JP2013159530A - クリンカ冷却装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産するセメントクリンカ品種の変更によりスピレージの量が変化する場合であっても、スピレージを十分冷却することができ、タンク下部やスピレージの搬送手段の熱損傷を防止可能なクリンカ冷却装置を提供する。
【解決手段】このクリンカ冷却装置１は、クリンカクーラ１０と、クリンカクーラから落下したスピレージを一時貯留するタンク２１と、タンクに貯留されたスピレージを搬送する搬送手段４０と、タンクに貯留された前記スピレージを、このタンクから抜き出して前記搬送手段に供給する供給手段４１とを備えている。また、タンク内の圧力を検出する圧力検出手段３３と、タンク内の圧力検出に基づき前記供給手段４１を駆動することで搬送手段４０に供給されるスピレージ量を制御する制御手段３５を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、セメントクリンカの冷却装置に関し、特には、生産するセメントクリンカ品種の変更によりスピレージ（詳細下記）の量が変化する場合であっても、スピレージを十分冷却することができ、しかもタンク下部やスピレージの搬送手段の熱損傷を防止可能なクリンカ冷却装置に関する。

セメントクリンカを冷却するクリンカ冷却装置は、一般的に、ロータリーキルンで焼成されたクリンカを下流側に搬送しつつ冷却するクリンカクーラと、そのクリンカクーラの下部に配置されクリンカクーラから落下したクリンカ（これを「スピレージ」という）を一時的に貯留する複数のスピレージタンクと、そのスピレージタンクからスピレージを抜き出し、搬送するための搬出搬送機構などで構成される。このようなクリンカ冷却装置は種々提案されているが、例えば特許文献１には、ベルトコンベアを利用してスピレージを搬送する構成が開示されている。

特開平３−３３０４０号公報

ところで、スピレージタンクからスピレージを抜き出す際、タンクが全て空になるまでスピレージを抜き出してしまうと、タンク内での冷却が不十分なスピレージがタンク下部やベルトコンベア上に供給されることとなり、タンク下部やコンベアが熱損傷を受けるおそれがあった。

これに対して、例えばタイマー等を利用して所定の時間間隔で間欠的にスピレージを抜き出すことも考えられる。しかしながら、生産するセメント品種によってセメント生産量は異なり、一定時間に堆積するスピレージの量も異なることとなるので、予めダンパ閉時間を一律の時間に設定すると、ダンパ閉時間が短い場合はスピレージが冷える前にタンクから排出されてしまい上記問題は解決されない。逆に、ダンパ閉時間を長く取った場合には、タンク内に堆積するスピレージ量が増加して効率的に冷却できないおそれがある。とりわけ、多様なセメント品種を生産する場合はセメント品種によってクリンカ量およびスピレージ量も異なるため、ダンパ閉時間を一律に設定すると上記問題がより顕著となる。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産するセメントクリンカ品種の変更によりスピレージの量が変化する場合であっても、スピレージを十分冷却することができ、タンク下部やスピレージの搬送手段の熱損傷を防止可能なクリンカ冷却装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明のクリンカ冷却装置は、
クリンカクーラと、
前記クリンカクーラから落下したスピレージを一時貯留するタンクと、
前記タンクに貯留されたスピレージを搬送する搬送手段と、
前記タンクに貯留された前記スピレージを、このタンクから抜き出して前記搬送手段に供給する供給手段と、
前記タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記タンク内の圧力検出に基づき前記供給手段を駆動することで、前記搬送手段に供給される前記スピレージの量を制御する制御手段を備えること
を特徴とする。

「タンク」は、スピレージを一時的に貯留できるものであればどのような形状であっても構わない。
「搬送手段」としては、例えばチェーンコンベアなどを利用することができるが、それに限定されるものではない。
「供給手段」としては、例えばタンク下部に接続されるダンパなどを利用することができるが、制御手段からの所定の制御信号に応じて供給路の開閉を切替可能なものであれば、それに限定されるものではない。

本発明によれば、スピレージをタンク内で十分冷却することができ、タンク下部や搬送手段の熱損傷を防止可能なクリンカ冷却装置を提供することができる。

本発明の一形態のクリンカ冷却装置の全体構成を側面から見て模式的に示す図である。 図１のクリンカ冷却装置の一部を拡大して示す拡大図である。 クリンカ冷却装置の動作の一例を示すフローチャートである。 クリンカ冷却装置の動作の他の例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の一形態について説明する。なお、以下の説明では同一機能の構造部についての重複する説明は省略するものとする。

