クリンカクーラ
【課題】
クリンカクーラのプッシャにおいて、高温強度の不足および硫化腐食の進行などを低減することによって、クリンカクーラからセメントクリンカがこぼれることを防止する。
【解決手段】
ロータリーキルンで焼成されたセメントクリンカが落下する位置に設けられたプッシャに続いて可動グレート板と固定グレート板とが交互に配列されて下流側に延び、各グレート板の内部に貫通形成されたスリットから各グレート板の上部に形成された空気孔を通じて空気を供給するように構成されたクリンカクーラおいて、前記プッシャのセメントクリンカとの接触構造面の中心から下半部の厚みが上半部の厚みよりも大きいことを特徴とするクリンカクーラ。
クリンカクーラのプッシャにおいて、高温強度の不足および硫化腐食の進行などを低減することによって、クリンカクーラからセメントクリンカがこぼれることを防止する。
【解決手段】
ロータリーキルンで焼成されたセメントクリンカが落下する位置に設けられたプッシャに続いて可動グレート板と固定グレート板とが交互に配列されて下流側に延び、各グレート板の内部に貫通形成されたスリットから各グレート板の上部に形成された空気孔を通じて空気を供給するように構成されたクリンカクーラおいて、前記プッシャのセメントクリンカとの接触構造面の中心から下半部の厚みが上半部の厚みよりも大きいことを特徴とするクリンカクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温耐熱強度と耐硫化腐食性を備えたクリンカクーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セメント業界では廃棄物のロータリーキルンでの処理が進んでおり、地球環境負荷低減に大きく貢献してきている。しかし、廃棄物を処理することにより、クリンカクーラ等のセメント製造設備への悪影響が懸念される。
【０００３】
まず、図１１及び図４によって、セメント製造装置のクリンカクーラについて説明する。図１１は、従来のプッシャ２と水平グレート装置の構造とセメントクリンカ９の流れの一例を示すプッシャ２付近を拡大した模式図である。図４は、一般的なセメント製造装置の焼成工程の概略図である。
図４にセメント製造装置の一例を示すように、セメント原料をプレヒータ１３の原料送入口１６から投入し、プレヒータ１３、仮焼炉１２を経由して、ロータリーキルン１１で温度が約１５００℃にて焼成された後、セメントクリンカ９としてクリンカクーラ１において冷却空気１９で急冷される。クリンカクーラ１は、固定グレート板４と可動グレート板３が交互に配列されてセメントクリンカ９の輸送方向に延び、各グレート板の内部に貫通形成されたスリット２１（図９）から上部に形成された空気孔３６を通じて、クーラ吹込みファン６によって冷却空気１９を供給する。
【０００４】
プッシャ２は、ロータリーキルン１１からのセメントクリンカ９が、クリンカクーラ１における可動グレート板３の上に最初に落下する位置に隣接したクリンカクーラ１の炉壁２３の表面に沿って設置されている。クリンカクーラ１におけるセメントクリンカ９の冷却中の輸送は、平面的に多数敷設された可動グレート板３の往復運動によって行われる。セメントクリンカ９が冷却し終わったら、セメントクリンカ排出口１７から排出されて次工程へ送られる。
【０００５】
図１１と図５に、プッシャ２と、水平グレート装置８のグレート板との従来の構造の模式図を示す。ロータリーキルン１１からグレート板の上に落下した温度８００〜１２００℃のセメントクリンカ９は、可動グレート板３の往復運動によってセメントクリンカ排出口１７に向かってゆっくりと移動してゆく。ゆっくりと移動しながら下部空気室５から、前記グレート板のスリット２１の上部に形成された空気孔３６、及び前記プッシャ２と前記可動グレート板３との間隙から冷却空気１９を供給することによりセメントクリンカ９は急冷される。
【０００６】
また、セメントクリンカ９と熱交換して昇温された加熱空気４１は、ロータリーキルン１１と仮焼炉１２における燃焼バーナ１５の燃焼空気の一部として回収され、最終的にはキルン排気ガスとして排気ファン１４から排出される。また、燃焼空気として余剰となった昇温された加熱空気４１は、排気ダクト２０を通って、大気へ放出される。なお、図１１には、冷却空気１９と過熱空気４１は、代表的に１箇所のみしか矢印を表示していないが、基本的には一部を除いてほとんどのグレート板には、前記と全く同様な図９に一例を示すような空気流を通過させるスリット２１がある。
【０００７】
ロータリーキルン１１から落下してきたセメントクリンカ９が、プッシャ２の表面のうち特に下半部３４の表面に強く接触するため、可動グレート板３の往復動作による磨耗する。近年の硫黄や塩素を含む廃棄物をセメント製造装置で高熱処理することにより、熱的損耗と硫化腐食が従来よりも極めて進行しやすくなってきた。
このため、プッシャ２の下半部３４の部分においては損耗によって部分的に穴が空き、グレート上のセメントクリンカ９のうち小粒径や粉状のものが下部空気室５へクリンカ漏れ２２としてこぼれることがあった。こぼれたクリンカ漏れ２２の清掃処分作業のために人手を要していた。また、冷却空気１９がプッシャ２の熱損腐食磨耗部１８の穴を通ってグレート板の上部にショートパスして抜けるので、冷却空気１９をセメントクリンカ９の冷却用に有効に使用することができなかった。
【０００８】
特許文献１には、冷却空気の漏れやセメントクリンカのこぼれを防止できるクリンカクーラが開示されている。しかし、このクリンカクーラでは、ロータリーキルンでの廃棄物の大量処理によって硫黄や塩素を多く含むセメントクリンカや、高温になったセメントクリンカに対する高熱強度劣化および硫化腐食に対して、耐磨耗低下や腐食割れ等の問題があり、長期間の耐久運転と安定運転を継続することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１９５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、セメントクリンカクーラのプッシャ２において、高温強度の不足および硫化腐食の進行などを低減されたクリンカクーラを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ロータリーキルンで焼成されたセメントクリンカが落下する位置に設けられたプッシャに続いて可動グレート板と固定グレート板とが交互に配列されて下流側に延び、各グレート板の内部に貫通形成されたスリットから各グレート板の上部に形成された空気孔を通じて空気を供給するように構成されたクリンカクーラおいて、前記プッシャのセメントクリンカとの接触構造面の中心から下半部の厚みが上半部の厚みよりも大きいことを特徴とするクリンカクーラである。前記下半部の厚みは３５〜６０ｍｍであることが好ましい。また、前記プッシャの材質は、ニッケルを１１〜３６質量％及びクロムを２４〜３２質量％含有することが好ましい。さらに、前記合金は、コバルトを１４〜１６質量％含有してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高温耐熱強度の向上と、耐硫化腐食性の向上との両方の性能を有するクリンカクーラを提供することができ、セメント製造装置の操業度を高めることができる。また、セメントクリンカのこぼれを低減することができ、清掃作業の労力を低減することができる。さらに、グレート板のショートパスを防止して、冷却空気をセメントクリンカの冷却用に有効に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のプッシャと水平グレート装置の、構造とセメントクリンカの流れの一例を示すプッシャ付近を拡大した模式図である。
