음압이 형성된다.
상기 상태에서 제2샤프트(2)의 가동을 위하여 게이트(6) 및 쓰로트 플랩(8)을 개방하면 상기 음압에 의하여 상측 분진 비산이나 소음의 발생이 저감된다.
다음 제2샤프트(2)의 가동시에은 제1샤프트(1) 가동시와 동일하게 냉각공기 플랩(30) 및 연소공기 플랩(33)을 전환하여 가동한다. 상기 사이클이 반복되는 동안에 비산 분진이나 소음의 발생이 생기지 않는다.
이와 같이 분진 비산 및 소음발생의 저감은 하기 계산방법에 의해서 이루어진다.
인젝터에 의한 흡인 가스의 차압(△P) 계산방법.
인젝터 흡인압 △P(=Pe-Po)는 다음 식과 같다.
△P=a(Vs/f)-b(Vs/f)2
a=0.109n*Ut'
b=0.0785(1+n)2(2.65n+3.11)-0.201
Vs(Nm3/s) : NPT 상태의 흡인 가스 체적유량
Vt(Nm3/s) : NPT 상태의 인젝터 작동공기의 체적유량
dm(m) : 혼합부 직경=1.59
f(m2) : 혼합부 면적=πdm2/4=π*1.592/4=1.986
dt(m) : 인젝터노즐 직경=0.22
n(-) : Vt/Vs
Ut'(m/s) : 작동상태의 혼합부 입구에서 작동공기의 속도=Vs/(πdt2/4)
2. 냉각공기 인젝터에 의한 △P1계산
△P1=a1(Vs1/f1)-b1(Vs1/f1)2
=6.29(7.33/1.986)-0.316(7.33/1.986)2=18.9㎜Aq
f1=1.986
Vs1=(Nm3/s) : NPT 상태의 배가스 체적유량
=26400(Nm3/hr)/3600(s/hr)=7.33
Vt1=(Nm3/s) : NPT 상태의 냉각공기 체적유량
=7900(Nm3/hr)/3600(s/hr)=2.19
dt1(m)=0.22
n1=Vt1/Vs1=2.19/7.33=0.299
Ut2'(m/s)=Vs1/(πdt1 2/4)=7.33(π*0.222/4)=193
a1=0.109n1*Ut1'=0.109*0.299*193=6.29
b1=0.0785(1+n1)2(2.65n1+3.11)-0.201
=0.0785(1+0.299)2(2.65*0.299+3.11)-0.201=0.316
3. 연소공기 인젝터에 의한 △P2계산
△P2=a2(Vs2/f2)-b2(Vs2/f2)2
=10.95(9.528/1.986)-0.443(9.528/1.986)2=42.3㎜Aq
f2=1.986
Vs2(Nm3/s) : NPT 상태의 (배가스+냉각공기)체적유량
=(26400+7900)Nm3/hr)/3600(s/hr)=9.528
Vt2(Nm3/s) : NPT 상태의 연소공기의 체적유량
=13800(Nm3/hr)/3600(s/hr)=3.833
dt2(m)=0.22
n2=Vt2/Vs2=3.833/9.528=0.402
Ut2'(m/s)=Vs2/(πdt2 2/4)=9.528(π*0.222/4)=250
a2=0.109n2*Ut2'=0.109*0.402*250=10.95
b2 =0.0785(1+n2)2(2.65n2+3.11)-0.201
=0.078(1+0.402)2(2.65*0.406+3.11)-0.201=0.44.3
4. (냉각공기+연소공기)인젝터에 의한
△P=△P1+△P2=18.9+42.3=61.2(㎜Aq)
이상과 같은 본 발명은 휴지기에 냉각공기 방산으로 인한 소음이 줄고, 원석 장입을 위하여 쓰로트 플랩 또는 쓰로트 플랩을 개방할 때도 비산 분진이나 소음의 발생을 줄임으로써 작업 환경이 개선되고, 대기 오염을 방지하며, 작업 능률이 향상되고 생산성 향상에 큰 효과가 있는 발명인 것이다.

Claims (1)

  1. 로압 방산시 분진비산 및 소음 발생을 줄일 수 있는 석회소성로를 형성함에 있어서, 냉각공기 배관(22)에는 냉각공기 플랩(30) 및 냉각공기 방산배관(28)을 설치하고, 연소공기 배관(18)에는 연소공기 플랩(33) 및 연소공기 방산배관(31)을 설치하며, 상기 냉각공기 방산배관(28)과 연소공기 방산배관(31)의 선단에는 각각의 냉각공기 인젝터 노즐(29)과 연소공기 인젝터 노즐(32)를 스텍(27)측벽을 관통하여 내부에 위치하도록 설치하여서 된 구성을 특징으로 하는 분진비산 및 소음 저감형 석회소성로.
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