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ROTARY KILN

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로터리 킬른의 정의

가열로의 일종인 로터리 킬른은 원통형 방식의 고효율 회전 가마이다. 내부에 내화 벽돌을 붙인 강철제의 회전 원통에 원료를 넣고 열풍이나 불꽃을 넣어 가열 하는 노 이며 주로 고온에서 재료를 처리 하여 화학 반응 또는 물리적 변화를 일으키기 위해 사용한다.

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로터리 킬른의 역사

처음 1877년 영국 시멘트 소성로로 고안된 로터리 킬른은 영국에서 태어나 미국에서 성장하고 1900년대 프랑스에서 완성되어, 지금의 광석 추출용, 금속 제련용, 폐기물 처리용 등 여러 분야로 활용 되어 발전 되어 왔다.

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로터리 킬른의 원리

큰 원통이 다소 경사지게 가로로 놓이고, 그것을 회전 시키면서 위쪽에서 원료를 보낸다. 원료는 약간의 경사를 따라 중력에 의해 회전하며 아래 방향으로 이동하고 아래쪽에서 외부로 배출 되며 이 사이 원통내부 또는 외부로 부터 가열된다.

로타리 킬른에서 가장 중요한 기술은 고객이 원하는 재료 물성에 따라 가열온도나 체류시간 , 틸팅각 등 어떻게  실행하느냐에 따라  완성물의 품질이 달라진다. 특히 재료와 열원 사이에 열전달을 최대화 하여 열효율을 높이는 것은 전문 설계 엔지니어와 숙련된 시공이 필요하다. 로타리 킬른은 오랜 경험과 기술이 중요한 아이템 중 하나이다.

삼신은 소형의 파이롯 설비 부터 수백톤의 대형 킬른 까지  고객의 니즈를 적극 반영하여 재료의 성질에 맞는 맞춤형 설계 시스템을 제공한다.

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로터리 킬른의 가열방식에 따른 분류

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로터리 킬른은 가열 방식에 따라 직접가열 또는 간접가열 킬른으로 분류 되며, 어떤 공정에 더 적합한지 고려 하여 선정 할 수 있다.

직접 가열하는 방식은 열 효율이 높은 이점이 있지만, 배출 가스의 발생이 많아 후속 처리가 더 많이 필요하다. 보통 고온의 가열 및 연소가 필요한 부분에서 사용하고 로의 내부에 쉘을 보호하고 보온을 유지하기 위해 내화물(Castable, Brick 등)을 장착해야한다.

공정 가스의 흐름에 따라 정류 설계 혹은 역류 설계를 고려 할 수 있다. 

간접 점화 방식은 재료가 열원과 직접적인 접촉이 없는 불활성 환경에서 재료를 처리 하는 방식이다. 외부에서 로를 가열 하여 고온의 쉘에서 재료가 가열되는 방식이므로 직접 가열 방식보다 열 효율은 낮다. 하지만 미세 물질의 유입을 통제할 수 있고, 정확한 온도 조절을 할 수 있다.    

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​직접 가열 로터리 킬른

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간접 가열 로터리 킬른

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​역류 로터리 킬른

  • 재료를 버너 반대 방향에 투입

  • 열과 재료가 반대쪽으로 이동

  • 건조슈트가 높은 위치 (뜨거운 공기가 위로 흐름)

  • 건조 뿐 아니라 서서히 가열

  • 재료가 이동할 수록 고온의 열을 지속적으로 받아효율이 높음

  • 일반적으로 사용됨

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정류 로터리 킬른

  • 습식재료를 버너방향에 투입

  • 열과 재료가 같이 이동

  • 건조슈트가 낮은 위치 (뜨거운 공기가 아래로 흐름)

  • 가장 많이 습한상태에서 가장 뜨거운 가스와 접촉

  • 급속가열 및 증발

  • 특정생성물이 필요 없을때 사용 (페기물처리)

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다양한 공정에서의 로터리 킬른의 기본 스펙

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시멘트 소성에 사용하기 위해 개발 되었지만 오늘날 로터리 킬른은 광물 추출용, 금속 제련용, 폐기물소각 등 다양한 열가공 분양에서 사용하고 있다.

가장 많이 사용 되는 분야는 원료 소성용으로 석회석 가공을 하여 시멘트를 제작 하는데 사용 된다.

최근은 광석을 원료화 하기 위해 희토류 제련 등으로 킬른을 많이 사용 하고 있다. 또한 폐기물 및 하수 슬러지의 재활용화 및 비료 제작등에도 꾸준히 사용 하고 있는 추세 이다. 그 외에도 새로운 응용 프로그램이 계속 개발되는 중이다.

다양한 공정에서의 로터리 킬른의 기본 스펙은 위의 테이블과 같다. 하지만 이는 기본 스펙일 뿐 물성에따라, 현장 조건에 따라 협의 후 맞춤설계를 해야 한다.

