原料焼成装置及び原料焼成方法
【課題】予熱炉から回転炉への原料投入量を正確に制御することができる原料焼成装置及びその方法を提供する。
【解決手段】原料貯留層４から切出された原料を予熱炉９に設けた原料貯留分配部１０に供給し、この原料貯留分配部１０で分配された原料を回転駆動される炉床１１に堆積させて一次焼成し、一次焼成した原料を複数のプッシャー１７で排出孔１６に落下させることにより、ロータリキルン２０に投入して二次焼成する。このとき、原料貯留層４から原料をロータリキルン２０の目標投入量で切出し、原料貯留分配部１０の原料レベルを超音波レベル計５４で検出し、検出した原料レベルが所定範囲を維持するように制御する。さらに原料貯留分配部１０の原料レベルのレベル変化量に基づいてプッシャー１７の駆動間隔を制御して、ロータリキルン２０への原料投入量を定量制御する。
【解決手段】原料貯留層４から切出された原料を予熱炉９に設けた原料貯留分配部１０に供給し、この原料貯留分配部１０で分配された原料を回転駆動される炉床１１に堆積させて一次焼成し、一次焼成した原料を複数のプッシャー１７で排出孔１６に落下させることにより、ロータリキルン２０に投入して二次焼成する。このとき、原料貯留層４から原料をロータリキルン２０の目標投入量で切出し、原料貯留分配部１０の原料レベルを超音波レベル計５４で検出し、検出した原料レベルが所定範囲を維持するように制御する。さらに原料貯留分配部１０の原料レベルのレベル変化量に基づいてプッシャー１７の駆動間隔を制御して、ロータリキルン２０への原料投入量を定量制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料貯留槽から切り出した石灰石、ドロマイト等の粒塊状の原料を、鉛直線を中心として回転する環状の炉床を有する予熱炉で予熱してから回転胴を有する回転炉に投入して焼成するようにした原料焼成装置及び原料焼成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の原料焼成装置としては、例えば外部から供給される粒塊状の原料を受けて堆積層を形成する堆積面を備え、堆積層の原料を半径方向に押し出すプッシャーを有する予熱装置と、該予熱装置に連通して上記堆積面からプッシャーによって順次落下される原料を受け、回転しつつ該原料を排出部に移動せしめる回転炉とを有し、該回転炉の排出部には加熱ガスを回転炉内に送入する加熱ガス送入管が備えられていて、該加熱ガスが回転炉から上記予熱装置に向け原料の流れに対して向流した後に、上記堆積層を貫流する焼成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４２０６２３号公報（第１頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、予熱炉と回転炉とを連接した原料焼成装置が開示されているが、その制御方法については具体例が全く開示されておらず、原料予熱炉への原料投入量及び予熱炉から回転炉への原料投入量を最適に制御することが困難であるというという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、予熱炉及び回転炉への原料投入量を最適状態に制御することができる原料焼成装置及び原料焼成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る原料焼成装置は、鉛直線を中心として回転する環状の炉床上に外部の原料貯留槽から切り出されて供給される粒塊状の原料を受ける予熱炉と、該予熱炉に連通して前記炉床から落下する原料を回転胴内に受け、当該回転胴の回転に伴って原料を排出部に移動させる回転炉とを備えた原料焼成装置において、
前記予熱炉は上部に形成した前記原料貯留槽から供給される原料を受けて前記炉床に分配供給する原料貯留分配部と、前記炉床で受けた原料を前記回転炉側に落下させるように押し出す当該炉床の円周方向に配設された複数のプッシャーと、前記原料貯留分配部内の原料レベルを検出する原料レベル検出手段と、前記原料貯留槽から切出される原料の目標切出量を前記回転炉の目標投入量に設定するとともに、前記原料レベル検出手段で検出した原料レベルが所定範囲となるように制御し、さらに前記複数のプッシャーの押し出しタイミングを前記原料レベル検出手段で検出した原料レベルのレベル変化量に基づいて制御する原料制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に係る原料焼成装置は、請求項１に係る発明において、前記原料レベル検出手段が、原料貯留分配部の頂部内に配設した超音波距離センサで構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る原料焼成装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記原料貯留槽が、下部に原料切り出し量を制御する原料切り出し機構が配設され、該原料切り出し機構から切り出した原料を水平搬送手段及び垂直搬送手段を介して前記原料貯留分配部に供給するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
さらにまた、請求項４に係る原料焼成装置は、請求項１乃至３の何れかの発明において、前記原料制御手段が、前記プッシャーを順次作動させるための作動間隔を設定して原料押し出しタイミングを制御するプッシャータイマの設定時間の間隔で当該プッシャーを順番に１つずつ押し出し制御するように構成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項５に係る原料焼成装置は、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記原料制御手段は、前記プッシャーが少なくとも一通り押し出し駆動される押し出し制御終了時の原料レベルと前回押し出し制御終了時の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと前記押し出し制御終了時の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出する修正時間算出手段を有することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項６に係る原料焼成装置は、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記原料制御手段は、前記プッシャーが一通り押し出し駆動される１サイクル分の押し出し制御を保持サイクル数行った押し出し制御終了時の原料レベルと前回押し出し制御終了時の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと前記押し出し制御終了時の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出する修正時間算出手段と、該修正時間算出手段で算出した修正時間に基づいて前記保持サイクル数を設定する修正保持手段とを有することを特徴としている。
【０００９】
さらに、請求項７に係る原料焼成装置は、請求項５又は６に係る発明において、前記修正時間算出手段は、前記レベル変化量と、前記目標レベル偏差と、該目標レベル偏差を除算するレベル変化値とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出し、前記レベル変化値を目標レベル偏差の大きさに応じて変更するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
さらにまた、請求項８に係る原料焼成方法は、原料貯留槽から切り出した粒塊状の原料を、鉛直線を中心として回転する環状の炉床を有する予熱炉で予熱してから回転胴を有する回転炉に投入して焼成するようにした原料焼成方法において、前記予熱炉の上部に前記原料貯留槽から供給される原料を受けて前記炉床に分配供給する原料貯留分配部を形成すると共に、前記炉床で受けた原料を前記回転炉側に落下させるように押し出す複数のプッシャーを当該炉床の円周方向に配設し、前記原料貯留槽から切出される原料の切出量を前記回転炉の目標投入量に設定するとともに、原料レベルが所定範囲となるように制御し、さらに前記複数のプッシャーの原料押し出しタイミングを前記原料貯留分配部での原料レベルのレベル変化量に基づいて制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１又は８に係る発明によれば、原料貯留槽から切り出す粒塊状の原料の切出量を回転炉に投入する目標投入量に設定し、且つ原料レベルが所定範囲となるように制御することにより、予熱炉の原料貯留分配部に原料が定量供給され、この状態で、プッシャーの押し出しタイミングを原料レベル変化量に基づいて制御することにより、原料分配部での原料レベルを所定範囲内に制御することにより、プッシャーによって予熱炉から回転炉に投入される原料投入量を目標投入量に正確に制御することができるという効果が得られる。
【００１２】
また、請求項２に係る発明によれば、原料レベル検出手段が超音波距離センサで構成されているので、原料貯留分配部内の原料レベルを正確に検出することができるという効果が得られる。
さらに、請求項３に係る発明によれば、原料貯留槽が原料切り出し機構によって原料の切り出し量を制御し、この原料切り出し機構から切り出された原料を水平搬送手段及び垂直搬送手段を介して原料貯留分配部に供給するので、高所に配設される原料貯留分配部に原料を安定供給することができるという効果が得られる。
【００１３】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、原料制御手段で予熱炉に配設されたプッシャーを１つずつ順次原料押し出しタイミングで押し出し制御するので、予熱炉の堆積層に堆積された原料を順次円周方向に均一に押し出して回転炉に投入することができ、予備焼成時間を均一化することができるという効果が得られる。
なおさらに、請求項５に係る発明によれば、前回の原料レベルと今回の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと今回の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出するので、原料レベルの比例及び積分制御を行って回転炉に対する原料投入量を適正に制御することができるという効果が得られる。
【００１４】
また、請求項６に係る発明によれば、前回の原料レベルと今回の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと今回の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出する修正時間算出手段と、該修正時間算出手段で算出した修正時間に基づいて修正した原料押し出しタイミングを保持する回数を設定する修正保持手段とを有するので、修正時間算出手段で原料レベルの比例・積分制御を行い、修正保持手段で原料レベルの微分制御を行うことができ、回転炉に対する原料投入量をより正確に制御することができるという効果が得られる。
【００１５】
さらに、請求項７に係る発明によれば、修正時間算出手段は、前記レベル変化量と、前記目標レベル偏差と、該目標レベル偏差を除算するレベル変化値とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出し、前記レベル変化値を目標レベル偏差の大きさに応じて変更するように構成されているので、目標レベル偏差の大きさに応じて積分制御の制御量を適正状態に変更することができ、さらに正確な回転炉への原料投入量制御を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示す原料焼成装置のシステム構成図である。
【図２】プッシャーの配置構成を示す平面図である。
【図３】キルン運転監視操作画面の一例を示す図である。
【図４】立ち上げ監視操作画面を示す図である。
【図５】吹き降ろし監視操作画面を示す図である。
【図６】制御装置で実行する原料投入制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】図６の通常原料投入制御処理の具体例を示すフローチャートである。
【図８】プッシャーによる原料投入量を示す図である。
【図９】比例・積分・微分制御を行ったときの原料貯留分配部の原料レベル変化を示すタイムチャートである。
【図１０】比例・積分制御を行ったときの原料貯留分配部の原料レベル変化を示すタイムチャートである。
【図１１】製品温度トレンドグラフを表示したキルン運転監視操作画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る原料焼成装置を示すシステム構成図であって、図中、１は焼成を行う石灰石やドロマイト等の粒塊状の原料を貯留する原料ホッパーであって、この原料ホッパー１から切り出された原料が水洗篩２で篩分けされて粒径の大きい原料がベルトコンベヤ３によって原料貯留槽４に投入される。この原料貯留槽４は、下部に原料の切り出し量を制御可能なフィーダー５を有し、このフィーダー５で切り出された原料が水平コンベヤ６を介し、さらにバケットコンベヤで構成される垂直コンベヤ７を介し、この垂直コンベヤ７の上端から排出される原料が投入シュート８を介して予熱炉９に供給される。
【００１８】
この予熱炉９は、上部に原料貯留槽４から投入される原料を貯留して分配する原料貯留分配部１０が形成されていると共に、下部側に鉛直線を中心として所定方向に間欠的に回転駆動される円環板状の炉床１１が配設された予焼成室１２が形成されている。そして、原料貯留分配部１０から複数の分配供給管１３を介して原料が予焼成室１２を構成する上部の炉蓋１４の外周側に供給されることにより、この原料が炉床１１上に円周方向に均一な堆積層１５を形成する。
【００１９】
炉床１１の内周側には排出孔１６が形成され、この排出孔１６と炉蓋１４とによって、堆積層１５の内周側が擂鉢状の斜面となる。堆積層１５の原料は、炉床１１の上面より僅かに上方に離間し且つ法線方向に配設された複数例えば１１本のプッシャー１７によって炉床１１の内周側に押し出されて炉床１１の内周側に形成された排出孔１６に落下し、この排出孔１６に連接する斜め下方に傾斜延長する連通管１８を介して回転炉としてのロータリキルン２０に供給される。
【００２０】
ここで、プッシャー１７は、図２に示すように、炉床１１の円周方向に１１本半径方向にストローク可能に配設されており、このうちストロークが炉床１１の半分までと短く設定された７本のプッシャー１７Ｓと、ストロークが炉床１１の内周縁近傍までと長く設定された４本のプッシャー１７Ｌとで構成されている。そして、短いストロークのプッシャー１７Ｓは２本組で３組構成され、残りが１本組とされ、これらプッシャー１７Ｓの各組間に長いストロークのプッシャー１７Ｌが配置されている。各プッシャー１７Ｓ及び１７Ｌは、連結板１７ａで連結された３本の押し出しロッド１７ｂと、連結板１７ａを進退駆動する油圧シリンダ１７ｃと連結板１７ａを平行移動させるように案内する案内ロッド１７ｄとで構成されている。
