KR100633085B1

KR100633085B1 - 로터리킬른의 공기분사노즐

Info

Publication number: KR100633085B1
Application number: KR1020040057169A
Authority: KR
Inventors: 나일권; 백남규
Original assignee: (주)준산엔지니어링; 백남규; 나일권
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-10-12
Also published as: KR20060007790A

Abstract

본 발명은 연소공기를 로터리킬른 내에 분사하기 위한 로터리킬른의 공기분사노즐에 있어서, 로터리킬른 내에서 교반되는 소각물들 사이로 연소공기가 원활하게 침투해 들어가 소각물을 완전 연소할 수 있도록 구성한 로터리킬른의 공기분사노즐을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소정의 각도로 기울어진 원통(101)을 회전시키면서, 원통 내부로 장입된 장입물을 소각 또는 소성하는 로터리킬른의 공기분사노즐에 있어서, 원통(101)의 상단벽에 형성되며, 원통의 내부 바닥을 향하도록 하향으로 경사지면서 원통의 회전방향을 향해 측방향으로 경사진 다수 개의 관통공(121, 122, 123)과, 관통공(121, 122, 123)에 삽입되는 노즐팁(131, 132, 133) 및, 원통(101)의 외측에서 상기 다수 개의 관통공(121, 122, 123)으로 연소공기를 안내하는 덕트(109)를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 로터리킬른의 공기분사노즐은 로터리킬른의 원통 내부로 연소공기를 분사함에 있어서, 원통의 회전방향을 고려하여 소각물이 상대적으로 많이 모여 있는 곳을 향하며, 또한 공기분사속도를 빠르게 하여 원통의 반대쪽까지 연소공기를 분사하여 소각물의 완전 연소조건을 조성한다.

이와 같이 로터리킬른의 조건에 따라 공기분사속도 및 방향을 조절하여 소각물을 완전 연소시킴으로써, 로터리킬른의 연소성을 향상시킬 수 있다.

로터리킬른, 소각장치, 공기분사노즐, 노즐팁, 연소공기, 연소성

Description

로터리킬른의 공기분사노즐{Air Spray Nozzle of Rotary Kiln}

도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 로터리킬른을 나타낸 측면도이고,

도 1b는 도 1a에 도시된 로터리킬른의 정면도이며,

도 2a는 도 1a에 도시된 로터리킬른의 정면에 형성된 노즐부를 나타낸 정면도이고,

도 2b는 도 2a에 도시된 노즐부를 나타낸 측단면도이다.

도 3a는 도 2a에 도시된 제1 노즐을 나타낸 측면도이고,

도 3b는 도 3a에 도시된 제1 노즐을 정면에서 바라본 개략도이며,

도 4a는 도 2a에 도시된 제2 노즐을 나타낸 측면도이고,

도 4b는 도 4a에 도시된 제2 노즐을 정면에서 바라본 개략도이며,

도 5a는 도 2a에 도시된 제3 노즐을 나타낸 측면도이고,

도 5b는 도 5a에 도시된 제3 노즐을 정면에서 바라본 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 로터리킬른 101 : 원통

103 : 상단벽 105 : 장입구

107 : 노즐부 109 : 덕트

110 : 구동장치 121, 122, 123 : 관통공

131, 132, 133 : 노즐팁

본 발명은 로터리킬른의 공기분사노즐에 관한 것으로, 특히, 연소공기를 로터리킬른 내에 분사함에 있어서, 로터리킬른 내에서 교반되는 소각물들 사이로 연소공기가 원활하게 침투해 들어가 소각물을 완전 연소할 수 있도록 구성한 것이다.

로터리킬른(Rotary Kiln)은 가로식[橫式] 회전원통가마를 일컬으며, 강철제 원통 안에 내화(耐火) 벽돌을 쌓아 만든 가마를 말한다. 로터리킬른의 원통은 약3%(1.72°) 정도 기울어져 천천히 회전하도록 구성된다. 이런 로터리킬른의 종류는 가열방식에 따라 내열식(內熱式)과 외열식이 있다.

내열식 로터리킬른은 소각물 또는 피소성물을 로터리킬른의 원통에 넣고, 회전시켜 로터리킬른의 하단으로 이동시키며, 동시에 상단이나 하단에서 버너로 중유(重由)나 미분탄(微粉炭)을 연소시켜 하부로 이동하는 소각물 또는 피소성물(이하에서는 '소각물'로 통칭함)을 소각 또는 소성시킨다. 일반적인 로터리킬른은 내열식 방식이다.

