JPH07100619B2 - クリンカク−ラの制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，クリンカクーラの制御方法に係り，特に，往
復動制御されるグレートを複数縦列配置してなる搬送路
を備えたクリンカクーラにおいて，搬送路上のクリンカ
層を通過するように供給される冷却用空気の熱回収安定
化を図るための制御方法に関する。

（従来の技術） 周知のように，セメントの焼成工程においては，キルン
から排出された高温のクリンカと冷却用空気とを熱交換
させてクリンカを冷却する機能と，冷却されたクリンカ
を搬送する機能と，さらに冷却に供された後の高熱価の
空気を燃焼用空気や他に利用可能とする機能とを備えた
グレート付きクリンカクーラが多用されている。

このような，グレート付きクリンカクーラを実際に運転
するに当っては，通常，第７図および第８図に示すよう
な制御方法が採用されている。すなわち，まず構成から
説明すると，キルン１より排出された高温のクリンカ２
はクリンカクーラ３内の搬送路４上へと落下する。搬送
路４は、図中太矢印５で示す方向へ往復動制御されてク
リンカ２を搬送するグレート６を複数縦列配置したもの
となっている。なお，各グレート６は台車によって支持
されている。搬送路４の下方には搬送方向に，たとえば
３つに分離された空気案内室7,8,9が設けてあり，これ
ら空気案内室7,8,9はそれぞれ送風機10,11,12に通じて
いる。各送風機10,11,12から送り込まれた冷却用空気
は，図中破線矢印で示すように各空気案内室7,8,9を通
過後，搬送路４上のクリンカ層を通過し，大部分はキル
ン１に流れ込んでキルン燃焼用空気に供され，いわゆる
NSP式セメント焼成装置においては図中破線で示すダク
ト16を通り助燃度燃焼用空気に供される。また残りはク
リンカクーラ３の排出口側へと流れる。搬送路４の搬送
方向を基準にして最上流部に位置する空気案内室７内に
は，この室内の風圧値を検出する風圧センサ13が設けて
あり，この風圧センサ13の出力はPID制御動作を行なう
コントローラ14に導入される。

コントローラ14には，予め設定風圧値P₀が登録されてい
る。コントローラ14は，風圧センサ13で検出された現実
の風圧値P₁と設定風圧値P₀との偏差を求め，この風圧偏
差が零のときには設定風圧値P₀に対応した基本出力を送
出し，風圧偏差がプラスのときには基本出力より大きい
出力を送出し，また風圧偏差がマイナスのときには基本
出力より小さい出力を送出する。すなわち，コントロー
ラ14は，そのＰ動作による出力部分だけを示すと，第８
図中のＡ線に沿った出力を送出する。なお，実際の出力
はI,D動作の影響を受けて変化する。そして，コントロ
ーラ14の出力によって搬送路４の最前段に位置している
グレート６を往復動させる往復動駆動機構15の駆動源で
あるモータの速度が制御される。

このような制御を行なうと，冷却用空気が回収する熱量
を安定化させることができる。すなわち，クリンカ２の
温度が低下したときには，クリンカ層を通過する冷却用
空気の体積，粘性が低下して冷却用空気が流れ易くなる
ので，空気案内室７内の風圧が低下する。このように低
下すると，最前段に位置しているグレート６の往復動速
度が低下する方向に制御され，これによってクリンカ層
の厚みが増加して熱回収量の低下が抑えられる。また，
逆にクリンカ２の温度が上昇したときには，空気案内室
７内の風圧が増加する。このように増加すると，最前段
に位置するグレート６の往復動速度が増加する方向に制
御され，これによってクリンカ層の厚みが減少して熱回
収量の増加が抑えられる。キルン１より落下するクリン
カ２の量が変化してクリンカ層の厚みが変化した場合
も，空気案内室７内の風圧が変化するので同様の制御が
行われ，これによって熱回収量の変化が抑えられる。

