JP5116922B2 - 粒状物質の冷却装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒状物質、特に鉄工業で使用される原料を冷却する装置に関するものであって、該装置は処理すべき材料を支持するための格子と、冷却ガス、特に冷却空気を前記格子および前記格子の上に設けられた粒状物質を介して押し出すために前記格子の下方に前記格子の側方にあって下方に延在する送風ケース壁によって形成される送風ケースと、上方に延在する側壁とを有して成る。
【０００２】
【従来の技術】
同種の装置は欧州公開公報第０１２７２１５号から周知となっている。この装置は円形冷却器として形成され、円弧状のガスを透過する格子からリング状の無端の格子帯（独語：Rostband）が形成されている。供給箇所では冷却すべき材料が恒常的に一定の層高（層厚）をなすように供給され、およそ１回転後に排出箇所において冷却された材料が再び除去される。
【０００３】
このような装置では格子に供給可能な冷却すべき材料の最大量は、送風出力、側壁の高さおよび、送風出力によっては冷却される材料の実現すべき最終温度によって限定される。
【０００４】
周知のようにこのような冷却装置の経済的な作動は、単位時間あたりの冷却可能な材料の量に依存し、その場合冷却される材料の「品質」は等しく保持され、最終温度を超過してはならないが、冷却装置の経済的な作動は同時に冷却ガスから排出されるエネルギーを回復できる効率に与かるところが大きい。欧州公開公報第０１２７２１５号から周知の装置においては冷却ガスによる冷却作用が最適に利用されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って対象となる発明の課題は従来技術から周知の不利点を防止し、従来技術に比して多くの量の粒状物質を単位時間あたりに冷却することができ、しかも粒状物質の最終温度を変えずに冷却する装置を提供することである。本発明はほぼ同量の冷却ガスを使用して実現しなければならない。すなわち既存の装置を変更するにあたり、必ずしも出力のより大きな送風器を取り付ける必要はない。このような送風器を作動させると装置に損害を与える可能性もある。また新たな装置を設計する際には冷却装置の機械的部材の寸法をより小さくすることができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は本発明により格子の側方端部に、外側に接続するガスを透過しない支持部材を設けることによって解決される。この場合、側壁は支持部材の外端部に接続するため、各側壁が側壁の下方に設けられた送風ケース壁に対して支持部材の幅分だけずらされ、側壁の距離に対するガスを透過可能な格子の幅の比は0.85から0.75である。
【０００７】
このようにガスを透過しない支持部材によって格子の幅を拡大するという手段は驚くべき結果をもたらした。すなわち従来の層高を保持しながら、単位時間あたりにより多くの粒状物質を同じ温度に冷却することができ、しかも従来の実施の形態に対して送風出力を増大させる必要もなかった。
【０００８】
格子を拡大する同様の手段は焼結装置においても、例えば欧州公開公報第０４９８７８８号に記載の通り周知である。
【０００９】
しかしながら焼結機と本発明による冷却装置は重要な点で相違する。焼結機では熱処理を必要とする、集塊物を熱的に処理する方法のみが実施される。すなわち例えば焼結物の製造である。
【００１０】
それに対して本発明による装置では前記の方法とは全く逆の方法、すなわち粒状物質の冷却が行われる。
【００１１】
焼結機では処理ガスが上方から下方に積載層を介して導かれ、通常は欧州公開公報第０４９８７８８号に記載のように吸収される。
【００１２】
本発明の装置ではガスは逆の方向に積載層を介して導かれ、しかも排気すなわち押し出される。
【００１３】
焼結機ではガスの通り方と焼結混合物に固有の特性（ガス透過性が少ない）のために、わずかな層高しか実現されず、最大７０cmまでであるが、本発明による装置では層厚１０００mmをはるかに超える積載層を冷却することができる。
【００１４】
側壁の高さは好適には１０００mm以上に形成され、少なくとも１４００mm以上に形成される。側壁の高さは１６００から１７００mmが特に好適である。これらの数値は当然ながらそれぞれ対応する粒状物質の積載層の層高を意味するものである。
【００１５】
欧州公開公報第０４９８７８８号に記載の装置の場合のように、ガスが積載層を通過して吸収されると、送風器は加熱されたガスを１０００mm以上の層厚の抵抗に抗して供給しなければならなくなる。このように加熱されたガスの容積は加熱されない冷却ガスの容積に比して当然はるかに大きい。そのために出力のより大きな送風器が必要となるのであるが、本発明による装置ではそのような出力の大きな送風器は設けなくてよい。本発明による装置では冷却ガス、好ましくは冷却空気が大気温度で下方から積載層を介して押し出されるためである。
【００１６】
好適な実施の形態によれば側壁の相互の距離に対するガスを透過可能な格子の幅の比は0.85から0.75である。
【００１７】
これは装置の幅全体または側壁相互の距離に対するそれぞれの支持部材の幅の割合が7.5から12.5%であることを意味する。
