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Technisches
Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Temperaturregelung in einem Reaktor einer Anlage
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine
Anlage zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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Zur Regelung der Temperatur in Reaktoren von
Anlagen zur Wärmebehandlung
von eingebrachtem Material wird herkömmlicher Weise eine Temperatur-Reglung mit einem
in dem Reaktor vorgesehenen Temperatursensor verwendet, der die
aktuelle Reaktortemperatur misst und an die Temperatur-Regelung
weitergibt. Weicht die gemessene Ist-Temperatur von dem vorgegebenen
Temperatursollwert ab, beeinflusst die Temperatur-Regelung die Temperatur in
dem Reaktor. Dies geschieht entweder über eine Regelung des Massenstroms
des der Anlage zugeführten
Materials (Rohmaterialeintrag) oder Regelung des Massenstroms des
Brennstoffs. Störende Einflüsse, wie
eine schwankende Materialaufgabe und Materialfeuchte sowie ungleichmäßiges Transportverhalten
innerhalb der Anlage bis hin zu dem Reaktor, führen bei einer Temperatur-Regelung
mit Stelleingriff auf den Rohmaterial-Eintrag zu deutlichen Schwächen hinsichtlich
Dynamik und Regelgröße. 1 zeigt die Auswirkungen
einer kurzen Störung
in der Materialzufuhr zu dem Reaktor auf die Reaktortemperatur.
Eine kurzzeitig erhöhte
Materialzufuhr führt
unmittelbar zu einer deutlichen Absenkung der Reaktortemperatur.
Diese wird von der Temperatur-Regelung nachfolgend durch einen leicht verminderten
Rohmaterialeintrag im Laufe der Zeit wieder ausgegli chen. Insgesamt
dauert es jedoch vergleichsweise lange, bis diese kurze Störung in
der Materialzufuhr zu dem Reaktor wieder ausgeregelt ist.
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Eine Verbesserung dieser Temperatur-Regelung
kann dadurch erreicht werden, dass die Temperatur-Regelung mit ihrem
Stelleingriff die Brennstoffzufuhr einstellt. Diese Form der Regelung
ist der Regelung des Rohmaterialeintrag-Massenstroms in Regelgüte überlegen,
wie 2 zu entnehmen ist.
Die gleiche Störung
in der Materialzufuhr zu dem Reaktor wird durch eine Änderung
im Brennstoff-Massenstrom (Brennstoffzufuhr) ausgeglichen und führt dazu,
dass die Reaktortemperatur bereits wesentlich schneller wieder den
gewünschten
Sollwert annimmt. Allerdings hat auch diese Regelung den Nachteil, dass
erst eine tatsächliche
Regelabweichung in Form einer Temperaturabweichung in dem Reaktor festgestellt
werden muss, bevor der Energieeintrag entsprechend angepasst und
die Regelabweichung möglichst
schnell ausgeregelt werden kann. Bei einigen Prozessen führen jedoch
auch schon kurze Temperaturschwankungen zu Einbußen in der Produktqualität.
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Aus der
DE-OS 1 551 983 ist ein
Verfahren zur automatischen Regelung von industriellen Öfen bekannt,
bei dem die thermischen und geometrischen Charakteristiken von sich
kontinuierlich durch den Ofen bewegenden Produkten zusammen mit den
Temperaturverhältnissen
in mehreren Erhitzungszonen des Ofens über eins empirische Korrelation
mit einem Rechner ausgewertet werden, um einen tatsächlichen
thermischen Wirkungsgrad mit einem theoretisch gegebenen Wärmegewinn
in einer Erhitzungszone zu vergleichen und aufgrund dieses Vergleiches
den Brennstoffdurchsatz in nachfolgenden Erhitzungszonen automatisch
auszupassen. Mögliche
Abweichungen in der Wärmeaufnahme
vorheriger Stufen werden dabei ausgeglichen. Auch wenn bei der Bestimmung
des tatsächlichen
thermischen Wirkungsgrades der Durchsatz des Produktes durch den
Ofen berücksichtigt
wird, findet eine Anpassung des Brennstoffdurchsatzes erst dann
statt, wenn Abweichungen in der Soll-Temperatur in dem Ofen und
der damit verbundenen Wärmeaufnahme durch
die Produkte bereits stattgefunden haben. Dies ist für temperaturkritische
Prozesse nicht geeignet.
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In der
EP 0 092 924 B1 sind ferner ein Verfahren
und ein entsprechendes System zur Steuerung der Temperatur des Reaktors
mit einer exothermen Reaktion durch Steuerung eines Kühlmittelstromes
zu dem Reaktor beschrieben, wobei aus der Beschickungsstromgeschwindigkeit,
der Auslaufstromgeschwindigkeit, der Beschickungs- und Auslauftemperatur,
der Reaktortemperatur und der Konzentration eines Produktes in dem
Auslauf die erforderliche Kühlmittelstromgeschwindigkeit
berechnet wird. In diesem Steuerungsprozess gehen also eine Vielzahl verschiedener
Parameter ein, wodurch der Regelvorgang häufig instabil wird und Schwankungen
insbesondere in der Reaktortemperatur auftreten können. Außerdem findet
auch hier eine nachträgliche
Regelung aufgrund der im Reaktor herrschenden Temperatur statt,
so dass es zu größeren Temperaturschwankungen
im Reaktor kommen kann.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, die Prozessbedingungen, insbesondere die Temperatur,
in einem Reaktor möglichst
konstant auf einen verfahrenstechnisch für den Prozess vorgegebenen
Sollwert zu regeln.
