JPS6163550A - セメント焼成設備の安定化制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セメント焼成設備の安定化制御方法に関する
。

〔従来の技術〕

セメント焼成プラントは、一般にサイクロンを多段に重
ねたサスベンジ、ンプレヒータ、助燃炉（堰焼炉）、キ
ルン、クーラを主機として構成されている。セメント焼
成プラントに必要な熱は、通常キルン、助燃炉に供給さ
れ、それは原料中の粘土の結晶水の除去炭酸塩（ＣａＣ
Ｏ３＋ＭｇＣＯ３等）の分解（燗焼）に大半消費される
。その他の熱は、クリンカ顕熱、輻射対流損失、サスベ
ンジ、ンプレヒータ排ガスおよびダスト顕熱、クーラ余
剰空気およびダスト顕熱として系外に排出される。この
うちサスペンションプレヒータ排ガス及びダスト顕熱は
、原料の乾燥に大部分消費される。クリンカ顕熱は低温
（１００’Ｃ）であるため、その回収は極めて困難であ
る。クーラ余剰空気顕熱は、通常石炭の乾燥粉砕に使用
されることはあるが、大部分は系外に放出されてｂる。

第２図は、従来の助燃炉を使用したサスペンションプレ
ヒータ焼成プラントの構成を示したもので、キルン１、
助燃炉２、クーラ３、サスペンションブレヒータの各サ
イクロン４．５゜６．７から成立っている。

原料供給シュート１６から投入された原料はガスダクト
２６を上昇してきた排ガスに搬送され、サイクロン７へ
入シ、同サイクロン７により原料はシュートＩ９を経て
下降しガスダクト２５へ入る。一方、排ガスはサイクロ
ン７上部からがスダクト２７へ導かれる。次に、がスダ
クト２５に入った原料は、同ガスダクト２５を上昇して
きた排ガスに搬送されサイクロン６へ入シ前述と同様の
動作なぐ）返しながらサイクロン６．５．４にそれぞれ
入シ、シュート２０゜２１．２２、続いてガスダクト２
４．２３を経て、キルンＩＶＣ入るようになっている。

即ち、粉砕原料は、サイクロン５からはシュート２ノを
経て助燃炉２に入υ助熔炉排がス抜出しダクト３９、続
いてガスダクト２３を通ってサイクロン４に入っている
。またサイクロン４からはシュート２２を経て直接キル
ンＩに原料が入シ、焼成されてクーラ３に至るようにな
って員る。

助燃炉２へはクーラ３から抽気ダクト２９を経てクーラ
抽気が送られる。また、キルン１からの排ガスは、がス
ダクト２３を経てサイクロン４に入）、更にガスダクト
２４，２５，２６゜２１を経て、それぞれサイクロン５
．６．７及ヒサスペンシ、ンプレヒータ用誘引７ア７１
４に至って騒る。

クーラ３は、一般に移動グレートあるいは往復グレート
が使用され、このグレート１３によ　　　□）、キルン
１から排出されるクリンカを右側へ運び、シュート３４
を経て排出する。グレートによ）運搬中のクリンカは、
ファンｉｏ、１１゜１２よシ吹込まれる空気がグレート
の下方から上方へ吹抜ける際に冷却されるようになりて
いる。

グレート１３はモータＭ１によりて駆動され、グレート
１３下は風箱となっていて左よＩ）１室Ｉ人、２室２人
＃３室３Ａ、４室４人に区画される。

冷却に使用された後の空気は、キルン７−ド３ノを経て
キルンＪへ送られ、また抽気ダクト２９から抽気されて
助燃炉へ送られさらにガスダクト３０から集渚器９、ダ
ンパ７２を経て排気ファン１５によ）放出される。

助燃炉２へは、上記のクーラ抽気の他に図示されないフ
ァン、ガスダクトによ）空気が送シ込まれ、燃料供給器
１７よシ供給された燃料シュート２１により供給された
原料を分散混合するようになっている。