【００２１】
また、予焼成室１２では、ロータリキルン２０から連通管１８及び排出孔１６を通って供給され加熱ガスによって堆積層１５に堆積された原料がこれを貫流する際の対流伝熱と堆積層１５の内周側の擂鉢状傾斜面での放射伝熱によって一次焼成される。このように堆積層１５の原料を一次焼成した加熱ガスは、予焼成室１２の上部に設けられた複数の排気管１９を通じて外部に排出される。
【００２２】
ロータリキルン２０は、横型筒状に形成された回転胴２１を有し、この回転胴２１はその中心軸線が水平面に対して僅かな角度θだけ右下がりに傾斜しており、図示しない回転駆動機構によって所定速度で回転駆動される。この回転胴２１の連通管１８が連通された原料供給側端部とは反対側の原料排出側端部にＣガス等の燃焼用ガス及び燃焼用一次空気が供給される燃焼バーナ２２が配設されており、この燃焼バーナ２２から供給される燃焼用ガスが回転胴２１の原料排出側端部の近傍で燃焼され、高温の燃焼ガスを発生して、回転胴２１の温度を１２００℃程度に維持し、回転胴２１内の原料を二次焼成する。
【００２３】
このとき、排出側端部での製品温度を８５０℃〜９３０℃の範囲内に維持して品質の良好な焼成製品を得る。そして、二次焼成された製品は、回転胴２１の原料排出側端部に形成された下方に延長する製品クーラー２３に排出され、この製品クーラー２３に供給される燃焼用二次空気によって高温の製品が２００℃以下に冷却され、製品クーラー２３の下端に形成されたフィーダー２４によって製鋼部署に供給される。このとき、フィーダー２４によって切り出された製品の温度は温度計２５によって計測される。
【００２４】
一方、前述した予熱炉９の排気管１９から排出される高温（例えば３５０℃程度）の排気ガスは排気管１９に設けられた温度計２６で温度が計測されて調湿塔３０に送られる。この調湿塔３０では、排気管１９から供給される排気ガスに対して還流水と空気とを混合したミストを噴霧することにより、排気ガス温度を電気集塵機で取り扱い可能な温度（例えば１４０℃以下）に低下させる。
【００２５】
そして、調湿塔３０から排出される比較的低温の排気ガスが電気集塵機３１に供給され、この電気集塵機３１で排気ガスに含まれる粉粒体等の塵埃が分離され、塵埃が分離された排気ガスが主排風機３２によって煙突３３に送られて大気に放散される。ここで、調湿塔３０、電気集塵機３１、主排風機３２及び煙突３３で排ガス処理機構が構成されている。
【００２６】
また、予熱炉９に対する原料供給制御及び予熱炉９のプッシャー１７の駆動制御によるロータリキルン２０への原料投入量制御と、ロータリキルン２０の温度制御と、予熱炉９からの排ガス温度制御とが制御装置４０で実行される。
この制御装置４０は、ディスプレイ４１に図３に示す焼成装置監視操作画面を表示し、この焼成装置監視操作画面に現在の操業状況を表示すると共に、焼成装置監視操作画面に表示されている操作部を指示することにより、操作部に対応した操作画面を表示する。
【００２７】
すなわち、制御装置４０には、原料貯留槽４に配設された槽重量を計測するロードセル等の重量計５１、貯留レベルを空のときに０％、満タンのときに１００％として計測する超音波レベル計５２、レベル検出するから切り出される原料の切出量を計測する切出量計５３の各計測値が入力されると共に、予熱炉９の原料貯留分配部１０に形成した原料レベルを計測する原料レベル検出手段としての超音波レベル計５４、調湿塔３０の入口の排ガス温度を検出する温度計２６、電気集塵機３１の入口の排ガス温度を検出する温度計２７、プッシャー１７Ｓ及び１７Ｌの作動状態を検出するプッシャー作動状態検出手段としての作動状態センサ５５ａ及び予焼成室１２の出口及び入口の圧力を検出する圧力センサ５５ｂ及び５５ｃの各計測値、ロータリキルン２０の回転胴２１内の温度を検出する赤外線温度計５６、回転胴２１内の焼成製品温度を検出する赤外線温度計５７及び回転胴２１の出口における焼成製品温度を検出する赤外線温度計５８の各検出値、燃焼用ガスの圧力を検出する圧力計５９、流量を検出する流量計６０及び燃焼用一次空気の圧力を検出する圧力計６１、流量を検出する流量計６２の各検出値、並びに調湿塔３０に供給する還流水の圧力を検出する圧力計６３、流量を検出する流量計６４及び空気の流量を検出する流量計６５の各検出値塔が入力され、入力された各検出値を運転監視操作画面に表示されたシステム構成図における該当位置に表示する。
【００２８】
運転監視走査画面に表示されたシステム構成図は、図３に示すように、原料貯留槽４の原料レベルを表示する原料貯留槽表示部７１と、フィーダー５の稼働状態を表示するフィーダー表示部７２と、水平コンベヤ６及び垂直コンベヤ７及び投入シュート８の原料供給系を表示する原料供給系統表示部７３と、原料貯留分配部１０の原料レベルを表示する原料貯留分配部表示部７４と、予熱炉９のプッシャー１７Ｓ及び１７Ｌの稼働状態を表示する予熱炉表示部７５と、ロータリキルン２０の稼働状態を表示するキルン表示部７６と、製品クーラー２３の製品レベルを表示するクーラー表示部７７と、ロータリキルン２０への燃料ガス、燃焼用空気等の燃料供給系統を示す燃料供給系統表示部７８と、調湿塔３０を表示する調湿塔表示部７９と、電気集塵機３１の稼働状態を表示する集塵機表示部８０と、主排風機３２の稼働状態を表示する排風機表示部８１と、煙突３３を表示する煙突表示部８２とを備えている。
【００２９】
また、運転監視操作画面には、操業状態を手動修正する操業状態修正指示部８３、焼成原料の切替時における各部での切替時刻及び温度管理態様を指示する切替時指示部８４、焼成装置を立ち上げる際に使用する立上げ画面の表示を指示する立上げ画面指示部８５、焼成装置を停止させる際に使用する吹降し画面の表示を指示する吹降し画面指示部８６、キルン速度の設定を指示するキルン速度設定指示部８７及び焼成製品温度トレンドグラフの表示を指示する製品温度トレンド指示部８８とを備えている。
そして、運転監視操作画面に設けられた各指示部８３〜８８の何れか１つに例えばマウス４２を操作することによってカーソルを移動させてから例えば左クリックを行うことにより、各指示部８３〜８８に対応する指示操作が実行される。
【００３０】
そして、立ち上げ画面指示部８５を指示することにより、ロータリキルン２０の立ち上げ処理が実行される。この立ち上げ処理は、先ず、主排風機３２を駆動して予熱炉９及びロータリキルン２０内を負圧にしておき、この負圧状態で、燃料バーナ２２に供給される燃焼用ガスを点火して約１時間でロータリキルン２０の回転胴２１内の温度が２００℃に達するように急速加熱制御し、その後２００℃から７５０℃までの間例えば時間当たり３５℃の昇温率で昇温するように燃料用ガス流量を自動制御する。この間に回転胴２１内温度が約３００℃に達するとキルンエンジンを連続運転すると共に、予熱炉９の炉蓋１４の空冷を開始し、約５００℃に達すると回転胴２１を回転駆動する駆動モータの低速回転運転を開始する。
【００３１】
そして、回転胴２１内温度が７５０℃に達すると、予熱炉９からロータリキルン２０への原料投入を開始させる原料投入指令を出力し、これと同時にロータリキルン２０の回転胴２１内の昇温率を時間当たり５０℃となるように増加する。このとき、原料投入量は、初期状態では時間当たり１３ｔ程度で１時間投入し、その後１ｔ／ｈで増量し、回転胴２１内温度が９５０℃に達すると３ｔ／ｈに増量し、回転胴２１内原料量が３３ｔに達したときに１ｔ／ｈの増量に戻し、製品品質を見ながら増産し、この間回転胴２１の回転速度は原料投入時に正常時の半分位からスタートし、増産に伴い徐々に上昇させ、１２００℃近傍で通常操業状態とする後述する原料投入制御処理に対して原料投入制御開始指令を出力する。この立ち上げ処理が開始されると、図４に示す立ち上げ監視操作画面をディスプレイ４１の表示画面に表示し、回転胴２１内の温度変化をトレドグラフとしてトレンドグラフ表示部９１に表示すると共に、回転胴２１の昇温設定条件を条件表示部９２に表示し、さらに回転胴２１の昇温に関する燃料ガス流量、燃焼用１次空気流量、予熱炉９の入口圧力、回転胴温度、予熱炉９の排ガス温度、予熱炉９のプッシャー１７による投入量、ロータリキルン回転速度等が計測表示部９３に表示されると共に、各制御部の稼働状態が稼働状態表示部９４に表示される。
【００３２】
一方、吹き下ろし画面指示部８６を指示操作することにより、ロータリキルン２０を停止させる吹き降ろし処理が実行される。この吹き降ろし処理は、先ず、通常焼成温度（１２００℃近傍）で燃焼用ガスを直ちに消火し、自然冷却時にドラフトを絞って予熱炉９内の負圧を−２０ｍｍＨ2Ｏから−３〜−５ｍｍＨ2Ｏ程度に減少させ、主排風機３２及び各送風機を停止して、ドラフトを無くして予熱炉９及びロータリキルン２０での保温効果を増大させる。この状態で、予熱炉９のプッシャー１７の駆動を停止すると共に、予熱炉９に対する原料投入を停止させる原料投入停止指令を出力する。このとき、予熱炉９からの排ガス温度が上昇する場合には、プッシャー１７を単機運転して原料を回転胴２１内に投入することにより、排ガス温度を減少させる。そして、回転胴２１内の製品の払い出しが完了すると燃焼用の１次及び２次空気の供給を停止させる。そして、回転胴２１内温度が６００℃に低下するとキルンエンジンへ切替え、予熱炉９におけるプッシャー１７の駆動及び炉床１１の回転を完全に停止させ、回転胴２１内温度が２００℃まで低下すると、ロータリキルンを完全停止させる。
【００３３】
この吹き降ろし処理でも、処理が開始されると、図５に示す立ち上げ監視操作画面をディスプレイ４１の表示画面に表示し、回転胴２１内の温度変化をトレドグラフとしてトレンドグラフ表示部１０１に表示すると共に、回転胴２１の昇温設定条件を条件表示部１０２に表示し、さらに回転胴２１の昇温に関する燃料ガス流量、燃焼用１次空気流量、予熱炉９の入口圧力、回転胴温度、予熱炉９の排ガス温度、予熱炉９のプッシャー１７Ｓによる投入量、ロータリキルン回転速度等が計測表示部１０３に表示されると共に、各制御部の稼働状態が稼働状態表示部１０４に表示される。
【００３４】
一方、制御装置４０では、図６に示すロータリキルン２０への原料投入量制御処理を実行する。
この原料投入量制御処理は、制御装置４０に電源が投入されることにより実行開始され、先ず、ステップＳ１で、前述した立ち上げ画面指示部８５に対して指示操作が行われて、所定の昇温パターンでロータリキルン２０を昇温する立ち上げ制御処理が実行され、この立ち上げ制御処理でロータリキルン２０の温度が所定温度（例えば１２００℃）に達したときに、出力される原料投入制御開始指令が入力されたか否かを判定し、原料投入制御開始指令が入力されていないときには原料投入制御開始指令が入力されるまで待機し、原料投入制御開始指令が入力されたときには、ステップＳ２に移行して、前述した吹き降ろし画面指示部８６に対して指示操作が行われて、所定の降温処理でロータリキルン２０を降温する吹き降ろし処理が実行されたときに、この吹き降ろし処理時に出力される原料投入停止指令が入力されたか否かを判定し、原料投入停止指令が入力されたときには前記ステップＳ１に戻り、原料投入停止指令が入力されていないときにはステップＳ３に移行する。
【００３５】
このステップＳ３では、原料貯留槽４に設けられたフィーダー５の目標切り出し量として、ロータリキルン２０への目標投入量を設定し、次いでステップＳ４に移行して、プッシャー１７を順次作動させるための作動間隔を設定して原料押し出しタイミングを制御するプッシャータイマの設定時間Ｔを予め設定した基準設定時間Ｔｓに設定してからステップＳ５に移行する。
【００３６】
このステップＳ５では、原料貯留分配部１０の超音波レベル計５４で検出した原料レベルＬを読込み、次いでステップＳ６に移行して、読込んだ原料レベルＬが予め設定した目標原料レベルＬｔを下回っているか否かを判定し、Ｌ＜ＬｔであるときにはステップＳ７に移行して、原料貯留槽４に設けられたフィーダー５を目標切り出し量となるように駆動開始させてからステップＳ８に移行し、再度超音波レベル計５４で検出した原料レベルＬを読込み、次いでステップＳ９に移行して、原料レベルＬが目標原料レベルＬｔ以上となったか否かを判定し、Ｌ＜Ｌｔであるときには前記ステップＳ８に戻り、Ｌ≧ＬｔであるときにはステップＳ１５に移行する。
【００３７】
また、前記ステップＳ６の判定結果がＬ≧ＬｔであるときにはステップＳ１０に移行して、原料レベルＬが予め設定した上限レベルＬｕを超えているか否かを判定し、Ｌ＞ＬｕであるときにはステップＳ１１に移行して、原料貯留槽４のフィーダー５の駆動を停止してからステップＳ１２に移行し、予熱炉９の短いストロークのプッシャー１７Ｓをプッシャータイマに設定された設定時間間隔で順次１サイクル分駆動してから前記ステップＳ５に戻り、ステップＳ１０の判定結果がＬ≦ＬｕであるときにはステップＳ１３に移行して、原料レベルＬが目標レベルＬｔ以下となったか否かを判定し、Ｌ＞Ｌｔであるときには前記ステップＳ１２に移行し、Ｌ≦ＬｔであるときにはステップＳ１４に移行して原料貯留槽４に設けられたフィーダー５を目標切り出し量で再駆動してからステップＳ１５に移行する。
【００３８】
ステップＳ１５では、予熱炉９の原料貯留分配部１０の原料レベルを目標レベルに維持しながら予熱炉９からロータリキルン２０へ原料を定量投入する通常原料投入制御処理を実行してから前記ステップＳ１に戻る。
この通常原料投入制御処理は、図７に示すように、先ず、ステップＳ２１で、吹き降ろし処理時に出力される原料投入停止指令が入力されたか否かを判定し、原料投入停止指令が入力されたときには通常原料投入制御処理を終了して図６の原料投入量制御処理に復帰し、原料投入停止指令が入力されていないときにはステップＳ２２に移行する。
【００３９】
このステップＳ２２では、超音波レベル計５４で検出した原料貯留分配部１０の原料レベルＬを読込み、次いでステップＳ２３に移行して、原料レベルＬが予め設定した原料貯留分配部１０の上限レベルＬｕ及び下限レベルＬｄ内の許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲内であるときには直接ステップＳ２７に移行し、許容範囲外であるときにはステップＳ２４に移行して、原料レベルＬが上限レベルＬｕを超えているか否かを判定し、Ｌ＞ＬｕであるときにはステップＳ２５に移行して、原料貯留槽４のフィーダー５の切出量を目標切出量から所定量だけ減少させた切出量に制御して、原料供給減少制御を行ってからステップＳ２７に移行し、Ｌ＜Ｌｕであるときには原料レベルＬが下限レベルＬｕを下回っているものと判断してステップＳ２６に移行して、フィーダー５の切出量を目標切出量に所定量だけ増加させた切出量に制御して、原料供給増加制御を行ってからステップＳ２７に移行する。
【００４０】
ステップＳ２７では、予熱炉９の短いストロークのプッシャー１７Ｓをプッシャータイマで設定された設定時間Ｔの間隔で順次駆動して全てのプッシャー１７Ｓが一通り押し出し駆動される１サイクル分押し出し制御を行ってからステップＳ２８に移行する。
