DE102017202824A1 - Plant for the production of cement clinker and method for operating such a plant - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage (10) zur Herstellung von Zementklinker mit einem Vorwärmer (12) zum Vorwärmen vom Material (24),
einem Ofen (22) zum Brennen des Materials (24) zu Klinker mit einer Antriebseinrichtung (30) zum rotierenden Antrieb des Ofens (22) und
einem Kühler (38) zum Kühlen des aus dem Ofen (22) austretenden Klinkers,
wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Ermitteln der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms des Klinkers und
Steuern / Regeln zumindest eines Betriebsparameters des Vorwärmers (12), des Ofens (22) und/ oder
des Kühlers (38) in Abhängigkeit der ermittelten Partikelgrößenverteilung und/ oder des ermittelten Massenstroms.
Die Erfindung umfasst auch ein Anlage (10) zur Herstellung von Zementklinker aufweisend einen Vorwärmer (12) zum Vorwärmen von Material (24),einen Ofen (22) zum Brennen des Materials zu Klinker mit einer Antriebseinrichtung (30) zum rotierenden Antrieb des Ofens (22) und
einen Kühler (38) zum Kühlen des aus dem Ofen (22) austretenden Klinkers, wobei die Anlage (10) einen Partikelsensor (62) zum Ermitteln der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms des Klinkers und eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie zumindest einen Betriebsparameter des Vorwärmers (12), des Drehrohrofens (22) und/ oder des Kühlers (38) in Abhängigkeit der ermittelten Partikelgrößenverteilung und/ oder des ermittelten Massenstroms steuert-/ regelt.
The present invention relates to a method for operating a plant (10) for producing cement clinker with a preheater (12) for preheating the material (24),
a furnace (22) for burning the material (24) to clinker with a drive means (30) for rotationally driving the furnace (22) and
a cooler (38) for cooling the clinker leaving the furnace (22),
the method comprising the steps of:
Determining the particle size distribution and / or the mass flow of the clinker and
Controlling at least one operating parameter of the preheater (12), the furnace (22) and / or
the cooler (38) as a function of the determined particle size distribution and / or the determined mass flow.
The invention also includes a plant (10) for producing cement clinker comprising a preheater (12) for preheating material (24), a furnace (22) for burning the material to clinker with a drive device (30) for rotating the furnace ( 22) and
a cooler (38) for cooling the clinker exiting the furnace (22), the equipment (10) comprising a particle sensor (62) for determining the particle size distribution and / or the mass flow of the clinker and a control device configured in such a way in that it controls / regulates at least one operating parameter of the preheater (12), of the rotary kiln (22) and / or of the cooler (38) as a function of the determined particle size distribution and / or of the determined mass flow.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit einer Steuerungs-/ Regelungseinrichtung zum Steuern/ Regeln von Betriebsparametern der Anlage, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage.The invention relates to a plant for the production of cement clinker with a control / regulating device for controlling / regulating operating parameters of the plant, and a method for operating such a plant.
Anlagen zur Herstellung von Zementklinker weisen üblicherweise einen Vorwärmer, einen Ofen und einen dem Ofen nachgeschalteten Kühler auf. Man ist bestrebt, einen Klinker von hoher Qualität und möglichst konstanten chemischen Bestandteilen zu erzeugen. Dies erfordert eine Regelung der Anlage in Abhängigkeit der Prozessparameter des Ofens. Beispielsweise werden die Parameter zum Betrieb des Ofens, wie die Brennstoffmenge, die Drehzahl des Ofens oder die Menge an Rohmehl zu dem Ofen manuell oder automatisch geregelt. Die Eigenschaften des aus dem Ofen austretenden Klinkers sind maßgebend für die Einstellung der Betriebsparameter des Ofens, des sich daran anschließenden Kühlers, des vorgeschalteten Vorwärmers. Leider sind diese Eigenschaften nicht leicht zu ermitteln. Dies führt regelmäßig dazu, dass Störungen im Betrieb des Ofens, wie beispielsweise Materialschluss oder eine große Menge an Ansatz an der Innenwand des Ofens, zu spät oder gar nicht erkannt werden, wodurch Beschädigungen in der Anlage auftreten können. Ferner kann im Regelfall aufgrund der sich ändernden Eigenschaften des Ofenproduktes und insbesondere der im Ofen nichtstationären Ansatzverhältnisse keine optimale Prozessführung erreicht werden, so dass der Kühler in Folge ungleichmäßig in Hinblick auf die Materialmenge und Eigenschaften beschickt wird. Da aber Vorwärmer, Calcinator und Ofen mit dem Klinkerkühler über die Vorwärmung der Verbrennungsluft verbunden sind, bedeutet eine zeitlich ungleichmäßige Beschickung des Kühlers Störungen im Betrieb der gesamten Anlage. Diese gerät unweigerlich ins Schwingen und macht steuerungstechnische Eingriffe notwendig. Sind diese Schwingungen bei der Verwendung von fossilen Brennstoffen oder in Hinblick auf die Verbrennungseigenschaften homogener Brennstoffe durch geringe manuelle Eingriffe noch gut zu beherrschen, gilt bei der Verbrennung von inhomogenen Brennstoffen, die heute auch am Hautptbrenner in hohem Maße zum Einsatz kommen, dass der Anlagenbetrieb von sehr häufigen Eingriffen gekennzeichnet ist. Hierdurch treten zusätzliche Störungen auf, die die durch den Ofenbetrieb verursachten Störungen überlagern und ggf. verstärken können.Plants for the production of cement clinker usually have a preheater, an oven and a cooler