JPH10170167A

JPH10170167A - 焼塊冷却用格子板

Info

Publication number: JPH10170167A
Application number: JP32259296A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Marumoto; 隆弘丸本; Hidehisa Yoshizako; 秀久吉廻; Kazuto Fujiwara; 和人藤原
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】格子板の熱変形や熱摩耗等の熱焼損を防止す
ると共に、熱回収効率が良好で、長期的、安定的に連続
運転が出来る。【解決手段】クリンカの移送方向２０に複数連続して
設けられ、互いに重なり部１４を有すると共に、クリン
カを移送させつつ冷却する焼塊冷却用格子板２におい
て、重なり部１４のすき間１８に侵入するクリンカの排
出を容易にする空間１５をすき間１８の排出側に設け
る。更に、空間１５は、重なり部１４の上流側に位置す
る可動格子板３の下側に設けられた凹部６によって形成
され、凹部の深さＹは、重なり部のすき間寸法Ｘ以上と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼成装置等で生成
された焼塊を冷却する焼塊冷却用格子板及びこれを備え
た焼塊冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、焼塊冷却装置の一例を示す縦断
面図である。本焼塊冷却装置は、例えば焼成装置の一つ
であるキルンによって生成された焼塊であるクリンカ、
例えばセメントクリンカ又は他の天然物質等を冷却する
クリンカ冷却装置を示し、高温のクリンカ、例えば温度
１２００〜１４００℃のクリンカを冷却すると共に、焼
成用の２次空気を生成する焼塊冷却用格子板２（以下、
「格子板２」とも云う）を備え、キルンの熱経済性を向
上させるものである。クリンカ冷却装置１は、図示して
いない空気孔を有する格子板２と、冷却用空気３６を送
るための図示していない送風機と、クリンカ移送用の図
示していない駆動装置とを備えている。

【０００３】キルン２７で生成された高温のクリンカ３
３は、移送方向２０に配された格子板２の一端側に落下
する。格子板２は、移送方向２０に交互に配された可動
格子板及び固定格子板からなる。落下したクリンカ３３
は可動格子板の往復運動により格子板２の一端側から他
端側に運ばれる。この間、格子板２上に堆積したクリン
カ３３は、格子板２の下部の冷却用空気室２１から供給
される冷却用空気３６によって冷却される。一方、冷却
用空気室２１は、クリンカ３３の冷却効率を上げるた
め、通常移送方向２０に４〜６室に分割され、それぞれ
の部屋で空気量が調整される。格子板２の他端側には焼
塊ブレーカ２４が設けられ、クリンカ３３内の大きい塊
を破砕し一定粒度以下のクリンカ３３にする。

【０００４】冷却用空気３６は、専用高圧送風機により
格子板２下部の冷却用空気室２１に送気され、格子板２
の図示していない空気孔を通過し、赤熱したクリンカ３
３内を通過する際に熱交換し加熱され、昇温されるが、
この内、熱回収領域２２で加熱、昇温された高温のもの
は、バーナ燃焼用空気２５ａや予備焼成用空気２５ｂと
して回収されるが、低温のもの２６は余剰空気として集
塵後廃棄される。ここで、クリンカ冷却装置１の熱回収
効率ηは次式で定義される。

【０００５】 η＝（回収熱量）／（クリンカ持込み熱量）図８は、図７のクリンカ落下部におけるクリンカ３３の
堆積状態を示す断面図である。キルン２７からクリンカ
３３が落下する格子板付近では、通常、クリンカ３３は
山形状をなし、側壁２３近傍では谷のように低くなって
いる。クリンカ３３が格子板２（可動格子板）の往復運
動により下流に移送されるに従って除々に平均化され均
一な層となる。しかし、クリンカ落下部近傍ではクリン
カ３３の温度が１４００℃程度と極めて高く、クリンカ
の品質向上及び格子板２保護のために、クリンカ３３を
急冷する必要がある。

