JPH09188549A - 焼塊冷却装置用グレートプレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グレートプレートの熱焼損を減じ、寿命を延
長する。 【解決手段】焼塊冷却装置用のグレートプレート３の焼
塊に接する側の面（表面）に、焼塊が移送される方向と
直交する方向に長手方向を配置した複数個の溝状の凹部
１１を設け、更にこの溝状の凹部１１の側壁６に、凹部
１１の内部とグレートプレート３の裏面を連通する冷却
空気孔９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温の塊状の物
体、例えばキルンから排出された焼塊、を移動させつつ
冷却する焼塊冷却装置に設置され、焼塊を支持しかつ冷
却するグレートプレートに関する。

【０００２】

【従来の技術】セメントプラントにおける焼塊冷却装置
を例にとって説明する。図７に示すように、バーナ５の
燃焼炎で加熱されるロータリーキルン１から落下した焼
塊（赤熱したクリンカ）２は、固定グレート及び可動グ
レートより構成されるグレート３上に堆積し、グレート
３下方のクリンカ冷却空気室４から送られる冷却空気に
よって冷却される。また、クリンカ冷却空気室４はクリ
ンカの冷却効率を上げるために、通常、クリンカ移送方
向に４〜６室に分けられている。ロータリーキルン１か
らクリンカ２が落下する付近では、通常クリンカ２は図
８に示すようにグレート３上に山をなすが、冷却装置側
壁部では谷のように低くなる。クリンカ２が谷のように
低くなった部分ではグレート３を通過した冷却空気がク
リンカ冷却に十分に使用されないため、２次空気として
熱を回収しにくい。そして、クリンカが冷却装置内で移
送中においては、クリンカは、グレート３下から供給さ
れる冷却空気により、冷却装置幅方向に粗粒部と細粒部
とが分離してしまう。

【０００３】このクリンカの細粒部は粗粒部に比較して
通気抵抗が大であり、冷却空気が通過しにくく、従って
冷却も、クーラ中央部に残る粗粒部に比べて遅くなる現
象を生じる。冷却空気が通過しにくくなると、高温のク
リンカ２とグレート３が長時間直接接触することにな
り、グレートプレートが熱焼損する。グレートプレート
の熱焼損が進行すると欠損部から高温のクリンカが冷却
空気室４に落下するため、セメントプラントを長期的に
連続稼動できないという問題がある。グレートプレート
の寿命は、通常、半年から１年程度であるため、定期的
にプラントを停止しグレートプレートを交換しなければ
ならない。

【０００４】そこで、近年、熱焼損を軽減したグレート
プレートが開発され、セメントプラントに適用されつつ
ある。例えば、図９に示すように、グレートプレート
を、グレート基材８と、グレート基材８の表面に接合さ
れた金属台７と、金属台７の表面の一部に埋め込んだ耐
熱性の高いセラミック片１０とで構成した例（実公平５
−２３５５０号公報）や、図１０に示すように、グレー
ト表面に凹部を設けてグレートプレートの熱焼損を防止
する構造（特公昭５１−２２０１０号公報）が考案され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セラミ
ック等の耐摩耗耐高温材料を用いたグレートプレートで
は、セラミック等を用いた箇所の熱焼損は防止出来るも
のの、他の箇所の熱焼損は防止できない。さらに、セラ
ミックは成形が困難であるため、コストがかかるという
問題もある。また、グレート表面に凹部を設け、凹部に
常に冷却空気にさらされる冷却粗粒焼塊を保持すること
で、高温の焼塊が直接グレートプレートに接触するのを
避けるようにしたものは、熱焼損及び摩耗を防止するこ
とができるが、グレートプレートが摺動するため、単純
に凹部を設けただけでは、凹部内の焼塊は上部の焼塊に
より押しつぶされ、粉砕される。粉砕されて細かくなっ
た焼塊は、凹部に保持されることなく冷却空気に搬送さ
れ、凹部内より排出されてしまう。さらに、図１０のひ
れ１３やグレートプレート先端部１４では冷却空気が十
分に供給されないため、熱焼損しやすいという問題があ
る。