connected downstream of the oven. One strives to produce a clinker of high quality and chemical components as constant as possible. This requires a control of the plant depending on the process parameters of the furnace. For example, the parameters for operating the furnace, such as the amount of fuel, the speed of the furnace, or the amount of raw meal to the furnace, are controlled manually or automatically. The properties of the clinker leaving the kiln are decisive for the adjustment of the operating parameters of the kiln, the adjoining radiator, the upstream preheater. Unfortunately, these properties are not easy to determine. This regularly leads to disturbances in the operation of the furnace, such as material shortage or a large amount of approach to the inner wall of the furnace, are detected too late or not at all, which can cause damage to the system. Furthermore, as a rule, due to the changing properties of the furnace product and in particular the nonstationary batch conditions, optimal process control can not be achieved so that the cooler is consequently charged unevenly with regard to the amount of material and properties. But since preheater, calciner and furnace are connected to the clinker cooler on the preheating of the combustion air, a temporally uneven feeding the cooler means disturbances in the operation of the entire system. This inevitably starts to vibrate and requires control technology interventions. If these oscillations are still easy to control with the use of fossil fuels or with regard to the combustion properties of homogeneous fuels through minor manual intervention, the combustion of inhomogeneous fuels, which today are also used extensively on the top burner, is considered to be a matter of plant operation is characterized by very frequent interventions. As a result, additional disturbances occur which can superimpose and possibly amplify the disturbances caused by the furnace operation.
Eine Regelung von Betriebsparametern in Abhängigkeit der vom Klinker abgegebenen Wärmeenergie stromabwärts des Ofens ist aus der
Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage zur Herstellung von Zement, insbesondere Zementklinker, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage anzugeben, wobei Störungen in dem Ofen rechtzeitig erkannt und behoben werden.On this basis, it is an object of the present invention to provide a plant for the production of cement, in particular cement clinker, as well as a method for operating such a system, wherein disturbances in the oven are detected and remedied in time.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 sowie durch eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by methods for operating a plant for the production of cement clinker with the features of independent method claim 1 and by a plant for the production of cement clinker with the features of the
Ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker umfasst nach einem ersten Aspekt das Ermitteln der Partikelgrößenverteilung, des Massenstroms und/ oder der Temperatur des Klinkers und das Steuern / Regeln zumindest eines Betriebsparameters des Vorwärmers, des Ofens und/ oder des Kühlers in Abhängigkeit der ermittelten Partikelgrößenverteilung und/ oder des ermittelten Massenstroms. Die Anlage zur Herstellung von Zementklinker weist zumindest einen Vorwärmer zum Vorwärmen vom Materials, einen Ofen, insbesondere einen Drehrohrofen, zum Brennen des Materials zu Klinker mit einer Antriebseinrichtung zum rotierenden Antrieb des Ofens und einen Kühler zum Kühlen des aus dem Ofen austretenden Klinkers auf.A method for operating a plant for the production of cement clinker according to a first aspect comprises determining the particle size distribution, the mass flow and / or the temperature of the clinker and controlling / regulating at least one operating parameter of the preheater, the furnace and / or the radiator depending on determined particle size distribution and / or the determined mass flow. The plant for the production of cement clinker has at least one preheater for preheating the material, an oven, in particular a rotary kiln, for burning the material to clinker with a drive device for rotating the furnace and a cooler for cooling the clinker leaving the kiln.
Die Partikelgrößenverteilung des Klinkers wird häufig auch als Korngrößenverteilung bezeichnet. Insbesondere wird zusätzlich die Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel des Klinkers ermittelt. Zur Ermittlung des Massenstroms wird beispielsweise die Partikelgrößenverteilung und die Bewegungsgeschwindigkeit ermittelt und daraus der Massenstrom des Klinkers bestimmt. Insbesondere wird zusätzlich zu der Partikelgrößenverteilung auch die Temperatur des Klinkers ermittelt.The particle size distribution of the clinker is often referred to as grain size distribution. In particular, the movement speed of the particles of the clinker is additionally determined. To determine the mass flow, the particle size distribution and the movement speed are determined, for example, and the mass flow of the clinker determined therefrom. In particular, the temperature of the clinker is determined in addition to the particle size distribution.
Insbesondere werden die Betriebsparameter des Vorwärmers, des Ofens und/ oder des Kühlers automatisiert in Abhängigkeit zumindest der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms gesteuert/ geregelt.In particular, the operating parameters of the preheater, of the furnace and / or of the cooler are automatically controlled as a function of at least the particle size distribution and / or the mass flow.
