JPH04335989A - ロータリーキルンの平均滞留時間の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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミックスや鉄鋼原料
などのペレット及び粉体を焼成するロータリーキルンの
平均滞留時間の制御に係る技術である。

【０００２】

【従来の技術】ロータリーキルンは直径数１０センチメ
ートル〜数メートル、長さ数メートル〜数十メートルの
筒体を炉体とし、水平より僅かに傾けた姿勢で回転させ
、原料の粉体を傾いた上方から供給して炉内で回動運動
を与えつつ加熱焼成し傾いた下方から焼成品として排出
回収するものである。炉内へ供給された原料は攪拌と混
合を繰り返しつつ徐々に炉内を下降し排出口に到達した
ときには焼成された状態となっていなければならないか
ら炉内に滞留して加熱を受ける時間は焼成品の品質を左
右する非常に重要な要素である。しかも炉内での粉体の
挙動は全体が一律に揃った状態で進むとは限らず、炉内
滞留時間も常時一定に管理することは難しいから、品質
を維持するうえで益々この炉内の平均滞留時間の測定と
その調整は重要な管理目標となる。操炉管理の第一歩と
しては目標平均滞留時間（以下「目標時間」という）を
設定しなければならないが、このロータリーキルンで焼
成する原料の材質固有の焼成温度およびその所要時間を
実際にテストして最良の焼成品が経済的に得られる目標
時間を選び出す。目標時間が定まると当該ロータリーキ
ルンの保有率（キルン内容積に対して原料容積の占める
割合。通常は１０〜２０％程度が望ましい）を決め最適
と思われる運転計画を立案する。すなわち、

【数１】 によって原料の目標供給量（以下「目標供給量」という
）を算出する。また、キルン回転数はキルン全長に比例
し、キルンの傾斜角度，キルン内径，目標時間の三者の
積に反比例する関係にあり、経験的に比例定数Ｋを仮定
して計算する。このように運転諸元をそれぞれ決定して
運転を始めるが、ここで供給した原料が実際にどれだけ
炉内に滞留して排出してくるか、すなわち実際平均炉内
滞留時間（以下「実際時間」という）が問題となる。 当然、実際時間を計測して目標時間との間に差があれば
速やかに運転条件を是正して両者を近づけなければ目標
の焼成品品質が得られない。

【０００３】従来、ロータリーキルンにおける原料の実
際時間の測定はトレーサを使う方法が用いられていた。 例えば、アルミナを球状としたアルミナペレットやＲＩ
（放射性同位元素）を混合したペレットをトレーサとし
て原料である生ペレットとともにロータリーキルンに装
入し、それらが排出されるまでの時間を測定する方法で
ある。またアルミナペレットやＲＩペレットに代って酸
化ペレットをトレーサとして使用する改良技術も提案さ
れている。（特開昭５９−１８３２８６号公報）トレー
サを使わないで原料の実際時間を測定する別の方法とし
てはサンプリングの計量による方法がある。これは例え
ば、図３に示すように実際の原料供給量（以下「実際供
給量」という）Ｑ１　と実際の焼成品排出量Ｐを一定時
間ごとに計量し、その結果を累積して時間の経過とそれ
ぞれの積算値をプロットした関係図表を作成し、たとえ
ば原料供給後ｔ（分）経過後における原料の実際時間を
水平に伸ばした長さＴとして知ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の実際時間を測定
する方法は以上に述べたようにトレーサによるかサンプ
リングによる方法が主流を占めるが、トレーサの場合は
炉内を供給された原料と同じ条件で移動して排出されな
ければ測定の意味がない。そのためペレット焼結を目的
とする炉に対しては生ペレットとほぼ類似の大きさや比
重を持ったトレーサを使用しなければならないが、よく
類似しているほど排出口で的確に捉えて測定時間のデー
タとすることは相当に困難である。排出されるトレーサ
を見逃して測定結果の信頼性を著しく損なうことは往々
にして見られることで、紛らわしいトレーサを測定の対
象とする場合の避け難い課題である。また焼成の対象が
ペレットでなくセラミックスのように粉体の場合には粉
体のトレーサというものは考え難くこの方法の限界を示
している。サンプリングによる方法は直接、単位時間当
りの原料供給量を累積し、同様に焼成品排出量も累積し
、両者の関係から平均の炉内滞留時間を知るものである
から、前者のように見落しなどのミスの入る余地は少な
いが、この計測のため専従の作業者が常にデータを読取
り、その結果を図表化して実際時間を計算しなければな
らず、極めて煩瑣でかつ計量器の読取りミスや計算ミス
を犯しやすい作業である。また、実際時間と目標時間と
の間に差を見出したときは直ちに運転条件を修正しなけ
ればならないが、この修正は過去の豊富な経験が裏付け
られていないと的確には実行できないから、作業者個人
の熟練度が前提として求められる。

