WO2013099231A1 - 冷却ユニット、及びそれを備えるクーラ装置 - Google Patents

冷却ユニット、及びそれを備えるクーラ装置 Download PDF

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WO2013099231A1
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cooling unit
cooling
air
granular
diffuser
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PCT/JP2012/008292
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宏 板東
昇 市谷
林　功
恒俊 本田
昭宏 吉永
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川崎重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D15/00—Handling or treating discharged material; Supports or receiving chambers therefor
    • F27D15/02—Cooling
    • F27D15/0206—Cooling with means to convey the charge
    • F27D15/0213—Cooling with means to convey the charge comprising a cooling grate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/38—Arrangements of cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/38—Arrangements of cooling devices
    • F27B7/383—Cooling devices for the charge

Definitions

  • the present invention relates to a cooling unit of a cooler device that cools a high-temperature granular conveyance object, for example, a granular cement clinker while conveying it.
  • the cement plant is equipped with a cooler that transports the high-temperature cement clinker generated through preheating, calcination, and firing while cooling.
  • a cooler as disclosed in Patent Document 1.
  • the cooler has a plurality of cooling grids, and the cooling grids are assembled in the vertical direction.
  • the cooling grid has a plurality of V-shaped profiles, and the V-shaped profiles are arranged so as to be mirror-symmetrically spaced and offset from each other.
  • the leg parts of adjacent V-shaped profiles are arranged with a gap therebetween, and a labyrinth for flowing cooling air is formed by the gap.
  • a high-temperature cement clinker is placed on the cooling grid configured as described above, and the cement clinker can be conveyed while being cooled by sending cooling air through the labyrinth.
  • a labyrinth is formed in the cooling grid, and cooling air is sent through the labyrinth to prevent the cement clinker from falling.
  • the labyrinth is formed in the cooling grid, not all cement clinker can be prevented from falling, and fine particles may fall through the labyrinth.
  • reducing the labyrinth passage area increases the passage pressure loss of the cooling air.
  • the passage pressure loss of the cooling grid is preferably about 30% of the layer pressure loss, and if it exceeds this, the power consumption will increase unnecessarily.
  • an object of the present invention is to provide a cooling unit capable of uniformly cooling a granular material to be transported and preventing not only a large granular material but also a fine granular material from falling, and a cooler device including the same. .
  • the cooling unit of the present invention is provided in a cooler device that cools while conveying a high-temperature granular conveyance object, and has a bottom plate, and deposits a granular buried material at a temperature lower than the granular conveyance object on the bottom plate to form a dead layer.
  • a support member configured to support the granular conveyance object via the dead layer, and a diffuser pipe for discharging cooling air to the dead layer at a position embedded in the dead layer. is there.
  • the diffuser pipe for sending the cooling air is provided separately from the bottom plate, it is not necessary to configure a labyrinth for sending the cooling air to the bottom plate. Thereby, it can prevent that a granular material falls from a bottom plate.
  • the air diffuser can be embedded in the dead layer, the cooling air released from the air diffuser can be sent to the granular transported object through the dead layer. Thereby, a moderate passage pressure loss can be given to cooling air and appropriate heat exchange can be performed. Thereby, a granular conveyance thing can be cooled uniformly.
  • the diffuser pipe can be embedded in the dead layer of the low-temperature granular embedded object provided on the bottom plate, the diffuser pipe does not directly contact the high-temperature granular conveyed object. Therefore, it is possible to prevent the diffuser tube from being damaged by heat or being worn by the conveyance of the granular conveyance object.
  • the air diffuser is arranged in parallel with a transport direction for transporting the granular transport object, and has a plurality of air diffusers for discharging the cooling air, and the plurality of air diffusers are It is preferable that the air diffuser is disposed with an interval in the conveying direction.
  • the aeration tube extends in the conveyance direction and the aeration ports are arranged at intervals in the conveyance direction, so that the granular conveyance is performed in the cooler device that conveys the granular conveyance object while repeatedly moving and stopping.
  • the object can be cooled uniformly.
  • cooling air is supplied from a plurality of air diffusers, by appropriately performing the opening area, number and arrangement of the air diffusers, the cooling air and the high-temperature cement clinker Heat exchange can be performed between the two.
  • the air diffuser is opened downward.
  • a plurality of the diffuser tubes and a header that connects the plurality of diffuser tubes and supplies cooling air to each of the diffuser tubes are provided. It is preferable that they are arranged in a direction orthogonal to the transport direction.
  • the cooling air can be sent to a plurality of diffuser tubes all at once by the header.
  • the support member preferably has a box shape having a wall standing on an outer peripheral edge portion of the bottom plate.
  • the granular buried object can be prevented from falling from the front, back, left and right as well as the bottom.
  • the cooler device of the present invention includes a plurality of cooling unit rows configured such that any one of the above-described cooling units is arranged in a row in the transport direction, and the plurality of cooling unit rows are in a direction orthogonal to the transport direction. Are arranged side by side.
  • the present invention it is possible to uniformly cool the granular material to be conveyed, and to prevent not only large granular material but also fine granular material from falling.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the cooling unit viewed along the cutting line AA shown in FIG. 3. It is an expanded sectional view which expands and shows the diffuser tube periphery shown in FIG.
  • cooling unit 1 according to the embodiment of the present invention and the cooler device 2 including the same will be described with reference to the drawings described above.