Das Ermitteln der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms des Klinkers ermöglicht das Erkennen von Störungen in dem Betrieb des Ofens auf einfache und sichere Art und Weise. Beispielsweise deutet ein sprunghafter Abfall der Partikelgrößenverteilung auf einen Materialschluss des Ofens hin, wobei ein sprunghafter Anstieg der Partikelgrößenverteilung auf Ansatzfall in der Sinterzone schließen lässt. Die Partikelgrößenverteilung und/ oder der Massenstrom des Klinkers ermöglicht das Erkennen von kontinuierlichen Störungen des Ofenbetriebs, die insbesondere zusammen mit der Auswertung weiterer Betriebsparameter der Anlage erkannt werden.The determination of the particle size distribution and / or the mass flow of the clinker makes it possible to detect disturbances in the operation of the furnace in a simple and reliable manner. For example, an abrupt drop in the particle size distribution indicates a material closure of the furnace, with a sudden increase in the particle size distribution Particle size distribution close to batch case in the sintering zone. The particle size distribution and / or the mass flow of the clinker allows the detection of continuous disturbances of the furnace operation, which are detected in particular together with the evaluation of further operating parameters of the system.
Gemäß einer ersten Ausführungsform werden die Partikelgrößenverteilung und/oder der Massenstrom und / oder die Temperatur innerhalb des Ofens oder in Strömungsrichtung des Klinkers im Anschluss an den Ofen ermittelt. Beispielsweise wird die Partikelgrößenverteilung und/ oder der Massenstrom innerhalb des Ofens, insbesondere in einem Bereich des Ofenauslasses oder in der Sinterzone, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0 bis 1 mal der lichten Weite des Ofeninnendurchmessers, ermittelt. Insbesondere wird die Partikelgrößenverteilung und/oder der Massenstrom im Anschluss an den Ofen ermittelt, vorzugsweise vor dem Eintreten des Klinkers in den Klinkerkühler. Dies ermöglicht eine Einstellung der Betriebsparameter des auf den Ofen folgenden Kühlers in Abhängigkeit der Klinkereigenschaften, die unmittelbar in Strömungsrichtung des Klinkers vor dem Kühler ermittelt wurden. Störungen des Ofenbetriebs sind nach einer Erkenntnis der Erfinder im Bereich des Ofenauslasses oder in Strömungsrichtung des Klinkers unmittelbar hinter dem Ofen sehr zuverlässig durch eine Analyse der Partikelgrößenverteilung und/oder der Massenstrom feststellbar, sodass eine entsprechende Regelung/ Steuerung der Anlage, insbesondere der Feuerungseinrichtung des Ofens, des Vorwärmers und/ oder des Kühlers beispielsweise automatisch erfolgen kann.According to a first embodiment, the particle size distribution and / or the mass flow and / or the temperature within the furnace or in the flow direction of the clinker following the furnace are determined. For example, the particle size distribution and / or the mass flow within the furnace, in particular in a region of the furnace outlet or in the sintering zone, preferably in a range between 0 to 1 times the clear width of the furnace inside diameter determined. In particular, the particle size distribution and / or the mass flow is determined following the furnace, preferably before the clinker enters the clinker cooler. This makes it possible to adjust the operating parameters of the cooler following the furnace as a function of the clinker properties which were determined directly in the direction of flow of the clinker upstream of the cooler. Faults in the furnace operation can be determined very reliably by an analysis of the particle size distribution and / or the mass flow, so that a corresponding regulation / control of the system, in particular the firing device of the furnace , the preheater and / or the radiator, for example, can be done automatically.
Die Partikelgrößenverteilung und/ oder der Massenstrom oder die Temperatur des Klinkers werden mittels eines optischen Messverfahrens, ermittelt. Beispielsweise basiert das optische Messverfahren auf einer Auswertung von Nah-, Mittel- und Langwelleninfrarotstrahlung (NIR, MIR und FIR). Der optische Sensor umfasst beispielsweise eine Kamera, insbesondere eine hochauflösende (HD) Kamera. Beispielsweise ist die Kamera derart ausgebildet, dass sie die Partikelgrößenverteilung und/ oder den Massenstrom mittels des für das menschliche Auge sichtbaren Lichtbereichs mit einer Wellenlängen zwischen 400 - 700nm ermittelt. Die Partikelgrößenverteilung und/oder der Massenstrom werden beispielsweise mittels eines Lasermessverfahrens ermittelt.The particle size distribution and / or the mass flow or the temperature of the clinker are determined by means of an optical measuring method. For example, the optical measuring method is based on an evaluation of near-, medium- and long-wave infrared radiation (NIR, MIR and FIR). The optical sensor comprises, for example, a camera, in particular a high-resolution (HD) camera. For example, the camera is designed such that it determines the particle size distribution and / or the mass flow by means of the visible to the human eye light range with a wavelength between 400 - 700nm. The particle size distribution and / or the mass flow are determined, for example, by means of a laser measurement method.