【０００６】更に、キルン２７の運転上の経済性を向上
させるため、冷却用空気３６を高温で回収し熱効率を高
める必要がある。この熱回収領域２２で回収される空気
は二次空気（バーナ燃焼用空気等のこと）と呼ばれてい
る。この熱回収領域２２ではクリンカ３３が偏在し、冷
却用空気３６はクリンカ層の薄い箇所を吹き抜けるた
め、回収される二次空気の温度が上昇せず、熱回収効率
の低下を招く。そして、クリンカ堆積部の冷却が不十分
となるため、長時間、高温のクリンカ３３と接触する格
子板２が熱焼損する。

【０００７】図９は、図７の幅方向における粗粒クリン
カ３４と細粒クリンカ３５の分離堆積状態を示す断面図
である。クリンカ３３が格子板２を移送される過程にお
いて、クリンカ３３は格子板２の下部から供給される冷
却用空気３６により、クリンカ冷却装置の幅方向で粒径
の大きい粗粒クリンカ３４と、粒径の小さい細粒クリン
カ３５とに分離される。

【０００８】粗粒クリンカ３４に比べて流動化開始速度
の小さな細粒クリンカ３５が、クリンカ落下部に山形状
に堆積したクリンカの表層を空気流に乗って移動する。
従って、細粒クリンカ３５は、格子板中央部に落下する
ものの、直ちに側壁２３へ移動させられ、最終的に側壁
２３近傍に堆積し、図９に示すような状態となる。細粒
クリンカ３５が集中する側壁近傍は、粗粒クリンカが集
中する中央部に比べて通気抵抗が大となるため、冷却用
空気３６が通過しにくく、中央部よりも冷却が極めて遅
くなり、高温のクリンカ３３が十分に冷却されない状態
で格子板２と直接接触することになり、格子板２の熱焼
損を招く。

【０００９】更に、主として通気抵抗の小さい中央部に
冷却用空気３６が通過するため、中央部に堆積する粗粒
クリンカ３４は過冷却状態となり、このような状態が移
送方向２０の広い範囲で生じるため、熱交換に寄与しな
い冷却用空気３６の比率が増加し、熱回収効率の大幅な
低下を招く。

【００１０】更に、格子板２の熱焼損が進行すると、熱
焼損が発生した箇所から高温のクリンカ３３が多量に冷
却用空気室２１内に落下するため、キルン２７を安定さ
せて長期的に連続運転出来ない虞れがある。

【００１１】従来は、熱回収効率を優先するために、冷
却用空気３６の量を極力少なくすることで、結果的に格
子板２の寿命を犠牲にして、３ヶ月に１回程度キルン２
７を停止する場合と、格子板２の寿命を優先して、冷却
用空気３６を必要以上に投入し、熱回収効率を犠牲にし
て、キルン２７を出来るだけ長く運転する場合の２通り
の方法がとられていた。しかし、大量生産・連続生産を
行なうことが前提のこれらのキルン２７では、キルン２
７を停止することなく長期間に渡って安定した運転が出
来ることが望まれると同時に、熱回収効率を向上してラ
ンニングコストを削減することが望まれている。

【００１２】図１０は、従来技術に係る焼塊冷却装置の
他の例を示し、（Ａ）は幅方向断面図、（Ｂ）は縦断面
図である。この焼塊冷却装置１ａは、冷却装置幅方向で
冷却用空気室２１が複数に分割され、熱回収効率の向上
及び格子板２の寿命延長を目的に開発されたものである
（代表例：米国フラー社ＣＦＧシステム)。この焼塊冷
却装置１ａは、幅方向に冷却用空気室２１を複数に分割
し所定の領域に所定の空気量を供給する専用の冷却用空
気供給梁２９と専用の格子板２とを用いており、冷却用
空気供給梁２９から、格子板２に冷却用空気３６が流入
する構造となっている。幅方向全域に渡って冷却用空気
供給梁２９を設置し、この梁２９内に複数の仕切り３０
を設けることにより、幅方向での空気量を調整出来るよ
うにしている。このような構造にすることで、焼塊冷却
装置１ａ幅方向における冷却用空気量のアンバランスを
低減し、熱回収効率を向上させると共に、格子板２の寿
命をも延長可能としている。