  • the concept of directions, such as up and down, right and left in the embodiment is used for convenience of explanation, and regarding the cooling unit 1 and the cooler device 2, the arrangement and direction of those components should be limited to that direction. It is not a suggestion.
  • the cooling unit 1 and the cooler device 2 described below are only one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiment, and additions, deletions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Is possible.
  • cement plant Cement is produced through a raw material grinding process for grinding cement raw materials containing limestone, clay, silica, iron, etc., a firing process for firing the ground cement raw material, and a finishing process as the final process. Three processes are performed in a cement plant. In the firing step which is one of these three steps, the ground cement raw material is fired and cooled to produce a granular cement clinker.
  • the configuration shown in FIG. 1 shows a firing facility 3 of a cement plant, which is a portion where a firing step in cement production is performed. The firing facility 3 preheats, calcines, and fires the cement raw material pulverized in the raw material pulverization step, and cools the granular cement clinker that has been baked to a high temperature.
  • the baking equipment 3 is provided with the preheater 4, and the preheater 4 is comprised by the several cyclone 5.
  • FIG. The cyclones 5 are arranged in a stepwise manner in the vertical direction. The exhaust in the cyclones 5 is blown up to the upper cyclone 5 (see the broken arrow in FIG. 1), and the input cement raw material is separated by a swirling flow. To the cyclone 5 (see the solid arrow in FIG. 1). The cyclone 5 located on the uppermost stage of the lowest stage is designed to feed cement raw material into the calcining furnace 6.
  • the calcining furnace 6 has a burner, and a reaction (that is, a calcining reaction) is performed to separate carbon dioxide gas in the cement raw material input by heat from the burner and heat of exhaust gas described later.
  • a reaction that is, a calcining reaction
  • the cement raw material whose calcining reaction is promoted in the calcining furnace 6 is guided to the lowermost cyclone 5 as will be described later, and the cement raw material in the cyclone 5 is further supplied to the rotary kiln 7. Yes.
  • This rotary kiln 7 is a so-called rotary kiln and is formed in a horizontally long cylindrical shape of several tens of meters or more.
  • the rotary kiln 7 is disposed so as to be inclined slightly downward from the inlet on the cyclone 5 side toward the outlet on the tip side. Therefore, by rotating the rotary kiln 7 around the axis, the cement raw material on the inlet side is conveyed to the outlet side.
  • a combustion device 8 is provided at the outlet of the rotary kiln 7. The combustion device 8 forms a high-temperature flame and fires the cement raw material.
  • the combustion device 8 injects high-temperature combustion gas toward the inlet side, and the combustion gas injected from the combustion device 8 flows in the rotary kiln 7 toward the inlet while firing the cement raw material.
  • Combustion gas is jetted from the lower end of the calcining furnace 6 as high-temperature exhaust gas and blows upward in the calcining furnace 6 (see the broken arrow in FIG. 1), and the cement raw material charged into the calcining furnace 6 Is blown upward.
  • the cement raw material is heated to about 900 ° C. by this exhaust and burner, that is, calcined.
  • the blown-up cement raw material flows into the lowermost cyclone 5 together with the exhaust gas, and the exhaust gas flowing in here and the cement raw material are separated.
  • the separated cement raw material is supplied to the rotary kiln 7, and the exhaust is blown up to the cyclone 5 on the upper stage.
  • the exhaust gas blown up is subjected to heat exchange with the cement raw material supplied thereto in each cyclone 5 to heat the cement raw material, and is separated from the cement raw material again.
  • the separated exhaust gas further rises to the cyclone 5 above it and repeats heat exchange. And it is discharged
  • cement raw material is charged from the vicinity of the uppermost cyclone 5, sufficiently preheated while exchanging heat with the exhaust, and lowered to the cyclone 5 higher than the lowermost stage, and the calciner 6 is input.
  • the cement raw material is calcined with a burner and a high-temperature gas, and then the cement raw material is guided to the lowermost cyclone 5 where it is separated from the exhaust gas and supplied to the rotary kiln 7.
  • the supplied cement raw material is conveyed to the exit side while being fired in the rotary kiln 7.
  • cement clinker is shape
  • the cooler device 2 is provided at the outlet of the rotary kiln 7, and the cement clinker formed in the cooler device 2 is discharged from the outlet of the rotary kiln 7.
  • the cooler device 2 is configured to cool the cement clinker (high-temperature granular conveyed product) discharged from the rotary kiln 7 while conveying it in a predetermined conveying direction.
  • the cooler device 2 has a fixed inclined grate 11 immediately below the outlet of the rotary kiln 7.
  • the fixed inclined grate 11 is inclined downward from the outlet side of the rotary kiln 7 toward the conveying direction.
  • the granular cement clinker discharged from the outlet of the rotary kiln 7 falls in the conveying direction so as to roll on the fixed inclined grade 11.
  • a plurality of cooling unit rows 13 are provided at the front end of the fixed inclined grate 11 in the conveyance direction, and cement clinker is deposited on the plurality of cooling unit rows 13 to form a clinker layer 14. Yes.
  • the cooling unit row 13 is a structure that extends in the transport direction, and is arranged in parallel in the horizontal direction (hereinafter also referred to as “orthogonal direction”) orthogonal to the transport direction so as to be adjacent without leaving a gap.
  • the cement clinker is sealed between the cooling unit rows 13 so as not to fall downward.