Mittels des optischen Messverfahrens wird insbesondere lediglich ein Teil der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms der Partikel des Klinkers ermittelt, wobei vorzugsweise die Partikel mit einer Partikelgröße größer als 1mm, vorzugsweise größer als 10mm, höchstvorzugsweise größer als 20mm zur Auswertung der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms, insbesondere der Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel, herangezogen werden. Partikel mit einer geringeren Partikelgröße werden von dem Partikelsensor vorzugsweise nicht erfasst.In particular, only a part of the particle size distribution and / or the mass flow of the particles of the clinker is determined by means of the optical measuring method, preferably the particles having a particle size greater than 1 mm, preferably greater than 10 mm, most preferably greater than 20 mm for evaluating the particle size distribution and / or Mass flow, in particular the speed of movement of the particles, are used. Particles with a smaller particle size are preferably not detected by the particle sensor.
Der Vorwärmer weist gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Ventilator auf, wobei ein Betriebsparameter des Vorwärmers, die Drehzahl des Ventilators umfasst. Der Ventilator ist beispielsweise in dem Bereich des Gasauslasses des Vorwärmers oder stromabwärts des Gasauslasses angeordnet. Über die Drehzahl oder Klappenstellung des Ventilators sind die Strömungsgeschwindigkeit des Gases innerhalb des Vorwärmers und die für die Verbrennung notwendige aus dem Kühler entnehmbare Verbrennungsluftmenge einstellbar. In Reaktion auf die ermittelte Partikelgrößenverteilung und/ oder den Massenstrom, insbesondere in Reaktion auf die veränderte Brennstoffzufuhr zu dem Ofen, wird die Drehzahl des Ventilators gesteuert/ geregelt, sodass dem Ofen und Calcinator zugeführten Brennstoff eine hinreichende Verbrennungsluftmenge zur Verfügung steht.The preheater has according to another embodiment, a fan, wherein an operating parameter of the preheater, the speed of the fan comprises. The fan is arranged, for example, in the region of the gas outlet of the preheater or downstream of the gas outlet. About the speed or flap position of the fan, the flow rate of the gas within the preheater and necessary for the combustion can be removed from the radiator combustion air quantity. In response to the determined particle size distribution and / or the mass flow, in particular in response to the changed fuel supply to the furnace, the speed of the fan is controlled so that a sufficient amount of combustion air is available to the furnace and calciner.
Ein Betriebsparameter des Ofens umfasst gemäß einer weiteren Ausführungsform die Brennstoffzufuhr zu dem Ofen und/ oder die Drehzahl des Ofens. Die Brennstoffzufuhr zu dem Ofen sowie die Drehzahl des Ofens haben insbesondere einen Einfluss auf die Temperatur innerhalb des Ofens, die Ansatzbildung und die Eigenschaften des in dem Ofen gebrannten Klinkers. Ein Betriebsparameter des Ofens umfasst auch beispielsweise die Flammenlänge oder den Durchmesser der Flamme des Brenners des Ofens. Insbesondere wird die Flammenlänge und/ oder der Durchmesser der Flamme über mechanische Einstellmechanismen an der Brennermimik, beispielsweise mittels Düsen oder Drallkörper, wie Scheiben mit schräg angestellten Blechen, eingestellt. Ein weiterer Betriebsparameter des Ofens umfasst die Primärluftmenge die dem Brenner zugeführt wird. Eine Steuerung/ Regelung dieser Parameter ermöglicht ein schnelles Eingreifen in den Ofenprozess im Fall einer Störung oder Sollwertabweichungen von Ofenbetriebsparametern des Ofenbetriebs.An operating parameter of the furnace according to another embodiment includes the fuel supply to the furnace and / or the speed of the furnace. In particular, the fuel supply to the furnace and the speed of the furnace have an influence on the temperature within the furnace, the buildup and the properties of the clinker fired in the furnace. An operating parameter of the furnace also includes, for example, the flame length or the diameter of the flame of the burner of the furnace. In particular, the flame length and / or the diameter of the flame is set via mechanical adjusting mechanisms on the burner mime, for example by means of nozzles or swirling bodies, such as disks with inclined plates. Another operating parameter of the furnace includes the amount of primary air supplied to the burner. Control of these parameters allows rapid intervention in the furnace process in the event of a fault or set point deviations from kiln operation parameters of the kiln operation.
Vorzugsweise wird auch die chemische Zusammensetzung des Rohmehls beim Eintritt in den oder innerhalb des Vorwärmers ermittelt. Die Brennstoffzufuhr zum Ofen wird insbesondere in Reaktion auf das Unterschreiten eines bestimmten Schwellwertes der Partikelgrößenverteilung oder des Massenstroms verändert.Preferably, the chemical composition of the raw meal is determined upon entry into or within the preheater. The fuel supply to the furnace is changed in particular in response to falling below a certain threshold value of the particle size distribution or the mass flow.
