JP6102159B2 - セメント製造装置およびセメント製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、クリンカクーラを有するセメント製造装置、および該セメント製造装置を用いたセメント製造方法に関する。

セメントは、通常、原料工程、クリンカ焼成工程および仕上げ工程を経て製造される。そのうちクリンカ焼成工程では、原料工程で調合された原料を焼成してクリンカを生成する。通常、原料の焼成はロータリーキルンで行なわれ、ロータリーキルンによる焼成で得られたクリンカは、クリンカクーラで冷却されて、仕上げ工程でセメントとして仕上げるために、製品サイロへ搬送される。

塩素含有廃棄物を焼成用燃料として用いる場合、この焼成工程において、原料の焼成を続けていくうちに、ロータリーキルンの内壁には次第にコーチングと呼ばれる付着物が堆積してくる。コーチングがロータリーキルン内壁から剥落すると、クリンカにコーチングが混入する。コーチングは塩素等を高濃度で含んでいるため、混入するコーチング量が増加するとクリンカ品質が低下し、通常のクリンカ規格から外れた規格外品になってしまう、という問題がある。

そこで、従来、クリンカから塩素を低減する方法として、特許文献１には、クリンカを水で洗浄する方法が開示されている。同文献によれば、洗浄は、焼成後のクリンカに対して行なわれ、洗浄の具体的な方法として、クリンカを水に浸漬する方法およびクリンカに散水する方法が挙げられている。これにより、製品としてのクリンカに塩素分の多い規格外のクリンカが混入した場合であっても、洗浄により塩素分を低減するものである。

特開２００８−２４７６６０号公報

しかしながら上記特許文献１にあっては、製品に規格外のクリンカが混入した場合の対応については記載されているが、規格外のクリンカを製品に混入させない点については記載されていない。クリンカの品質はサイロ等に貯蔵されたクリンカのサンプル分析により行われるため、サイロ等に規格外のクリンカが混入してしまうと、場合によってはサイロ中のクリンカ全てを規格外品として処理する必要が出てくるため、大量の規格外品が発生するおそれがある、という問題があった。
本発明はこの問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、規格外のクリンカを早期に発見し、製品に混入させない点にある。

本発明のセメント製造装置は、クリンカクーラを有するセメント製造装置において、
前記クリンカクーラから排出されたクリンカの画像を認識する画像認識手段と、
製品貯蔵手段と、
前記製品貯蔵手段とは別に設けられた規格外品貯蔵手段と、
排出された前記クリンカの搬送先を、前記製品貯蔵手段または前記規格外品貯蔵手段のいずれかに切り替える切替手段と、
を有し、
前記画像認識手段は、前記クリンカの白色度を認識し、
前記切替手段は、
認識された前記白色度が閾値以下の場合、前記クリンカの搬送先を前記製品貯蔵手段とし、
認識された前記白色度が閾値よりも高い場合、警報を出力するとともに時間計測を開始し、所定時間内に前記警報が規定回数以上出力された際、前記クリンカの搬送先を前記規格外品貯蔵手段に切り替えること
を特徴とする。

本発明によれば、画像認識手段によりクリンカを監視し、クリンカの白色度が閾値よりも高い場合、クリンカの搬送先を規格外品サイロに切り替えることにより、規格外のクリンカを早期に発見し、製品への混入を回避したセメント製造装置を提供することができる。

本発明の一実施形態によるセメント製造装置の概略図である。 本発明の一実施形態を説明するフローチャートである。

図１を参照すると、本発明の一実施形態によるセメント製造装置１００が示されている。

セメント製造装置１００は、セメント原料からクリンカを焼成するまでの工程を受け持ち、セメント原料を予熱する予熱装置１１ａと、予熱されたセメント原料を仮焼成する仮焼炉１１ｂと、仮焼成されたセメント原料を焼成するロータリーキルン１２と、ロータリーキルン１２による焼成で得られたクリンカを冷却するクリンカクーラ１３と、を備えている。

予熱装置１１ａとしては、複数のプレヒータサイクロンを備えたサスペンションプレヒータを用いることができる。仮焼炉１１ｂは、ロータリーキルン１２の原料供給側（図示左側）に接続され、クリンカクーラ１３は、ロータリーキルン１２のクリンカ排出側（図示右側）に接続されている。

