JPH03255883A - ロータリキルンにおける焼成製品の監視制御方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、　産業上の利用分野 本発明は、ロータリキルンにおけるセメントまたは人工
軽量骨材などの焼成製品の監視制御方法とその装置に関
し、特に、ロータリキルン内の焼成製品の焼成完了真近
の状態をテレビカメラで撮像し、その画像が設定された
同状態の基準画像になるように、監視、制御する方法と
その装置に関する。

ｂ、　従来の技術 従来、セメント工場において通常稼動されているロータ
リキルンは、大きさは一定しないが、径３．３〜４．５
−１長さ方向に５％程度の傾斜をもたせた比較的長い円
筒形で、１回転１〜２分の速さでゆっくり回転させてい
るものが多い。

原料は前記回転しているキルンに窯尻から装入される。

窯前からは、燃料が供給されたバーナで高温で燃焼され
たガスがキルン内を通って、上端の排気口から排出され
る。

通常、セメント製造の場合は、配合が完了したセメント
原料を前記ロータリキルン内に装入すると、該原料は１
．４００〜１．５００℃に熱せられたキルンの回転と共
に、キルン内を窯前に向って移動し、乾燥帯、余熱帯、
仮焼帯、焼成帯を次々経由して、セメントクリンカ（焼
塊）となって次工程に送出される。

他方、人工軽量骨材製造の場合は、その原料を６００〜
９００℃に熱せられたキルン内を前述と同様に経由させ
て、所定の人工軽量骨材を製造していた。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 前述のように、セメント原料や人工軽量骨材原料である
被焼成物の焼成工程における温度管理については、従来
から作業員の眼を通して、ロータリキルン内のバーナか
らの火炎の燃焼状態（火炎の形状例えば太さ、長さ、ゆ
らめき、ブラックスカートの長さと輝度など）または被
焼成物の焼成状態（製品の落下する高さ、落下する奥行
位置、落下面積など）を基に行なっていた。

しかしながら、前記焼成温度管理は作業員の経験と勘に
鯨っているため、連続的でなく、かつ定量的でなかった
。このため、製品の品質が均一でなく、かつ作業員によ
って製品の良否にばらつきがあるという問題点があった
。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は
前記問題点を解消し、前記ロータリキルン内で焼成され
た被焼成物が、製品として良質で、均一な品質のものが
得られるようなロータリキルンにおける焼成製品の監視
制御方法とその装置を提供することにある。

ｄ、　課題を解決するための手段 前記目的を達成するための本発明の構成は、下記のとお
りである。

（１）　　ロータリキルン内のバーナの燃焼を制御して
、該キルン内における焼成製品を監視、制御する方法に
おいて、 （ａ）　　前記焼成製品の焼成完了真近の状態を、テレ
ビカメラにより画像として電気的に検出し、ら）　該画
像として検出した電気信号を、Ａ−Ｄ変換器を介してデ
ジタル信号に変換し、（ｃ）　　該デジタル信号を画像
処理部により、画像処理し、 （ｄ）　　処理された該画像のデータを、比較演算部に
より、焼成完了真近の状態の基準画像の基準値と比較お
よび演算して、その偏差信号を出力させ、 （ｅ）　　該出力信号により、操作装置を介して前記バ
ーナへ供給する燃料および空気の量をそれぞれ操作する ことにより、前記焼成製品の焼成完了真近の状態の画像
が基準画像になるように制御することを特徴とする。

（２）　　ロータリキルン内のバーナの燃焼を制御して
、該キルン内における焼成製品を監視、制御する装置に
おいて、 （ａ）　　前記焼成製品の焼成完了真近の状態を、画像
として電気的に検出するためのテレビカメラと、 （ｂ）　　該撮像手段から出力される電気信号を、デジ
タル信号に変換するためのＡ−Ｄ変換器と、（ｃ）　　
該Ａ−Ｄ変換器からのデジタル信号を画像処理する画像
処理部と、 （ｄ）前記焼成製品の焼成完了真近の状態の基準となる
画像を設定しておくための基準画像設定部と、 （ｅ）　　前記画像処理部からの出力画像のデータを、
該基準画像設定部からの基準画像の基準値と比較および
演算し、その偏差信号を出力する比較演算部と、 （ｆ）　　該比較演算部からの出力信号により、前記バ
ーナへ供給する燃料および空気の量をそれぞれ操作する
操作装置と から成り、前記焼成製品の焼成完了真近の状態の画像が
、基準画像になるように制御することを特徴とする。