このステップＳ２８では、サイクル数ＮをインクリメントしてからステップＳ２９に移行して炉床１１を所定角度分回動させ、次いでステップＳ３０に移行して、プッシャーのサイクル数Ｎが後述するプッシャータイマの設定時間を変更した場合の変更時間に応じて設定される保持する保持サイクル数Ｎｓに達したか否かを判定し、Ｎ＜Ｎｓであるときには前記ステップＳ２１に戻り、Ｎ＝ＮｓであるときにステップＳ３１に移行して、サイクル数Ｎを“０”にクリアしてからステップＳ３２に移行する。
【００４１】
このステップＳ３２では、所定の今回レベル記憶領域に記憶されている前回読込んだ原料レベルＬ(n) を前回値L(n-1) として前回レベル記憶領域に更新記憶すると共に、超音波レベル計５４で検出した今回の原料レベルをＬ(n)として今回レベル記憶領域に記憶してからステップＳ３３に移行する。
このステップＳ３３では、今回の原料レベルＬ(n) から前回の原料レベルＬ(n-1) を減算した値の絶対値（｜Ｌ(n) −Ｌ(n-1) ｜）をレベル変化量ΔＬとして算出し、次いでステップＳ３４に移行して、レベル変化量ΔＬが所定値ΔＬｓ（例えば２％）未満であるか否かを判定し、ΔＬ＜ΔＬｓであるときには原料レベルが殆ど変化しないものと判断してステップＳ３５に移行し、保持サイクル数Ｎｓを“１”に設定してから前記ステップＳ２１に戻り、ΔＬ≧ΔＬｓであるときにはステップＳ３６に移行する。
【００４２】
このステップＳ３６では、目標原料レベルＬｔから今回の原料レベルＬ(n) を減算した値の絶対値（｜Ｌｔ−Ｌ(n) ｜）でなる目標レベル偏差ΔＬｔを算出し、次いでステップＳ３７に移行して、目標レベル偏差ΔＬｔが第１の設定値ΔＬｔ１（例えば８％）以上であるか否かを判定し、ΔＬｔ≧ΔＬｔ１であるときにはステップＳ３８に移行して、レベル制御変化値Ａを“２”に設定してからステップＳ４２に移行する。また、ステップＳ３７の判定結果が、ΔＬｔ＜ΔＬｔ１であるときにはステップＳ３９に移行して、偏差ΔＬｔが第１の設定値ΔＬｔ１より小さい第２の設定値ΔＬｔ２（例えば５％）以上であるか否かを判定し、ΔＬｔ≧ΔＬｔ２であるときにはステップＳ４０に移行して、レベル制御変化値Ａを“４”に設定してからステップＳ４２に移行し、ΔＬｔ＜ΔＬｔ２であるときにはステップＳ４１に移行して、レベル変化値Ａを“６”に設定してからステップＳ４２に移行する。
【００４３】
このステップＳ４２では、今回の原料レベルＬ(n) と前回の原料レベルL(n-1) とに基づいて下記（１）式の演算を行ってプッシャータイマ修正時間Ｘを算出する。
Ｘ＝（Ｌ(n) −Ｌ(n-1) ）＋｛（Ｌｔ−Ｌ(n) ）／Ａ）｝×０．２ …………（１）
次いで、ステップＳ４３に移行して、算出されたプッシャータイマ修正時間Ｘの絶対値｜Ｘ｜が設定値Ｘｓ（例えば４秒）を超えているか否かを判定し、｜Ｘ｜＞ＸｓであるときにはステップＳ４４に移行して、Ｘ＝ＸｓとしてからステップＳ４５に移行し、｜Ｘ｜≦ＸｓであるときにはそのままステップＳ４５に移行する。
【００４４】
このステップＳ４５では、プッシャータイマの基準時間Ｔｓからプッシャータイマ修正時間Ｘを減算した値を設定時間Ｔとして設定し、次いでステップＳ４６に移行して、プッシャータイマ修正時間ＸがＸ≧１であるか否かを判定し、Ｘ＜１であるときにはステップＳ４７に移行して保持サイクル数Ｎｓを“１”に設定してから前記ステップＳ２１に戻り、Ｘ≧１であるときにはステップＳ４８に移行して、プッシャータイマ修正時間ＸがＸ≧２であるか否かを判定し、Ｘ＜２であるときにはステップＳ４９に移行して、保持サイクル数Ｎｓを“２”に設定してから前記ステップＳ２１に戻り、Ｘ≧２であるときにはステップＳ５０に移行して、プッシャータイマ修正時間ＸがＸ≧３であるか否かを判定し、Ｘ＜３であるときにはステップＳ５１に移行して、保持サイクル数Ｎｓを“３”に設定してから前記ステップＳ２１に戻り、Ｘ≧３であるときにはステップＳ５２に移行して、保持サイクル数Ｎｓを“４”に設定してから前記ステップＳ２１に戻る。
この図６及び図７の処理が原料制御手段に対応し、図７のステップＳ３４乃至Ｓ４２の処理が修正時間算出手段に対応し、ステップＳ２８、Ｓ３０、Ｓ４５〜Ｓ５２処理が修正保持手段に対応している。
【００４５】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、原料貯留層４のフィーダー５、水平コンベヤ６、垂直コンベヤ７、予熱炉９、ロータリキルン２０、調湿塔３０、電気集塵機３１及び主排風機３２が停止して、原料焼成システムが停止しているものとし、この状態で、制御装置４０に電源を投入すると、表示制御処理が実行開始される。
【００４６】
この表示制御処理では、原料焼成システムの各部の計測データを収集するが、この場合には原料焼成システム全体が停止状態にあるので、各部の計測データは原料貯留層４及び予熱炉９の原料貯留分配部１０に設けた超音波レベル計５２及び５４では現在の原料レベルの実測データが出力されるが、その他の計測データでは、各部の温度データが該当部署の温度データを出力し、燃焼用ガス等の流量計測データは零となっている。
【００４７】
そして、これら計測データがキルン運転監視操作画面の該当表示箇所に表示データとして組込んだ運転監視操作画面表示情報が形成され、この運転監視操作画面表示情報がディスプレイ４１に出力されて、ディスプレイ４１の表示画面に図３に示す運転監視操作画面が表示される。
この原料焼成システムの停止状態からシステムを立ち上げるには、マウス４２を操作してディスプレイ４１に表示されている運転監視操作画面に表示されている立ち上げ画面指示部８５にカーソルを移動させ、この状態で、左クリックすることにより、立ち上げ画面指示部８５を選択すると、立ち上げ処理が実行開始される。
この立ち上げ処理では、図４に示す立ち上げ監視操作画面が表示され、昇温設定条件を設定する条件表示部９２に予め設定された昇温設定条件即ち例えば７５０℃までの昇温時間及び昇温率と１０００℃までの昇温時間及び昇温率とが表示され、その下側のトレンドグラフ表示部９１にロータリキルン２０の温度変化が表示される。
【００４８】
この立ち上げ処理では、先ず、主排風機３２を駆動して、予熱炉９及びロータリキルン２０内を負圧にする。この負圧状態で、燃料バーナ２２に供給される燃料用ガスに点火して初期状態として約１時間でロータリキルン２０の回転胴２１内の温度を２００℃まで昇温し、その後７５０℃まで設定昇温率（例えば３５℃／ｈ）で昇温する。この間に、回転胴２１内温度が３００℃に達するとキルンエンジンを連続運転とするとともに予熱炉９の炉蓋１４の空冷を開始し、５００℃に達すると回転胴２１を回転駆動する駆動モータの低速回転運転を開始する。その後、回転胴２１内の温度が７５０℃に達すると、予熱炉９からロータリキルン２０への原料投入を開始させ、これと同時に回転胴２１内の昇温率を例えば５０℃／ｈ程度に増加する。
【００４９】
原料投入量は初期状態では時間当たり１３ｔ／ｈ程度で１時間投入し、その後１ｔ／ｈで増量し、回転胴２１内の温度が９５０℃に達すると３ｔ／ｈに増量し、回転胴２１内の原料量が３３ｔに達したときに１ｔ／ｈの増量に戻し、製品品質を見ながら増産する。この間に回転胴２１の回転速度は初期状態で正常操業時の半分位からスタートし、製品の増産に伴い徐々に上昇させ、回転胴２１内温度が１２００℃に達したときに立ち上げ処理を終了して通常操業状態に移行し、原料投入制御開始指令を出力する。
【００５０】
この通常操業状態では、図６に示す原料投入制御処理が実行され、原料投入制御開始指令が入力されることにより、原料貯留槽４からフィーダー５によって切出される原料の目標切出量がロータリキルン２０の通常時の目標投入量に設定され（ステップＳ３）、次いで短いストロークのプッシャー１７Ｓを順次駆動する時間間隔を設定して原料押し出しタイミングを制御するプッシャータイマの設定時間Ｔを基準時間Ｔｓに設定する（ステップＳ４）。
【００５１】
このとき、予熱炉９の原料貯留分配部１０の原料レベルＬを超音波レベル計５４で検出し、検出した原料レベルＬが目標レベルＬｔより少ないときには原料貯留槽４のフィーダー５を目標切出量で駆動することにより、この原料貯留層４から切出される原料が水平コンベヤ６、垂直コンベヤ７及び投入シュート８を通って予熱炉９の原料貯留分配部１０に定量供給し、原料貯留分配部１０の原料レベルＬが目標レベルＬｔに達したときに通常原料投入制御処理に移行する（ステップＳ７〜Ｓ９）。
【００５２】
しかしながら、原料レベルＬが目標レベルＬｔより多い場合には、原料レベルＬが上限レベルＬｕより多いか否かを判定し（ステップＳ１０）、原料レベルＬが上限レベルＬｕより多い場合には、フィーダー５の駆動を一旦停止してから短いストロークのプッシャー１７Ｓをプッシャータイマで設定される設定時間Ｔの間隔で順次１サイクル分駆動して炉床１１の堆積層１５に堆積している原料をロータリキルン２０に投入することにより、原料レベルＬを目標レベルＬｔまで低下させ、目標レベルＬｔに達したときに、フィーダー５を再駆動してからステップＳ１５の通常原料投入制御処理に移行する。
【００５３】
この通常原料投入制御処理では、原料投入停止指令が入力されていないので、先ず、超音波レベル計５４で検出した原料貯留分配部１０の原料レベルＬを読込み（ステップＳ２２）、この原料レベルＬが上限レベルＬｕ及び下限レベルＬｄ間の許容範囲内であるか否かを判定し、前述した前処理で原料レベルＬが略目標レベルＬｔに制御されているので、直接ステップＳ２７に移行して、短いストロークの７本のプッシャー１７Ｓを順次プッシャータイマの基準設定時間Ｔｓに設定された設定時間Ｔの時間間隔で１サイクル分押し出し駆動する。
【００５４】
このように短いストロークのプッシャー１７Ｓを１サイクル分順次押し出し駆動することにより、予焼成室１２の炉床１１上に堆積した原料が内周側に押し出されて排出孔１６に落下し、連通管１８を介してロータリキルン２０の回転胴２１に投入される。このときのロータリキルン２０への投入量は、図８で実線図示のように、各プッシャー１７Ｓが作動される毎に所定量の原料が投入されることになり、ロータリキルン２０への原料投入が連続的に行われ、原料投入が偏ることなく安定した原料投入を確保することができる。
【００５５】
因みに、ストロークの長いプッシャー１７Ｌを駆動する場合には、図８で点線図示のように、１つのプッシャー１７Ｌを作動させたときの投入量がストロークの短いプッシャー１７Ｓを作動させたとの約３倍程度となるため、単位時間当たりの投入量が等しくするためにストロークの短いプッシャー１７Ｓを４回作動させる間にストロークの長いプッシャー１７Ｌを１回作動させることになり、ロータリキルン２０への原料投入が間欠的となってロータリキルン２０の負荷変動を生じることになる。
このプッシャー１７Ｓによる押し出し量即ちロータリキルン２０への原料投入量が原料貯留分配部１０に供給される原料供給量と一致すれば、超音波レベル計５４で検出される原料貯留分配部１０の原料レベルＬが目標レベルＬｔを細かな変動はあるが略維持することができる。
【００５６】
そして、予熱炉９に堆積する原料は堆積層１５に堆積している間にロータリキルン２０から供給される燃焼ガスによって一次焼成され、この一次焼成された原料がプッシャー１７Ｓによってロータリキルン２０の回転胴２１に供給され、この回転胴２１内で排出側に徐々に向かいながら二次焼成されて、製品温度が所定品質を維持する８５０℃〜９５０℃の範囲に調整されて製品クーラー２３に排出され、この製品クーラー２３で二次空気によって空冷されてフィーダー２４によって製鋼所に送られる。
【００５７】
一方、予熱炉９に供給されたロータリキルン２０からの燃焼ガスは、堆積層１５で熱交換した後高温（例えば３５０℃）の排ガスとして排気管１９を介して調湿塔３０に供給され、この調湿塔３０で排ガスに還流水に空気を混合して形成したミストを吹きかけることにより、電気集塵機３１での許容温度となる１４０℃以下に冷却し、この冷却した排ガスを電気集塵機３１に供給して排ガスに含まれるダストを分離し、ダストを分離して清浄化された排ガスが主排風機３２を介して煙突３３から大気に放散される。
【００５８】
また、短いストロークのプッシャー１７Ｓの１サイクル分の押し出し駆動が終了すると、初期設定で“０”に設定されたサイクル数Ｎがインクリメントされて“１”となり（ステップＳ２８）、次いで炉床１１を所定角度分だけ回動させる（ステップＳ２９）。
このとき、サイクル数Ｎが初期設定時に“１”に設定された保持サイクル数Ｎｓに一致すると、サイクル数Ｎを“０”にクリアし（ステップＳ３１）、次いで前回の原料レベルＬ(n) を前回原料レベルＬ(n-1) として記憶すると共に、今回の原料レベルＬを読込んで、これを今回の原料レベルＬ(n) として記憶する（ステップＳ３２）。
【００５９】
そして、記憶された今回の原料レベルＬ(n) から前回の原料レベルＬ(n-1) を減算した値の絶対値をレベル変化量ΔＬとして算出し（ステップＳ３３）、算出したレベル変化量ΔＬが予め設定した設定値ΔＬｓより小さいとき即ち原料貯留分配部１０のレベル変化が少ないときにはステップＳ３５で保持サイクル数Ｎｓを“１”に設定してからステップＳ２１に戻り、短いストロークのプッシャー１７Ｓを基準設定時間Ｔｓに設定されたプッシャータイマの設定時間Ｔで順次１サイクル分駆動し、次いで炉床１１を所定角度だけ回動させる原料投入処理を繰り返す。
【００６０】
この原料投入処理を繰り返しているうちに、レベル変化量ΔＬが増加して、設定値ΔＬｓ以上となると、レベル変化が大きいものと判断して、今回の原料レベルＬ(n) と目標レベルＬｔとの偏差の絶対値を目標レベル偏差ΔＬｔとして算出する（ステップＳ３６）。
このとき、算出した目標レベル偏差ΔＬｔの大きさによって、レベル変化値Ａを設定する。このレベル変化値Ａは目標レベル偏差ΔＬｔが一番大きな値の第１の設定値ΔＬｔ１以上であるときには“２”に設定され（ステップＳ３８）、この第１の設定値ΔＬｔ１より小さい第２の設定値ΔＬｔ２以上であるときには“４”に設定され（ステップＳ４０）、第２の設定値ΔＬｔ２未満であるときには“６”に設定される（ステップＳ４１）。
【００６１】
そして、今回の原料レベルＬ(n) 、前回の原料レベルＬ(n-1) 、目標レベルＬｔ及びレベル変化値Ａに基づいて前記（１）式の演算を行うことにより、プッシャータイマ修正時間Ｘを算出する（ステップＳ４２）。
算出したプッシャータイマ修正時間Ｘの絶対値｜Ｘ｜が予め設定した設定時間Ｘｓ（例えば４秒）より長いときには、プッシャータイマ修正時間Ｘを設定時間Ｘｓに制限し（ステップＳ４４）、このプッシャータイマ修正時間Ｘを基準設定時間Ｔｓに加算してプッシャータイマの設定時間Ｔを算出する（ステップＳ４５）。
【００６２】
このため、例えば原料貯留槽４から供給される原料の粒度が大きくなることにより、短いストロークのプッシャー１７Ｓの１サイクル分の押し出し動作によるロータリキルン２０への原料投入量が原料貯留槽４から原料貯留分配部１０に供給される原料供給量に比較して多くなって、今回の原料レベルＬ(n) が前回の原料レベルＬ(n-1) より減少している場合即ちレベル変化量ΔＬが負である場合で且つ今回の原料レベルＬ(n) が目標原料レベルＬｔより大きい場合即ち目標レベル偏差ΔＬｔが負である場合には、前記（１）式で算出されるプッシャータイマ修正時間Ｘが負の値となることから、プッシャータイマの設定時間Ｔが基準設定時間Ｔｓより増加することになる。このため、プッシャー１７Ｓの１サイクル分の時間が基準設定時間Ｔｓに設定されている場合に比較して長くなることにより、ロータリキルン２０への原料投入量が原料貯留分配部１０に供給される原料供給量に近づくように減少し、目標原料レベルＬｔを維持しながら原料供給量と原料投入量とをバランスさせてロータリキルン２０への原料定量投入を確保することができる。
