(57)【要約】本発明は、とくに粒状材料が投入され、粒状材料が搬送ライン(14)を通して運ばれるプラントの反応炉(1)における処理条件、とくに温度を制御する方法に関する。反応炉内の処理条件をできるだけ一定に保持するために、搬送ライン(14)で運ばれる材料量を決定し、これを処理条件、とくに温度を制御するための制御変数および/または外乱変数として用いる。また、この方法を行なうためのプラントを説明する。
2006510478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
とくに粒状材料が投入され該粒状材料が搬送ライン(14)を通して運ばれるプラントの反応炉(1)における処理条件、とくに温度を制御する方法において、該搬送ライン(14)で運ばれる材料量を決定し、該材料量を処理条件、とくに温度を制御するための制御変数および/または外乱変数として用いることを特徴とする処理条件の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記搬送ライン(14)における材料量は、事前決定可能な値に制御されることを特徴とする処理条件の制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記搬送ライン(14)における材料量は、搬送機(27、33)によって制御され、該材料は、とくに材料供給スクリュー(30)の回転速度を変えることによって、および/または材料供給スクリュー(30)の上流のウェイフィーダ(34)によって、プラントへ投入されることを特徴とする処理条件の制御方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法において、前記反応炉(1)への熱供給は、前記決定される材料量に依存することを特徴とする処理条件の制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記熱供給は、前記反応炉(1)内の燃料を燃焼することによって行ない、燃料供給量を制御して該熱供給を制御することを特徴とする処理条件の制御方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の方法において、前記反応炉(1)において反応炉温度を測定し、前記熱供給はさらに、該決定された反応炉温度に依存することを特徴とする処理条件の制御方法。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載の方法において、前記材料量を決定してから前記反応炉(1)内に供給するまでの時間を前記熱供給の制御に考慮することを特徴とする処理条件の制御方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の方法において、例えばバイパスライン(24)を介し、前記材料量の決定と前記反応炉(1)内への供給との間の材料放出を必要に応じて決定し、とくに、前記材料量および/または熱供給の制御に考慮することを特徴とする処理条件の制御方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の方法において、前記材料は、前記搬送ライン(14)で材料量を決定する前に、乾燥および/または予熱することを特徴とする処理条件の制御方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記反応炉(1)へ供給される材料の材料量は、該反応炉(1)の上流の搬送ライン(14)で、とくにエアリフト(13)における圧力および/または圧力損失を測定することによって決定することを特徴とする処理条件の制御方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法において、前記反応炉(1)では気体/固体の懸濁物が、例えば循環する流動床として形成されることを特徴とする処理条件の制御方法。
【請求項１２】
前記反応炉(1)に粒状材料を運ぶための搬送ライン(14)と、少なくとも１つの制御部(5、31)とを有し、該反応炉(1)に供給される材料を熱処理するための、とくに請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法を実行するプラントにおいて、該プラントは、前記制御部(5、31)に接続され前記搬送ライン(14)で前記反応炉(1)へ運ばれる材料の材料量を決定する測定装置(12)を備えることを特徴とするプラント。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプラントにおいて、前記搬送ライン(14)は、流体圧力搬送ライン、とくに好ましくは垂直に配置された上昇線のエアリフト(13)であることを特徴とするプラント。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のプラントにおいて、前記測定装置(12)は、前記搬送ライン(14)上での差圧を測定する差圧測定装置であることを特徴とするプラント。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４のいずれかに記載のプラントにおいて、前記制御部は、温度制御部(5)および/または材料供給制御部(31)であることを特徴とするプラント。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプラントにおいて、前記温度制御部(5)に接続された温度センサ(8)は、前記反応炉(1)内に配置されていることを特徴とするプラント。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載のプラントにおいて、前記温度制御部(5)は制御要素(6)を有し、該制御要素は、燃焼のために前記反応炉(1)に送られる燃料質量流を、前記決定した材料量および/または測定した反応炉温度に基づいて制御することを特徴とするプラント。
【請求項１８】
請求項１５ないし１７のいずれかに記載のプラントにおいて、該プラントは、前記材料供給制御部(31)に接続され該プラント内への材料投入を制御する搬送機(27、33)を備え、前記搬送ライン(14)内の材料量を事前決定可能な値に設定可能であることを特徴とするプラント。
【請求項１９】
請求項１２ないし１８のいずれかに記載のプラントにおいて、該プラントは、前記搬送ライン(14)の上流および/または下流に少なくとも１つの乾燥装置(18、26)を備えることを特徴とするプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント、とくに粒状材料が投入されるプラントの反応炉内の処理条件、とくに温度を制御する方法に関するものであり、粒状材料は、反応炉までの搬送ラインを通して運ばれる。また本発明は、この方法を行なうプラントに関する。
【０００２】
