JP2008519956A - バラ積材料用格子冷却器の動作を制御する方法 - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、冷却格子の全領域の冷却空気（２１）の流量及び／又は被冷却材料ベットの個々の領域での滞留時間を、個々の領域で生じる冷却条件に一致させることができるようにプロセス制御方法で、例えばセメントクリンカを冷却するためのバラ積材料用格子冷却器の動作の制御することである。本発明によるならば、格子冷却器の動作の間、領域毎に測定したそれぞれのバラ積材料ベット高及び／又はバラ積材料ベット温度及び／又は冷却空気流抵抗に従って、それぞれの局部的な冷却空気流量（２１）及び／又はそれぞれの局部的な冷却格子の搬送速度を制御して、測定パラメータ、すなわち、ベット高さ、ベット温度及び空気流抵抗のうちの１つ又は複数に変化が生じたならば、それぞれの局部的な冷却空気流量（２１）及び／又は格子冷却器の搬送速度を変更する。

Description

本発明の目的は、セメントクリンカのような熱いバラ積材料を冷却するためのバラ積材料用格子冷却器の動作の制御することである。セメントクリンカは、バラ積材料搬入口から適当な搬送手段を介して冷却済バラ積材料搬出国に搬送される一方、冷却格子及びその冷却格子上の熱いバラ積材料には、底部から通る冷却空気流が供給され、その冷却空気流は、冷却格子の下に配置された制御装置によって調整される。

セメントクリンカ生産ラインにおいては、ロータリーキルンで原料を「か焼」して製造された熱いセメントクリンカは、ロータリーキルンの放出口から冷却装置に、通常は、格子冷却器の冷却格子の上に落下させられ、セメントクリンカは、冷却格子の上に広げられ、適当な搬送手段によって長手方向に冷却器の搬出口へ搬送される。この過程で、冷却格子及び熱いバラ積材料層に対して、底部から冷却空気が流される。周知の格子冷却器のいくつかの形式を以下に簡単に説明する。

往復動式格子冷却器の場合には、搬送路において固定格子プレート列と往復動格子プレート列とが交互に配置されている一方、全格子プレートには、冷却空気孔が設けられており冷却流が底部から実質的に供給される。全往復動格子プレート列のジョイント振動動作によって、冷却したい熱い材料は、パッチ式に搬送され、その過程で冷却される。

往復動式格子冷却器に代わる例として、例えば以下の特許文献１に開示されている格子冷却器がある。その格子冷却器では、冷却空気が通過する冷却格子は可動ではなく、すなわち固定されている。連結往復動式棒状スラスト要素の沢山の列が、冷却格子の上に配置されており、被冷却材料の搬送方向において前進ストローク位置と後退ストロークとの間を移動させられて、冷却ベットでの上記棒状スラスト要素の往復動が、被冷却材料を冷却器の始点から終点まで搬送し、その間に冷却する。
ＥＰ−Ｂ−１０２１６９２

これらの形式の格子冷却器では、熱いバラ積材料ベットでのバラ積材料ベット高さ、クリンカ粒子寸法、温度分布などの不均一分布は避けることができず、その結果、冷却の不均一が生じる。バラ積材料ベット高さが高い冷却格子領域では、冷却空気流の通過抵抗が増大し、流速が減少し、バラ積材料ベットを通して冷却空気がほとんど流れなくなる。反対に、バラ積材料ベット高さが低いと、冷却空気流の通過抵抗が減少し、流速が増大し、最小流量の冷却空気しか必要としないであろうかかるバラ積材料ベットを余りに多量の冷却空気が通過させられると、バラ積材料を吹き飛ばす危険も生じる。

セメントクリンカのような熱いバラ積材料を冷却するように格子冷却器を構成するとき、冷却格子の下の冷却空気流の個々の冷却空気量を自動的に調整して、被冷却材料ベット高さ及び冷却空気流通過抵抗の減少によって冷却空気流量が増大した場合には、個々の冷却空気路の横断面の寸法を小さくし、反対の場合には反対の方法で熱いバラ積材料冷却ベットを通過する冷却空気流の圧力低下を平衡させて、個々の冷却空気流量が、それぞれのバラ積材料ベット領域での冷却空気の圧損又は通過抵抗にもはや依存しないようにすることが、下記の特許文献２から知られている。周知の機械的冷却空気流量制御装置は、水平な枢軸を有する錘装荷式スイングフラップで動作し、そのスイングフラップが、冷却空気の流入量を自動的に制限し、その結果としての流入量は、その時点での圧力及び流れの状態に依存している。上流側でレバー錘が重力のみで動作する現在の冷却空気調整器を、冷却格子の下の冷却格子領域の冷却空気流に配置し、冷却格子を固定せずに、バラ積材料搬送のための調整器付き往復動式格子冷却器のように可動した場合、調整器の独立した機能が、往復動によって撹乱され、調整機能が誤動作する。
ＥＰ−Ｂ−０８４８６４６