【図２】本発明におけるプッシャの形状の一例を示す立体の概略図である。
【図３】本発明におけるプッシャとプッシャサポートを組み立てた実施例を示す断面図である。
【図４】一般的なセメント製造装置の焼成工程の概略図である。
【図５】従来のクリンカクーラにおける長手方向の側面図の概略図である。
【図６】本発明におけるクリンカクーラにおけるグレート装置の平面図の一部概略図である。
【図７】本発明における下部空気室の構造例と、冷却空気の供給例とを示す一部概略図である。
【図８】本発明における傾斜グレート装置の配置の一例を示す断面の概略図である。
【図９】一般的な１枚のグレート板の形状を示す概略図である。
【図１０】本発明におけるプッシャのテスト結果を示す熱損腐食磨耗部の比較図である。
【図１１】従来における、プッシャと水平グレート装置の、構造とセメントクリンカの流れの一例を示すプッシャ付近を拡大した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、上で述べた従来のクリンカクーラと同一の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図５と図６によって、クリンカクーラ１の構造と機能について説明する。クリンカクーラ１は、長い箱型の形状をしており、長手方向にセメントクリンカ９が輸送される。一方の側を、ロータリーキルン１１における燃焼バーナ１５の周囲のフッド部と上部で接続され、ロータリーキルン１１からのセメントクリンカ９が連続的に落下する構造である。また、他方の側は、セメントクリンカ９が排出される構造となっている。
【００１５】
長い箱型の内部における上下中間部において、図６に示すように、水平方向の平面状に金属製の多数のグレート板が、例えれば屋根瓦のように全面に敷かれた水平グレート装置８である。セメントクリンカ９は、この連結されたグレート装置の上をゆっくりと、クリンカクーラ１の長手方向に輸送されて行く構造になっている。グレート装置には可動グレート板３と固定グレート板４がセメントクリンカ９の流れ輸送方向の横１列毎の交互に、それぞれの一部分をオーバーラップさせた配置で並べてある。また、セメントクーラ１の横幅方向は、グレート板が多数、横１列に並べて敷いてあり、可動列の位置では同時に往復動作をする。可動グレート板３の往復運動によってセメントクリンカ９はグレート装置上をゆっくりと輸送されてセメントクリンカ排出口１７まで輸送される。
【００１６】
なお、グレート板の並び配置については、図１のような１枚のグレート板の先端を上向き角度１０度程度の傾斜に配置させることによって、グレート装置としてはセメントクリンカ９の移動方向が水平である水平グレート装置８の場合が多い。しかし、図８のように１枚のグレート板を水平方向に固定させ、グレート装置として、セメントクリンカ９の移動方向が下り傾斜となる配置である傾斜グレート装置７の場合もあって、特に指定するものではない。
【００１７】
グレート板の裏面より下の空間は下部空気室５になっていて、複数の独立した部屋になっており、クーラ吹込みファン６からの冷却空気１９が下部空気室５に送られてくる。各グレート板には冷却空気１９が通過できるようなスリット２１が多数設けてあり、スリット２１の上部に形成された空気孔３６（図９）からの空気によってセメントクリンカ９を急冷するような構造をしている。図５に示すように、セメントクリンカ９を冷却し熱交換した後の加熱空気４１は、ロータリーキルン１１と仮焼炉１２の燃焼バーナ１５の燃焼空気として比較的高温である空気の必要最少量が、燃焼空気として回収される。余った熱交換後の比較的低温の加熱空気４１は、セメントクリンカ排出口１７の上部に設けた排気ダクト２０からクーラ排気ガス３８として除塵した後、大気へ放出される。
【００１８】
図１にプッシャ２付近の拡大図を示す。プッシャ２の設置されている場所は、クリンカクーラ１のグレート装置の上におけるロータリーキルン１１からのセメントクリンカ９が落下する炉壁２３の位置に設置される。設置方向については、プッシャ２へのセメントクリンカの接触表面部が、垂直の角度から上向き角度で１５度の範囲になるように設置することが好ましい。垂直を越えた下向き角度にしたら、プッシャ２の下半部３４の磨耗がさらに激しくなる。一方、上向き角度が１５度を越えると、セメントクリンカ９がプッシャ２の近辺に滞留しやすくなって冷却空気１９が通り難くなり、セメントクリンカ９の急冷効果が低減する。
【００１９】
クリンカクーラ１の横幅方向においては、プッシャ２の配列は、図６に示すリンカクーラ１の横幅と同じ長さになるように複数個ほど取り付けられる。該プッシャ２の構造は、図２に示すような下半部３４の厚さが上半部３３よりも大きく可動グレート板３と同じ幅の形状に分割され、複数個のプッシャ２を並べてクリンカクーラ１の横幅と同じ長さになる個数で構成される。
【００２０】
プッシャ２の役割と機能は、プッシャ２に隣接する可動グレート板３の往復運動における際に可動グレート板３の上に乗っているセメントクリンカ９が、クリンカクーラ１の炉壁を磨耗させることから防止することの役割をしている。可動グレート板３が前進動作をすると可動グレート板３の先端エッジに隣接して存在するセメントクリンカ９は、セメントクリンカ９が載っている固定グレート板４の上面を押し出されるように前進すると共に、可動グレート板３の上のセメントクリンカ９も前進する。また、可動グレート板３が後退する際には、可動グレート板３の上面のセメントクリンカ９はプッシャ２で堰き止められ、可動グレート板３の表面をスリップして後退することができない構造になっている。
【００２１】
このようにセメントクリンカ９が輸送され流れる機能を維持するために、セメントクリンカ９の流れる方向に向かって、可動グレート板３と固定グレート板４とが１枚ずつ交互に配置されて、全体としてグレート装置が構成される。以上のように、クリンカクーラ１内の全ての可動グレート板３が同じ往復運動をすることによって、セメントクリンカ９は、可動グレート板３の前進動作の際のみに徐々に間欠的に前進して行き、セメントクリンカ排出口１７まで輸送させることができる。
【００２２】
横１列ずつ交互に配列された固定グレート板４と可動グレート板３は、どちらのグレート板にもセメントクリンカ９を急冷する冷却空気１９が通過するスリット２１とその上部に形成される空気孔３６とが図９に示す断面図のように、貫通されている。このスリット２１や空気孔３６には様々な公知技術があるが、ここでは一例として示しており、特に指定するものではない。
【００２３】