従来では、投入される材料を熱処理するプラントの反応炉内の温度を制御するため、反応炉に備えられた温度センサを用いる温度制御部が使用され、温度センサは、現在の反応炉温度を測定して、それを温度制御部に送信する。測定温度が所定の所望の温度値からずれると、温度制御部は反応炉における温度に作用する。これは、プラントに供給される材料の質量流（原材料供給）を制御することによって、または燃料の質量流を制御することによってなされる。
【０００３】
このような温度制御の場合、原材料供給における操作介入により、プラント内部における反応炉までの材料搬送の変動、および材料水分、さらに不規則な温度挙動などの外乱の影響によって、力学的および制御変数がかなり左右される。図１に、反応炉への材料供給における短時間の外乱が反応炉温度に及ぼす影響を示す。一時的な材料供給の増加によって、即座に著しい反応炉温度の低下が生ずる。その後、温度制御部は、原材料供給をわずかに減らすことによって時間の経過とともにこの反応炉温度の低下を再び補償する。しかし全体として、反応炉への材料供給におけるこの短時間の外乱を再び補正するには、比較的長い時間がかかる。
【０００４】
また、燃料供給において介入操作を伴う温度制御が公知である。この制御方式は、図２からわかるように、制御品質が原材料供給の質量流の制御より優れている。反応炉への材料供給におけるこの外乱は、燃料の質量流（燃料供給）を変えることによって補償され、こうして反応炉温度は、かなり迅速に再び所望の設定点になる。
【０００５】
以上のようなこれらの制御方式にはすべて、次のような欠点がある。すなわち、最初に制御のずれ（温度のずれ）を検出してから、それに応じて反応炉へのエネルギー投入を適合させ、その結果、制御のずれを補正するようにしなければならないことである。更なる欠点は、このような反応炉系(大量のレンガの裏張りと高い生産物残量)の不感時間挙動が強いことである。しかし処理によっては、ほんの短時間の温度変動であっても、生成物品質が低下する。
【発明の説明】
【０００６】
したがって本発明の目的は、反応炉における処理条件、とくに温度を、可能な限り定常的に、処理についての所定の設定点に制御することである。
【０００７】
例えば温度を制御するための冒頭で述べた形式の方法において、この目的は基本的に、搬送ラインで運ばれる材料量を決定し、処理条件、とくに温度の制御のための制御変数および/または外乱変数としてこれを用いることで達成される。これまで、このことは、粒状材料の場合は従来実施されてこなかった。なぜなら、粒状材料の場合は、搬送ラインで材料量を決定することが非常に複雑だからである。しかし、本発明によれば、反応炉に供給される材料量が事前に、すなわち反応炉への搬送ラインで決定され、制御のための制御変数および/または外乱変数としてこの変数を直接用いることにより、反応炉温度の起こり得る変動が事前に明らかになり、反応炉にはいる材料量の変化によって起こる温度または他の処理条件の変化前に反応炉温度を補正することが可能になる。したがって、本発明によれば、反応炉における温度の制御方法は全般的には、反応炉で一定の処理条件を生成する方法であり、具体的には、反応炉における温度、および/または反応炉への材料供給（反応炉へ投入される材料供給）を一定に保つ方法である。
【０００８】
本目的のため、本発明による思想の実用的な改良点によれば、搬送ラインにおける材料量を事前決定可能な値に制御することができる。この場合、材料量は、制御部の制御変数である。したがって本発明による方法は、材料をとくに加熱する反応炉を有するプラントに投入される材料の変化の制御部を構成する。材料は、例えば搬送機を通ってプラントに投入され、搬送ラインによって直接的に、または介在工程を経て、反応炉に投入される。搬送ラインにおける材料量は、事前決定可能な値に決定され、制御される。その結果、反応炉に供給される材料量は基本的に一定に保たれ、温度差および/または化学量論的変化を起こし得る材料量には、変化が発生しないか、または最小に抑えられる。
【０００９】
搬送ラインにおける材料量は、単純な方法で、搬送機によって制御することができ、材料は、とくに材料投入スクリューの回転速度を変えることにより、および/または材料投入スクリューの上流のウェイフィーダ（比例計量器ベルト）によりプラントに供給される。ウェイフィーダが存在しない場合は、この制御によって、材料投入スクリューによる一時的な堆積物の生成量減少の影響がなくなる。ウェイフィーダが存在する場合は、材料水分の変動による生成量減少の影響も適切に補償される。
【００１０】
本発明による方法のより実用的な改良点では、反応炉への熱供給は、決定される材料量に依存させることが可能である。この場合、材料量は、制御部の外乱変数である。したがって本発明による方法は、とくに加熱される材料を投入する反応炉における温度制御部を構成し、供給材料の材料量は反応炉内へ供給する前に連続的に決定し、熱供給は決定される材料量に依存する。この制御部の変形は、上述した反応炉に投入される材料供給の制御部、または反応炉への材料供給の制御部とは別に、用いることができる。この場合の制御部は、副次的熱供給制御器への外乱フィードフォワード制御（外乱変数は反応炉への材料質量流の変動である）である。副次的熱供給制御器は、この情報に基づいて材料供給の変化をそれ自体で検出し、この材料供給の変化は明らかになり、予想される反応炉温度変化を見越してエネルギー要求量の変化を補正する。この制御を用いれば、反応炉温度を非常に狭い限界値内で一定に保持することができ、生成物品質において非常にプラスの効果を有する。さらに、これまで交互に発生していた応力が温度安定性の改善とともに大幅に減少するので、反応炉の裏張りが大いに保護され、したがって耐用年数の延長が期待できる。
【００１１】
本発明によれば、前述の２つの制御方法の変形を温度制御部と材料供給制御部として、互いに組み合わせてもよい。この場合、とくに材料供給制御部を温度制御部の上流に接続する。この予備的な制御部によって、反応炉に供給される材料量の変動を大幅に回避することができる。材料供給の変動は常に反応炉温度の変化を引き起こすので、この上流に接続された材料供給制御部は、反応炉温度の温度制御部を支援し、さらには反応炉温度の制御のずれを低減する役割を果たす。この意味において、材料供給制御部は、実際の温度制御部の上流に接続され一定の処理条件を生成するための制御部であって、また、とくに反応炉における温度もこれに属する。
【００１２】
反応炉への熱供給は、好ましくは反応炉内で燃料を燃焼することによって行なわれ、燃料の質量流を制御して熱供給を設定する。燃料の質量流の変化は、熱供給に直接影響し、とりわけ単純で効果的な方法で制御でき、燃料質量流を介した熱供給の補正は、とりわけ迅速で直接的な制御手段となる。
【００１３】
本発明による方法の好ましい改良では、反応炉に供給される材料の材料量に加えて反応炉温度も測定し、そこで熱供給は、決定された反応炉温度に依存し、これを温度制御部によって相応に考慮する。そこでこの温度測定は、適宜、また搬送ラインでの材料量の測定に加えて、行なわれる。とくに、制御要素を用いた温度制御部により設定される燃料の質量流は、供給される材料量および反応炉温度に依存させることが可能である。そこで、材料量と反応炉温度は、対応する機能ブロックで組み合わされ、全体的な操作変数を形成する。この場合、種々の制御形式、例えばP、PI、PID、または同様の制御を機能ブロックおよび/または制御要素で実現してよい。