ｅ、　　作　　用 本発明は以上のように構成されているので、焼成製品の
焼成完了真近の状態をテレビカメラで撮像し、得られた
画像のそれぞれの画素の輝度を所定の階調別に処理して
、キルン内壁部から被焼成物の自然落下する奥行位置お
よびその高さなど、焼成製品の焼成状態を監視する。同
時にこの処理された画像から得られたデータを、あらか
じめ設定された焼成完了真近の状態の基準画像の基準価
と比較し、中央処理装置の比較演算部で演算して、その
偏差信号を出力し、該偏差信号を基に前記バーナの燃焼
を制御している。

ｆ、　実施例 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す図で、第
１図はロータリキルンにおける焼成製品の監視制御装置
のロータキルンの一部水平断面を含むブロック図、第２
図は第１図の■−■線矢視による断面図で、人工軽量骨
材原料の焼成状態を示す。同図において、ロータリキル
ン１は矢印方向にゆっくり回転しながら、該キルン１内
に装入されたセメント原料または人工軽量骨材原料であ
る、所謂被焼成物２を、固定された真前部３に設けられ
たバーナ４から燃焼する火炎５で焼成する。

焼成された前記被焼成物２はキルン１内を真前部３方向
に移動、搬出され、セメントクリンカ（焼塊）、または
人工軽量骨材として、次工程へ送出される。

以下、本実施例においては、被焼成物２として人工軽量
骨材原料の場合を記述する。

第３図は、バーナ４からの火炎５の長さ方向の断面図で
、前記骨材原料２の焼成中の火炎５の形状を示し、火炎
５の太さＤ、長さし、ブラックスカート５ａの長さ！お
よび火炎のゆらぎ５ｂを示す。

前記監視制御装置において、前記火炎５および骨材原料
２の焼成状況を、真前部３に設けられた２個のイメージ
ファイバ６ａ、　７ａを介して、２台のカラーテレビカ
メラ６．７で撮像する。一方のイメージファイハロａお
よびテレビカメラ６は、主として火炎５の形状および輝
度分布を火炎監視用画像として撮像し、他方のイメージ
ファイバ７ａおよびテレビカメラ７は、骨材原料２の焼
成完了真近い位置のキルン内壁部１ａで、第２図の破線
で囲む部分における骨材原料２の自然落下する位置（キ
ルン１内における奥行）Ｍおよびその高さＨなどを製品
監視用画像として撮像する。

また、前記イメージファイバ７ａと同様に、真前部３に
設けられた赤外線温度センサ８は、同イメージファイバ
７ａとテレビカメラ７が撮像するキルン内壁部１ａの表
面温度を検知し、これを電気信号として出力する。

前記テレビカメラ６．７および温度センサ８の電気出力
信号は、切換器９、Ａ−Ｄ変換器１０を経由して、切換
信号発生部、画像処理メモリ部、基準画像メモリ部およ
び比較演算部から構成される中央処理装置１１に送出さ
れる。

すなわち、前記テレビカメラ６．７で撮像されたカラー
画像は、その内部で赤、緑５青の３原色に分光され、そ
れぞれの原色の電気信号（アナログ）に変換されて切換
器９に入力される。切換器９は、前記中央処理装置１１
のなかの切換信号発生部で発生した切換信号により、一
定時間ごと、例えば数秒ごとに、前記入力信号を切換え
てＡ−Ｄ変換器１０に送出する。同様に、前記温度セン
サ８からの出力信号も、一定時間ごとにＡ−Ｄ変換器１
０に送られる。Ａ−Ｄ変換器１０に入力された前記電気
信号は、ここでデジタル信号に順次変換される。