次に図１、図４および図５で、プッシャ２、固定グレート板４、可動グレート板３の並び方を一例として詳細に説明する。ロータリーキルン１１に最も近いクリンカクーラ１の内部壁面において、グレート板と接する垂直の炉壁２３がセメントクリンカ９によって最も磨耗しやすい位置にプッシャ２を設置する。グレート板上のセメントクリンカ９の層厚２７は、通常の操業状態の一例で、層厚２７の厚さは、２０〜５０ｃｍ程度である。ロータリーキルン１１からセメントクリンカ９が落下する位置の層厚２７は、クリンカクーラ１の横幅中央部の層厚２７が最も大きく５０ｃｍ程度の厚さで、両端は２０ｃｍ程度の厚さであるが、クリンカクーラ１内部を輸送されてゆくに従って、徐々に層厚２７は３０ｃｍ程度の一定の厚さになってくる。
【００２４】
長年の操業実績の知見から、可動グレート板３の上面に直角なプッシャ２の表面が、下端から６ｃｍ以下の部分の下半部３４で磨耗し易い実績を考慮して、プッシャ２の高さは、１０〜３０ｃｍの範囲であるが、好ましくは１２〜２０ｃｍである。プッシャ２の高さが１０ｃｍ以下ならば、プッシャ２の上部の炉壁２３がセメントクリンカによって磨耗し、炉壁２３の断熱性が失われて、炉壁２３の溶損につながる。また、プッシャ２の高さが３０ｃｍ以上であったら、材質がＪＩＳ合金記号：ＳＣＨ―１３の高価な合金で製作されているので、磨耗し難い部分におけるプッシャ２の製作費用が無駄になる。
【００２５】
プッシャ２へのセメントクリンカの接触表面部において、下端の６ｃｍ以下の磨耗が激しい理由は、図１に示すように、可動グレート板３が後退運動する際に、グレート板上に層厚２７を作っているセメントクリンカ９も後退しようとしてプッシャ２に衝突することによるものと推定できる。セメントクリンカ９の層のうちグレート面に近い下層の部分であればあるほど、セメントクリンカ９の層の自重による相互摩擦力が大きいためにグレート板の前進動作に先導されてセメントクリンカ９が動く。このため、プッシャ２の磨耗は、セメントクリンカ９がプッシャ２の表面に強く衝突するために起きることであると推定している。セメントクリンカ９の層の上層は、層内でスリップするように同じ位置に滞留し、可動グレート板３が前進するとき、プッシャ２の表面を流れ込むように可動グレート板３の表面まで落下することで、さらに磨耗を促進することなどの繰返しによって、プッシャ２の下端部が磨耗するものと思われる。
【００２６】
プッシャ２のセメントクリンカへの接触表面部に対して、角度７５〜９０度で接するグレート板は可動グレート板３であり、続いて固定グレート板４となる。その後、グレート板の1枚毎に、可動グレート板３と固定グレート板４を交互に設置している。クリンカクーラ１の幅方向については、同じ種類のグレート板を使用し、全ての可動グレート板３は、同方向に同時に往復運動をする。
【００２７】
図７に下部空気室５の分割した一例を示している。各分割した下部空気室５には、独立したクーラ吹込みファン６によって、グレート板の下に位置する各々の下部空気室５から冷却空気１９が、図９に示すようなグレート板のスリット２１を通過上昇して、図１に示すようなセメントクリンカ９の層厚２７内を通過する。なお、図１のセメントクリンカ９は模式図であって、実際には小粒径や粉状のセメントクリンカも多く含まれる。
【００２８】
図１でわかるように、各グレート板同士の間隙及びプッシャ２とグレート板との間隙からの冷却空気１９は、下部空気室５に粉状のセメントクリンカ９がこぼれないようにするために、できるだけ少ないことが望まれる。下部空気室５の圧力はグレート装置の上部圧力よりもかなり高く、風圧が２〜６ＭＰａになるように複数のクーラ吹込みファン６によって冷却空気１９が供給され、セメントクリンカ９が図９に示すスリット２１からこぼれないようにする。なお、クーラ吹込みファン６は、スリット２１の通過用とグレート板同士の間隙などの通過用とで別々に専用のファンを設置してもよいが、ここでは、指定しない。
【００２９】
グレート板上のセメントクリンカ９の冷却については、図９の一例に示すような、グレート板を貫通したスリット２１の内部を通過した噴出空気によって、各グレート板上のセメントクリンカ９を流動化させながら効率よく急冷させる。そして図５に示すように、セメントクリンカ９と熱交換した加熱空気４１は、一部をロータリーキルン１１の燃焼空気として回収される。また、他の一部はクーラ抽気ダクト３７を経由したクーラ抽気ガス３９として、仮焼炉１２の燃焼バーナ１５の燃焼空気としても回収される。一方、クリンカクーラ１の低温部からの熱交換後のクーラ排気ガス３８は排気ダクト２０を経由して、バッグフィルターまたは電気集塵機などで除塵されて、大気へ放出される。
【００３０】
図２、図３に示すように、前記のプッシャ２は、水平連結部２６、及びセメントクリンカ９との接触構造面により構成されており、プッシャサポート１０と水平連結部２６のボルト穴３２を介してボルトナット４０により保持できる形状である。接触構造面は、水平連結部２６の中心軸から上側である上半部３３と下側である下半部３４からなる。本発明のプッシャ２は、下半部の厚みが上半部の厚みよりも大きいことを特徴とする。これにより、高温耐熱強度の向上と、耐硫化腐食性の向上との両方の性能を有するクリンカクーラを提供することができる。また、セメントクリンカ９のこぼれを低減することができ、清掃作業の労力を低減することができる。さらに、グレート板のショートパスを防止して、冷却空気１９をセメントクリンカ９の冷却用に有効に使用することができる。尚、下半部３４および上半部３３の厚みとは、プッシャ２の接触構造面の厚みをいう。
【００３１】
例えば、下半部３４の厚みは３５〜６０ｍｍ、上半部３３の厚みは、２５〜３０ｍｍの厚さの範囲で任意に選択が可能である。これによって、従来よりも、高熱強度と耐硫化腐食とに優れた構造にすることができる。
【００３２】
図２に一例を示すように、前記プッシャ２のセメントクリンカ９への接触構造面の厚みは、全体部分ではなく下半部３４だけを３５〜６０ｍｍ程度に厚くすると良い。このようにすることによって、高価なプッシャ２の経済的な製作と、容易な施工とを行うことができる。しかし、該厚みを３５ｍｍ未満にすると、６ケ月程度の長期の使用では、磨耗によって穴があいてセメントクリンカ９がクリンカ漏れ２２をしてしまう可能性もあり、一方、該厚みが６０ｍｍを越えるとプッシャ２の製作と施工コストが大きくなる。
【００３３】
プッシャ２のクリンカクーラ１内での配置については、プッシャ２の水平長手方向に隣接して多数配列し、クリンカクーラ１の壁面に幅一杯に６〜１２個ほど設置する。なお、セメントクリンカ９の流れの中央部のプッシャ２は、下半部３４の厚さを厚めにし、両端部に行くほど薄めにしてもよいが、全てのプッシャ２の下半部３４の厚さを中央部と統一してもよい。この理由は、中央部のクリンカ層厚２７は両端部の層厚２７よりも大きいため、磨耗する高さも相対的に大きいためである。
【００３４】
プッシャ２の材質は、ニッケルを１１〜３６質量％及びクロムを２４〜３２質量％含有する合金であることが好ましい。
具体的には、まずニッケルが１１〜１４質量％、クロムが２４〜２８質量％のＪＩＳ規格で、合金記号がＳＣＨ−１３が挙げられる。
【００３５】