キルン１−ぺは焚口よシ焼成用燃料が燃料供給器１８に
よシ送シ込まれる。

以上が従来の助燃炉を使用したセメント焼成グロセスの
基本構成である。而して、第１段サイクロン４の出口ガ
スダクト２４に温度検出器６０を設け、出口ガス温度を
検出して、これを一定直に保持するように、温度制御装
置ＴＲＣ６２と流量制御装置ＦＲＣ６３をカスケード接
続し、助燃炉２への燃料流量６５を検出して流量弁６６
を操作することによυ、助燃炉燃料流量６５を適正な値
に保つものである。

このように従来の方法では、プレヒータ内■焼反応の反
応温度を代表するものとして、第１段サイクロン４の出
口がス温度をと９、通常運転中はこの出口ガス温度を一
定値（約８２０〜８６０℃）に制御し、キルン１窯尻原
料の煎焼率を高く保持し、そのばらつきを小さくすると
とを目的としている。

次にキルン１については、キルン１駆動モータＭ２の電
力８０、焼点温度８２をそれぞれ検出して、これをある
範囲に保持するようにキルン１の燃料流量８４を検出し
流量弁８６を調節する。なお、キルン駆動モータＭ２の
電力８０、焼点温度８２はキルン１内のコーティングＣ
ｙｉＣ料が輝瓦窯へ固着した状態）によって、かなシ変
動すること、しばしばコーティング（特に高くリング状
に固着した土手）の崩落のあとは急変すること等によシ
通常のアナログ制御を組込むことは困難であシ、一般に
キルン燃料流量８４は手動設定されている。

次にクーラ３の運転制御について説明する。

キルン１よ）クーラ３へ落下するセメントクリンカの性
状量は一般に時間と共に変化する。

クーラ３の運転への最大の機能はセメントクリンカの顕
熱を二次空気顕熱として安定的にしかも最大限に回収す
ることである。すなわち、二次空気量、温度が安定して
おシ、その温度が高いこと（高熱効率）が期待されてい
る。クーラ３では一般に次のように三要素制御が行なわ
れて込る。

（１）　　グレート１３上のクリンカの層厚を一定に保
持するようエヤチャンバの圧力９２を検出しながら、モ
ータＭノによ）グレート１３の往復速度を調節している
。

（ｎ）　　エヤチャンバ（ＩＡ〜４Ａ、特にＩＡ）の風
量９０を定値制御ずべくダンパ開度の調整を行々ってい
る。

（２）　グレート１３上方空間の圧カフｏをほぼ士０に
保持すべく、クーラ排気ダクト３０のダンパ７２による
調整をしている。

なお、燃焼用空気（キルン１および助燃炉２へ送られる
空気の総督）はキルン出口ダクト２３あるいは、プレヒ
ータ出口ダクト２７の０２％を一定にすべくファン１４
＃１手前のダンパ開度の調整を行なっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

Ａ　最下段サイクロン４の出口ガスダクト２４の温度検
′出器６０ｆ（よって、助然炉２への燻料量を調節する
ことは、温度検出器６ｏの指示値の変化が僅少で、それ
による助燃炉２の原料頒　　　　□焼率を定値制御する
ことは次の理由から適当でない。■■焼が完了するまで
は烟焼潜熱のためガスダクト２４の温度６ｏはｉｔとん
ど変化せず説差率が大きい■助燃炉２で原料の堰焼を完
了させる必要性は小さい（残シ僅少量の堰焼はキルン１
の予熱の過程で行なう余裕がある。）■堰焼をｉｏｏ＜
近くに持って来ると原料によっては、サイクロン４での
詰）を起こすことがある。

Ｂ　クーラ３の三要素制御は比較的変動の小さい場合は
一応有効であるが、クリンカＪ４、エヤチャンバ１人〜
４人風量の定値制御は二次空気量、温度とは直接結びつ
いておらず、クリンカ落下量、温度のやや大きい変動に
対しては対応できない状況にある。

以上のことからセメント焼成設備を安定化させるには、
サスベンジ、ングレヒータの各段サイクロン４〜７での
詰）、助燃炉２での過熱固結等を除けば〔はとんど発生
せず、発生した場合停止しか手はない〕、ロータリキル
ン１内での原料の移動速度の変動、コンチングの消量、
それにもとづくクーラ２への落下クリンカ量、温度の変
動、さらにそれによって誘発されるキルン１、助燃炉２
、サイクロン４〜７へのｆス量、温度の変動を抑制する
ことが必要である。