図１に示すクリンカ冷却装置１は、ロータリーキルン５０で焼成された高温のクリンカを冷却するための装置であって、セメント製造設備（不図示）の一部を構成するものである。クリンカ冷却装置１は、大きく分けて、ロータリーキルン５０からのクリンカを受けるクリンカクーラ１０と、その下部に配置された複数のスピレージタンク２１〜２６と、各タンクからのスピレージを搬送する搬送部４０と、スピレージを各タンクから抜き出して搬送部４０に供給するダンパ４１（供給手段）とを備えている。

クリンカクーラ１０は、従来公知のものを利用可能であり、クリンカクーラの周壁１２によって形成される空間の内部にはグレートプレート１４と呼ばれる搬送・冷却手段が配置されている。グレートプレート１４は、ロータリーキルン５０から落下したクリンカを受けるとともに、そのクリンカを下流側へと搬送しながら冷却するものである。限定されるものではないが、周壁１２の一部には抽気部１２ａが設けられ、この抽気部１２ａを介してクリンカクーラ内の高温ガスの一部が例えば仮焼炉（不図示）に戻されるように構成されていてもよい。

図１の装置では、一例として、６つのスピレージタンク２１〜２６（第１室〜第６室）が上流側から順に配置されている。スピレージタンク２１〜２６はいずれもホッパ状に形成され、上端開口部と下端開口部（図２の符号２１ａ参照）を有している。各タンクの上端開口部は、グレートプレート１４側に向かって開口しており、グレートプレート１４の隙間から落下したスピレージが各タンク内に落下するようになっている。

限定されるものではないが、スピレージタンク２１（第１室）に仕切り板２９が縦方向に差し込まれ、タンク内が上流側と下流側との２つの室に区切られていてもよい。

搬出部４０は、各スピレージタンク２１〜２６からのスピレージを受けそれを下流側に搬送する第１のチェーンコンベア４４Ａと、その下流に配置された第２のチェーンコンベア４４Ｂと、その下流に配置されスピレージを上方に搬送するバケットエレベータ４５等を有している。

図２は図１のスピレージタンク２１およびその周辺構成を模式的に示している。図２に示すように、スピレージタンク２１の下部にはダンパ４１が設けられている。ダンパ４１の駆動の開始および停止は、制御装置３５によって制御される。ダンパ４１によって抜き出されたスピレージはチェーンコンベア４４Ａ上に供給される。

スピレージタンク２１には、ファン３１からのシールエアが供給されるように構成されており、このシールエアにより圧力がクリンカクーラよりも高くなるように設けられている。シールエアは、堆積するスピレージよりも上側の領域２１ｂに供給される。なお、スピレージの上側の領域２１ｂに供給されたシールエアはスピレージ内部に順次進入するが、スピレージ自体がシールエアの進入の抵抗となる。そのため、スピレージタンク２１内の圧力は、堆積するスピレージ内部よりも、シールエアが供給されるスピレージの上側の領域が高圧となっている。また、限定されるものではないが、ファン３１は、エアを連続的にタンク内に供給するものであってもよいし、間欠的に駆動されエアを所定のタイミングで断続的にタンク内に供給するものであってもよい。また、図２に示すように、タンク内にはスピレージの接触による圧力センサ３３の配管の焼損を防止するための摩擦防止板３９が設けられている。一例として、摩擦防止板３９は、圧力センサ３３の配管の上方を覆うように配置されている。

スピレージタンク２１には、また、タンク内の圧力（気圧）を検出するための圧力計３３が設けられている。一例として、この圧力計３３は、タンクの下端開口部２１ａまたはその上部における圧力を検出するように配置されていてもよい。具体的には、圧力計３３は、その検出部３３ａが、（ｉ）タンク内のスピレージが一定量以上ある状態ではその検出部３３ａがスピレージ内に埋没し、（ｉｉ）スピレージが一定量未満となったときに検出部３３ａがスピレージから露出するような位置に配置されていてもよい。

［圧力に基づくダンパ制御］
圧力計３３は制御装置３５に接続されており、制御装置３５は圧力計３３の検出結果に基づいてダンパ４１の駆動を制御するように構成されている。すなわち、図３のフローチャートに示すように、まず、ステップＳ１において、圧力計３３で開口部２１ａ付近の圧力ｐを検出し、ステップＳ２でその圧力ｐが所定の設定値α未満かどうかを判断する。

ここで「設定値α」は、一例として（ｉ）ファン３１からのシールエアの供給によってスピレージタンク２１内の空気の圧力が上昇した状態において、（ｉｉ）圧力計３３の検出部３３ａがスピレージから露出している状態で検出される圧力値である。なお、設定値αは必ずしもこのような値である必要はなく、ユーザーによって自由に任意の値に設定されうるものである。

図２に示すように、タンク内にスピレージが十分に存在し、圧力計３３の検出部３３ａがスピレージ内に埋没している状態では、検出部３３ａがシールエアによる圧力を受けにくくなり、その結果、検出される圧力ｐは設定値α未満となる。一方、タンク内のスピレージ量が少なくなり、圧力計３３の検出部３３ａがスピレージから露出した場合には、検出される圧力ｐが設定値α以上となる。

