JP4980593B2

JP4980593B2 - サスペンションプレヒータのサイクロン内筒

Info

Publication number: JP4980593B2
Application number: JP2005223596A
Authority: JP
Inventors: 俊幸岩方
Original assignee: 大平洋特殊鋳造株式会社
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2025-08-02
Also published as: JP2007040574A

Description

本発明は、複数個の構成要素が円周方向と高さ方向とに接続されて、所定径、所定高さのサイクロン内筒が形成される、サスペンションプレヒータのサイクロン内筒に関するものである。

セメント製造装置は、周知のようにロータリーキルンを備えている。そして、石灰石、粘土、珪石等からなる微粉砕されたセメントの混合原料は、このロータリーキルンに投入され、そして例えば１，４５０℃程度の高温で焼成される。このときロータリーキルンから排出される排ガスの温度は、１，０００℃程度にも達する。そこで、ロータリーキルンに供給する混合原料を、この高温の排ガスで予熱することが行われている。この予熱には一般にサイクロンが使用される。サイクロンは、周知のように概略円筒状の本体部と、この本体部からテーパ状に絞られているテーパ部とから構成されている。そして、本体内部には、サイクロン内筒が設けられている。したがって、混合原料と排ガスとをサイクロンに供給すると、原料と排ガスの混合物はサイクロン本体内でサイクロン内筒の外側で旋回し、比重の大きい原料はテーパ部の下方から排出され、排ガスはサイクロン内筒を通って上方から排出される。この間に混合原料と排ガスは分離されると共に、熱交換され原料は予熱される。

このように、サイクロン本体内部にサイクロン内筒が設けられているので、原料と排ガスの混合物の分離が高められ、また熱交換率も向上するが、ロータリーキルンから排出される排ガスは、前述したように温度が高く、また金属を腐食させる成分も含んでいる。そこで、サイクロン内筒は、不錆鋼板から円筒状に曲げ加工され、そして端部が溶接により接合され筒状に一体化されている。または、耐熱合金から鋳造により一体形成されている。

ところで、前述したようにサイクロン内筒には高熱が不均一に加わり、熱応力が生じるが、上記のサイクロン内筒は、一体構造物であるので、熱応力により歪、割れ等が発生する。また、局部的に異常高温になる部分があり、この部分から腐食も生じる。そうすると、交換しなければならないが、セメント製造装置に使用されるサイクロン内筒は、直径が２，１００〜４，１００ｍｍ、高さが２，０００ｍｍ程度もあり、一体物の交換は、卷揚げ機等を使用した大がかりな作業となる。また、局部的に損傷を受けているにも拘らず、全体を交換しなければならず、不経済でもある。

実公平２ー７４３６号公報特開平６−１０１９７７号公報

そこで、円周方向と高さ方向とに分割した構成部材から形成される分割組立式サイクロン内筒が、特許文献１により提案されている。この内筒の構成部材は、上下端部に結合部が形成され、また両側部には組立てたとき内側に位置する部分に突出したフランジが縦方向に設けられ、このフランジにはボルト挿通用の孔が形成されている。上記のサイクロン内筒は、分割組立式であるので、一体化されている前述のサイクロン内筒に比較すると、熱応力による歪、割れ等に対する問題はある程度改善されている。また分割式であるため、１個の構成部材は比較的軽く、サイクロン本体内へ搬入し、そして組立てることも比較的容易と認められる。さらには、サイクロン内筒の局部的な補修、取り替えもできることは認められる。しかしながら、サイクロンの構成部材は、円周方向はフランジをボルト締めすることにより、一体化されているので、円周方向の熱収縮は吸収することができず、歪、割れ等の問題は避けられない。また多数のボルトが使用されているので、組立にも、分解にも手間がかかる欠点がある。

そこで、本出願人は、上記のような問題を解決したサイクロン内筒を特許文献２によりを提案している。このサイクロン内筒は、複数個の構成要素から構成され、円周方向と高さ方向とに吊り下げ接続され、所定径、所定高さの内筒が形成されるようになっている。

本出願人が提案している上記サイクロン内筒は、複数個の構成要素が円周方向と高さ方向とに接続されて、所定径、所定高さに形成されるので、熱による応力がいずれの方向に生じても吸収でき、構成要素に歪、割れ等が発生するようなことがないという利点があり、また構成要素の、組み立てられたとき上方に位置する上方部には複数個の第１係合要素が設けられ、下方に位置する下方部には第１係合要素と係合する第２係合要素が設けられているが、これらの第１、２係合要素は、高さ方向に接続されるときは、上段の構成要素に下段の構成要素が跨って懸架されるので、下段の構成要素で動きが拘束される。したがって、円周方向の接続強度が大きくなり、構成要素が稼動中に揺れ動くようなことはなく、従来のようなボルト締めの煩わしさもなく、簡単に吊り下げ組立ができ、また分解も容易であるという利点を有する。このような、数々の利点を有するので、使用上は格別に問題はなく、現在も有効に実施されている。

