(57)【要約】【課題】耐久性が高く焼成後のセメントクリンカを効率良く冷却することができるセメントクリンカ冷却装置の提供を目的とし、更に、その廃熱を電力として回収することのできる廃熱発電装置を提供する。【解決手段】セメントクリンカ冷却発電システム１は、セメントクリンカ冷却装置１０とバイナリー発電装置２０とから構成され、セメントクリンカ冷却装置１０は、循環流路を形成する管路１１Ｃを備える搬送円筒体１１が、カバーケーシング１２の内部に所定角度傾斜した状態で回転駆動モーター１３によって回転駆動されるように設けられ、焼成装置から搬送円筒体１１の傾斜方向上流側に供給されるセメントクリンカ２を下流側に搬送しつつ冷却して排出する。バイナリー発電装置２０は、熱回収回路２１が搬送円筒体１１の管路１１Ｃを循環する熱回収媒体で搬送円筒体１１の熱を回収し、その熱をバイナリー発電回路２２の低沸点の作動媒体に熱交換し、タービン２２Ｔを駆動して発電機２２Ｄによって発電する。【選択図】              図１
2005008443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント製造プラントにおいてセメントクリンカ焼成装置の下流に設けられ、前記セメントクリンカを搬送しつつ冷却するものであって、
周囲を巡る管路を備えて円筒状に形成されると共に内外を連通する多数の空気流通孔を有する搬送円筒体が、カバーケーシング内に所定角度で回転可能に設けられ、
前記搬送円筒体を回転駆動する回転駆動手段と、
前記管路にロータリージョイントを介して接続されて冷却媒体を循環させる冷却媒体循環手段と、
前記カバーケーシングに冷却空気を供給する冷却空気供給手段と、を備えて構成されていることを特徴とするセメントクリンカ冷却装置。
【請求項２】
上記冷却媒体循環手段の上記冷却媒体と低沸点の作動媒体の間で熱交換を行って前記作動媒体を高圧蒸気化する蒸発器と、
前記作動媒体の高圧蒸気によって回転力を得るタービンと、
前記タービンによって回転駆動される発電装置と、
前記作動媒体を循環させるポンプを備える循環回路と、により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のセメントクリンカ冷却装置の廃熱発電装置。
【請求項３】
上記作動媒体はペンタンであることを特徴とする請求項２に記載の廃熱発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント製造プラントにおいて、セメントクリンカを焼成するキルンの下流に設けられ、セメントクリンカを搬送しつつ冷却するセメントクリンカ冷却装置に関し、更にその廃熱を利用して発電する廃熱発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメント製造プラントにおいて焼成工程を行う焼成装置は、図３にその一例の概念図を示すように、サスペンションプレヒーター等の予熱装置３１，ロータリーキルン３２及びセメントクリンカ冷却装置３３が直列に配設され、予熱装置３１とロータリーキルン３２の間には仮焼炉３４が設けられると共にロータリーキルン３２の下流側端部にはバーナー３５が設けられて構成されている。
【０００３】
そして、予熱装置３１で原料粉末を予熱・一部焼成してロータリーキルン３２に送り、ロータリーキルン３２で１４００℃程度に加熱してセメントクリンカを焼成し、セメントクリンカ冷却装置３３で１００℃程度まで急冷却するようになっている。
【０００４】
セメントクリンカ冷却装置３３は、特許文献１及び２に開示のごとく、ロータリーキルン３２によって焼成されたセメントクリンカを、床部に配設された複数のグレートプレート３３Ａによって支持し、その前後方向の移動駆動によって搬送しつつグレートプレート３３Ａに開口形成された送気孔を介して下側から供給される空気によって冷却するように構成されている。
【０００５】
冷却に供された後の空気は、最も上流側で高温化したものがロータリーキルン３２のバーナー３５に供給され、搬送方向略中央の相対的に中温のものが仮焼炉用二次空気として仮焼炉３４に供給され、最も下流側の相対的に低温なものは排気されるようになっている。