またそう言う変動が不可抗力的に発生しても可能な限り
早期に回復させる必要がある。しかしこれらに対して十
分対応できる制御法として有効で実際的なものは現在の
ところ存在ない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、焼成設備が一番小さい消費エネルギ原単位で
且つ最大生産量を達成する条件で、安定化することを目
的とし、そのためＫはもつとも不安定化しやすく、かつ
それが全体に波及して、不安定化度を増す原因となるロ
ータリキルン１に対して、ロータリキルン１へ入る熱量
を安定化させることが重要であることに着目してなされ
たものであシ、ロータリキルン１の両端に入る熱的状態
値の検出、各熱量の演算、総熱量の定値化について以下
のような有効な新しい手段を見出したものである。

（１１ロータリキルンに入る原料の■焼室を定値化する
ために、助燃炉への供給熱せ（油気持込顕熱プラス燃料
燃焼熱）の定値制御を組込むこと０ （２）　　キルン焚口に入る熱量の定直化を組込むこと
。即ち供給燃料量は一定として、クーラ１室ＩＡ冷却フ
アンダンパで、二次空気顕熱の大部分を占めるクーラ３
上流側（％に１室ＪＡ）の風量を一定にし、キルンフー
ドと抽気ダクト２９との間に設けた小口経の連結ダクト
内で二次空気温度を測定し、それによシクーラ３の駆動
モータＭ１によジグレートスピードを調節して二次空気
温度の定値化をはかること。

（３）以上のようにして必要状態値を検出して演算装置
１１０，１１１．１１２に入力演算させ、（１）の助燃
炉燃料供給量の設定値を変えて制御すること。

〔作用〕

本発明方法によれば、ロータリキルンの両端に入る熱的
状態値の検出、各熱量の演算、総熱量の定値化を図シ、
ロータリキルンに入る熱量を安定にできるものである。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、ロータリキルンに入る熱量を安定
にすることによシ、焼成設備の消費エネルギ原単位を最
も小さくし、かつ、最大生産量を達成できるものである
。

〔実施例〕

本発明のセメント焼成設備の安定化制御方法ハ、セメン
ト原料をサス４ンシ、ングレヒータから助燃炉、キルン
、クーラに順次導いて焼成を施すセメント焼成設備の安
定化制御方法において、キルン供給原料の燗燃率を制御
量、助燃炉の燃料流量を操作量として、原料供給量、助
燃炉供給系燃料温度、助燃炉へ供給の抽気温度、助燃炉
燃料流量、キルンへの二次空気温度、キルン燃料流量の
測定値から該キルンへ入る熱量及び熱収支を求め、次い
で、該キルンへ供給する原料の■焼串を算出して目標の
燻焼率にする　　　□のに必要な助燃炉燃料流量を設定
すると共に、キルンフッドとクーラから前記助燃炉に至
る抽気ダクトとの間に連結管を設けて二次空気温度を測
定可能にして、該二次空気の温度を制御量、前記クーラ
に導出されたグレート在役運動速度を操作量として、該
二次空気温度を測定し、該二次空気温度を所定の目標値
に設定するものである。

本発明方法にて使用するロータリキルンへの持込熱量定
値制御システムは第１図に示す通シであ）、前述の第２
図に示した従来のものとほぼ同様の機器を使用するが、
異々る点だけを明は、本発明のものからは削除されてい
る。

■　最下段サイクロン出口ガス温度検出端６０に接続し
た温度定値化制御システムＴＲＣ５２。

ＦＲＣ６３゜ ■　クーラグレートＦＩＰチャンバＩＡに接続した風圧
定値制御システム９２．ＰｒＣ９３、Ｍｌ。

第２図に示した従来のものにはなかった次の機構が本発
明のものには新しく設けられている。

■゛助助燃炉気供給する定値化制御用演算装置として、
燃料流量演算装置１１０．熱量演算装置ｉｚｌ、Ｈ焼串
演算装置１１２が設けられている。

■　熱量演算装置１１１には原料供給量検出端７３が接
続されている。

■　■焼室演算装＃１１２には、助燃炉２への原料温度
検出端６８と、キルンフッド３１と抽気ダクトを結ぶ連
結管３３に設けた二次空気温度検出端９３が接続されて
いる。