【００１３】又、冷却用空気供給梁２９は、複数に分割
された冷却用空気室２１毎にダクト又はフレキシブルホ
ース（以後、総称して「ダクト」と云う）が取り付けら
れている。更に、格子板２の重なり部には、格子板同士
の接触による磨耗を防止するため、すき間を設ける必要
がある。一方で、冷却用空気がこのすき間から洩れ込み
冷却性能を低下させるため、このすき間を出来るだけ小
さくする必要がある。従って、従来の実績から格子板間
のすき間の初期値Ｘ₀は４〜６ｍｍ程度に設定されてい
る。従来の焼塊冷却装置は、格子板２の空気孔１６（図
１０（Ｂ））及び格子板同士のすき間Ｘには、同一の冷
却用空気室から空気が供給されていたが、この装置は、
格子板２の空気孔１６に供給される空気と格子板同士の
すき間に供給される空気の供給系統が分離されているた
め、すき間からの焼塊の落下を防止するために、別途シ
ールファン及び冷却用空気室が必要となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】焼塊は、焼成装置から
焼塊冷却装置に連続的に供給され、格子板上の焼塊の状
態が時々刻々変化するので、格子板同士のすき間を通っ
て冷却用空気室に落下する焼塊の量をゼロにすることは
不可能である。特に、上述したように、冷却用空気の供
給系統が２つに分離される構造を有する焼塊冷却装置で
は、格子板間のすき間に焼塊粒子を噛み込んだ状態で格
子板が往復運動を続けるため、格子板の高温磨耗を生じ
る。

【００１５】更に、格子板間のすき間が拡大することに
より、一層大きな粒子径の焼塊がすき間に浸入し格子板
が変形する。格子板が熱変形や熱磨耗をすると、冷却用
空気室に落下する焼塊の量が過大となり、冷却用空気室
内に設けられた格子板固定用の梁やその駆動部の熱変形
や熱磨耗を同時に引き起こし、焼塊冷却装置を停止しな
ければならなくなる。

【００１６】更に、冷却用空気室内へ落下する焼塊の量
が多くなると、冷却用空気が冷却用空気室内へ逆流する
現象を生じ、熱回収効率が低下すると共に、焼塊の冷却
能力が低下し、焼塊冷却装置出口の温度を目標値まで低
減出来なくなり、生産量を抑制した運転を強いられる虞
れもある。

【００１７】本発明の第１の課題は、焼塊の移送方向に
複数連続して設けられ、互いに重なり部を有すると共
に、前記焼塊を移送させつつ冷却する焼塊冷却用格子板
において、格子板の熱変形や熱摩耗等の熱焼損を防止す
ると共に、熱回収効率が良好で、長期的、安定的に連続
運転が出来ることである。

【００１８】本発明の第２の課題は、焼塊を冷却する焼
塊冷却装置において、上記焼塊冷却用格子板を備え、熱
回収効率が良好で、長期的、安定的に連続運転が出来る
と共に、処理効率が向上することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、焼塊の移送方向に複数連続して設けら
れ、互いに重なり部を有すると共に、前記焼塊を移送さ
せつつ冷却する格子板において、前記重なり部のすき間
に侵入する焼塊の排出を容易にする空間を前記すき間の
排出側に設けたことである。すき間の排出側に空間を設
けたことにより、重なり部のすき間に侵入した焼塊の排
出を容易にし、格子板のすき間への焼塊の噛み込みを防
止し、格子板の熱変形や熱摩耗等の熱焼損を防止する。

【００２０】更に、上記焼塊冷却用格子板において、前
記空間は、前記重なり部の上流側に位置する格子板の下
側に設けられた凹部によって形成されたことである。上
流側に位置する格子板の下側に凹部を設け、空間を形成
したことにより、上記焼塊冷却用格子板の作用に加え、
上流側の格子板の下側を凹ませるという簡便な形状によ
り空間が形成され、格子板自体もコンパクトに形成され
る。

【００２１】更に、上記いずれかの焼塊冷却用格子板に
おいて、前記空間は、前記上流側に位置する格子板の凹
部と、前記重なり部の下流側に位置する格子板の重なり
部に設けられた逃げ部とによって形成されたことであ
る。下流側の格子板に逃げ部を形成することにより、上
記いずれかの焼塊冷却用格子板の作用に加え、上流側の
格子板の凹部と共に、空間が大きく形成され、焼塊の排
出が一層容易となる。

