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KR102126478B1 - 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치 - Google Patents

스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치 Download PDF

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KR102126478B1
KR102126478B1 KR1020180140726A KR20180140726A KR102126478B1 KR 102126478 B1 KR102126478 B1 KR 102126478B1 KR 1020180140726 A KR1020180140726 A KR 1020180140726A KR 20180140726 A KR20180140726 A KR 20180140726A KR 102126478 B1 KR102126478 B1 KR 102126478B1
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chlorine
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Abstract

본 발명은 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치에 관한 것으로서, 공급부, 투입부, 침전부, 건조부, 배출부, 집진부 및 열원부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 시멘트 킬른에서 발생하는 염소 더스트를 용해시켜 염화칼륨(KCl)을 용출시키고, 이를 건조기에서 건조를 통해 KCl을 생산하여 판매함으로써, 시멘트 제조공정의 예열기의 폐색 등의 문제를 일으키는 염소(Cl) 성분을 제거하여 전체 시멘트 제조공정을 안정화시키고, 염소 더스트 처리에 따른 비용 절감을 통해 처리시설 전체의 경제성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING DUST USING SPARY DRYER}
본 발명은 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시멘트의 제조공정에서 발생된 염소 더스트를 처리하는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치에 관한 것이다.
최근 들어 시멘트 산업은 다량의 폐기물을 재활용할 수 있다는 특성 때문에 국내 및 국외에서 다양한 산업부산물과 생활폐기물을 보조연료로 사용함에 따라 재활용 폐기물의 자원순환 활용이 지속적으로 확대되고 있는 추세이다.
특히, 이와 같은 산업부산물과 생활폐기물 등에는 중금속, 염소 및 알칼리 성분 등이 포함되어 있으며, 시멘트 산업에서의 부원료 및 보조연료로 폐기물이 재활용됨에 따라 폐기물 사용량 증가로 인해 공정 부산물인 더스트의 발생량이 점차 증가하고 있는 실정이다.
이러한 공정 부산물인 더스트의 주요 성분은 알칼리와 염소, 칼륨 등으로 구성되어 있으며, 특히 알칼리와 염소 성분은 킬른(Kiln)의 내부에 코팅을 형성하여 원료 이송 및 클링커 이송을 방해한다는 문제점이 있었다.
또한, 다량의 염소, 알칼리 등은 시멘트 품질 저하의 원인이 된다. 이에 따라 시멘트 제조공정의 품질 저하에 대한 문제를 해결하기 위해 시멘트 중의 염소 함량을 낮추고 시멘트 킬른(Kiln) 공정 중 킬른(Kiln)의 하부에서 가스와 농축된 분진을 1∼5% 바이패스시키는 염소 바이패스 시스템이 킬른(Kiln) 예열기 부위에 부착되어 구축되고 있다. 그러나, 이러한 시스템을 통해 배출된 바이패스 더스트는, 대부분 칼륨(K)과 염소(Cl)의 함량이 여전히 높다는 문제점이 있었다.
또한, 칼륨(K)과 염소(Cl)으로 이루어진 KCl의 경우에는 KCl의 주요 생산국은 캐나다, 러시아 등으로 KCl의 주 수요처는 농업용 비료이며, 공업용으로는 전기 분해 등의 공정을 거쳐 가성칼륨(KOH), 탄산칼륨(K2CO3)등 칼륨계 제품을 만드는데 이용되고 있으며, 국내 광산이 전무하여 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다.
이와 같이 시멘트 제조사에서는 고농도의 염소를 함유하고 있는 바이패스 더스트(이하 "염소 더스트"라 함)의 처리 문제로 어려움을 겪고 있으며, 발생된 염소 더스트는 대부분이 외부에 위탁처리되고 있고, 일부는 다시 시멘트 킬른 소성로에 투입하고 있으나 반복 투입에 따른 염소 농도의 증가로 인해 근본적인 해결방법이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1159767호 (2012년06월26일) 대한민국 등록특허 제10-0960379호 (2010년05월28일) 대한민국 등록특허 제10-1808383호 (2017년12월12일)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 시멘트 킬른에서 발생하는 염소 더스트를 용해시켜 염화칼륨(KCl)을 용출시키고, 이를 건조기에서 건조를 통해 KCl을 생산하여 판매함으로써, 시멘트 제조공정의 예열기의 폐색 등의 문제를 일으키는 염소(Cl) 성분을 제거하여 전체 시멘트 제조공정을 안정화시키고, 염소 더스트 처리에 따른 비용 