このように冷却用空気の熱回収量を安定させることには
次のような意味がある。すなわち，キルン１より落下す
るクリンカ２の温度が基準値以下になるとクリンカの品
質に悪影響を与える。また，逆にクリンカ２の温度が高
過ぎるとクリンカクーラ３内で二次焼結が起こるばかり
か，キルン１内の温度が上昇してキルンレンガのトラブ
ル等が発生する。したがって，冷却用空気の熱回収量を
安定させることは，クリンカ２の温度を安定させて品質
向上に寄与できること，グレート上で二次焼結の起こる
危険性を回避できること，冷却に使用した空気をキルン
等に影響を与えずに，これらの燃焼用空気として有効利
用できること，上記理由で燃料消費量の低減化ひいては
製造原価の低減化に寄与できること等につながり，シス
テムの運用上重要なことであると言える。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら，上述した従来の制御方法にあっては次の
ような問題があった。すなわち，空気案内室７内の風圧
値は，クリンカ２の温度，粒度，量，セグリゲーション
等の状況変化の影響を受ける。そして，空気案内室７内
の風圧値に基いてグレート６の往復動速度を変化させた
とき，空気案内室７内の風圧値に変化が現われるまでの
関係は，上述した各種状況によって変わる。このよう
に，空気案内室７内の風圧値に変化が現われるまでの関
係が変化すると最適ゲインも変化する。このようなとき
従来は，制御パラメータ固定のPID制御またはコントロ
ーラ14にセルフチューニング機能を持たせて制御パラメ
ータを変更させている。したがって，条件に合った制御
パラメータを得るために制御パラメータが頻繁に変更さ
れる。また，クリンカ２の温度が変化した時点から空気
案内室７内の風圧値に変化が現われる時点までの間や，
グレートの往復動速度が変化した時点から空気案内室７
内の風圧値に変化が現われる時点までの間には長い無駄
時間が存在し，これら無駄時間も変化する。このように
最適ゲインの頻繁な変化および長い無駄時間の頻繁な変
化の存在する制御対象を従来のPID制御法で制御する
と，オーバシュートが生じ易く，これが原因して冷却用
空気の熱回収量が変化し，この変化によってキルンおよ
びクリンカクーラを含めた系全体が正帰還系を形成し，
ハンチング状態となることがあった。また，空気案内室
７内の風圧値はグレート６の往復動の影響を受けて安定
時でも常時,10〜20mmAq程度変化する。従来の制御方法
では，上述した安定時の風圧変化によってもグレート６
の往復動速度が変化する。このため，従来の制御方法で
は，結果的にさまざまな要因に敏感に応答する制御形態
となり，制御系自らが外乱を与え易い状態を作り出し，
制御の安定性に欠ける問題があった。

そこで本発明は，最適ゲインの変化，無駄時間の変化，
安定時に常時起こる風圧変化等によって制御系が乱され
ることなく，グレートの往復動速度制御を行なうことが
でき，もって熱回収量の安定化を実現できるクリンカク
ーラの制御方法を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は，グレートの縦列配置によって構成されたクリ
ンカ搬送路の搬送方向を基準にして最上流部側に位置す
る空気案内室内の風圧値と設定風圧値との偏差に対応さ
せてグレートの往復動速度を制御することにより，クリ
ンカ層を通流した冷却用空気の熱回収安定化を図るに当
り，対象とする空気案内室内の風圧値と設定風圧値との
偏差に対してグレートの往復動速度が多段ステップの対
応関係となる多段ステップ対応テーブルを用意し，この
多段ステップ対応テーブルに基いて上記グレートの往復
動速度を制御するようにしている。

（作用） 本発明制御方法では，対象とする空気案内室内の風圧値
と設定風圧値との偏差に対してグレートの往復動速度が
多段ステップの対応となる関係に制御される。したがっ
て，対象とする空気案内室の風圧値と設定風圧値との偏
差が上記ステップの範囲から外れない限り，グレートの
往復動速度はそのステップによって決まる一定値に保持
される。このため，安定時に対象とする空気案内室に常
時発生する僅かな風圧変化や制御パラメータ変更初期の
僅かな風圧変化等のように敏感に応答すると，かえて制
御が乱れるような場合の応答性を抑えることができ，さ
らには無駄時間の一部も吸収することが可能となる。こ
の結果，制御の安定化を図ることができ，熱回収量の安
定化および熱回収量のレベルアップを実現することがで
きる。

（実施例） 以下，図面を参照しながら本発明の制御方法を説明す
る。

第１図は本発明制御方法を採用したクリンカクーラを模
式的に示すもので，第７図と同一部分は同一符号で示し
てある。したがって，重複する部分の説明は省略する。

コントローラ24の出力で，たとえば最前段に位置するグ
レート６の往復動速度を制御することには変わりない
が，この実施例ではコントローラ24による制御形態が従
来とは異なっている。すなわち，コントローラ24には，
対象とする空気案内室の風圧値P_xと設定風圧値P₀との偏
差に対してコントローラ24の出力が多段ステップの対応
関係となる多段ステップ対応テーブルが予め記憶されて
いる。具体的には，コントローラ24の出力と，空気案内
室７内に配置された風圧センサ13によって得られる風圧
値P₁または空気案内室８内に配置された風圧センサ16に
よって得られる風圧値P₂またはαを１〜０の範囲の重み
係数としたときαP₁＋P₂（１−α）との関係を求めてお
き，ある設定風圧値P₀のとき最適となるコントローラ出
力を基本出力とし，対象とする空気案内室から現実に検
出された風圧値P_xと設定風圧値P₀との偏差がプラス側あ
るいはマイナス側に移動したとき，その偏差値によって
定めた出力値で基本出力を増減させる，第２図に示すよ
うな多段ステップ対応テーブルが記憶されている。第２
図に示す例では，±10mmAqの範囲以内の風圧偏差が生じ
てもコントローラ24の出力は変わらず（最前段に位置す
るグレート６の往復動速度は変わらず。），その範囲を
越えると段階的に出力を増減させている。このような多
段ステップ対応テーブルは１つだけではなく，運転条件
等に対応させて複数記憶されている。すなわち，これら
多段ステップ対応テーブルは，第３図に示すように，上
下限範囲内で設定風圧値に対してＤ線に沿って基本出力
が変化したものとなっており，また第２図にＣで示す領
域も上下限範囲内で上方または下方へ平行移動したもの
となっている。これら各多段ステップ対応テーブルの総
ステップ数は上下限値を含め５以上９以下に設定され，
風圧偏差の不感帯幅を安定時における風圧変化幅の半分
以上としている。そして，このような多段ステップ対応
テーブルの選択は，運転条件を加味してオペレータが設
定風圧値を設定することによって行われる。