  • the clinker layer 14 (see the two-dot chain line in FIG. 2) is placed thereon so as to cover all of the plurality of cooling unit rows 13 that are sealed and arranged in parallel without leaving a gap.
  • the plurality of cooling unit rows 13 are transported in the transport direction while cooling the clinker layer 14.
  • granular cement clinker is conveyed while the movement and stop of the clinker layer 14 are repeated.
  • a specific conveying method for example, after all the cooling unit rows 13 are moved forward, the cooling unit rows 13 that are not adjacent to each other are retracted in multiple times, or a cross bar extending in the orthogonal direction is used as a cooling unit row.
  • the clinker layer 14 is sent in the transport direction by moving the cross bar in the transport direction.
  • the cooling unit row 13 configured as described above has a plurality of cooling units 1 and is configured by arranging the cooling units 1 in a row in the transport direction.
  • the cooling unit 1 has a casing 21 formed in a substantially rectangular parallelepiped box shape as shown in FIGS. 3 and 4.
  • the casing 21 has a flat bottom plate 21a on the lower side, and the upper side is open.
  • the casing 21 has four walls 21b to 21e that are erected on the bottom plate 21a.
  • the bottom plate 21a of the casing 21 configured as described above is provided with a header 22 extending in the orthogonal direction.
  • the header 22 has a U-shaped cross section having an opening on the lower side, and an opening groove 21f extending in the orthogonal direction is formed at a position corresponding to the opening of the header 22 of the bottom plate 21a.
  • the header 22 extends from one side wall 21d to the other side wall 21e, and the left and right ends thereof are closed by two side walls 21d and 21e.
  • a supply passage 22 a connected to the lower space 23 of the bottom plate 21 a is formed in the header 22.
  • a cooling air supply unit 24 (see FIG. 2) for supplying cooling air is connected to the lower space 23 of the bottom plate 21a so that the cooling air is supplied to the supply passage 22a through the lower space of the bottom plate 21a. It has become.
  • a plurality of (two in the present embodiment) headers 22 configured in this manner are arranged in the casing 21 at intervals in the transport direction, and a plurality of air diffusers 25 are provided on these headers 22. ing.
  • the diffuser tube 25 is a cylindrical member extending in the transport direction.
  • the air diffuser 25 is located at an interval in the orthogonal direction, and is installed between two adjacent headers 22 and between the header 22 and the front and rear walls 21b and 21c.
  • the air diffuser 25 has a cooling passage 25 a therein, and the cooling passage 25 a is connected to the supply passage 22 a in the header 22.
  • end portions of the air diffuser 25 provided on the front and rear walls 21b and 21c are closed by the front and rear walls 21b and 21c.
  • the air diffuser 25 provided in this way is supplied with cooling air from the header 22, and this cooling air flows through the cooling passage 25a.
  • the air diffuser 25 is provided with a plurality of air diffusers 26.
  • the air diffuser 26 is disposed on both sides in the orthogonal direction on the lower half surface of the air diffuser 25 in a plane orthogonal to the axis of the air diffuser 25, and opens radially and obliquely downward. is doing.
  • the air diffusion ports 26 thus opened are formed in the air diffusion tube 25 so as to be positioned at substantially equal intervals in the transport direction.
  • the air diffuser 25 is provided apart from the bottom plate 21a by a height h so as not to be covered with the bottom plate 21a, and is provided in parallel to the bottom plate 21a. As a result, the cooling air flowing through the air diffuser 25 is discharged outward from the air diffuser 26.
  • a cement clinker having a temperature lower than that of a normal cement clinker discharged from the kiln 7 (for example, room temperature of 20 ° C. to 60 ° C.) is placed. Is filled with cement clinker. As a result, the cement clinker is deposited on the bottom plate 21a to form a dead layer 27 (see the two-dot chain line in FIGS. 3 to 5). On the dead layer 27, a granular cement clinker to be transported (the clinker layer 14, see the two-dot chain line in FIGS. 3 and 4) is placed, and the bottom plate 21a passes through the dead layer 27 to form a granular cement clinker. (Clinker layer 14) is supported.
  • the air diffuser 25 is buried in the dead layer 27 by filling the casing 21 with a cement clinker. That is, the air diffuser 25 is embedded in the dead layer 27.
  • the cooling air discharged from the diffuser pipe 25 can be sent between the cement clinker of the dead layer 27 to the clinker layer 14 thereabove. Thereby, an appropriate passage pressure loss can be given to the cooling air by the dead layer 27.
  • the passing pressure loss of the dead layer 27 is a value corresponding to the layer height and the arrangement and size of the air diffuser 26, and the layer height of the dead layer 27 formed by filling the inside of the casing 21 is that of the casing 21. It depends on the side walls 21d and 21c. Therefore, the passage pressure loss of the dead layer 27 is determined to a value corresponding to the shape of the casing 21 and the arrangement of the air diffuser 26, the arrangement height h of the air diffuser 25, the diameter and the number of the air diffusers 26. By setting appropriately, the passage pressure loss of the whole cooling unit 1 can be made into a desired value.
  • the passage pressure loss it is possible to suppress the drift of the cooling air in the clinker layer 14 due to the difference in the height of the clinker layer 14 and the deviation in the particle size distribution of the cement clinker. That is, the cooling air having a flow rate with a substantially uniform distribution can be sent to the clinker layer 14, and the clinker layer 14 can be cooled uniformly.
