(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
稼働中のロータリーキルンの外周面全体にわたって分布する複数の測定点におけるシェル温度をそれぞれ連続的に測定し、
ロータリーキルンの外周面の所定のエリア内における各測定点でのシェル温度に基づいてキルン内壁面の付着物の生成状況を評価するための評価値を演算し、
演算された評価値が予め設定された付着物除去操作開始基準値を下回ると、通常運転からロータリーキルン内の熱負荷を増加してキルン内壁面の付着物を熔融剥離した後にロータリーキルン内の熱負荷を急激に減少させて剥離した付着物の表面を冷却硬化しこれをクリンカとしてロータリーキルンから排出除去する付着物除去操作を行い、
前記評価値として、
（ａ）ロータリーキルンの特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度の最低値、
（ｂ）ロータリーキルンの特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度の最低値を最高値で割った値の時間平均値、及び
（ｃ）所定のエリア内で各測定点におけるシェル温度の加重平均値とそのエリアの表面積との積、
のうちのいずれかを用いることを特徴とするロータリーキルンの操業制御方法。
【請求項２】
付着物除去操作を開始した後に、演算された評価値が予め設定された付着物除去操作終了基準値を上回ると、付着物が全てクリンカとしてロータリーキルンから排出除去されたと判断して付着物除去操作を終了し通常運転に戻る請求項１に記載の方法。
【請求項３】
稼働中のロータリーキルンの外周面全体にわたって分布する複数の測定点におけるシェル温度をそれぞれ連続的に測定するための温度計と、
焼成用バーナーへ供給される燃料の量を調整する流量調整弁と、
ロータリーキルン内へ原料を供給する原料計量供給機と、
ロータリーキルンを回転させるキルンモータと、
前記温度計により測定されたシェル温度からキルン内壁面の付着物の生成状況を評価するための評価値を演算すると共に演算された評価値が予め設定された付着物除去操作開始基準値を下回ると前記流量調整弁、原料計量供給機及びキルンモータを制御することによりロータリーキルン内の熱負荷を増加してキルン内壁面の付着物を熔融剥離した後にロータリーキルン内の熱負荷を急激に減少させて剥離した付着物の表面を冷却硬化しこれをクリンカとしてロータリーキルンから排出除去するコントローラと
を備え、前記評価値として、
（ａ）ロータリーキルンの特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度の最低値、
（ｂ）ロータリーキルンの特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度の最低値を最高値で割った値の時間平均値、及び
（ｃ）所定のエリア内で各測定点におけるシェル温度の加重平均値とそのエリアの表面積との積、
のうちのいずれかを用いることを特徴とするロータリーキルンの操業制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロータリーキルンの操業制御方法及び装置に係り、特にロータリーキルン内壁面の付着物を除去して安定した連続的な焼成操業を行うことができる制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメント原料等の被焼成原料を送入して焼成を行うロータリーキルンにおいては、原料の一部が付着物としてロータリーキルンの内壁面に付着成長し、この付着物が成長すると原料の移送を妨げたり、通風障害を生じてロータリーキルンの安定した操業が困難になる。
ロータリーキルンの内壁面に付着物が形成されると、付着物が保温材として作用するために、ロータリーキルンのシェル温度が低下する。そこで、従来は、稼働中のロータリーキルンの全体的なシェル温度を測定し、シェル温度から付着物の生成状況を推定し、許容値を越える付着物が生成されたと判断されると、一時的にロータリーキルンの操業を停止して付着物を除去していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロータリーキルンの全体的なシェル温度からでは、付着物の量を正確に把握することができず、付着物を効率的に除去することは困難であった。
また、ロータリーキルンの口元すなわち焼成品の排出側端部に設けられた点検窓から目視により付着物の生成状況を観察する方法もあるが、ロータリーキルン内はバーナーからのフレームや飛散ダストによって視界が限定されるため、付着物の量の正確な把握は困難である。
さらに、特開昭５６−１３７１０６号公報には、大気温度とロータリーキルンの炉内ガス温度とロータリーキルンの鉄皮外表面温度とを測定して稼働中のロータリーキルン内の付着物の厚さを検出する方法が開示されているが、炉内ガス温度をキルン全体にわたって正確に測定することが困難であり、稼働中の実生産キルンにこの方法を適用するのは非現実的である。
