Regelvorrichtung zur selbsttätigen Steuerung der Motoren eines Drehrohrofens Die Aufbereitung von Zement oder ähn- liehen wasserabbindenden Bindemitteln durch Brennen der Rohstoffe im Gegenstrom zum Heizgas erfordert eine besondere Sorgfalt in der Überwaehung des Brennvorganges, die also in hohem Masse die Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals am Ofen in Anspruch nimmt.
Neben der Vorbereitung des zu bren nenden Gutes, das aus kalkhaltigen Erden und entsprechenden Zuschlägen gewonnen wird, ist insbesondere die Einhaltung der richtigen Brenntemperatur in den einzelnen Zonen des Ofens von wesentlicher Bedeutung, damit ein einwandfrei brauchbares Brennprodukt ent steht.
Man hatte bereits erkannt, dass die Auf rechterhaltung der richtigen Brenntempera- tur nicht allein von der Brennstoffzufuhr ab hängig ist, sondern dass auch die Dreh geschwindigkeit des Ofens, die zugeführte Menge an Rohstoffen und deren Zusammen setzung sowie auch der Ofenzug und die sich dabei ergebende Zusammensetzung der Rauch gase von wesentlichem Einfluss auf die Brenn- temperatur im Ofen sind.
Bei der Regelung der Betriebsgrössen eines Drehrohrofens durch den Brennmeister und durch das wegen der Grösse der gesam ten Ofenanlage mit den dazugehörigen Be triebseinrichtungen notwendige geschulte Per sonal hat man entweder besondere Rücksicht auf den CO-Gehalt und die Temperatur in der Nähe der Sinterzone genommen und dabei die Verbrennungsluftmenge und Brennstoffmenge geändert, oder dann hat man in Abhängig keit vom Brenngut,
vom Brennstoff und von der zugeführten Verbrennungsluft eine Rege lung der Drehgeschwindigkeit des Ofens bei konstanter Brennstoff- und Luftzufuhr unter Kupplung von Drehofenantrieb und Rohstoff- förderung so vorgenommen, dass damit die Ausbildung der Sinterzone an der richtigen Stelle des Ofens beeinflusst wurde.
Diese bekannten Regelverfahren konnten aber nicht zu einem vollen Erfolg führen, da die tatsächlichen Abhängigkeiten der verschie denen Betriebsgrössen auf diese Weise nicht voll beherrschbar sind und Einflüsse, die sich aus Unregelmässigkeiten der verschiedenen Förder- und Antriebseinrichtungen ergeben, zu Störungen führen, die allein durch Beeinflus sung einer Betriebsgrösse, also beispielsweise hier der Verbrennung oder der Ofendrehung, nicht im erforderlichen Masse beseitigt wer den können. Dies um so mehr, als die Ofen führung und Ofenleistung dadurch weiterhin ausschliesslich vom Können des Bedienungs personals abhängen.
Es sind wohl weiterhin Drehrohxofenanla- gen bekanntgeworden, bei denen eine selbst tätige Regelung der Ofentemperatur vorge nommen wird, wobei der Temperaturregler entweder die Brennstoffzufuhr oder die Um drehungszahl des Ofens steuert. Durch eine derartige Überwachung und Regelung des Drehofens wird wohl neben der Vermeidung von Fehlbränden das Bedienungspersonal teil weise entlastet. Die Regelung der Anlage muss aber trotzdem noch im entscheidenden Masse manuell vorgenommen werden. Von grosser Wichtigkeit ist es hierbei, dass das Personal auf einen möglichst gleichmässigen Brenngut- zufluss achtet.
Erfahrungsgemäss ist aber ge rade die manuelle Überwachung der Brenn- gutzufuhr besonders schwierig durchzuführen. Von nicht zu unterschätzender Bedeutung ist ferner auch eine einwandfreie Überwachung des Sauggasabzuges und der Luftzuführung am Brennstoffbrenner. Die Erfindung bezieht sich auf eine Regel vorrichtung zur selbsttätigen Steuerung der Motoren eines Drehrohrofens für die Wärme behandlung von Brenngut, insbesondere Ze ment, die in Abhängigkeit von mehreren Be triebsgrössen, wie z.
B. Ofendrehgeschwin- digkeit, Brenngeschwindigkeit, Temperatur, Brennstoff- und Brenngutfördermenge und R.auchgaszustand, beeinflusst wird.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Drehzahl des Brenngutfördermotors in Abhängigkeit von der Menge und von dem Gewicht des dem Ofen zugeführten Brenn- gutes sowie von einer mit dem Drehofen antriebsmotor gekuppelten Tachometerma- schine gesteuert wird, und dass ferner der Brenstoffördermotor von einem Rauchgasprü- fer,
der Rauchgasschiebermotor sowie der Saugzuggebläsemotor von einem Saugzugmess- gerät und der Drehofenantriebsmotor sowie der Antriebsmotor der Primärluftzuführungs- anlage von einem Pyrometer gesteuert werden.
