KR20080093700A - 시멘트 킬른 염소바이패스 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시멘트 제조공정에서 예열기의 폐색 등의 문제를 일으키는 염소성분을 일부 추기하여 전체 시멘트 제조공정을 안정화시키는 염소바이패스(Cl-bypass) 설비에 있어서 간단하고 설비비용이 적은 방법을 통해 효과적으로 염소성분을 바이패스(bypass)시키고 또 바이패스(bypass)된 더스트를 보다 효과적으로 시멘트 밀 또는 기타 방법을 통해 처리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 추기된 킬른배가스를 추기관의 측면으로 냉각용공기를 유입시켜 200∼600℃로 냉각하여 염소성분을 고형화시킨 후 이를 직열로 연결되는 2개 이상의 분리수단를 통해 더스트를 분급한 후 첫 번째 분리수단에서 포집된 큰 입자들은 킬른으로 재유입시키고 두 번째 분리수단에서 포집된 중간입자들은 인출하여 시멘트밀로 투입하고 포집되지 않은 작은 입자들은 인출한 배가스와 함께 예열기 후단에 재공급되어 원료밀로 투입하는 것을 특징으로 한다.

염소, 시멘트공정, 바이패스(by-pass), 분리수단

Description

시멘트 킬른 염소바이패스 설비{CEMENT KILN CHLORINE BYPASS SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 염소바이패스 제거설비를 나타낸 개념도

도 2는 종래의 염소바이패스 제거설비를 나타낸 개념도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. 킬른입구 2. 냉각팬 3.추기관 4. 더스트순환덕트 5. 1차분리수단

6, 7 유입덕트 8. 2차분리수단 9. 더스트포집챔버 10. 더스트이송장치

12. 유인팬 22. 킬른 23. 추기관 25. 분리수단 26. 믹싱스크러버

본 발명은 시멘트 제조공정에서 예열기의 폐색 등의 문제를 일으키는 염소성분을 일부 추기하여 전체 시멘트 제조공정을 안정화시키는 염소바이패스(Cl-bypass) 설비에 있어서 간단하고 설비비용이 적은 방법을 통해 효과적으로 염소성분을 바이패스(bypass)시키고 또 바이패스(bypass)된 더스트를 보다 효과적으로 시멘트 밀 또는 기타 방법을 통해 처리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 추기된 킬른배가스를 추기관의 측면으로 냉각용공기를 유입시켜 200∼600℃로 냉각하여 염소성분을 고형화시킨 후 이를 직열로 연결되는 2개 이상의 분리수단을 통해 더스 트를 포집한 후 첫 번째 분리수단에서 포집된 큰 입자들은 킬른으로 재유입시키고 두 번째 분리수단에서 포집된 중간입자들은 인출하여 시멘트밀로 투입하고, 포집되지 아니한 작은 입자들은 인출한 배가스와 함께 예열기 후단에 재공급되어 원료밀로 투입하는 것을 특징으로 한다.

최근 폐기물 처리문제가 심각하게 대두되고 시멘트산업의 경쟁력을 강화하는 차원에서 시멘트 생산공정을 이용한 유해폐기물의 처리, 폐기물의 원료 및 연료화에 대한 시도가 끊임없이 이어지고 있다. 하지만 염소성분을 많이 함유하고 있는 폐기물의 투입율이 높아짐에 따라 시멘트 제조공정 중 시멘트 킬른과 예열기에서 높아진 염소의 농도로 인하여 공정흐름의 폐색 및 코팅물 생성 등 여러 가지 공정상의 문제를 일으키고 있다. 염소는 일반적으로 1200℃이상의 온도의 킬른에서는 기상으로 존재하여 증발하고 600℃이하가 되는 예열기에서는 고상으로 변하게 된다. 이과정에서 예열기의 특정부분에서 폐색현상을 일으켜 공정의 중지 등 다양한 문제를 발생시키고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 킬른입구에서 공정가스의 0∼5％를 추기하여 냉각한 뒤 분리수단을 통해 더스트를 포집하여 외부로 배출시켜 시멘트 밀에 혼합하거나 외부로 폐기하여 염소성분을 제거하여 공정문제를 해결하고자 하는 기술이 개발되었다. 하지만 이러한 기술에서 추기된 킬른 배가스의 비율을 최소화하고 포집된 더스트의 양을 최소화하면서 염소의 제거효율을 향상시키고 또 포집된 염소 농도가 높은 더스트를 효과적으로 핸들링하는 문제가 염소바이패스 설비 도입에 해결해야할 문제점으로 인식되고 있다.