【０００６】
尚、セメントクリンカ冷却装置の廃熱を利用してセメント原料を予熱するセメント原料予熱装置としては特許文献３がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−４８６０６号公報
【特許文献２】
実開昭５８−１２１３４０号公報
【特許文献３】
実開昭６０−７５９００号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成のセメントクリンカ冷却装置では、グレートプレートは高温のクリンカに長時間接触するために焼損や損耗を生じ、耐久性が悪いという問題があった。
【０００９】
また、冷却に供した空気は、前述のごとくロータリーキルンのバーナーや仮焼炉に供給されるようになっており、更にはセメント原料の予熱に供することが提案されているが、その廃熱を有効に利用しているとは良い難いものであった。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、耐久性が高く焼成後のセメントクリンカを効率良く冷却することができるセメントクリンカ冷却装置の提供を目的とし、更に、その廃熱を電力として回収することのできる廃熱発電装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】
上記目的を達成する本発明のセメントクリンカ冷却装置は、セメント製造プラントにおいてセメントクリンカ焼成装置の下流に設けられ、前記セメントクリンカを搬送しつつ冷却するものであって、周囲を巡る管路を備えて円筒状に形成されると共に内外を連通する多数の空気流通孔を有する搬送円筒体が、カバーケーシング内に所定角度で回転可能に設けられ、前記搬送円筒体を回転駆動する回転駆動手段と、前記管路にロータリージョイントを介して接続されて冷却媒体を循環させる冷却媒体循環手段と、前記カバーケーシングに冷却空気を供給する冷却空気供給手段と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、搬送円筒体の傾斜上流側に供給されたセメントクリンカを、冷却空気供給手段によって供給される冷却空気と冷却媒体循環手段によって循環される冷却媒体によって冷却しつつ回転駆動手段による搬送円筒体の回転によって下流側に搬送して傾斜下流側から排出する。
【００１３】
また、その廃熱発電装置は、上記冷却媒体循環手段の上記冷却媒体とペンタン等の低沸点の作動媒体の間で熱交換を行って前記作動媒体を高圧蒸気化する蒸発器と、前記作動媒体の高圧蒸気によって回転力を得るタービンと、前記タービンによって回転駆動される発電装置と、前記作動媒体を循環させるポンプを備える循環回路と、により構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成では、セメントクリンカ冷却装置でセメントクリンカを冷却した冷却媒体の熱により、蒸発器で作動媒体を高圧蒸気化し、そのエネルギーをタービンで回転力に変換して発電機を駆動して電力を得る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係るセメントクリンカ冷却装置及びその廃熱発電装置を備えるセメントクリンカ冷却発電システムの一構成例の概念構成図である。
【００１６】
図示セメントクリンカ冷却発電システム１は、セメントクリンカ冷却装置１０と廃熱発電装置としてのバイナリー発電装置２０とから構成されている。
【００１７】
セメントクリンカ冷却装置１０は、搬送円筒体１１が、カバーケーシング１２の内部にその中心軸を水平から所定角度傾斜させた状態で、回転駆動手段としての回転駆動モーター１３によって回転駆動されるように設けられ、図示しないロータリーキルン等の焼成装置から搬送円筒体１１の傾斜方向上流側に供給されるセメントクリンカ２を下流側に搬送しつつ冷却して排出するように構成されている。
【００１８】