  • the passage pressure loss of the entire cooling unit 1 to an appropriate value, the difference in the height of the clinker layer 14 with respect to the passage pressure loss of the cooling unit 1 and the clinker layer 14 and the deviation of the particle size distribution of the cement clinker are caused.
  • the ratio of the pressure loss difference can be reduced.
  • the cooling air flows almost directly in the clinker layer 14, and the drift of the cooling air can be suppressed. Therefore, the clinker layer 14 can be cooled uniformly.
  • the diffuser tube 25 since the diffuser tube 25 is embedded in the dead layer 27, the diffuser tube 25 does not directly contact the clinker layer 14 that is hot and moves. Therefore, it is possible to prevent the diffuser tube 25 from being damaged by heat or being worn by the movement of the clinker layer 14.
  • cement clinker and granular cement clinker may spill downward from the bottom plate 21a. Absent. Further, since the walls 21b to 21e are erected in the conveying direction and the orthogonal direction, it is possible to prevent the cement clinker from spilling out from the casing 21 in the conveying direction and the orthogonal direction (that is, front, rear, left and right). Furthermore, since the air diffuser 26 of the air diffuser 25 is opened obliquely downward, the cement clinker can be prevented from entering the air diffuser 25 through the air diffuser 26.
  • the air diffuser 26 is formed with an angle ⁇ such that the cement clinker or the cement clinker does not enter the diffuser 25 through the air diffuser 26. Thereby, it is possible to prevent the air diffuser 26 and the air diffuser 25 from being clogged with the cement clinker, and the cooling air having a desired flow rate can be sent to the clinker layer 14 through the dead layer 27.
  • the cooler device 2 configured in this way, the granular cement clinker discharged from the rotary kiln 7 is received on the fixed inclined grate 11 and rolled toward the cooling unit row 13. Then, cement clinker is deposited on the cooling unit row 13, a clinker layer 14 is formed on the cooling unit row 13, and this clinker layer 14 is carried in the carrying direction by the method described above.
  • the cooling air supply unit 24 (fan) is movable, and the cooling air is supplied from the cooling air supply unit 24 to the supply passage 22 a of the header 22 through the lower space 23.
  • the cooling air in the header 22 is sent all at once to the cooling passages 25 a of the plurality of air diffusion pipes 25, and is discharged to the outside through the air diffusion ports 26.
  • the cooling air discharged from the air diffuser 26 rises through the cement clinker of the dead layer 27 and reaches the clinker layer 14.
  • the cooling air exchanges heat with the granular cement clinker of the clinker layer 14 and cools it, and passes through the clinker layer 14 from above the clinker layer 14 upward.