【００１４】
熱供給の変化、とくに燃料の質量流の変化中の変化は、反応炉温度の急速な変化を引き起こすので、本発明によれば、例えば搬送ラインでの材料量の決定から反応炉への供給までの時間を熱供給の制御に考慮する手段がなされている。とくに、材料量が決定される際に材料がすでに(事前に)乾燥している場合は、処理条件が一定であるため、材料が反応炉内に実際に投入されるまでの短い無駄時間をとくに正確に考慮することができる。
【００１５】
また材料量の決定と反応炉内への材料の供給との間に起こり得る材料放出を、必要に応じて決定し、とくに材料供給および/または熱供給の制御中に、考慮することが好ましい。例えば、このような材料放出は、反応炉バイパスで起こる可能性があり、そこでは、材料が反応炉内に供給される前に分岐され、反応炉で処理された材料が放出した後に、再び反応炉で処理されたこの材料と混合される。このようなバイパス質量流は、例えば、熱または燃料の必要量を決定するときに、差し引かなければならない。
【００１６】
材料量を決定する際の外乱の影響、とくに、投入される原材料の残留水分による影響を軽減するため、およびプラント内に材料を送出する間の材料水分による影響を解消するために、搬送ラインで材料量を決定する前に、材料を乾燥および/または予熱することが有利である。とくに、その際、測定条件が一定となり、反応炉内に投入された材料が反応炉内での形成温度へ与える影響を正確に推定し、制御部によってこれを考慮することができる。
【００１７】
本発明において、反応炉に投入される材料量を決定することのとくに有為な点は、反応炉の上流の搬送ラインにおける圧力および/または圧力損失の測定により成立することである。このような搬送ラインは、とくに、エアリフトであってよく、これにより材料が上方に搬送される。圧力の測定、または、エアリフトの搬送ラインの開始と終了との間の差圧の測定によって、運ばれる材料の量を正確に推測することができる。本発明によれば、粒状材料の場合でも、例えば放射性物質を用いた密度測定に頼ることなく、この方法を非常に正確に利用できることが分かった。
【００１８】
この制御は、多様な反応炉形式において用いることができる。本発明による方法のとくに優れた改良点によれば、気体/固体の懸濁物を、反応炉内に、例えば循環する流動床として形成することが可能である。これらの反応炉形式では、ある特定の処理、例えば焼成において、反応炉温度をわずかな変動内に正確に維持することが、とくに重要かつ好都合であることが分かった。例えば、アルミナ焼成の間に循環する流動床を有する反応炉の温度制御に上記の方法を用いてもよい。例えば、原材料としてとくに湿気のある水和物をプラント内に投入することができる。
【００１９】
また本発明は、反応炉に供給される材料を熱処理するためのプラント、とくに前述した方法を行なうためのプラントに関する。プラントは、反応炉に粒状材料を運ぶための搬送ラインと、少なくとも１つの制御部とを有する。本発明によれば、制御部は、搬送ラインで反応炉まで運ばれる粒状、とくに細粒状の材料の材料量を決定するための測定装置に接続される。その結果、変動する材料送出および水分の外乱変数をプラント制御部により考慮して、処理条件、とくに反応炉温度と、反応炉内に投入される材料供給を事前に補正でき、それによって、前述した処理条件を一定に保持できる。
【００２０】
特別な実施例によれば、搬送ラインは、流体圧力搬送ラインであり、とくに、好ましくは垂直に配置された上昇線のエアリフトである。搬送ラインで運ばれる細粒状の材料の量を決定する従来の方法とは対照的に、流体圧力搬送ラインでの量は、大型の測定機器を用いることなく正確に決定できることが分かった。
【００２１】
この目的のために、測定装置は、好ましくは、搬送ライン上で差圧を測定する差圧測定装置である。
【００２２】
プラントにおいて本発明によって提供される制御部は、温度制御部、材料供給制御部、または温度制御部と材料供給制御部の組合せでよい。これによって、反応炉に供給される材料を熱処理するためのプラントであって、とくに前述した方法を行なう次のようなプラントが提供される。すなわちこのプラントは、反応炉に材料を運ぶための搬送ライン、反応炉に対する温度制御部および/または材料供給制御部を有し、温度制御部および/または材料供給制御部に接続され搬送ラインで運ばれる材料の材料量を決定する測定装置を備えることを特徴とする。
【００２３】
さらに、温度制御部に接続された温度センサを反応炉内に配置することが有利である。
【００２４】
さらに本発明によれば、温度制御部は、制御要素と、必要に応じて、決定された材料量および/または測定された反応炉温度に基づいて、燃焼のために供給される燃料質量流を制御する特性または特性群を有する機能ブロックとを有する。その結果、熱生成のために反応炉に供給される燃料量を、実際の反応炉温度に、とくに迅速かつ単純な方法で適合させることができ、決定された反応炉温度に基づく燃料質量流に対する制御部は、決定された材料量に基づく燃料質量流に対する制御部と並んで接続される。
【００２５】
本発明によれば、材料供給制御部は、プラント内への材料の投入を制御するために搬送機に接続してよく、搬送ラインでの材料量を事前決定可能な値に制御することが可能になる。この目的のために、搬送機は、材料供給スクリューおよび/またはウェイフィーダを有することが好ましい。
【００２６】
投入された材料を前処理するために、１つまたは複数の乾燥装置、例えばベンチュリ乾燥器を搬送ラインの上流および/または下流に設けてよい。
【００２７】
本発明の展開、利点および可能な用途が、以下の例示的実施例の説明および図面から得られる。この場合、説明し、および/または概略的に示す特徴はすべて、特許請求の範囲またはその参照事項におけるそれらの記載に拘わらず、それ自体でまたは任意の所望の組合せにおいて、本発明の要旨に含まれる。
【好ましい実施例の詳細な説明】
【００２８】
図３に示すように、本発明によるプラントは、反応炉1として、循環する流動床を備えた反応炉を有し、投入された材料は燃料の燃焼によって加熱される。
【００２９】
反応炉1に材料供給ライン2を介して供給される材料、とくに粒状または細粒状の固体または水和物等は、下方からガス供給パイプ3を通って反応炉1内へ流れるガス流によって捕らえられて、反応炉1内を旋回し、循環する流動床を形成する。
【００３０】
反応炉1内で行なわれる処理に必要な熱を生成するために、燃料を燃料供給ライン4を介して反応炉1内へ導き、そこで燃焼させる。
【００３１】
反応炉温度を制御するために、温度制御部5が設けられている。温度制御部は、燃料供給ライン4を通して反応炉1に供給される燃料を制御し、それによって反応炉1内の温度を設定するために、操作変数または制御要素として流量トランスデューサ7を備えた流量制御器6を有している。
【００３２】
