(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕体（３）と、
粉砕圧の作用下で前記粉砕体（３）上を転動する少なくとも１つのローラ（７）と、
を有するミル（２）内で粉砕物を粉砕する方法であって、
ａ）粉砕物流中の粉砕物を、粉砕層（９）として前記粉砕体（３）と前記ローラ（７）との間に供給し、粉砕層（９）内で前記ローラ（７）によりすり潰し、
ｂ）粉砕時に連続的に前記粉砕体（３）と前記ローラ（７）との間の粉砕層（９）の粉砕層高さを測定し、
ｃ）前記ミル（２）を操作量に基づいて、設定した目標状態に制御し、前記操作量は、少なくとも粉砕圧及び粉砕物流量を含み、前記目標状態は、少なくとも粉砕層高さの目標値を含む、
方法において、
ｄ）粉砕時に連続的に、前記ローラ（７）の機械的な状態として、前記粉砕層（９）から前記ローラ（７）に作用する力（Ｆ）、前記ローラ（７）の回転軸線周りの回転角度（φ）、及び／又は少なくとも前記ローラ（７）の半径方向で特定される前記ローラ（７）の場所（ｘ１，ｘ２）を測定し、前記機械的な状態から粉砕層（９）の強度を算出し、
ｅ）前記目標状態は、少なくとも粉砕層（９）の強度の目標値を含む、
ことを特徴とする、粉砕物を粉砕する方法。
【請求項２】
前記力（Ｆ）は、少なくとも前記ローラ（７）の半径方向で特定される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ローラ（７）の速度、加速度、角速度及び角加速度の少なくとも１つを測定する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
粉砕層（９）の強度は、少なくとも粉砕層（９）の減衰（ｃｒ，ｃｔ）及び／又は粉砕層（９）の剛性（ｋｒ，ｋｔ）を含む、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
粉砕層（９）の強度から前記操作量を特定すべく、校正のためにまず測定値に基づいて多次元の非線形回帰により比例定数を求める、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
粉砕時に前記比例定数を連続的に求める、請求項５記載の方法。
【請求項７】
粉砕物に水を前記粉砕体（３）と前記ローラ（７）との間で供給し、前記操作量は、供給する水の量を含む、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
粉砕した粉砕物を略鉛直方向に流動する空気により分級機に搬送し、該分級機で分類し、前記操作量は、流動する空気の量及び前記分級機の分級機回転数を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉砕体と、粉砕圧の作用下で粉砕体上を転動する少なくとも１つのローラと、を有するミル内で粉砕物を粉砕する方法であって、粉砕物流中の粉砕物を、粉砕層として粉砕体とローラとの間に供給し、粉砕層内でローラによりすり潰し、粉砕時に連続的に粉砕体とローラとの間の粉砕層の粉砕層高さを測定し、ミルを操作量に基づいて、設定した目標状態に制御し、ここで操作量は、少なくとも粉砕圧及び粉砕物流量を含み、目標状態は、少なくとも粉砕層高さの目標値を含む方法に関する。
【０００２】
このような方法は、独国特許出願公開第１０２００７０６２８２０号明細書において公知である。上述のような方法の別の態様は、例えばＬｏｅｓｃｈｅ  ＧｍｂＨ社（在デュッセルドルフ）の制御ソフトウエアＬＭｍａｓｔｅｒにより実現される。
【０００３】
このような方法で制御可能な竪型ミルは、例えば独国特許第１５０７５７９号明細書に開示されている。このような竪型ミルは、特にセメント産業及び石炭火力発電所において脆性の粉砕物、例えば（セメント製造の原材料としての）原料混合物、セメントクリンカ、主に石灰石、石炭、粘土、石膏又はスラグ（Ｈｕｅｔｔｅｎｓａｎｄ）を粉砕するために用いられる。
【０００４】
竪型ミルは、主として単数又は複数のミルからなっており、各ミルは、共通の粉砕体としての回転する１つの粉砕テーブルと、この粉砕体上を転動するそれぞれ１つのローラとを有している。ローラは、幾何学的に球であっても、円柱状、円錐状又は球面状のローラであってもよい。粉砕体及びローラの摩耗を受ける表面は、例えばチルド鋳鉄からなる高い耐摩耗性を有する被覆を有していてもよい。
【０００５】
