[논문]시멘트 사일로의 적분생성억제

양승혁; 이병곤

문제 정의

본 연구는 적분 제거작업의 위험성과 재해 발생 현황을 파악하고, 적분생성 원인을 분석하며, 적분생성을 억제할 수 있는 대책을 제시하여 적분 제거작업 시 지속적으로 발생하는 재해를 예방하고자 한다.
자동화 설비에 사용되는 압축공기는 수분유입을방지하기 위해 공기압축기 후단에 제습설비(dryer) 를 설치하는 것이 일반화되어 있다” 여기에 착안하여 공기송급시스템의 로타리 블로워에 공기압축기용 일반 드라이어를 설치하여 사일로 내부로 송급되는 공기를 제습하고자 하였다. 그러나 일반 드라이어는 압력손실이 0.

제안 방법

84mm 이상되는 것과 부직포 상부에 고착된 시멘트 덩어리를 적분으로 간주하여 이것들의 무게를 측정한다. 각 습도별로 상기 과정을 3회 이상 반복 측정하여 평균하였다.
밀봉하여 48시간 동안 적분이 형성되도록 방치한 후. 개봉하여 0.84mm 표준체로 직경이 0.84mm 이상되는 것과 부직포 상부에 고착된 시멘트 덩어리를 적분으로 간주하여 이것들의 무게를 측정한다. 각 습도별로 상기 과정을 3회 이상 반복 측정하여 평균하였다.
공기송급시스템의 송 급 공기 함유수분량이 적분생성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 축소모형을제작하여 실험하였다. 실험 장치는 Fig.
또한, 일반 드라이어는 공기온도가 40 ℃ 이하이어야 토출 공기는능한데, 로타리블로워의 토출공기제습 효과를80℃로서 제습효과를 기대할 수 없다. 그래서 공조기기업체와 공동연구를통하여 사일로 공기송급시스템에 적용이 가능하도록 압력손실을 최소화한 냉동식 미압 에어 드라이어를 고안하여 설계하고 시제품을 개발하였다.
냉각된 건공기는 열교환기에서 상온의 흡입 공기와 간접 접촉하여 재열된 후 드라이어에서 토출된다. 또한 4 0℃로 설계된 드라이어 입구 공기 온도 조건을 맞추기 위하여 드라이어 설치 위치를 로타리 블로워 후단이 아니고 전단에 설치할 수 있도록 설계하여 이문제를 해결하였다.
상대습도를 감소시킬 수 있는 제습설비 확보의 어려움으로 최저 상대습도는 35%로 하고 상대습도 75%까지 가습하면서 적분생성량을 측정하였다. 실제 사일로에서는 시멘트 자중에 의한 영향이 있으나, 본 실험에서는 투입 시멘트량이 6kg의 소량으로 자중에 의한 영향은 무시하였다.
시멘트 사일로 내부의 적분생성을 억제하여 적분제거작업시 발생하는 산업재해를 예방하기 위하여적분생성 원인을 분석하고 공기송급시스템의 축소모델을 제작하여 실험하고, 개선방안으로 냉동식 미압 에어 드라이어를 고안하여 시제품을 개발하였다.
실험하였다. 실험 장치는 Fig. 3과 같이 내부 관찰이 가능하도록 아크릴로 제작한 사일로 모형과 습도를 조절할 수 있는 가습기, 로타리 블로워와 같은 기능을 하는 소형송풍기로 구성하고 사일로 모형 하부에는 여러 개의 구멍을 뚫고 부직포를올려놓아 사일로의 에어박스 및 텍스타일과 동일한효과가 발생하도록 제작하였다. 실험장치의 주요사양은 Table 2와 같다.
실제 사일로에서는 시멘트 자중에 의한 영향이 있으나, 본 실험에서는 투입 시멘트량이 6kg의 소량으로 자중에 의한 영향은 무시하였다. 실험방법은, 아크릴 사일로 모형에 송풍기와 가습기를 연결하고 일정한 상대습도에서 6kg의 포틀랜트 시멘트를 투입 후 4시간 동안 송풍기로 공기를 송급한다. 밀봉하여 48시간 동안 적분이 형성되도록 방치한 후.
유체 흐름 저항을 최소화한 구조의 증발기를 장착하고 드라이어 흡입구 및 토출구를 400, 300mm로최대한 크게하여 압력손실을 0.02~0.03kg/cm² 이하, 즉 일반 드라이어의 1/10 이하로 감소시켰다. 냉동사이클은 예냉기에 의해 예냉 된 흡입 공기가 증발기에서 냉매에 의해 노점 온도 이하로 냉각되면서 공기 중에 함유된 수분이 응축되어 제습된다.
적분이 생성되는 원인을 사일로 운전담당자와의 인터뷰, 제작도면 및 운전 메뉴얼 검토 등 현지 조사와 관련 자료를 조사하여 분석한 결과 다음의 3가지를 주요원인으로 파악하였다.