エアリフト13に接続された搬送ライン14の差圧を測定する差圧トランスデューサ付きの差圧センサ12が温度制御部5に接続されている。この搬送ライン14を用いて、プラント内に投入された材料が反応炉1に搬送され、搬送ライン14上での差圧は、搬送される材料量の指標となる。差圧センサ12によって測定されたこの圧力値は、温度制御部5の機能ブロック11内における適切な制御機能によって処理され、燃料供給量を制御する流量制御器6に操作変数が出力される。その結果、燃料供給量または燃料質量流は、搬送される材料量の関数となり、とくにそこには比例関係が存在する。この場合、燃料供給量は、反応炉1内に投入される材料供給の変動に正確にタイミングを合わせて適切に適合され、反応炉1では、基本的に温度変動が起こらない。
【００３３】
また、反応炉1内の温度を測定するために、温度トランスデューサを接続した温度センサ8を反応炉1内に設け、これは温度制御器9と接続されている。反応炉1における実測温度と所望の温度との間の制御のずれは、通常の場合、それほど大きくないが、これは、搬送ライン14での材料供給の測定と燃料供給量にこれが考慮されていることによる。この制御のずれは、燃料供給量を必要に応じて流量制御器6で相応に適合させるため、機能ブロック10で評価する。
【００３４】
この温度制御器9は、任意であり、本発明においては必ずしも設ける必要はない。これは、材料供給の変化が差圧測定により搬送ライン14自体ですでに検出され、反応炉1において予想される温度変化を見越して燃料供給量を適切に適合できるからである。その結果、反応炉内で明らかとなる温度変化を、温度センサ8による温度変化の測定前に、補償することができる。
【００３５】
温度センサ8と差圧センサ12の両方の制御作用を考慮に入れるために、機能ブロック10および11を加算器15で組み合わせ、流量制御器6のための操作変数を生成する。例えば、温度制御器9に接続された機能ブロック10は、PI制御器でよく、また差圧センサ12に接続された機能ブロック11は、P制御器でよい。しかし他の関数依存関係および制御器形式も、可能である。
【００３６】
燃料供給用の副次的な流量制御器6に操作変数を出力するために、反応炉内に投入される材料の変化と現在の反応炉温度の両方を温度制御部5によって考慮する。こうして燃料供給量は、温度流量カスケードで、とりわけエアリフト13の搬送ライン圧力損失の関数として制御される。これは、搬送ライン圧力損失がその搬送される質量流、とくに固体の質量流と明らかに相関するからである。
【００３７】
この場合、温度制御器5の機能ブロック11または加算器15は、エアリフト13によって搬送される材料を、まず最初にエアリフトサイクロン16内に送り、そこで搬送用のガスまたは空気流から分離することを考慮する。サイクロン16で分離された材料は、プランジポット17内へ送られ、そこからこの材料は、乾燥器18上へ、とくにベンチュリ乾燥器上へ送られる。乾燥器18の下流には、材料送出サイクロン19が接続され、これは、反応炉1に供給する材料を、加熱された排気ガス流から分離する。材料送出サイクロン19から、この材料は材料供給ライン2を介して反応炉1内に送られ、そこでガス供給パイプ3によって捕らえられ、循環する流動床を形成する。
【００３８】
反応炉1で熱処理の後、材料はガス流とともに反応炉1の頂部領域からライン20を通って戻りサイクロン21内へ放出され、戻りサイクロンでは、処理された材料がガス流から分離されて、プランジポット22へ送られる。プランジポット22内へ送られた材料は、一部が反応炉1内へ戻され、一部が混合ポット23内へ放出される。
【００３９】
混合ポット23では、反応炉1で処理された材料が未処理材料と混合される。未処理材料は、バイパスライン24を経由してエアリフトサイクロン16のプランジポット17からセル状のホイールスルース25を通って反応炉1のそばを通過する。この場合、反応炉1のそばを過ぎて送られる材料の量が質量流センサ（図示せず）によって記録され、温度制御部5によって、例えば加算器15または機能ブロック10、11において考慮され、燃料の質量流を反応炉１内に実際に投入される材料の量に適合させる。
【００４０】
エネルギーを節約するために、戻りサイクロン21で処理された材料から分離される熱い反応炉排気ガスを乾燥器18へ送り、反応炉1へ供給される材料を乾燥および予熱する。乾燥器18の下流に接続された材料送出サイクロン19から、加熱された排気ガスが、エアリフト13の上流に配置された更なる乾燥器26、例えばベンチュリ乾燥器に送られる。処理すべき材料が乾燥器26内へ搬送機27を介して移され、予熱または乾燥を助けるガス流とともに、フィルタ28、例えば静電フィルタ内へ送られ、そこから材料は、エアリフト13内へ送られる。
【００４１】
搬送機27は搬送機ベルト29を有し、それによって、原材料が材料供給スクリュー30へ供給される。材料供給スクリュー30は、処理すべき材料を乾燥器26内へ投入する。
【００４２】
材料供給スクリュー30は、材料供給制御器37を有する材料供給制御部31によって制御される。材料供給制御器37はまた、差圧センサ12に接続され、材料供給スクリュー30の回転速度を一定値に変えることによって、搬送ライン14上での差圧を制御する。この材料供給制御部31は、温度制御部5に対する本発明による制御の変形である。この例示的実施例では、本発明による制御部は、材料供給制御部31と温度制御部5の組合せによって構成されている。しかし本発明による制御部の基本的な考えは、材料供給制御部31および温度制御部5によっても、どちらの場合もそれ自体で実現され、本発明によれば各制御部5、31を、プラント内でそれだけで実現することもできる。
【００４３】
プラントの材料供給制御部31によって、反応炉1に温度変動を起こし、または温度制御部5に制御要求信号を生成する材料供給変化の外乱変数を、取り除くかまたは最小にすることができ、プラントにおいて均一な処理条件を形成することができる。このため、搬送ライン14で材料量の変動がある場合には、材料供給スクリュー30の搬送容量を材料供給制御器37によって適切に再調整する。十分な原材料が材料供給スクリュー30において利用できるように、搬送機ベルト29の駆動にレベル制御器32が設けられている。
【００４４】
図４に示すプラントは、図３によるプラントに基本的に対応している。したがって、同じプラント部品には同じ参照符号が付され、以下で説明しない。
【００４５】
上述したプラントとは対照的に、このプラントの搬送機33は、搬送機ベルト29に代わってウェイフィーダ34を有し、これは、原材料の重量を計って、これを材料供給スクリュー30に供給される。この場合、材料供給制御器37は、供給質量流を制御するためにウェイフィーダ34の質量流制御器35への駆動信号をプリセットする。さらに、対応するトランスデューサが質量流制御器に接続されている。材料供給スクリュー30は、レベル制御器36によって駆動される。ウェイフィーダ34により、この場合には材料供給質量流をとくに正確に制御することができ、それゆえ高い安定性の温度制御部5が得られる。
【００４６】