搬送円筒体１１は、リング状の入口側ヘッダー管１１Ａと出口側ヘッダー管１１Ｂとの間に、図２に部分拡大断面図を示すごとく多数の管路１１Ｃが周方向に一定間隔で配置されると共に各管路１１Ｃの間の隙間にフィン１１Ｄが装着されて全体として円筒状を呈し、各管路１１Ｃが循環流路を形成するように接続されて構成されている。フィン１１Ｄには、多数の空気流通孔１１Ｅが穿設されており、この空気流通孔１１Ｅを介して内外の空気の流通が可能となっている。
【００１９】
この搬送円筒体１１は、入口側ヘッダー管１１Ａの外周と、出口側ヘッダー管１１Ｂの中心でカバーケーシング１２に回転可能に支持されて、前述のごとくその中心軸を水平から所定角度傾斜させた状態で回転可能に設けられている。出口側ヘッダー管１１Ｂの中心軸には駆動モーター１３が接続されており、この駆動モーター１３によって所定の速度で回転駆動されるようになっている。また、ロータリージョイント１１Ｆを介してバイナリー発電装置２０の冷却媒体循環手段としての熱回収回路２１が接続されており、その熱回収媒体がロータリージョイント１１Ｆを介して当該搬送円筒体１１に供給されて、循環した後排出されるようになっている。
【００２０】
カバーケーシング１２は、搬送円筒体１１を覆う形状で、その上流側端１２Ａ（搬送円筒体１１の傾斜上側の端）が図示しない焼成装置に接続されると共に、下流側端に排出口１２Ｂが設けられている。また、上流側下部に冷却空気供給手段としての冷却空気供給路１４が接続されると共に、下流側の上部に冷却空気排出路１５が接続されており、冷却空気供給路１４に図示しないファンから冷却空気が供給されるようになっている。冷却空気供給路１４に供給された冷却空気は空気流通孔１１Ｅを介して搬送円筒体１１の内部を通って冷却空気排出路１５に排出されるようになっている。冷却空気排出路１５には、熱回収回路２１の予熱熱交換器２７が設けられている。
【００２１】
バイナリー発電装置２０は、熱回収回路２１とバイナリー発電回路２２とから構成されており、熱回収回路２１が熱回収媒体を介して搬送円筒体１１の熱（即ちセメントクリンカの熱）を回収し、その熱によってバイナリー発電回路２２で発電する。
【００２２】
熱回収回路２１は、タンク２１Ａ，予熱熱交換器２７，搬送円筒体１１，蒸発器２３及びプリヒーター２４を巡る循環回路であり、熱回収媒体である油又は水をポンプ２１Ｂによって循環させるように構成されている。尚、熱回収媒体は錆の発生を招来しない油の方がより好ましい。
【００２３】
バイナリー発電回路２２は、復水タンク２２Ａ，プリヒーター２４，蒸発器２３，ドレンセパレーター２２Ｓ及び空冷の復水器２２Ｃが循環回路で結ばれ、低沸点の作動媒体を循環ポンプ２２Ｐでプリヒーター２４，蒸発器２３に供給して循環させるように構成されている。タービン２２Ｔには、発電装置としての発電機２２Ｄが連結されている。尚、復水器２２Ｃは空冷に限るものではなく水冷としても良い。水冷とすれば効率向上が図れるが、空冷とすることでより広範な設置場所に対応できる。
【００２４】
上記のごとく構成されたセメントクリンカ冷却発電システム１は、下記のごとく、セメントクリンカ冷却装置１０がセメントクリンカ２を冷却し、その際の熱をバイナリー発電装置２０が熱回収媒体で回収して発電する。
【００２５】
セメントクリンカ冷却装置１０は、焼成装置から搬送円筒体１１内に供給された焼成後で１３００゜Ｃ程度のセメントクリンカ２を、冷却空気供給路１４から供給されて空気流通孔１１Ｅを介して搬送円筒１１の内部を通過して冷却空気排出路１５に排出される冷却空気と、搬送円筒体１１の管路１１Ｃを巡る熱回収回路２１の熱回収媒体によって冷却しつつ、駆動モーター１３による回転によって下流側に搬送し、排出口１２Ｂから排出する。これにより、セメントクリンカ２を効率良く迅速に冷却することができると共に、搬送円筒体１１の同一部位が常にセメントクリンカ２と接触していることが無いために、搬送円筒体１１は高い耐久性を有する。
【００２６】
