2017年5月24日
NEDOプロジェクトにおいて、三菱マテリアル株式会社(取締役社長:竹内 章、資本金:1,194億円、以下「三菱マテリアル(株)」)と株式会社チノー(代表取締役社長:苅谷 嵩夫、資本金:43億円、以下「(株)チノー」)は、セメントロータリーキルン(回転式窯)内の過度な熱エネルギー使用を低減し、省エネルギー効果を高める高精度温度計測システムを開発しました。
このシステムを実物キルン内で検証した結果、従来の温度計測では誤差-150〜-60℃程度だったのに対し、ほぼ±25℃範囲内での計測が可能となり、大幅な精度向上に成功しました。
この成果は2017年5月29日〜31日開催のセメント技術大会で発表します。
日本のセメント製造業は世界的には最も省エネルギーが進んでいますが、地球温暖化に対する社会的要請からさらなる省エネルギーが求められています。既存技術による省エネルギーはほぼ限界に達しているため、新たな省エネルギー技術の開発が必要です。セメント製造設備のロータリーキルン※1内で焼成されたクリンカ※2の温度は、放射温度計※3を用いて測定されていますが、クリンカの微粒分によるダストが光のエネルギーを散乱、吸収、放射することが障害となり、測定精度が低いという問題がありました。そこで、クリンカを適正な温度に保つことで、石炭等から得られる熱エネルギーの過度な使用を抑制し、省エネルギーにつながる、より高精度な温度計測技術が求められていました。
NEDOプロジェクトにおいて、三菱マテリアル株式会社と株式会社チノーは、クリンカの省エネルギー焼成を確実なものとするため、高ダスト濃度環境下のセメントロータリーキルン内で温度計測できる高精度計測システムを開発しました。このシステムを実物のキルンでも検証した結果、従来技術の放射温度計で誤差-150〜-60℃程度に対し、ほぼ±25℃範囲内の計測が可能になり、大幅な精度向上に成功しました。今回開発した高精度温度計測システムは、セメント製造プロセスで最もエネルギーを消費するクリンカの焼成工程における熱エネルギーの使用量の低減に寄与するとともに、今後に実用化が期待されている鉱化剤を用いたクリンカの低温焼成技術※4の実現にも欠かせないシステムになると考えられ、また、セメント製造プロセスだけでなく、ダストが存在する各種工業炉等での温度計測にも適用が期待されます。三菱マテリアル(株)と(株)チノーは、今後、本システムの計測精度、信頼性、耐久性を高め、2020年度に製品化を予定しています。なお、この成果は三菱マテリアル(株)と共同研究先である国立大学法人岐阜大学が2017年5月30日のセメント技術大会※5で発表します。
高精度温度計測システムでは、新たに開発した2台の高性能放射温度計(図2)を使用し、キルン出口のクリンカ温度を測定するとともに、それに近い落口金物※6の温度を測定(図3)、得られた2つの温度からクリンカ温度を算出する新アルゴリズム(ダストキャンセル法、図4)を採用しました。本システムの開発にあたり、三菱マテリアル(株)は、温度測定位置の最適化、温度算出モデルの高精度化、計測システムの耐久性の検証を行いました。同社の共同研究先である岐阜大学は、温度算出モデルに必要なダストによる光の減衰の測定を担当しました。(株)チノーは、指向性の高い高性能放射温度計の開発およびデータ収集・演算システムの開発を行いました。
このシステムを実物のキルンでも検証した結果、従来の放射温度計の計測誤差が-150〜-60℃程度であったのに対し、本システムの計測誤差は、ほぼ±25℃範囲内となり大きく精度を向上(図5)することに成功しました。
【用語解説】
以上