格子冷却器の上記した独立して動作する冷却空気流制御装置は、冷却空気の流量を実質的に一定に制御することになる。従来の格子冷却器制御装置は、実際には非常に長く幅の広い格子冷却器の様々な領域の個々の冷却条件を考慮しておらず、冷却空気流量を一定に制御するように最適には応答することができない。動作中に格子冷却器の個々の領域内の冷却空気流量を必要に応じて変更することは、従来の格子冷却器では不可能であった。

冷却材料ベットの高さ並びに格子冷却器の入口での冷却空気流抵抗に応じて格子冷却器の搬送速度を調整することが、下記の特許文献３で知られている。これにより、冷却材料ベットを均質化できる。空気流抵抗を測定するときに、冷却格子の下の空気室内の所謂室圧が一般に加わる。冷却方向に連続して配置されている冷却空気室が大きく、冷却器の出口での冷却空気室寸法が全体に増大している場合、バラ積材料ベットの測定した高さにも関連する室圧測定値は、格子冷却器の複数の領域のうちの１つの領域内の現在の冷却空気条件を必ずしも表していない。
ＥＰ−Ａ―０９４３８８１

本発明の目的は、例えば熱いセメントクリンカを冷却するためのバラ積材料用格子冷却器をプロセス制御方法で動作させて、冷却格子の全領域内の冷却空気の流量並びに冷却材料ベットのそれぞれの区域での滞留時間を、各領域において生じている冷却条件に整合させることができるようにすることである。

本発明の目的は、本発明に従って請求項１に特定される方法によって達成される。本発明のその他の長所は、従属形式の請求項に特定されている。

バラ積材料用格子冷却器の従来の制御方法は、冷却器の全領域において冷却空気流量を実質的に一定に維持せんとしているが、バラ積材料用格子冷却器の動作を制御するための本発明の方法は、熱いバラ積材料の熱容量に応じて、個々の冷却条件に従った冷却空気流を格子冷却器の各領域に供給せんとするものである。

本発明によるならば、領域毎に測定したそれぞれのバラ積材料ベットの高さ及び／又はバラ積材料ベット温度及び／又は冷却空気流抵抗に従って、それぞれの局部的な冷却空気流量及び／又は冷却格子のそれぞれの局部的な搬送速度を、格子冷却器の動作中に制御する。従って、測定したパラメータ、例えば、ベット高、ベット温度、通過流抵抗のうちの１つ又は複数に変化が生じたならば、それぞれの局部的な冷却空気流量及び／又は冷却装置の搬送速度を変更する。

かかる方法により、ベット高及び／又はベット温度及び／又は通過流抵抗のパラメータが上昇したならば、局部的な冷却空気流量を増大させることができ、そして、ベット温度、特にバラ積材料ベットの上側の温度が上昇すると、所謂「赤い川」を生じる可能性があり、格子冷却器の搬送速度を低下させ、反対に、ベット高及び／又はベット温度及び／又は通過流抵抗のパラメータが下降したならば、局部的な冷却空気流量を減少することができ、そして、ベット温度が上昇すると、格子冷却器の搬送速度を増加させる。

バラ積材料ベット高、バラ積材料ベット温度及び空気流抵抗の３つのパラメータを組み合わせることも可能であり、個々の流量制御装置の上側及び下側の具体的な冷却空気流の圧力差測定値を１つの新規な組合せパラメータに関係させることもできる。しかし、基準変数として複数のパラメータのうちの１つ又は２つのパラメータを利用して、他のパラメータを本発明の制御のための修正値として利用することも可能である。

バラ積材料ベット、特に熱いセメントクリンカベットの空気流抵抗は、ベット高、粒径、ベット温度によって決定される。サーモスキャナー又は温度分布検出器が装備されたカメラで、実際のバラ積材料温度に係る情報を得ることができる。この方法により、格子冷却器が冷却条件に従って最適に動作するために、領域別冷却に有効な全ての重要なパラメータが得られる。

格子冷却器の条件準拠冷却は、通気及び搬送機器の技術的な対策の組合せで、すなわち、冷却空気流量及び格子冷却器の搬送速度を制御して、冷却空気流量を格子冷却器の個々の領域の冷却量に適合させることにより、実現できる。往復動式格子冷却器での搬送速度は、可動格子プレート列でのストローク長及び／又はストローク周波数により制御できる。この方法は、被冷却材料を支持している連続的に配置されている個々の床要素が結合して前進するように制御される一方、戻るときには個々の床要素が一緒ではなく別々に戻される所謂「動く床」原理で動作するバラ積材料用格子冷却器にも適用できる。