  • the air that has escaped upward is heated to a high temperature by exchanging heat with the granular cement clinker, and part of the heated air is discharged from the cooler device 2 and directly through the kiln 7 or the discharge pipe 31.
  • the granular cement clinker of the clinker layer 14 is conveyed while being cooled by the cooling unit 1 in this way, and the granular cement clinker is continuously cooled to a temperature several tens of degrees higher than the atmospheric temperature.
  • a cement clinker is used as the granular material forming the dead layer 27.
  • a heat-resistant granular material other than the cement clinker for example, a granular material such as metal or ceramic may be used.
  • size of the particle size of the granular material and the granular material which form the dead layer 27 is not ask
  • the outer shape and arrangement position of the diffuser tube 25 are not limited to the shape and position as described above, and may be orthogonal to the conveying direction, or the diffuser tube 25 may be arranged in a bellows shape.
  • the bottom plate 21a is a flat plate, but it may be a V-shaped plate protruding downward or upward, or an inclined plate inclined in the orthogonal direction or the transport direction.

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Abstract

　冷却ユニット（１）は、高温の粒状のセメントクリンカを搬送しながら冷却するクーラ装置に備わっている。冷却ユニット（１）は、底板（２１ａ）を有するケーシング（２１）を有している。ケーシング（２１）には、セメントクリンカより低温のセメントクリンカが堆積されており、この堆積されたセメントクリンカによってデッド層２７が形成されている。このデッド層（２７）上には、セメントクリンカが載せられており、デッド層（２７）の中には散気管（２５）が埋設されている。散気管（２５）は、デッド層内に冷却空気を放出するようになっている。

Description

冷却ユニット、及びそれを備えるクーラ装置
　本発明は、高温の粒状搬送物、例えば粒状のセメントクリンカを搬送しながら冷却するクーラ装置の冷却ユニットに関する。
　セメントプラントには、予熱、仮焼及び焼成を経て生成された高温のセメントクリンカを冷却しながら搬送するクーラが備わっており、例えば、特許文献1のようなクーラがある。このクーラは、複数の冷却格子を有しており、この冷却格子を縦方向に並べて組立てられている。冷却格子は、複数のＶ字プロフィルを有しており、このＶ字プロフィルを鏡面対称に離れて且つ互いにオフセットするように配置して構成されている。また、隣接するＶ字プロフィルの脚部同士は、その間に隙間をあけて配置されており、その隙間によって冷却空気を流すためのラビリンスが形成される。このように構成される冷却格子の上に高温のセメントクリンカが載せられ、ラビリンスを介して冷却空気を送ることでセメントクリンカを冷却しながら搬送することができる。
特開２００７－５１５３６５号公報
　特許文献1に記載のクーラでは、冷却格子にラビリンスを構成し、このラビリンスを介して冷却空気を送ることでセメントクリンカの落下を防いでいる。しかし、冷却格子にラビリンスを構成しているために全てのセメントクリンカの落下を防ぐことができるわけではなく、細かな粒状のものは、このラビリンスを介して落下することがある。細かな粒状のセメントクリンカの落下も防ぐようにするためにはラビリンスの流路面積を狭くすることが考えられるが、ラビリンスの流路面積を狭くすると冷却空気の通過圧損が増加する。冷却格子の通過圧損は、層圧損の３０％前後が好ましく、これ以上になると電力消費量が無駄に増加することになる。
　そこで本発明は、搬送する粒状物を均一に冷却し、且つ大きな粒状物だけでなく細かな粒状物の落下をも防ぐことができる冷却ユニット及びそれを備えるクーラ装置を提供することを目的としている。
　本発明の冷却ユニットは、高温の粒状搬送物を搬送しながら冷却するクーラ装置に備わり、底板を有し、前記底板の上に前記粒状搬送物より低温の粒状埋設物を堆積させてデッド層を形成させ、前記デッド層を介して前記粒状搬送物を支持する支持部材と、前記デッド層の中に埋設される位置に、前記デッド層に冷却空気を放出するための散気管とを備えるものである。
　本発明に従えば、冷却空気を送る散気管が底板とは別に設けられているので、底板に冷却空気を送るラビリンスを構成する必要がなくなる。これにより、底板から粒状物が落下することを防ぐことができる。
　また、本発明では、デッド層の中に散気管を埋設させることができるので、散気管から放出される冷却空気をデッド層を介して粒状搬送物に送ることができる。これにより、冷却空気に適度な通過圧損を与えることができ、適正な熱交換を行うことができる。これにより、粒状搬送物を均一に冷却することができる。