【０００５】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、あらかじめ特定の炉で特定の原料を焼成する場合の
最良条件を設定しておき、実際の運転に当ってこの条件
と速やかに一致するように自動制御を行う方法と装置の
提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るロータリー
キルンの平均滞留時間の制御方法は、あらかじめ確認し
た当該ロータリーキルンにおける当該原料の材質に固有
な目標時間と、当該時間を得るために必要な目標供給量
を算出し、実際の原料供給がはじまると実量を計測しつ
つ目標の供給量と比較して標準へ限りなく接近する供給
量調整を行い、焼成品の排出がはじまると計測した排出
量を積算して前記実際供給量の積算値とから現在の実際
時間を演算し、得られた実際時間を目標時間と比較して
目標へ限りなく接近するようにロータリーキルンの回転
数を増減することによって前記の課題を解決した。また
、この制御方法を実施するために使用する制御装置とし
ては、ロータリーキルンの原料供給機と焼成品排出機に
それぞれ計量器を具え、検知された時間当りの原料供給
量とロータリーキルンの回転数を入力し、比較と演算を
加えて時間当りの原料供給量とロータリーキルンの回転
数の増減を指示する信号をそれぞれの駆動源へ発信する
制御装置を結合した構成を開示した。

【０００７】

【作用】本発明に係るロータリーキルンについても基本
的な初期条件の設定方法は従来と同様に、焼成される材
料の材質固有の焼成温度から目標時間Ｔ０を決定しキル
ン内の保有率から目標供給量Ｑ０　を求め係数Ｋを仮定
して一応キルン回転数Ｒ１を定める。従来の運転では原
料供給およびキルン回転の駆動モータ回転数を固定し、
焼成品排出量を人手で時間ごとにサンプリングして実際
時間Ｔ１　を求めていたが、本発明では実際供給量Ｑ１
　を自動的に検知してＱ０　とＱ１　との差があればこ
れを一致させる方向に繰り返し原料供給の駆動源に回転
数変更の信号を発する。これによって時間制御の基礎条
件となるキルン負荷の安定をまず確保する。焼成品排出
が始ると排出量Ｐ１　を自動的に検知してＱ１　とＰ１
　とから実際時間Ｔ１　を算出し、Ｔ０　とＴ１　との
間に差のあるときはＴ１　がＴ０　と一致するように繰
り返しロータリーキルンの回転数Ｒ１　を増減して　Ｔ
１＝Ｔ０　となるような回転数Ｒ０　を見出して運転を
続ける。以下この制御を定時間ごとに繰り返して運転停
止まで全ての時間中、最適とされる運転条件を自動的に
コントロールする。