バイナリー発電装置２０は、熱回収回路２１の熱回収媒体を介して回収したセメントクリンカ２の熱を、プレヒーター２４及び蒸発器２３でバイナリー発電回路２２の低沸点の作動媒体に熱交換し、その作動媒体を高圧蒸気化してタービン２２Ｔを駆動し、発電機２２Ｄによって発電する。これにより、セメントクリンカ冷却装置１０においてセメントクリンカ２を冷却する際の廃熱を回収して高い効率で電力化できる。
【００２７】
ここで、作動媒体は、熱回収回路２０の熱回収媒体の温度に対応して高い効率で高圧蒸気を生ずるものを選択する。そのようなものとしてアンモニアや炭化水素系のブタン，ペンタン等が考えられるが、毒性がなくオゾン破壊係数がゼロで地球温暖化を招来することのない炭化水素系が好ましい。本構成例において熱回収回路２１の熱回収媒体の温度は３００゜Ｃ程度と想定され、その特性からペンタンが最も好ましい。尚、ペンタンは可燃性を有するが、作動媒体は熱回収回路２１の熱回収媒体と熱交換して完全に閉鎖されたバイナリー発電回路２２を循環するのみであるため安全性は極めて高い。
【００２８】
尚、本発明は上記構成例に限るものではなく、作動媒体を他のものと置換する等適宜変更可能なものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るセメントクリンカ冷却装置によれば、周囲を巡る管路を備えて円筒状に形成されると共に内外を連通する多数の空気流通孔を有する搬送円筒体が、カバーケーシング内に所定角度で回転可能に設けられ、搬送円筒体を回転駆動する回転駆動手段と、管路にロータリージョイントを介して接続されて冷却媒体を循環させる冷却媒体循環手段と、カバーケーシングに冷却空気を供給する冷却空気供給手段と、を備えて構成されていることにより、搬送円筒体の傾斜上流側に供給されたセメントクリンカを、冷却空気供給手段によって供給される冷却空気と冷却媒体循環手段によって循環される冷却媒体によって冷却しつつ回転駆動手段による搬送円筒体の回転によって下流側に搬送して傾斜下流側から排出する。これにより、セメントクリンカを効率良く迅速に冷却することができると共に、搬送円筒体の同一部位が常にセメントクリンカと接触していることが無いために、高い耐久性を有するものである。
【００３０】
また、その廃熱発電装置は、上記冷却媒体循環手段の上記冷却媒体と低沸点の作動媒体の間で熱交換を行って作動媒体を高圧蒸気化する蒸発器と、作動媒体の高圧蒸気によって回転力を得るタービンと、タービンによって回転駆動される発電装置と、作動媒体を循環させるポンプを備える循環回路と、により構成されていることにより、セメントクリンカ冷却装置でセメントクリンカを冷却した冷却媒体の熱により、蒸発器で作動媒体を高圧蒸気化し、そのエネルギーをタービンで回転力に変換して発電機を駆動して電力を得ることができる。これにより、セメントクリンカを冷却した熱によって高い効率で発電することができ、廃熱を回収して電力化することができるものである。
【００３１】
更に、上記作動媒体はペンタンであることにより、毒性がなくオゾン破壊係数がゼロで地球温暖化を招来することがなく、高い熱回収効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセメントクリンカ冷却装置及びその廃熱発電装置を備えるセメントクリンカ冷却発電システムの一構成例の概念構成図である。
【図２】搬送円筒体の部分拡大断面図である。
【図３】セメント製造プラントにおける焼成装置の概念図である。
【符号の説明】
１  セメントクリンカ冷却発電システム
２  セメントクリンカ
１０  セメントクリンカ冷却装置
１１  搬送円筒体
１１Ｃ  管路
１１Ｆ  ロータリージョイント
１１Ｅ  空気流通孔
１２  カバーケーシング
１３  回転駆動モーター（回転駆動手段）
１４  冷却空気供給路（冷却空気供給手段）
２０  バイナリー発電装置（廃熱発電装置）
２１  熱回収回路（冷却媒体循環手段）
２２  バイナリー発電回路（循環回路）
２２Ｐ  循環ポンプ（ポンプ）
２２Ｔ  タービン
２２Ｄ  発電機（発電装置）
２３  蒸発器
【図１】
2005008443.tif 000003
【図２】
2005008443.tif 000004
【図３】
2005008443.tif 000005