本発明においては、さらに、前記のプッシャ２の耐久性を向上させるために、ニッケル１１〜１４質量％、及びクロム２８〜３２質量％の鋳鋼製の耐熱耐食合金とすることができる。これにより、高熱強度及び耐硫化腐食性をさらに上げる事が出来る。これに適するプッシャ２の材質としては、ＪＩＳ規格で、合金記号がＳＣＨ−２３である。
【００３６】
さらに高熱強度及び耐硫化腐食性を向上させるためには、ニッケル１８〜２２質量％、及びクロム２８〜３２質量％の耐熱耐食合金とすることもできる。ＪＩＳ規格の合金記号がＨＢ５２０Ｍであって、材質の選定として最も磨耗速度を加味して経済的である。
【００３７】
また、前記プッシャ２の材質にコバルトを添加することができる。これにより、ＳＣＨ−２３やＨＢ５２０Ｍよりも、さらに高熱強度及び耐硫化腐食性を上げることができる。例えば、ニッケル３４〜３６質量％及びクロム２５〜２７質量％、コバルト１４〜１６質量％を含有している鋳鋼製の耐熱耐食合金（ＪＩＳの合金記号で、ＰＨ３５Ｃ）が磨耗速度としての性能はさらに良好である。ただし、経済的には前記の２者のものに比べて非常に高価であって耐久寿命が数年以上を必要とする場合に用いることができる。
表１に、ＪＩＳ規格である各合金（記号）の含有成分を示す。
【００３８】
【表１】
【実施例】
【００３９】
プッシャ２へのセメントクリンカ９への接触構造面である下半部３４の厚さを４５ｍｍ、上半部の厚さは３０ｍｍとして、かつ材質がニッケル２０％、及びクロム３０％の耐熱合金鋳鋼製のものを、本発明品（ＪＩＳの合金記号で、ＨＢ５２０Ｍ）とした。
【００４０】
図１に示すように、クリンカクーラ１の水平グレート装置８において、セメントクリンカ９が最初に落下する可動グレート板３の位置に隣接してプッシャ２を設置した。セメントクリンカ９の落下する最上流部の幅は、８枚の可動グレート板３の炉壁２３の面において、２４００ｍｍであって、プッシャ２は同じ寸法のものを８個、隣接して設置した。プッシャ２の１個あたりの寸法は、高さ１４０ｍｍ、横幅３００ｍｍ、下半部の厚さ４５ｍｍ、上半部の厚さ３０ｍｍである。
クリンカクーラ１において、横幅の位置で最も層厚２７が大きい場所において必要な高さを有するプッシャ２の本発明品を８個ほど取り付けた。層厚２７が最も大きい位置は、ロータリーキルン１１からセメントクリンカ９が落下する場所であって、クリンカクーラ１におけるセメントクリンカ９流れのほぼ中央部である。
【００４１】
図３に実施例を示すように、プッシャサポート１０は、プッシャ２を支持・固定する役目をしている。プッシャサポート１０のプッシャ２に面する厚さは、上部サポート２４が２０ｍｍ、下部サポート２５が１３ｍｍとした。なお、図１に示すように、プッシャサポート１０は、クリンカクーラ１の炉壁２３の一部でグレート板と隣接する位置において、プッシャ２へのセメントクリンカ９の接触表面部が垂直から上向き角度１０度なるように固定された。プッシャ２から直角に突出した水平連結部２６を、プッシャサポート１０の空洞部にはめ込み、連結サポート３５と水平連結部２６とのボルト穴３２を通したボルトナット４０によって、両者を接続し固定する構造とした。
【００４２】
図５に示すように、クリンカクーラ１の構造は、図の縦長手方向に第１室から第６室までの６部屋の下部空気室５を有している。このうち、図７に示す下部空気室５のうち、ロータリーキルン１１からセメントクリンカ９が落下して流れる方向に向かって、最初の下部空気室５は、第１室２８である。従って、グレート装置を通過する冷却空気１９を送るクーラ吹込みファン６は、各室とも単独のクーラ吹込みファン６を有しているので、合計６台のクーラ吹込みファン６を有することになり、この時のクリンカクーラ１への吹込み総空気量は、平均４９０ＫＮｍ３／ｈｒであった。なお、この第１室の風圧は、５．２５ＭＰａであった。本発明のプッシャ２の耐久性を確認するため、６ヶ月の期間ほど連続使用した。６ヶ月間における、このセメント製造装置のセメントクリンカ生産量は平均１９６ｔ／ｈｒであった。
この結果、本発明のテスト品は、下半部の元厚が４５ｍｍであったものが、残厚が３５ｍｍとなり、１０ｍｍの減肉厚であった。上半部３３はある程度は減肉したが６ヶ月間も十分に使用することができ耐久性としての問題はなく、さらに１年間の耐久性もあることが推測できた。
【００４３】
[比較例]
従来品は、図１０（ａ）に示すような全体の厚みが３０ｍｍのプッシャ２を使用した。高さ１５ｃｍのプッシャ２へのセメントクリンカ９の接触構造面の全体の厚さを一定にして、かつ材質がニッケル１１〜１４％及びクロム２４〜２８％の耐熱合金鋳鋼製（ＪＩＳの合金記号で、ＳＣＨ―１３）のものとした。それ以外は実施例と同じ条件でテストを行った。
その結果、下半部３４元厚が３０ｍｍであったものが、残厚が５ｍｍとなり、熱損腐食磨耗部１８は、２５ｍｍの減肉厚であった。
【００４４】
これについて、図１０にて熱損腐食磨耗部１８としての減肉圧の様子を模式図にて比較した。
従来品ではプッシャ２の下半部３４が、熱損と硫化腐食により元厚３０ｍｍがほとんどの位置で無くなっており、下半部３４の平均値で残厚が５ｍｍとなっている。これは２５ｍｍ以上の減肉厚である。
【００４５】
一方、本発明のテスト品では、図１０（ｂ）に示すようにプッシャ２の下半部３４の平均値で減肉厚が平均１０ｍｍである。即ち、従来品に較べて該テスト品は減肉厚で６０％程度の改善ができたことになった。本発明の該テスト品での結果から、材質をＪＩＳ合金記号：ＳＣＨ―１３から、ＪＩＳ合金記号：ＨＢ５２０Ｍへ変更すれば、残厚の状態から、機械強度的には６ヶ月以上は十分に従来の形状でも使用可能であったが、長期的な保全費用を考慮すれば、本発明によるものが最適な形状と材質であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、高温を扱う各種の炉内における金属部の高熱劣化、硫化腐食などについての経済的な対応策を行う方法について、各種産業に適用可能な技術である。
【符号の説明】
【００４７】
１ クリンカクーラ
２ プッシャ
３ 可動グレート板
４ 固定グレート板
５ 下部空気室
６ クーラ吹込みファン
７ 傾斜グレート装置
８ 水平グレート装置
９ セメントクリンカ
１０ プッシャサポート
１１ ロータリーキルン
１２ 仮焼炉
１３ プレヒータ
１４ 排気ファン
１５ 燃焼バーナ
１６ 原料送入口
１７ セメントクリンカ排出口
１８ 熱損腐食磨耗部
１９ 冷却空気
２０ 排気ダクト
２１ スリット
２２ クリンカ漏れ
２３ 炉壁
２４ 上部サポート
２５ 下部サポート
２６ 水平連結部
２７ 層厚
２８ 第１室
２９ 第２室
３０ 第３室
３１ 第４室
３２ ボルト穴
３３ 上半部
３４ 下半部
３５ 連結サポート
３６ 空気孔
３７ クーラ抽気ダクト
３８ クーラ排気ガス
３９ クーラ抽気ガス
４０ ボルトナット
４１ 加熱空気
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温耐熱強度と耐硫化腐食性を備えたクリンカクーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セメント業界では廃棄物のロータリーキルンでの処理が進んでおり、地球環境負荷低減に大きく貢献してきている。しかし、廃棄物を処理することにより、クリンカクーラ等のセメント製造設備への悪影響が懸念される。