절감을 통해 처리시설 전체의 경제성을 향상시킬 수 있는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 건조 열원으로 LNG 등의 화석연료를 사용하지 않고 시멘트 킬른에서 발생하는 배가스를 열풍으로 공급하여 건조함으로써, 별도의 외부 열원 공급없이 건조를 구현하여 에너지를 절감할 수 있는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 염소 더스트로부터 비료 원료인 KCl을 생산함으로써, 수입을 대체하고 자원의 재활용 성능을 향상시키고 매립비용을 절감할 수 있는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 시멘트 킬른에서 발생하는 염소 더스트를 재활용하도록 분진을 처리함으로써, 킬른 내부의 코팅 형성에 의한 원료 이송 및 클링커 이송 방해와 시멘트 품질 저하의 원인 등을 사전에 제거하는 동시에 전체 시멘트 제조공정을 안정화시킬 수 있는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시멘트의 제조공정에서 발생된 염소 더스트를 처리하는 분진처리장치로서, 시멘트 킬른에서 발생된 염소 더스트를 저장해서 공급하는 공급부(10); 상기 공급부(10)의 하류에 설치되어, 상기 공급부(10)에 저장된 염소 더스트를 용해시켜 염소 더스트가 용해된 용해수를 투입하는 투입부(20); 상기 투입부(20)의 하류에 설치되어, 상기 투입된 용해수를 침전시켜 침전물과 더스트 침전수로 고액분리하는 침전부(30); 상기 침전부(30)의 하류 일방에 설치되어, 상기 분리된 더스트 침전수를 미세 입자로 분사하여 건조시키는 건조부(40); 상기 건조부(40)의 하류 일방에 설치되어, 상기 건조된 건조물을 배출시키는 배출부(50); 상기 건조부(40)의 하류 타방에 설치되어, 상기 건조부(40)에서 배출된 배가스에 포함된 분진을 포집하여 제거하는 집진부(60); 및 상기 건조부(40)의 일방에 설치되어, 시멘트 킬른 연소로에서 발생된 배가스를 처리해서 상기 건조부(40)의 열원으로 제공하는 열원부(70);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 공급부(10)는, 시멘트 킬른에서 발생하는 염소 더스트를 이송하는 더스트 공급 컨베이어; 및 상기 더스트 공급 컨베이어의 하류에 설치되어, 시멘트 킬른에서 발생된 염소 더스트를 저장하는 더스트 저장호퍼;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 투입부(20)는, 상기 공급부(10)에 저장된 염소 더스트를 정량적으로 배출시키는 더스트 배출 로타리 밸브; 상기 더스트 배출 로타리 밸브에서 정량적으로 배출된 염소 더스트를 이송하는 더스트 배출 컨베이어; 상기 더스트 배출 컨베이어에 의해 이송된 염소 더스트를 용해시켜, 상기 염소 더스트에 포함된 염소이온(Cl-)과 칼륨이온(K+)이 결합되어 KCl을 생산하는 더스트 용해탱크; 및 상기 더스트 용해탱크에서 생산된 KCl이 포함된 용해수를 이송하는 더스트 용해수 이송펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 침전부(30)는, 상기 투입부(20)의 하류에 설치되어, 상기 투입부(20)에 의해 투입된 KCl과 분진이 포함된 상태의 용해수가 하부의 침전물과 상부의 더스트 침전수로 고액분리되는 더스트 침전조; 상기 더스트 침전조의 하류에 연결되어, 상기 더스트 침전조의 하부에 침전된 침전물을 이송하는 농축 더스트 이송펌프; 상기 농축 더스트 이송펌프에 의해 이송된 침전물을 탈수해서, 발생되는 탈리액을 더스트 침전조로 이송시키고 탈수케익을 시멘트 킬른으로 이송시키는 탈수기; 상기 더스트 침전조의 상부에서 더스트 침전수를 월류시켜 일시 저류하는 더스트 침전수 저류조; 및 상기 더스트 침전수 저류조에 일시 저류된 더스트 침전수를 상기 건조부(40)로 이송하는 더스트 침전수 이송펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 건조부(40)는, 상기 침전부(30)의 하류에 설치되어, 열풍에 의해 더스트 침전수를 건조시키는 건조기; 상기 건조기의 상부에 설치되어, 더스트 침전수를 미세 입자로 분사하는 로터리 오토마이저; 상기 건조기의 하부에 설치되어, 상기 건조기에서 건조되어 생산된 KCL을 배출시키는 로터리밸브; 상기 건조기의 하부 일방에 연결되어, 펄싱용 압축공기를 투입하는 펄싱투입구; 및 상기 건조기의 하부 타방에 연결되어, 펄싱용 압축공기를 배출하는 펄싱배출구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 건조부(40)는, 상기 침전부(30)에 의해 이송된 더스트 침전수가 시멘트 길른에서 발생하는 연소열을 300℃∼350℃로 냉각시키고, 20∼30초의 체류시간을 거쳐 완전 건조되어, KCl을 생산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 배출부(50)는, 상기 건조부(40)에서 생산된 KCl을 외부로 반출하는 KCl 트랜스포터; 상기 KCl 트랜스포터의 하류에 설치되어, 상기 KCl 트랜스포터에 저류된 KCl을 이송하는 KCl 이젝터; 및 상기 KCl 이젝터에 의해 이송된 KCl을 외부로 반출하기 전에 일시 저류하는 