Die Steuerung des Brenngutfördermotors und des Brennstoffördermotors kann über je eine gittergesteuerte Gleichrichteranordnung oder über je einen Magnetverstärker und die Steuerung des Ofenantriebsmotors, des Brenn stoffgebläsemotors und des Sauggebläsemotors durch je eine elektrische Bürstenverstellvor- richtung erfolgen.
Für den Rauchgasschieber- antrieb kann ein Drehstrom-Kurzschlussläufer- motor, für die Förderantriebe je ein Gleich strommotor sowie für den Antrieb der Pri- märIuftzuführungsanlage und den Ofenantrieb ein Drehstrom-Nebenschlusskommutatormotor dienen.
Das Pyrometer kann beispielsweise den Verstellmotor einer Drosselklappe steuern, die in- der mit dem Ofen verbundenen Luftzufüh- rungsleitung liegt und die Zuführung des Pri- mär-Sekundärluftgemisches überwacht. Das Pyrometer kann aber auch den Primärluft gebläsemotor oder die Verstellvorrichtung der das Brennstoff-Luftgemisch in den Drehofen einblasenden Düse überwachen.
Der Drehofen antriebsmotor, die Primärluftzuführungsan- la.ge sowie der Saugzuggebläse- und Rauchgas schiebermotor können ferner über je einen Programmregler gesteuert werden.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbei spiel der Erfindung eine vollautomatische Regelanordnung eines Drehrohrofens darge stellt. Aus Fig.1 ist eine Drehrohrofenanlage mit allen unmittelbar auf den Ofen Einfluss nehmenden Betriebs- und Regeleinrichtungen, aus Fig. 2 eine Regelvorrichtung für die Pri- märluftsteuerung des Ofens und aus Fig.3 ein schematisches Schaltschema der gesamten Regelanordnung ersichtlich.
Auf der einen Seite des Drehrohrofens 1, der über das Getriebe 2 von einem Motor 3 angetrieben wird, befinden sich ein Kohlen staubbehälter 4, ein Primärluftgebläse 5, eine Kaltluftzuführungsleitung 6, eine Warmluft zuführungsleitung 7, ein' mit dieser verbun dener Klinkenkühler 8, ein Kühlerventilator 0, ein Verstellmotor 11, der eine in der Ab zweigstelle 12 der Kalt- und Warmluftleitung 6, 7 liegende Drosselklappe 13 beeinflusst und Tiber Programmregler 10, 15 von einem die Sinterzone anvisierenden Pyrometer 14 ge steuert wird.
Aus Fig. 2 ist diese Drosselklap- penverstellvorrichtung nochmals in grösserem Massstab ersichtlich. Das Pyrometer 14 steuert auch noch über den Programmregler 10 den Luftgebläsemotor 5 und über den Programm regler 15 den Ofenantriebsmotor 3. Ferner wird der Brennstoffördermotor 22 des Koh- lenstaubbehä.lters 4 über einen Regler 23 von einem Rauchgasprüfer 24 gesteuert.
Die an dere Seite des Drehrehxofens weist einen vor einer öffnung 17 des Schornsteines 18 beweg lichen, von dem Rauchgasschiebermotor 25 verstellbaren Schieber 19, ein mit dem Motor 20 gekuppeltes Saugzuggebläse 26 und eine Rohmaterialaufgabeeinrichtung 21 mit einem Brenngutfördermotor 27 auf.
Der Saugzug gebläsemotor 20 und der R.auchgasschieber- motor 25 werden über einen Programmregler 28 von einem Saugzugmessgerät 29 gesteuert, während der Brenngutfördermotor 27 über das Steuerrelais 30 von einer mit dem Dreh ofenmotor 3 gekuppelten Taehometerdynamo 31 und einer die Rohstoffmenge bzw. deren Gewicht messenden Messvorrichtung 32 beein flusst wird.
Die beispielsweise einen Fallbügelregler mit Schreibvorrichtung aufweisenden Pro grammregler 10, 15, 28, der Regler 23 und das Steuerrelais 30 werden weiterhin von einem in einer Zentrale angeordneten Kom mandogerät 33 gesteuert, in dem auch die übrigen Anzeige- und Messgeräte sowie die Signal- und Quittungsgeber die Wahlschalter und Druckknopftaster zum Anlassen bzw. Stillsetzen der Einzelantriebe vorgesehen sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass die ge samte Regelung und Überwachung der Dreh ofenanlage von einer gemeinsamen Steuer warte aus möglich ist.