한편, 외열식 로터리킬른 연소가스와 소각물이 접촉하지 않도록 노 안에 회전원통을 설치하여 외부로부터 가열하는 방식이다.

이와 같이 구성된 내열식 로터리킬른에 있어서, 원통 내에 소각물을 연소시 키기 위해서는 로터리킬른 내부로 연소공기를 주입하여야 한다.

로터리킬른에는 소각물을 장입할 수 있도록 원통의 상단벽에 장입구가 형성되고, 장입구의 상부에 공기주입구가 형성된다. 또한 덕트가 상기 공기주입구에 연결되고, 송풍기가 덕트를 통해 원통 내부로 공기를 강제 송풍하여 주입한다.

하지만, 이와 같이 공기주입구를 통해 주입된 공기는 그 압력과 속도가 낮아, 하단으로 이동하는 소각물들 사이로 골고루 침투하지 못해 연소성이 떨어진다는 단점이 있다.

이와 같이 로터리킬른의 연소성이 떨어짐에 따라 이를 극복하기 위해서, 송풍기의 용량을 증가시키거나, 소각물의 장입량을 감축시킨다. 결국 그로 인해 로터리킬른의 처리용량은 감축되며, 구조가 복잡해지는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 로터리킬른의 원통 내부로 공급되는 연소공기를 소각물에 잘 침투할 수 있도록 노즐을 통해 분사하여 연소성을 향상시키는 로터리킬른의 공기분사노즐을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소정의 각도로 기울어진 원통을 회전시키면서, 상기 원통 내부로 장입된 장입물을 소각 또는 소성하는 로터리킬른의 공기분사노즐에 있어서, 상기 원통의 상단벽에 형성되며, 상기 원통의 내부 바닥을 향하도록 하향으로 경사지면서 상기 원통의 회전방향을 향해 측방향으로 경 사진 다수 개의 관통공과, 상기 관통공에 삽입되는 노즐팁 및, 상기 원통의 외측에서 상기 다수 개의 관통공으로 연소공기를 안내하는 덕트를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 다수 개의 관통공은 다른 직경을 갖는 3종류의 관통공으로 구분되며, 직경이 중간 크기인 제2 관통공은 상단벽 중심에 비스듬하게 분포되고, 직경이 작은 제1 관통공은 제2 관통공의 일측에서 비스듬하게 제2 관통공의 하부로 분포하며, 직경이 큰 제3 관통공은 제2 관통공의 타측에 비스듬하게 제2 관통공의 상부로 분포한다.

또한, 본 발명의 상기 노즐팁은 상기 원통의 내측을 향한 방향으로 점차 직경이 작다.

또한, 본 발명의 상기 제3 관통공에 고정된 노즐팁은 상기 제2 관통공에 고정된 노즐팁에 비해 직경 감소율이 상대적으로 크다.

아래에서, 본 발명에 따른 로터리킬른의 공기분사노즐의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 로터리킬른을 나타낸 측면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 로터리킬른의 정면도이며, 도 2a는 도 1a에 도시된 로터리킬른의 정면에 형성된 노즐부를 나타낸 정면도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 노즐부를 나타낸 측단면도이다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 약 3%(1.72°) 정도 기울어진 로터리킬른(100)의 원통(101)의 둘레에는 구동장치(110)가 설치된다. 그리고 원통(101)의 상단벽(103)에는 소각물 장입구(105)가 형성되고, 소각물 장입구(105)의 상부에는 노즐부(107)가 형성된다.

상기 노즐부(107)에는 덕트(109)가 연장되며, 덕트(109)를 따라 유동한 공기는 노즐부(107)에 형성된 3종류의 노즐팁(131, 132, 133)을 통해 원통(101) 내부로 분사된다.

노즐부(107)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 소각물 장입구(105)가 형성된 원통(101)의 상단벽(103)에 형성되는데, 소각물 장입구(105)의 상부에 3종류의 관통공(121, 122, 123)들이 형성된다.

3종류의 관통공(121, 122, 123) 중에, 제3 관통공(123)의 직경이 가장 크고, 제1 관통공(121)의 직경이 가장 작으며, 제2 관통공(122)의 직경이 제1, 제3 관통공(121, 123)의 직경에 중간 크기를 갖는다.