【０００６】本発明の目的は、グレートプレートの熱焼
損を減じ、グレートプレートの寿命を延長するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、焼塊を移動させつつ冷却する焼塊冷却装
置で互いに部分的に重なりあって配置されて前記焼塊の
支持及び冷却を行うグレートプレートにおいて、焼塊を
支持する側の面に焼塊の移動方向と直交する方向に延在
する複数個の溝状の凹部を設け、該溝状の凹部の側壁に
該凹部の内部と外部を連通する冷却空気孔を形成したこ
とを特徴とする。

【０００８】焼塊冷却装置内を焼塊が移送される方向と
凹部の長手方向が直交するように、複数個の溝状の凹部
を設け、さらに凹部の側壁部に空気冷却孔を設けること
により、確実に粗粒焼塊を凹部に保持し、凹部に保持さ
れた焼塊が入れ替わるのをなくして、さらに、グレート
プレートの凹部側壁部並びに先端部を効果的に冷却し、
グレートプレートの熱焼損を防止するものである。

【０００９】焼塊冷却装置内を焼塊が移送される方向と
凹部の長手方向がが直交するように複数個の溝状の凹部
を設けることにより、粗粒焼塊を凹部内に充填・冷却さ
れたままの状態で保持できる。したがって、高温の焼塊
はこの冷却焼塊の上を冷却装置出口に向かって移送され
るため、グレートプレートと直接接触することが少なく
なり、グレートプレートの焼損及び摩耗を大幅に低減で
きる。さらに、従来では、凹部と凹部の間の側壁及び先
端部の冷却が悪く、これらの部分が熱焼損を起こしてい
たが、側壁部に冷却空気孔を設けることにより、上述し
たような箇所にも十分に冷却空気が供給でき、熱焼損の
発生を抑制できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（ａ）全体の構成 セメントクリンカ冷却装置に本発明のグレートプレート
を適用した場合を例にとって説明する。装置全体の構成
は前記図７と同様である。セメントクリンカ冷却装置の
１日当たりの処理量は２０００ｔ、全長は３０ｍであ
る。キルン出口から排出された１４００℃程度のクリン
カは、冷却装置の入口部分に落下し、グレートの摺動に
より冷却装置出口へと送られる。この過程で、クリンカ
は１００℃以下に冷却される。図１に本発明の実施例で
あるグレートプレート３を示す。グレートプレート３の
クリンカ移送方向の上流側の端部（重なり部ｄ）の上
に、上流側グレートプレートの下流側端部が重ねられ、
グレートプレート３の下流側端部は下流側グレートプレ
ートの上流側端部の上に重ねられている。

【００１１】本実施例のセメントクリンカ冷却装置で
は、グレートプレート３の下方の冷却空気室４は、装置
長手方向（クリンカ移送方向）に５つに分割されてい
る。また、グレートプレートの表面（クリンカを支持す
る側の面）の、上流側グレートプレートの下流側の端部
が重ねられる部分を除いた部分（非重なり部ｃ）には、
クリンカ移送方向に対して長手方向を直交させた、深さ
ｈの５つの溝状の凹部１１が形成されている。各溝状の
凹部１１の、狭い方の凹部幅ａ（クリンカ移送方向の凹
部幅）は、グレートプレートの重なり部分を除いた残り
の長さの１０％に設定されている。溝状の凹部１１は、
グレートプレート３の裏面（下面）に、クリンカ移送方
向に垂直な方向に延びる凸部を形成し、グレートプレー
ト３下方の冷却空気室４は、前記５つの凸部により、装
置長手方向（クリンカ移送方向）に５つに分割されてい
る。前記凸部の側壁、すなわち溝状の凹部１１の側壁６
には、長方形の３個の冷却空気孔９が形成されている。
冷却空気孔９は、凹部１１内部と、グレートプレート３
の裏面を連通し、冷却空気室４に送られる冷却空気を凹
部１１内部に導くようになっている。