【０００８】

【実施例】図１は本発明のハードウェアを示す。ロータ
リーキルン１は変速モータ１１によってローラ１２上を
緩急自在に回転する。ロータリーキルン１は僅かに水平
より傾いた軸線をもち、上方に原料の供給口１３を、ま
た下方に焼成品の排出口１４をそれぞれ具えている。原
料供給機２は変速モータ２１の回転によって原料を定量
づつ切り出して供給口１３へ供給する。原料供給機の底
部に計量器としてロードセル２２を装着する。またロー
タリーキルンの排出口１４の下部に焼成品を受入れる排
出槽３を具え、この底部にもロードセル３１を装着する
。このロータリーキルンを制御するパーソナルコンピュ
ータ４と各構成部材との間で交わされる情報としてのパ
ーソナルコンピュータへの入力信号はモータ１１の回転
数Ｒ１　、原料供給機のロードセル２２からの刻々減少
する計量信号、排出槽のロードセル３１から刻々増加す
る計量信号である。パーソナルコンピュータ内の演算に
よってロードセル２２の計量信号から実際供給量Ｑ１　
、ロードセル３１の計量信号から実際の焼成品排出量Ｐ
１　、実際供給量Ｑ１　と実際排出量Ｐ１　とからロー
タリーキルン内の保有原料の量とその実際時間とを得る
。パーソナルコンピュータは事前に入力されている目標
供給量と実際供給量、目標時間と実際時間とをそれぞれ
対比して各構成部材を制御する出力信号を発する。すな
わち、ロータリーキルンの変速モータへ回転数Ｒの増減
、原料供給機の変速モータ２１へ回転数Ｍ１　の増減で
ある。図１のうち細い破線は前記の入力、太い破線は前
記の出力を伝達する系路をそれぞれ示している。図２は
いままで説明したパーソナルコンピュータ４内における
情報の伝達と内部における作用を示したフローチャート
を示したものである。

【０００９】

【発明の効果】本発明に係るロータリーキルンの平均滞
留時間の制御方法とその装置は、従来熟練した作業者が
専従して運転状態を計測し、手作業によって最良の結果
が得られるように計器の読み取りと装置の操作を行って
いたのに対し、自動的に最適条件で運転が継続するよう
に改めた。もちろん省人化の効果も大きいが人為的なミ
スに伴う品質上のばらつきが解消して信頼性を高め安定
した操業を保障することが何より大きな効果であるとい
える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハードウェアの実施例を示す。

【図２】同実施例のパーソナルコンピュータにおけるフ
ローチャートを示す。

【図３】実際の平均炉内滞留時間を計算する方法を示す
図表である。

【符号の説明】

１　　ロータリーキルン ２　　原料供給機 ３　　排出槽 ４　　パーソナルコンピュータ １１　　変速モータ １２　　ローラ １３　　供給口 １４　　排出口 ２１　　変速モータ ２２　　ロードセル ３１　　ロードセル Ｔ０　目標平均炉内滞留時間（目標時間）Ｔ１　実際平
均炉内滞留時間（実際時間）Ｑ０　目標原料供給量（目
標供給量） Ｑ１　実際原料供給量（実際供給量） Ｒ１　ロータリーキルン回転数 Ｒ０　ロータリーキルン回転数（Ｔ０＝Ｔ１のとき）Ｍ
１　原料供給機の変速モータ回転数 Ｍ０　原料供給機の変速モータ回転数（Ｑ０＝Ｑ１のと
き）Ｐ　　焼成品排出量

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロータリーキルンによる原料の焼成に
   おいてあらかじめ確認した当該ロータリーキルンにおけ
   る当該原料の材質に固有な目標平均炉内滞留時間と、当
   該時間を得るために必要な目標原料供給量を算出し、実
   際の原料供給がはじまると実量を計測しつつ目標の供給
   量と比較して標準へ限りなく接近する供給量調整を行い
   、焼成品の排出がはじまると計測した排出量を積算して
   前記原料供給量の積算値とから現在の平均炉内滞留時間
   を演算し、得られた平均炉内滞留時間を目標平均炉内滞
   留時間と比較して目標へ限りなく接近するようにロータ
   リーキルンの回転数を増減することを特徴とするロータ
   リーキルンの平均滞留時間の制御方法。
2. 【請求項２】　　ロータリーキルンの原料供給機と焼成
   品排出機にそれぞれ計量器を具え、検知された時間当り
   の原料供給量とロータリーキルンの回転数を入力し、比
   較と演算を加えて時間当りの原料供給量とロータリーキ
   ルンの回転数の増減を指示する信号をそれぞれの駆動源
   へ発信する制御装置を結合したことを特徴とするロータ
   リーキルンの平均滞留時間の制御装置。