セメント製造装置１００は、焼成および冷却後のクリンカの処理のための設備として、コンベア１４、画像認識手段１５、製品サイロ１６（製品貯蔵手段）、規格外品サイロ１７（規格外品貯蔵手段）、切替手段１８および画像認識ユニット１５ｂをさらに有している。なお、図１では、クリンカの搬送経路を破線で示している。なお、製品サイロ１６、規格外品サイロ１７は、ヤード等他の貯蔵設備であってもよい。

コンベア１４は、クリンカクーラ１３から排出されたクリンカを搬送する。製品サイロ１６および規格外品サイロ１７には、コンベア１４で搬送されたクリンカが選択的に搬送される。画像認識手段１５は、コンベア１４上を搬送されているクリンカを撮影し、得られた画像を認識する。切替手段１８は、画像認識手段１５での画像認識の結果に基づいて、クリンカの搬送先を、製品サイロ１６または規格外品サイロ１７のいずれかに切り替える。

画像認識手段１５は、ＣＣＤカメラ１５ａおよび画像認識ユニット１５ｂを含むことができる。ＣＣＤカメラ１５ａは、コンベア１４の上方に配置され、コンベア１４上を搬送されているクリンカの画像を撮影する。画像認識ユニット１５ｂは、ＣＣＤカメラ１５ａで撮影された画像からクリンカの白色度を認識し、認識結果を切替手段１８に送る。図１では、画像認識ユニット１５ｂがＣＣＤカメラ１５ａとは別に構成されているが、画像認識ユニット１５ｂの機能がＣＣＤカメラ１５ａに組み込まれていてもよい。また、クリンカの画像を撮影するためのデバイスは、ＣＣＤカメラ１５ａに限らず、撮影した画像データを電気的な情報として出力できる任意の撮影装置を用いることができる。

切替手段１９は、画像認識ユニット１５ｂで認識された白色度が閾値以下であれば、クリンカの搬送先を製品サイロ１６とし、閾値よりも高ければ、クリンカの搬送先を規格外品サイロ１７に切り替える。切替手段１８としては、搬送物の搬送先を切り替える汎用的な機械、例えばダンパーを用いることができる。

ここで、本発明において「白色度」とは、ＣＣＤカメラ１５ａで撮影されたクリンカの画像の白さの度合い、言い換えれば明るさの程度を意味する。ＣＣＤカメラ１５ａからの出力は撮影された画像の明るさに依存するので、画像認識ユニット１５ｂは、ＣＣＤカメラ１５ａから出力された画像の明るさに関連する情報を利用してクリンカの白色度を認識することができる。また、クリンカの搬送先の切り替え基準となる「閾値」は、例えば、クリンカの含有塩素濃度が規格外となる程度までクリンカにコーチングが混入したときのクリンカの白色度に基づいて定めることができる。通常、クリンカへのコーチングの混入量が多くなる程、白色度は高くなる。

次に、上述したセメント製造装置１００によるセメント製造工程の一例を説明する。

セメント原料が予熱装置１１ａに投入される。セメント原料は、石灰石、粘土、ケイ石などを所定の組成比となるように調製し、粉砕機によって細かく粉砕したものである。

投入されたセメント原料は、複数のプレヒータサイクロンで順次予熱された後、仮焼炉１１ｂに導入されて仮焼成される。その後、セメント原料はロータリーキルン１２内に導入され、そこで焼成されることによってクリンカが得られる。ロータリーキルン１２から排出されたクリンカは、クリンカクーラ１３で急冷され、コンベア１４によって搬送される。

ここで、ロータリーキルン１２の内壁に付着したコーチングが脱落すると、脱落したコーチングは、クリンカとともにロータリーキルン１２から排出されてクリンカクーラ１３で冷却される。その結果、コーチングが混入したクリンカがコンベア１４によって搬送される。

前述したように、コーチングは高濃度で塩素を含有している。コーチングが混入したクリンカは通常のクリンカと比べて塩素濃度が高くなるため、混入するコーチング量が増加するとクリンカ品質が低下し、所定の規格から外れた規格外品となるおそれがある。

冷却されたクリンカは、通常、製品サイロ１６に搬送されるが、規格を外れたクリンカが製品サイロ１６に搬送されると、その製品サイロ１６内の全てのクリンカを規格外品として扱わなければならず、処理が完了するまでその製品サイロ１６は使用不能となる。そこで、規格外品となったクリンカが製品サイロ１６に搬送されないように、クリンカを選別する。