　更に、本発明では、底板上に設けられている低温の粒状埋設物によるデッド層内に散気管を埋設することができるので、散気管が高温の粒状搬送物に直接接触することがない。それ故、散気管が熱によって損傷したり、粒状搬送物の搬送によって磨耗したりすることを防ぐことができる。
　上記発明において、前記散気管は、前記粒状搬送物を搬送する搬送方向と平行に配置され、前記冷却空気を放出するための複数の散気口を有し、前記複数の散気口は、前記散気管において前記搬送方向に間隔をあけて配置されていることが好ましい。
　上記構成に従えば、散気管が搬送方向に延在し、散気口が搬送方向に間隔をあけて配置されているので、粒状搬送物の移動と停止を繰り返しながら搬送するクーラ装置において粒状搬送物を均一に冷却することができる。
　また、本発明では、複数の散気口から冷却空気を供給するようになっているので、散気口の開口面積、個数、及び配置を適切に行なうことで、冷却空気と高温のセメントクリンカとの間で最適な熱交換を行うことができる。
　上記発明において、前記散気口は、下方を向いて開口していることが好ましい。
　上記構成に従えば、散気口から散気管内へと粒状埋設物が入り込むことを防ぐことができる。
　上記発明において、前記デッド層に埋設される位置には、複数の前記散気管と、前記複数の散気管を連結させて前記各散気管に冷却空気を供給するヘッダとが設けられ、前記ヘッダは、前記搬送方向と直交する方向に配置されていることが好ましい。
　上記構成に従えば、ヘッダにより複数の散気管に一斉に冷却空気を送ることができる。
　上記発明において、前記支持部材は、前記底板の外周縁部に立設される壁を有して箱状に構成されていることが好ましい。
　上記構成に従えば、底側だけでなく前後左右からの粒状埋設物の落下を防ぐことができる。
　本発明のクーラ装置は、前述のいずれかの前記冷却ユニットを前記搬送方向に一列に並べて構成されている複数の冷却ユニット列を備え、前記複数の冷却ユニット列は、前記搬送方向に直交する方向に並設されているものである。
　上記構成に従えば、前述するような機能を有するクーラ装置を実現することができる。
　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
　本発明によれば、搬送する粒状物を均一に冷却し、且つ大きな粒状物だけでなく細かな粒状物の落下をも防ぐことができる。
本発明に係るクーラ装置を備えるセメントプラントの構成を示す概略図である。 図１のクーラ装置の構成の概略を示す斜視図である。 図２のクーラ装置が備える冷却ユニットの構成を示す正面図である。 図３に示す切断線Ａ－Ａで切断して見た冷却ユニットの構成を示す断面図である。 図４に示す散気管周りを拡大して示す拡大断面図である。
　以下では、前述する図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る冷却ユニット1及びそれを備えるクーラ装置２について説明する。なお、実施形態における上下左右前後等の方向の概念は、説明の便宜上使用するものであって、冷却ユニット１及びクーラ装置２に関して、それらの構成の配置及び向き等をその方向に限定することを示唆するものではない。また、以下に説明する冷却ユニット１及びクーラ装置２は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
　［セメントプラント］
　セメントは、石灰石、粘土、けい石、及び鉄等を含むセメント原料を粉砕する原料粉砕工程と、粉砕されたセメント原料を焼成する焼成工程と、最終工程である仕上げ工程を経て生成され、これらの３つの工程がセメントプラントにて行われる。これら３つの工程のうちの１つである焼成工程では、粉砕されたセメント原料を焼成して冷却し、粒状のセメントクリンカを生成している。図１に示す構成は、セメントプラントの焼成設備３を示すものであり、セメント製造における焼成工程を行っている部分である。焼成設備３は、原料粉砕工程にて粉砕されたセメント原料を予熱、仮焼、及び焼成し、焼成されて高温となった粒状のセメントクリンカを冷却するようになっている。
　焼成工程を行う部分について更に詳細に説明すると、焼成設備３は、予熱器４を備えており、予熱器４は、複数のサイクロン５によって構成されている。サイクロン５は、上下方向に並べて段状に設けられており、その中の排気を上段のサイクロン５に吹き上げ（図１の破線の矢印参照）、投入されたセメント原料を旋回流により分離し、下段のサイクロン５へと投入するようになっている（図１の実線の矢印参照）。最下段の一段上に位置するサイクロン５は、セメント原料を仮焼炉６に投入するようになっている。仮焼炉６は、バーナを有しており、このバーナによる熱と後述する排気の熱とによって投入されたセメント原料中の炭酸ガスを分離する反応（即ち、仮焼反応）が行われる。仮焼炉６で仮焼反応が促進されたセメント原料は、後述のように最下段のサイクロン５に導かれ、更にこのサイクロン５内のセメント原料がロータリキルン７へと供給されるようになっている。
　このロータリキルン７は、いわゆる回転窯であり、数十メートル以上の横長円筒状に形成されている。ロータリキルン７は、サイクロン５側である入口から先端側にある出口に向かって僅かに下向きに傾いて配置されている。それ故、軸線を中心にロータリキルン７を回転させることによって、入口側にあるセメント原料が出口側へと搬送されるようになっている。また、ロータリキルン７の出口には、燃焼装置８が設けられている。燃焼装置８は、高温の火炎を形成し、セメント原料を焼成するようになっている。
　また、燃焼装置８は、高温の燃焼ガスを入口側に向かって噴射し、燃焼装置８から噴射された燃焼ガスは、セメント原料を焼成しながらロータリキルン７内を入口の方へと流れる。燃焼ガスは、高温の排気として仮焼炉６の下端から噴流となって仮焼炉６内を上方に吹き上がり（図１の破線の矢印参照）、仮焼炉６内に投入されたセメント原料を上方に吹き上げるようになっている。セメント原料は、この排気及びバーナによって約９００℃まで加熱される、即ち仮焼される。また、吹き上げられたセメント原料は、排気と共に最下段のサイクロン５に流入し、ここで流入する排気とセメント原料とが分離される。分離されたセメント原料は、ロータリキルン７に供給され、排気は、一段上のサイクロン５へと吹き上げられる。吹き上げられた排気は、各サイクロン５でそこに投入されたセメント原料と熱交換を行ってセメント原料を加熱し、再びセメント原料と分離される。分離された排気は、更にその上のサイクロン５へと上昇して熱交換を繰り返す。そして、最上段のサイクロン５から大気に排出される。