KCl 반출호퍼;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 집진부(60)는, 상기 건조부(40)의 하류에 설치되어, 상기 건조부(40)에서 발생된 건조 배가스에 포함된 KCl 분진을 제거하도록 집진하는 분진집진기; 상기 분진집진기에서 집진된 KCl 분진을 이송하는 집진 KCl 트랜스포터; 및 상기 집진 KCl 트랜스포터에서 이송된 분진을 공기압에 의해 배출시키는 집진 KCl 이젝터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 분진집진기에서 KCl 분진의 집진이 완료된 건조 배가스는, 킬른 유인송풍기에 의해 킬른 예열기로 이송되어 킬른 예열기의 열원으로 재활용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 열원부(70)는, 킬른 연소로의 배가스를 900℃ 고온으로 건조기에 투입 전 냉기를 공급하여 300∼350℃로 배가스의 온도를 낮추고, 냉각된 배가스에 포함된 분진을 제거하도록 고온에서 집진백에 영향이 없는 세라믹 집진기를 이용하여 배가스 내에 포함된 분진을 제거한 후, 상기 건조부(40)에 열풍을 공급하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 시멘트 킬른에서 발생하는 염소 더스트를 용해시켜 염화칼륨(KCl)을 용출시키고, 이를 건조기에서 건조를 통해 KCl을 생산하여 판매함으로써, 시멘트 제조공정의 예열기의 폐색 등의 문제를 일으키는 염소(Cl) 성분을 제거하여 전체 시멘트 제조공정을 안정화시키고, 염소 더스트 처리에 따른 비용 절감을 통해 처리시설 전체의 경제성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 건조 열원으로 LNG 등의 화석연료를 사용하지 않고 시멘트 킬른에서 발생하는 배가스를 열풍으로 공급하여 건조함으로써, 별도의 외부 열원 공급없이 건조를 구현하여 에너지를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 염소 더스트로부터 비료 원료인 KCl을 생산함으로써, 수입을 대체하고 자원의 재활용 성능을 향상시키고 매립비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 시멘트 킬른에서 발생하는 염소 더스트를 재활용하도록 분진을 처리함으로써, 킬른 내부의 코팅 형성에 의한 원료 이송 및 클링커 이송 방해와 시멘트 품질 저하의 원인 등을 사전에 제거하는 동시에 전체 시멘트 제조공정을 안정화시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치의 건조부를 나타내는 구성도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치의 건조부를 나타내는 구성도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치는, 공급부(10), 투입부(20), 침전부(30), 건조부(40), 배출부(50), 집진부(60) 및 열원부(70)를 포함하여 이루어져, 시멘트의 제조공정에서 발생된 염소 더스트를 처리하는 분진처리장치이다.
공급부(10)는, 시멘트 킬른(11; Kiln)에서 발생된 염소 더스트(12)를 저장해서 공급하는 공급수단으로서, 더스트 공급 컨베이어(13) 및 더스트 저장호퍼(14)를 포함하여 이루어져 있다.
더스트 공급 컨베이어(13)는, 시멘트 킬른에서 발생하는 염소 더스트를 이송하는 컨베이어로서, 시멘트 킬른(11)의 소성로에서 킬른(Kiln) 예열기의 폐색 등의 문제를 일으키는 염소(Cl) 성분을 1∼5% 바이패스(By-pass)시킬때 발생하는 염소 더스트(12)는 더스트 공급 컨베이어(13)의 가동에 의해 더스트 저장호퍼(14)에 일시 저장된다.
더스트 저장호퍼(14)는, 더스트 공급 컨베이어(13)의 하류에 설치되어 시멘트 킬른(11)에서 발생된 염소 더스트(12)를 저장하는 저장호퍼로서, 이러한 더스트 저장호퍼(14)에는 이송시 염소 더스트의 외부 배출에 의한 대기오염을 방지하기 위하여 벤트필터를 설치하고, 더스트 저장호퍼(14)의 벤트필터 배기팬을 통해 염소 더스트가 제거된 이송공기가 대기로 배출된다.
또한, 더스트 저장호퍼(14)의 하부에 형성된 원뿔형상의 내부에는, 염소 더스트의 부착을 방지하고 원활하게 더스트 배출 로타리 밸브(21)로 이송할 수 있도록 펄싱용 압축공기를 간헐적으로 주입하게 된다.
또한, 이러한 펄싱용 압축공기는, 더스트 저장호퍼(14)의 상부에 위치한 밴트필터에도 공급하여 벤트필터가 막히지 않도록 주기적으로 공급하여 벤트필터를 청소하는데도 사용하는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 더스트 저장호퍼(14)의 상부에는 레벨스위치가 설치되어 HH(High High) 레벨 이상으로는 저장하지 못하도록 HH(High High) 레벨일 때에는 더스트 공급 컨베이어(13)의 가동이 중지되는 것이 바람직하다.
투입부(20)는, 공급부(10)의 하류에 설치되어 공급부(10)에 저장된 염소 더스트를 용해시켜 염소 더스트가 용해된 용해수를 투입하는 투입수단으로서, 더스트 배출 로타리 밸브(21), 더스트 배출 컨베이어(22), 더스트 용해탱크(23) 및 더스트 용해수 이송펌프(24)를 포함하여 이루어져 있다.