【００６３】
逆に、例えば原料貯留槽４から供給される原料の粒度が小さくなることにより、短いストロークのプッシャー１７Ｓの１サイクル分の押し出し動作によるロータリキルン２０への原料投入量が原料貯留槽４から原料貯留分配部１０に供給される原料供給量に比較して少なくなって、今回の原料レベルＬ(n) が前回の原料レベルＬ(n-1) より増加している場合即ちレベル変化量ΔＬが正である場合で且つ今回の原料レベルＬ(n) が目標原料レベルＬｔより大きい場合即ち目標レベル偏差ΔＬｔが正である場合には、前記（１）式で算出されるプッシャータイマ修正時間Ｘが正の値となることから、プッシャータイマの設定時間Ｔが基準設定時間Ｔｓより減少することになる。このため、プッシャー１７Ｓの１サイクル分の時間が基準設定時間Ｔｓに設定されている場合に比較して短くなることにより、ロータリキルン２０への原料投入量が原料貯留分配部１０に供給される原料供給量に近づくように増加し、目標原料レベルＬｔを維持しながら原料供給量と原料投入量とをバランスさせてロータリキルン２０への原料定量投入を確保することができる。
【００６４】
しかも、目標レベル偏差ΔＬｔの値が大きくなる程レベル制御変化値Ａが減少するので、前記（１）式における積分項を表す右辺第２項の値が大きくなり、目標レベル偏差ΔＬｔを“０”とするように即ち原料レベルＬが目標原料レベルＬｔを維持するように積分制御される。
さらに、算出されたプッシャータイマ修正時間Ｘの大きさが大きくなるに従って、保持サイクル数Ｎｓも順次“１”から“４”まで増加することになり、プッシャータイマの設定時間Ｔが変更された場合にプッシャータイマ修正時間Ｘが大きくなる程変更されたプッシャータイマの設定時間Ｔを維持するプッシャー１７Ｓのサイクル数が増加することになり、原料投入量の修正幅も大きくなってロータリキルン２０への投入量を素早く修正する所謂微分制御を行うことができる。
【００６５】
このように、前記（１）式に従って、プッシャータイマ修正時間Ｘを算出することにより、比例・積分制御を行い、且つ算出したプッシャータイマ修正時間Ｘに基づいて保持サイクル数を設定する微分制御を行うので、原料粒度が変わることによるプッシャー１７Ｓの原料投入量の変化が生じても、原料貯留分配部１０内の原料レベルＬを図９に示すように、目標原料レベルＬｔを略維持することができる。
【００６６】
因みに、保持サイクル数Ｎｓを変更する微分制御を行わず、レベル変化量ΔＬによるプッシャータイマ修正時間の比率を増加させることによる比例・積分制御を行う場合には、図１０に示すように原料レベルＬが上限レベルＬｕ及び下限レベルＬｄの許容範囲内ではあるが目標原料レベルＬｔに対して上下に大きく変動することになり、ロータリキルン２０への原料投入量を正確に制御することができないものであった。
【００６７】
また、通常操業状態で、炉床１１の内周縁側にダスト等が固着した場合を想定して、例えば１週間に１度程度長いストロークのプッシャー１７Ｌを１サイクル分押し出し駆動することにより、プッシャー１７Ｌの先端を炉床１１の内周縁近傍まで移動させることにより、ダスト等の固着物を剥がして排出孔１６に落下させる長いストロークのプッシャー駆動制御を行うことが好ましい。この場合、長いストロークのプッシャー１７Ｌの駆動間隔を制御するために短いストロークのプッシャー１７Ｓを制御するプッシャータイマを、長いストロークのプッシャー１７Ｌによる原料投入量が短いストロークのプッシャー１７Ｓによる原料投入量と一致する設定時間に設定する。なお、プッシャータイマとしては別途長いストロークのプッシャー１７Ｌ用のプッシャータイマを設けるようにしてもよい。
【００６８】
さらには、プッシャータイマの設定時間Ｔと原料レベルＬの変化量とを監視して、原料レベルＬの変化量が通常制御時の変化量より所定量以上少なくなったときに、炉床１１の内周縁部にダスト固着等が発生したものと判断して、自動的に長いストロークのプッシャー１７Ｌを１サイクル分駆動するようにしてもよい。
また、通常操業状態で、製品温度のトレンドグラフを表示したい場合には、製品温度トレンド指示部８８をマウス４２によって選択することにより、図１１に示すように、製品温度のトレンドグラフをキルン運転監視操作画面の左下側に表示することができ、製品温度の推移を一目瞭然に表示することができ、オペレータが容易に視認することができる。
【００６９】
さらに、通常操業状態において、原料貯留槽４に貯留されている原料が例えばドロマイトであり、このドロマイトを予熱炉９を介してロータリキルン２０に供給して焼成している状態で、焼成原料を例えば石灰石に変更する場合には、この原料の変更に応じてロータリキルン２０での焼成温度も変更する必要があるので、原料貯留槽４内のドロマイトが空になって新たに石灰石を投入する状態となった時点で、切替時指示部８４をマウス４２で選択して、その焼成切替表示部８４ａに焼成切替を行うドロマイト→石灰石右を設定すると共に、切り替えた原料が焼成される時刻を焼成時刻表示部８４ｂに表示し、この昇温率又は降温率が昇温率表示部８４ｃ又は降温率表示部８４ｄに生じされ、さらにロータリキルン２０から排出される切替え前の原料と切替え後の原料比が５０％ずつとなるまでの時間が製品切替時間表示部８４ｆに表示される。このため、原料切替え時にオペレータが交代した場合に原料切替えの申し送りを忘れた場合でも、この切替時指示部８４に表示されているデータを視認することにより、原料切替中であることを直ちに把握することができる。
【００７０】
その後、正常操業状態から原料焼成システムを停止させる場合には、図３に示すキルン運転監視操作画面で、吹き下ろし画面指示部８６をマウス４２によって選択することにより、図５に示す吹き降ろし監視操作画面がディスプレイ４１の表示部に表示され、この吹き降ろし監視操作画面で停止ボタンを操作することにより、ロータリキルン２０の回転胴２１に設けた燃焼バーナ２２で燃焼用ガスが直ちに消火され、これと同時にドラフトを絞って予熱炉９内の負圧を減少させると共に、主排風機３２及び各種送風機を停止して、ドラフトを無くして予熱炉９及びロータリキルン２０での保温効果を増大させる。この状態で、予熱炉９のプッシャー１７の駆動を停止させる。このとき、予熱炉９からの排ガス温度を監視してこれが増加する場合にはプッシャー１７を単機運転してロータリキルン２０内に原料を投入することにより、排ガス温度上昇を低下させる。その後、回転胴２１内に残留する製品の払い出しが全て完了すると、燃焼用の一次空気及び二次空気の供給を停止し、回転胴２１内の温度６００℃まで低下すると駆動モータからキルンエンジンに切替え、予熱炉９のプッシャー１７の駆動及び炉床１１の回転を完全に停止され、回転胴２１内温度が２００℃まで低下するとロータリキルン２０を完全に停止させる。
【００７１】
なお、上記実施形態においては、キルン運転監視操作画面の各指示部をマウス４２によって選択指示する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、キーボード４３からカーソルを操作して、実行キーで選択することもでき、さらにはディスプレイ４１の表示画面にタッチセンサを設け、このタッチセンサでオペレータのタッチ位置を検出して、指示部の選択を入力するようにしてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態においては、予熱炉９からの排ガスを処理するために電気集塵機を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の機械式集塵機を適用することもでき、この場合には許容温度が高いため、調湿塔３０を省略することができる。
さらに、上記実施形態においては、ロータリキルン２０の燃焼用バーナ２２に燃焼用ガスを供給する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、重油、石炭等の他の液体又は固体燃料を使用するようにしてもよい。
【００７３】
さらに、上記実施形態においては、キルン運転監視操作画面に原料焼成システムの全体構成図を表示する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、原料焼成システムの構成を分割表示し、所望の表示を選択するようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態においては、ストロークの短いプッシャー１７Ｓを１つずつ順次押し出し駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、複数のプッシャー１７Ｓを同時に押し出し駆動するようにしてもよい。この場合には、プッシャータイマの設定時間Ｔを、プッシャー１７Ｓを１つずつ押し出し駆動する場合の複数倍とすればよく、ロータリキルン２０への原料投入量が間欠的に変化することになるが、所定時間当たりの原料投入量の変化は抑制することができる。同様に、ストロークの長いプッシャー１７Ｌを順次押し出し駆動するようにしてもよい。
【００７４】
なおさらに、上記実施形態においては、原料貯留分配部１０の原料レベルＬを超音波レベル計５４で検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、レーザー距離計等の他のレベル検出器を適用することができる。
また、上記実施形態においては、原料貯留分配部１０の原料レベルを目標原料レベルＬｔを維持するように制御する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、目標原料レベルＬｔに許容範囲を設け、この許容範囲を維持するように原料レベルを制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…原料ホッパー、２…水洗篩、４…原料貯留槽、５…フィーダー、６…水平コンベヤ、７…垂直コンベヤ、８…投入シュート、９…予熱炉、１０…原料貯留分配部、１１…炉床、１２…予焼成室、１３…分配供給管、１４…炉蓋、１５…堆積層、１６…排出孔、１７…プッシャー、１７Ｓ…短ストロークプッシャー、１７Ｌ…長ストロークプッシャー、１８…連通管、１９…排気管、２０…ロータリキルン、２１…回転胴、２２…燃焼用バーナ、２３…製品クーラー、３０…調湿塔、３１…電気集塵機、３２…主排風機、３３…煙突、４０…制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料貯留槽から切り出した石灰石、ドロマイト等の粒塊状の原料を、鉛直線を中心として回転する環状の炉床を有する予熱炉で予熱してから回転胴を有する回転炉に投入して焼成するようにした原料焼成装置及び原料焼成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の原料焼成装置としては、例えば外部から供給される粒塊状の原料を受けて堆積層を形成する堆積面を備え、堆積層の原料を半径方向に押し出すプッシャーを有する予熱装置と、該予熱装置に連通して上記堆積面からプッシャーによって順次落下される原料を受け、回転しつつ該原料を排出部に移動せしめる回転炉とを有し、該回転炉の排出部には加熱ガスを回転炉内に送入する加熱ガス送入管が備えられていて、該加熱ガスが回転炉から上記予熱装置に向け原料の流れに対して向流した後に、上記堆積層を貫流する焼成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４２０６２３号公報（第１頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、予熱炉と回転炉とを連接した原料焼成装置が開示されているが、その制御方法については具体例が全く開示されておらず、原料予熱炉への原料投入量及び予熱炉から回転炉への原料投入量を最適に制御することが困難であるというという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、予熱炉及び回転炉への原料投入量を最適状態に制御することができる原料焼成装置及び原料焼成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る原料焼成装置は、鉛直線を中心として回転する環状の炉床上に外部の原料貯留槽から切り出されて供給される粒塊状の原料を受ける予熱炉と、該予熱炉に連通して前記炉床から落下する原料を回転胴内に受け、当該回転胴の回転に伴って原料を排出部に移動させる回転炉とを備えた原料焼成装置において、
前記予熱炉は上部に形成した前記原料貯留槽から供給される原料を受けて前記炉床に分配供給する原料貯留分配部と、前記炉床で受けた原料を前記回転炉側に落下させるように押し出す当該炉床の円周方向に配設された複数のプッシャーと、前記原料貯留分配部内の原料レベルを検出する原料レベル検出手段と、前記原料貯留槽から切出される原料の目標切出量を前記回転炉の目標投入量に設定するとともに、前記原料レベル検出手段で検出した原料レベルが所定範囲となるように制御し、さらに前記複数のプッシャーの押し出しタイミングを前記原料レベル検出手段で検出した原料レベルのレベル変化量に基づいて制御する原料制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に係る原料焼成装置は、請求項１に係る発明において、前記原料レベル検出手段が、原料貯留分配部の頂部内に配設した超音波距離センサで構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る原料焼成装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記原料貯留槽が、下部に原料切り出し量を制御する原料切り出し機構が配設され、該原料切り出し機構から切り出した原料を水平搬送手段及び垂直搬送手段を介して前記原料貯留分配部に供給するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