また，この実施例におけるコントローラ24は，現在使用
している多段ステップ対応テーブルをクリンカ２の状況
変化に対応させて修正する機能をも備えている。すなわ
ち，同一の設定風圧値でもクリンカ２の状況変化に対応
させてコントローラ24の出力を最適値に修正することが
望ましい。最適なコントローラ出力を探索するために，
この実施例では風圧の偏差積分値を演算し，その値が
＋，−のそれぞれ定められた値になったときに基本出力
のバイアス値を変更して第３図に示すＤ線を上下限範囲
内で上方または下方に平行移動させ，最適なコントロー
ラ出力を送出させるようにしている。この基本出力の修
正が行われると，第２図に示すＣの領域も上下限範囲内
で上方または下方に移動する。なお，基本出力のバイア
ス値変更動作はハンチング周期に比べて充分に遅くさせ
ている。第４図は上述した処理の流れを示している。

第５図は上述した制御方法で実際に制御を行なったとき
のコントローラ出力の変化と熱回収量の変化とを示すも
のである。また，第６図は比較のために従来のPID制御
方法で制御したときの例を示してい。これらの図から判
かるように，本発明制御方法では，多段ステップ対応テ
ーブルに基いてグレート６の往復動速度を制御している
ので，グレート６の往復動速度が複数の要因変化に敏感
に応答して変化するのを防止でき，これによってオーバ
ーシュートの発生を抑制して制御の安定化を図れ，熱回
収量を安定化させることができ，しかも熱回収量の増加
も実現することができる。

なお，本発明は上記実施例に限定されるものではない。
すなわち，上述した実施例ではコントローラの出力で最
前段に位置するグレートの往復動速度を制御しているが
次段以降のグレートの往復動速度も制御するようにして
もよい。

（発明の効果） 以上述べたように，本発明によれば上述した多段ステッ
プ対応テーブルに基いてグレートの往復動速度を制御し
ているので，制御系を安定させることができ，この結果
として熱回収量の安定化，熱回収量レベルの増大化に寄
与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明制御方法を採用したクリンカクーラの模
式図，第２図は本発明制御方法の根幹をなす多段ステッ
プ対応テーブルの一例を示す図，第３図は設定風圧値と
基本出力との関係を説明するための図，第４図は本発明
制御方法における処理の流れ図，第５図は本発明制御方
法で制御したときのコントローラ出力と熱回収量との実
測値を示す図，第６図は従来の制御方法で制御したとき
のコントローラ出力と熱回収量との実測値を示す図，第
７図は従来の制御方法を採用したクリンカークーラの模
式図，第８図は従来の制御方法を説明するための図であ
る。 １……キルン,2……クリンカ,3……クリンカクーラ,4…
…搬送路,6……グレート,7,8,9……空気案内室,10,11,1
2……送風機,13,16……風圧センサ,15……往復動駆動機
構,24……コントローラ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キルンより落下した高温のクリンカを上面
   で保持した状態で往復動制御されて上記クリンカを搬送
   するグレートを複数縦列配置してなる搬送路を有すると
   ともに上記搬送路の下方に搬送方向に複数に分離して設
   けられた空気案内室を介して導かれた冷却用空気を上記
   グレート上のクリンカ層を通して流すことにより上記ク
   リンカを冷却するようにしたクリンカクーラを対象と
   し，上記搬送路の搬送方向を基準にして最上流部側に位
   置する上記空気案内室内の風圧値と設定風圧値との偏差
   に対応させて上記グレートの往復動速度を制御すること
   により，上記クリンカ層を通流した冷却用空気の熱回収
   安定化を図るに当り，対象とする前記空気案内室内の風
   圧値と設定風圧値との偏差に対して前記グレートの往復
   動速度が多段ステップの対応関係となる多段ステップ対
   応テーブルを用意し，この多段ステップ対応テーブルに
   基いて上記グレートの往復動速度を制御するようにした
   ことを特徴とするクリンカクーラの制御方法。
2. 【請求項２】対応関係の異なる前記多段ステップ対応テ
   ーブルを複数用意しておき，これらの中から運転条件に
   応じた特定のテーブルを選択できるようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のクリンカクーラの
   制御方法。
3. 【請求項３】前記クリンカの各種条件に適合させて，前
   記多段ステップ対応テーブルの対応関係を自動修正させ
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のクリンカクーラの制御方法。
4. 【請求項４】前記多段ステップ対応テーブルに基いて往
   復動速度が制御されるグレートは，最前段に位置するも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   クリンカクーラの制御方法。