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Diese Aufgabe wird mit der vorliegenden
Erfindung bei einem Verfahren zur Temperaturregelung der Eingangs
genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei
werden die Materialmenge des eingeführten Materials kontinuierlich
vor der Zufuhr in den Reaktor ermittelt und auf einem vorgebbaren
Wert geregelt, und die Wärmezufuhr
hängt von der
ermittelten Materialmenge ab. Durch die Vorregelung der Materialmenge
können
Schwankungen der dem Reaktor zugeführten Materialmenge weitgehend
vermieden werden. Da Schwankungen im Materialeintrag immer zu Änderungen
in der Reaktor tmperatur führen,
trägt diese
vorgeschaltete Materialeintrags-Regelung dazu bei, die Temperatur-Regelung
zu unterstützen
und Regelabweichungen in der Reaktortemperatur zu verringern. In
diesem Sinne ist die Materialeintrags-Regelung eine der eigentlichen Temperatur-Regelung
vorgeschaltete Regelung zur Erzeugung konstanter Prozessbedingungen,
zu denen insbesondere auch die Temperatur in dem Reaktor gehört. Zusätzlich hängt bei
der Temperatur-Regelung
die Wärmezufuhr
von der ermittelten Materialmenge ab. Dabei handelt es sich regelungstechnisch um
eine Störgrößenaufschaltung
(die Störgröße sind Schwankungen
in dem Materialmassenstrom) auf einen unterlagerten Wärmezufuhrregler,
der aufgrund dieser Information den sich abzeichnenden, veränderten
Materialeintrag selbst erkennt und den veränderten Energiebedarf im Vorgriff
auf die zu erwartende Reaktor-Temperaturänderung
ausregelt. Mit dieser Regelung ist es möglich, die Reaktortemperatur in
sehr engen Grenzen konstant zu halten, was sich sehr positiv auf
die Produktqualität
auswirkt. Ferner wird die Ausmauerung des Reaktors erheblich geschont,
da mit einer verbesserten Temperaturkonstanz die bisherige Wechselbeanspruchung
wesentlich zurückgeht
und so eine längere
Standzeit zu erwarten ist.
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Diese Regelung lässt sich für eine Vielzahl von Reaktortypen
anwenden. Gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausgestaltung
des Verfahrens kann sich in dem Reaktor bspw. eine Gas-Feststoff-Suspension
ausbilden, bspw. als zirkulierende Wirbelschicht.
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Vorzugsweise erfolgt die Wärmezufuhr
in den Reaktor durch Verbrennung von Brennstoff in dem Reaktor,
wobei der Brennstoff-Massenstrom zur Einstellung der Wärmezufuhr
geregelt wird. Die Änderung
des Brennstoff-Massenstroms, die unmittelbar die Wärmezufuhr
beeinflusst, kann besonders einfach und effizient geregelt werden,
so dass eine Ausregelung der Wärmezufuhr über den
Brennstoff-Massenstrom eine besonders schnelle und direkte Regelmöglichkeit
bietet.
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Eine erfindungsgemäß besonders
bevorzugte Möglichkeit
zur Ermittlung der Materialmenge des in den Reaktor eingeführten Materials
besteht in der Messung des Drucks und/oder des Druckverlustes in einer
Förderleitung
vor dem Reaktor. Eine solche Förderleitung
kann insbesondere ein Airlift sein, mit dem Material nach oben befördert wird.
Die Messung des Drucks bzw. des Differenzdrucks zwischen Anfang
und Ende der Förderleitung
des Airlifts lässt
einen genauen Rückschluss
darauf zu, wie viel Material transportiert wird.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft,
das Material vor der Ermittlung der in den Reaktor eingeführten Materialmenge
zu trocknen und/oder vorzuwärmen,
um Störeinflüsse bei
der Bestimmung der Materialmenge, insbesondere durch Restfeuchte
des eingetragenen Rohmaterials, zu reduzieren. Dadurch wird der
Einfluss der Materialfeuchte bei der Aufgabe des Materials in die
Anlage eliminiert. Insbesondere herrschen dann konstante Messbedingungen,
so dass sich die Auswirkungen des in den Reaktor eingetragenen Materials
auf die im Reaktor herrschende Temperatur genau abschätzen und
von der Temperatur-Regelung berücksichtigen
lassen.
