JPH09235149A

JPH09235149A - クリンカ冷却装置及び該装置用グレートプレート

Info

Publication number: JPH09235149A
Application number: JP4464796A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Niida; 信夫仁井田; Akira Mochizuki; 明望月
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】クリンカを搬送する火床の隙間からクリンカ
がこぼれ落ちるのを防ぎ、グレートの摩耗の少ないクリ
ンカ冷却装置を提供する。【解決手段】本発明は、クリンカ搬送方向に固定グレ
ート５ｂと可動グレート５ａとが交互に配置され、グレ
ート５ｂ(５ａ)前端部がグレート５ａ(５ｂ)後端部上に
隙間１２をもって重なって火床が構成され、可動グレー
ト５ａの往復動作で火床上のクリンカを搬送し、グレー
ト５ａ、５ｂを介して上方へ空気８を供給してクリンカ
を冷却し、グレート５ａ、５ｂ間の隙間に下方から空気
１３を供給してクリンカのこぼれ落ちを防止するよう構
成した装置であって、グレート５ａ、５ｂは、四角形板
の下部に内部空気流路１０を形成し、内部空気流路１０
から板上面へ空気を導く流路１１と、空気流路１０から
板の前端下面に板全幅にわたって空気を吹き出す噴出口
１４とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセメントプラントを構成
するクリンカ冷却装置に係り、特に高温のクリンカを冷
却しつつ移送するクリンカ冷却装置の床を構成するグレ
ートプレートの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメント製造工程において焼成されたク
リンカを冷却する装置として、高温のクリンカを搬送し
ながら空気によって所定の温度まで冷却させるクリンカ
冷却装置が知られている。図８、図９にその一例を示
す。図９に示すように、ロータリキルン１でバーナによ
り焼成されたクリンカ２は、高温のままロータリキルン
１から冷却装置３に投入され、冷却装置３内で多数のグ
レートからなる床上を搬送される間に、グレート内に形
成された流路を通じてグレート表面に供給される空気に
よって冷却される。グレートからなる床（以後、火床と
称す）は、クリンカの搬送方向Ｘ′に直交する横方向に
隣接して並ぶ複数の可動グレート５ａの段と、同じく横
方向に隣接して並ぶ固定グレート５ｂの段とが交互に搬
送方向に多段に配置されて構成され、そして可動グレー
ト５ａの各段が駆動装置によってストロークＸでもって
搬送方向に往復運動せしめられる。クリンカ２は、この
往復運動によってロータリキルン１側からグレート上を
徐々に前方に移動して排出側に搬送され、この間にグレ
ート５ａ，５ｂを通じて供給される冷却用空気により所
定の温度まで冷却される。

【０００３】可動グレート５ａ，固定グレート５ｂの各
段は、上部が開口する保持ビーム４に下面を固定されて
いる。保持ビーム４は、それぞれの段で一連のグレート
を横通しして支持しており、一連のグレートと共に空気
流路を形成する。保持ビーム４にはエアーダクト６が冷
却装置３機外から接続されており、さらに上流側のダク
ト７を介して高圧空気８が吹き込まれ、保持ビーム４に
固定されたグレート５ａ，５ｂを通り火床上に形成され
たクリンカ層に供給される。なお可動グレート５ａを固
定する保持ビームはクリンカの搬送方向(前後)に揺動す
るので、この保持ビームには往復運動量を吸収するため
のフレキシブルダクト９が、保持ビーム４とエアーダク
ト６間に設けられている。

【０００４】このような装置において、図９に示すよう
に可動グレート５ａと固定５ｂグレートは前後の一部が
重なり合い、それぞれの保持ビーム４に固定されてい
る。図６はグレート５ａ，５ｂの重なり状態を拡大して
示したものであり、図７は図６のVII−VII矢視図であ
る。図６において、密閉保持ビーム４を介して送りこま
れた高圧空気８は、グレート５ａ，５ｂに形成された空
気流路１０から通気口１１を通ってグレート上面に出
て、グレート上の高温クリンカを冷却する。更に可動グ
レート５ａは固定グレート５ｂとある一定の隙間１２を
保持しながら搬送方向にストロークＸ（例えば１２７ｍ
ｍ）の往復運動を繰り返している。可動グレート５ａの
往復運動により火床上の細かいクリンカが隙間１２を通
ってこぼれ落ちるのを防ぐ目的で、高圧空気８とは別に
加圧空気１３を、機外に設置した送風機(図示なし)によ
り、火床下に設けた空気室２０に送気し、室内の圧力を
上げてクリンカが室内２０に洩れ落ちるのを防止してい
る。