이러한 투입부(20)에서는 더스트 저장호퍼(14)에 일시 저장된 염소 더스트가, 더스트 용해탱크(23)에 정량적으로 이송되도록 더스트 저장호퍼(14)의 하부에서 더스트 배출 로타리 밸브(21)가 작동하고, 그 하부에 위치한 더스트 배출 컨베이어(22)의 가동에 의해 더스트 용해탱크(23)에 정량으로 공급된다.
더스트 배출 로타리 밸브(21)는, 공급부(10)에 저장된 염소 더스트를 정량적으로 배출시키는 로타리 밸브로서, 더스트 용해 탱크(23)에 정량적으로 이송되도록 더스트 저장호퍼(14)의 하부에서 더스트 배출 로타리 밸브(21)가 작동하게 된다.
더스트 배출 컨베이어(22)는, 더스트 배출 로타리 밸브(21)에서 정량적으로 배출된 염소 더스트를 이송하는 컨베이어로서, 더스트 배출 로타리 밸브(21)의 하부에 위치되어 이러한 더스트 배출 컨베이어(22)의 가동에 의해 염소 더스트를 더스트 용해탱크(23)에 정량으로 공급된다.
더스트 용해탱크(23)는, 더스트 배출 컨베이어(22)에 의해 이송된 염소 더스트를 용해시켜 염소 더스트에 포함된 염소이온(Cl-)과 칼륨이온(K+)이 결합되어 KCl을 생산하는 용해탱크이다.
이러한 더스트 용해탱크(23)에서는 공정수가 시상수로 공급되며, 탱크 내에서 염소이온과 칼륨이온이 혼재된 상태의 염소 더스트와 공정수가 완전 혼합됨으로써, 10분 이내에 염소 더스트의 성분 중에서 염소이온(Cl-)과 칼륨이온(K+)의 용해를 통해 염화칼륨(KCl)을 효율적으로 석출될 수 있도록 탱크 상부에 수직 입축형 더스트 용해탱크 교반기를 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 더스트 용해탱크(23)는, 염소 더스트의 용해에 의한 염소 농도를 10,000∼12,000ppm 범위를 유지하고, 용해탱크 내에서 염소이온 및 칼륨이온의 용해와 KCl 석출에 최적의 염소 더스트와 공정수 사이의 혼합 비율로는 1:2가 가장 바람직하다.
더스트 용해수 이송펌프(24)는, 더스트 용해탱크(23)에서 생산된 KCl이 포함된 용해수를 이송하는 이송펌프로서, 더스트 용해탱크(23) 내에서는 KCl이 생성되지만 더스트 성분이 공정수와 혼합되어 탁도가 높은 즉 고액분리가 되지 않은 상태로 존재하며, 후단의 더스트 침전조(31)에서 상등수인 KCl 수용액과 하부의 더스트 분진 침전물로 고액분리하기 위해 더스트 용해수 이송펌프(24)에 의해 이송된다.
침전부(30)는, 투입부(20)의 하류에 설치되어 투입부(20)에서 투입된 용해수를 침전시켜 침전물과 더스트 침전수로 고액분리하는 분리수단으로서, 더스트 침전조(31), 농축 더스트 이송펌프(32), 탈수기(33), 더스트 침전수 저류조(34) 및 더스트 침전수 이송펌프(35)로 이루어져 있다.
더스트 침전조(31)는, 투입부(20)의 하류에 설치되어 투입부(20)에 의해 투입된 KCl과 분진이 포함된 상태의 용해수가 하부의 침전물과 상부의 더스트 침전수로 고액분리되는 침전조로서, 더스트 용해수 이송펌프(24)에 의해 이송된 더스트 용해수는 더스트 침전조(31)에서 상부의 상등수인 KCl 수용액과 하부의 더스트 분진 침전물로 고액분리된다.
더스트 침전조(31)의 하부에는 하부 침전물이 용이하게 고액분리되고 중앙 하부로 수집될 수 있도록 스크레퍼(Scraper)가 설치되며, 이러한 스크레퍼의 구동은 중심구동식 사이클로(Cyclo) 감속기가 설치되어 이루어지며, 회전속도는 2m/min 로 유지하는 것이 바람직하다.
농축 더스트 이송펌프(32)는, 더스트 침전조(31)의 하류에 연결되어 더스트 침전조(31)의 하부에 침전된 침전물을 이송하는 펌프로서, 더스트 침전조(31)에서 고액 분리된 상등수로서 KCl 수용액인 더스트 침전수는 상부에 설치된 웨어(weir)에서 월류되어 후단의 더스트 침전수 저류조(34)로 이송되며, 하부 침전물은 정량 공급이 가능한 모노펌프인 농축 더스트 이송펌프(32)에 의해 탈수기(33)로 이송된다.