前記Ａ−Ｄ変換器ｌＯで変換されたデジタル信号は、前
記中央処理装置１１内の画像処理メモリ部において、特
にそれぞれの前記３原色信号をその輝度に対応した多値
化信号、例えば暗から明の間を３２階調にデジタル信号
化にすると共に、製品監視用画像として例えば骨材原料
２の自然落下する位置の奥行Ｍ、その高さＨ２その落下
面積Ｓなどの項目を定量的に認識できるように処理し、
その処理画像を該メモリ部に記憶する。

また、前記Ａ−Ｄ変換器１０には映像監視用モニタテレ
ビ受像機１２が接続されており、前記テレビカメラ６．
７で撮った画像を常時監視することができる。他方、前
記中央処理装置１１にも、キーボード１３およびＣＲＴ
　１４が接続されており、同処理装置ｌｌ内の画像処理
メモリ部に記憶されている処理画像を、随時、キーボー
ド１３により選択してＣＲＴ１４上で監視すると共に、
カラーおよび３原色ごとにキルン内監視データとして、
プリンタ１５に出力させることができる。第４図は画像
処理された３原色のものを合成したカラー画像図の一例
であり、Ｐ点は骨材原料２の自然落下する位置である。

次に、前記中央処理装置１１の基準画像メモリ部には、
あらかじめ外部記憶装置１６　（本実施例ではフロッピ
ィディスク）から前記火炎監視用および製品監視用の３
原色に分光された各原色の基準画像が記憶されている。

そして同装置１１の比較演算部において、前記処理画像
と製品監視用の該基準画像とを、各原色について比較し
、またはそれをまとめたカラー画像として比較し、例え
ばキルン内壁部１ａから骨材原料２の自然落下する点Ｐ
のキルン１の終端部からの奥行Ｍ、その高さＨ９その落
下面積Ｓなどの項目について、基準値との偏差の大きさ
、偏差のばらつきなどを演算して、これを電気信号とし
て出力する。この演算された出力データも前記ＣＲＴ　
１４に表示され、かつ前記プリンタ１５にも記録される
。

この偏差の大きさおよび偏差のばらつきなどの演算出力
された電気信号は、電力増幅器１７で電力増幅して操作
モータ１Ｂ、　１９を駆動して弁２０．２１を操作し、
前記バーナ４に供給する燃料および空気の流量を制御す
る。この結果、キルン内壁部１ａから骨材原料２の自然
落下する奥行位置およびその高さなどの画像が、前記基
準画像に一致するように制御される。すなわち、製品と
しての人工軽量骨材はその焼成温度により粘度が変化す
る。このため焼成温度により、回転中のキルン１の内壁
部１ａにおける該骨材原料２の自然落下する位置の奥行
Ｍおよび高さＨが変わるので、これを基準画像に一致す
るように、キルン１内のバーナ４の燃焼を制御するので
ある。

以上は、主として製品監視の場合であり、焼成製品の焼
成完了真近の状態を監視、制御し、火炎監視用の画像に
ついては、参考用とした実施例である。しかしこれを逆
にして、火炎監視の場合を主とし、前記バーナ４からの
火炎５の形状および輝度の画像（火炎の太さり、長さし
、火炎面積。

平均輝度、ブラックスカートの長さｌなとの画像）を制
御するようにしてもよい、この場合の前記基準画像は当
然、火炎監視用の基準画像となる。すなわち、前記バー
ナ４からの火炎５の形状および輝度を、同基準画像に一
致するように制御するのである。

このほか、焼成条件によっては前記前制御を交互に併用
することも可能である。

また、前記温度センサ８は、キルン１の内壁部１ａの表
面温度を監視するためのものであるが、前記カラーテレ
ビカメラ６．７に異常が生じたとき、該温度センサ８と
、前記中央処理装置１１などと共に温度制御系を形成し
、骨材原料２の焼成制御をすることができる。