このような竪型ミルの運転中、粉砕物は、一般に上方から粉砕体の中央部に投入され、中央部から自重及び遠心力により半径方向外側に向かって移動し、ローラにより粉砕される。このとき粉砕体上には、部分的に粉砕された様々な粒度の粉砕物からなる層、いわゆる「粉砕層（Ｍａｈｌｂｅｔｔ）」が形成される。粉砕層は、連続的に粉砕体の縁部に向かってさらに移動する。粉砕物及び使用目的に応じて、付加的に水が粉砕体に供給される。
【０００６】
粉砕体の縁部で、粉砕物の粒子は、その下に存在する竪型ミルの粉砕受けに落下する。使用目的次第では、粒子は、粉砕受けから粒径によってふるい分けされる。特に粗い粒子は、再度粉砕体上に導入される。このために、しばしば、鉛直方向で上昇する空気流により、パウダー状の粒子が粉砕層から上方に、粉砕体の上側に配置されている分級機に搬出される。
【０００７】
ローラ押し潰し時の粉砕層の機械的な状態、例えば粉砕層の強度（Ｆｅｓｔｉｇｋｅｉｔ）及び粉砕体上の粉砕層高さは、粉砕工程の効率を大きく左右する。公知の方法は、粉砕層高さ並びに搬出された粒子の細かさ及び量を監視し、竪型ミルの、測定されるパラメータのために規定されている目標状態から外れたときに、自動的に竪型ミルの操作量を調整している。
【０００８】
竪型ミルの典型的な操作量、例えば粉砕物流量及び使用態様次第ではローラに対する調節可能な粉砕圧、粉砕体に供給される水又は空気流の尺度及び分級機回転数は、搬出される粒子の細かさ及び量の測定される制御量に極めて間接的に、しかもかなり非線形的に結び付けられるにすぎない。それゆえ操作量の正しい調整は、極めて複雑であり、エラーを伴うものである。
【０００９】
冒頭で挙げた独国特許出願公開第１０２００７０６２８２０号明細書は、石炭の粉砕に際し、詳細な説明のないファジー制御により粉砕層高さを、ミルの「がたつき」が回避されるように制御することを提案している。測定量及び操作量として、分級機空気流量、分級機温度、分級機分離粒径、分級機回転数、粉砕物質量流量（いわゆる「ミル負荷」）、粉砕圧、粉砕層高さ、粉砕物粉砕特性（例えばハードグローブ数）、貯蔵器容積、ミルの下流に接続される燃焼器のＮＯｘエミッション又は火炎像及び連行される微細な乾燥粉炭粒子と、石炭から蒸発した水とを含む、ミルを貫流する高温の乾燥空気のミル入口とミル出口との間における圧力差を提案している。
【００１０】
課題
本発明の根底にある課題は、操作量を調整する別の方法を提案することである。
【００１１】
解決手段
公知の方法から出発して、本発明は、粉砕時に連続的に、ローラの機械的な状態、及び機械的な状態から粉砕層の強度を特定し、目標状態は、少なくとも粉砕層の強度の目標値を含むことを提案する。
【００１２】
公知の方法は、粉砕層の、粉砕工程の効率をも大きく左右する強度を直接測定することができないため、粉砕層高さを測定するにとどまっている。本発明は、ローラの下の粉砕層の強度が運動方程式を介して粉砕層の機械的な状態と相関され、ここから算出されるという認識に基づいている。ローラの機械的な状態、すなわち運動状態、作用する力及び発生する変形は、一般に公知の方法を介して測定可能である。
【００１３】
本発明に係る方法は、粉砕層の完全な機械的な状態による粉砕工程の制御のために、竪型ミルの操作量とより直接的な関係にある制御量を提供可能である。操作量の自動的な調整は、これにより初めて可能となる。
【００１４】
本発明に係る方法の好ましい態様において、ローラの機械的な状態は、粉砕層からローラに作用する力及びローラの回転軸線周りの回転角度及び／又は場所を含む。
【００１５】
本発明に係る方法の好ましい態様において、力及び場合によっては場所は、少なくともローラの半径方向で特定される。力及びローラの場所の半径方向成分を介して、粉砕体に対して垂直な粉砕層の剛性が、力の接線方向成分と、粉砕層の運動方向での回転角とを介して求められる。
【００１６】
本発明に係る方法の特に好ましい態様において、ローラの速度、加速度、角速度及び角加速度の少なくとも１つを特定する。
【００１７】
本発明に係る方法の好ましい態様において、粉砕層の強度は、少なくとも粉砕層の減衰及び／又は粉砕層の剛性を含む。３つの空間方向での、かつ３つの空間軸周りの運動成分及び力の特定により、すべての、場合によっては線形に独立した成分が、強度の特定のために検出されている。
【００１８】
使用事例によっては、粉砕プロセス中、ローラの機械的な状態のこれらのパラメータの様々な成分がそれほど重要でない場合がある。本発明に係る方法では、相応に、それほど重要でない成分の特定を省略してもよい。
【００１９】