【０００４】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、稼働中のロータリーキルン内壁面への付着物の形成・成長を検出してこれを除去することにより安定した連続的な焼成操業を行うことができるロータリーキルンの操業制御方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るロータリーキルンの操業制御方法は、稼働中のロータリーキルンの外周面全体にわたって分布する複数の測定点におけるシェル温度をそれぞれ連続的に測定し、ロータリーキルンの外周面の所定のエリア内における各測定点でのシェル温度に基づいてキルン内壁面の付着物の生成状況を評価するための評価値を演算し、演算された評価値が予め設定された付着物除去操作開始基準値を下回ると、通常運転からロータリーキルン内の熱負荷を増加してキルン内壁面の付着物を熔融剥離した後にロータリーキルン内の熱負荷を急激に減少させて剥離した付着物の表面を冷却硬化しこれをクリンカとしてロータリーキルンから排出除去する付着物除去操作を行い、評価値として、（ａ）ロータリーキルンの特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度の最低値、（ｂ）ロータリーキルンの特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度の最低値を最高値で割った値の時間平均値、及び（ｃ）所定のエリア内で各測定点におけるシェル温度の加重平均値とそのエリアの表面積との積、のうちのいずれかを用いる方法である。
【０００６】
さらに、付着物除去操作を開始した後に、演算された評価値が予め設定された付着物除去操作終了基準値を上回ると、付着物が全てクリンカとしてロータリーキルンから排出除去されたと判断して付着物除去操作を終了し通常運転に戻るようにすることもできる。
【０００８】
また、この発明に係るロータリーキルンの操業制御装置は、稼働中のロータリーキルンの外周面全体にわたって分布する複数の測定点におけるシェル温度をそれぞれ連続的に測定するための温度計と、焼成用バーナーへ供給される燃料の量を調整する流量調整弁と、ロータリーキルン内へ原料を供給する原料計量供給機と、ロータリーキルンを回転させるキルンモータと、温度計により測定されたシェル温度からキルン内壁面の付着物の生成状況を評価するための評価値を演算すると共に演算された評価値が予め設定された付着物除去操作開始基準値を下回ると流量調整弁、原料計量供給機及びキルンモータを制御することによりロータリーキルン内の熱負荷を増加してキルン内壁面の付着物を熔融剥離した後にロータリーキルン内の熱負荷を急激に減少させて剥離した付着物の表面を冷却硬化しこれをクリンカとしてロータリーキルンから排出除去するコントローラとを備え、評価値として、（ａ）ロータリーキルンの特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度の最低値、（ｂ）ロータリーキルンの特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度の最低値を最高値で割った値の時間平均値、及び（ｃ）所定のエリア内で各測定点におけるシェル温度の加重平均値とそのエリアの表面積との積、のうちのいずれかを用いるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係るロータリーキルンの操業制御装置の構成を示す。セメント原料等の被焼成原料の焼成を行うロータリーキルン１はキルンモータ２によりその中心軸の回りに回転自在に設けられている。ロータリーキルン１の窯尻にはプレヒータ３が連結され、このプレヒータ３を介して原料計量供給機４からロータリーキルン１内に被焼成原料が供給されるようになっている。ロータリーキルン１のクリンカ落口側端部には焼成用バーナー５が設けられ、このバーナー５に流量調整弁６を介して重油タンク７が接続されている。また、ロータリーキルン１のクリンカ落口側にロータリーキルン１内で生成されたクリンカを冷却するためのクーラー８が設けられている。
【００１０】
ロータリーキルン１の側方には、ロータリーキルン１の外周面全体を監視可能な温度計９が配置されており、キルンモータ２、原料計量供給機４及び流量調整弁６を制御するコントローラ１０がこの温度計９に接続されている。また、ロータリーキルン１の窯尻付近には窯尻温度計１１及び窯尻ドラフト１３が、クリンカ落口付近には焼点温度計１２がそれぞれ配置され、これら窯尻温度計１１、焼点温度計１２及び落口クリンカ温度計１４がコントローラ１０に接続されている。
【００１１】
図２に示されるように、コントローラ１０は、温度計９、１１、１２及び１４からそれぞれキルンシェル温度、窯尻温度、焼点温度及び落口クリンカ温度が入力されるＡ／Ｄ変換器２１に演算器２２、比較器２３及び判定器２４が順次接続され、さらに判定器２４にキルンモータ２、原料計量供給機４及び流量調整弁６を操作するための操作器２５が接続された構成を有している。
【００１２】
温度計９は、ロータリーキルン１の外周面全体、すなわちキルンの長さ方向及び周方向に沿って分布する複数の測定点毎にキルンのシェル温度を測定することができる。稼働中のロータリーキルン１のある時点におけるシェル温度は、そのキルンの構造に応じてキルンの長さ方向のみならず周方向にも特有の分布を有しているが、特定の測定点におけるシェル温度も、図３に示されるように、操業時間の経過と共に大きく変動する。これは、被焼成原料の焼成に伴ってロータリーキルン１の内壁面に原料の一部が付着物として付着し、次第に成長して厚くなるために、この付着物の層が保温材として作用するからである。付着物の付着成長はシェル温度の低下として現れる。この付着物の成長をそのまま放置すると、ロータリーキルン１内における原料の移送や通風が妨げられ、ロータリーキルン１の安定した操業が困難になる。