Der Klinker wird gemäß einer weiteren Ausführungsform entlang des Kühlers mit einer Fördergeschwindigkeit transportiert und mittels eines Kühlluftstroms gekühlt, wobei ein Betriebsparameter des Kühlers die Fördergeschwindigkeit und/ oder der Kühlluftstrom ist. Vorzugsweise weist der Kühler zumindest einen Förderboden auf, auf dem der zu kühlende Klinker aufliegt und von dem Kühlluftstrom zur Kühlung durchströmt wird. Eine Steuerung/ Regelung der Fördergeschwindigkeit hat einen Einfluss auf die Verweildauer des Klinkers innerhalb des Kühlers. Wird beispielsweise eine grobe Partikelgrößenverteilung und/ oder ein geringer Massenstrom des Klinkers mittels des Partikelsensors ermittelt, wird die Fördergeschwindigkeit verringert, sodass die Verweildauer des Klinkers in dem Kühler erhöht wird und der Klinker am Austritt aus dem Kühler optimal abgekühlt ist.The clinker is transported according to a further embodiment along the radiator with a conveying speed and cooled by means of a cooling air flow, wherein an operating parameter of the radiator, the conveying speed and / or Cooling air flow is. Preferably, the cooler has at least one conveyor bottom, on which rests the clinker to be cooled and flows through the cooling air flow for cooling. A control / regulation of the conveying speed has an influence on the residence time of the clinker within the cooler. If, for example, a coarse particle size distribution and / or a low mass flow of the clinker is determined by means of the particle sensor, the conveying speed is reduced, so that the residence time of the clinker in the cooler is increased and the clinker is optimally cooled at the outlet from the cooler.
Die zur Kühlung des Klinkers notwendige Verweilzeit in dem Kühler wird gemäß einer weiteren Ausführungsform in Abhängigkeit der Partikelgrößenverteilung und/ oder dem Massenstrom gesteuert/ geregelt. Dies führt zu einer Vergleichmäßigung der dem Ofen zugeführten Wärmemenge und verhindert insbesondere die Beschädigung auf den Kühler folgender Komponenten der Anlage durch hohe Temperaturbelastungen.The time required for cooling the clinker residence time in the cooler is controlled according to a further embodiment, depending on the particle size distribution and / or the mass flow / regulated. This leads to a homogenization of the amount of heat supplied to the furnace and in particular prevents damage to the radiator of the following components of the system by high temperature loads.
Der Luftdruck innerhalb des Kühlers wird gemäß einer weiteren Ausführungsform mittels eines Drucksensors ermittelt, wobei die Fördergeschwindigkeit und/ oder der Kühlluftstrom in Abhängigkeit des ermittelten Luftdrucksignals gesteuert/ geregelt wird. Insbesondere wird dazu eine Druckmesseinrichtung verwendet, die dazu ausgebildet ist, gemessene Druckmesssignale mit einer Frequenz von mehr als 1 Hz, insbesondere mehr als 10 Hz, vorzugsweise mehr als 100 Hz auszuwerten und die Schwankungsbreite der Messsignale zu ermitteln. Vorzugsweise wird aus der Schwankungsbreite der Messsignale des Drucksensors die Änderung der Klinkergranulometrie des auf dem Förderboden des Kühlers aufliegenden Klinkers ermittelt. Der Drucksensor ist insbesondere unterhalb des Förderbodens und in Strömungsrichtung des Kühlluftstroms vor dem Förderboden angeordnet. Eine Druckmessung innerhalb des Kühlers ermöglicht eine optimale Einstellung der Betriebsparameter des Kühlers in Abhängigkeit der ermittelten Partikelgrößenverteilung und7 oder des ermittelten Massenstroms.The air pressure within the cooler is determined according to a further embodiment by means of a pressure sensor, wherein the conveying speed and / or the cooling air flow is controlled / regulated as a function of the determined air pressure signal. In particular, a pressure measuring device is used which is designed to evaluate measured pressure measuring signals having a frequency of more than 1 Hz, in particular more than 10 Hz, preferably more than 100 Hz, and to determine the fluctuation range of the measuring signals. The change in the clinker granulometry of the clinker resting on the conveyor bottom of the cooler is preferably determined from the fluctuation range of the measuring signals of the pressure sensor. The pressure sensor is arranged in particular below the conveyor floor and in the flow direction of the cooling air flow in front of the conveyor floor. A pressure measurement within the cooler allows an optimal adjustment of the operating parameters of the cooler as a function of the determined particle size distribution and 7 or of the determined mass flow.
Die Anlage zur Herstellung von Zementklinker weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine dem Ofen nachgeschaltete Zerkleinerungseinrichtung mit einem Brechspalt und/ oder mehreren Siebspalten auf, wobei mindestens einer der Sieb oder Brechspalte der Zerkleinerungseinrichtung in Abhängigkeit der mittels der ermittelten Partikelgrößenverteilung und/ oder dem Massenstrom des Klinkers eingestellt wird. Bei der Zerkleinerungseinrichtung handelt es sich beispielsweise um einen Brecher oder eine Mahleinrichtung, die beispielsweise innerhalb des Kühlers oder im Anschluss des Kühlers angeordnet ist.The plant for the production of cement clinker has, according to a further embodiment, a comminution device downstream of the furnace with a crushing gap and / or a plurality of sieve gaps, wherein at least one of the sieve or crushing gaps of the comminuting device is adjusted as a function of the determined particle size distribution and / or the mass flow of the clinker becomes. The comminuting device is, for example, a crusher or a grinder, which is arranged, for example, inside the cooler or in the connection of the cooler.