以下、この選別手順の一例を、図２のフローチャートをも参照しつつ説明する。

まず、コンベア１４によって搬送されているクリンカの白色度を認識する（Ｓ２１）。白色度の認識は、画像認識手段１５によって行なう。詳しくは、ＣＣＤカメラ１５ａによってコンベア１４上を搬送されているクリンカを撮影し、撮影によって得られたクリンカの画像から、画像認識ユニット１５ｂがクリンカの白色度を認識する。ＣＣＤカメラ１５ａは、所定の時間間隔でクリンカを撮影する。クリンカの撮影時間間隔は、コンベア１４上を搬送される全てのクリンカを撮影できるような時間間隔であれば特に制限はない。通常、コーチングはクリンカよりも白色度が高い物質であるため、コーチングの混入量が多くなる程、白色度が高くなる。

画像認識手段１５による白色度の認識結果は、切替手段１８に送られる。切替手段１８には制御装置１８ａが設けられており、この制御装置１８ａにおいて、認識されたクリンカの白色度を、所定の閾値αと比較する（Ｓ２２）。以下図２のＳ２２〜Ｓ２８の制御は制御装置１８ａにより実行される。クリンカの白色度は、所望するセメント原料の組成などによって異なるため、セメント製造装置１００に投入するセメント原料のロット等に応じてコーチングとクリンカとを識別する閾値αを適宜変更できるようにすることが好ましい。

上記の比較の結果、認識されたクリンカの白色度が閾値α以下であれば、クリンカの搬送先を製品サイロ１７とする（Ｓ２８）。クリンカの白色度が閾値α以下であるということは、クリンカにコーチングが混入していないか、または、混入していたとしても、ロータリーキルン１２の内壁からのコーチングの剥落量が少なく、塩素濃度が規格を外れる程ではない程度の混入量であることを意味する。

一方、認識されたクリンカの白色度が閾値αよりも高ければ、警報を出力するとともに白色度＞αとなってからの時間ｔの計測を開始する（Ｓ２３）とともに、警報の出力回数がカウントされる（Ｓ２４）。

白色度＞αとなってからの時間ｔが所定時間Ｔ未満であればクリンカ搬送先は製品サイロ１７のままである（Ｓ２５→Ｓ２８）。所定時間Ｔはサンプリング時間であり、クリンカ内に一定量のコーチングを検出するための時間を確保することが目的である。また、所定時間Ｔ経過後であっても警報の出力回数が規定回数Ｎ未満であれば、クリンカ搬送先は製品サイロ１７で維持される（Ｓ２６→Ｓ２８）。所定時間Ｔ内に出力される警報の回数が規定回数Ｎよりも少なければ、検出されたコーチング量はクリンカ規格に影響のないレベルと判断するものである。所定時間Ｔおよび規定回数Ｎは、セメント製造装置の規模や原燃料、クリンカの種類や生産量等に応じて適宜設定される。

これに対し、白色度＞αとなってからの時間ｔが所定時間Ｔを経過し、かつ警報出力回数が規定回数Ｎ以上である場合、クリンカの搬送先を規格外品サイロ１７に切り替える（Ｓ２７）。所定時間Ｔ内に規定回数Ｎ以上警告が出力されることにより、検出されたコーチング量がクリンカ規格に影響を与えると判断されるためである。

以上のように、クリンカクーラ１３から排出されたクリンカを、白色度および所定のサンプリング時間Ｔ、規定の警告回数Ｎに基づいて製品サイロ１６または規格外品サイロ１７に振り分けることで、規格を満たすクリンカのみが製品サイロ１６に搬送され、規格を満たさないクリンカは規格外品サイロ１７に搬送される。製品サイロ１６に搬送されたクリンカは、次の仕上げ工程において石膏などと混合された後、粉砕および分級されて、最終製品であるセメントに仕上げられる。規格外品サイロ１７に搬送されたクリンカは、規格外品として処理される。