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​킬른과 Dryer 차이점

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  • 소결, 연소, 건조가 가능

  • 과도한 수분이 있다면 효율이 떨어진다

  • 드라이어보다 건조 시간이 오래 걸린다

 DRYER

  • 낮은 온도 (200°C~400°C)

  • 과도한 수분을 제거할 때 사용

  • 소형이 많다

※ 과도한 수분이 함량된 물질을 소결 하고 싶다면 킬른 공정 전에 드라이어 공정을 추가하는게 효율적이다

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​삼신 로터리 킬른 기본 스펙

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로터리 킬른 설계 시 고려사항

킬른을 사용하는 목적은 무엇인가?

사용 목적에 따라, 가열 온도는 바뀌게 된다. 소결의 목적이라면 물성에 따라 통상 1100°C에서 1300°C를 적용 할 것이며, 연소의 목적이라면 700°C에서 900°C 가 적용 된다. 또한 건조의 목적으로 200°C에서 400°C 를 적용 하게 된다.

입자의 크기 및 밀도가 어떠 한가?

사이즈가 크거나 높은 밀도를 가진 입자라면, 더 많은 힘이 필요하므로 더 견고히 설계 되어야 한다. 하지만 사이즈가 커진다면 공기의 속도가 떨어지고 열 효율이 낮아지므로 현장조건과 재료에 따라 적절한 규격의 설계가 되어야 한다.

열 전도성과 열효율의 전문계산을 해보았는가?

열을 쉽게 전달하여 열분포가 균일하도록 전문 열공학 설계를 해야한다. 물질의 온도 변화에 따른 질량변화를 결정하기 위해 열 중량 분석 (TGA : Thermal Gravimetric Analysis)가 요구 되기도 한다. TGA를 통해서 어떤 온도에서 어떤 반응이 있는지 알 수 있어 온도 프로파일을 결정하는데 도움된다. 물질이 얼마나 열에 저항성이 있는지를 파악하기 위해 비열에 따른 DATA 수집도 필요하다.

재료의 화학적 구조 파악이 되었는가?

고온의 회전로 내부에서 연소되면서 일어나는 화학 반응에 대한 이해가 필요하다. 화학 반응으로 인해서 요구한 열 보다 더 많은 열이 발생될 수 있기 때문이다. 이에 과도한 열을 견딜수 있는 설계가 요구 된다. 화학적 구성을 이해하면 이에 발생하는 배기가스의 처리 방법을 예측 할 수 있다.

가열 방식을 선택 하였는가?

직접 가열하는 방식은 보통 고온의 가열 및 연소가 필요한 부분에서 사용하고, 공정의 가스의 흐름에 따라 정류 설계 혹은 역류 설계를 고려 할 수 있다.  간접 가열 방식은 외부에서 로를 가열 하여 고온의 쉘에서 재료가 가열되는 방식이므로 직접 가열 방식보다 열 효율은 낮지만 미세 물질의 유입을 통제할 수 있고, 정확한 온도 조절을 할 수 있다.    

열과 공기의 흐름을 고려 하였는가?

직접 가열 킬른에는 에너지의 효율을 극대화를 위해 두가지 방식의 기체 흐름을 생각할수 있다.

열과 공기가 원료와 같은 방향으로 흐르는 정류 킬른이 있고, 반대 방향으로 흐르는 역류 킬른이 있다.

정류  킬른은 차가운 재료를 킬른의 가장 뜨거운 기체와 접촉시켜 빠른 온도 변화를 일으키고 제어된 온도 상승이 필요하지 않다. 급격한 온도 변화를 원하고, 특정한 최종 생성물을 필요로 하지 않는 재료(예를 들면 폐기물 처리용 킬른)에 적합하다.   

역류 킬른은 재료가 경사로를 따라 점진적으로 이동하면서 가열 되어 배출 직전에 가장 뜨거운 기체에 접촉한다. 이에 더 적은 열이 요구 되고 연료 소모가 적어 열효율이 높아진다. 재료를 점진적으로 온도를 올려 형태를 변화 시키고 싶은 소결에 주로 이용한다.

간접 가열 킬른은 재료와 열의 흐름이 수직인 교차 흐름 방식을 사용한다. 이것은 장시간 동안 일정한 온도를 유지할 수 있다.

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로터리 킬른 제조사 선정시 고려 사항

킬른을 이해하고 설계를 할 능력이 되는가?

간단한 원통형 회전 가열로 같지만, 열처리 공정에 있어서 가장 중요한 설비 이며, 가장 어려운 대형설비 이기도 한것이 바로 로터리 킬른이다.