しかしながら、サイクロン内筒の製造コストが高くなることがあり、また構成要素の在庫管理が複雑になることもある。さらに詳しく説明すると、前述したようにサイクロン内筒は、直径が２，１００〜４，１００ｍｍ、高さが２，０００ｍｍのように、大きさがまちまちであり、したがって構成要素の大きさもまちまちになり、構成要素を鋳造する鋳型もまちまちになる。その結果、製造コストが高くなることがある。また、大きさの異なる複数個の構成要素を製造して、保管しなければならないので、在庫管理が複雑になる。さらには、複数個の設備に使用されているときに、大きさが異なるので流用できない問題、工場間でも流用できないという問題もある。このような問題あるいは欠点は、サイクロン内筒の構成要素が不錆鋼板から曲げ加工されている場合についてもいえる。

本発明は、上記したような問題点を解決したサスペンションプレヒータのサイクロン内筒を提供することを目的としている。具体的には、低コストで製造でき、そして在庫管理も容易なサイクロン内筒を提供することを目的としている。また、設備間あるいは工場間でも流用できるサイクロン内筒を提供することも目的としている。また、他の発明は、上記目的に加えて、熱応力を逃すことができるサイクロン内筒を提供することを目的としている。

サスペンションプレヒータのサイクロン内筒は、前述した説明からも明らかなように精密機械製品ではない。また、その直径は２，１００〜４，１００ｍｍにわたり、大きさはまちまちであるが、直径が数ミリ単位で変化する内筒は要求されない。一方、サイクロン内筒は円筒形を呈しているので、その円周と直径は円周率πに関係している。そして、サイクロン内筒を構成している構成要素の円弧の長さも、円周率πに関係している。
本発明は、これらの知見に基づいてなされたものであって、本発明の前記目的は、構成要素の円弧の長さを円周率πの所定倍に選定することにより達成される。具体的には、円周率πの１００倍にすることにより達成される。１００倍すると、円弧の長さが３１４ｍｍとなり、この構成要素を円周方向に例えば３０枚配置すると、直径が３，０００ｍｍのサイクロン内筒が得られ、３１枚配置すると直径が３，１００ｍｍの内筒が得られる。このように、構成要素の使用枚数を増減することにより、直径が１００ｍｍ単位で大きさの異なるサイクロン内筒が得られる。また、このような構成要素に対して、高さ方向は例えば７６０ｍｍ，６６０ｍｍまたは５６０ｍｍの３種が組み合わされる。これにより、高さ方向も１００ｍｍ単位に変化するサイクロン内筒が得られる。

かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、正面形状は略長方形を呈し平面形状は円弧状を呈する複数枚の耐熱合金あるいは不錆鋼の構成要素からなり、これらの構成要素が円周方向と高さ方向とに接続されて、所定径、所定高さのサイクロン内筒が構成されるものにおいて、前記構成要素の円弧長さは、３１４ｍｍに選定されている。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のサイクロン内筒において、前記構成要素の高さは７６０ｍｍ、６６０ｍｍまたは５６０ｍｍに選定され、そして請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のサイクロン内筒において、構成要素の、組み立てられたとき上方に位置する上方部には複数個の吊部が設けられ、下方に位置する下方部には前記吊部と係合する複数個の係止部が設けられ、前記吊部と係止部は、前記構成要素が前記吊部と係止部とにより円周方向に連続して吊り下げられるときは、隣り合う構成要素の側部が互いに多少の遊びをもって突き合わされるような位置に、そして高さ方向に吊り下げられるときは、上段の隣合う構成要素の両方に跨って下段の構成要素が懸架されるような位置に設けられている。