【００１２】（ｂ）各構成部分の相互関係、作用 グレートプレートの表面に長手方向をクリンカ移送方向
に対して直交させた複数の溝状の凹部１１を形成し、各
凹部の狭い方の凹部幅ａをグレートプレートの上流側重
なり部分を除いた残りの長さ（クリンカ移送方向の長
さ）の１０〜２０％に設定し、凹部の深さｈを凹部の狭
い方の幅ａよりも大きくすることで粗粒焼塊の保持能力
が大となった。溝状の凹部１１の長手方向が焼塊移送方
向と垂直になるように凹部を形成するのが有利なこと
は、凹部の長手方向が焼塊移送方向と平行になるように
凹部を形成した場合と、凹部の長手方向が焼塊移送方向
と垂直になるように凹部を形成した場合の粗粒焼塊の保
持能力（最初に充填しておいた焼塊が実機運転中に置換
されたかどうかで判断した）を測定した結果を示した図
２から明らかである。粗粒焼塊の保持能力が高くなるこ
とで、グレートプレート３が、冷却された粗粒焼塊を介
して高温の焼塊を支持する時間が長くなり、グレートプ
レート３の熱焼損が低減される。これにより、グレート
プレート３の寿命が長くなる。

【００１３】さらに、図３に示すように、凹部の長手方
向が焼塊移送方向と平行になるように凹部を設けたグレ
ートプレートでは、流れ方向の凹部のない箇所は焼塊と
グレートプレートが直接接触し、焼塊が冷却されにく
く、熱焼損や摩耗を起こしやすいという問題があった。
一方、凹部の長手方向が焼塊移送方向と垂直になるよう
に凹部を設けたものでは、焼塊が冷却空気にさらされる
距離（時間）を長くでき、クリンカの冷却能力が向上
し、熱回収効率も向上すると同時に熱焼損や摩耗も低減
できた。

【００１４】図４に、凹部の焼塊移送方向の幅ａを変化
させたときの、凹部の焼塊保持能力の変化を、横軸に非
重なり部の長さｃに対する凹部の幅ａの比をとり、縦軸
に焼塊保持能力をとって示す。焼塊保持能力は、凹部へ
の焼塊初期充填量に対する所定時間後の焼塊保持量の比
で示してあり、値が大きいほど焼塊保持能力が大きく、
非更新効果があることを示している。図４から、凹部の
狭い方の幅ａが非重なり部の長さＣの１０〜２０％の範
囲において、最も焼塊の保持能力が高いことが分かる。

【００１５】図５に、凹部の深さｈを変化させたときの
凹部の焼塊保持能力の変化を、横軸に凹部の幅ａに対す
る凹部の深さｈの比をとり、縦軸に焼塊保持能力をとっ
て示す。図５より、凹部の狭い方の幅ａを上記１０〜２
０％の範囲に固定して、深さｈのみを深くしていっても
焼塊の保持能力が向上することが分かる。特に、（凹部
の深さｈ）／（凹部の幅ａ）が２以上であると、（凹部
の深さｈ）／（凹部の幅ａ）が１．５以下である場合に
比べ、焼塊の保持能力が約１．６倍である。

【００１６】また、凹部１１の側壁６に設けられた冷却
空気孔９により、凹部１１内に十分な冷却空気が供給で
き、熱焼損の発生を抑制できる。冷却空気孔９が凹部１
１の底面でなく、側壁に形成されているので、高温のク
リンカが冷却空気室４に落下する恐れもないし、冷却空
気孔９がクリンカで塞がれてしまう恐れも少ない。グレ
ートプレート先端部１４においても、裏面に接する位置
に冷却空気室４が配置され、十分に冷却空気が供給で
き、熱焼損の発生を抑制できる。さらに、複数個の溝状
の凹部１１を、グレートプレート裏面側に畝状の凸部を
突出させて形成したので、図１０に示すようなひれ１３
が不要となり、ひれに起因する熱焼損の発生がなくなっ
た。