【００１８】
冷却ガスは格子を通過した後、熱い粒状物質と接触し、強く加熱され、膨張する。ガスを透過可能な格子の幅と側壁の距離がほぼ等しい装置であれば、積載層を介して失われる圧力は非常に増大する。しかしながら本発明では格子を通過した後に通過可能な冷却ガスの断面が拡大するので、従来周知の冷却装置に対して特に必要とされる送風出力は減少する。
【００１９】
断面が大きくなるため、送風器の供給出力が等しい場合にガス流の速度は減少する。それによって冷却ガスが積載層に滞留する時間が増大し、熱い粒状物質と冷却ガスとの熱交換が向上し、冷却効率が高まる。
【００２０】
ガスを透過させない支持部材を設け、その支持部材に側壁を接続することにより、さらなる有利点が得られる。粒状物質の積載層を格子に供給する場合、周辺領域には常にいくらかの分離が見られる点である。すなわち粒の直径が比較的大きな粒子の割合は積載層の中心部よりも側壁際の方が高い。
【００２１】
さらに粒状物質の積載層はこのような積載層が垂直な側壁に当接しているところでは積載される密度が小さくなる。これら二つの条件によって積載層が側壁に接する部分は積載層の中心領域よりもガス透過性が高く、そのため冷却ガスは特に周辺領域を介して流れる（「二次空気」）。周辺領域の方が容易にガスを透過するために、二次空気の発生を完全には阻止できないが、積載層の「中心部の比率」をできるだけ大きくして、二次空気の割合をできるだけ小さく保持することは有利である。ガスを透過しない支持部材によって積載層は単に拡大されるだけではなく、冷却ガスが格子の縁から周辺領域を通過する経路も拡大され、従ってこの経路が冷却ガスに対して有する抵抗も増大する。このように全体として本発明による支持部材によってガス透過プロファイルは均一化される。
【００２２】
このような作用をできるだけ包括的に利用するためには支持部材の幅が少なくとも１５０mm、好適には４５０mm以下であるのが有利である。
【００２３】
さらなる実施の形態によれば、支持部材は格子面から側壁に向かって上昇するように形成されている。
【００２４】
従って支持部材の断面は３角形状をなし、これによって構成全体の機械的安定性および剛性の程度が増大する。
【００２５】
下方に回動可能な格子によって装置から物質を排出する場合には、上方の側壁に向かって上昇する支持部材は、冷却された物質が支持部材に残留するのを防ぐ。支持部材が側壁に向かって上昇する角度は好適におよそ３０°から４５°である。
【００２６】
支持部材にはさらに好適に摩耗保護部が設けられている。例えば支持部材に板を設けたり、溶接可能で取り替え可能な装甲部を設けたりする。
【００２７】
本発明はさらに粒状物質、特に鉄工業で使用される原料を、積載層に冷却ガス、特に冷却空気を通過させることによって冷却する方法に関するものでもある。
【００２８】
本発明による方法は従来技術に比べて多い量の粒状物質を単位時間あたりに冷却することができ、その際達成された粒状物質の最終温度を超えることもない。発明はほぼ等しい量の冷却ガスを用いて実現することができる。
【００２９】
前記の課題は本発明により、冷却ガスが流れ断面の異なる二つの領域を介して連続的に押し出されることによって解決される。このとき中心部における第２の断面は第１の断面よりも大きく選択され、断面のより大きな第２の領域は粒状物質の積載層を有し、１つの領域の第２断面幅に対する第１断面幅の比は0.85から0.75の範囲から選択される。
【００３０】
前記二つの断面の大きさが等しい実施の形態の場合とは異なり、中央部の流れ断面がより大きいために冷却ガスの流れる速度は遅く、従って冷却ガスは積載層により長い時間滞留し、積載層を通過する際に冷却ガスから得られる熱エネルギーも大きくなる。従ってより多くの量の粒状物質を同じ温度で冷却することができ、冷却ガスを供給するためのエネルギー消費を増大させる必要もない。
【００３１】
本発明による方法では、第２の領域の断面が１次元においてのみ、好適には幅のみが第１の領域よりも大きくなるように選択されると有利である。
【００３２】
本発明による方法の好適な実施の形態では、１つの領域の第２の断面の幅に対する第１の断面の幅の比は0.75から0.85の範囲から選択される。
【００３３】
本発明はさらに粒状物質を冷却するための装置を変更するための方法に関するものである。該装置は処理すべき材料を支持するための格子と、冷却ガス、特に冷却空気を前記格子および前記格子の上に設けられた粒状物質を介して押し出すための前記格子の下方に設けられ前記格子の側方にあって下方に延在する送風ケース壁によって形成される送風ケースと、上方に延在する側壁とを有して成り、前記側壁は本発明による装置において前記格子の側方端部の外側に接続して設けられている。
【００３４】
このような方法は格子の側方端部と側壁との間にガスを透過しない支持部材を設け、それによって各側壁がその下に設けられた送風ケース壁に対して支持部材の幅分だけ外側にずらされていることを特徴とする。
【００３５】
このような方法により、既存の装置を好適に本願による装置に変更することができ、しかも投資コストと変更のための時間は最小限で済む。
【００３６】