以上のように、本発明によると、サイクロン内筒を構成している構成要素の円弧長さが円周率πの１００倍である３１４ｍｍに選定されているので、所定枚数の構成要素を円周方向に接続すると所定径のサイクロン内筒が得られる。このとき、使用枚数を適宜増減することにより、直径１００ｍｍ単位で変化させた所望の直径のサイクロン内筒が得られる。したがって、本発明によると、サイクロン内筒を構成している構成要素を規格化でき、サイクロン内筒の製造コストを低減できる。また、在庫管理も容易になり、さらには設備間あるいは工場間で流用もできる。他の発明によると、構成要素の側部は組み立てられたとき隣りの構成要素と多少の遊びをもって当接される突合わせ部となっているので、上記のような効果に加えて、熱変形を逃す効果も得られる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１の（イ）に示されているように、本実施の形態に係わるサイクロン１も、外形は従来のサイクロンと同様に概略的には、略筒状を呈する円筒部２と、この円筒部２から下方に向かって順次縮径されているテーパ部３とからなっている。そして、円筒部２の上方の中心部には排出管４が接続され、円筒部２の周壁には供給管５が接線方向に設けられている。このように構成されているサイクロン１の円筒部２の内側に、サイクロン内筒１０が所定の間隔をおいて設けられている。サイクロン内筒１０は、耐熱合金の鋳造製あるいは不錆鋼板の板金加工製の、複数枚の構成要素１１、１１、…からなっている。そして、円筒部２の内部において上方から吊り下げられている。したがって、供給管５から高温の排ガスとセメントの原料とを矢印方向に供給すると、これらの混合物は円筒部２の内部の、サイクロン内筒１０の外側空間で旋回する。この過程で、比重の大きい原料はテーパ部３の内壁に沿って下降し、アンダーフロー管６から例えばロータリキルンへと排出される。一方、比重の小さい排ガスは、サイクロン内筒１０から排出管４を経て例えば次の段のサイクロンに供給される。このようにして、原料は予熱される。このようなサイクロンは複数段に設けられている。

サイクロン内筒１０は、上記のように複数枚の構成要素１１、１１、…からなり、次のように組み立てられている。すなわち、サイクロン１の円筒部２の最上位に複数個の吊下げ金具２０、２０、…が取り付けられ、そしてこれらの吊下げ金具２０、２０、…に最上段の構成要素１１、１１、…の上方端部が吊り下げられる。次段の構成要素１１、１１、…の上端部は、最上段の構成要素１１、１１、…の下端部に吊り下げられ、以下同様に吊り下げられ、最下段の構成要素１１、１１、…の下端部に連結金具３０が取り付けられる。したがって、以下吊下げ金具２０、構成要素１１、連結金具３０の順に説明する。

図２の（イ）は、１個の吊下げ金具２０の側断面図で、その（ロ）はその平面図であるが、これらの図に示されているように吊下げ金具２０は、サイクロン１の構成部材ＫにボルトＢで固定される基部２１と、この基部２１から実質的に直角に所定高さまで立ち上がっている係止片２３とから側面形状が略Ｌ字形を呈するように構成されている。基部２１は、平面的には略台形状を呈し、その中央部と両側部とに補強用の中央リブ２４と側部リブ２５、２５とが係止片２３と一体的に形成されている。中央リブ２４の両側には、取り付け用の長孔のボルト挿通孔２２、２２が開けられている。

係止片２３は、後述するサイクロン内筒１の構成要素１１と同じ幅で、同じ円弧状になっている。したがって、１個の吊下げ金具２０に対して１枚の構成要素１１が吊り下げられることになる。これにより、奇数枚の構成要素１１、１１、…を配置できることになる。このような大きさの係止片２３の、中央リブ２４と側部リブ２５、２５のと間は、係止部２６、２６となり、これらの係止部２６、２６に構成要素１１が吊り下げられる。なお、係止部２６、２６の間隔は「Ｌｋ」となっている。

図３の（イ）は、サイクロン内筒１０の構成要素を一部組立て、サイクロン内筒１０の内側から見た正面図で、その（ロ）は（イ）において矢印ローロ方向に見た断面図であり、図１の（ロ）はサイクロン内筒を組み立てたときの平断面図の一部であるが、これらの図に示されているように、サイクロン内筒１０の構成要素１１は、本実施例では吊り下げられる位置に関係なく、１種類の構成要素１１からなっている。構成要素１１は、正面から見ると略長方形を呈し、平面的には円弧状になっている。そして、円弧の長さは円周率πの所定倍例えば１００倍に選定されている。これにより、所定枚数の構成要素１１、１１、…を用いて所定径のサイクロン内筒１０を組み立てることができることになる。