本発明の方法によるならば、冷却格子の下の冷却空気制御装置の上側と下側との間の圧力差が、冷却格子上に広がっている領域の長さ及び幅にわたって測定される。「動く床」原理で間欠的にバラ積材料を搬送する格子冷却器の場合、バラ積材料ベット高は、搬送方向において隣接する冷却格子軌道で測定され、冷却器の全体の幅にわたるバラ積材料ベットの所望横断方向分布のために、個々の冷却格子軌道の駆動装置を作動させるためのパラメータとして使用される。温度測定、特に冷却材料ベットの上側の温度測定により、所謂「赤い川」の発生は、赤熱しているセメントクリンカを冷却する格子冷却器において防止できる。

冷却空気流入部に設けられた冷却空気制御装置のほとんどは、冷却材料ベット高及び／又は冷却材料ベット温度及び／又は個々の冷却空気流の冷却材料ベット通過空気流抵抗の増大に応答して冷却空気を増大させる制御特性をもって動作する。本発明の固有な特徴により、制御ケース内の可動制御要素の高さを機械的に調節することによって、動作中に上記した制御特性を変更することができる。

本発明並びに本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。

図１に示す実施例によれば、格子冷却器の冷却格子は、将棋盤のように沢山の冷却格子モジュールが連続的に配置されて構成されている。各モジュールは、冷却器の方向に互いに並べて配置されている沢山の細長い桶状の床要素を有している。それら床要素は、被冷却材料搬送方向において前進ストローク位置１０と後退ストローク位置１１との間を独立して移動可能である。床要素上の載せられるばらばらの被冷却材料は、ロータリーキルン１２の放出口から放出され、移し替え装置１３を介して搬入される。その移し替え装置１３では、往復動式床要素が、例えば、「動く床」原理で材料を間欠的に冷却器に搬送する。冷却格子モジュールの個々の桶状床要素の作動は、冷却格子の下から押し出しフレームによって行われる。その押し出しフレームは、液圧シリンダが取り付けられているキャスタに支持されている。床要素は、連結されて前進させられる一方、後退するときは、連結されたままでなく、一時的に別々に後退させられる。

長手方向の冷却格子モジュール列は、参照番号１５、１６、１７、１８、１９、２０その他で特定しており、冷却格子モジュールの横断方向に並ぶ軌道は、参照符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅで特定している。全冷却格子モジュールの床要素は中空体で構成されている。断面でみるならば、床要素は、被冷却材料を支持すると共に底部から頂部へと冷却空気を通すことができる上側と、その上側から或る距離離れて被冷却バラ積材料の落下を防止するように閉じている下側とを有している。床要素の下側は、沢山の長手方向に分布する冷却空気通気孔を有しており、それら冷却空気通気孔には、図２の実施例に示すような冷却空気制御装置がフランジを介して取り付けられている。

図２の自動的に動作する冷却空気制御装置は、制御ケース２２と、その中にある内部部材２３とを有している。例えば、円盤状又はカップ状の内部部材２３は、再設定力の影響に抗するように働き、供給される冷却空気２１によって制御ケース２２内において並進往復運動するよう案内されて最終制御要素として動作する。制御ケース２２内に冷却空気が満たされて内部部材２３の高さが上昇すると、冷却空気流のために利用可能な残された流路断面積が減少する。反対に、内部部材２３の高さが低下すると、冷却空気流のために利用可能な残された流路断面積が増大する。

内部部材２３より上の冷却空気流の圧力損失の変化及び／または内部部材２３の上側と下側との間の圧力差の変化によって、内部部材２３が軸方向に変位し、従って、冷却空気流量が変化する。図２の制御ケース２２は、その制御ケースの高さ方向及び周方向に分布した沢山の通気孔２４を有している。冷却空気は、それら通気孔を通ってケース２２の内部に流入し、ケースの上部２５からケースの外へ流出する。そのケースの上部２５は、図１に示す冷却格子モジュールの下側にフランジを介して取り付けられている。リセットばね２６は、最終制御要素として機能する内部部材２３の中心に取り付けることができる。