【００１７】他の実施例 本発明の他の実施例を図６に示す。本実施例は、冷却装
置内を焼塊が移送される方向と直交する方向に設けられ
た凹部の狭い方の幅ａを平らな面の幅ｓよりも大きくす
るものである。このような構造とすることで、凹部と凹
部または凹部と側壁に囲まれたグレートプレート裏面溝
のすき間ｇが狭くなり、この溝を通過する際に冷却空気
は大きな圧力損失を生じるため、冷却空気孔９を通過す
る冷却空気量がグレートプレート上面の焼塊の粒度分布
に受ける影響が小さくなり、空気量のアンバランスを低
減することが可能となった。

【００１８】

【発明の効果】本発明をセメントプラントの焼塊冷却装
置に適用することにより、グレートプレートの長寿命化
が可能となり、さらに熱回収率も向上できる。特に、グ
レートプレートの長寿命化には効果が大であり、従来、
半年程度であったグレートプレートの寿命を２年〜３年
に伸ばすことが可能である。そのため、プレートの交換
費用を削減できるとともに、プラントを長期に運転でき
るようになるため、生産性も大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したグレートプレートを示す図で
ある。

【図２】凹部の長手方向が焼塊移送方向に対して平行な
場合と垂直な場合の焼塊の非更新効果の違いを示す図で
ある。

【図３】凹部の長手方向が焼塊移送方向に対して平行な
場合と垂直な場合の焼塊の冷却形態の違いを示した図で
ある。

【図４】凹部の幅を変化させたときの焼塊の非更新効果
を説明する図である。

【図５】凹部の深さを変化させたときの焼塊の非更新効
果を説明する図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す図であり、凹部の幅
よりも平面部の幅を狭くした例である。

【図７】焼塊冷却装置の概略を説明する図であり、セメ
ントクリンカ冷却装置を例に説明した図である。

【図８】焼塊落口における焼塊の堆積状態を説明する図
である。

【図９】グレートプレートの一部に耐熱性の高いセラミ
ックを用いたグレートプレートの従来例を示す図であ
る。

【図１０】グレート表面に凹部を設けたグレートプレー
トの従来例をを示す図である。

【符号の説明】

１ キルン ２ 焼塊 ３ グレート ３ａ 凹部平行型
グレート ３ｂ 凹部直交型グレート ４ 冷却空気室 ５ バーナ ６ 側壁 ７ 金属台 ８ グレート基材 ９ 冷却空気孔 １０ セラミック
片 １１ 凹部 １２ 非冷却領域
（グレート平面部） １３ ひれ １４ グレートプ
レート先端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 明 神奈川県横浜市磯子区磯子一丁目２番10号 バブコック日立株式会社横浜エンジニア リングセンタ内 (72)発明者 藤原 和人 神奈川県横浜市磯子区磯子一丁目２番10号 バブコック日立株式会社横浜エンジニア リングセンタ内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼塊を移動させつつ冷却する焼塊冷却装
   置で互いに部分的に重なりあって配置されて前記焼塊の
   支持及び冷却を行うグレートプレートにおいて、焼塊を
   支持する側の面に焼塊の移動方向と直交する方向に延在
   する複数個の溝状の凹部を有し、該溝状の凹部の側壁に
   該凹部の内部と外部を連通する冷却空気孔が形成されて
   いることを特徴とする焼塊冷却装置用グレートプレー
   ト。
2. 【請求項２】 各凹部の焼塊移動方向の幅が、グレート
   プレートの重なり部分を除いた残りの長さの１０〜２０
   ％であることを特徴とする請求項１に記載の焼塊冷却装
   置用グレートプレート。
3. 【請求項３】 凹部の深さが、凹部の焼塊移動方向の幅
   の少なくとも２倍であることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の焼塊冷却装置用グレートプレート。
4. 【請求項４】 凹部の焼塊移動方向の幅が、凹部と凹部
   の間の平らな面の焼塊移動方向の幅よりも大きいことを
   特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼塊冷却装
   置用グレートプレート。