대상 데이터

사일로 내부온도를 탈수반응이 일어나시 않도록 60 ℃ 미만으로 유지하기 위한 방안들이 김토되고 있다。사일로 내외부 온도차에 의한 결로에 대해서는 대형 콘크리드 〒조물에 온도차가 발생하지 않도록 단열 처리하는 것이 현실적으로 불가능하여. 본 연구에서* 송급공기중의 함유수분에 대한 대책을 주된 연구대상으로 검토하였다. 실제로 발생한 식분의 상태를 조사한 결과.
실험은 2002년 1월과 2월에 실험실내에서 시행하였으며, 실험실 온도는 평균 18SC, 상대습도 35% 이었다. 상대습도를 감소시킬 수 있는 제습설비 확보의 어려움으로 최저 상대습도는 35%로 하고 상대습도 75%까지 가습하면서 적분생성량을 측정하였다.
이러한 근원적인 적분생성 억제에 따라 산업재해 발생의 예방 및 감소와 적분 제거 비용의 절감과 더불어 시멘트의 품질 향상도 기대할 수 있다. 현재 충북지역 5개 시멘트 제조사가 이의 도입 및 설치를 검토 . 진행 중에 있다.

성능/효과

1) 시멘트 사일로 내부의 적분생성 원인은 송급공기중의 함유수분, 사일로 내외부 온도 차, 이수석고의 탈수반응 등이며, 가장 영향이 큰 것은 송급공기 중의 함유 수분이다.
2) 공기송급시스템의 축소모델 실험 결과 상대습도가 증가할수록 적분 생성량이 크게 증가하며. 상대습도 35%에서 적분생성율이 0.
3) 저압의 로타리 블로워에 적용이 가능하도록 압력손실을 최소화한 냉동식 미압에어 드라이어를 개발하였으며, 입구 공기 온도 조건을 만족시키기 위하여 로타리블로워 전단에 설치한다. 이를 실제의 시멘트 사일로에 적용할 경우 적분 생성이 현격히 감소하여 적분 제거 주기가 5~6년 이상으로 연장되며 산업재해 발생의 감소 및 적분제거 비용을 절감할 것으로 사료된다.
0025kg/kg으로 감소되어 88% 이상의 제습 효과를 얻을 수 있다. 따라서 실제의 시멘트 사일로 공기송급시스템에 적용할 경우 송급공기 함유 수분에 의한 적분생성은 현격히 감소하여 석분제거 작업 주기가 현재의 2-3년에서 5-6년 이상으로 연장이 가능할 것으로 생각된다. 이러한 근원적인 적분생성 억제에 따라 산업재해 발생의 예방 및 감소와 적분 제거 비용의 절감과 더불어 시멘트의 품질 향상도 기대할 수 있다.
니외부온도차에 의해 생성뇐 직분은 손이나 압축공기의도출에 의해 제거할 수 있는 정도의 경도였으나. 송급공기중의 수분유입에 의한 테스타일 상부의 직분은 곡괭이나 착암기 등으고 제거해야 될 성노의 단단한 경도를 갖고 있어 텍스타일 상부에서의 석분생성이 가장 영향이 큰 것을 확인할 수 있었다.
5는 시제품 내외부의 사진이다. 습도가 가장 높은 여름철 30℃, 상대습도 75%의 공기를 상대습도 10%로 제습하는 경우에 대하여 습공기선도를 이용하면, 설치전의 공기 1kg에 함유된 절대습도 0.020kg/kg의 수분이 설치 후에는 0.0025kg/kg으로 감소되어 88% 이상의 제습 효과를 얻을 수 있다. 따라서 실제의 시멘트 사일로 공기송급시스템에 적용할 경우 송급공기 함유 수분에 의한 적분생성은 현격히 감소하여 석분제거 작업 주기가 현재의 2-3년에서 5-6년 이상으로 연장이 가능할 것으로 생각된다.
이 적분생성량도 부직포 섬유조직 내의 시멘트 분 체 무게이며 체에 의한 적분은 전혀 발생하지 않았다. 축소모델 실험결과 적분생성억제를 위해서는 송급공기의 제습이 필수적임을 알 수 있었다.

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