さらにまた、請求項４に係る原料焼成装置は、請求項１乃至３の何れかの発明において、前記原料制御手段が、前記プッシャーを順次作動させるための作動間隔を設定して原料押し出しタイミングを制御するプッシャータイマの設定時間の間隔で当該プッシャーを順番に１つずつ押し出し制御するように構成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項５に係る原料焼成装置は、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記原料制御手段は、前記プッシャーが少なくとも一通り押し出し駆動される押し出し制御終了時の原料レベルと前回押し出し制御終了時の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと前記押し出し制御終了時の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出する修正時間算出手段を有することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項６に係る原料焼成装置は、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記原料制御手段は、前記プッシャーが一通り押し出し駆動される１サイクル分の押し出し制御を保持サイクル数行った押し出し制御終了時の原料レベルと前回押し出し制御終了時の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと前記押し出し制御終了時の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出する修正時間算出手段と、該修正時間算出手段で算出した修正時間に基づいて前記保持サイクル数を設定する修正保持手段とを有することを特徴としている。
【０００９】
さらに、請求項７に係る原料焼成装置は、請求項５又は６に係る発明において、前記修正時間算出手段は、前記レベル変化量と、前記目標レベル偏差と、該目標レベル偏差を除算するレベル変化値とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出し、前記レベル変化値を目標レベル偏差の大きさに応じて変更するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
さらにまた、請求項８に係る原料焼成方法は、原料貯留槽から切り出した粒塊状の原料を、鉛直線を中心として回転する環状の炉床を有する予熱炉で予熱してから回転胴を有する回転炉に投入して焼成するようにした原料焼成方法において、前記予熱炉の上部に前記原料貯留槽から供給される原料を受けて前記炉床に分配供給する原料貯留分配部を形成すると共に、前記炉床で受けた原料を前記回転炉側に落下させるように押し出す複数のプッシャーを当該炉床の円周方向に配設し、前記原料貯留槽から切出される原料の切出量を前記回転炉の目標投入量に設定するとともに、原料レベルが所定範囲となるように制御し、さらに前記複数のプッシャーの原料押し出しタイミングを前記原料貯留分配部での原料レベルのレベル変化量に基づいて制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１又は８に係る発明によれば、原料貯留槽から切り出す粒塊状の原料の切出量を回転炉に投入する目標投入量に設定し、且つ原料レベルが所定範囲となるように制御することにより、予熱炉の原料貯留分配部に原料が定量供給され、この状態で、プッシャーの押し出しタイミングを原料レベル変化量に基づいて制御することにより、原料分配部での原料レベルを所定範囲内に制御することにより、プッシャーによって予熱炉から回転炉に投入される原料投入量を目標投入量に正確に制御することができるという効果が得られる。
【００１２】
また、請求項２に係る発明によれば、原料レベル検出手段が超音波距離センサで構成されているので、原料貯留分配部内の原料レベルを正確に検出することができるという効果が得られる。
さらに、請求項３に係る発明によれば、原料貯留槽が原料切り出し機構によって原料の切り出し量を制御し、この原料切り出し機構から切り出された原料を水平搬送手段及び垂直搬送手段を介して原料貯留分配部に供給するので、高所に配設される原料貯留分配部に原料を安定供給することができるという効果が得られる。
【００１３】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、原料制御手段で予熱炉に配設されたプッシャーを１つずつ順次原料押し出しタイミングで押し出し制御するので、予熱炉の堆積層に堆積された原料を順次円周方向に均一に押し出して回転炉に投入することができ、予備焼成時間を均一化することができるという効果が得られる。
なおさらに、請求項５に係る発明によれば、前回の原料レベルと今回の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと今回の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出するので、原料レベルの比例及び積分制御を行って回転炉に対する原料投入量を適正に制御することができるという効果が得られる。
【００１４】
また、請求項６に係る発明によれば、前回の原料レベルと今回の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと今回の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出する修正時間算出手段と、該修正時間算出手段で算出した修正時間に基づいて修正した原料押し出しタイミングを保持する回数を設定する修正保持手段とを有するので、修正時間算出手段で原料レベルの比例・積分制御を行い、修正保持手段で原料レベルの微分制御を行うことができ、回転炉に対する原料投入量をより正確に制御することができるという効果が得られる。
【００１５】
さらに、請求項７に係る発明によれば、修正時間算出手段は、前記レベル変化量と、前記目標レベル偏差と、該目標レベル偏差を除算するレベル変化値とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出し、前記レベル変化値を目標レベル偏差の大きさに応じて変更するように構成されているので、目標レベル偏差の大きさに応じて積分制御の制御量を適正状態に変更することができ、さらに正確な回転炉への原料投入量制御を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示す原料焼成装置のシステム構成図である。
【図２】プッシャーの配置構成を示す平面図である。
【図３】キルン運転監視操作画面の一例を示す図である。
【図４】立ち上げ監視操作画面を示す図である。
【図５】吹き降ろし監視操作画面を示す図である。
【図６】制御装置で実行する原料投入制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】図６の通常原料投入制御処理の具体例を示すフローチャートである。
【図８】プッシャーによる原料投入量を示す図である。
【図９】比例・積分・微分制御を行ったときの原料貯留分配部の原料レベル変化を示すタイムチャートである。
【図１０】比例・積分制御を行ったときの原料貯留分配部の原料レベル変化を示すタイムチャートである。
【図１１】製品温度トレンドグラフを表示したキルン運転監視操作画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る原料焼成装置を示すシステム構成図であって、図中、１は焼成を行う石灰石やドロマイト等の粒塊状の原料を貯留する原料ホッパーであって、この原料ホッパー１から切り出された原料が水洗篩２で篩分けされて粒径の大きい原料がベルトコンベヤ３によって原料貯留槽４に投入される。この原料貯留槽４は、下部に原料の切り出し量を制御可能なフィーダー５を有し、このフィーダー５で切り出された原料が水平コンベヤ６を介し、さらにバケットコンベヤで構成される垂直コンベヤ７を介し、この垂直コンベヤ７の上端から排出される原料が投入シュート８を介して予熱炉９に供給される。
【００１８】
この予熱炉９は、上部に原料貯留槽４から投入される原料を貯留して分配する原料貯留分配部１０が形成されていると共に、下部側に鉛直線を中心として所定方向に間欠的に回転駆動される円環板状の炉床１１が配設された予焼成室１２が形成されている。そして、原料貯留分配部１０から複数の分配供給管１３を介して原料が予焼成室１２を構成する上部の炉蓋１４の外周側に供給されることにより、この原料が炉床１１上に円周方向に均一な堆積層１５を形成する。
【００１９】
炉床１１の内周側には排出孔１６が形成され、この排出孔１６と炉蓋１４とによって、堆積層１５の内周側が擂鉢状の斜面となる。堆積層１５の原料は、炉床１１の上面より僅かに上方に離間し且つ法線方向に配設された複数例えば１１本のプッシャー１７によって炉床１１の内周側に押し出されて炉床１１の内周側に形成された排出孔１６に落下し、この排出孔１６に連接する斜め下方に傾斜延長する連通管１８を介して回転炉としてのロータリキルン２０に供給される。
【００２０】
ここで、プッシャー１７は、図２に示すように、炉床１１の円周方向に１１本半径方向にストローク可能に配設されており、このうちストロークが炉床１１の半分までと短く設定された７本のプッシャー１７Ｓと、ストロークが炉床１１の内周縁近傍までと長く設定された４本のプッシャー１７Ｌとで構成されている。そして、短いストロークのプッシャー１７Ｓは２本組で３組構成され、残りが１本組とされ、これらプッシャー１７Ｓの各組間に長いストロークのプッシャー１７Ｌが配置されている。各プッシャー１７Ｓ及び１７Ｌは、連結板１７ａで連結された３本の押し出しロッド１７ｂと、連結板１７ａを進退駆動する油圧シリンダ１７ｃと連結板１７ａを平行移動させるように案内する案内ロッド１７ｄとで構成されている。
【００２１】
また、予焼成室１２では、ロータリキルン２０から連通管１８及び排出孔１６を通って供給され加熱ガスによって堆積層１５に堆積された原料がこれを貫流する際の対流伝熱と堆積層１５の内周側の擂鉢状傾斜面での放射伝熱によって一次焼成される。このように堆積層１５の原料を一次焼成した加熱ガスは、予焼成室１２の上部に設けられた複数の排気管１９を通じて外部に排出される。
【００２２】
ロータリキルン２０は、横型筒状に形成された回転胴２１を有し、この回転胴２１はその中心軸線が水平面に対して僅かな角度θだけ右下がりに傾斜しており、図示しない回転駆動機構によって所定速度で回転駆動される。この回転胴２１の連通管１８が連通された原料供給側端部とは反対側の原料排出側端部にＣガス等の燃焼用ガス及び燃焼用一次空気が供給される燃焼バーナ２２が配設されており、この燃焼バーナ２２から供給される燃焼用ガスが回転胴２１の原料排出側端部の近傍で燃焼され、高温の燃焼ガスを発生して、回転胴２１の温度を１２００℃程度に維持し、回転胴２１内の原料を二次焼成する。
【００２３】
このとき、排出側端部での製品温度を８５０℃〜９３０℃の範囲内に維持して品質の良好な焼成製品を得る。そして、二次焼成された製品は、回転胴２１の原料排出側端部に形成された下方に延長する製品クーラー２３に排出され、この製品クーラー２３に供給される燃焼用二次空気によって高温の製品が２００℃以下に冷却され、製品クーラー２３の下端に形成されたフィーダー２４によって製鋼部署に供給される。このとき、フィーダー２４によって切り出された製品の温度は温度計２５によって計測される。
【００２４】
一方、前述した予熱炉９の排気管１９から排出される高温（例えば３５０℃程度）の排気ガスは排気管１９に設けられた温度計２６で温度が計測されて調湿塔３０に送られる。この調湿塔３０では、排気管１９から供給される排気ガスに対して還流水と空気とを混合したミストを噴霧することにより、排気ガス温度を電気集塵機で取り扱い可能な温度（例えば１４０℃以下）に低下させる。
【００２５】
そして、調湿塔３０から排出される比較的低温の排気ガスが電気集塵機３１に供給され、この電気集塵機３１で排気ガスに含まれる粉粒体等の塵埃が分離され、塵埃が分離された排気ガスが主排風機３２によって煙突３３に送られて大気に放散される。ここで、調湿塔３０、電気集塵機３１、主排風機３２及び煙突３３で排ガス処理機構が構成されている。
【００２６】
また、予熱炉９に対する原料供給制御及び予熱炉９のプッシャー１７の駆動制御によるロータリキルン２０への原料投入量制御と、ロータリキルン２０の温度制御と、予熱炉９からの排ガス温度制御とが制御装置４０で実行される。
この制御装置４０は、ディスプレイ４１に図３に示す焼成装置監視操作画面を表示し、この焼成装置監視操作画面に現在の操業状況を表示すると共に、焼成装置監視操作画面に表示されている操作部を指示することにより、操作部に対応した操作画面を表示する。
【００２７】
すなわち、制御装置４０には、原料貯留槽４に配設された槽重量を計測するロードセル等の重量計５１、貯留レベルを空のときに０％、満タンのときに１００％として計測する超音波レベル計５２、レベル検出するから切り出される原料の切出量を計測する切出量計５３の各計測値が入力されると共に、予熱炉９の原料貯留分配部１０に形成した原料レベルを計測する原料レベル検出手段としての超音波レベル計５４、調湿塔３０の入口の排ガス温度を検出する温度計２６、電気集塵機３１の入口の排ガス温度を検出する温度計２７、プッシャー１７Ｓ及び１７Ｌの作動状態を検出するプッシャー作動状態検出手段としての作動状態センサ５５ａ及び予焼成室１２の出口及び入口の圧力を検出する圧力センサ５５ｂ及び５５ｃの各計測値、ロータリキルン２０の回転胴２１内の温度を検出する赤外線温度計５６、回転胴２１内の焼成製品温度を検出する赤外線温度計５７及び回転胴２１の出口における焼成製品温度を検出する赤外線温度計５８の各検出値、燃焼用ガスの圧力を検出する圧力計５９、流量を検出する流量計６０及び燃焼用一次空気の圧力を検出する圧力計６１、流量を検出する流量計６２の各検出値、並びに調湿塔３０に供給する還流水の圧力を検出する圧力計６３、流量を検出する流量計６４及び空気の流量を検出する流量計６５の各検出値塔が入力され、入力された各検出値を運転監視操作画面に表示されたシステム構成図における該当位置に表示する。
【００２８】
運転監視走査画面に表示されたシステム構成図は、図３に示すように、原料貯留槽４の原料レベルを表示する原料貯留槽表示部７１と、フィーダー５の稼働状態を表示するフィーダー表示部７２と、水平コンベヤ６及び垂直コンベヤ７及び投入シュート８の原料供給系を表示する原料供給系統表示部７３と、原料貯留分配部１０の原料レベルを表示する原料貯留分配部表示部７４と、予熱炉９のプッシャー１７Ｓ及び１７Ｌの稼働状態を表示する予熱炉表示部７５と、ロータリキルン２０の稼働状態を表示するキルン表示部７６と、製品クーラー２３の製品レベルを表示するクーラー表示部７７と、ロータリキルン２０への燃料ガス、燃焼用空気等の燃料供給系統を示す燃料供給系統表示部７８と、調湿塔３０を表示する調湿塔表示部７９と、電気集塵機３１の稼働状態を表示する集塵機表示部８０と、主排風機３２の稼働状態を表示する排風機表示部８１と、煙突３３を表示する煙突表示部８２とを備えている。
【００２９】
また、運転監視操作画面には、操業状態を手動修正する操業状態修正指示部８３、焼成原料の切替時における各部での切替時刻及び温度管理態様を指示する切替時指示部８４、焼成装置を立ち上げる際に使用する立上げ画面の表示を指示する立上げ画面指示部８５、焼成装置を停止させる際に使用する吹降し画面の表示を指示する吹降し画面指示部８６、キルン速度の設定を指示するキルン速度設定指示部８７及び焼成製品温度トレンドグラフの表示を指示する製品温度トレンド指示部８８とを備えている。