■　キルンフッド３１と抽気ダクト２９との間に連結管
３３を設けて、その中に温度計９３を設けることによシ
、二次空気温度を検出し定直化している。

このように構成された本゛発明方法によれば、次のよう
な作用を奏する。

キルン１内ではコーチングとキルン内温度分布が安定し
ていれば、原料の移動速度、滞留量も安定しておシ、ク
ーラ３へめクリ／力量、温度粒度分布等も安定している
と言ってよい。そうすれば、クーラ３内のクリンカ、ガ
スの流れ、熱交換も安定し、二次空気温度、抽気温度も
安定する。このような状態で原料供給量、キルン１、助
燃炉２への各燃料流量が安定していれば、そのママ放っ
ておいても焼成設備も安定する筈である。

しかし、実際はコーチングは時々刻々変化すると言って
よい。これはコーチングの生成する帯域では原料は粘着
性が大きく、それも僅かな温度変化で著しく変化する。

そのために原料の移動速度が変化したシ、コーチングの
形、大きさが変化したりする。時には大きく土手が崩落
し、その上流側に滞留していた原料が一挙に手前側に押
寄せて来る。それが、クーラ３へ入るタリン力量、温度
を変化させ、クリンカと熱交換して、キルン１、助燃炉
２に導入される空気の温度を変化させる。この空気温度
の変化は、キルン１の両端の一つは原料供給端へ供給さ
れる原料の頒焼室を変化させ、他の一つは燃料供給端へ
入る二次空気の温度を変化させる。これらの変化は再び
キルン１内の原料への伝熱に変化を生じ、原料の移動速
度、コーチングの形、大きさを変える。すなわちキルン
１内の変化がそれにつながる機器（クーラ３．助燃炉２
）へ直ちに影響を及はし、それが再びキルン１にはねか
えって来る閉回路を形成している。したがって、これら
を安定化させるためにはキルン１に若干の不安定現象を
生じても、それが再びキルン１へはねかえって来ないよ
う、助燃炉２、クーラ３でくい止めようとするのが、本
発明であシ、助燃炉２では次のように動作する。

（１）助燃炉２よ）キルン１へ入る原料の■焼串の安定
化助燃炉２へ入る熱電の定値制御が行われる。即ち、抽
気ダクト２９よシ助燃炉２へ入る抽気温度その他の変動
を生じることを前提として、それに応じて助燃炉２への
燃料流量を、制御弁６６の開度を調節して変化させるよ
うになっている。この場合、変動因子が複数であること
がら（原料供給ｆｔ７３％助助燃への原料温度６８、抽
気温度６７、燃料供給量６５及び８４、二次空気温度９
３）、これらを検出、演標信号との差に応じて補給熱量
すなわち燃料供給量６５を変化させるようにしてなって
いる。

（２）二次空気温度定値制御が行われる。即ち、キルン
１は、焼点温度８２、キルン駆動モータ電力８０を見な
がら運転している。焼点温度８２、キルン駆動モータ電
力８０が基準にくらぺて、低い場合、原料が十分加熱さ
れず、クリンカ鉱物の生成が不完全であると見做される
。

その場合は原料の粘着性が低く、いわゆるサラサラして
いて、移動速度が大きく、キルン１内の滞留せは少い。

また、土手の形成もわるく、その上流側への原料が溜ら
ない。このような状況では同一燃料供給量でも、原料へ
の伝熱量は少なく、焼点温度８２も低い値を示す。逆の
場合には、焼点温度８２、キルン１、駆動モータ電力８
０も高くなる。運転員はこのような状況をみながら運転
を行なっている。キルンＩの変齢状況に合わせて、間婢
なく操作をするわけではない。多年の経験によって得ら
れた方法によシ、適当な間隔で、原料供給量７３、キル
ン１駆動モータＭ２．燃料供給量８４を調整している。