【００１３】
そこで、ロータリーキルン１の特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度に対して例えば下限値Ｔmin ＝１５０℃が付着物除去の必要を生じた付着物除去操作開始基準値として予めコントローラ１０内に記憶されており、コントローラ１０は稼働中のロータリーキルン１から温度計９で測定された特定の測定点におけるシェル温度が下限値Ｔmin より低くなったことを判別すると、ロータリーキルン１を稼働しつつ付着物の除去操作を行う。以下、この実施の形態１に係るロータリーキルンの操業制御装置の動作について詳細に説明する。
【００１４】
通常は、コントローラ１０によってキルンモータ２、原料計量供給機４及び流量調整弁６が制御され、ロータリーキルン１が所定の回転数で回転し、ロータリーキルン１内に所定量の原料が供給され、焼成用バーナー５に所定量の重油が供給されてロータリーキルン１内で原料の焼成が行われる。焼成された原料はクリンカとなってロータリーキルン１から排出され、クーラー８で冷却される。
このような焼成工程に際して、ロータリーキルン１の特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度が温度計９によって連続的に測定され、コントローラ１０に入力される。コントローラ１０は、図４に示すフローチャートのステップＳ１において、温度計９から入力された各測定点のシェル温度をＡ／Ｄ変換器２１でＡ／Ｄ変換した後、演算器２２でこれらの温度のうちの最低値を評価値Ｄとして演算し、ステップＳ２で比較器２３によりこの評価値Ｄを予め設定されている付着物除去操作開始基準値すなわち下限値Ｔmin と比較する。判定器２４により評価値Ｄが基準値以上であると判定されれば、ロータリーキルン１の内壁面に付着した付着物はまだ操業に支障を来すほど成長していないと判断して、そのまま焼成工程を続行する。そして、評価値Ｄが下限値Ｔmin 以上である限り、ステップＳ１〜Ｓ２が繰り返される。
【００１５】
判定器２４による判定の結果、例えば図３の時刻ｔ１及びｔ２のように、評価値Ｄが下限値Ｔmin を下回った場合には、安定した操業を行うためにロータリーキルン１の内壁面から付着物を除去する必要が生じたと判断して、ステップＳ３に進み、操作器２５によって付着物除去操作を行う。すなわち、キルンモータ２、原料計量供給機４及び流量調整弁６を制御することによりロータリーキルン１内の熱負荷を増加してキルン内壁面の付着物を熔融剥離した後、ロータリーキルン１内の熱負荷を急激に減少させてキルン内壁面から剥離した付着物の表面を冷却硬化し、これをクリンカとしてロータリーキルン１からクーラー８へ排出させる。
【００１６】
このようにして付着物除去操作を開始した後、ステップＳ４において比較器２３により、演算器２２で演算された評価値Ｄを今度は予め設定されている付着物除去操作終了基準値Ｔend と比較する。判定器２４により評価値Ｄが付着物除去操作終了基準値Ｔend 以下であると判定されれば、ロータリーキルン１の内壁面に付着した付着物はまだ完全に除去されていないと判断して、そのまま付着物除去操作を続行する。そして、評価値Ｄが付着物除去操作終了基準値Ｔend を上回ったと判定されると、付着物は完全に除去されたと判断し、ステップＳ５で操作器２５により焼成用バーナー５へ供給する重油量、ロータリーキルン１の回転数並びにロータリーキルン１への原料送入量をそれぞれ通常の焼成時の状態に復帰させる。
以上のようにして、ロータリーキルン１を稼働しつつキルン内壁面の付着物の形成・成長を検出してこれを除去することができ、これにより安定した連続的な焼成操業が可能となる。
【００１７】
なお、コントローラ１０は、評価値Ｄが付着物除去操作開始基準値より低くなった場合にキルン内壁面から付着物を除去する必要が生じたと判断して自動的に付着物除去操作を行ったが、これに限るものではなく、評価値Ｄが付着物除去操作開始基準値より低くなった場合に、まず警報を発し、この警報に基づいてオペレータが付着物の除去に必要な操作を行うようにしてもよい。
【００１８】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、キルン内壁面の付着物の生成状況を評価するための評価値として、ロータリーキルン１の特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度の最低値を用い、この評価値を予め設定されている下限値Ｔmin と比較したが、これに限るものではない。この実施の形態２においては、ロータリーキルン１の特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度のうちの最低値を最高値で割った値の時間平均値を評価値としている。具体的には、複数の測定点のシェル温度の最高値をＴａ、最低値をＴｂとして、Ｔｂ／Ｔａの所定時間、例えば６０分間あるいは３０分間の平均値を評価値Ｅとする。この理由は、このような評価値Ｅを用いれば、天候、気温、風等の外乱の影響を受けずに評価できるからである。