Die Erfindung umfass des Weiteren eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aufweisend einen Vorwärmer zum Vorwärmen von Material, einen Ofen zum Brennen des Materials zu Klinker mit einer Antriebseinrichtung zum rotierenden Antrieb des Ofens und einen Kühler zum Kühlen des aus dem Ofen austretenden Klinkers, wobei die Anlage einen Partikelsensor zum Ermitteln der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms des Klinkers und eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie zumindest einen Betriebsparameter des Vorwärmers, des Drehrohrofens und/ oder des Kühlers in Abhängigkeit der ermittelten Partikelgrößenverteilung, des ermittelten Massenstroms und/ oder der ermittelten Temperatur steuert-/ regelt.The invention further comprises a plant for producing cement clinker comprising a preheater for preheating material, a furnace for burning the material to clinker with a drive means for rotating the furnace and a cooler for cooling the clinker leaving the furnace, the plant a particle sensor for determining the particle size distribution and / or the mass flow of the clinker and a control / regulating device, which is designed such that it at least one operating parameter of the preheater, the rotary kiln and / or the radiator depending on the determined particle size distribution, the determined mass flow and / or the determined temperature controls.
Die mit Bezug auf das Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker beschriebenen Vorteile und Erläuterungen treffen in vorrichtungsmäßiger Entsprechung auch auf die Anlage zur Herstellung von Zementklinker zu.The advantages and explanations described with regard to the method for operating a plant for the production of cement clinker also apply to the device for the production of cement clinker in accordance with the device.
Der Partikelsensor ist gemäß einer ersten Ausführungsform außerhalb des Ofens derart angeordnet, dass der Bereich innerhalb des Ofens oder in Strömungsrichtung des Klinkers im Anschluss an den Ofen von dem Partikelsensor erfassbar ist. Beispielsweise weist der Ofen eine Scheibe, insbesondere eine Quarzglasscheibe auf durch welche der Partikelsensor das Innere des Ofens analysiert. Der Partikelsensor weist beispielsweise eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Partikelsensors auf, sodass dieser vor der Ofenabwärme geschützt ist. Beispielsweise ist der Partikelsensor mindestens teilweise innerhalb des Ofens angeordnet, wobei der Partikelsensor Glasfasern umfasst, die insbesondere eine Kühleinrichtung aufweisen.According to a first embodiment, the particle sensor is arranged outside the furnace in such a way that the region within the furnace or in the flow direction of the clinker following the furnace can be detected by the particle sensor. For example, the furnace has a disk, in particular a quartz glass disk, through which the particle sensor analyzes the interior of the furnace. The particle sensor has, for example, a cooling device for cooling the particle sensor, so that it is protected from the furnace waste heat. For example, the particle sensor is at least partially disposed within the furnace, wherein the particle sensor comprises glass fibers, which in particular have a cooling device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Partikelsensor eine optische Messeinrichtung, insbesondere eine Lasermesseinrichtung oder eine Einrichtung zum Erfassen von Infrarotlicht und/ oder sichtbarem Licht. Bei der Einrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Kamera.According to a further embodiment, the particle sensor comprises an optical measuring device, in particular a laser measuring device or a device for detecting infrared light and / or visible light. The device is, for example, a camera.
Die Anlage weist beispielsweise zumindest zwei beispielsweise in dem Vorwärmer und/ oder dem Ofen angebrachte Sauerstoffsensoren zum ermitteln des Sauerstoffgehalts des den Vorwärmer durchströmenden Gases auf, wobei der Sauerstoffsensor insbesondere in dem Calcinator, zwischen der zweiten und dritten Zyklonstufe und/ oder am Gasauslass des Vorwärmers angeordnet ist. Der mittels des Sauerstoffsensors ermittelte Sauerstoffgehalt des Gases wird an die Steuerungs- / Regelungseinrichtung übermittelt und zur Steuerung / Regelung von Betriebsparametern der Anlage verwendet. Insbesondere wird in Reaktion des ermittelten Sauerstoffgehalts die Drehzahl des Ventilators gesteuert/ geregelt.The system has, for example, at least two oxygen sensors, for example in the preheater and / or the oven, for determining the oxygen content of the gas flowing through the preheater, the oxygen sensor being arranged in particular in the calciner, between the second and third cyclone stages and / or at the gas outlet of the preheater is. The determined by means of the oxygen sensor oxygen content of the gas is transmitted to the control / regulating device and used to control / regulate operating parameters of the system. In particular, in response to the determined Oxygen content, the speed of the fan controlled / regulated.