従来の二次空気の定値化法は前述の通シであるが、従来
は二次空気を直接検出することを試みたが、いずれも失
敗している。位誼、方法に問題があった。本発明ではキ
ルンフッド３１と抽気ダクト２９との間に連結管３３を
設け、それに温度計９３を設け、二次空気温度を検出す
ることにしている。そして、その検出直に応じてクーラ
３の駆動モータＭ１の回転数を変え、クーラ３のグレー
トの往復運動速度を変化させることになっている。すな
わち、二次空気温度かうにし、その逆の場合、逆のよう
にして、二次空気温度を設定値に合わせるようになって
いる。

本発明方法によれば、次の効果を奏する。

（１）　　キルン１へ入る熱量、原料■焼串の定値化が
次のようになされる。

演算装置に入る変動因子はいずれも検出容易福ものばか
シであシ、シかも実際的なものばかシでありて、精度が
高く、遅れも小さいため、それによる操作も状態値の急
変のない場合は熱量の変動は計器誤差の範囲に収まる。

特に、二次空気温度はクリンカの輻射熱が除かれて精度
よく、演算の精度も高いことが原因となって込る。

後述するように、二次空気温度に主眼がおかれて、抽気
温度の変動が逆になったシすることがあるが、この場合
でも演算装置によ）、キルン１の原料供給側への大熱量
が容易に定値化され、キルン１の安定化に著しい効果が
発揮される。

（２）二次空気温度の定値化が次のように行われる。

従来のグレート下エヤチャンバＩＡの風圧定値制御はそ
れなシの効果があったが、クリンカの粒径、温度の影響
が直接反映されないので、二次空気定値化にはまだかな
シの距離がちシフリンカの粒径が同一とした場合に量、
温度が各２０％変動した場合二次空気温度を２５％以下
の変動に抑えることは困難であシ、粒径に著しい差を生
じた場合は手がつけられなかった。本発明のものでは、
その場合でも１５％以下の変動に抑えることができる。

（１１、＋２１を組合わせることＫよ〕、キルンＩへの
大熱量が定値化し、コーチンダ状況も安定し、そのため
にクーラへのクリンカの入熱ｉ−（クリンカ量、温度、
粒径）の変動も少くな）、各変動因子の変動自体も少く
なシ、全体として安定度が増加した。また、

【図面の簡単な説明】

第１図に、本発明の実施例について示す説明図、第２図
は、従来のセメント焼成設備の安定化制御方法について
示す説明図である。 １・・・キルン、２・・・筋燃炉、３・・・クーラ、４
゜５．６．７・・・サイクロン、２９・・・抽気ダクト
、３１・・・中ルンフッド、３３・・・連結’ｆｌ、６
ｇ・・・助燃炉への原料温度検出端、７３・・・原料供
給量検出端、９３・・・二次を気温度検出端、１１ｏ・
・・燃料流量演算装置、１１ノ・・・熱料演算装置、１
１２・・・烟焼室演算装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セメント原料をサスペンションプレヒータから助燃炉、
   キルン、クーラに順次導いて焼成を施すセメント焼成設
   備の安定化制御方法において、キルン供給原料の■燃率
   を制御量、助燃炉の燃料流量を操作量として、原料供給
   量、助燃炉供給系燃料温度、助燃炉へ供給の抽気温度、
   助燃炉燃料流量、キルンへの二次空気温度、キルン燃料
   流量の測定値から該キルンへ入る熱量及び熱収支を求め
   、次いで、該キルンへ供給する原料の■焼率を算出して
   目標の■焼率にするのに必要な助燃炉燃料流量を設定す
   ると共に、キルンフッドとクーラから前記助燃炉に至る
   抽気ダクトとの間に連結管を設けて二次空気温度を測定
   可能にして、該二次空気の温度を制御量、前記クーラに
   導出されたグレート往復運動速度を操作量として、該二
   次空気温度を測定し、該二次空気温度を所定の目標値に
   設定することを特徴とするセメント焼成設備の安定化制
   御方法。