図３のステップＳ１において開口部２１ａ付近の圧力ｐを検出し、検出された圧力ｐが設定値α未満である場合には（ステップＳ２）、タンク内に十分な量のスピレージが存在していると判断し、ダンパ４１を駆動させてスピレージの抜き出しを行う（ステップＳ３）。一方、検出された圧力ｐが設定値α以上である場合には、タンク内のスピレージ量が少量であると判断して、ダンパ４１は駆動させず、より多くのスピレージがタンク内に貯留されるまで待機状態とする。

本発明は、図４のフローチャートのような動作を行うものであってもよい。このフローチャートでは、ステップＳ１１〜Ｓ１３は図３のステップＳ１〜Ｓ３と同様である。ステップＳ１４では、スピレージの抜出し動作中（Ｓ１３）においても圧力計３３による圧力検出を継続し、検出された圧力ｐが所定の設定値β以上となったかどうかを判断する。

「設定値β」とは、スピレージの抜出し動作によってタンク内のスピレージ量が少量となったか否かを判断するための基準値である。ステップＳ１４において、圧力計３３の圧力ｐが設定値β以上となった場合、次いでステップＳ１５において、制御装置３５によってダンパ４１を停止させ、これによりスピレージの抜出し動作を停止させる。圧力計３３の圧力ｐが設定値β未満の場合には、タンク内にスピレージがまだ残っているということになるので、スピレージの引抜き動作を継続する。

上記のようにステップＳ１４およびＳ１５を行う構成によれば、スピレージの抜出し動作を自動的に終了することができるので、オペレータがスピレージ残量を確認し、手動で抜出し動作を停止させる必要がない。

なお、以上の説明では第１室であるスピレージタンク２１に圧力計３３および制御装置３５等を設けた例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記のような構成を他のスピレージタンク（例えば第２室のタンク２２および第３室のタンク２３）にも設け、同様のスピレージ排出制御を行うようにしてもよい。当然ながら、各タンクの動作は互いに独立して行われるものであってもよい。また、図１のように第１のスピレージタンク２１が仕切り板２９によって区切られている場合、上流側の室と下流側の室とのそれぞれに圧力計３３およびダンパ４１を接続し、２つのダンパ４１を別々に制御するようにしてもよい。

［効果］
以上に説明した本実施形態に係る発明は次の通りである。
１．クリンカクーラ（１０）と、
前記クリンカクーラから落下したスピレージを一時貯留するタンク（２１など）と、
前記タンクに貯留されたスピレージを搬送する搬送手段（４４Ａなど）と、
前記タンクに貯留された前記スピレージを、このタンクから抜き出して前記搬送手段に供給する供給手段（４１）と、
前記タンク内の圧力を検出する圧力検出手段（３３）と、
前記タンク内の圧力検出に基づき前記供給手段を駆動することで、前記搬送手段に供給される前記スピレージの量を制御する制御手段（３５）を備えること
を特徴とするクリンカ冷却装置。

従来の構成では次のような問題があった。すなわち、スピレージタンク２１等からスピレージを抜き出す際、仮にタンクが全て空になるまで抜き出すと、クリンカクーラ１０から落下直後で未だ十分に冷却されていないスピレージまでもがタンク下部およびチェーンコンベアに供給されてしまい、高温のスピレージがタンク下部やコンベアに悪影響を与える可能性がある。これに対して、本実施形態のように、タンク内の圧力（気圧）に基づきダンパ４１を制御してスピレージを抜き出す構成によれば、タンク内のスピレージ残量を正確に制御しつつスピレージの抜出しを行うことができるので、セメント品種変更によりスピレージ量が変化した場合であっても、高温のスピレージをタンク内で十分冷却でき、したがって、タンク下部やコンベア等へ高温のスピレージが供給されることによる熱損傷の発生を防止することができる。

２．本発明の一形態のクリンカ冷却装置は、また、
前記タンク（２１）には空気が供給され、
前記タンク（２１）の下部には、前記供給手段（４１）に接続する開口部（２１ａ）が設けられ、
前記圧力検出手段は、前記開口部（２１ａ）またはその上部における圧力を検出し、
前記制御手段（３５）は、前記圧力（ｐ）が第１の設定値（α）未満となった場合、前記供給手段（４１）を駆動して前記スピレージを前記搬送手段（４０）に排出すること
を特徴とする。