도2는 종래의 기술로써, 한국공개특허 10-2005-0085455호에서는 염소를 제거 하기 위한 설비비용을 낮추고 동시에 추기관(23)에서 추기한 가스중의 유황분을 제거하기 위해 추기된 더스트를 조분과 미분으로 분리하는 분리수단(25)과 이 분리수단(25)에 의해 분리된 조분은 킬른(22)로 이송시키고 나머지 미분을 포함하는 추기가스는 믹싱스크러버(26)에 투입하여 더스트를 포집하고 유황성분을 처리하는 방법을 공개하였다. 이 경우 종래의 기술에서 필요했던 냉각기와 고온 백필터 등이 불필요하여 냉각기와 백필터에 소요되는 비용은 절감할 수 있으나 믹싱스크러버(26)의 설치에 따른 비용증가와 수분이 많은 슬러리 상태의 바이패스 더스트를 시멘트 밀에서 균일하게 혼합하여 처리하기에는 공정상 상당한 어려움이 있다. 또, 일본공개특허 2001-278643호의 경우, 추기된 배기가스 더스트가 점성이 높아 응집성이 커 핸들링이 어려운 문제를 해결하기 위해 배기가스 더스트에 개질더스트를 공급하는 것을 특징으로 하는 기술을 공개하였다. 이는 추기한 가스중의 더스트를 조분과 미분으로 분리하여 조분은 킬른으로 다시 재순환시키고 염소의 함량이 매우 높은 미분의 더스트를 백필터 등으로 포집하여 시멘트밀에서 처리하는데 고화된 염소성분들이 매우 점성이 높아 균일하게 시멘트밀에서 분산이 되지 않아 문제를 일으키므로 이를 해결하기 위해 이러한 방법을 사용하였다. 하지만 이 기술도 포집된 미분의 처리를 위해 시멘트 원료 및 투입설비등 설치해야하는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 2개이상의 분리수단를 이용하여 분급된 입자를 세등분으로 분리하여 가장 큰입자는 시멘트킬른으로 재투입하고 중간 입자들은 시멘트밀로 이송시켜 처리하고 최종 분리수단에서 포집되지 않고 추기가스와 함께 배출되는 미세입자의 경우 백필터나 전기집진기로 포집하지 않고 시멘트 공정 송풍팬의 전후단으로 유입시켜 원료분쇄밀로 유입되게 하고자 한다. 이렇게 함으로써 추기된 염소더스트의 핸들링을 좋게 하고 백필터나 전기집진기의 설치도 없이 염소성분을 효과적으로 바이패스(by-pass)하여 시멘트 제조공정의 안정화를 기할 수 있다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1는 본 발명에 의한 염소바이패스 설비의 한 예를 나타낸 기본 개념도이다. 시멘트 킬른 입구(1)에 설치된 추기관[probe](3)에서 인출된 염소바이패스가스는 냉각팬(2)에 의해 공급되어지는 외부냉각용 공기를 통해 200 ∼ 600℃까지 냉각되어 진다. 냉각되어진 가스속의 염소는 기상에서 고화되어 1차 분리수단(5)에서 큰 입자들은 포집되어 더스트순환덕트(4)를 통해 킬른으로 재순환되고 포집되지 않은 입자들은 2차 분리수단(8)으로 유입되어 진다. 유입되어진 원료입자와 고형화된 염소입자는 다시 2차 분리수단(8)에서 포집되어지고 나머지 미분입자들만 1차와 2차 분리수단에서 포집되지 않고 유인팬(12)을 통해 예열기 후단으로 유입되어져 원료밀로 들어가게 된다. 이과정에서 1차 분리수단(5)에서 분리되어지는 더스트의 중량분율을 30∼95％로 하고 바람직하게는 30∼60％로 하는데 이 포집입자들은 염소의 함량이 100,000ppm이하로 상대적으로 낮은 염소농도를 가지고 있어 킬른으로 재순환한다. 2차 분리수단(8)에서 포집된 중간이하의 더스트의 중량분율은 5∼60％로 하고 바람직하게는 10∼40％정도를 하며, 이 포집된 더스트는 공기이송방법 등 더 스트이송수단(10)을 통해 시멘트밀로 유입되게 된다. 2차 분리수단(8)에서 포집되어지지 못한 더스트는 유인팬(12)을 통해 예열기 후단의 배기팬 전단 또는 후단에 연결되어 최종 원료밀로 유입되어 진다. 본 실시예에서는 2개의 분리수단으로 구성된 공정도를 나타내었지만 필요에 따라서는 1개 이상의 분리수단을 추가할 수 있다. 본 발명의 효과를 보다 극대화하기 위해서는 1차 분리수단의 효율은 큰 입자만을 포집할 수 있도록 하며, 2차 이상의 분리수단은 미세한 입자를 포집할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