【０００３】
まず、図１１及び図４によって、セメント製造装置のクリンカクーラについて説明する。図１１は、従来のプッシャ２と水平グレート装置の構造とセメントクリンカ９の流れの一例を示すプッシャ２付近を拡大した模式図である。図４は、一般的なセメント製造装置の焼成工程の概略図である。
図４にセメント製造装置の一例を示すように、セメント原料をプレヒータ１３の原料送入口１６から投入し、プレヒータ１３、仮焼炉１２を経由して、ロータリーキルン１１で温度が約１５００℃にて焼成された後、セメントクリンカ９としてクリンカクーラ１において冷却空気１９で急冷される。クリンカクーラ１は、固定グレート板４と可動グレート板３が交互に配列されてセメントクリンカ９の輸送方向に延び、各グレート板の内部に貫通形成されたスリット２１（図９）から上部に形成された空気孔３６を通じて、クーラ吹込みファン６によって冷却空気１９を供給する。
【０００４】
プッシャ２は、ロータリーキルン１１からのセメントクリンカ９が、クリンカクーラ１における可動グレート板３の上に最初に落下する位置に隣接したクリンカクーラ１の炉壁２３の表面に沿って設置されている。クリンカクーラ１におけるセメントクリンカ９の冷却中の輸送は、平面的に多数敷設された可動グレート板３の往復運動によって行われる。セメントクリンカ９が冷却し終わったら、セメントクリンカ排出口１７から排出されて次工程へ送られる。
【０００５】
図１１と図５に、プッシャ２と、水平グレート装置８のグレート板との従来の構造の模式図を示す。ロータリーキルン１１からグレート板の上に落下した温度８００〜１２００℃のセメントクリンカ９は、可動グレート板３の往復運動によってセメントクリンカ排出口１７に向かってゆっくりと移動してゆく。ゆっくりと移動しながら下部空気室５から、前記グレート板のスリット２１の上部に形成された空気孔３６、及び前記プッシャ２と前記可動グレート板３との間隙から冷却空気１９を供給することによりセメントクリンカ９は急冷される。
【０００６】
また、セメントクリンカ９と熱交換して昇温された加熱空気４１は、ロータリーキルン１１と仮焼炉１２における燃焼バーナ１５の燃焼空気の一部として回収され、最終的にはキルン排気ガスとして排気ファン１４から排出される。また、燃焼空気として余剰となった昇温された加熱空気４１は、排気ダクト２０を通って、大気へ放出される。なお、図１１には、冷却空気１９と過熱空気４１は、代表的に１箇所のみしか矢印を表示していないが、基本的には一部を除いてほとんどのグレート板には、前記と全く同様な図９に一例を示すような空気流を通過させるスリット２１がある。
【０００７】
ロータリーキルン１１から落下してきたセメントクリンカ９が、プッシャ２の表面のうち特に下半部３４の表面に強く接触するため、可動グレート板３の往復動作による磨耗する。近年の硫黄や塩素を含む廃棄物をセメント製造装置で高熱処理することにより、熱的損耗と硫化腐食が従来よりも極めて進行しやすくなってきた。
このため、プッシャ２の下半部３４の部分においては損耗によって部分的に穴が空き、グレート上のセメントクリンカ９のうち小粒径や粉状のものが下部空気室５へクリンカ漏れ２２としてこぼれることがあった。こぼれたクリンカ漏れ２２の清掃処分作業のために人手を要していた。また、冷却空気１９がプッシャ２の熱損腐食磨耗部１８の穴を通ってグレート板の上部にショートパスして抜けるので、冷却空気１９をセメントクリンカ９の冷却用に有効に使用することができなかった。
【０００８】
特許文献１には、冷却空気の漏れやセメントクリンカのこぼれを防止できるクリンカクーラが開示されている。しかし、このクリンカクーラでは、ロータリーキルンでの廃棄物の大量処理によって硫黄や塩素を多く含むセメントクリンカや、高温になったセメントクリンカに対する高熱強度劣化および硫化腐食に対して、耐磨耗低下や腐食割れ等の問題があり、長期間の耐久運転と安定運転を継続することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１９５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、セメントクリンカクーラのプッシャ２において、高温強度の不足および硫化腐食の進行などを低減されたクリンカクーラを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ロータリーキルンで焼成されたセメントクリンカが落下する位置に設けられたプッシャに続いて可動グレート板と固定グレート板とが交互に配列されて下流側に延び、各グレート板の内部に貫通形成されたスリットから各グレート板の上部に形成された空気孔を通じて空気を供給するように構成されたクリンカクーラおいて、前記プッシャのセメントクリンカとの接触構造面の中心から下半部の厚みが上半部の厚みよりも大きいことを特徴とするクリンカクーラである。前記下半部の厚みは３５〜６０ｍｍであることが好ましい。また、前記プッシャの材質は、ニッケルを１１〜３６質量％及びクロムを２４〜３２質量％含有することが好ましい。さらに、前記合金は、コバルトを１４〜１６質量％含有してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高温耐熱強度の向上と、耐硫化腐食性の向上との両方の性能を有するクリンカクーラを提供することができ、セメント製造装置の操業度を高めることができる。また、セメントクリンカのこぼれを低減することができ、清掃作業の労力を低減することができる。さらに、グレート板のショートパスを防止して、冷却空気をセメントクリンカの冷却用に有効に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のプッシャと水平グレート装置の、構造とセメントクリンカの流れの一例を示すプッシャ付近を拡大した模式図である。
【図２】本発明におけるプッシャの形状の一例を示す立体の概略図である。
【図３】本発明におけるプッシャとプッシャサポートを組み立てた実施例を示す断面図である。
【図４】一般的なセメント製造装置の焼成工程の概略図である。
【図５】従来のクリンカクーラにおける長手方向の側面図の概略図である。
【図６】本発明におけるクリンカクーラにおけるグレート装置の平面図の一部概略図である。
【図７】本発明における下部空気室の構造例と、冷却空気の供給例とを示す一部概略図である。
【図８】本発明における傾斜グレート装置の配置の一例を示す断面の概略図である。
【図９】一般的な１枚のグレート板の形状を示す概略図である。
【図１０】本発明におけるプッシャのテスト結果を示す熱損腐食磨耗部の比較図である。
【図１１】従来における、プッシャと水平グレート装置の、構造とセメントクリンカの流れの一例を示すプッシャ付近を拡大した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、上で述べた従来のクリンカクーラと同一の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図５と図６によって、クリンカクーラ１の構造と機能について説明する。クリンカクーラ１は、長い箱型の形状をしており、長手方向にセメントクリンカ９が輸送される。一方の側を、ロータリーキルン１１における燃焼バーナ１５の周囲のフッド部と上部で接続され、ロータリーキルン１１からのセメントクリンカ９が連続的に落下する構造である。また、他方の側は、セメントクリンカ９が排出される構造となっている。