本発明に係る方法の好ましい態様において、粉砕層の強度から操作量を特定すべく、校正のためにまず測定値に基づいて多次元の非線形回帰により比例定数を求める。測定値に基づく比例定数の校正は、特に本発明に係る方法の、様々な竪型ミルへの適合を可能にする。
【００２０】
このような本発明に係る方法の特に好ましい態様において、粉砕時に比例定数を連続的に求める。比例定数は、ミルの制御運転中、一切変化しないか、又は変化したとしても極めてゆっくりとしか変化しないことが望ましいので、比例定数の連続的な監視は、特にローラの摩耗状態の良好な把握を保証する。比例定数の突然の変化は、運転中の異常を示唆し、自動的な非常停止のための判定基準として用いることができる。
【００２１】
本発明に係る方法の範囲内で、粉砕物に水を粉砕体とローラとの間で供給し、操作量は、供給する水の量を含む。さらに粉砕した粉砕物を略鉛直方向に流動する空気により分級機に搬送し、分級機で少なくとも粒径、密度、慣性及び浮遊特性又は積層特性の判定基準にしたがって分類し、操作量は、流動する空気の量及び分級機の分級機回転数を含んでいてもよい。
【００２２】
以下に、本発明について実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】竪型ミルを示す図である。
【図２】竪型ミルの詳細図である。
【図３】運動方程式に関する原理図である。
【００２４】
実施の形態
図１に示す竪型ミル１は、４つのミル２を有している。４つのミル２は、１つの粉砕テーブルを共通の粉砕体３として有している。４つのミル２及び１つの粉砕体３は、１つの共通の基礎４に据え付けられている。粉砕体３のベースプレート５は、基礎４に不動に結合されている。粉砕体３は、鉛直の軸線６周りに回転可能に軸支されており、竪型ミル１の運転中、駆動される。図２は、詳細に竪型ミル１のミル２の１つを示している。各ミル２は、水平の軸線８周りに回転し、粉砕体３上を転動するローラ７を有している。
【００２５】
ローラ７の機械的な状態は、図３に例示する構造動力学の運動方程式Ｆ＝ｃｆ（ｘ）＋ｋｆ（ｖ）＋ｍｆ（ａ）により数学的に表される。ローラ７には、力Ｆが作用する。ローラ７は、半径Ｒ、質量ｍ、各時点での原点（図示せず）に対する間隔ｘ、速度ｖ及び加速度ａを有している。運動方程式の定数ｋ及びｃは、粉砕層９の剛性及び減衰に相当する。すべての量は、ベクトル量である。粉砕層９との（理想化された）接触点における速度ｖ及び加速度ａには、接線方向において角度φの導関数からの成分が含まれている。
【００２６】
竪型ミル１において、約９０％が石灰石からなるセメント製造用の原料を粉砕する。その他の添加物は、特に泥灰岩、粉炭及びアルミニウムである。後者は、既に細粒の形で竪型ミルに供与される。粉砕物は、早期の凝集を回避するために、供給前に約２００℃に加熱される。
【００２７】
ミル２に、まず、ローラ７の機械的な状態を連続的に特定する測定値ピックアップを取り付け、運動及び力並びに制御量、例えば粉砕層高さ、駆動出力、差圧、分級機温度及び熱出力、及びこれらに関連する操作量としての粉砕圧、粉砕物流量、分級機回転数、水量及び空気量の値を数週間にわたって記録する。この機械的な状態から、運動方程式を介して連続的に粉砕層９の強度を算出する。
【００２８】
制御の校正のために、多次元の非線形回帰により、粉砕層９の強度とミル２の操作量との間の関係を表す比例定数を特定する。
【００２９】
竪型ミル１の運転のために、粉砕方法が先の測定の経験にしたがって最適な効率で働く粉砕層９の目標状態を設定しておく。運転中、粉砕層９の測定値から特定した機械的な状態が、目標状態から外れると、今や既知の数学的な関係により操作量の適当な調整を見出し、竪型ミル１の制御部において、目標状態を再度形成する目標値として設定する。
【００３０】
竪型ミル１の運転中の力Ｆの角度αは、粉砕方法のエネルギ効率にとって重要な尺度である。
【００３１】
本発明に係る方法が制御のために同様に好適に用いられる他のミル型式は、ロールが、粉砕体３としての同じ大きさの又は同じ周速で回転する第２のロール上を転動するロールプレス（Ｇｕｔｂｅｔｔ−Ｗａｌｚｅｎｍｕｅｈｌｅ）である。粉砕物は、実質的に上方から両ロール間の三角形の空間に供給され、すり潰され、下方の粉砕受けに落下する。
【符号の説明】
【００３２】
１  竪型ミル
２  ミル
３  粉砕体
４  基礎
５  ベースプレート
６  軸線
７  ローラ
８  軸線
９  粉砕層
【図１】
0006261585.tif 000002
【図２】
0006261585.tif 000003
【図３】
0006261585.tif 000004