Der Ofen weist gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Drehzahlsensor zum Ermitteln der Ofendrehzahl auf. Die Drehzahl des Ofens ist vorzugsweise mittels der Antriebseinrichtung, insbesondere mittels der elektrischen Leistung der Antriebseinrichtung einstellbar. Vorzugsweise wird die elektrische Leistung der Antriebseinrichtung an die Steuerungs- / Regelungseinrichtung übermittelt und zur Steuerung / Regelung von Betriebsparametern der Anlage verwendet. Die elektrische Leistung ist beispielsweise ein Maß für die Ansatzbildung und die im Ofen enthaltene Stoffmenge und bietet daher eine zuverlässige Möglichkeit, zusammen mit der Partikelgrößenverteilung und/ oder dem Massenstrom, einen Störfall des Ofens zu detektieren. Insbesondere wird die elektrische Leistung der Antriebseinrichtung an einem der Antriebseinrichtung vorgeschalteten Frequenzumrichter ermittelt.The furnace has, according to a further embodiment, a rotational speed sensor for determining the furnace rotational speed. The rotational speed of the furnace is preferably adjustable by means of the drive device, in particular by means of the electrical power of the drive device. Preferably, the electrical power of the drive device is transmitted to the control / regulating device and used to control / regulate operating parameters of the system. The electrical power is, for example, a measure of the deposit formation and the amount of substance contained in the furnace and therefore offers a reliable possibility, together with the particle size distribution and / or the mass flow, to detect a fault of the furnace. In particular, the electrical power of the drive device is determined on a frequency converter upstream of the drive device.
Der Kühler weist gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest einen Drucksensor zum Ermitteln des Luftdrucks innerhalb des Kühlers auf. Vorzugsweise weist der Kühler zumindest einen Temperatursensor zum Ermitteln der Temperatur der Kühlerabluft auf. Vorzugsweise wird der die ermittelte Temperatur und/ oder der ermittelte Druck, insbesondere die Schwankungsbreite des Drucksignals, an die Steuerungs- / Regelungseinrichtung übermittelt und zur Steuerung / Regelung von Betriebsparametern der Anlage verwendet. Insbesondere steht der zumindest eine Sauerstoffsensor, der Drehzahlsensor, der zumindest eine Drucksensor und/ oder der zumindest eine Temperatursensor mit der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung in Verbindung, sodass die mittels der Sensoren ermittelten Daten der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung übermittelt werden.The cooler has, according to a further embodiment, at least one pressure sensor for determining the air pressure within the cooler. Preferably, the cooler has at least one temperature sensor for determining the temperature of the cooler exhaust air. Preferably, the determined temperature and / or the determined pressure, in particular the fluctuation range of the pressure signal, transmitted to the control / regulating device and used to control / regulate operating parameters of the system. In particular, the at least one oxygen sensor, the rotational speed sensor, the at least one pressure sensor and / or the at least one temperature sensor are connected to the control / regulating device so that the data determined by the sensors are transmitted to the control / regulating device.
Figurenlistelist of figures
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt eine Anlage zur Herstellung von Zement, insbesondere Zementklinker, mit einer Steuerungs-/ Regelungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 shows a plant for the production of cement, in particular cement clinker, with a control / regulation device according to one embodiment.
Zwischen der ersten Zyklonstufe
Bei dem Ofen
An den Ofen
Der Kühler
Der weitere Förderboden
Der Kühler
Die Anlage
Der Ofen
In dem Kühler
Es ist des Weiteren ein Temperatursensor
Die Anlage
Im Folgenden werden einige Beispiele zur Steuerung der Betriebsparameter der Anlage
Unterschreitet die Partikelgrößenverteilung einen vorbestimmten Schwellwert, beispielsweise einen Mittels einer RRSB Verteilung ermittelten unteren Schwellwert des Lageparamters eines vorbestimmten Zustandes, und ist die chemische Zusammensetzung des Rohmehls im Wesentlichen konstant, wird die Brennstoffmenge zu dem Calcinator
Eine Abnahme der Partikelgrößenverteilung bedeutet eine Abnahme der Anzahl großer Klinkerpartikel, wobei dies ein Indikator für eine zu geringe Brennstoffzufuhr zu dem Ofen
Überschreitet die Partikelgrößenverteilung einen vorbestimmten Schwellwert, beispielsweise einen Mittels einer RRSB Verteilung ermittelten oberen Schwellwert des Lageparamters eines vorbestimmten Zustandes und übersteigt der der Antriebseinrichtung
Sinkt der mittels des Partikelsensors
Beispielsweise ist der Kühler