そして、運転監視操作画面に設けられた各指示部８３〜８８の何れか１つに例えばマウス４２を操作することによってカーソルを移動させてから例えば左クリックを行うことにより、各指示部８３〜８８に対応する指示操作が実行される。
【００３０】
そして、立ち上げ画面指示部８５を指示することにより、ロータリキルン２０の立ち上げ処理が実行される。この立ち上げ処理は、先ず、主排風機３２を駆動して予熱炉９及びロータリキルン２０内を負圧にしておき、この負圧状態で、燃料バーナ２２に供給される燃焼用ガスを点火して約１時間でロータリキルン２０の回転胴２１内の温度が２００℃に達するように急速加熱制御し、その後２００℃から７５０℃までの間例えば時間当たり３５℃の昇温率で昇温するように燃料用ガス流量を自動制御する。この間に回転胴２１内温度が約３００℃に達するとキルンエンジンを連続運転すると共に、予熱炉９の炉蓋１４の空冷を開始し、約５００℃に達すると回転胴２１を回転駆動する駆動モータの低速回転運転を開始する。
【００３１】
そして、回転胴２１内温度が７５０℃に達すると、予熱炉９からロータリキルン２０への原料投入を開始させる原料投入指令を出力し、これと同時にロータリキルン２０の回転胴２１内の昇温率を時間当たり５０℃となるように増加する。このとき、原料投入量は、初期状態では時間当たり１３ｔ程度で１時間投入し、その後１ｔ／ｈで増量し、回転胴２１内温度が９５０℃に達すると３ｔ／ｈに増量し、回転胴２１内原料量が３３ｔに達したときに１ｔ／ｈの増量に戻し、製品品質を見ながら増産し、この間回転胴２１の回転速度は原料投入時に正常時の半分位からスタートし、増産に伴い徐々に上昇させ、１２００℃近傍で通常操業状態とする後述する原料投入制御処理に対して原料投入制御開始指令を出力する。この立ち上げ処理が開始されると、図４に示す立ち上げ監視操作画面をディスプレイ４１の表示画面に表示し、回転胴２１内の温度変化をトレドグラフとしてトレンドグラフ表示部９１に表示すると共に、回転胴２１の昇温設定条件を条件表示部９２に表示し、さらに回転胴２１の昇温に関する燃料ガス流量、燃焼用１次空気流量、予熱炉９の入口圧力、回転胴温度、予熱炉９の排ガス温度、予熱炉９のプッシャー１７による投入量、ロータリキルン回転速度等が計測表示部９３に表示されると共に、各制御部の稼働状態が稼働状態表示部９４に表示される。
【００３２】
一方、吹き下ろし画面指示部８６を指示操作することにより、ロータリキルン２０を停止させる吹き降ろし処理が実行される。この吹き降ろし処理は、先ず、通常焼成温度（１２００℃近傍）で燃焼用ガスを直ちに消火し、自然冷却時にドラフトを絞って予熱炉９内の負圧を−２０ｍｍＨ2Ｏから−３〜−５ｍｍＨ2Ｏ程度に減少させ、主排風機３２及び各送風機を停止して、ドラフトを無くして予熱炉９及びロータリキルン２０での保温効果を増大させる。この状態で、予熱炉９のプッシャー１７の駆動を停止すると共に、予熱炉９に対する原料投入を停止させる原料投入停止指令を出力する。このとき、予熱炉９からの排ガス温度が上昇する場合には、プッシャー１７を単機運転して原料を回転胴２１内に投入することにより、排ガス温度を減少させる。そして、回転胴２１内の製品の払い出しが完了すると燃焼用の１次及び２次空気の供給を停止させる。そして、回転胴２１内温度が６００℃に低下するとキルンエンジンへ切替え、予熱炉９におけるプッシャー１７の駆動及び炉床１１の回転を完全に停止させ、回転胴２１内温度が２００℃まで低下すると、ロータリキルンを完全停止させる。
【００３３】
この吹き降ろし処理でも、処理が開始されると、図５に示す立ち上げ監視操作画面をディスプレイ４１の表示画面に表示し、回転胴２１内の温度変化をトレドグラフとしてトレンドグラフ表示部１０１に表示すると共に、回転胴２１の昇温設定条件を条件表示部１０２に表示し、さらに回転胴２１の昇温に関する燃料ガス流量、燃焼用１次空気流量、予熱炉９の入口圧力、回転胴温度、予熱炉９の排ガス温度、予熱炉９のプッシャー１７Ｓによる投入量、ロータリキルン回転速度等が計測表示部１０３に表示されると共に、各制御部の稼働状態が稼働状態表示部１０４に表示される。
【００３４】
一方、制御装置４０では、図６に示すロータリキルン２０への原料投入量制御処理を実行する。
この原料投入量制御処理は、制御装置４０に電源が投入されることにより実行開始され、先ず、ステップＳ１で、前述した立ち上げ画面指示部８５に対して指示操作が行われて、所定の昇温パターンでロータリキルン２０を昇温する立ち上げ制御処理が実行され、この立ち上げ制御処理でロータリキルン２０の温度が所定温度（例えば１２００℃）に達したときに、出力される原料投入制御開始指令が入力されたか否かを判定し、原料投入制御開始指令が入力されていないときには原料投入制御開始指令が入力されるまで待機し、原料投入制御開始指令が入力されたときには、ステップＳ２に移行して、前述した吹き降ろし画面指示部８６に対して指示操作が行われて、所定の降温処理でロータリキルン２０を降温する吹き降ろし処理が実行されたときに、この吹き降ろし処理時に出力される原料投入停止指令が入力されたか否かを判定し、原料投入停止指令が入力されたときには前記ステップＳ１に戻り、原料投入停止指令が入力されていないときにはステップＳ３に移行する。
【００３５】
このステップＳ３では、原料貯留槽４に設けられたフィーダー５の目標切り出し量として、ロータリキルン２０への目標投入量を設定し、次いでステップＳ４に移行して、プッシャー１７を順次作動させるための作動間隔を設定して原料押し出しタイミングを制御するプッシャータイマの設定時間Ｔを予め設定した基準設定時間Ｔｓに設定してからステップＳ５に移行する。
【００３６】
このステップＳ５では、原料貯留分配部１０の超音波レベル計５４で検出した原料レベルＬを読込み、次いでステップＳ６に移行して、読込んだ原料レベルＬが予め設定した目標原料レベルＬｔを下回っているか否かを判定し、Ｌ＜ＬｔであるときにはステップＳ７に移行して、原料貯留槽４に設けられたフィーダー５を目標切り出し量となるように駆動開始させてからステップＳ８に移行し、再度超音波レベル計５４で検出した原料レベルＬを読込み、次いでステップＳ９に移行して、原料レベルＬが目標原料レベルＬｔ以上となったか否かを判定し、Ｌ＜Ｌｔであるときには前記ステップＳ８に戻り、Ｌ≧ＬｔであるときにはステップＳ１５に移行する。
【００３７】
また、前記ステップＳ６の判定結果がＬ≧ＬｔであるときにはステップＳ１０に移行して、原料レベルＬが予め設定した上限レベルＬｕを超えているか否かを判定し、Ｌ＞ＬｕであるときにはステップＳ１１に移行して、原料貯留槽４のフィーダー５の駆動を停止してからステップＳ１２に移行し、予熱炉９の短いストロークのプッシャー１７Ｓをプッシャータイマに設定された設定時間間隔で順次１サイクル分駆動してから前記ステップＳ５に戻り、ステップＳ１０の判定結果がＬ≦ＬｕであるときにはステップＳ１３に移行して、原料レベルＬが目標レベルＬｔ以下となったか否かを判定し、Ｌ＞Ｌｔであるときには前記ステップＳ１２に移行し、Ｌ≦ＬｔであるときにはステップＳ１４に移行して原料貯留槽４に設けられたフィーダー５を目標切り出し量で再駆動してからステップＳ１５に移行する。
【００３８】
ステップＳ１５では、予熱炉９の原料貯留分配部１０の原料レベルを目標レベルに維持しながら予熱炉９からロータリキルン２０へ原料を定量投入する通常原料投入制御処理を実行してから前記ステップＳ１に戻る。
この通常原料投入制御処理は、図７に示すように、先ず、ステップＳ２１で、吹き降ろし処理時に出力される原料投入停止指令が入力されたか否かを判定し、原料投入停止指令が入力されたときには通常原料投入制御処理を終了して図６の原料投入量制御処理に復帰し、原料投入停止指令が入力されていないときにはステップＳ２２に移行する。
【００３９】
このステップＳ２２では、超音波レベル計５４で検出した原料貯留分配部１０の原料レベルＬを読込み、次いでステップＳ２３に移行して、原料レベルＬが予め設定した原料貯留分配部１０の上限レベルＬｕ及び下限レベルＬｄ内の許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲内であるときには直接ステップＳ２７に移行し、許容範囲外であるときにはステップＳ２４に移行して、原料レベルＬが上限レベルＬｕを超えているか否かを判定し、Ｌ＞ＬｕであるときにはステップＳ２５に移行して、原料貯留槽４のフィーダー５の切出量を目標切出量から所定量だけ減少させた切出量に制御して、原料供給減少制御を行ってからステップＳ２７に移行し、Ｌ＜Ｌｕであるときには原料レベルＬが下限レベルＬｕを下回っているものと判断してステップＳ２６に移行して、フィーダー５の切出量を目標切出量に所定量だけ増加させた切出量に制御して、原料供給増加制御を行ってからステップＳ２７に移行する。
【００４０】
ステップＳ２７では、予熱炉９の短いストロークのプッシャー１７Ｓをプッシャータイマで設定された設定時間Ｔの間隔で順次駆動して全てのプッシャー１７Ｓが一通り押し出し駆動される１サイクル分押し出し制御を行ってからステップＳ２８に移行する。
このステップＳ２８では、サイクル数ＮをインクリメントしてからステップＳ２９に移行して炉床１１を所定角度分回動させ、次いでステップＳ３０に移行して、プッシャーのサイクル数Ｎが後述するプッシャータイマの設定時間を変更した場合の変更時間に応じて設定される保持する保持サイクル数Ｎｓに達したか否かを判定し、Ｎ＜Ｎｓであるときには前記ステップＳ２１に戻り、Ｎ＝ＮｓであるときにステップＳ３１に移行して、サイクル数Ｎを“０”にクリアしてからステップＳ３２に移行する。
【００４１】
このステップＳ３２では、所定の今回レベル記憶領域に記憶されている前回読込んだ原料レベルＬ(n) を前回値L(n-1) として前回レベル記憶領域に更新記憶すると共に、超音波レベル計５４で検出した今回の原料レベルをＬ(n)として今回レベル記憶領域に記憶してからステップＳ３３に移行する。
このステップＳ３３では、今回の原料レベルＬ(n) から前回の原料レベルＬ(n-1) を減算した値の絶対値（｜Ｌ(n) −Ｌ(n-1) ｜）をレベル変化量ΔＬとして算出し、次いでステップＳ３４に移行して、レベル変化量ΔＬが所定値ΔＬｓ（例えば２％）未満であるか否かを判定し、ΔＬ＜ΔＬｓであるときには原料レベルが殆ど変化しないものと判断してステップＳ３５に移行し、保持サイクル数Ｎｓを“１”に設定してから前記ステップＳ２１に戻り、ΔＬ≧ΔＬｓであるときにはステップＳ３６に移行する。
【００４２】
このステップＳ３６では、目標原料レベルＬｔから今回の原料レベルＬ(n) を減算した値の絶対値（｜Ｌｔ−Ｌ(n) ｜）でなる目標レベル偏差ΔＬｔを算出し、次いでステップＳ３７に移行して、目標レベル偏差ΔＬｔが第１の設定値ΔＬｔ１（例えば８％）以上であるか否かを判定し、ΔＬｔ≧ΔＬｔ１であるときにはステップＳ３８に移行して、レベル制御変化値Ａを“２”に設定してからステップＳ４２に移行する。また、ステップＳ３７の判定結果が、ΔＬｔ＜ΔＬｔ１であるときにはステップＳ３９に移行して、偏差ΔＬｔが第１の設定値ΔＬｔ１より小さい第２の設定値ΔＬｔ２（例えば５％）以上であるか否かを判定し、ΔＬｔ≧ΔＬｔ２であるときにはステップＳ４０に移行して、レベル制御変化値Ａを“４”に設定してからステップＳ４２に移行し、ΔＬｔ＜ΔＬｔ２であるときにはステップＳ４１に移行して、レベル変化値Ａを“６”に設定してからステップＳ４２に移行する。
【００４３】
このステップＳ４２では、今回の原料レベルＬ(n) と前回の原料レベルL(n-1) とに基づいて下記（１）式の演算を行ってプッシャータイマ修正時間Ｘを算出する。
Ｘ＝（Ｌ(n) −Ｌ(n-1) ）＋｛（Ｌｔ−Ｌ(n) ）／Ａ）｝×０．２ …………（１）
次いで、ステップＳ４３に移行して、算出されたプッシャータイマ修正時間Ｘの絶対値｜Ｘ｜が設定値Ｘｓ（例えば４秒）を超えているか否かを判定し、｜Ｘ｜＞ＸｓであるときにはステップＳ４４に移行して、Ｘ＝ＸｓとしてからステップＳ４５に移行し、｜Ｘ｜≦ＸｓであるときにはそのままステップＳ４５に移行する。
【００４４】
このステップＳ４５では、プッシャータイマの基準時間Ｔｓからプッシャータイマ修正時間Ｘを減算した値を設定時間Ｔとして設定し、次いでステップＳ４６に移行して、プッシャータイマ修正時間ＸがＸ≧１であるか否かを判定し、Ｘ＜１であるときにはステップＳ４７に移行して保持サイクル数Ｎｓを“１”に設定してから前記ステップＳ２１に戻り、Ｘ≧１であるときにはステップＳ４８に移行して、プッシャータイマ修正時間ＸがＸ≧２であるか否かを判定し、Ｘ＜２であるときにはステップＳ４９に移行して、保持サイクル数Ｎｓを“２”に設定してから前記ステップＳ２１に戻り、Ｘ≧２であるときにはステップＳ５０に移行して、プッシャータイマ修正時間ＸがＸ≧３であるか否かを判定し、Ｘ＜３であるときにはステップＳ５１に移行して、保持サイクル数Ｎｓを“３”に設定してから前記ステップＳ２１に戻り、Ｘ≧３であるときにはステップＳ５２に移行して、保持サイクル数Ｎｓを“４”に設定してから前記ステップＳ２１に戻る。
この図６及び図７の処理が原料制御手段に対応し、図７のステップＳ３４乃至Ｓ４２の処理が修正時間算出手段に対応し、ステップＳ２８、Ｓ３０、Ｓ４５〜Ｓ５２処理が修正保持手段に対応している。
【００４５】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、原料貯留層４のフィーダー５、水平コンベヤ６、垂直コンベヤ７、予熱炉９、ロータリキルン２０、調湿塔３０、電気集塵機３１及び主排風機３２が停止して、原料焼成システムが停止しているものとし、この状態で、制御装置４０に電源を投入すると、表示制御処理が実行開始される。
【００４６】
この表示制御処理では、原料焼成システムの各部の計測データを収集するが、この場合には原料焼成システム全体が停止状態にあるので、各部の計測データは原料貯留層４及び予熱炉９の原料貯留分配部１０に設けた超音波レベル計５２及び５４では現在の原料レベルの実測データが出力されるが、その他の計測データでは、各部の温度データが該当部署の温度データを出力し、燃焼用ガス等の流量計測データは零となっている。
【００４７】
そして、これら計測データがキルン運転監視操作画面の該当表示箇所に表示データとして組込んだ運転監視操作画面表示情報が形成され、この運転監視操作画面表示情報がディスプレイ４１に出力されて、ディスプレイ４１の表示画面に図３に示す運転監視操作画面が表示される。
この原料焼成システムの停止状態からシステムを立ち上げるには、マウス４２を操作してディスプレイ４１に表示されている運転監視操作画面に表示されている立ち上げ画面指示部８５にカーソルを移動させ、この状態で、左クリックすることにより、立ち上げ画面指示部８５を選択すると、立ち上げ処理が実行開始される。
この立ち上げ処理では、図４に示す立ち上げ監視操作画面が表示され、昇温設定条件を設定する条件表示部９２に予め設定された昇温設定条件即ち例えば７５０℃までの昇温時間及び昇温率と１０００℃までの昇温時間及び昇温率とが表示され、その下側のトレンドグラフ表示部９１にロータリキルン２０の温度変化が表示される。
【００４８】