以上説明したように、本発明の一形態によれば、以下に記載するセメント製造方法が提供される。

（１） クリンカクーラ１３を有するセメント製造装置１００において、
前記クリンカクーラ１３から排出されたクリンカの画像を認識する画像認識手段１５と、
製品サイロ１６と、
前記製品サイロ１６とは別に設けられた規格外品サイロ１７と、
排出された前記クリンカの搬送先を、前記製品サイロ１６または前記規格外品サイロ１７のいずれかに切り替える切替手段１８と、
を有し、
前記画像認識手段１５は、前記クリンカの白色度を認識し、
前記切替手段１８は、認識された前記白色度が閾値α以下の場合、前記クリンカの搬送先を前記製品サイロ１６とし、
認識された前記白色度が閾値αよりも高い場合、警報を出力するとともに時間計測を開始し、所定時間内Ｔに前記警報が規定回数Ｎ以上出力された際、前記クリンカの搬送先を前記規格外品サイロ１７に切り替えること
を特徴とするセメント製造装置１００。

塩素含有廃棄物をセメント原料の焼成用燃料として用いる場合、セメント製造装置１００内に塩素が付着してコーチングを形成する。このコーチングが大量に剥落してクリンカに混入すると、クリンカの品質が低下する。その際、クリンカの搬送先が製品サイロ１６のみであれば、製品サイロ１６中のクリンカを全量規格外品として処理しなければならず、大量の規格外品が発生するという問題があった。

コーチングはクリンカよりも白色度が高いため、大量のコーチングが剥落した際は画像認識により検出することが可能である。従って、製品サイロ１６とは別に規格外品サイロ１７を設け、画像認識手段１５によりクリンカを監視し、クリンカの白色度および所定のサンプリング時間Ｔ、所定の警告回数Ｎに基づいてクリンカの搬送先を製品サイロ１６または規格外品サイロ１７とに切り替える。これにより、規格外品のクリンカを早期に発見し、製品への混入を回避したセメント製造装置を提供することができる。また、製品サイロ１７への規格外品の混入が事前に回避されるため、規格外品の混入に伴う製品サイロ１７の使用中断といった問題も回避することができる。さらに、製品としてのクリンカと規格外品とを別に仕分けることで、規格外品の大量発生を抑制し、規格外品の処理コストを低減することができる。

１１ａ 予熱装置
１１ｂ 仮焼炉
１２ ロータリーキルン
１３ クリンカクーラ
１４ コンベア
１５ 画像認識手段
１５ａ ＣＣＤカメラ
１５ｂ 画像認識ユニット
１６ 製品サイロ
１７ 規格外品サイロ
１８ 切替手段
１００ セメント製造装置

Claims (2)

1. クリンカクーラを有するセメント製造装置において、
   前記クリンカクーラから排出され、コンベア上で搬送されているクリンカを、コンベアの上方に配置された撮影手段により、コンベア上を搬送される全てのクリンカを撮影できるような時間間隔で撮影することで、クリンカの画像を認識する画像認識手段と、
   製品貯蔵手段と、
   前記製品貯蔵手段とは別に設けられた規格外品貯蔵手段と、
   排出された前記クリンカの搬送先を、前記製品貯蔵手段または前記規格外品貯蔵手段のいずれかに切り替える切替手段と、
   を有し、
   前記画像認識手段は、前記クリンカの白色度を認識することで明るさの程度を認識し、
   前記切替手段は、
   認識された前記白色度が閾値以下の場合、前記クリンカの搬送先を前記製品貯蔵手段とし、
   認識された前記白色度が閾値よりも高い場合、警報を出力するとともに時間計測を開始し、所定時間内に前記警報が規定回数以上出力された際、前記クリンカの搬送先を前記規格外品貯蔵手段に切り替えること
   を特徴とするセメント製造装置。
2. クリンカクーラから排出され、コンベア上で搬送されているクリンカを、コンベアの上方に配置された撮影手段により、コンベア上を搬送される全てのクリンカを撮影できるような時間間隔で撮影することで、クリンカの画像を認識する画像認識手段と、製品貯蔵手段と、前記製品貯蔵手段とは別に設けられた規格外品貯蔵手段と、排出された前記クリンカの搬送先を、前記製品貯蔵手段または前記規格外品貯蔵手段のいずれかに切り替える切替手段と、を有するセメント製造装置を用いたセメント製造方法であって、
   前記画像認識手段で前記クリンカの白色度を認識することで明るさの程度を認識し、
   認識された前記白色度が閾値以下の場合、前記クリンカの搬送先を前記製品貯蔵手段とし、
   認識された前記白色度が閾値よりも高い場合、警報を出力するとともに時間計測を開始し、所定時間内に前記警報が規定回数以上出力された際、前記クリンカの搬送先を前記規格外品貯蔵手段に切り替えること
   を特徴とするセメント製造方法。

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