温度制御部5の原理を概略的に図５にもう一度示す。温度制御部5は、温度センサ8によって反応炉1の出口における実際の温度を測定し、この実際の温度を、機能ブロック10、例えばPI制御器でプリセットされた所望の温度と比較し、その後、温度の制御ずれに基づいて燃料質量流のための操作変数mTを出力する。機能ブロック11、例えばP制御器内では、エアリフト13における搬送ライン14上で測定された差圧を外乱変数として考慮し、実際の材料供給に比例する燃料質量流を操作変数mPとして出力する。その結果、温度の制御ずれが測定可能となる前に、燃料供給が適合される。機能ブロックまたは制御要素10および11の操作変数は、加算器15で組み合わされ、全燃料質量流に対する操作変数mに変換される。
【００４７】
本発明においては、反応炉までの搬送ラインで決定される材料量を考慮することにより、本発明による制御部を用いて、反応炉1における反応条件、とくに温度を処理に関する所定の設定点に定常的に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】反応炉への材料供給における外乱中に原材料供給を制御することによる反応炉温度制御部の制御状態を示す図である。
【図２】反応炉への材料供給における外乱中に燃料供給を制御することによる反応炉温度制御部の制御状態を示す図である。
【図３】第１の実施例による温度制御部と材料供給制御部とを有する本発明によるプラントを示す図である。
【図４】第２の実施例による温度制御部と材料供給制御部とを有する本発明によるプラントを示す図である。
【図５】本発明による温度制御部の単純な被制御系を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
1  反応炉
2  材料供給ライン
3  ガス供給パイプ
4  燃料供給ライン
5  温度制御部
6  流量制御器、制御要素
7  流量トランスデューサ
8  温度センサ
9  温度制御器
10  機能ブロック
11  機能ブロック
12  差圧センサ
13  エアリフト
14  搬送ライン
15  加算器
16  エアリフトサイクロン
17  プランジポット
18  乾燥器
19  材料送出サイクロン
20  ライン
21  戻りサイクロン
22  プランジポット
23  混合ポット
24  バイパスライン
25  セル状のホイールスルース
26  乾燥器
27  搬送機
28  フィルタ
29  搬送機ベルト
30  材料供給スクリュー
31  材料供給制御部
32  レベル制御器
33  搬送機
34  搬送機型計量器
35  質量流制御器
36  レベル制御器
37  材料供給制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年10月1日(2004.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント、とくに粒状材料が投入されるプラントの反応炉内の処理条件、とくに温度を制御する方法に関するものであり、粒状材料は、反応炉までの搬送ラインを通して運ばれる。また本発明は、この方法を行なうプラントに関する。
【０００２】
従来では、投入される材料を熱処理するプラントの反応炉内の温度を制御するため、反応炉に備えられた温度センサを用いる温度制御部が使用され、温度センサは、現在の反応炉温度を測定して、それを温度制御部に送信する。測定温度が所定の所望の温度値からずれると、温度制御部は反応炉における温度に作用する。これは、プラントに供給される材料の質量流（原材料供給）を制御することによって、または燃料の質量流を制御することによってなされる。
【０００３】
このような温度制御の場合、原材料供給における操作介入により、プラント内部における反応炉までの材料搬送の変動、および材料水分、さらに不規則な温度挙動などの外乱の影響によって、力学的および制御変数がかなり左右される。図１に、反応炉への材料供給における短時間の外乱が反応炉温度に及ぼす影響を示す。一時的な材料供給の増加によって、即座に著しい反応炉温度の低下が生ずる。その後、温度制御部は、原材料供給をわずかに減らすことによって時間の経過とともにこの反応炉温度の低下を再び補償する。しかし全体として、反応炉への材料供給におけるこの短時間の外乱を再び補正するには、比較的長い時間がかかる。
【０００４】
また、燃料供給において介入操作を伴う温度制御が公知である。この制御方式は、図２からわかるように、制御品質が原材料供給の質量流の制御より優れている。反応炉への材料供給におけるこの外乱は、燃料の質量流（燃料供給）を変えることによって補償され、こうして反応炉温度は、かなり迅速に再び所望の設定点になる。
【０００５】
米国特許第5,226,374号は、焼却廃棄物の供給速度の測定を含む流動床焼却炉における燃焼制御方法を開示している。焼却廃棄物の供給速度が所定値より高い場合は、ダストフィーダによる焼却廃棄物の供給速度を減らして燃焼活動を抑える。さらに、言い換えれば、焼却炉の送風機により生じる排気ガス中の誘発ガスの割合を増やして、焼却炉内の内部圧力の増加を抑える。焼却廃棄物の供給速度は、焼却廃棄物を供給する射出部上に配置された光電素子を用いる測定設備により測定される。
【０００６】
日本特許第5514000号(日本特許の英文抄録)には、流動床における温度測定による温度の高精度制御が記載され、流動床を形成する流動媒体を制御して温度を調節している。
【０００７】
欧州特許出願第0 093 063 A1号では、反応路の流動床の温度制御部が反応路内の流動床の温度を測って、高温と低温の２つのパイプからの材料の混合により、反応炉に投入される材料の温度を変えることが記載されている。類似した方法が、流動床巡回部を有するガス冷却器が記載された国際公開公報WO 96/18076 A1で採用されている。高温ガスが混合室に投入され、そこでこのガスより低い温度の固体物と混合される。これによって、混合室の温度を混合温度へ安定させる。ガスと液体の混合は、混合室からライザーを介して固体分離器へ向けて行なわれ、それによってガスの冷却に関連して生成された加熱蒸気の温度を調節する。
【０００８】
以上のようなこれらの制御方式にはすべて、次のような欠点がある。すなわち、最初に制御のずれ（温度のずれ）を検出してから、それに応じて反応炉へのエネルギー投入を適合させ、その結果、制御のずれを補正するようにしなければならないことである。更なる欠点は、このような反応炉系(大量のレンガの裏張りと高い生産物残量)の不感時間挙動が強いことである。しかし処理によっては、ほんの短時間の温度変動であっても、生成物品質が低下する。
【発明の説明】
【０００９】
したがって本発明の目的は、反応炉における処理条件、とくに温度を、可能な限り定常的に、処理についての所定の設定点に制御することである。
【００１０】