　このように構成される焼成設備３では、セメント原料が最上段のサイクロン５付近から投入され、排気と熱交換しながら十分に予熱されて最下段より一段上のサイクロン５まで降り、そして仮焼炉６に投入される。仮焼炉６では、セメント原料がバーナ及び高温のガスにより仮焼され、その後、セメント原料は、最下段のサイクロン５へと導かれそこで排気から分離されてロータリキルン７に供給される。供給されたセメント原料は、ロータリキルン７内で焼成されながら出口側へと搬送される。このように予熱、仮焼、及び焼成されることによって、セメントクリンカが成形される。ロータリキルン７の出口には、クーラ装置２が設けられており、ロータリキルン７の出口からクーラ装置２に成形されたセメントクリンカが排出される。
　＜クーラ装置＞
　クーラ装置２は、ロータリキルン７から排出されるセメントクリンカ（高温の粒状搬送物）を予め定められる搬送方向に搬送しながら冷却するようになっている。クーラ装置２は、図２に示すように、ロータリキルン７の出口直下に固定傾斜グレート１１を有している。固定傾斜グレート１１は、ロータリキルン７の出口側から搬送方向に向かって下方に傾斜している。ロータリキルン７の出口から排出された粒状のセメントクリンカは、固定傾斜グレード１１上を転がるように搬送方向に落ちていくようになっている。また、固定傾斜グレート１１の搬送方向先端部には、複数の冷却ユニット列１３が設けられており、セメントクリンカが複数の冷却ユニット列１３上に堆積してクリンカ層１４を形成するようになっている。
　冷却ユニット列１３は、搬送方向に延在する構造体であり、隙間を空けずに隣接するように搬送方向に直交する横方向（以下、「直交方向」ともいう）に並設されている。また、冷却ユニット列１３の間は、セメントクリンカが下方に落ちないようにシールされている。このように隙間を空けず、且つシールされて並設された複数の冷却ユニット列１３の全てを覆い隠すようにその上にクリンカ層１４（図２の２点鎖線参照）が載っている。
　また、複数の冷却ユニット列１３は、このクリンカ層１４を冷却しながら搬送方向に搬送するようになっている。冷却ユニット列１３では、クリンカ層１４の移動と停止が繰り返されながら粒状のセメントクリンカが搬送される。その具体的な搬送方法としては、例えば全ての冷却ユニット列１３を前進させた後に隣接しない冷却ユニット列１３を複数回に分けて後退させる方法や、直交方向に延在するクロスバーを冷却ユニット列１３の上部に設けて、そのクロスバーを搬送方向に動かすことでクリンカ層１４を搬送方向に送る方法がある。なお、クリンカ層１４を搬送方向に送る構成及び方法については、上述する構成及び方法に限定されず、クリンカ層１４を搬送方向に送ることができる構成及び方法であればよい。このように構成される冷却ユニット列１３は、複数の冷却ユニット１を有しており、この冷却ユニット１を搬送方向に一列に並べて構成されている。
　冷却ユニット１は、図３及び図４に示すように大略長方体の箱状に形成されたケーシング２１を有している。ケーシング２１は、下側に平坦な底板２１ａを有しており、上側が開口している。また、ケーシング２１は、底板２１ａに立設されている４つの壁２１ｂ～２１ｅを有している。このように構成されるケーシング２１の底板２１ａには、直交方向に延在するヘッダ２２が設けられている。
　ヘッダ２２は、その下側に開口を有する断面Ｕ字状になっており、底板２１ａのヘッダ２２の開口に対応する位置には、直交方向に延在する開口溝２１ｆが形成されている。また、ヘッダ２２は、一方の側壁２１ｄから他方の側壁２１ｅまで延在しており、その左右両端部が２つの側壁２１ｄ及び２１ｅによって塞がれている。これにより、ヘッダ２２内には、底板２１ａの下方空間２３に繋がる供給通路２２ａが形成されている。底板２１ａの下方空間２３には、冷却空気を供給するための冷却空気供給ユニット２４（図２参照）が繋がっており、底板２１ａの下方空間を介して供給通路２２ａに冷却空気が供給されるようになっている。このように構成されるヘッダ２２は、搬送方向に間隔をあけてケーシング２１内に複数（本実施形態では２つ）配置されており、これらのヘッダ２２には、複数の散気管２５が設けられている。
　散気管２５は、搬送方向に延在する円筒部材である。散気管２５は、直交方向に間隔をあけて位置しており、隣り合う２つのヘッダ２２間、及びヘッダ２２と前後壁２１ｂ，２１ｃとの間に夫々架設されている。散気管２５は、その中に冷却通路２５ａを有しており、この冷却通路２５ａがヘッダ２２内の供給通路２２ａに繋がっている。他方、前後壁２１ｂ，２１ｃに夫々設けられている散気管２５の端部は、前後壁２１ｂ，２１ｃによって塞がれている。このようにして設けられる散気管２５は、ヘッダ２２から冷却空気が供給され、この冷却空気が冷却通路２５ａを流れるようになっている。そして、散気管２５には、複数の散気口２６が設けられている。
　散気口２６は、図５に示すように、散気管２５の軸線に直交する平面において散気管２５の下半面において直交方向両側に離して配置され、半径方向に且つ斜め下方に向かってに開口している。このように開口する散気口２６は、搬送方向に略等間隔で位置するように散気管２５に形成されている。散気管２５は、これら散気口２６が底板２１ａによって覆われないように底板２１ａから高さｈだけ上方に離して設けられ、且つ底板２１ａに平行に設けられている。これにより散気管２５内を流れる冷却空気は、この散気口２６から外方へと放出されるようになっている。
　このような散気管２５が設けられるケーシング２１内には、キルン７から排出される通常のセメントクリンカより低温（例えば、２０℃～６０℃の常温）のセメントクリンカが入れられており、ケーシング２１内がセメントクリンカによって満たされている。これにより、セメントクリンカが底板２１ａの上に堆積してデッド層２７（図３乃至５の二点鎖線参照）を形成している。このデッド層２７上には、搬送すべき粒状のセメントクリンカ（クリンカ層１４、図３及び４の二点鎖線参照）が載せられており、底板２１ａがこのデッド層２７を介して粒状のセメントクリンカ（クリンカ層１４）を支持している。
　また、ケーシング２１内をセメントクリンカで満たすことで、デッド層２７に散気管２５が埋まっている。即ち、散気管２５がデッド層２７の中に埋設されている。このように、デッド層２７に散気管２５を埋めることで、散気管２５から排出される冷却空気をこのデッド層２７のセメントクリンカの間を通してその上のクリンカ層１４に送ることができる。これにより、デッド層２７により冷却空気に適正な通過圧損を与えることができる。