Sämtliche Steuer- und Regelgeräte sowie Motorantriebe der Drehofenanlage sind der besseren Lebersicht halber in dem Schaltbild der Fig.3 nochmals schematisch dargestellt.
Beim Anfahren des Ofens können mit dem In---an,-setzen der Steuerung akustische Warn signale für das Bedienungspersonal einge schaltet werden. Erst dann erfolgt das In- gangsetzen der einzelnen Förderantriebe in der gewünschten, festgelegten Reihenfolge nach Art einer Fortschaltsteuerung, die bei spielsweise zuerst den Antriebsmotor 3 für den Drehofen 1 in Bewegung setzt und dann die Antriebsmotoren 5, 22 für die Primär luft- und Kohlenstaubzuteilung einschaltet.
Zugleich werden der Schiebermotor 25 und der Saugzuggebläsemotor 20 in Tätigkeit ge setzt, Nach Einschalten des Brenngutförder- motors 27 für die Robmaterialzuteilung im Zuge der Fortschaltsteuerung erfolgt durch den Programmregler 15 die automatische Steuerung der Drehofengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der vom Pyrometer 14 ge messenen Temperatur, die ihrerseits, wenn der Drehofen die für den Brand nötige Tempera tur erreicht hat,
zugleich eine Regelung des Brenngutfördermotors 27 mittels der mit dem Drehofenantriebsmotor 3 gekuppelten Tacho meterdynamo 31 bewirkt.
Da es bei dem Rohmaterial nicht allein auf die Menge, sondern auch auf das Ge wicht, durch welches die Zusammensetzung des Rohmaterials bestimmt ist und auch auf die Viskosität, je nachdem, ob nach dem Trok- ken- oder Nassverfahren gearbeitet wird, an kommt, erfolgt die weitere Regelung der Ma terialzufuhr nicht nur in Abhängigkeit von der Drehzahl des Drehofens 1 über die Tacho meterdynamo 31, sondern auch von einer Mess- v orrichtung,
die aus einer Wägevorrichtung mit einem Umsteuerkontakt und einer Men- genmessvorriehtung bestehen kann. Bei Un regelmässigkeiten in der Mengen- und Ge wichtsmessung wirkt dann auch diese zusätz liche Regelvorrichtung 32 im ausgleichenden Sinne auf den Brenngutfördermotor 27 ein.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Drehzahl steuerung des Brennstoffördermotors 22 in Abhängigkeit von einem Rauchgasprüfer 24. Dadurch wird erreicht, dass die Kohlenstaub zuteilung von der Zusammensetzung der Rauchgase nach Kohlenoxyd und Sauerstoff abhängig ist.
Für die Beeinflussung des Rauchgasabzu- ges dient ein Saugzugmessgerät 29, für das ein Kontaktmanometer verwendet werden kann, dessen Kontaktgabe eine Verstellung des Saug zuggebläses 26 zur Erhöhung oder Verringe- i-Ltng des Rauchgasabzuges herbeiführt. Da das Saugzuggebläse 26 wesentlich durch den Rauchgasschieber 19 unterstützt wird, kann dieser bei Erreichen der Endstellungen des Saugzuggebläses zur Regelung des Rauchgas zuges herangezogen werden,
indem durch End- kontakte des Saugzuggebläses 26 dssr An- triebsmotor 25 für den Schieber 111 gesteuert wird. Durch den Rauchgassehieber 19 und das Sauggebläse 26 soll ein konstanter Zug im Drehofen aufrechterhalten werden, da sonst bei zu starkem Zug eine Entmischung des Rohmaterials und auch ein erheblicher Wärme verlust eintreten kann. Bei zu geringem Zug entstehen Wärmestauungen, die zu den äusserst unangenehmen Ringbildungen in der Sinterzone beitragen.
Ausserdem sinkt die Ofenwärme durch unvollkommene Verbren nung, was Fehlbrand oder Verminderung der Ofenleistung zur Folge hat.
Die Temperaturverteilung bei Drehöfen mit Kohlenstaubfeuerung kann ferner auch bei konstantem Heizwert der Kohle gestört werden, wenn sich der Gasgehalt der Roh kohle und damit der Flammpunkt ändert. Die Folge einer derartigen Störung ist, dass sieh auch das Flammenbild verändert, und zwar wird je nachdem, ob die Zündung der Kohle früher oder später einsetzt, die Flamme länger und schmäler oder kürzer und dicker. Diese Nachteile werden dadurch beseitigt, dass das Py rometer 14 den die Drosselklappe 13 beein flussenden Verstellmotor 11 und den Primär luftgebläsemotor 5 steuert.