【００１９】
コントローラ１０は、予め付着物除去操作開始基準値Ｅstとして例えば０．５を記憶しており、図５のステップＳ１１において評価値Ｅを演算し、ステップＳ１２で評価値Ｅを付着物除去操作開始基準値Ｅstと比較し、評価値Ｅがこの基準値Ｅstより低くなった場合にキルン内壁面から付着物を除去する必要が生じたと判断して、ステップＳ１３で実施の形態１と同様にロータリーキルン１を稼働しつつ付着物除去操作を行う。さらに、ステップＳ１４において評価値Ｅが予め設定されている付着物除去操作終了基準値Ｅend を上回ったと判定されると、ステップＳ１５で焼成用バーナー５へ供給する重油量、ロータリーキルン１の回転数並びにロータリーキルン１への原料送入量がそれぞれ通常の焼成時の状態に戻される。これにより安定した連続的な焼成操業が可能となる。
【００２０】
実施の形態３．
この実施の形態３では、ロータリーキルン１の外周面の所定のエリア内に存在する各測定点におけるシェル温度の加重平均値とそのエリアの表面積との積を評価値として用いている。稼働中のロータリーキルン１のある時点におけるシェル温度は、一般にそのキルンの構造に応じてキルンの長さ方向のみならず周方向にも特有の分布を有している。そこで、その特有の分布を考慮し、所定のエリア内に存在する複数の測定点にそれぞれ重み付けをしてこれらの測定点におけるシェル温度の加重平均をとり、加重平均したシェル温度とそのエリアの表面積の積を演算し、これを評価値Ｆとして用いることにより、付着物の生成状況を正確に把握することができる。
【００２１】
コントローラ１０は、予め付着物除去操作開始基準値Ｆstを記憶しており、図６のステップＳ２１において評価値Ｆを演算し、ステップＳ２２で評価値Ｆを付着物除去操作開始基準値Ｆstと比較し、評価値Ｆがこの基準値Ｆstより低くなった場合にキルン内壁面から付着物を除去する必要が生じたと判断して、ステップＳ２３で実施の形態１と同様にロータリーキルン１を稼働しつつ付着物除去操作を行う。さらに、ステップＳ２４において評価値Ｆが予め設定されている付着物除去操作終了基準値Ｆend を上回ったと判定されると、ステップＳ２５で焼成用バーナー５へ供給する重油量、ロータリーキルン１の回転数並びにロータリーキルン１への原料送入量がそれぞれ通常の焼成時の状態に戻される。これにより安定した連続的な焼成操業が可能となる。
【００２２】
実施の形態４．
この実施の形態４では、図７のステップＳ３１においてコントローラ１０がロータリーキルン１の特定の長さ方向位置において周方向に沿って分布する複数の測定点でのシェル温度のうちの最高値Ｔを検出し、ステップＳ３２でこの最高値Ｔを予め設定されている上限値Ｔmax との比較を行う。最高値Ｔが上限値Ｔmax を越えた場合に、ステップＳ３３でロータリーキルン１の内壁面を構成する耐火材に何らかの異常が生じたと判定することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、稼働中のロータリーキルンを停止することなく、キルン内壁面の付着物の形成・成長を検出してこれを除去することができ、安定した連続的な焼成操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るロータリーキルンの操業制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る操業制御装置に用いられたコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１における温度計で測定されたシェル温度の時間的変化を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２におけるコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態３におけるコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態４におけるコントローラの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    ロータリーキルン
２    キルンモータ
３    プレヒータ
４    原料計量供給機
５    焼成用バーナー
６    流量調整弁
７    重油タンク
８    クーラー
９    温度計
１０    コントローラ
１１    窯尻温度計
１２    焼点温度計
１３    窯尻ドラフト
１４    落口クリンカ温度計
２１    Ａ／Ｄ変換器
２２    演算器
２３    比較器
２４    判定器
２５    操作器
【図１】
0003947609.tif 000002
【図２】
0003947609.tif 000003
【図３】
0003947609.tif 000004
【図４】
0003947609.tif 000005
【図５】
0003947609.tif 000006
【図６】
0003947609.tif 000007
【図７】
0003947609.tif 000008