例えば温度を制御するための冒頭で述べた形式の方法において、この目的は基本的に、搬送ラインで運ばれる材料量を決定し、処理条件、とくに温度の制御のための制御変数および/または外乱変数としてこれを用いることで達成される。これまで、このことは、粒状材料の場合は従来実施されてこなかった。なぜなら、粒状材料の場合は、搬送ラインで材料量を決定することが非常に複雑だからである。しかし、本発明によれば、反応炉に供給される材料量が事前に、すなわち反応炉への搬送ラインで決定され、制御のための制御変数および/または外乱変数としてこの変数を直接用いることにより、反応炉温度の起こり得る変動が事前に明らかになり、反応炉にはいる材料量の変化によって起こる温度または他の処理条件の変化前に反応炉温度を補正することが可能になる。したがって、本発明によれば、反応炉における温度の制御方法は全般的には、反応炉で一定の処理条件を生成する方法であり、具体的には、反応炉における温度、および/または反応炉への材料供給（反応炉へ投入される材料供給）を一定に保つ方法である。反応炉に投入される材料量の決定は、反応炉の上流の搬送ラインにおける圧力および/または圧力損失の測定より成る。このような搬送ラインは、とくに、エアリフトであってもよく、これにより材料が上方に搬送される。圧力の測定、またはエアリフトの搬送ラインの開始と終了との間の差圧の測定によって、運ばれる材料の量の正確な推測が可能になる。本発明によれば、粒状材料の場合でも、例えば放射性物質を用いた密度測定に頼ることなく、この方法を非常に正確に利用できることが分かった。
【００１１】
本目的のため、本発明による思想の実用的な改良点によれば、搬送ラインにおける材料量を事前決定可能な値に制御することができる。この場合、材料量は、制御部の制御変数である。したがって本発明による方法は、材料をとくに加熱する反応炉を有するプラントに投入される材料の変化の制御部を構成する。材料は、例えば搬送機を通ってプラントに投入され、搬送ラインによって直接的に、または介在工程を経て、反応炉に投入される。搬送ラインにおける材料量は、事前決定可能な値に決定され、制御される。その結果、反応炉に供給される材料量は基本的に一定に保たれ、温度差および/または化学量論的変化を起こし得る材料量には、変化が発生しないか、または最小に抑えられる。
【００１２】
搬送ラインにおける材料量は、単純な方法で、搬送機によって制御することができ、材料は、とくに材料投入スクリューの回転速度を変えることにより、および/または材料投入スクリューの上流のウェイフィーダ（比例計量器ベルト）によりプラントに供給される。ウェイフィーダが存在しない場合は、この制御によって、材料投入スクリューによる一時的な堆積物の生成量減少の影響がなくなる。ウェイフィーダが存在する場合は、材料水分の変動による生成量減少の影響も適切に補償される。
【００１３】
本発明による方法のより実用的な改良点では、反応炉への熱供給は、決定される材料量に依存させることが可能である。この場合、材料量は、制御部の外乱変数である。したがって本発明による方法は、とくに加熱される材料を投入する反応炉における温度制御部を構成し、供給材料の材料量は反応炉内へ供給する前に連続的に決定し、熱供給は決定される材料量に依存する。この制御部の変形は、上述した反応炉に投入される材料供給の制御部、または反応炉への材料供給の制御部とは別に、用いることができる。この場合の制御部は、副次的熱供給制御器への外乱フィードフォワード制御（外乱変数は反応炉への材料質量流の変動である）である。副次的熱供給制御器は、この情報に基づいて材料供給の変化をそれ自体で検出し、この材料供給の変化は明らかになり、予想される反応炉温度変化を見越してエネルギー要求量の変化を補正する。この制御を用いれば、反応炉温度を非常に狭い限界値内で一定に保持することができ、生成物品質において非常にプラスの効果を有する。さらに、これまで交互に発生していた応力が温度安定性の改善とともに大幅に減少するので、反応炉の裏張りが大いに保護され、したがって耐用年数の延長が期待できる。
【００１４】
本発明によれば、前述の２つの制御方法の変形を温度制御部と材料供給制御部として、互いに組み合わせてもよい。この場合、とくに材料供給制御部を温度制御部の上流に接続する。この予備的な制御部によって、反応炉に供給される材料量の変動を大幅に回避することができる。材料供給の変動は常に反応炉温度の変化を引き起こすので、この上流に接続された材料供給制御部は、反応炉温度の温度制御部を支援し、さらには反応炉温度の制御のずれを低減する役割を果たす。この意味において、材料供給制御部は、実際の温度制御部の上流に接続され一定の処理条件を生成するための制御部であって、また、とくに反応炉における温度もこれに属する。
【００１５】
反応炉への熱供給は、好ましくは反応炉内で燃料を燃焼することによって行なわれ、燃料の質量流を制御して熱供給を設定する。燃料の質量流の変化は、熱供給に直接影響し、とりわけ単純で効果的な方法で制御でき、燃料質量流を介した熱供給の補正は、とりわけ迅速で直接的な制御手段となる。
【００１６】
本発明による方法の好ましい改良では、反応炉に供給される材料の材料量に加えて反応炉温度も測定し、そこで熱供給は、決定された反応炉温度に依存し、これを温度制御部によって相応に考慮する。そこでこの温度測定は、適宜、また搬送ラインでの材料量の測定に加えて、行なわれる。とくに、制御要素を用いた温度制御部により設定される燃料の質量流は、供給される材料量および反応炉温度に依存させることが可能である。そこで、材料量と反応炉温度は、対応する機能ブロックで組み合わされ、全体的な操作変数を形成する。この場合、種々の制御形式、例えばP、PI、PID、または同様の制御を機能ブロックおよび/または制御要素で実現してよい。
【００１７】
熱供給の変化、とくに燃料の質量流の変化中の変化は、反応炉温度の急速な変化を引き起こすので、本発明によれば、例えば搬送ラインでの材料量の決定から反応炉への供給までの時間を熱供給の制御に考慮する手段がなされている。とくに、材料量が決定される際に材料がすでに(事前に)乾燥している場合は、処理条件が一定であるため、材料が反応炉内に実際に投入されるまでの短い無駄時間をとくに正確に考慮することができる。
【００１８】
また材料量の決定と反応炉内への材料の供給との間に起こり得る材料放出を、必要に応じて決定し、とくに材料供給および/または熱供給の制御中に、考慮することが好ましい。例えば、このような材料放出は、反応炉バイパスで起こる可能性があり、そこでは、材料が反応炉内に供給される前に分岐され、反応炉で処理された材料が放出した後に、再び反応炉で処理されたこの材料と混合される。このようなバイパス質量流は、例えば、熱または燃料の必要量を決定するときに、差し引かなければならない。
【００１９】
材料量を決定する際の外乱の影響、とくに、投入される原材料の残留水分による影響を軽減するため、およびプラント内に材料を送出する間の材料水分による影響を解消するために、搬送ラインで材料量を決定する前に、材料を乾燥および/または予熱することが有利である。とくに、その際、測定条件が一定となり、反応炉内に投入された材料が反応炉内での形成温度へ与える影響を正確に推定し、制御部によってこれを考慮することができる。
【００２０】
この制御は、多様な反応炉形式において用いることができる。本発明による方法のとくに優れた改良点によれば、気体/固体の懸濁物を、反応炉内に、例えば循環する流動床として形成することが可能である。これらの反応炉形式では、ある特定の処理、例えば焼成において、反応炉温度をわずかな変動内に正確に維持することが、とくに重要かつ好都合であることが分かった。例えば、アルミナ焼成の間に循環する流動床を有する反応炉の温度制御に上記の方法を用いてもよい。例えば、原材料としてとくに湿気のある水和物をプラント内に投入することができる。