일반적으로 시멘트 공정에서 염소바이패스 더스트 내의 염소성분의 함량을 살펴보면 조분에서보다 미분에서 더욱 많은 함량의 염소성분을 함유하고 있다. 일반적으로 10㎛이상의 입자의 경우 염소함량은 100,000ppm이하이고 10㎛이하의 작은 입자들은 200,000ppm정도 또는 그 이상의 염소함량을 갖게 되는 것으로 알려져 있다. 종래의 기술들은 90％의 포집더스트를 킬른으로 순환하고 나머지 10％미만만을 포집하여 시멘트밀로 공급하고 있으나 상대적으로 높은 농도의 염소함량을 갖는 더스트를 인출하므로 더스트 단위 중량당 염소제거효율은 높은 것은 사실이나 전체 더스트의 양의 10％이하만이 바이패스 되어 총 염소제거량은 많지 않은 문제점과 적은 량의 더스트내 높은 염소함량으로 인해 최종더스트 입자들이 매우 점성이 높아져 실제 시멘트 밀에서 혼합하는데 상당한 어려운 점이 있고 최종 시멘트의 품질관리에 매우 어려움이 발생하고 있다. 따라서 본 발명에서는 총 염소함량의 제거량을 높이고 바이패스 더스트의 핸들링을 좋게하기 위해 2차 분리수단에서 포집된 더스트를 바이패스시킴으로써 이를 해결하였다.

1차분리수단의 경우, 분리효율을 너무 높이지 않게 하는 것이 바람직한데, 수직형 사이클론, 수평형 사이클론, 자유침강 포집기 등 다양한 분리수단을 이용할 수 있다. 반면 2차 분리수단은 1차 분리수단보다 상대적으로 미세한 분말까지 포집해야 함으로 보다 높은 분리효율을 갖는 분리수단을 사용하는 것이 바람직하다. 실제 2차분리 수단으로 유입되는 더스트의 90～95％의 포집효율을 갖는 분리수단을 사용하는 것이 매우 바람직하다.

마지막으로 2차 분리수단을 갖는 본 발명의 실시예에서는 2차 분리수단에서 포집되지 아니한 미분을 바로 예열기 후단의 공정 주가스 흐름에 다시 공급하여 원료밀에서 에너지와 극 미분이 재활용될 수 있게 하였으며, 백필터나 전기 및 습식집진기를 설치하지 않아 설비비 절감이 가능하다.

본 발명에 따른 염소바이패스 설비를 설치할 경우, 냉각기 및 백필터 등 고가의 설비비와 설비용적이 필요한 설비들을 설치하지 않아 설치비의 절감을 가져오고 효과적인 바이패스 더스트의 인출을 통해 공정의 안정화를 최대화할 수 있으며 인출된 더스트의 핸들링도 좋아 재활용이 용이한 장점이 있다.

Claims (3)

1. 시멘트공정중에서 염소를 바이패스(bypass)하는 설비에 있어서, 시멘트 소성공정의 킬른 입구에서 추기수단을 통해 인출된 배가스를 냉각용 공기로 냉각하여 분리수단을 통해 포집된 염소를 포함하는 더스트를 바이패스 시키는 염소바이패스 설비에 있어서, 추기수단에 의해 추기된 바이패스가스는 냉각용 공기를 통해 200∼600℃범위로 냉각되어져 2개의 분리수단을 통해 분리되어 큰 입자는 킬른으로 재순환되고 중간입자는 2차 분리수단에서 포집되어 이송수단에 의해 외부로 배출되고 2차 분리수단에서 포집되어지지 아니한 입자는 추기된 가스흐름과 함께 시멘트 공정 예열기 후단으로 유입되어져 처리되는 것을 특징으로 하는 염소바이패스 설비.
2. 청구항 1에서 1개 이상의 분리수단에 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 염소바이패스 설비
3. 시멘트공정중에서 염소를 바이패스(bypass)하는 설비에 있어서, 시멘트 소성공정의 킬른 입구에서 추기수단을 통해 인출된 배가스를 냉각용 공기로 냉각하여 분리수단을 통해 포집된 염소를 포함하는 더스트를 바이패스 시키는 염소바이패스 설비에 있어서, 추기수단에 의해 추기된 바이패스가스는 냉각용 공기를 통해 200∼600℃범위로 냉각되어져 2개의 분리수단을 통해 분리되어 큰 입자는 킬른으로 재순환되고 중간입자는 2차 분리수단에서 포집되어 이송수단에 의해 시멘트 밀로 유입 되고 2차 분리수단에서 포집되어지지 아니한 입자는 추기된 가스흐름과 함께 시멘트 공정예열기 후단으로 유입되어져 원료밀로 이송되어 처리되는 것을 특징으로 하는 염소바이패스 설비.

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