한편 도 2a에 도시된 바와 같이, 원통(101)의 상단벽(103)을 정면에서 보았을 때에, 제2 관통공(123)들은 소각물 장입구(105)의 상부에 비스듬하게 제1 관통공(121)들과 제3 관통공(123)들의 사이에 밀집되고, 다수 개의 제1 관통공(121)들은 제2 관통공(123)들의 좌측에서 제2 관통공(123)들의 아래쪽으로 밀집되며, 제3 관통공(123)들은 제2 관통공(123)들의 우측에서 제2 관통공(123)들의 상부로 밀집된다.

이와 같은 제1, 제2, 제3 관통공(121, 122, 123)의 배치구조에서 원통(101)의 수직방향의 직경선상에는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상부에 제3 관통공(123), 그리고 중간에 제2 관통공(123), 그리고 소각물 장입구(105) 바로 위에는 제1 관통 공(121)이 위치한다.

또한 이와 같이 구성된 제1, 제2, 제3 관통공(121, 122, 123)은 원통(101)의 상단벽(103)의 외측에서 내측으로 천공됨에 있어서, 하향으로 경사져 위치한다. 이와 같이 관통공(121, 122, 123)들이 하향으로 위치함으로써, 노즐부(107)에서 분사된 연소공기가 원통(101)의 내부 바닥에 위치한 소각물로 향하게 된다. 특히, 하향으로 경사진 제1, 제2, 제3 관통공(121, 122, 123) 중에서, 그 경사각도는 제1 관통공(121)이 가장 크고, 다음으로 제2 관통공(123), 그리고 제3 관통공(123)의 순서로 하향 경사져 위치한다.

또한 이와 같이 형성된 제1, 제2, 제3 관통공(121, 122, 123)은 앞에서 설명한 바와 같이 수직방향으로 경사져 있으면서도 수평방향으로도 경사져 있다.

도면에서, 도 3a는 도 2a에 도시된 제1 노즐을 나타낸 측면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 제1 노즐을 정면에서 바라본 개략도이며, 도 4a는 도 2a에 도시된 제2 노즐을 나타낸 측면도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 제2 노즐을 정면에서 바라본 개략도이며, 도 5a는 도 2a에 도시된 제3 노즐을 나타낸 측면도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 제3 노즐을 정면에서 바라본 개략도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 관통공(121)은 상단벽(103)의 외측에서 내측으로 약 32°하향 경사져 형성되며, 동시에 도 3b에 보이듯이, 우측방향으로 약 1°정도 경사지게 형성된다.

그리고 제2 관통공(123)은 도 4a에 보이듯이, 약 22.6°하향 경사져 형성되며 동시에, 도 4b에 보이듯이, 우측으로 약 9.5°정도 경사지게 형성된다.

그리고 제3 관통공(123)은 도 5a에 보이듯이, 약 15.3°하향 경사져 형성되며, 도 5b에 보이듯이, 우측으로 약 23.5°정도 경사지게 형성된다.

이와 같이 제1, 제2, 제3 관통공(121, 122, 123)이 우측으로 경사지게 형성된 이유는, 도 1b에 도시된 바와 같이 원통(101)이 시계방향으로 회전한다. 이 경우, 소각물이 원통(101)의 내주면을 따라 우측에 모이게 되고, 이와 같이 소각물이 상대적으로 많이 모인 방향으로, 많은 양의 연소공기가 분사되게 구성한 것이다.

한편, 도 3a와 도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1, 제2, 제3 관통공(121, 122, 123)에는 각각의 노즐팁(131, 132, 133)이 박혀 고정된다. 제1 관통공(121)에 삽입되는 제1 노즐팁(131)은 그 외경이 약 76.3mm인 실린더 구조이고, 제2 관통공(123)에 삽입되는 제2 노즐팁(132)은 상단벽(103)의 외측에 위치한 일단의 외경이 89.1mm인 반면에, 상단벽(103)의 내측에 위치한 타단의 외경은 점차 감소된 구조를 갖는다. 제2 노즐팁(132)의 외경 감소율은 약 18.75%(80A/65A)이다.

한편, 제3 관통공(123)에 삽입되는 제3 노즐팁(133)은 상단벽(103)의 외측에 위치한 일단의 외경이 114.3mm인 반면에 상단벽(103)의 내측에 위치한 타단의 외경은 점차 감소된 구조를 갖는다. 제3 노즐팁(133) 외경의 감소율은 약 20%(100A/80A)이다.

이와 같이 노즐팁(131, 132, 133)의 직경이 점차 작아지는 이유는 노즐팁(131, 132, 133)의 직경이 작아질수록 그 만큼 연소공기의 분사속도는 빨라지면서, 연소공기를 원통(101)의 하단까지 분사하여 소각물의 완전 연소조건을 조성할 수 있다.