この立ち上げ処理では、先ず、主排風機３２を駆動して、予熱炉９及びロータリキルン２０内を負圧にする。この負圧状態で、燃料バーナ２２に供給される燃料用ガスに点火して初期状態として約１時間でロータリキルン２０の回転胴２１内の温度を２００℃まで昇温し、その後７５０℃まで設定昇温率（例えば３５℃／ｈ）で昇温する。この間に、回転胴２１内温度が３００℃に達するとキルンエンジンを連続運転とするとともに予熱炉９の炉蓋１４の空冷を開始し、５００℃に達すると回転胴２１を回転駆動する駆動モータの低速回転運転を開始する。その後、回転胴２１内の温度が７５０℃に達すると、予熱炉９からロータリキルン２０への原料投入を開始させ、これと同時に回転胴２１内の昇温率を例えば５０℃／ｈ程度に増加する。
【００４９】
原料投入量は初期状態では時間当たり１３ｔ／ｈ程度で１時間投入し、その後１ｔ／ｈで増量し、回転胴２１内の温度が９５０℃に達すると３ｔ／ｈに増量し、回転胴２１内の原料量が３３ｔに達したときに１ｔ／ｈの増量に戻し、製品品質を見ながら増産する。この間に回転胴２１の回転速度は初期状態で正常操業時の半分位からスタートし、製品の増産に伴い徐々に上昇させ、回転胴２１内温度が１２００℃に達したときに立ち上げ処理を終了して通常操業状態に移行し、原料投入制御開始指令を出力する。
【００５０】
この通常操業状態では、図６に示す原料投入制御処理が実行され、原料投入制御開始指令が入力されることにより、原料貯留槽４からフィーダー５によって切出される原料の目標切出量がロータリキルン２０の通常時の目標投入量に設定され（ステップＳ３）、次いで短いストロークのプッシャー１７Ｓを順次駆動する時間間隔を設定して原料押し出しタイミングを制御するプッシャータイマの設定時間Ｔを基準時間Ｔｓに設定する（ステップＳ４）。
【００５１】
このとき、予熱炉９の原料貯留分配部１０の原料レベルＬを超音波レベル計５４で検出し、検出した原料レベルＬが目標レベルＬｔより少ないときには原料貯留槽４のフィーダー５を目標切出量で駆動することにより、この原料貯留層４から切出される原料が水平コンベヤ６、垂直コンベヤ７及び投入シュート８を通って予熱炉９の原料貯留分配部１０に定量供給し、原料貯留分配部１０の原料レベルＬが目標レベルＬｔに達したときに通常原料投入制御処理に移行する（ステップＳ７〜Ｓ９）。
【００５２】
しかしながら、原料レベルＬが目標レベルＬｔより多い場合には、原料レベルＬが上限レベルＬｕより多いか否かを判定し（ステップＳ１０）、原料レベルＬが上限レベルＬｕより多い場合には、フィーダー５の駆動を一旦停止してから短いストロークのプッシャー１７Ｓをプッシャータイマで設定される設定時間Ｔの間隔で順次１サイクル分駆動して炉床１１の堆積層１５に堆積している原料をロータリキルン２０に投入することにより、原料レベルＬを目標レベルＬｔまで低下させ、目標レベルＬｔに達したときに、フィーダー５を再駆動してからステップＳ１５の通常原料投入制御処理に移行する。
【００５３】
この通常原料投入制御処理では、原料投入停止指令が入力されていないので、先ず、超音波レベル計５４で検出した原料貯留分配部１０の原料レベルＬを読込み（ステップＳ２２）、この原料レベルＬが上限レベルＬｕ及び下限レベルＬｄ間の許容範囲内であるか否かを判定し、前述した前処理で原料レベルＬが略目標レベルＬｔに制御されているので、直接ステップＳ２７に移行して、短いストロークの７本のプッシャー１７Ｓを順次プッシャータイマの基準設定時間Ｔｓに設定された設定時間Ｔの時間間隔で１サイクル分押し出し駆動する。
【００５４】
このように短いストロークのプッシャー１７Ｓを１サイクル分順次押し出し駆動することにより、予焼成室１２の炉床１１上に堆積した原料が内周側に押し出されて排出孔１６に落下し、連通管１８を介してロータリキルン２０の回転胴２１に投入される。このときのロータリキルン２０への投入量は、図８で実線図示のように、各プッシャー１７Ｓが作動される毎に所定量の原料が投入されることになり、ロータリキルン２０への原料投入が連続的に行われ、原料投入が偏ることなく安定した原料投入を確保することができる。
【００５５】
因みに、ストロークの長いプッシャー１７Ｌを駆動する場合には、図８で点線図示のように、１つのプッシャー１７Ｌを作動させたときの投入量がストロークの短いプッシャー１７Ｓを作動させたとの約３倍程度となるため、単位時間当たりの投入量が等しくするためにストロークの短いプッシャー１７Ｓを４回作動させる間にストロークの長いプッシャー１７Ｌを１回作動させることになり、ロータリキルン２０への原料投入が間欠的となってロータリキルン２０の負荷変動を生じることになる。
このプッシャー１７Ｓによる押し出し量即ちロータリキルン２０への原料投入量が原料貯留分配部１０に供給される原料供給量と一致すれば、超音波レベル計５４で検出される原料貯留分配部１０の原料レベルＬが目標レベルＬｔを細かな変動はあるが略維持することができる。
【００５６】
そして、予熱炉９に堆積する原料は堆積層１５に堆積している間にロータリキルン２０から供給される燃焼ガスによって一次焼成され、この一次焼成された原料がプッシャー１７Ｓによってロータリキルン２０の回転胴２１に供給され、この回転胴２１内で排出側に徐々に向かいながら二次焼成されて、製品温度が所定品質を維持する８５０℃〜９５０℃の範囲に調整されて製品クーラー２３に排出され、この製品クーラー２３で二次空気によって空冷されてフィーダー２４によって製鋼所に送られる。
【００５７】
一方、予熱炉９に供給されたロータリキルン２０からの燃焼ガスは、堆積層１５で熱交換した後高温（例えば３５０℃）の排ガスとして排気管１９を介して調湿塔３０に供給され、この調湿塔３０で排ガスに還流水に空気を混合して形成したミストを吹きかけることにより、電気集塵機３１での許容温度となる１４０℃以下に冷却し、この冷却した排ガスを電気集塵機３１に供給して排ガスに含まれるダストを分離し、ダストを分離して清浄化された排ガスが主排風機３２を介して煙突３３から大気に放散される。
【００５８】
また、短いストロークのプッシャー１７Ｓの１サイクル分の押し出し駆動が終了すると、初期設定で“０”に設定されたサイクル数Ｎがインクリメントされて“１”となり（ステップＳ２８）、次いで炉床１１を所定角度分だけ回動させる（ステップＳ２９）。
このとき、サイクル数Ｎが初期設定時に“１”に設定された保持サイクル数Ｎｓに一致すると、サイクル数Ｎを“０”にクリアし（ステップＳ３１）、次いで前回の原料レベルＬ(n) を前回原料レベルＬ(n-1) として記憶すると共に、今回の原料レベルＬを読込んで、これを今回の原料レベルＬ(n) として記憶する（ステップＳ３２）。
【００５９】
そして、記憶された今回の原料レベルＬ(n) から前回の原料レベルＬ(n-1) を減算した値の絶対値をレベル変化量ΔＬとして算出し（ステップＳ３３）、算出したレベル変化量ΔＬが予め設定した設定値ΔＬｓより小さいとき即ち原料貯留分配部１０のレベル変化が少ないときにはステップＳ３５で保持サイクル数Ｎｓを“１”に設定してからステップＳ２１に戻り、短いストロークのプッシャー１７Ｓを基準設定時間Ｔｓに設定されたプッシャータイマの設定時間Ｔで順次１サイクル分駆動し、次いで炉床１１を所定角度だけ回動させる原料投入処理を繰り返す。
【００６０】
この原料投入処理を繰り返しているうちに、レベル変化量ΔＬが増加して、設定値ΔＬｓ以上となると、レベル変化が大きいものと判断して、今回の原料レベルＬ(n) と目標レベルＬｔとの偏差の絶対値を目標レベル偏差ΔＬｔとして算出する（ステップＳ３６）。
このとき、算出した目標レベル偏差ΔＬｔの大きさによって、レベル変化値Ａを設定する。このレベル変化値Ａは目標レベル偏差ΔＬｔが一番大きな値の第１の設定値ΔＬｔ１以上であるときには“２”に設定され（ステップＳ３８）、この第１の設定値ΔＬｔ１より小さい第２の設定値ΔＬｔ２以上であるときには“４”に設定され（ステップＳ４０）、第２の設定値ΔＬｔ２未満であるときには“６”に設定される（ステップＳ４１）。
【００６１】
そして、今回の原料レベルＬ(n) 、前回の原料レベルＬ(n-1) 、目標レベルＬｔ及びレベル変化値Ａに基づいて前記（１）式の演算を行うことにより、プッシャータイマ修正時間Ｘを算出する（ステップＳ４２）。
算出したプッシャータイマ修正時間Ｘの絶対値｜Ｘ｜が予め設定した設定時間Ｘｓ（例えば４秒）より長いときには、プッシャータイマ修正時間Ｘを設定時間Ｘｓに制限し（ステップＳ４４）、このプッシャータイマ修正時間Ｘを基準設定時間Ｔｓに加算してプッシャータイマの設定時間Ｔを算出する（ステップＳ４５）。
【００６２】
このため、例えば原料貯留槽４から供給される原料の粒度が大きくなることにより、短いストロークのプッシャー１７Ｓの１サイクル分の押し出し動作によるロータリキルン２０への原料投入量が原料貯留槽４から原料貯留分配部１０に供給される原料供給量に比較して多くなって、今回の原料レベルＬ(n) が前回の原料レベルＬ(n-1) より減少している場合即ちレベル変化量ΔＬが負である場合で且つ今回の原料レベルＬ(n) が目標原料レベルＬｔより大きい場合即ち目標レベル偏差ΔＬｔが負である場合には、前記（１）式で算出されるプッシャータイマ修正時間Ｘが負の値となることから、プッシャータイマの設定時間Ｔが基準設定時間Ｔｓより増加することになる。このため、プッシャー１７Ｓの１サイクル分の時間が基準設定時間Ｔｓに設定されている場合に比較して長くなることにより、ロータリキルン２０への原料投入量が原料貯留分配部１０に供給される原料供給量に近づくように減少し、目標原料レベルＬｔを維持しながら原料供給量と原料投入量とをバランスさせてロータリキルン２０への原料定量投入を確保することができる。
【００６３】
逆に、例えば原料貯留槽４から供給される原料の粒度が小さくなることにより、短いストロークのプッシャー１７Ｓの１サイクル分の押し出し動作によるロータリキルン２０への原料投入量が原料貯留槽４から原料貯留分配部１０に供給される原料供給量に比較して少なくなって、今回の原料レベルＬ(n) が前回の原料レベルＬ(n-1) より増加している場合即ちレベル変化量ΔＬが正である場合で且つ今回の原料レベルＬ(n) が目標原料レベルＬｔより大きい場合即ち目標レベル偏差ΔＬｔが正である場合には、前記（１）式で算出されるプッシャータイマ修正時間Ｘが正の値となることから、プッシャータイマの設定時間Ｔが基準設定時間Ｔｓより減少することになる。このため、プッシャー１７Ｓの１サイクル分の時間が基準設定時間Ｔｓに設定されている場合に比較して短くなることにより、ロータリキルン２０への原料投入量が原料貯留分配部１０に供給される原料供給量に近づくように増加し、目標原料レベルＬｔを維持しながら原料供給量と原料投入量とをバランスさせてロータリキルン２０への原料定量投入を確保することができる。
【００６４】
しかも、目標レベル偏差ΔＬｔの値が大きくなる程レベル制御変化値Ａが減少するので、前記（１）式における積分項を表す右辺第２項の値が大きくなり、目標レベル偏差ΔＬｔを“０”とするように即ち原料レベルＬが目標原料レベルＬｔを維持するように積分制御される。
さらに、算出されたプッシャータイマ修正時間Ｘの大きさが大きくなるに従って、保持サイクル数Ｎｓも順次“１”から“４”まで増加することになり、プッシャータイマの設定時間Ｔが変更された場合にプッシャータイマ修正時間Ｘが大きくなる程変更されたプッシャータイマの設定時間Ｔを維持するプッシャー１７Ｓのサイクル数が増加することになり、原料投入量の修正幅も大きくなってロータリキルン２０への投入量を素早く修正する所謂微分制御を行うことができる。
【００６５】
このように、前記（１）式に従って、プッシャータイマ修正時間Ｘを算出することにより、比例・積分制御を行い、且つ算出したプッシャータイマ修正時間Ｘに基づいて保持サイクル数を設定する微分制御を行うので、原料粒度が変わることによるプッシャー１７Ｓの原料投入量の変化が生じても、原料貯留分配部１０内の原料レベルＬを図９に示すように、目標原料レベルＬｔを略維持することができる。
【００６６】
因みに、保持サイクル数Ｎｓを変更する微分制御を行わず、レベル変化量ΔＬによるプッシャータイマ修正時間の比率を増加させることによる比例・積分制御を行う場合には、図１０に示すように原料レベルＬが上限レベルＬｕ及び下限レベルＬｄの許容範囲内ではあるが目標原料レベルＬｔに対して上下に大きく変動することになり、ロータリキルン２０への原料投入量を正確に制御することができないものであった。
【００６７】
また、通常操業状態で、炉床１１の内周縁側にダスト等が固着した場合を想定して、例えば１週間に１度程度長いストロークのプッシャー１７Ｌを１サイクル分押し出し駆動することにより、プッシャー１７Ｌの先端を炉床１１の内周縁近傍まで移動させることにより、ダスト等の固着物を剥がして排出孔１６に落下させる長いストロークのプッシャー駆動制御を行うことが好ましい。この場合、長いストロークのプッシャー１７Ｌの駆動間隔を制御するために短いストロークのプッシャー１７Ｓを制御するプッシャータイマを、長いストロークのプッシャー１７Ｌによる原料投入量が短いストロークのプッシャー１７Ｓによる原料投入量と一致する設定時間に設定する。なお、プッシャータイマとしては別途長いストロークのプッシャー１７Ｌ用のプッシャータイマを設けるようにしてもよい。
【００６８】
さらには、プッシャータイマの設定時間Ｔと原料レベルＬの変化量とを監視して、原料レベルＬの変化量が通常制御時の変化量より所定量以上少なくなったときに、炉床１１の内周縁部にダスト固着等が発生したものと判断して、自動的に長いストロークのプッシャー１７Ｌを１サイクル分駆動するようにしてもよい。
また、通常操業状態で、製品温度のトレンドグラフを表示したい場合には、製品温度トレンド指示部８８をマウス４２によって選択することにより、図１１に示すように、製品温度のトレンドグラフをキルン運転監視操作画面の左下側に表示することができ、製品温度の推移を一目瞭然に表示することができ、オペレータが容易に視認することができる。
【００６９】
さらに、通常操業状態において、原料貯留槽４に貯留されている原料が例えばドロマイトであり、このドロマイトを予熱炉９を介してロータリキルン２０に供給して焼成している状態で、焼成原料を例えば石灰石に変更する場合には、この原料の変更に応じてロータリキルン２０での焼成温度も変更する必要があるので、原料貯留槽４内のドロマイトが空になって新たに石灰石を投入する状態となった時点で、切替時指示部８４をマウス４２で選択して、その焼成切替表示部８４ａに焼成切替を行うドロマイト→石灰石右を設定すると共に、切り替えた原料が焼成される時刻を焼成時刻表示部８４ｂに表示し、この昇温率又は降温率が昇温率表示部８４ｃ又は降温率表示部８４ｄに生じされ、さらにロータリキルン２０から排出される切替え前の原料と切替え後の原料比が５０％ずつとなるまでの時間が製品切替時間表示部８４ｆに表示される。このため、原料切替え時にオペレータが交代した場合に原料切替えの申し送りを忘れた場合でも、この切替時指示部８４に表示されているデータを視認することにより、原料切替中であることを直ちに把握することができる。
【００７０】