【００１５】
長い箱型の内部における上下中間部において、図６に示すように、水平方向の平面状に金属製の多数のグレート板が、例えれば屋根瓦のように全面に敷かれた水平グレート装置８である。セメントクリンカ９は、この連結されたグレート装置の上をゆっくりと、クリンカクーラ１の長手方向に輸送されて行く構造になっている。グレート装置には可動グレート板３と固定グレート板４がセメントクリンカ９の流れ輸送方向の横１列毎の交互に、それぞれの一部分をオーバーラップさせた配置で並べてある。また、セメントクーラ１の横幅方向は、グレート板が多数、横１列に並べて敷いてあり、可動列の位置では同時に往復動作をする。可動グレート板３の往復運動によってセメントクリンカ９はグレート装置上をゆっくりと輸送されてセメントクリンカ排出口１７まで輸送される。
【００１６】
なお、グレート板の並び配置については、図１のような１枚のグレート板の先端を上向き角度１０度程度の傾斜に配置させることによって、グレート装置としてはセメントクリンカ９の移動方向が水平である水平グレート装置８の場合が多い。しかし、図８のように１枚のグレート板を水平方向に固定させ、グレート装置として、セメントクリンカ９の移動方向が下り傾斜となる配置である傾斜グレート装置７の場合もあって、特に指定するものではない。
【００１７】
グレート板の裏面より下の空間は下部空気室５になっていて、複数の独立した部屋になっており、クーラ吹込みファン６からの冷却空気１９が下部空気室５に送られてくる。各グレート板には冷却空気１９が通過できるようなスリット２１が多数設けてあり、スリット２１の上部に形成された空気孔３６（図９）からの空気によってセメントクリンカ９を急冷するような構造をしている。図５に示すように、セメントクリンカ９を冷却し熱交換した後の加熱空気４１は、ロータリーキルン１１と仮焼炉１２の燃焼バーナ１５の燃焼空気として比較的高温である空気の必要最少量が、燃焼空気として回収される。余った熱交換後の比較的低温の加熱空気４１は、セメントクリンカ排出口１７の上部に設けた排気ダクト２０からクーラ排気ガス３８として除塵した後、大気へ放出される。
【００１８】
図１にプッシャ２付近の拡大図を示す。プッシャ２の設置されている場所は、クリンカクーラ１のグレート装置の上におけるロータリーキルン１１からのセメントクリンカ９が落下する炉壁２３の位置に設置される。設置方向については、プッシャ２へのセメントクリンカの接触表面部が、垂直の角度から上向き角度で１５度の範囲になるように設置することが好ましい。垂直を越えた下向き角度にしたら、プッシャ２の下半部３４の磨耗がさらに激しくなる。一方、上向き角度が１５度を越えると、セメントクリンカ９がプッシャ２の近辺に滞留しやすくなって冷却空気１９が通り難くなり、セメントクリンカ９の急冷効果が低減する。
【００１９】
クリンカクーラ１の横幅方向においては、プッシャ２の配列は、図６に示すリンカクーラ１の横幅と同じ長さになるように複数個ほど取り付けられる。該プッシャ２の構造は、図２に示すような下半部３４の厚さが上半部３３よりも大きく可動グレート板３と同じ幅の形状に分割され、複数個のプッシャ２を並べてクリンカクーラ１の横幅と同じ長さになる個数で構成される。
【００２０】
プッシャ２の役割と機能は、プッシャ２に隣接する可動グレート板３の往復運動における際に可動グレート板３の上に乗っているセメントクリンカ９が、クリンカクーラ１の炉壁を磨耗させることから防止することの役割をしている。可動グレート板３が前進動作をすると可動グレート板３の先端エッジに隣接して存在するセメントクリンカ９は、セメントクリンカ９が載っている固定グレート板４の上面を押し出されるように前進すると共に、可動グレート板３の上のセメントクリンカ９も前進する。また、可動グレート板３が後退する際には、可動グレート板３の上面のセメントクリンカ９はプッシャ２で堰き止められ、可動グレート板３の表面をスリップして後退することができない構造になっている。
【００２１】
このようにセメントクリンカ９が輸送され流れる機能を維持するために、セメントクリンカ９の流れる方向に向かって、可動グレート板３と固定グレート板４とが１枚ずつ交互に配置されて、全体としてグレート装置が構成される。以上のように、クリンカクーラ１内の全ての可動グレート板３が同じ往復運動をすることによって、セメントクリンカ９は、可動グレート板３の前進動作の際のみに徐々に間欠的に前進して行き、セメントクリンカ排出口１７まで輸送させることができる。
【００２２】
横１列ずつ交互に配列された固定グレート板４と可動グレート板３は、どちらのグレート板にもセメントクリンカ９を急冷する冷却空気１９が通過するスリット２１とその上部に形成される空気孔３６とが図９に示す断面図のように、貫通されている。このスリット２１や空気孔３６には様々な公知技術があるが、ここでは一例として示しており、特に指定するものではない。
【００２３】
次に図１、図４および図５で、プッシャ２、固定グレート板４、可動グレート板３の並び方を一例として詳細に説明する。ロータリーキルン１１に最も近いクリンカクーラ１の内部壁面において、グレート板と接する垂直の炉壁２３がセメントクリンカ９によって最も磨耗しやすい位置にプッシャ２を設置する。グレート板上のセメントクリンカ９の層厚２７は、通常の操業状態の一例で、層厚２７の厚さは、２０〜５０ｃｍ程度である。ロータリーキルン１１からセメントクリンカ９が落下する位置の層厚２７は、クリンカクーラ１の横幅中央部の層厚２７が最も大きく５０ｃｍ程度の厚さで、両端は２０ｃｍ程度の厚さであるが、クリンカクーラ１内部を輸送されてゆくに従って、徐々に層厚２７は３０ｃｍ程度の一定の厚さになってくる。
【００２４】
長年の操業実績の知見から、可動グレート板３の上面に直角なプッシャ２の表面が、下端から６ｃｍ以下の部分の下半部３４で磨耗し易い実績を考慮して、プッシャ２の高さは、１０〜３０ｃｍの範囲であるが、好ましくは１２〜２０ｃｍである。プッシャ２の高さが１０ｃｍ以下ならば、プッシャ２の上部の炉壁２３がセメントクリンカによって磨耗し、炉壁２３の断熱性が失われて、炉壁２３の溶損につながる。また、プッシャ２の高さが３０ｃｍ以上であったら、材質がＪＩＳ合金記号：ＳＣＨ―１３の高価な合金で製作されているので、磨耗し難い部分におけるプッシャ２の製作費用が無駄になる。
【００２５】
プッシャ２へのセメントクリンカの接触表面部において、下端の６ｃｍ以下の磨耗が激しい理由は、図１に示すように、可動グレート板３が後退運動する際に、グレート板上に層厚２７を作っているセメントクリンカ９も後退しようとしてプッシャ２に衝突することによるものと推定できる。セメントクリンカ９の層のうちグレート面に近い下層の部分であればあるほど、セメントクリンカ９の層の自重による相互摩擦力が大きいためにグレート板の前進動作に先導されてセメントクリンカ９が動く。このため、プッシャ２の磨耗は、セメントクリンカ９がプッシャ２の表面に強く衝突するために起きることであると推定している。セメントクリンカ９の層の上層は、層内でスリップするように同じ位置に滞留し、可動グレート板３が前進するとき、プッシャ２の表面を流れ込むように可動グレート板３の表面まで落下することで、さらに磨耗を促進することなどの繰返しによって、プッシャ２の下端部が磨耗するものと思われる。