탈수기(33)는, 농축 더스트 이송펌프(32)에 의해 이송된 침전물을 탈수해서, 발생되는 탈리액을 더스트 침전조(31)로 이송시키고 탈수케익을 시멘트 킬른(11)으로 이송시키는 탈수수단으로서, 탈수기(33)의 형식은 유지관리가 용이하고 탈수효율이 우수한 스크류 프레스 탈수기로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
이러한 탈수기(33)로 이송된 하부 침전물은, 탈수기(33)에서 함수율 70% 이하로 탈수된 탈수케익이 시멘트 킬른(11)에 재투입되어 재활용되며, 탈수과정에서 발생된 탈리여액이 더스트 침전조(31)로 이송되어 재이용된다.
더스트 침전수 저류조(34)는, 더스트 침전조(31)의 상부에서 더스트 침전수를 월류시켜 일시 저류하는 저류조로서, 더스트 침전조(31)에서 분리된 상등수로서 KCl 수용액인 더스트 침전수가 더스트 침전수 저류조(34)로 이송되어 일시 저류된다.
이러한 더스트 침전수 저류조(34)는, 완전 혼합을 통해 더스트 침전조(31)에서 미결합된 일부의 염소이온(Cl-)과 칼륨이온(K+)의 결합을 통한 추가 KCl 생성을 위해 수직입축형 교반기가 설치되며, 더스트 침전수 저류조(34)의 상부에는 레벨스위치를 설치하여 HH(High High) 레벨 이상 저장되지 않도록 자동제어 시스템으로 구성하는 것도 가능함은 물론이다.
더스트 침전수 이송펌프(35)는, 더스트 침전수 저류조(34)에 일시 저류된 더스트 침전수를 건조부(40)로 이송하는 이송펌프로서, 더스트 침전조 저류조(34)에 일시 저류된 KCl 수용액인 더스트 침전수는 모노펌프로 이루어진 더스트 침전수 이송펌프(35)의 가동에 의해 건조부(40)로 이송된다.
건조부(40)는, 침전부(30)의 하류 일방에 설치되어 침전부(30)에서 분리된 더스트 침전수를 미세 입자로 분사하여 건조시키는 건조수단으로서, 도 2에 나타낸 바와 같이 건조기(41), 로터리 오토마이저(42), 로터리밸브(43), 펄싱투입구(44) 및 펄싱배출구(45)로 이루어져 있다.
이러한 건조부(40)는, 침전부(30)에 의해 이송된 더스트 침전수가 시멘트 길른에서 발생하는 연소열을 300℃∼350℃로 냉각시키고, 20∼30초의 체류시간을 거쳐 완전 건조되어, KCl을 생산하게 된다.
건조기(41)는, 침전부(30)의 하류에 설치되어 열풍에 의해 더스트 침전수를 건조시키는 건조수단으로서, 건조기(41)의 상부에 설치된 로타리 오토마이저(Rotary Atomizer)에 침전수 공급관(42c)를 통해 공급된 더스트 침전수는 미세한 분무액 입자로 상이 변화하고, 이 미세 분무액 입자가 건조기 상부의 로타리 오토마이저(42)에 외부로부터 열풍관(42d)를 통해 공급된 로타리 킬른 배가스 열풍과 접촉하여 분무액 입자의 수분이 순간적으로 증발하여 KCl 분말입자 상태로 낙하하고, 수분을 탈취한 열풍과 분리된다.
또한, 건조기(41)에 공급되는 건조열원으로는 시멘트 킬른에서 발생하는 연소열을 300∼350℃로 냉각하고 분진을 제거한 상태의 열풍을 사용하여 더스트 침전수를 로타리 오토마이저(Rotary Atomizer)로부터 안개모양으로 분출한 상태에서 증발면적을 급격히 증대시켜 순간적으로 건조시키게 되며, 이때의 건조기(41)에서 체류시간은 20∼30초가 바람직하고, 이러한 체류시간을 거쳐 완전 건조되어 비료 원료인 KCl을 생산하여 건조기의 하부로 낙하시키게 된다.
로터리 오토마이저(42)는, 건조기(41)의 상부에 설치되어 더스트 침전수를 미세 입자로 분사하는 분사수단으로서, 건조기(41)로 이송된 KCl 수용액인 더스트 침전수는 건조기 상부의 로타리 오토마이저(Rotary Atomizer)로 공급되어 5,000∼10,000rpm의 고속 회전에 의해 더스트 침전수는 안개모양의 미세 분무액을 형성하게 된다.
이러한 로터리 오토마이저(42)에는 열풍을 냉각시키는 냉각수가 유입되도록 유입관(42a)가 연결되어 있고, 열풍의 잔류물이 냉각탑으로 배출되도록 배출관(42b)이 연결되어 있다.
로터리밸브(43)는, 건조기(41)의 하부에 설치되어 건조기(41)에서 건조되어 생산된 KCL을 배출시키는 배출수단으로서, 건조기(41)에서 건조된 KCl은 건조기 하부에 설치된 로타리 밸브(43)의 가동에 의해 KCl 트랜스포터(51)로 이송된다.