【００２１】
また本発明は、反応炉に供給される材料を熱処理するためのプラント、とくに前述した方法を行なうためのプラントに関する。プラントは、反応炉に粒状材料を運ぶための搬送ラインと、少なくとも１つの制御部とを有する。本発明によれば、制御部は、搬送ラインで反応炉まで運ばれる粒状、とくに細粒状の材料の材料量を決定するための測定装置に接続される。その結果、変動する材料送出および水分の外乱変数をプラント制御部により考慮して、処理条件、とくに反応炉温度と、反応炉内に投入される材料供給を事前に補正でき、それによって、前述した処理条件を一定に保持できる。
【００２２】
特別な実施例によれば、搬送ラインは、流体圧力搬送ラインであり、とくに、好ましくは垂直に配置された上昇線のエアリフトである。搬送ラインで運ばれる細粒状の材料の量を決定する従来の方法とは対照的に、流体圧力搬送ラインでの量は、大型の測定機器を用いることなく正確に決定できることが分かった。
【００２３】
この目的のために、測定装置は、好ましくは、搬送ライン上で差圧を測定する差圧測定装置である。
【００２４】
プラントにおいて本発明によって提供される制御部は、温度制御部、材料供給制御部、または温度制御部と材料供給制御部の組合せでよい。これによって、反応炉に供給される材料を熱処理するためのプラントであって、とくに前述した方法を行なう次のようなプラントが提供される。すなわちこのプラントは、反応炉に材料を運ぶための搬送ライン、反応炉に対する温度制御部および/または材料供給制御部を有し、温度制御部および/または材料供給制御部に接続され搬送ラインで運ばれる材料の材料量を決定する測定装置を備えることを特徴とする。
【００２５】
さらに、温度制御部に接続された温度センサを反応炉内に配置することが有利である。
【００２６】
さらに本発明によれば、温度制御部は、制御要素と、必要に応じて、決定された材料量および/または測定された反応炉温度に基づいて、燃焼のために供給される燃料質量流を制御する特性または特性群を有する機能ブロックとを有する。その結果、熱生成のために反応炉に供給される燃料量を、実際の反応炉温度に、とくに迅速かつ単純な方法で適合させることができ、決定された反応炉温度に基づく燃料質量流に対する制御部は、決定された材料量に基づく燃料質量流に対する制御部と並んで接続される。
【００２７】
本発明によれば、材料供給制御部は、プラント内への材料の投入を制御するために搬送機に接続してよく、搬送ラインでの材料量を事前決定可能な値に制御することが可能になる。この目的のために、搬送機は、材料供給スクリューおよび/またはウェイフィーダを有することが好ましい。
【００２８】
投入された材料を前処理するために、１つまたは複数の乾燥装置、例えばベンチュリ乾燥器を搬送ラインの上流および/または下流に設けてよい。
【００２９】
本発明の展開、利点および可能な用途が、以下の例示的実施例の説明および図面から得られる。この場合、説明し、および/または概略的に示す特徴はすべて、特許請求の範囲またはその参照事項におけるそれらの記載に拘わらず、それ自体でまたは任意の所望の組合せにおいて、本発明の要旨に含まれる。
【好ましい実施例の詳細な説明】
【００３０】
図３に示すように、本発明によるプラントは、反応炉1として、循環する流動床を備えた反応炉を有し、投入された材料は燃料の燃焼によって加熱される。
【００３１】
反応炉1に材料供給ライン2を介して供給される材料、とくに粒状または細粒状の固体または水和物等は、下方からガス供給パイプ3を通って反応炉1内へ流れるガス流によって捕らえられて、反応炉1内を旋回し、循環する流動床を形成する。
【００３２】
反応炉1内で行なわれる処理に必要な熱を生成するために、燃料を燃料供給ライン4を介して反応炉1内へ導き、そこで燃焼させる。
【００３３】
反応炉温度を制御するために、温度制御部5が設けられている。温度制御部は、燃料供給ライン4を通して反応炉1に供給される燃料を制御し、それによって反応炉1内の温度を設定するために、操作変数または制御要素として流量トランスデューサ7を備えた流量制御器6を有している。
【００３４】
エアリフト13に接続された搬送ライン14の差圧を測定する差圧トランスデューサ付きの差圧センサ12が温度制御部5に接続されている。この搬送ライン14を用いて、プラント内に投入された材料が反応炉1に搬送され、搬送ライン14上での差圧は、搬送される材料量の指標となる。差圧センサ12によって測定されたこの圧力値は、温度制御部5の機能ブロック11内における適切な制御機能によって処理され、燃料供給量を制御する流量制御器6に操作変数が出力される。その結果、燃料供給量または燃料質量流は、搬送される材料量の関数となり、とくにそこには比例関係が存在する。この場合、燃料供給量は、反応炉1内に投入される材料供給の変動に正確にタイミングを合わせて適切に適合され、反応炉1では、基本的に温度変動が起こらない。
【００３５】
また、反応炉1内の温度を測定するために、温度トランスデューサを接続した温度センサ8を反応炉1内に設け、これは温度制御器9と接続されている。反応炉1における実測温度と所望の温度との間の制御のずれは、通常の場合、それほど大きくないが、これは、搬送ライン14での材料供給の測定と燃料供給量にこれが考慮されていることによる。この制御のずれは、燃料供給量を必要に応じて流量制御器6で相応に適合させるため、機能ブロック10で評価する。
【００３６】
この温度制御器9は、任意であり、本発明においては必ずしも設ける必要はない。これは、材料供給の変化が差圧測定により搬送ライン14自体ですでに検出され、反応炉1において予想される温度変化を見越して燃料供給量を適切に適合できるからである。その結果、反応炉内で明らかとなる温度変化を、温度センサ8による温度変化の測定前に、補償することができる。
【００３７】
温度センサ8と差圧センサ12の両方の制御作用を考慮に入れるために、機能ブロック10および11を加算器15で組み合わせ、流量制御器6のための操作変数を生成する。例えば、温度制御器9に接続された機能ブロック10は、PI制御器でよく、また差圧センサ12に接続された機能ブロック11は、P制御器でよい。しかし他の関数依存関係および制御器形式も、可能である。
【００３８】
燃料供給用の副次的な流量制御器6に操作変数を出力するために、反応炉内に投入される材料の変化と現在の反応炉温度の両方を温度制御部5によって考慮する。こうして燃料供給量は、温度流量カスケードで、とりわけエアリフト13の搬送ライン圧力損失の関数として制御される。これは、搬送ライン圧力損失がその搬送される質量流、とくに固体の質量流と明らかに相関するからである。
【００３９】