【０００５】図６により説明した装置より以前の従来装
置は、図５に示すように、機外に設置した送風機Ｆ₁、
Ｆ₂、Ｆ₃により火床下の空気室２０に空気を供給し、こ
の空気を冷却用空気として送入していたが、キルン１か
ら落下するクリンカ粒子は一定ではなく、粗粒、細粒が
あり、しかもこれらが偏析する傾向にあるため、クリン
カ層の通気抵抗のばらつきにより平面的に均一な空気量
をクリンカ層内に送入することができなかった。このよ
うな欠点を解決する方法として上述した技術が開発され
た。すなわち、図６に示すように空気室よりはるかに小
さい単位のグレート個々に、或いは数個単位に独立して
冷却用空気を送入し、その空気の通過するクリンカ層の
状態に適合した圧力となるよう圧力調節を行ない、火床
の全エリアに均一な空気量を送入するものである（以下
この冷却方式をエアビーム冷却方式と呼称する）。な
お、この種の装置に関する公知例としてCement Review
February 1995.(CFG Conversion of a 5800 TPD Clinke
r Cooler at CANAKKALE CEMENT)等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記エアビーム冷却方
式においては、交互に重なり合った可動グレート５ａと
固定グレード５ｂは、機械的に接触することなくクリン
カ移送のための相対運動が行なえるよう、相互の重なり
には適当な隙間１２が設けてある。火床上に形成された
クリンカ層は可動グレート５ａの往復運動によりグレー
ト５ａの押し面としての前面により押されて逐次移送さ
れるが、隙間１２の丁度前にあるクリンカ、特にこの隙
間寸法以下のクリンカ粒子はグレートの動きに合わせて
隙間１２の奥に侵入し、火床下の空気室２０にこぼれる
機会が多い。また、隙間１２より多少大きなクリンカで
あっても、くさび状に隙間１２に噛み込み、可動グレー
ト５ａの動きでグレート５ａ，５ｂ間で破砕され、同様
にグレート下の空気室に落下する現象が起きる。この隙
間１２よりこぼれるクリンカは、特にロータリキルンに
近い高温の火床においては、グレート材の機械的耐熱温
度以上の高温であるため、連続して隙間１２でこぼれが
発生した場合、隙間１２を形成するグレート５ａ、５ｂ
の面は加熱され、場合によっては金属軟化点以上の温度
となり、くさび状に噛み込むクリンカの働きも相まっ
て、急激な高温摩耗現象が発生し、この相乗効果によっ
て早期にグレートが損耗する。

【０００７】従ってクリンカ冷却装置の長期運転を図る
ためには、このクリンカこぼれの防止が非常に重要な要
素となっている。上述した文献等にあるエアビーム冷却
方式においては、火床下の空気室に独立して設けた送風
機から送気をして空気室内の圧力を高め（加圧する）、
常時に当該隙間から空気がクリンカ層内に流れ込むよう
にすることで、クリンカ粒子のこぼれ防止する方法を採
用している。しかしながら、ある実験によると、冷却空
気を送り込んでいるクリンカ粒子層と隙間１２下の空気
室内との圧力差が２０ｍｍＨ₂Ｏを越えると、こぼれが
急増することが確認されている（図３参照）。

【０００８】クリンカ粒子のこぼれを防止するために
は、図４に示すように、空気室の空気圧Ｐ₁と火床上の
クリンカ層２１中の空気圧Ｐ₂を、Ｐ₁＞Ｐ₂で、かつＰ₁
−Ｐ₂＞２０ｍｍＨ₂Ｏに保つ必要がある。然るに上記エ
アビーム冷却方式のシステムにおいては、一定の空気量
を常にクリンカ層中に送入することを主眼としているた
め、クリンカ層の状態(粒子径分布、層の高さ等)が変化
した場合、この変化につれてクリンカ層における空気圧
Ｐ₂は変化する。場合によってはＰ₁−Ｐ₂＞２０ｍｍＨ₂
Ｏが保てない状態も出現する。このような現象を回避す
るためには、Ｐ₁＞Ｐ₂に保つ必要があるが、加圧空気は
通過し易い部分に集中して流れ、本来の全エリア均一空
気量にするための効果を損なうと同時に動力等のロスに
つながってくる。