格子冷却器の動作の間、領域毎に測定したそれぞれのバラ積材料ベット高及び／又はバラ積材料ベット温度及び／又は冷却空気流抵抗に従って、それぞれの局部的な冷却空気流量２１及び／又はそれぞれの局部的な冷却格子の搬送速度を制御する。測定パラメータ、すなわち、ベット高さ、ベット温度及び空気流抵抗のうちの１つ又は複数に変化が生じたならば、それぞれの局部的な冷却空気流量及び／又は格子冷却器の搬送速度を変更する。

個々の冷却格子領域１５から２０での冷却空気流量及び／又は格子冷却器の搬送速度は、冷却条件及びプロセス制御方法によりバラ積材料ベットの熱容量に従って調整される。図２に図示される冷却空気制御装置２２の制御特性は、並進移動可能な内部部材２３に支持されているリセットばね２６の予負荷を、位置決め機構２７を動作させて変更調整することにより、調整変更することができる。

ロータリーキルンで製造された熱いセメントクリンカを冷却するための格子冷却器の入口領域の概略斜視図である。 中がわかるように制御ケースの前部を切り取った冷却空気制御装置を図示する。

Claims (9)

1. 冷却格子（１５−２０）及び当該冷却格子上に分散されている熱いバラ積材料に対して、冷却格子の下に配置されている制御装置（２２）によって調整された冷却空気流（２１）を底部から供給して、適当な搬送手段によってバラ積材料供給搬入口から冷却バラ積材料搬出口へ搬送されるセメントクリンカのような熱いバラ積材料を冷却するためのバラ積材料用格子冷却器の動作方法であって、格子冷却器の動作の間、領域毎に測定したそれぞれのバラ積材料ベット高及び／又はバラ積材料ベット温度及び／又は冷却空気流抵抗に従って、それぞれの局部的な冷却空気流量（２１）及び／又はそれぞれの局部的な冷却格子の搬送速度を制御して、測定パラメータ、すなわち、ベット高さ、ベット温度及び空気流抵抗のうちの１つ又は複数に変化が生じたならば、それぞれの局部的な冷却空気流量及び／又は格子冷却器の搬送速度を変更することを特徴とする動作方法。
2. 上記測定パラメータ、すなわち、バラ積材料ベット高及び／又はバラ積材料ベット温度及び／又は冷却空気流抵抗は、冷却格子に沿って分布する領域（１５−２０及びＡ−Ｅ）の長さ及び幅に基づいて測定することを特徴とする請求項１に記載の動作方法。
3. 個々に冷却格子領域（１５−２０及びＡ−Ｅ）の冷却空気流量及び／又は格子冷却器の搬送速度は、適温従属冷却条件に従ってプロセス制御方法により調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の動作方法。
4. 上記測定パラメータ、すなわち、バラ積材料ベット高及び／又はバラ積材料ベット温度及び／又は冷却空気流抵抗が上昇したときには、個々の局部的な冷却空気流（２１）を増大させ、バラ積材料ベット温度、特にバラ積材料ベットの上部の温度が上昇したときは、格子冷却器の搬送速度を低下させ、反対に、バラ積材料ベット高及び／又はバラ積材料ベット温度及び／又は冷却空気流抵抗が下降したときには、個々の局部的な冷却空気流（２１）を減少させ、バラ積材料ベット温度、特にバラ積材料ベットの上部の温度が上昇したときは、格子冷却器の搬送速度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の動作方法。
5. 動作中に、バラ積材料ベット高の増大及び／又はバラ積材料ベット温度の上昇及び／又は個々の冷却空気流（２１）の冷却空気流抵抗の増大のような冷却条件の増大を反映するように冷却空気流量制御装置（２２）の制御特性を変更することができることを特徴とする請求項１に記載の動作方法。
6. 冷却空気流量を実質的に一定にする制御のために制御特性を適用することを特徴とする請求項５に記載の動作方法。
7. 冷却格子に沿って分布する領域（１５−２０及びＡ−Ｅ）の長さ及び幅に基づいて測定した、冷却格子の下の冷却空気制御装置内の下側と上側との圧力差が、冷却空気流抵抗を表していることを特徴とする請求項１に記載の動作方法。
8. 格子冷却器は、「動く床」原理で間欠的にバラ積材料を搬送し、バラ積材料ベットの高さは、搬送方向において隣接する冷却格子軌道（Ａ−Ｅ）で測定し、冷却器の全体の幅にわたるバラ積材料ベットの所望横断方向分布のために、個々の冷却格子軌道（Ａ−Ｅ）の駆動装置を作動させるようにパラメータを利用することを特徴とする請求項１に記載の動作方法。
9. 冷却空気流量制御装置（２２）の制御特性の変更は、冷却空気で満たされる制御装置ケース内の可動制御要素（２３）の位置の機械的な変更によって行うことを特徴とする請求項１に記載の動作方法。

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