이와 같이 구성된 공기분사노즐의 한 실시예로서, 제1 관통공(121)에 삽입되는 제1 노즐팁(131)은 압력배관용 탄소강관(SGP)이 50A로서, 15 내지 20개가 설치되고, 공기분사속도는 약 30 내지 40m/sec이다. 그리고 제2 관통공(123)에 삽입되는 제2 노즐팁(132)은 일단의 SGP가 80A이고 타단의 SGP는 65A로서, 18 내지 22개가 설치되고, 공기분사속도는 약 40 내지 50m/sec이다.

또한, 제3 관통공(123)에 삽입되는 제3 노즐팁(133)은 일단의 SGP가 100A이고 타단의 SGP는 80A로서, 18 내지 22개가 설치되고, 공기분사속도는 약 50 내지 60m/sec이다.

여기에서 알 수 있듯이, 각 노즐팁(131, 132, 133)의 감소율을 비교해보면, 상부에 위치한 제3 노즐팁(133)의 감소율이 가장 크고, 제2 노즐팁(132)의 감소율이 중간이며, 제1 노즐팁(131)의 감소율은 0(zero)이다. 따라서 노즐부(107)의 외측으로 연장된 덕트(109)를 통해 일정한 압력으로 유입된 공기는 각 노즐팁(131, 132, 133)의 감소율에 비례하여 분사속도는 빨라진다. 결국, 감소율이 가장 큰 제3 노즐팁(133)의 분사속도가 가장 빠르며, 상기 제3 노즐팁(133)이 끼워진 제3 관통공(123)의 하향 경사는 가장 낮다. 따라서 제3 노즐팁(133)에서 분사된 연소공기는 원통(101)을 따라 하단 쪽까지 멀리 갈 수 있다. 이에 대해 제2 노즐팁(132)에서 분사된 연소공기는 원통(101)의 중간부를 향하고, 제1 노즐팁(131)에서 분사된 연소공기는 원통(101)의 상단부를 향한다. 이와 같이 노즐부(107)에서 분사된 연소공기는 원통(101)의 상단에서 하단까지 골고루 분사되어 연소성을 향상시킨다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 로터리킬른의 공기분사노즐은 로터리킬른의 원통 내부로 연소공기를 분사함에 있어서, 원통의 회전방향을 고려하여 소각물이 상대적으로 많이 모여 있는 곳을 향하며, 또한 공기분사속도를 증가시켜 원통의 반대쪽까지 연소공기를 분사하여 소각물의 완전 연소조건을 조성한다.

이와 같이 로터리킬른의 조건에 따라 공기분사속도 및 방향을 조절하여 소각물을 완전 연소시킴으로써, 로터리킬른의 연소성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 로터리킬른의 공기분사노즐에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims

삭제
소정의 각도로 기울어진 원통을 회전시키면서, 상기 원통 내부로 장입된 장입물을 소각 또는 소성하는 로터리킬른의 공기분사노즐에 있어서,

상기 원통의 상단벽에 형성되며, 상기 원통의 내부 바닥을 향하도록 하향으로 경사지면서 상기 원통의 회전방향을 향해 측방향으로 경사진 다수 개의 관통공과,

상기 관통공에 삽입되는 노즐팁 및,

상기 원통의 외측에서 상기 다수 개의 관통공으로 연소공기를 안내하는 덕트를 포함하며,

상기 다수 개의 관통공은 다른 직경을 갖는 3종류의 관통공으로 구분되며, 직경이 중간 크기인 제2 관통공은 상기 상단벽 중심에 비스듬하게 분포되고, 직경이 작은 제1 관통공은 제2 관통공의 일측에서 비스듬하게 제2 관통공의 하부로 분포하며, 직경이 큰 제3 관통공은 제2 관통공의 타측에 비스듬하게 제2 관통공의 상부로 분포하는 것을 특징으로 하는 로터리킬른의 공기분사노즐.
제2항에 있어서,

상기 노즐팁은 상기 원통의 내측을 향한 방향으로 점차 직경이 작아지는 것을 특징으로 하는 로터리킬른의 공기분사노즐.
제3항에 있어서,

상기 제3 관통공에 고정된 노즐팁은 상기 제2 관통공에 고정된 노즐팁에 비해 직경 감소율이 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 로터리킬른의 공기분사노즐.