【０００９】本発明の目的は、火床上のクリンカ層の状
態の変化に対応して、常にクリンカ層における空気圧よ
りも火床下の空気室の空気圧を高くなるようにグレート
を構成することにより、可動グレートと固定グレートと
の隙間で起きるクリンカ粒子のこぼれを防止できるクリ
ンカ冷却装置および該装置用のグレートプレートを提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のクリンカ冷却装置は、クリンカの搬送方向
にそれぞれ複数の固定グレートと可動グレートとが交互
に配置され、固定グレートの前端部が可動グレートの後
端部上に隙間をもって重なり、可動グレートの前端部が
固定グレートの後端部上に隙間をもって重なって火床が
構成され、可動グレートがクリンカの搬送方向に往復動
作することにより火床上に形成されたクリンカ層を移送
させながら、可動グレート及び固定グレートを介して上
方へ空気を供給してりクリンカを冷却し、かつ可動グレ
ートと固定グレートの隙間に下方から火床上方向に空気
を供給して該隙間からクリンカがこぼれ落ちるのを防止
するように構成した装置であって、可動グレート及び固
定グレートは、それぞれ概略四角形の板状でなり、この
板の下部に内部空気流路を形成し、この内部空気流路か
ら板上面へ空気を導く上向き流路と、空気流路から板の
前端下面に板全幅にわたって空気を吹き出す噴出口とを
有することを特徴とする。

【００１１】このように可動グレート及び固定グレート
それぞれ前端部下面側に空気噴出口形成したので、その
ノズルから高圧空気を吹き出させ、クリンカ層内の圧力
より隙間部の圧力を常に高くすることにより、クリンカ
が隙間からこぼれ落ちることを抑えることができ、グレ
ートの高温摩耗を減少させることができる。

【００１２】また、上記目的を達成するために、本発明
のグレートプレートは、上記クリンカ冷却装置用の固定
グレート、可動グレートをそれぞれ構成するプレートで
あって、外形が四角形で、プレートの厚さ方向の下部に
内部空気流路を形成し、プレート上部には四角形の四辺
の壁に囲まれた凹みと該凹みの上を搬送方向に延びて並
列する複数の上面板とが設けられ、空気流路下側の底板
には空気導入口が形成され、空気流路上側の天井板には
複数の空気孔が上面板の下面に向かって形成され、空気
流路の前部から底板を前方下斜め方向に底板下面まで貫
通しほぼグレート全幅にわたる空気噴出口が形成され、
天井板と上面板の空間は前後方向に仕切られて複数の通
気口を形成している。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を用いて説明する。本実施の形態のクリンカ冷
却装置の全体的構成は、図８，９を用いて説明した装置
と同様である。概略を説明すると、このクリンカ冷却装
置は、ロータリキルン１から投入された高温のクリンカ
２を、この装置内に設けた多数のグレートからなる火床
上を搬送する間に、各グレートを通じてグレート表面に
供給される空気によって冷却する。この火床は、搬送方
向に直交する横方向に隣接して並ぶ複数の可動グレート
５ａの段と、同じく横方向に隣接して並ぶ固定グレート
５ｂの段とが交互に搬送方向に多段に配置されて構成さ
れ、そして可動グレート５ａの各段の往復運動によって
クリンカ２は、グレート上を徐々に前方に移動して排出
側に搬送される。可動グレート５ａ，固定グレート５ｂ
の各段は、それぞれ保持ビーム４に下面を固定され、各
段ごとに保持ビーム４と一連のグレートとから空気流路
を形成し、この保持ビーム４には機外から高圧空気８が
供給される。また火床の下には、空気室が設けられ、こ
こに貯えられた空気は、可動グレート５ａの前端部と固
定グレート５ｂ後端部の重なり部分に形成された隙間、
及び固定グレート５ｂの前端部と可動グレート５ａの後
端部の重なり部分に形成された隙間１２を通じてグレー
ト上に流出し、可動グレート５ａの往復運動時に隙間か
らクリンカ２粒子が落ちこぼれるのを防止している。