【００２２】更に、上記逃げ部を形成した焼塊冷却用格
子板において、前記逃げ部は、前記焼塊の移送方向と反
対方向に傾斜した傾斜面によって形成されたことであ
る。逃げ部が傾斜した傾斜面によって形成されたことに
より、上記逃げ部を形成した焼塊冷却用格子板の作用に
加え、下流側の格子板の形状が単純化されると共に、重
なり部のすき間に侵入する冷却用空気の通過抵抗が少な
く、すき間に侵入する焼塊量を少なくする。

【００２３】そして、上記凹部を設けたいずれかの焼塊
冷却用格子板において、前記凹部の深さは、前記重なり
部のすき間寸法以上としたことである。凹部の深さを重
なり部のすき間寸法以上としたことにより、上記凹部を
設けたいずれかの焼塊冷却用格子板の作用に加え、すき
間に侵入した焼塊は直ちに空間から確実に排出される。

【００２４】又、焼成装置で生成された焼塊の移送方向
に複数連続して設けられ、互いに重なり部を有すると共
に、前記焼塊を移送させつつ冷却用空気によって冷却す
る格子板と、該格子板に前記冷却用空気を圧送する送風
機と、前記格子板を駆動する駆動手段とを備えた焼塊冷
却装置において、前記格子板は、上記いずれかに記載の
焼塊冷却用格子板である。上記いずれかに記載の焼塊冷
却用格子板を備えた焼塊冷却装置は、熱回収効率が良好
で、しかも焼成装置を長期的に安定して連続運転出来
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る焼塊冷却用格
子板及びこれを備えた焼塊冷却装置の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。本実施の形態の焼塊冷却用
格子板２は、図７に示した焼塊冷却装置の一例であるク
リンカ冷却装置１に好適に利用出来る。図７において、
クリンカ冷却装置１は、例えば１日当たりの処理量が２
０００ｔ、装置の全長は約３０ｍである。キルン２７で
生成した１４００℃程度のクリンカ３３は、格子板２の
一方の端である一端部近傍に落下し、格子板２（可動格
子板）の往復運動により格子板の他方の端である他端部
へ移送される。この過程で、クリンカ３３は１５０℃程
度に冷却されるものである。

【００２６】図１は、本発明に係る焼塊冷却用格子板の
第１実施の形態を示す断面図である。第１実施の形態の
格子板２は、焼塊であるクリンカの移送方向２０に可動
格子板３と固定格子板９とを複数連続して設けたもの
で、この第１実施の形態の格子板２では、可動格子板３
が上流側に位置し、固定格子板９が下流側に位置する。
可動格子板３と固定格子板９とは、互いに重なる重なり
部１４を有すると共に、クリンカを移送させつつ、空気
孔１６から冷却用空気３６を圧送して冷却する。

【００２７】格子板３、９は、箱状に形成されたもので
あってクリンカの移送方向２０に対し可動格子板３の先
端部の下側に突起７を設けることにより、可動格子板３
の下側ですき間１８の排出側に凹部６が形成され、重な
り部のすき間１８に侵入するクリンカの排出を容易にす
る空間１５となっている。ここで、凹部の深さＹは、重
なり部のすき間寸法Ｘ以上としている。可動格子板３と
固定格子板９との関係は相対的なもので、図１の位置関
係が逆になる場合もあり、この場合は、固定格子板９の
次に別の可動格子板３がくる。凹部６は、固定格子板９
にも設けられる。

【００２８】以上の構造を有する第１実施の形態の格子
板２は、次のように作用する。即ち、すき間１８の排出
側で格子板３の下側に設けられた凹部６によって形成さ
れた空間１５を設けたことにより、重なり部のすき間１
８に侵入したクリンカの排出を容易にし、すき間１８へ
のクリンカの噛み込みを防止し、格子板の熱変形や熱摩
耗等の熱焼損を防止する。上流側の格子板３の下側を凹
ませるという簡便な形状により空間１５が形成され、格
子板３、９自体もコンパクトに形成される。