【００２６】
プッシャ２のセメントクリンカへの接触表面部に対して、角度７５〜９０度で接するグレート板は可動グレート板３であり、続いて固定グレート板４となる。その後、グレート板の1枚毎に、可動グレート板３と固定グレート板４を交互に設置している。クリンカクーラ１の幅方向については、同じ種類のグレート板を使用し、全ての可動グレート板３は、同方向に同時に往復運動をする。
【００２７】
図７に下部空気室５の分割した一例を示している。各分割した下部空気室５には、独立したクーラ吹込みファン６によって、グレート板の下に位置する各々の下部空気室５から冷却空気１９が、図９に示すようなグレート板のスリット２１を通過上昇して、図１に示すようなセメントクリンカ９の層厚２７内を通過する。なお、図１のセメントクリンカ９は模式図であって、実際には小粒径や粉状のセメントクリンカも多く含まれる。
【００２８】
図１でわかるように、各グレート板同士の間隙及びプッシャ２とグレート板との間隙からの冷却空気１９は、下部空気室５に粉状のセメントクリンカ９がこぼれないようにするために、できるだけ少ないことが望まれる。下部空気室５の圧力はグレート装置の上部圧力よりもかなり高く、風圧が２〜６ＭＰａになるように複数のクーラ吹込みファン６によって冷却空気１９が供給され、セメントクリンカ９が図９に示すスリット２１からこぼれないようにする。なお、クーラ吹込みファン６は、スリット２１の通過用とグレート板同士の間隙などの通過用とで別々に専用のファンを設置してもよいが、ここでは、指定しない。
【００２９】
グレート板上のセメントクリンカ９の冷却については、図９の一例に示すような、グレート板を貫通したスリット２１の内部を通過した噴出空気によって、各グレート板上のセメントクリンカ９を流動化させながら効率よく急冷させる。そして図５に示すように、セメントクリンカ９と熱交換した加熱空気４１は、一部をロータリーキルン１１の燃焼空気として回収される。また、他の一部はクーラ抽気ダクト３７を経由したクーラ抽気ガス３９として、仮焼炉１２の燃焼バーナ１５の燃焼空気としても回収される。一方、クリンカクーラ１の低温部からの熱交換後のクーラ排気ガス３８は排気ダクト２０を経由して、バッグフィルターまたは電気集塵機などで除塵されて、大気へ放出される。
【００３０】
図２、図３に示すように、前記のプッシャ２は、水平連結部２６、及びセメントクリンカ９との接触構造面により構成されており、プッシャサポート１０と水平連結部２６のボルト穴３２を介してボルトナット４０により保持できる形状である。接触構造面は、水平連結部２６の中心軸から上側である上半部３３と下側である下半部３４からなる。本発明のプッシャ２は、下半部の厚みが上半部の厚みよりも大きいことを特徴とする。これにより、高温耐熱強度の向上と、耐硫化腐食性の向上との両方の性能を有するクリンカクーラを提供することができる。また、セメントクリンカ９のこぼれを低減することができ、清掃作業の労力を低減することができる。さらに、グレート板のショートパスを防止して、冷却空気１９をセメントクリンカ９の冷却用に有効に使用することができる。尚、下半部３４および上半部３３の厚みとは、プッシャ２の接触構造面の厚みをいう。
【００３１】
例えば、下半部３４の厚みは３５〜６０ｍｍ、上半部３３の厚みは、２５〜３０ｍｍの厚さの範囲で任意に選択が可能である。これによって、従来よりも、高熱強度と耐硫化腐食とに優れた構造にすることができる。
【００３２】
図２に一例を示すように、前記プッシャ２のセメントクリンカ９への接触構造面の厚みは、全体部分ではなく下半部３４だけを３５〜６０ｍｍ程度に厚くすると良い。このようにすることによって、高価なプッシャ２の経済的な製作と、容易な施工とを行うことができる。しかし、該厚みを３５ｍｍ未満にすると、６ケ月程度の長期の使用では、磨耗によって穴があいてセメントクリンカ９がクリンカ漏れ２２をしてしまう可能性もあり、一方、該厚みが６０ｍｍを越えるとプッシャ２の製作と施工コストが大きくなる。
【００３３】
プッシャ２のクリンカクーラ１内での配置については、プッシャ２の水平長手方向に隣接して多数配列し、クリンカクーラ１の壁面に幅一杯に６〜１２個ほど設置する。なお、セメントクリンカ９の流れの中央部のプッシャ２は、下半部３４の厚さを厚めにし、両端部に行くほど薄めにしてもよいが、全てのプッシャ２の下半部３４の厚さを中央部と統一してもよい。この理由は、中央部のクリンカ層厚２７は両端部の層厚２７よりも大きいため、磨耗する高さも相対的に大きいためである。
【００３４】
プッシャ２の材質は、ニッケルを１１〜３６質量％及びクロムを２４〜３２質量％含有する合金であることが好ましい。
具体的には、まずニッケルが１１〜１４質量％、クロムが２４〜２８質量％のＪＩＳ規格で、合金記号がＳＣＨ−１３が挙げられる。
【００３５】
本発明においては、さらに、前記のプッシャ２の耐久性を向上させるために、ニッケル１１〜１４質量％、及びクロム２８〜３２質量％の鋳鋼製の耐熱耐食合金とすることができる。これにより、高熱強度及び耐硫化腐食性をさらに上げる事が出来る。これに適するプッシャ２の材質としては、ＪＩＳ規格で、合金記号がＳＣＨ−２３である。
【００３６】
さらに高熱強度及び耐硫化腐食性を向上させるためには、ニッケル１８〜２２質量％、及びクロム２８〜３２質量％の耐熱耐食合金とすることもできる。ＪＩＳ規格の合金記号がＨＢ５２０Ｍであって、材質の選定として最も磨耗速度を加味して経済的である。
【００３７】
また、前記プッシャ２の材質にコバルトを添加することができる。これにより、ＳＣＨ−２３やＨＢ５２０Ｍよりも、さらに高熱強度及び耐硫化腐食性を上げることができる。例えば、ニッケル３４〜３６質量％及びクロム２５〜２７質量％、コバルト１４〜１６質量％を含有している鋳鋼製の耐熱耐食合金（ＪＩＳの合金記号で、ＰＨ３５Ｃ）が磨耗速度としての性能はさらに良好である。ただし、経済的には前記の２者のものに比べて非常に高価であって耐久寿命が数年以上を必要とする場合に用いることができる。
表１に、ＪＩＳ規格である各合金（記号）の含有成分を示す。
【００３８】
【表１】
【実施例】
【００３９】
プッシャ２へのセメントクリンカ９への接触構造面である下半部３４の厚さを４５ｍｍ、上半部の厚さは３０ｍｍとして、かつ材質がニッケル２０％、及びクロム３０％の耐熱合金鋳鋼製のものを、本発明品（ＪＩＳの合金記号で、ＨＢ５２０Ｍ）とした。
【００４０】
図１に示すように、クリンカクーラ１の水平グレート装置８において、セメントクリンカ９が最初に落下する可動グレート板３の位置に隣接してプッシャ２を設置した。セメントクリンカ９の落下する最上流部の幅は、８枚の可動グレート板３の炉壁２３の面において、２４００ｍｍであって、プッシャ２は同じ寸法のものを８個、隣接して設置した。プッシャ２の１個あたりの寸法は、高さ１４０ｍｍ、横幅３００ｍｍ、下半部の厚さ４５ｍｍ、上半部の厚さ３０ｍｍである。