　デッド層２７の通過圧損は、その層高と散気口２６の配置とサイズに対応した値となっており、ケーシング２１内を満たすことで形成されるデッド層２７の層高は、ケーシング２１の側壁２１ｄ，２１ｃに応じて決まる。それ故、デッド層２７の通過圧損は、ケーシング２１の形状と散気口２６の配置とに応じた値に定まっており、散気管２５の配置高さｈ、並びに散気口２６の口径及び個数を適切に設定することで、冷却ユニット１全体の通過圧損を所望の値にすることができる。
　このように通過圧損を所望の値にすることで、クリンカ層１４の層高差やセメントクリンカの粒径分布の偏りによるクリンカ層１４内における冷却空気の偏流を抑えることができる。即ち、略均一な分布の流量の冷却空気をクリンカ層１４に送ることができ、クリンカ層１４を均一に冷却することができる。具体的に説明すると、冷却ユニット１全体の通過圧損を適正な値にすることによって、冷却ユニット１及びクリンカ層１４の通過圧損に対するクリンカ層１４の層高差やセメントクリンカの粒径分布の偏りによる圧損差の割合を小さくすることができる。これにより、クリンカ層１４内において冷却空気が略真上に流れるようになり、冷却空気の偏流を抑えることができる。それ故、クリンカ層１４を均一に冷却することができる。
　また、散気管２５をデッド層２７内に埋設する構造であるので、散気管２５が高熱且つ移動するクリンカ層１４に直接接触することがない。それ故、散気管２５が熱によって損傷したり、クリンカ層１４の移動によって磨耗したりすることを防ぐことができる。
　更に、散気管２５を用いることで従来技術のように底板２１ａに冷却空気を供給する溝または孔を形成する必要がないので、底板２１ａから下方にセメントクリンカ及び粒状のセメントクリンカがこぼれ落ちることがない。また、搬送方向及び直交方向に壁２１ｂ～２１ｅが立設されているので、ケーシング２１内からセメントクリンカが搬送方向及び直交方向（即ち、前後左右）にこぼれ落ちることも防ぐことができる。更に、散気管２５の散気口２６が斜め下方に向かって開口しているので、セメントクリンカが散気口２６を介して散気管２５内に入ることを防ぐことができる。つまり、散気口２６は、セメントクリンカやセメントクリンカが散気口２６を通じて散気管２５内に進入しないような角度θをもって形成されている。これにより、散気口２６及び散気管２５がセメントクリンカによって詰まる事を防ぐことができ、所望の流量の冷却空気をデッド層２７を介してクリンカ層１４に送ることができる。
　このように構成されているクーラ装置２では、ロータリキルン７から排出された粒状のセメントクリンカを固定傾斜グレート１１上で受けて冷却ユニット列１３の方へと転がす。そして、セメントクリンカを冷却ユニット列１３の上に堆積させ、冷却ユニット列１３の上にクリンカ層１４を形成し、このクリンカ層１４を前述するような方法によって搬送方向に搬送する。搬送中、冷却空気供給ユニット２４（ファン）が可動しており、この冷却空気供給ユニット２４から下方空間２３を介してヘッダ２２の供給通路２２ａに冷却空気が供給される。ヘッダ２２内の冷却空気は、複数の散気管２５の冷却通路２５ａに一斉に送られ、各散気口２６を介して外方に放出される。散気口２６から放出された冷却空気は、デッド層２７のセメントクリンカの間を通って上昇し、クリンカ層１４へと達する。冷却空気は、クリンカ層１４の粒状のセメントクリンカと熱交換してそれを冷却しながらその間を通り、クリンカ層１４上部から上方へと抜けていく。上方に抜けた空気は、粒状のセメントクリンカと熱交換することによって高温になっており、高温になった空気の一部は、クーラ装置２から排出されて直接キルン７、もしくは排出管３１を介して仮焼炉６に導入されるようになっている。
　クーラ装置２では、このように冷却ユニット１によってクリンカ層１４の粒状のセメントクリンカを冷却しつつ搬送し、粒状のセメントクリンカが大気温度より数十度高い温度まで冷却し続ける。
　＜そのほかの実施形態について＞
　本実施形態では、デッド層２７を形成する粒状物としてセメントクリンカを用いたが、セメントクリンカ以外の耐熱の粒状物、例えば、金属やセラミック等の粒状物を用いてもよい。また、搬送される粒状物及びデッド層２７を形成する粒状物の粒径の大小は問わない。散気管２５の外形及び配置位置も前述のような形状及び位置に限定されず、搬送方向に直交していてもよく、また散気管２５を蛇腹状に形成して配置してもよい。また、本実施形態では、底板２１ａが平板であるが、下方又は上方に突出するＶ字状の板や直交方向又は搬送方向に傾斜する傾斜板であってもよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　１　冷却ユニット
　２　クーラ装置
　１３　冷却ユニット列
　１４　クリンカ層
　２１　ケーシング
　２１ａ　底板
　２２　ヘッダ
　２５　散気管
　２６　散気口
　２７　デッド層

Claims (6)

  1. 　高温の粒状搬送物を搬送しながら冷却するクーラ装置の冷却ユニットであって、
    　底板を有し、前記底板の上に前記粒状搬送物より低温の粒状埋設物を堆積させてデッド層を形成させ、前記デッド層を介して前記粒状搬送物を支持する支持部材と、
    　前記デッド層の中に埋設される位置に、前記デッド層に冷却空気を放出するための散気管とを備える、冷却ユニット。
  2. 　前記散気管は、前記粒状搬送物を搬送する搬送方向と平行に配置され、前記冷却空気を放出するための複数の散気口を有し、
    　前記複数の散気口は、前記散気管において前記搬送方向に間隔をあけて配置されている、請求項１に記載の冷却ユニット。
  3. 　前記散気口は、下方を向いて開口している、請求項２に記載の冷却ユニット。
  4. 　前記デッド層に埋設される位置には、複数の前記散気管と、前記複数の散気管を連結させて前記各散気管に冷却空気を供給するヘッダとが設けられ、
    　前記ヘッダは、前記搬送方向と直交する方向に配置されている、請求項３に記載の冷却ユニット。
  5. 　前記支持部材は、前記底板の外周縁部に立設される壁を有して箱状に構成されている、請求項１乃至４の何れか１つに記載の冷却ユニット。
  6. 　請求項１乃至５の何れか１つに記載の前記冷却ユニットを前記搬送方向に一列に並べて構成されている複数の冷却ユニット列を備え、
    　前記複数の冷却ユニット列は、前記搬送方向に直交する方向に並設されている、クーラ装置。
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