【００２９】そして、凹部の深さＹを重なり部のすき間
寸法Ｘ以上としたことにより、すき間１８に侵入したク
リンカは直ちに空間から確実に排出される。

【００３０】図２は、図１と同様の第２実施の形態を示
す断面図である。第２実施の形態の格子板２は、重なり
部１４の空間１５を、可動格子板３の凹部６と、固定格
子板９の重なり部１４に設けられた逃げ部１１とによっ
て形成したことである。逃げ部１１は、クリンカの移送
方向２０と反対方向に傾斜した傾斜面１２によって形成
されている。即ち、重なり部１４の空間１５は、クリン
カの移送方向２０に向って浅くするものである。

【００３１】固定格子板９に傾斜面の逃げ部１１を形成
することにより、可動格子板３の凹部６と共に、空間１
５が大きく形成され、すき間１８に浸入したクリンカを
効率良く、冷却用空気室側に排出可能となる。更に、固
定格子板９の形状が単純化されると共に、重なり部のす
き間１８に侵入する冷却用空気の通過抵抗が少なく、す
き間１８に侵入するクリンカ量を極力少なくする。図２
におけるその他の部分で、図１と同じ構造、作用部分に
は、図１と同じ参照番号を付けて、その説明を省略す
る。

【００３２】図３は、図１と同様の第３実施の形態を示
す断面図である。第３実施の形態の格子板２は、重なり
部１４における固定格子板９の逃げ部１１を段状にして
凹部が形成されたものである。第１、２実施の形態の格
子板と同様に、すき間１８に浸入したクリンカが良好に
排出される。図３におけるその他の部分で、図１、２と
同じ構造、作用部分には、図１、２と同じ参照番号を付
けて、その説明を省略する。

【００３３】次に、上記いずれかの焼塊冷却格子板を備
え、この焼塊冷却格子板に冷却用空気を圧送する送風機
と、この格子板を駆動する駆動手段とを備えたクリンカ
冷却装置は、熱回収効率が良好で、長期的に安定して連
続運転が出来る。

【００３４】次に、上記焼塊冷却格子板２の実施例につ
いて説明する。

【００３５】

【実施例】図４は、格子板下側の凹部深さＹと重なり部
のすき間寸法Ｘの関係を示した曲線図である。図７に示
したクリンカ冷却装置１に設けた格子板２について試験
した。格子板２は、すき間寸法Ｘの初期値Ｘ₀を４ｍｍ
に固定し、格子板下側の凹部の深さＹを、１ｍｍ〜８ｍ
ｍまで１ｍｍ刻みで変えたものを、それぞれ１０枚ずつ
設置して試験した。クリンカ冷却装置１を３ヶ月間連続
運転した後、すき間寸法Ｘを測定した。図４に示すよう
に、格子板間のすき間の初期値Ｘ₀が４ｍｍの場合に
は、格子板下側の凹部の深さＹが６ｍｍ以上であれば、
Ｘ＝Ｘ₀＝４ｍｍとなり、格子板２の変形を生じなかっ
た。同様に、初期値Ｘ₀を２ｍｍ及び６ｍｍに固定した
格子板の場合についても試験を行なったが、格子板下側
の凹部の深さＹが、それぞれ、４ｍｍ及び８ｍｍ以上の
場合に格子板の変形量がゼロとなった。

【００３６】このように、移送方向に連続して設置され
る格子板間の初期値Ｘ₀に応じて、格子板下側の凹部の
深さＹを決定することにより、格子板間のすき間へのク
リンカ粒子の噛み込みを防止出来、格子板が熱変形や熱
磨耗等の熱損傷を生じることがない。尚、すき間の初期
値Ｘ₀が大きくなるに従い、必要な凹部深さＹの値が変
化するのは、すき間に浸入するクリンカの粒子径が大き
くなるためである。即ち、格子板間のすき間寸法Ｘが大
きければ、大きな粒子がすき間に浸入するが、冷却用空
気の力により格子板のすき間から格子板上に押し出され
るよりも、重力により冷却用空気室側に落下する力の方
が大きくなり、排出力が大きくなるためである。