펄싱투입구(44)는, 건조기(41)의 하부 일방에 연결되어 펄싱용 압축공기를 투입하는 투입구로서, 건조기(41)의 하부에 형성된 콘(cone) 부위에 KCl 입자의 부착을 방지하고 하부로 원활한 이동을 위하여 펄싱용 압축공기를 공급하여 주기적으로 펄싱(pulsing)을 실시하게 된다.
펄싱배출구(45)는, 건조기(41)의 하부 타방에 연결되어 펄싱용 압축공기를 배출하는 배출구로서, 여기에 온도계(45a) 및 압력계(45b)를 설치하여 건조기(41)의 온도 및 압력을 제어하도록 하는 것도 가능함은 물론이다.
배출부(50)는, 건조부(40)의 하류 일방에 설치되어 건조부(40)에서 건조된 건조물을 배출시키는 배출수단으로서, KCl 트랜스포터(51), KCl 이젝터(52) 및 KCl 반출호퍼(53)로 이루어져 있다.
KCl 트랜스포터(51)는, 건조부(40)에서 생산된 KCl을 외부로 반출하는 반출수단으로서, 건조기(41)에서 건조된 KCl이 건조기(41)의 하부의 로타리 밸브에 의해 KCl 트랜스포터(51)로 이송되어 KCl 이젝터(52)에 공급된다.
KCl 이젝터(52)는, KCl 트랜스포터(51)의 하류에 설치되어 KCl 트랜스포터(51)에 저류된 KCl을 이송하는 이송수단으로서, KCl 이젝터(52)에 공급되는 공정용 압축공기에 의해 KCl을 KCl 반출호퍼(53)로 이송하게 된다.
KCl 반출호퍼(53)는, KCl 이젝터(52)에 의해 이송된 KCl을 외부로 반출하기 전에 일시 저류하는 저장수단으로서, KCl 반출호퍼(53)에 저장된 KCl은 최종적으로 반출되어 비료(54)로 판매하게 된다.
따라서, 이러한 KCl 트랜스포터(51)에는 레벨 스위치와 압력계가 설치되어 제어되며 KCl 반출호퍼(53)로의 KCl 이송은 KCl 트랜스포터(51)에 이송된 분진이 H(High) 레벨에 위치하면 건조기(41)의 로타리밸브의 작동이 멈춤과 동시에 KCl 트랜스포터(51)의 상부 밸브가 잠기고(Close), 이에 따라 KCl 트랜스포터(51)에는 KCl이 더 이상 공급되지 않는 상태에서 KCl 이젝터(52)에 공급되는 압축공기에 의해 짧은 시간내에 KCl 반출호퍼(53)로 이송된다.
집진부(60)는, 건조부(40)의 하류 타방에 설치되어 건조부(40)에서 배출된 배가스에 포함된 분진을 포집하여 제거하는 집진수단으로서, 분진집진기(61), 집진 KCl 트랜스포터(62), 집진 KCl 이젝터(63), 킬른 유인송풍기(64) 및 킬른 예열기(65)로 이루어져 있다.
분진집진기(61)는, 건조부(40)의 하류에 설치되어 건조부(40)에서 발생된 건조 배가스에 포함된 KCl 분진을 제거하도록 집진하는 집진기로서, 건조기(41)에서 발생하는 건조 배가스에는 일부 KCl 분진이 포함되며, 이 분진을 제거하기 위한 건조 배가스 처리설비로 분진집진기(61)가 구비되어 있다.
이러한 분진집집기(61)는, 여과집진기 형식으로 필터백(Filter Bag)에 관성 충돌하여 부착 제거되거나 브라운 운동에 의해 확산 포집되며, 여과포에 부착된 KCl 분진은 집진기의 상부에 벤츄리관을 연결시켜 펄싱용 압축공기를 공급하여 탈진(pulse jet type)하게 된다.
또한, 이러한 분진집진기(61)에는 온도계, 압력계 및 레벨 스위치를 설치하여 자동제어하는 것도 가능함은 물론이다.
이와 같이 분진집진기(61)에서 집진된 KCl 분진은 집진기 하부의 집진기 로타리 밸브의 작동에 의해 집진 KCl 트랜스포터(62)로 이송되며, 집진 KCl 트랜스포터(62)에서 저장된 KCl 분진은 집진 KCl 이젝터(63)에 공급되는 펄싱용 압축공기에 의해 KCl 반출호퍼(53)로 이송되어 비료로 판매된다.
집진 KCl 트랜스포터(62)는, 분진집진기(61)에서 집진된 KCl 분진을 이송하는 이송수단으로서, 집진 KCl 트랜스포터(62)에는 레벨 스위치와 압력계가 설치되어 자동 제어되며, 분진집진기(61)에서 집진된 KCl 분진의 KCl 반출호퍼(53)로의 이송은 집진 KCl 트랜스포터(62)에 이송된 분진이 H(High) 레벨에 위치하면 집진기의 로타리밸브의 작동이 멈춤과 동시에 집진 KCl 트랜스포터(62)의 상부 밸브가 잠기고(Close) 이에 따라 집진 KCl 트랜스포터(62)에는 KCl분진이 더 이상 공급되지 않는 상태에서 집진 KCl 이젝터(63)에 공급되는 압축공기에 의해 짧은 시간내에 KCl 반출호퍼(53)으로 이송된다.