以下、１枚の構成要素１１についてさらに詳しく説明する。図１の（ロ）において、サイクロン内筒１０の直径をＤ、サイクロン内筒１０の構成要素１１の円弧長さをＡ、使用する構成要素１１の枚数をＸとすると、
Ａ＝Ｄ・π／Ｘ（１）となる。
ところで、この円周率が存在すると、円弧長さＡが小数点を有する長さになり木型あるいは鋳型の製作コストが高くなる。そこで、円弧長さＡを円周率πのＢ倍とする。そうすると、
Ａ＝Ｂ・π＝Ｄ・π／Ｘすなわち、
Ｄ＝Ｂ・Ｘ（２）となる。
今、例えばＢを小数点が消える１００とすると、Ｄ＝１００・Ｘとなり、構成要素１１を例えば３０枚使用すると、直径が３，０００ｍｍ（Ｄ＝１００・３０＝３，０００）のサイクロン内筒１０が得られ、３１枚にすると直径が３，１００ｍｍの内筒が得られる。このように使用する構成要素の数を増減して、直径１００ｍｍ単位に変化させたサイクロン内筒１０が得られる。現在実施されているサイクロン内筒１０の直径は、前述もしたように、２，１００〜４，１００ｍｍ程度であり、また精密機械製品ではないので、直径が１００ｍｍ単位で変化する内筒１０を準備しておくことにより、発明の所期の目的が達成される。

サイクロン内筒１０の直径は、いろいろ変化が可能である。例えば、円弧の長さＡが円周率πの５０倍の構成要素１１を採用すると、直径を５０ｍｍ単位で変化させることができる。これとは逆に、２００倍の構成要素を採用すると、直径を２００ｍｍ単位で変化させることができる。このように、サイクロン内筒１０の直径は変化が可能であるが、円周率πの５０倍の構成要素１１を採用すると、構成要素１１の使用枚数が増え、管理上必ずしも好ましくはない。これとは逆に２００倍を採用すると、使用枚数は減るがサイクロン内筒１０の円が歪になる。以上のような理由により、現在実用されているサイクロン内筒の直径が２，１００〜４，１００ｍｍ程度であることを考慮すれば、１００倍程度が望ましいといえる。

また、長さ方向あるいは縦方向は格別に限定されないが、本実施の形態では例えば７６０、６６０および５６０ｍｍのものが用意される。そして、これらの長短の構成要素１１が適宜組み合わされて上下方向に接続される。これにより、所定高さのサイクロン内筒１０が構成される。例えば、７６０ｍｍの構成要素１１を２段に、そして５６０ｍｍの要素１１を１段に接続すると、高さ方向が１９８０ｍｍのサイクロン内筒１０が得られる。同様にして、高さ方向も１００ｍｍ単位の高低のサイクロン内筒１０が得られる。このように構成されている構成要素１１の両側部は、図１の（ロ）に示されているように、組み立てたとき隙間をもって当接する突合わせ部１４となっている。この隙間のある突合わせ部１４により、構成要素１１の熱による膨張が吸収される。

上記のような形状及び大きさに選定されている構成要素１１の上方部は、図３の（ロ）に示されているように外側に鈎型に曲げられて、図３の（イ）において点線で示されているように、一対の吊部１２、１２が形成されている。一対の吊部１２、１２の間隔「Ｌｔ」は、吊下げ金具の係止部２６、２６の間隔Ｌｋに等しい。これにより、中央リブ２４および側部リブ２５、２５により邪魔されることなく、構成要素１１を吊り下げることができる。上記の一対の吊部１２、１２の間隔Ｌｔは、図３の（イ）に示されているように、円周方向に順次吊り下げ組み立てたとき、隣の構成要素１１の吊部１２との距離Ｌｔにも等しい。これにより、下段の構成要素１１を、上段の構成要素１１に対して千鳥状に吊り下げることができる。

構成要素１１の下方部分には、構成要素１１の厚みと略同じ寸法だけ半径外方に広がった拡径部１５が形成されている。そして、この拡径部１５の下端部は内側に鍵型に曲げられ、係止部１６、１６が２個宛設けられている。これらの係止部１６、１６の大きさおよび間隔Ｌｔは、吊下げ金具２０の係止片２３の係止部２６、２６と同じである。

最下段に取り付けられる構成要素１１も同様に構成されているが、その下端部に、図３の（ロ）に示されているように、連結金具３０が装着される。連結金具３０も同じ円弧状に形成され、そして構成要素１１の係止部１６、１６に係合する一対の係合部が形成されている。この連結金具３０は、隣り合った構成要素１１、１１の間に装着される。なお、構成要素１１中の参照数字２７は、摩耗チック用の薄肉穴を示している。