고객이 원하는 제품, 프로세스를 제대로 파악하고 충족시킬 정밀 엔지니어링이 가능한 역량있는 엔지니어링 회사를 찾아야 한다.

품질을 보장할 수 있는 숙련된 제작사 인가?

고급 원재료의 사용과 숙련된 작업 기술로 고품질의 로터리 킬른을 만든다면 사용수명이 길어지고, 수리로 인한 비용이나 불필요한 가동중단 등을 막을 수 있다. 또한 혼자 모든것을 제작 하겠다는 것보다, 다른 전문분야의 협력회사들과의 동반성장을 기본으로 하는 회사라면 제작상의 단계 하나 하나 마다 더욱 더 전문성을 띄게 되고 이는 고품질의 제품을 만들게 된다.

오랜 경험과 노하우가 있는가?

재료나 목적에 따라 설계 조건이 달라지는 로터리 킬른은 경험과 노하우가 무엇보다 중요하다. 제작사에서 시공 및 설치까지 된다면 현장에서의 불필요한 작업시간 소모를 줄일 수 있고, 설치 과정에서의 휠 얼라이먼트의 교정이나 대형로의 컨트롤은 작동중의 심각한 손상을 방지할 수 있다.

또한 작업을 하다보면 돌발 변수가 있지만, 이러한 급박한 변수에도 시간의 지체없이 바로 대처가 가능한 전문성이 있는 회사를 선택 해야한다

시험 설비 제작이 가능한가?

로터리 킬른을 고난이도 열처리 시스템이기에 원하는 처리 용량이나 제품의 품질을 충족시키고 효과적인 프로세스 개발을 위해 파이롯 설비를 제작하는 경우가 많다. 응용분야에서 적합한 크기의 회전로를 설계하는데 필요한 데이터 수집 과정이며, 시험설비에서 샘플 결과물을 얻어 제품 특성을 평가하여 상업성을 판단하기 위함이다. 또한 다른 처리 조건을 연구해 볼 수 있다.

품질 보증 및 AS 가 가능한가?

로터리 킬른을 만들어 제작 납품한 회사에서 수리 보수를 한다면 제품의 이해가 빠르고 수리가 필요한 부분을 정확히 확인이 되어 시간과 비용을 절감할 수 있다. 또한 장비 수리에 숙련된 작업자들을 보유 하고, 기술 교육이 되는지와 SPARE PART를 안정적으로 공급이 가능한 업체인가를 고려해 볼 필요가 있다. 로터리 킬른은 대형 설비 답게 매년 유지 보수가 필요한 것이 아니라 오랜 시간이 지나서 보수를 필요로 하는데, 오랜 시간 탄탄히 걸어와 자리를 지키고 있는 앞으로도 유망한 기업을 선택 해야한다

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왜 삼신이어야 하는가

설계에서 제작까지

각 분야별 전문가들로 구성되어 제품의 설계부터 제작 관리까지 모든 단계를 안내할 수 있다

오랜시간 함께한 다양한 분야의 전문기업과의 협업을 통해 완벽한 시스템을 제공합다. 상호간 신뢰를 기반으로 품질개선 지원을 통해 협력사와 함께 성장하고 있다. 단일 품목 제공에서 그치지 않고 제조공정 전라인에 대한 설비 공급이 가능하다.

완벽한 협력 시스템

끝임없는 기술 개발

기업 부설 연구소를 두고 끝임없는 기술 연구 개발를 하며 고부가가치 제품 및 핵심기술을 이용한 신제품을 출시한다. 또한 지속적이고 창의적인 연구 개발로 다수의 산업기계 특허를 보유하고 있다.

품질 일등 주의

생산관리에서 납기까지 품질 관리에 대한 우리의 무한한 열정과 끝임없는 의지는 국제인증 획득 및 역량강화를 통한 차별화된 신제품을 개발하여 고객의 니즈를 충족시키고 있다

고객만족우선

자체기술력을 통한 제품 개발과 무결점 생산, 완벽한 품질 관리, 고객지원 체제를 통해 고객이 만족할때 까지 AS 보수 가능하다. 삼신의 제품이 아니라도 보수작업 가능하다.

베트남 법인 출범

2016년 2월 베트남 법인이 출범 하여, 2019년 3월을 베트남 제작공장을 건설하였다. 한국인 임원 3명을 포함하여,

현지 엔지니어까지 총 30명의 직원이 베트남 제작공장에 근무를 하고 있다.

​Pictures of Vietnam Samshin

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실적

수도 상토 건조로

2005, REXM

POSCO STS 1제강 부산물 슬러지 건조 설비

2013, POSCO

POSCO STS 부산물 CAKE DRYER

2014, POSCO

STS 제강 부산물 NO.2 CAKE DRYER

2018, POSCO

POSCO PosLX ME CO 상공정 하소 및 배소 설비

2018, POSCO

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