この場合、温度制御器5の機能ブロック11または加算器15は、エアリフト13によって搬送される材料を、まず最初にエアリフトサイクロン16内に送り、そこで搬送用のガスまたは空気流から分離することを考慮する。サイクロン16で分離された材料は、プランジポット17内へ送られ、そこからこの材料は、乾燥器18上へ、とくにベンチュリ乾燥器上へ送られる。乾燥器18の下流には、材料送出サイクロン19が接続され、これは、反応炉1に供給する材料を、加熱された排気ガス流から分離する。材料送出サイクロン19から、この材料は材料供給ライン2を介して反応炉1内に送られ、そこでガス供給パイプ3によって捕らえられ、循環する流動床を形成する。
【００４０】
反応炉1で熱処理の後、材料はガス流とともに反応炉1の頂部領域からライン20を通って戻りサイクロン21内へ放出され、戻りサイクロンでは、処理された材料がガス流から分離されて、プランジポット22へ送られる。プランジポット22内へ送られた材料は、一部が反応炉1内へ戻され、一部が混合ポット23内へ放出される。
【００４１】
混合ポット23では、反応炉1で処理された材料が未処理材料と混合される。未処理材料は、バイパスライン24を経由してエアリフトサイクロン16のプランジポット17からセル状のホイールスルース25を通って反応炉1のそばを通過する。この場合、反応炉1のそばを過ぎて送られる材料の量が質量流センサ（図示せず）によって記録され、温度制御部5によって、例えば加算器15または機能ブロック10、11において考慮され、燃料の質量流を反応炉１内に実際に投入される材料の量に適合させる。
【００４２】
エネルギーを節約するために、戻りサイクロン21で処理された材料から分離される熱い反応炉排気ガスを乾燥器18へ送り、反応炉1へ供給される材料を乾燥および予熱する。乾燥器18の下流に接続された材料送出サイクロン19から、加熱された排気ガスが、エアリフト13の上流に配置された更なる乾燥器26、例えばベンチュリ乾燥器に送られる。処理すべき材料が乾燥器26内へ搬送機27を介して移され、予熱または乾燥を助けるガス流とともに、フィルタ28、例えば静電フィルタ内へ送られ、そこから材料は、エアリフト13内へ送られる。
【００４３】
搬送機27は搬送機ベルト29を有し、それによって、原材料が材料供給スクリュー30へ供給される。材料供給スクリュー30は、処理すべき材料を乾燥器26内へ投入する。
【００４４】
材料供給スクリュー30は、材料供給制御器37を有する材料供給制御部31によって制御される。材料供給制御器37はまた、差圧センサ12に接続され、材料供給スクリュー30の回転速度を一定値に変えることによって、搬送ライン14上での差圧を制御する。この材料供給制御部31は、温度制御部5に対する本発明による制御の変形である。この例示的実施例では、本発明による制御部は、材料供給制御部31と温度制御部5の組合せによって構成されている。しかし本発明による制御部の基本的な考えは、材料供給制御部31および温度制御部5によっても、どちらの場合もそれ自体で実現され、本発明によれば各制御部5、31を、プラント内でそれだけで実現することもできる。
【００４５】
プラントの材料供給制御部31によって、反応炉1に温度変動を起こし、または温度制御部5に制御要求信号を生成する材料供給変化の外乱変数を、取り除くかまたは最小にすることができ、プラントにおいて均一な処理条件を形成することができる。このため、搬送ライン14で材料量の変動がある場合には、材料供給スクリュー30の搬送容量を材料供給制御器37によって適切に再調整する。十分な原材料が材料供給スクリュー30において利用できるように、搬送機ベルト29の駆動にレベル制御器32が設けられている。
【００４６】
図４に示すプラントは、図３によるプラントに基本的に対応している。したがって、同じプラント部品には同じ参照符号が付され、以下で説明しない。
【００４７】
上述したプラントとは対照的に、このプラントの搬送機33は、搬送機ベルト29に代わってウェイフィーダ34を有し、これは、原材料の重量を計って、これを材料供給スクリュー30に供給される。この場合、材料供給制御器37は、供給質量流を制御するためにウェイフィーダ34の質量流制御器35への駆動信号をプリセットする。さらに、対応するトランスデューサが質量流制御器に接続されている。材料供給スクリュー30は、レベル制御器36によって駆動される。ウェイフィーダ34により、この場合には材料供給質量流をとくに正確に制御することができ、それゆえ高い安定性の温度制御部5が得られる。
【００４８】
温度制御部5の原理を概略的に図５にもう一度示す。温度制御部5は、温度センサ8によって反応炉1の出口における実際の温度を測定し、この実際の温度を、機能ブロック10、例えばPI制御器でプリセットされた所望の温度と比較し、その後、温度の制御ずれに基づいて燃料質量流のための操作変数mTを出力する。機能ブロック11、例えばP制御器内では、エアリフト13における搬送ライン14上で測定された差圧を外乱変数として考慮し、実際の材料供給に比例する燃料質量流を操作変数mPとして出力する。その結果、温度の制御ずれが測定可能となる前に、燃料供給が適合される。機能ブロックまたは制御要素10および11の操作変数は、加算器15で組み合わされ、全燃料質量流に対する操作変数mに変換される。
【００４９】
本発明においては、反応炉までの搬送ラインで決定される材料量を考慮することにより、本発明による制御部を用いて、反応炉1における反応条件、とくに温度を処理に関する所定の設定点に定常的に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】反応炉への材料供給における外乱中に原材料供給を制御することによる反応炉温度制御部の制御状態を示す図である。
【図２】反応炉への材料供給における外乱中に燃料供給を制御することによる反応炉温度制御部の制御状態を示す図である。
【図３】第１の実施例による温度制御部と材料供給制御部とを有する本発明によるプラントを示す図である。
【図４】第２の実施例による温度制御部と材料供給制御部とを有する本発明によるプラントを示す図である。
【図５】本発明による温度制御部の単純な被制御系を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
1  反応炉
2  材料供給ライン
3  ガス供給パイプ
4  燃料供給ライン
5  温度制御部
6  流量制御器、制御要素
7  流量トランスデューサ
8  温度センサ
9  温度制御器
10  機能ブロック
11  機能ブロック
12  差圧センサ
13  エアリフト
14  搬送ライン
15  加算器
16  エアリフトサイクロン
17  プランジポット
18  乾燥器
19  材料送出サイクロン
20  ライン
21  戻りサイクロン
22  プランジポット
23  混合ポット
24  バイパスライン
25  セル状のホイールスルース
26  乾燥器
27  搬送機
28  フィルタ
29  搬送機ベルト
30  材料供給スクリュー
31  材料供給制御部
32  レベル制御器
33  搬送機
34  搬送機型計量器
35  質量流制御器
36  レベル制御器
37  材料供給制御器
【国際調査報告】
2006510478.tif 000008
2006510478.tif 000009
2006510478.tif 000010