【００３７】図５は、すき間の初期値Ｘ₀が４ｍｍの場
合の、格子板下側の凹部深さＹとスピレージ（クリンカ
粒子の冷却用空気室への落下）量の関係を示した曲線図
である。図５に示すように、初期値Ｘ₀が４ｍｍの場
合、凹部深さＹを略６ｍｍより大きくすることで、格子
板２の変形量が減りスピレージ量が減少する。

【００３８】図６は、すき間の初期値Ｘ₀が４ｍｍの場
合の、格子板下側の凹部深さＹと熱回収効率（％）の関
係を示した曲線図である。凹部深さＹを略６ｍｍ以上に
することで、熱回収効率を向上出来ることが分かる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の焼塊冷却用格子板によれば、格
子板の熱変形や熱摩耗等の熱焼損を防止出来ると共に、
熱回収効率が良好で、長期的、安定的に連続運転が出来
る。

【００４０】又、本発明の焼塊冷却装置によれば、上記
焼塊冷却用格子板を備えることにより、長期的、安定的
に連続運転が出来ると共に、処理効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る焼塊冷却用格子板の第１実施の形
態を示す断面図である。

【図２】図１と同様の第２実施の形態を示す断面図であ
る。

【図３】図１と同様の第３実施の形態を示す断面図であ
る。

【図４】格子板下側の凹部深さＹと重なり部のすき間寸
法Ｘの関係を示した曲線図である。

【図５】すき間の初期値Ｘ₀が４ｍｍの場合の、格子板
下側の凹部深さＹとスピレージ量の関係を示した曲線図
である。

【図６】すき間の初期値Ｘ₀が４ｍｍの場合の、格子板
下側の凹部深さＹと熱回収効率の関係を示した曲線図で
ある。

【図７】焼塊冷却装置の一例を示す縦断面図である。

【図８】図７のクリンカ落下部におけるクリンカの堆積
状態を示す断面図である。

【図９】図７の幅方向における粗粒クリンカと細粒クリ
ンカの分離堆積状態を示す断面図である。

【図１０】従来技術に係る焼塊冷却装置の例を示し、
（Ａ）は幅方向断面図、（Ｂ）は縦断面図である。

【符号の説明】

１クリンカ冷却装置（焼塊冷却装置）２焼塊冷却用格子板３可動格子板５下側６凹部９固定格子板１１逃げ部１２傾斜面１４重なり部１５空間１８すき間２０移送方向２７キルン（焼成装置）３３クリンカ（焼塊）Ｘすき間寸法Ｙ凹部の深さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼塊の移送方向に複数連続して設けら
れ、互いに重なり部を有すると共に、前記焼塊を移送さ
せつつ冷却する焼塊冷却用格子板において、前記重なり
部のすき間に侵入する焼塊の排出を容易にする空間を前
記すき間の排出側に設けたことを特徴とする焼塊冷却用
格子板。
【請求項２】請求項１において、前記空間は、前記重
なり部の上流側に位置する格子板の下側に設けられた凹
部によって形成されたことを特徴とする焼塊冷却用格子
板。
【請求項３】請求項１又は２において、前記空間は、
前記上流側に位置する格子板の凹部と、前記重なり部の
下流側に位置する格子板の重なり部に設けられた逃げ部
とによって形成されたことを特徴とする焼塊冷却用格子
板。
【請求項４】請求項３において、前記逃げ部は、前記
焼塊の移送方向と反対方向に傾斜した傾斜面によって形
成されたことを特徴とする焼塊冷却用格子板。
【請求項５】請求項２乃至４のいずれかにおいて、前
記凹部の深さは、前記重なり部のすき間寸法以上とした
ことを特徴とする焼塊冷却用格子板。
【請求項６】焼成装置で生成された焼塊の移送方向に
複数連続して設けられ、互いに重なり部を有すると共
に、前記焼塊を移送させつつ冷却用空気によって冷却す
る格子板と、該格子板に前記冷却用空気を圧送する送風
機と、前記格子板を駆動する駆動手段とを備えた焼塊冷
却装置において、前記格子板は、請求項１乃至５に記載
の焼塊冷却用格子板であることを特徴とする焼塊冷却装
置。