【００１４】さて、図１、図２及び図７を用いて、本発
明にかかるグレートの構造を説明する。なお、図７は従
来のグレートの形状を示すものであるが、この部分の断
面構造は本発明にかかるグレートのそれと同一であるの
で、ここで流用する。可動グレート５ａと固定５ｂグレ
ートは同一の構造を有しており、図１に示すように可動
グレート５ａの前端部と固定グレート５ｂ後端部が隙間
１２をもって重なっている。ところで、図１は、可動グ
レート５ａと固定５ｂグレートの位置を入れ替えれば、
固定グレート５ｂ前端部と可動グレート５ａの後端部の
重なり状態を示すことになる。

【００１５】個々のグレートは、図１、図７に示すよう
に、概して四角形のプレートであり、プレートの厚さ方
向の下部に内部空気流路１０を有し、上部には四角形の
四辺の壁に囲まれた凹みと該凹みの上を搬送方向に延び
て並行する複数の上面板５３が設けられている。空気流
路１０下側の底板５１には保持ビーム４の開口に導通す
る入口が形成され、空気流路１０上側の天井板５２には
上向きに複数の空気孔５４が形成され、これらの空気孔
５４は上面板５３の下面に対向して配置されている。天
井板５２と上面板５３の空間は前後方向に仕切られて複
数の通気口１１を形成している。

【００１６】さらに図２に示すように、空気流路１０の
前部から底板５１の壁を前方下斜め方向に貫通して底板
５１の下面に至る空気噴出口１４が形成されている。こ
の空気噴出口１４は先細りで、ほぼグレートの全幅にわ
たって形成されている。この空気噴出口１４が本発明の
特徴である。

【００１７】次に、図１、図２により、グレート内外に
おける空気流の挙動について説明する。保持ビーム４か
らグレートの空気流路１０に入った高圧空気は、天井板
５２の空気孔５４から上方に吹き出し、隣合う上面板５
３間のポケット空間１９を通って上昇し、クリンカ層２
１に流入する。クリンカ層２１底部の空気圧力Ｐ₂は、
グレート空気流路１０から送入された空気がクリンカ層
２１を通過するための背圧として発生する。課題の項で
前述したように、もし空気室の空気圧Ｐ₁がクリンカ層
底部における空気圧Ｐ₂より低くなる（Ｐ₁＜Ｐ₂）と、
圧力差(Ｐ₂−Ｐ₁)によって空気室から隙間１２を通って
クリンカ層中に流れていた空気流が停滞、或いは逆流を
はじめこれによってクリンカが隙間１２からこぼれる現
象が発生する。従来のエアービーム冷却方式では、グレ
ート５ａ、５ｂからクリンカ層２１に送入される空気量
はその目的のため一定に保たれているため、クリンカ層
２１の状態の変化に伴ない背圧Ｐ₂は変化する。場合に
よってはＰ₂＞Ｐ₁になることもある。

【００１８】しかるに本発明のかかる可動グレート５ａ
及び固定グレート５ｂは、図１、図２に示すようグレー
ト先端裏面にグレートのほぼ全幅にわたって噴出口１４
を設け、この噴出口孔１４をグレート内空気流路１０に
連絡させることにより、常時Ｐ₁＞Ｐ₂の関係を保つこと
ができる。すなわちクリンカ層下部に圧力Ｐ₂が発生し
ている状態のグレート内空気流路１０の圧力Ｐ₃は、次
の(１)式で示すように、クリンカ層下部の圧力Ｐ₂とグ
レート自身の圧力損失ΔＰ₄を加えた値となる。Ｐ₃＝Ｐ₂＋ΔＰ₄ ……（１）一方、噴出口１４における圧力損失ΔＰ₄′と発生する
動圧ΔＰ₄″、及び空気室の圧力Ｐ₁の合計は、次の(２)
式で示すように、グレート内空気流路内圧力Ｐ₃に等し
い。Ｐ₃＝Ｐ₁＋ΔＰ₄′＋ΔＰ₄″……（２）ここでＰ₂が増加した場合、Ｐ₃が増加するが（１）式の
右辺にあるΔＰ₄は変化しない。一方、(２)式の右辺は
Ｐ₁が不変であるため、(ΔＰ₄′＋ΔＰ₄″)が増加す
る。ここでΔＰ₄＞ΔＰ₄′，ΔＰ₄″＞＞ΔＰ₄′になる
ように、噴出口１４の形状を定めることにより動圧の形
で得られたΔＰ₄″が働いて、Ｐ₂＜Ｐ₁＋ΔＰ₄″の関係
を常に保つことができ、クリンカ層の状態が変化しても
隙間１２からクリンカがこぼれ落ちることがない。亘
つ、噴出口１４から噴出する空気によって、相対するグ
レートの摺動面１８を冷却することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれは、固定グレート及び可動
グレートの前部下面に前方下方に向く空気の噴出口を設
けたので、この噴出口からの噴出空気は、固定グレート
と可動グレートが重なって形成される隙間からクリンカ
がこぼれ落ちるのを防ぐことができ、固定グレート及び
可動グレートの摩耗を低減させることができる。