その後、正常操業状態から原料焼成システムを停止させる場合には、図３に示すキルン運転監視操作画面で、吹き下ろし画面指示部８６をマウス４２によって選択することにより、図５に示す吹き降ろし監視操作画面がディスプレイ４１の表示部に表示され、この吹き降ろし監視操作画面で停止ボタンを操作することにより、ロータリキルン２０の回転胴２１に設けた燃焼バーナ２２で燃焼用ガスが直ちに消火され、これと同時にドラフトを絞って予熱炉９内の負圧を減少させると共に、主排風機３２及び各種送風機を停止して、ドラフトを無くして予熱炉９及びロータリキルン２０での保温効果を増大させる。この状態で、予熱炉９のプッシャー１７の駆動を停止させる。このとき、予熱炉９からの排ガス温度を監視してこれが増加する場合にはプッシャー１７を単機運転してロータリキルン２０内に原料を投入することにより、排ガス温度上昇を低下させる。その後、回転胴２１内に残留する製品の払い出しが全て完了すると、燃焼用の一次空気及び二次空気の供給を停止し、回転胴２１内の温度６００℃まで低下すると駆動モータからキルンエンジンに切替え、予熱炉９のプッシャー１７の駆動及び炉床１１の回転を完全に停止され、回転胴２１内温度が２００℃まで低下するとロータリキルン２０を完全に停止させる。
【００７１】
なお、上記実施形態においては、キルン運転監視操作画面の各指示部をマウス４２によって選択指示する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、キーボード４３からカーソルを操作して、実行キーで選択することもでき、さらにはディスプレイ４１の表示画面にタッチセンサを設け、このタッチセンサでオペレータのタッチ位置を検出して、指示部の選択を入力するようにしてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態においては、予熱炉９からの排ガスを処理するために電気集塵機を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の機械式集塵機を適用することもでき、この場合には許容温度が高いため、調湿塔３０を省略することができる。
さらに、上記実施形態においては、ロータリキルン２０の燃焼用バーナ２２に燃焼用ガスを供給する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、重油、石炭等の他の液体又は固体燃料を使用するようにしてもよい。
【００７３】
さらに、上記実施形態においては、キルン運転監視操作画面に原料焼成システムの全体構成図を表示する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、原料焼成システムの構成を分割表示し、所望の表示を選択するようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態においては、ストロークの短いプッシャー１７Ｓを１つずつ順次押し出し駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、複数のプッシャー１７Ｓを同時に押し出し駆動するようにしてもよい。この場合には、プッシャータイマの設定時間Ｔを、プッシャー１７Ｓを１つずつ押し出し駆動する場合の複数倍とすればよく、ロータリキルン２０への原料投入量が間欠的に変化することになるが、所定時間当たりの原料投入量の変化は抑制することができる。同様に、ストロークの長いプッシャー１７Ｌを順次押し出し駆動するようにしてもよい。
【００７４】
なおさらに、上記実施形態においては、原料貯留分配部１０の原料レベルＬを超音波レベル計５４で検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、レーザー距離計等の他のレベル検出器を適用することができる。
また、上記実施形態においては、原料貯留分配部１０の原料レベルを目標原料レベルＬｔを維持するように制御する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、目標原料レベルＬｔに許容範囲を設け、この許容範囲を維持するように原料レベルを制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…原料ホッパー、２…水洗篩、４…原料貯留槽、５…フィーダー、６…水平コンベヤ、７…垂直コンベヤ、８…投入シュート、９…予熱炉、１０…原料貯留分配部、１１…炉床、１２…予焼成室、１３…分配供給管、１４…炉蓋、１５…堆積層、１６…排出孔、１７…プッシャー、１７Ｓ…短ストロークプッシャー、１７Ｌ…長ストロークプッシャー、１８…連通管、１９…排気管、２０…ロータリキルン、２１…回転胴、２２…燃焼用バーナ、２３…製品クーラー、３０…調湿塔、３１…電気集塵機、３２…主排風機、３３…煙突、４０…制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直線を中心として回転する環状の炉床上に外部の原料貯留槽から切り出されて供給される粒塊状の原料を受ける予熱炉と、該予熱炉に連通して前記炉床から落下する原料を回転胴内に受け、当該回転胴の回転に伴って原料を排出部に移動させる回転炉とを備えた原料焼成装置において、
前記予熱炉は上部に形成した前記原料貯留槽から供給される原料を受けて前記炉床に分配供給する原料貯留分配部と、前記炉床で受けた原料を前記回転炉側に落下させるように押し出す当該炉床の円周方向に配設された複数のプッシャーと、前記原料貯留分配部内の原料レベルを検出する原料レベル検出手段と、前記原料貯留槽から切出される原料の目標切出量を前記回転炉の目標投入量に設定するとともに、前記原料レベル検出手段で検出した原料レベルが所定範囲となるように制御し、さらに前記複数のプッシャーの押し出しタイミングを前記原料レベル検出手段で検出した原料レベルのレベル変化量に基づいて制御する原料制御手段とを備えたことを特徴とする原料焼成装置。
【請求項２】
前記原料レベル検出手段は、原料貯留分配部の頂部内に配設した超音波距離センサで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の原料焼成装置。
【請求項３】
前記原料貯留槽は、下部に原料切り出し量を制御する原料切り出し機構が配設され、該原料切り出し機構から切り出した原料を水平搬送手段及び垂直搬送手段を介して前記原料貯留分配部に供給するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の原料焼成装置。
【請求項４】
前記原料制御手段は、前記プッシャーを順次作動させるための作動間隔を設定して原料押し出しタイミングを制御するプッシャータイマの設定時間の間隔で当該プッシャーを順番に１つずつ押し出し制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の原料焼成装置。
【請求項５】
前記原料制御手段は、前記プッシャーが少なくとも一通り押し出し駆動される押し出し制御終了時の原料レベルと前回押し出し制御終了時の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと前記押し出し制御終了時の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出する修正時間算出手段を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の原料焼成装置。
【請求項６】
前記原料制御手段は、前記プッシャーが一通り押し出し駆動される１サイクル分の押し出し制御を保持サイクル数行った押し出し制御終了時の原料レベルと前回押し出し制御終了時の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと前記押し出し制御終了時の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出する修正時間算出手段と、該修正時間算出手段で算出した修正時間に基づいて前記保持サイクル数を設定する修正保持手段とを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の原料焼成装置。
【請求項７】
前記修正時間算出手段は、前記レベル変化量と、前記目標レベル偏差と、該目標レベル偏差を除算するレベル変化値とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出し、前記レベル変化値を目標レベル偏差の大きさに応じて変更するように構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の原料焼成装置。
【請求項８】
原料貯留槽から切り出した粒塊状の原料を、鉛直線を中心として回転する環状の炉床を有する予熱炉で予熱してから回転胴を有する回転炉に投入して焼成するようにした原料焼成方法において、
前記予熱炉の上部に前記原料貯留槽から供給される原料を受けて前記炉床に分配供給する原料貯留分配部を形成すると共に、前記炉床で受けた原料を前記回転炉側に落下させるように押し出す複数のプッシャーを当該炉床の円周方向に配設し、前記原料貯留槽から切出される原料の切出量を前記回転炉の目標投入量に設定するとともに、原料レベルが所定範囲となるように制御し、さらに前記複数のプッシャーの原料押し出しタイミングを前記原料貯留分配部での原料レベルのレベル変化量に基づいて制御することを特徴とする原料焼成方法。
【請求項１】
鉛直線を中心として回転する環状の炉床上に外部の原料貯留槽から切り出されて供給される粒塊状の原料を受ける予熱炉と、該予熱炉に連通して前記炉床から落下する原料を回転胴内に受け、当該回転胴の回転に伴って原料を排出部に移動させる回転炉とを備えた原料焼成装置において、
前記予熱炉は上部に形成した前記原料貯留槽から供給される原料を受けて前記炉床に分配供給する原料貯留分配部と、前記炉床で受けた原料を前記回転炉側に落下させるように押し出す当該炉床の円周方向に配設された複数のプッシャーと、前記原料貯留分配部内の原料レベルを検出する原料レベル検出手段と、前記原料貯留槽から切出される原料の目標切出量を前記回転炉の目標投入量に設定するとともに、前記原料レベル検出手段で検出した原料レベルが所定範囲となるように制御し、さらに前記複数のプッシャーの押し出しタイミングを前記原料レベル検出手段で検出した原料レベルのレベル変化量に基づいて制御する原料制御手段とを備えたことを特徴とする原料焼成装置。
【請求項２】
前記原料レベル検出手段は、原料貯留分配部の頂部内に配設した超音波距離センサで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の原料焼成装置。
【請求項３】
前記原料貯留槽は、下部に原料切り出し量を制御する原料切り出し機構が配設され、該原料切り出し機構から切り出した原料を水平搬送手段及び垂直搬送手段を介して前記原料貯留分配部に供給するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の原料焼成装置。
【請求項４】
前記原料制御手段は、前記プッシャーを順次作動させるための作動間隔を設定して原料押し出しタイミングを制御するプッシャータイマの設定時間の間隔で当該プッシャーを順番に１つずつ押し出し制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の原料焼成装置。
【請求項５】
前記原料制御手段は、前記プッシャーが少なくとも一通り押し出し駆動される押し出し制御終了時の原料レベルと前回押し出し制御終了時の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと前記押し出し制御終了時の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出する修正時間算出手段を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の原料焼成装置。
【請求項６】
前記原料制御手段は、前記プッシャーが一通り押し出し駆動される１サイクル分の押し出し制御を保持サイクル数行った押し出し制御終了時の原料レベルと前回押し出し制御終了時の原料レベルとのレベル変化量と、目標レベルと前記押し出し制御終了時の原料レベルとの目標レベル偏差とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出する修正時間算出手段と、該修正時間算出手段で算出した修正時間に基づいて前記保持サイクル数を設定する修正保持手段とを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の原料焼成装置。
【請求項７】
前記修正時間算出手段は、前記レベル変化量と、前記目標レベル偏差と、該目標レベル偏差を除算するレベル変化値とに基づいて原料押し出しタイミングの修正時間を算出し、前記レベル変化値を目標レベル偏差の大きさに応じて変更するように構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の原料焼成装置。
【請求項８】
原料貯留槽から切り出した粒塊状の原料を、鉛直線を中心として回転する環状の炉床を有する予熱炉で予熱してから回転胴を有する回転炉に投入して焼成するようにした原料焼成方法において、
前記予熱炉の上部に前記原料貯留槽から供給される原料を受けて前記炉床に分配供給する原料貯留分配部を形成すると共に、前記炉床で受けた原料を前記回転炉側に落下させるように押し出す複数のプッシャーを当該炉床の円周方向に配設し、前記原料貯留槽から切出される原料の切出量を前記回転炉の目標投入量に設定するとともに、原料レベルが所定範囲となるように制御し、さらに前記複数のプッシャーの原料押し出しタイミングを前記原料貯留分配部での原料レベルのレベル変化量に基づいて制御することを特徴とする原料焼成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１５８２４２（Ｐ２０１１−１５８２４２Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８５９（Ｐ２０１１−１９８５９）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【分割の表示】特願２００４−１４３８１８（Ｐ２００４−１４３８１８）の分割
【原出願日】平成１６年５月１３日（２００４．５．１３）
【出願人】（０００２００３０１）ＪＦＥミネラル株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【分割の表示】特願２００４−１４３８１８（Ｐ２００４−１４３８１８）の分割
【原出願日】平成１６年５月１３日（２００４．５．１３）
【出願人】（０００２００３０１）ＪＦＥミネラル株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
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