クリンカクーラ１において、横幅の位置で最も層厚２７が大きい場所において必要な高さを有するプッシャ２の本発明品を８個ほど取り付けた。層厚２７が最も大きい位置は、ロータリーキルン１１からセメントクリンカ９が落下する場所であって、クリンカクーラ１におけるセメントクリンカ９流れのほぼ中央部である。
【００４１】
図３に実施例を示すように、プッシャサポート１０は、プッシャ２を支持・固定する役目をしている。プッシャサポート１０のプッシャ２に面する厚さは、上部サポート２４が２０ｍｍ、下部サポート２５が１３ｍｍとした。なお、図１に示すように、プッシャサポート１０は、クリンカクーラ１の炉壁２３の一部でグレート板と隣接する位置において、プッシャ２へのセメントクリンカ９の接触表面部が垂直から上向き角度１０度なるように固定された。プッシャ２から直角に突出した水平連結部２６を、プッシャサポート１０の空洞部にはめ込み、連結サポート３５と水平連結部２６とのボルト穴３２を通したボルトナット４０によって、両者を接続し固定する構造とした。
【００４２】
図５に示すように、クリンカクーラ１の構造は、図の縦長手方向に第１室から第６室までの６部屋の下部空気室５を有している。このうち、図７に示す下部空気室５のうち、ロータリーキルン１１からセメントクリンカ９が落下して流れる方向に向かって、最初の下部空気室５は、第１室２８である。従って、グレート装置を通過する冷却空気１９を送るクーラ吹込みファン６は、各室とも単独のクーラ吹込みファン６を有しているので、合計６台のクーラ吹込みファン６を有することになり、この時のクリンカクーラ１への吹込み総空気量は、平均４９０ＫＮｍ３／ｈｒであった。なお、この第１室の風圧は、５．２５ＭＰａであった。本発明のプッシャ２の耐久性を確認するため、６ヶ月の期間ほど連続使用した。６ヶ月間における、このセメント製造装置のセメントクリンカ生産量は平均１９６ｔ／ｈｒであった。
この結果、本発明のテスト品は、下半部の元厚が４５ｍｍであったものが、残厚が３５ｍｍとなり、１０ｍｍの減肉厚であった。上半部３３はある程度は減肉したが６ヶ月間も十分に使用することができ耐久性としての問題はなく、さらに１年間の耐久性もあることが推測できた。
【００４３】
[比較例]
従来品は、図１０（ａ）に示すような全体の厚みが３０ｍｍのプッシャ２を使用した。高さ１５ｃｍのプッシャ２へのセメントクリンカ９の接触構造面の全体の厚さを一定にして、かつ材質がニッケル１１〜１４％及びクロム２４〜２８％の耐熱合金鋳鋼製（ＪＩＳの合金記号で、ＳＣＨ―１３）のものとした。それ以外は実施例と同じ条件でテストを行った。
その結果、下半部３４元厚が３０ｍｍであったものが、残厚が５ｍｍとなり、熱損腐食磨耗部１８は、２５ｍｍの減肉厚であった。
【００４４】
これについて、図１０にて熱損腐食磨耗部１８としての減肉圧の様子を模式図にて比較した。
従来品ではプッシャ２の下半部３４が、熱損と硫化腐食により元厚３０ｍｍがほとんどの位置で無くなっており、下半部３４の平均値で残厚が５ｍｍとなっている。これは２５ｍｍ以上の減肉厚である。
【００４５】
一方、本発明のテスト品では、図１０（ｂ）に示すようにプッシャ２の下半部３４の平均値で減肉厚が平均１０ｍｍである。即ち、従来品に較べて該テスト品は減肉厚で６０％程度の改善ができたことになった。本発明の該テスト品での結果から、材質をＪＩＳ合金記号：ＳＣＨ―１３から、ＪＩＳ合金記号：ＨＢ５２０Ｍへ変更すれば、残厚の状態から、機械強度的には６ヶ月以上は十分に従来の形状でも使用可能であったが、長期的な保全費用を考慮すれば、本発明によるものが最適な形状と材質であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、高温を扱う各種の炉内における金属部の高熱劣化、硫化腐食などについての経済的な対応策を行う方法について、各種産業に適用可能な技術である。
【符号の説明】
【００４７】
１ クリンカクーラ
２ プッシャ
３ 可動グレート板
４ 固定グレート板
５ 下部空気室
６ クーラ吹込みファン
７ 傾斜グレート装置
８ 水平グレート装置
９ セメントクリンカ
１０ プッシャサポート
１１ ロータリーキルン
１２ 仮焼炉
１３ プレヒータ
１４ 排気ファン
１５ 燃焼バーナ
１６ 原料送入口
１７ セメントクリンカ排出口
１８ 熱損腐食磨耗部
１９ 冷却空気
２０ 排気ダクト
２１ スリット
２２ クリンカ漏れ
２３ 炉壁
２４ 上部サポート
２５ 下部サポート
２６ 水平連結部
２７ 層厚
２８ 第１室
２９ 第２室
３０ 第３室
３１ 第４室
３２ ボルト穴
３３ 上半部
３４ 下半部
３５ 連結サポート
３６ 空気孔
３７ クーラ抽気ダクト
３８ クーラ排気ガス
３９ クーラ抽気ガス
４０ ボルトナット
４１ 加熱空気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリーキルンで焼成されたセメントクリンカが落下する位置に設けられたプッシャに続いて可動グレート板と固定グレート板とが交互に配列されて下流側に延び、各グレート板の内部に貫通形成されたスリットから各グレート板の上部に形成された空気孔を通じて空気を供給するように構成されたクリンカクーラおいて、前記プッシャのセメントクリンカとの接触構造面の中心から下半部の厚みが上半部の厚みよりも大きいことを特徴とするクリンカクーラ。
【請求項２】
前記下半部の厚みは３５〜６０ｍｍである請求項１記載のクリンカクーラ。
【請求項３】
前記プッシャの材質は、ニッケルを１１〜３６質量％及びクロムを２４〜３２質量％含有する合金である請求項１または２記載のクリンカクーラ。
【請求項４】
前記合金は、コバルトを１４〜１６質量％含有する請求項３記載のクリンカクーラ。
【請求項１】
ロータリーキルンで焼成されたセメントクリンカが落下する位置に設けられたプッシャに続いて可動グレート板と固定グレート板とが交互に配列されて下流側に延び、各グレート板の内部に貫通形成されたスリットから各グレート板の上部に形成された空気孔を通じて空気を供給するように構成されたクリンカクーラおいて、前記プッシャのセメントクリンカとの接触構造面の中心から下半部の厚みが上半部の厚みよりも大きいことを特徴とするクリンカクーラ。
【請求項２】
前記下半部の厚みは３５〜６０ｍｍである請求項１記載のクリンカクーラ。
【請求項３】
前記プッシャの材質は、ニッケルを１１〜３６質量％及びクロムを２４〜３２質量％含有する合金である請求項１または２記載のクリンカクーラ。
【請求項４】
前記合金は、コバルトを１４〜１６質量％含有する請求項３記載のクリンカクーラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１９５６６３（Ｐ２０１０−１９５６６３Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４５２５８（Ｐ２００９−４５２５８）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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