집진 KCl 이젝터(63)는, 집진 KCl 트랜스포터(62)에서 이송된 분진을 공기압에 의해 배출시키는 배출수단으로서, 집진 KCl 이젝터(63)에 공급되는 공정용 압축공기에 의해 KCl 분진을 KCl 반출호퍼(53)로 이송하게 된다.
킬른 유인송풍기(64)는, 분진집진기(61)에서 KCl 분진의 집진이 완료된 건조 배가스를 이송하는 이송수단으로서, 송풍기에 의해 KCl 분진의 집진이 완료된 건조 배가스를 킬른 예열기로 송풍하게 된다.
킬른 예열기(65)는, 킬른 유인송풍기(64)에 의해 이송된 건조 배가스를 예열하는 가열수단으로서, 킬른 예열기로 이송된 배가스가 예열되어 킬른 예열기의 열원으로 재활용된다.
열원부(70)는, 건조부(40)의 일방에 설치되어, 시멘트 킬른 연소로에서 발생된 배가스를 처리해서 건조부(40)의 열원으로 제공하는 열원수단으로서, 킬른 연소로의 배가스(71)를 900℃ 고온으로 건조기에 투입전에 냉기를 공급하여 300∼350℃의 건조열풍(72)으로 배가스의 온도를 낮추게 된다.
이와 같이 냉각된 배가스는 여기에 포함된 분진을 제거하도록 고온에서 집진백에 영향이 없는 세라믹 집진기(73)를 이용하여 배가스 내에 포함된 분진을 제거한 후, 건조부(40)에 열풍으로 공급하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 시멘트 킬른에서 발생하는 염소 더스트를 용해시켜 염화칼륨(KCl)을 용출시키고, 이를 건조기에서 건조를 통해 KCl을 생산하여 판매함으로써, 시멘트 제조공정의 예열기의 폐색 등의 문제를 일으키는 염소(Cl) 성분을 제거하여 전체 시멘트 제조공정을 안정화시키고, 염소 더스트 처리에 따른 비용 절감을 통해 처리시설 전체의 경제성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 건조 열원으로 LNG 등의 화석연료를 사용하지 않고 시멘트 킬른에서 발생하는 배가스를 열풍으로 공급하여 건조함으로써, 별도의 외부 열원 공급없이 건조를 구현하여 에너지를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 염소 더스트로부터 비료 원료인 KCl을 생산함으로써, 수입을 대체하고 자원의 재활용 성능을 향상시키고 매립비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 시멘트 킬른에서 발생하는 염소 더스트를 재활용하도록 분진을 처리함으로써, 킬른 내부의 코팅 형성에 의한 원료 이송 및 클링커 이송 방해와 시멘트 품질 저하의 원인 등을 사전에 제거하는 동시에 전체 시멘트 제조공정을 안정화시킬 수 있는 효과를 제공한다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
10: 공급부 20: 투입부
30: 침전부 40: 건조부
50: 배출부 60: 집진부
70: 열원부

Claims (10)

  1. 시멘트의 제조공정에서 발생된 염소 더스트를 처리하는 분진처리장치로서,
    시멘트 킬른에서 발생된 염소 더스트를 저장해서 공급하는 공급부(10);
    상기 공급부(10)의 하류에 설치되어, 상기 공급부(10)에 저장된 염소 더스트를 용해시켜 염소 더스트가 용해된 용해수를 투입하는 투입부(20);
    상기 투입부(20)의 하류에 설치되어, 상기 투입된 용해수를 침전시켜 침전물과 더스트 침전수로 고액분리하는 침전부(30);
    상기 침전부(30)의 하류 일방에 설치되어, 상기 분리된 더스트 침전수를 미세 입자로 분사하여 건조시키는 건조부(40);
    상기 건조부(40)의 하류 일방에 설치되어, 상기 건조된 건조물을 배출시키는 배출부(50);
    상기 건조부(40)의 하류 타방에 설치되어, 상기 건조부(40)에서 배출된 배가스에 포함된 분진을 포집하여 제거하는 집진부(60); 및
    상기 건조부(40)의 일방에 설치되어, 시멘트 킬른 연소로에서 발생된 배가스를 처리해서 상기 건조부(40)의 열원으로 제공하는 열원부(70);를 포함하고,
    상기 건조부(40)는,
    상기 침전부(30)의 하류에 설치되어, 열풍에 의해 더스트 침전수를 건조시키는 건조기;
    상기 건조기의 상부에 설치되어, 더스트 침전수를 미세 입자로 분사하는 로터리 오토마이저;
    상기 건조기의 하부에 설치되어, 상기 건조기에서 건조되어 생산된 KCL을 배출시키는 로터리밸브;
    상기 건조기의 하부 일방에 연결되어, KCl 입자의 부착을 방지하고 하부로 원활한 이동을 위해 펄싱용 압축공기를 투입하는 펄싱투입구; 및
    상기 건조기의 하부 타방에 연결되어, 펄싱용 압축공기를 배출하는 펄싱배출구;를 포함하고,