以上は、被焼成物として人工軽量骨材原料について記述
したが、焼成温度を変えればセメント原料についても同
様に適用できる。

なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定さ
れるものではな（、同様な機能を果たす他の態様の手段
によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内
において種々の変更、付加が可能である。

ｇ、　発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のロータリキル
ンにおける焼成製品の監視制御方法とその装置によれば
、前記焼成製品の焼成完了真近の状態を、撮像手段によ
り画像として電気的に検出し、これをデジタル信号に変
換後、画像処理すると共に、前記状態の基準画像と比較
、演算し、その偏差信号に基づいて前記バーナの燃焼を
操作して、該焼成製品の焼成完了真近の状態の画像が基
準画像になるように制御するので、焼成された被焼成物
が製品として良質、かつ均一な品質のものが得られる。

また、この制御系は、前記撮像手段を介して光学系を電
気系に変換すると共に、画像処理後に判断されるため、
連続的、かつ定量的に検出でき、作業員などの個人的誤
差が生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す図で、第
１図はロータリキルンおける焼成製品の監視制御装置の
ロータリキルンの一部水平断面を含むブロック図、第２
図は第１図の■−■線矢視による断面図で、人工軽量骨
材原料の焼成状態を示す図、第３図はバーナ４からの火
炎５の長さ方向の断面図、第４図は焼成製品の焼成完了
真近の状態の画像処理されたカラー画像図の一例である
。 １・・・ロータリキルン、　　　２・・・被焼成物、４
・・・バーナ、　　　　　　　５・・・火炎、６．７・
・・カラーテレビカメラ、 １０・・・Ａ−Ｄ変換器、　　　１１・・・中央処理装
置、１６−・・フロンピディスク、　１７・・・電力増
幅器、１８、１９・・・操作用モータ、　２０．２１・
・・弁。 第 ２ 図 ０ 回転方向

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ロータリキルン内のバーナの燃焼を制御して、該キ
   ルン内における焼成製品を監視、制御する方法において
   、 （ａ）前記焼成製品の焼成完了真近の状態を、撮像手段
   により画像として電気的に検出し、 （ｂ）該画像として検出した電気信号を、Ａ−Ｄ変換手
   段を介してデジタル信号に変換し、 （ｃ）該デジタル信号を画像処理手段により、画像処理
   し、 （ｄ）処理された該画像を、比較演算手段により、焼成
   完了真近の状態の基準画像と比較および演算して、その
   偏差信号を出力させ、 （ｅ）該出力信号により、操作手段を介して前記バーナ
   へ供給する燃料および空気の量をそれぞれ操作する ことにより、前記焼成製品の焼成完了真近の状態の画像
   が、基準画像になるように制御することを特徴とするロ
   ータリキルンにおける焼成製品の監視制御方法。 ２）ロータリキルン内のバーナの燃焼を制御して、該キ
   ルン内における焼成製品を監視、制御する装置において
   、 （ａ）前記焼成製品の焼成完了真近の状態を、画像とし
   て電気的に検出するための撮像手段と、 （ｂ）該撮像手段から出力される電気信号を、デジタル
   信号に変換するためのＡ−Ｄ変換手段と、 （ｃ）該Ａ−Ｄ変換手段からのデジタル信号を画像処理
   する画像処理手段と、 （ｄ）前記焼成製品の焼成完了真近の状態の基準となる
   画像を設定しておくための基準画像設定手段と、 （ｅ）前記画像処理手段からの出力画像を、該基準画像
   設定手段からの基準画像と比較および演算し、その偏差
   信号を出力する比較演算手段と、 （ｆ）該比較演算手段からの出力信号により、前記バー
   ナへ供給する燃料および空気の量をそれぞれ操作する操
   作手段と から成り、前記焼成製品の焼成完了真近の状態の画像が
   、基準画像になるように制御することを特徴とするロー
   タリキルンにおける焼成製品の監視制御装置。