Wird nun von der Voraussetzung ausge gangen, dass zu einem Zeitpunkt nur mit kal ter Primärluft gefahren wurde (ffarmluftlei- tting 7 durch Drosselklappe 13 vollkommen geschlossen) und dabei eine Kohle mit einem bestimmten Gasgehalt und Heizwert vorhan den gewesen ist, dann hat die Flamme eine diesen Betriebsverhältnissen entsprechende Lage im Drehofen 1.
Bei einer Änderung, beispielsweise Verringerung des Gasgehaltes der Kohle, wird die Flamme etwas später gezündet und um ein Stück in den Drehofen hinein-wandern. Wird nunmehr dem Primär luftstrom warme Luft durch die Warmluft leitung 7 zugesetzt, dann wird bei gleicher Primärluftmenge (m3/h) ein niedrigeres Pri- mä.rluftgewiclit (kg/ms) gefördert, das heisst, der Sauerstoffgehalt pro ms wird kleiner, wodurch sich die Flamme verkürzt.
Da der Saugzug auf der rechten Seite des Ofens kon stant bleibt, vergrössert sieh die aus dem Klin- kerkühler S in den Drehofen eintretende Se- li:undärluftmenge im gleichen Masse wie sieh das Primärluftgewicht vermindert, das heisst, für die totale Verbrennung des in den Dreh ofen eingegebenen Brennstoffes ist immer noch genügend Sauerstoff vorhanden. Sollfe sich während des Betriebes der Gasgehalt der Kohle vermehren, muss entsprechend mehr Kaltluft dem Primä.rluftgebläse zugeführt werden, damit die Flamme ihre geometrische Lage im Drehofen beibehält.
Der Regelvorgang für die Regelung der Flammenlage spielt sieh grundsätzlich derart ab, dass die sieh in ihrer Lage, beispielsweise bei einer Änderung des Gasgehaltes der auf gegebenen Kohle, verschiebende Sinterzone das ist die Zone der höchsten Temperatur - dureh das Pyrometer 14 anvisiert wird. Das Pyrometer 14 misst dann eine der Verschie bung der Sinterzone entsprechende Tempera- turänderung. Diese gemessene Regelgrösse wird in dem Programmregler 10 ausgewertet. und bei Bedarf dem die Drosselklappe 13 ver stellenden Motor 11 zugeführt.
Je nach der Stellung der Klappe 13 in der Abzweigung 12 der Zuführungsleitung 6, 7 wird nun mehr oder weniger erwärmte Luft dem Primär kaltluftstrom zugesetzt.
Für den Antrieb der Brenngut- und den der Brennstoffzuteilung können Gleichstrom motoren verwendet werden, die entweder über je eine gittergesteuerte Gleichrichteranord- nung oder über je einen Magnetverstärker betrieben werden. Im ersten Fall kann das eine Gitter des Gleichrichters für die Brenn- gutzuteilung von der Tachometerdynamo 31 und das andere Gitter von der Mengenmess- vor richtung 32 sowie das Gitter des Gleich richters für die Brennstoffzuteilung von dem Rauchgasprüfer 24 beeinflusst werden.
Im zweiten Falle können die Magnetverstärker für die Regelung der Ankerspannung der Antriebsmotoren für die Brenngut- und Brennstoffzuteilung verbunden werden, wobei deren Steuerwicklungen von dem zugehörigen Gerät, also bei der Brenngutzuführungsanord- nung von der Tachometerdynamo 31 und der Mengenmessvorriehtung 32 und bei der Brenn- stoffzuführungsanordnung von dem Rauch gasprüfer 24 gesteuert werden.
Der Drehofen selbst wird zweckmässig von einem Drehstrom-Nebenschlusskommutator mit elektrischer Bürstenverstellung angetrieben. Die Bürstenverstellung erfolgt hierbei über den Programmregler 15 in Abhängigkeit von der gemessenen Grösse des Pyrometers 14. Auch für die Antriebe des Primärluft- und des Saugzuggebläses können Drehstrom-Kom- mutatormotoren verwendet werden, während der Schieberantrieb mit einem Kurzschluss- läufermotor gekuppelt ist.
Die beschriebene Regelanordnung eignet sieh sowohl für das Trocken- als auch für das Nassverfahren der Zementherstellung. Die Re gelabhängigkeiten können auch in anderer Weise als angegeben erfolgen. Es ist selbst verständlich, dass an Stelle der Regel- und Steuerglieder des Ausführungsbeispiels auch andere äquivalente Mittel treten können.