    상기 건조부(40)는, 상기 건조기의 상부에 설치된 상기 로타리 오토마이저에 연결된 침전수 공급관과, 상기 로타리 오토마이저에 외부로부터 연결된 열풍관을 더 포함하고,
    상기 침전수 공급관을 통해 공급된 더스트 침전수가 미세한 분무액 입자로 상이 변화되고, 이 미세 분무액 입자가 상기 열풍관을 통해 공급된 로타리 킬른 배가스 열풍과 접촉하여 분무액 입자의 수분이 순간적으로 증발하여 KCl 분말입자 상태로 낙하되고 수분을 탈취한 열풍과 분리되고,
    상기 펄싱배출구에는 상기 건조기의 온도 및 압력을 제어하도록 온도계와 압력계가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급부(10)는,
    시멘트 킬른에서 발생하는 염소 더스트를 이송하는 더스트 공급 컨베이어; 및
    상기 더스트 공급 컨베이어의 하류에 설치되어, 시멘트 킬른에서 발생된 염소 더스트를 저장하는 더스트 저장호퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투입부(20)는,
    상기 공급부(10)에 저장된 염소 더스트를 정량적으로 배출시키는 더스트 배출 로타리 밸브;
    상기 더스트 배출 로타리 밸브에서 정량적으로 배출된 염소 더스트를 이송하는 더스트 배출 컨베이어;
    상기 더스트 배출 컨베이어에 의해 이송된 염소 더스트를 용해시켜, 상기 염소 더스트에 포함된 염소이온과 칼륨이온이 결합되어 KCl을 생산하는 더스트 용해탱크; 및
    상기 더스트 용해탱크에서 생산된 KCl이 포함된 용해수를 이송하는 더스트 용해수 이송펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 침전부(30)는,
    상기 투입부(20)의 하류에 설치되어, 상기 투입부(20)에 의해 투입된 KCl과 분진이 포함된 상태의 용해수가 하부의 침전물과 상부의 더스트 침전수로 고액분리되는 더스트 침전조;
    상기 더스트 침전조의 하류에 연결되어, 상기 더스트 침전조의 하부에 침전된 침전물을 이송하는 농축 더스트 이송펌프;
    상기 농축 더스트 이송펌프에 의해 이송된 침전물을 탈수해서, 발생되는 탈리액을 더스트 침전조로 이송시키고 탈수케익을 시멘트 킬른으로 이송시키는 탈수기;
    상기 더스트 침전조의 상부에서 더스트 침전수를 월류시켜 일시 저류하는 더스트 침전수 저류조; 및
    상기 더스트 침전수 저류조에 일시 저류된 더스트 침전수를 상기 건조부(40)로 이송하는 더스트 침전수 이송펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조부(40)는, 상기 침전부(30)에 의해 이송된 더스트 침전수가 시멘트 길른에서 발생하는 연소열을 300℃∼350℃로 냉각시키고, 20∼30초의 체류시간을 거쳐 완전 건조되어, KCl을 생산하는 것을 특징으로 하는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출부(50)는,
    상기 건조부(40)에서 생산된 KCl을 외부로 반출하는 KCl 트랜스포터;
    상기 KCl 트랜스포터의 하류에 설치되어, 상기 KCl 트랜스포터에 저류된 KCl을 이송하는 KCl 이젝터; 및
    상기 KCl 이젝터에 의해 이송된 KCl을 외부로 반출하기 전에 일시 저류하는 KCl 반출호퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 집진부(60)는,
    상기 건조부(40)의 하류에 설치되어, 상기 건조부(40)에서 발생된 건조 배가스에 포함된 KCl 분진을 제거하도록 집진하는 분진집진기;
    상기 분진집진기에서 집진된 KCl 분진을 이송하는 집진 KCl 트랜스포터; 및
    상기 집진 KCl 트랜스포터에서 이송된 분진을 공기압에 의해 배출시키는 집진 KCl 이젝터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 분진집진기에서 KCl 분진의 집진이 완료된 건조 배가스는, 킬른 유인송풍기에 의해 킬른 예열기로 이송되어 킬른 예열기의 열원으로 재활용되는 것을 특징으로 하는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 열원부(70)는, 킬른 연소로의 배가스를 900℃ 고온으로 건조기에 투입 전 냉기를 공급하여 300∼350℃로 배가스의 온도를 낮추고, 냉각된 배가스에 포함된 분진을 제거하도록 고온에서 집진백에 영향이 없는 세라믹 집진기를 이용하여 배가스 내에 포함된 분진을 제거한 후, 상기 건조부(40)에 열풍을 공급하는 것을 특징으로 하는 스프레이 건조기를 이용한 분진처리장치.
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