【００２０】本発明に係るグレートプレートの材料は２
５Ｃｒ−１２Ｎｉ合金等の高価な材料であり、また摩耗
したグレートを新品に交換するには多大な労力を伴うた
めに交換に要するコストは大なるものとなっている本発明によればグレートを前記のような構造を有するこ
とによって耐摩耗性が向上し、グレートの長寿命化が計
られて交換頻度を少なくすることが可能となる。グレー
トの損耗が激しい場合にはグレートを交換するためにプ
ラントを停止させグレート上の高温クリンカを除去する
作業が必要であり危険な作業を伴うことになる。本発明
はその作業を回避する上に連続操業が可能となり、それ
に伴って運転コストを削減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる、それぞれ噴出口を形成した可
動グレート及び固定プレートの組合せを示す側面図であ
る。

【図２】グレートに形成された噴射口の部分拡大図であ
る。

【図３】エアビーム方式のクリンカ冷却装置における空
気圧とクリンカ洩れ量の関係を示すグラフである。

【図４】エアビーム方式のクリンカ冷却装置における火
床の上下側それぞれ空気圧を説明する図である。

【図５】従来装置における冷却空気の送入方法を示す図
である。

【図６】従来装置のグレートプレートの側面図である。

【図７】図６のVII−VII矢視図である。

【図８】クリンカ冷却装置の冷却システムを示す断面図
である。

【図９】クリンカ冷却装置の構造及び冷却システムを示
す鳥観図である。

【符号の説明】

１ロータリキルン２クリンカ３冷却装置本体４密閉保持ビーム５ａ可動グレート５ｂ固定グレート６エアーダクト８高圧空気９フレキシブルダクト１０空気流路１１通気口１２隙間１３加圧空気１４噴出口１６クリンカ粒１８摺動面２０空気室２１クリンカ層５１底板５２天井板５３上面板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クリンカの搬送方向にそれぞれ複数の固
定グレートと可動グレートとが交互に配置され、固定グ
レートの前端部が可動グレートの後端部上に隙間をもっ
て重なり、可動グレートの前端部が固定グレートの後端
部上に隙間をもって重なって火床が構成され、可動グレ
ートがクリンカの搬送方向に往復動作することにより火
床上に形成されたクリンカ層を移送させながら、可動グ
レート及び固定グレートを介して上方へ空気を供給して
クリンカを冷却し、かつ可動グレートと固定グレートの
隙間に下方から火床上方向に空気を供給して該隙間から
クリンカがこぼれ落ちるのを防止するように構成したク
リンカ冷却装置において、可動グレート及び固定グレー
トは、それぞれ概略四角形の板状でなり、該板の下部に
内部空気流路を形成し、該内部空気流路から板上面へ空
気を導く上向き流路と、該空気流路から板の前端下面に
板全幅にわたって空気を吹き出す噴出口とを有すること
を特徴とするクリンカ冷却装置。
【請求項２】請求項１記載のクリンカ冷却装置で用い
られる固定グレート及び可動グレートをそれぞれ構成す
るグレートプレートであって、外形が四角形で、プレー
トの厚さ方向の下部に内部空気流路を形成し、プレート
上部には四角形の四辺の壁に囲まれた凹みと該凹みの上
を搬送方向に延びて並列する複数の上面板とが設けら
れ、空気流路下側の底板には空気導入口が形成され、空
気流路上側の天井板には複数の空気孔が上面板の下面に
向かって形成され、空気流路の前部から底板を前方下斜
め方向に底板下面まで貫通しほぼグレート全幅にわたる
空気噴出口が形成され、天井板と上面板の空間は前後方
向に仕切られて複数の通気口を形成していることを特徴
とするグレートプレート。