次に、上記実施の形態の作用について説明する。まず、吊下げ金具２０、２０、…をサイクロン１の円筒部２の上方の構成部材ＫにボルトＢ、Ｂにより取り付ける。一部を取り付けた状態が、図２の（ハ）あるいは図３に示されている。サイクロン内筒１０は、前述もしたように直径が２，１００〜４，１００ｍｍにも達するので、人が中に入って次のようにして吊り下げ作業を行う。すなわち、最初に上段Ｕを構成するために、構成要素１１の吊部１２、１２を吊下げ金具２０の係止部２６、２６に装着することにより吊り下げる。

次の中段Ｍは、上段Ｕの構成要素１１、１１、…に同様にして吊り下げ組み立てる。このとき、構成要素１１の吊部１２、１２間の間隔Ｌｔと、隣あった構成要素１１、１１の吊部１２、１２間の間隔Ｌｔは等しいので、上段Ｕの隣り合った構成要素１１に跨って、中段Ｍの構成要素１１を前述したようにして上段Ｕの構成要素１１に吊り下げる。このように跨って懸架すると、上段Ｕの構成要素１１の隣り合った突合わせ部１４が中段Ｍの構成要素１１の縦方向の中心に来るようになる。その結果、上段Ｕの構成要素１１、１１、…の動きは拘束されることになる。以下同様にして必要な段数を吊り下げて組み立てる。このとき、構成要素１１，１１、…には拡径部１５が形成されているので、構成要素１１は略鉛直方向を向くことは明らかである。

最後に、図３に示されているように、最下段Ｄの隣あった構成要素１１の下端部を、連結金具３０、３０、…で接続して組立を終わる。この連結金具３０、３０、…により稼動中に構成要素１１、１１、…が半径方向に揺れ、突合わせ部１４、１４、…が異常に開くこともないし、また交差することもない。逆の手順で取り外しができることは明らかである。

本発明は、色々な形で実施できる。例えば、吊下げ金具２０の方に係合用の透孔を形成し、構成要素１１の上方端部に、前記透孔に挿入される掛け具を設けても同様に実施できる。このとき、構成要素１１の下端部には吊下げ金具２０の透孔と同じ透孔を形成することは明らかである。掛け具と透孔は、相対的なものであるので、吊下げ金具に掛け具を、そして構成要素の方に透孔を形成しても同様に実施できることは明らかである。また、図１の（ロ）に示されている実施の形態では、突合わせ部１４は構成要素１１に略直角な側面からなっているが、この略直角な側面を斜面にするなどの他の形状に変形できることも明らかである。

本発明の実施の形態を示す図で、その（イ）はサイクロン全体を示す断面図、その（ロ）は一部の構成要素を組み立てた状態で示す模式的平面図である。図２は、吊下げ金具の実施の形態を示す図で、その（イ）は１個の吊下げ金具の側断面図、その（ロ）はその平面図、その（ハ）は一部の吊下げ金具を取り付けた状態で示す模式的平面図である。サイクロン内筒の構成要素を示す図で、その（イ）は構成要素を一部組立て、サイクロン内筒の内側から見た正面図、その（ロ）は（イ）において矢印ローロ方向に見た断面図である。

符号の説明

１サイクロン１０サイクロン内筒
１１構成要素１２吊部
１４突合わせ部１６係止部
２０吊下げ金具２３係止片
２４中央リブ２５側部リブ
２６係止部３０連結金具

Claims

正面形状は略長方形を呈し平面形状は円弧状を呈する複数枚の耐熱合金あるいは不錆鋼の構成要素からなり、これらの構成要素が円周方向と高さ方向とに接続されて、所定径、所定高さのサイクロン内筒が構成されるものにおいて、
前記構成要素の円弧長さは、３１４ｍｍに選定されていることを特徴とするサスペンションプレヒータのサイクロン内筒。
請求項１に記載のサイクロン内筒において、前記構成要素の高さは７６０ｍｍ、６６０ｍｍまたは５６０ｍｍに選定されていることを特徴とするサスペンションプレヒータのサイクロン内筒。
請求項１又は２に記載のサイクロン内筒において、構成要素（１１）の、組み立てられたとき上方に位置する上方部には複数個の吊部（１２，１２）が設けられ、下方に位置する下方部には前記吊部（１２，１２）と係合する複数個の係止部（１６，１６）が設けられ、
前記吊部（１２，１２）と係止部（１６，１６）は、前記構成要素が前記吊部（１２，１２）と係止部（１６，１６）とにより円周方向に連続して吊り下げられるときは、隣り合う構成要素の側部が互いに多少の遊びをもって突き合わされるような位置に、そして高さ方向に吊り下げられるときは、上段の隣合う構成要素の両方に跨って下段の構成要素が懸架されるような位置に設けられているサスペンションプレヒータのサイクロン内筒。