クリンカクーラ１０からタンク２１側に落下するスピレージの量を抑制するため、図２に例示したように、スピレージタンク２１内にはシールエアが導入され、タンク内はクリンカクーラよりも高圧となっている。このため、タンク内でスピレージが堆積した際、堆積したスピレージの遮蔽効果により、タンク開口部付近（圧力計３３の検出部３３ａ付近）はタンク内の他の位置よりも低圧となる。したがって、検出される圧力ｐが設定値α未満となるまではダンパを駆動せず（つまりスピレージの排出を行わず）、スピレージをタンク２１内に滞留させる。一方、圧力ｐが設定値α未満となった際はスピレージが一定量以上堆積したと推定し、ダンパ４１を開放することによりスピレージをコンベアに抜き出す。これにより、スピレージがタンクに滞留する時間を確保し、タンクに供給される空気によって十分に冷却を行うことができる。

３．本発明の一形態のクリンカ冷却装置は、また、
前記制御手段（３５）は、前記スピレージを抜き出した後、前記圧力が第２の設定値（β）以上となった場合、前記スピレージの抜き出しを停止することを特徴とする。

スピレージがある程度抜き出されるとその遮蔽効果も低減し、開口部付近の圧力も回復してタンク圧に近接する。ここでスピレージの抜き出しをさらに続行すると、冷却が不十分なスピレージも抜き出されるおそれがある。したがって開口部付近の圧力が上記設定値以上に回復した場合は、スピレージ堆積量が減少したと推定し、抜き出しを停止してスピレージをタンクに滞留させることにより、十分に冷却を行うことができる。

「第２の設定値」は、タンク内に一定量のスピレージを残して抜出し動作が終了するような値に設定されていればよく、シールエアの圧力やスピレージの性状などを考慮して適宜設定可能である。「第２の設定値」は、上述した「第１の設定値」と同じ値に設定してもよいし、異なる値に設定してもよい。

以上、本発明に一形態について例示したが、本発明は上記に限定されるものではなく、発明の範囲内において、適宜、各部の形状の変更、配置位置の変更、数量の変更等を行うことができる。

例えば、図３のフローチャートでは、１つの設定値αのみを基準としたが、複数の基準値α_１〜α_ｎが設定され、それぞれの基準値α_１〜α_ｎに応じて、異なる抜出し動作が実施されるように構成してもよい。このような構成によれば、スピレージの抜出し動作をより細かく制御することができる。

スピレージタンク内の空気の圧力を測定する圧力計３３の数および／または配置位置も種々変更可能である。例えば、タンク内の複数箇所（水平方向における複数箇所および／または垂直方向における複数箇所）で圧力を測定するように、複数の圧力計３３を設けてもよい。

１ クリンカ冷却装置
１０ クリンカクーラ
１２ 周壁
１２ａ 抽気部
１４ グレートプレート
２１〜２６ スピレージタンク
２１ａ 下端開口部
３１ ファン
３３ 圧力計
３３ａ 検出部
３５ 制御装置
４０ 搬出部
４１ ダンパ
４４Ａ、４４Ｂ チェーンコンベア
４５ バケットエレベータ
５０ ロータリーキルン

Claims (4)

1. クリンカクーラと、
   前記クリンカクーラから落下したスピレージを一時貯留するタンクと、
   前記タンクに貯留されたスピレージを搬送する搬送手段と、
   前記タンクに貯留された前記スピレージを、このタンクから抜き出して前記搬送手段に供給する供給手段と、
   前記タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記タンク内の圧力検出に基づき前記供給手段を駆動することで、前記搬送手段に供給される前記スピレージの量を制御する制御手段を備えること
   を特徴とするクリンカ冷却装置。
2. 請求項１に記載のクリンカ冷却装置において、
   前記タンクには空気が供給され、
   前記タンクの下部には、前記供給手段に接続する開口部が設けられ、
   前記圧力検出手段は、前記開口部または開口部上部における圧力を検出し、
   前記制御手段は、前記圧力が第１の設定値未満となった場合に前記供給手段を駆動して前記スピレージを前記搬送手段に排出すること
   を特徴とするクリンカ冷却装置。
3. 請求項２に記載のクリンカ冷却装置において、
   前記制御手段は、前記スピレージを抜き出した後、前記圧力が第２の設定値以上となった場合、前記スピレージの抜き出しを停止すること
   を特徴とするクリンカ冷却装置。
4. クリンカクーラから落下したスピレージをスピレージタンク内で一時貯留するステップと、
   前記タンクに貯留されたスピレージを搬出手段で搬送するステップと、
   前記タンクに貯留された前記スピレージを、供給手段を用いてタンクから抜き出して前記搬送手段に供給するステップと、
   前記タンク内の圧力を圧力検出手段で検出するステップと、
   前記タンク内の圧力検出に基づき前記供給手段を駆動することで、前記搬送手段に供給される前記スピレージの量を制御するステップと、を有すること
   を特徴とするクリンカ冷却方法。

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