Beispielsweise wird mittels der ermittelten Partikelgrößenverteilung und/ oder dem Massenstrom die zur Kühlung des Klinkers notwendige Verweilzeit in dem Kühler ermittelt, wobei aus der Verweilzeit die notwendige Schichthöhe des Klinkers auf den Förderböden sowie der notwendige Luftstrom ermittelt werden kann. Es ist des Weiteren denkbar, den Brechspalt der Zerkleinerungseinrichtung
Unterschreitet die Partikelgrößenverteilung einen weiteren, insbesondere sehr geringen Schwellwert, ist die Partikelgröße so gering, dass sie mit dem Partikelsensor
Erhöht sich die Partikelgrößenverteilung sprunghaft oder überschreitet sie einen bestimmten Schwellwert, wird die Ofendrehzahl ebenfalls durch die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 auf einen vorbestimmten, insbesondere minimalen Drehzahlwert verringert. Zusätzlich wird die Brennstoffzufuhr zu dem Ofen
Steigt der Massenstrom des Klinkers um einen bestimmten Schwellwert von beispielsweise mehr als 2 - 10%, insbesondere mehr als 5% in einem Zeitintervall von beispielsweise 60 Sekunden an und ist mehr als eine der folgenden Bedingungen erfüllt:
- a) Die Temperatur des Klinkers am Ofenauslass des Ofens
22 sinkt - b) Die Partikelgrößenverteilung sinkt
- c) Der elektrische Strom zu der Antriebseinrichtung
30 sinkt - d) Das mittels zumindest eines Drucksensors
64 ,66 innerhalb des Kühlers38 ermittelte Luftdrucksignal weist eine hohe Abweichung von einem Mittelwert auf
- a) The temperature of the clinker at the furnace outlet of the
furnace 22 sinks - b) The particle size distribution decreases
- c) The electric current to the
drive device 30 sinks - d) The means of at least one pressure sensor
64 .66 inside the cooler38 detected air pressure signal has a high deviation from a mean value
Sinkt der Massenstrom des Klinkers um einen bestimmten Schwellwert von beispielsweise weniger als 2 - 10%, insbesondere weniger als 5% in einem Zeitintervall von beispielsweise 60 sec und ist mehr als eine der folgenden Bedingungen erfüllt:
- a) Die Temperatur des Klinkers am Ofenauslass des Ofens
22 steigt - b) Die Partikelgrößenverteilung steigt
- c) Der elektrische Strom zu der Antriebseinrichtung
30 steigt - d) Das mittels zumindest eines Drucksensors
64 ,66 innerhalb des Kühlers38 ermittelte Luftdrucksignal weist eine geringe Abweichung von einem Mittelwert auf
- a) The temperature of the clinker at the furnace outlet of the
furnace 22 increases - b) The particle size distribution increases
- c) The electric current to the
drive device 30 increases - d) The means of at least one pressure sensor
64 .66 inside the cooler38 detected air pressure signal has a small deviation from an average value
Eine Ermittlung der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms innerhalb des Ofens bietet die Möglichkeit einer einfachen Erkennung bestimmter Störungen in der Anlage, insbesondere in dem Ofen, wobei diese mittels einer Steuerung/ Regelung bestimmter Betriebsparameter der Anlage behoben werden kann.A determination of the particle size distribution and / or the mass flow within the furnace offers the possibility of a simple detection of certain disturbances in the plant, in particular in the oven, which can be remedied by means of a control / regulation of certain operating parameters of the system.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Anlage zur Herstellung von ZementklinkerPlant for the production of cement clinker
- 1212
- Vorwärmerpreheater
- 1414
- Zyklonenstufecyclone stage
- 1616
- Zyklonenstufecyclone stage
- 1818
- Zyklonenstufecyclone stage
- 2020
- Zyklonenstufecyclone stage
- 2222
- Ofenoven
- 2424
- Rohmaterialraw material
- 2626
- Calcinatorcalciner
- 2828
- Ventilatorfan
- 3030
- Antriebseinrichtungdriving means
- 3232
- Ofenauslassoven outlet
- 3434
- Feuerungseinrichtungfiring
- 3636
- Luftzufuhr zur FeuerungseinrichtungAir supply to the firing device
- 3838
- Kühlercooler
- 4040
- stationärer Belüftungsbodenstationary ventilation floor
- 4242
- Kühlventilatorcooling fan
- 4444
- FörderbodenLive floor
- 4646
- Kühlventilatorcooling fan
- 4848
- FörderbodenLive floor
- 5050
- Zerkleinerungseinrichtungcomminution device
- 5252
- TertiärluftleitungTertiary air duct
- 5454
- Steuerungs-/ RegelungseinrichtungControl / regulation device
- 5656
- erster Sauerstoffsensorfirst oxygen sensor
- 5858
- zweiter Sauerstoffsensorsecond oxygen sensor
- 6060
- dritter Sauerstoffsensorthird oxygen sensor
- 6262
- Partikelsensorparticle sensor
- 6464
- Drucksensorpressure sensor
- 6666
- Drucksensorpressure sensor
- 6868
- Kühlersteuerung-/ regelungRadiator control / regulation
- 7070
- Temperatursensortemperature sensor
- 7272
- Temperatursensortemperature sensor
- 7474
- KühlerabluftleitungCooler exhaust air duct
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3607261 C2 [0003]DE 3607261 C2 [0003]
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