本発明による装置は様々な方法で実現することができる。例えば（欧州公開公報第０１２７２１５号から周知となっている）円形冷却器または直線的冷却器（straight coolerまたはcooling conveyor）に対して用いることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図１に示す実施の形態に基づいてより詳しく説明する。
【００３８】
図１は冷却器の格子帯の垂直断面を表し、駆動装置、格子のガイド、送風ケースの被覆部など本発明にとって重要でない部材は示されていない。
【００３９】
図１に示す実施の形態では格子１は、格子１の下方に設けられて格子１に直接的に当接する送風ケース２を有し、送風ケースは格子１の側方にあって下方に延在する送風ケース壁３によって形成され、図に示されない圧縮送風器に接続されている。圧縮送風器によって冷却ガスが下方から上方に格子１と粒状物質の積載層８を介して押し出される。
【００４０】
格子１の両側端部４にはガスを透過しない支持部材５が接続している。支持部材５は図に示す実施の形態ではほぼ３角形の断面形状を有しているが、例えば板状など他の形成も可能である。
【００４１】
支持部材５の外端部６には側壁７が当接し、側壁は上方に延伸し、図に示すように垂直に設けられるが、外側に傾斜して設けることもできる。
【００４２】
１点鎖線で表されているのは従来技術から周知の側壁７aの配置である。従来の実施の形態に比べて、側壁７aの距離Aは支持部材５の幅Bの２倍分だけ拡大されて、側壁７の距離Cとなっている。
【００４３】
冷却ガスの流れの方向は矢印９，１０，１０aによって示され、矢印の長さはそれぞれのガスの速度と相関している。冷却ガスの供給量が等しい時、側壁の距離Aの場合の積載層８におけるガス速度を矢印１０aによって表し、側壁の距離Cの場合の積載層８におけるガス速度を矢印１０によって表す。中心部のガス速度は側壁の距離が増大するに従って減少し、それとともに積載層８におけるガスの滞留時間は増大する。
【００４４】
本発明による装置は最大量の粒状物質を最短の時間で最小限のエネルギーの投入（または最大限のエネルギーの回復）により冷却しなければならいようなあらゆる方法に使用することができる。
【００４５】
本発明による装置は特に製鉄業において焼結物または燃焼された小塊物を冷却するために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 冷却器の格子帯の垂直断面を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ 格子
２ 送風ケース
３ 送風ケース壁
４ 側方端部
５ 支持部材
７ 側壁
８ 粒状物質

Claims (11)

1. 粒状物質を冷却する装置であって、該装置は、処理すべき材料（８）を支持するための格子（１）と、冷却ガスを前記格子（１）および前記格子の上に設けられた粒状物質（８）を介して押し出すために前記格子の下方に設けられ前記格子（１）の側方から下方に延在する送風ケース壁（３）によって形成される送風ケース（２）と、上方に延在する側壁（７）とを有して成る装置において、
   前記格子（１）の側方端部（４）に外側に接続されるガスを透過しない支持部材（５）が設けられ、前記側壁（７）は前記支持部材（５）の外端部（６）に当接するため、各側壁（７）が該側壁の下方に設けられた前記送風ケース壁（３）に対して支持部材（５）の幅（Ｂ）分だけずらされ、前記側壁（７）間の距離（Ｃ）に対するガスを透過可能な格子の幅（Ａ）の比は０．７５から０．８５であり、前記支持部材（５）は、前記格子（１）の側方端部（４）の位置から、前記側壁（７）に向かって上方に傾斜した内面を備えていることを特徴とする装置。
2. 前記粒状物質は、鉄工業で使用される原料であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記冷却ガスは、冷却空気であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記側壁（７）の高さが１０００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記側壁（７）の高さが１４００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記側壁（７）の高さが１６００ｍｍから１７００ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 支持部材（５）の幅（Ｂ）が１５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の装置。
8. 支持部材（５）の幅（Ｂ）が４５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記支持部材に摩耗保護部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
10. 請求項１から９に記載の装置を用いた粒状物質の冷却方法。
11. 請求項１から９に記載の装置を用いて粒状物質を冷却する装置の容量を高める方法。

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