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Erfindungsgemäß wird in einer bevorzugten Ausgestaltung
des Verfahrens neben der Materialmenge des dem Reaktor zugeführten Materials
auch die Reaktortemperatur gemessen, wobei die Wärmezufuhr dann zusätzlich von
der ermittelten Reaktortemperatur abhängt, die von der Temperatur-Regelung
entsprechend berücksichtigt
wird. Insbesondere kann der von der Temperatur-Regelung eingestellte Brennstoff-Massenstrom
in einem Regelglied der Regelung von der Menge des zugeführten Materials
und in einem weiteren Regelglied der Regelung von der Reaktortemperatur
abhängen,
die dann zu einem gesamten Stellwert zusammengefasst werden. In
den Regelgliedern können
dabei verschiedene Reglungstypen realisiert sein, bspw. P-, PI-,
PID- oder dergleichen Regelungen.
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Da die Änderung der Wärmezufuhr
insbesondere bei einer Änderung
des Brennstoff-Massenstroms eine schnelle Änderung der Reaktortemperatur
hervorruft, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
die Zeit von der Ermittlung der Materialmenge, beispielsweise in
der Förderleitung,
bis zur Zufuhr in den Reaktor bei der Regelung der Wärmezufuhr
zu berücksichtigen.
Insbesondere wenn das Material bei der Ermittlung der Materialmenge
bereits getrocknet ist, kann aufgrund der konstanten Prozessbedingungen die
geringe Totzeit bis zum tatsächlichen
Materialeintrag in den Reaktor besonders genau berücksichtigt werden.
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Vorzugsweise wird auch ein möglicher
Materialaustrag zwischen der Bestimmung der Materialmenge und der
Zufuhr des Materials in den Reaktor gegebenenfalls ermittelt und
bei der Regelung der Wärmezufuhr
berücksichtigt.
Ein solcher Materialaustrag kann beispielsweise ein Reaktorbypass sein,
bei dem Material vor der Zufuhr in den Reaktor abgezweigt und mit
dem in dem Reaktor behandelten Material nach dessen Austritt wieder
vermischt wird. Ein solcher Bypass-Massenstrom muss bei der Ermittlung
des Wärme-
bzw. Brennstoffbedarfs in Abzug gebracht werden.
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Diese der Temperatur-Regelung vorgeschaltete
Materialeintrags-Regelung zur Regelung der Materialmenge in der
Förderleitung
erfolgt erfindungsgemäß durch
Variation der Drehzahl einer Materialeintragsschnecke und/oder eine
Dosierbandwaage vor der Materialeintragsschnecke. Durch diese Vorregelung
wird der produktionsmindernde Effekt von temporären Ansätzen der Materialeintragsschnecke
für den
Fall ausgeschaltet, dass keine Dosierbandwaage vorhanden ist. Falls
eine Dosierbandwaage vorhanden ist, wird auch der produktionsmindernde
Effekt schwankender Materialfeuchte entsprechend ausgeglichen.
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Die vorbeschriebenen Verfahren können beispielsweise
zur Temperaturregelung eines Reaktors mit zirkulierender Wirbelschicht
bei der Aluminium-Kalzinierung
verwendet werden, bei der als Rohmaterial Hydrat in die Anlage eingetragen
wird.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung
eine Anlage zur Wärmebehandlung
von einem Reaktor zugeführtem
Material gemäß Anspruch
11. Die Anlage weist eine Förderleitung
zum Transport von Material zu dem Reaktor, eine Temperatur-Regelung für den Reaktor
und eine Materialeintrags-Regelung auf. Erfindungsgemäß sind die
Temperatur-Regelung und die Materialeintrags-Regelung an eine Messeinrichtung
zur Ermittlung der Materialmenge des in der Förderleitung transportierten
Materials angeschlossen. Dadurch können von der Anlagenregelung
die Störgrößen einer
schwankenden Materialaufgabe und -feuchte berücksichtigt werden.
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Die Temperatur-Regelung weist erfindungsgemäß ein Regelglied
mit einer Kennlinie oder einem Kennfeld zur Regelung eines dem Reaktor
zur Verbrennung zugeleiteten Brennstoff-Massenstroms aufgrund der
ermittelten Materialmenge auf. Damit wird die durch Verbrennung
von Brennstoff in dem Reaktor erzeugte Wärmezufuhr entsprechend der tatsächlich zugeführten Materialmenge
eingestellt.
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Vorteilhafterweise ist in dem Reaktor
ferner ein an die Temperatur-Regelung angeschlossener Temperaturmessfühler angeordnet.
Erfindungsgemäß weist
die Temperatur-Regelung dann ein Regelglied mit einer Kennlinie
oder einem Kennfeld zur Regelung eines zur Verbrennung zugeleiteten
Brennstoff-Massenstroms aufgrund der gemessen Reaktortemperatur
auf. Dadurch kann die dem Reaktor zur Wärmeerzeugung zugeführte Brennstoffmenge
besonders schnell und einfach an die tatsächliche Reaktortemperatur angepasst
werden, wobei die Regelung für
den Brennstoff-Massenstrom aufgrund der ermittelten Reaktortemperatur
der Regelung für
den Brennstoff-Massenstrom aufgrund der ermittelten Materialmenge
vorzugsweise nebengeschaltet ist.
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Erfindungsgemäß ist die Materialeintrags-Regelung
an einen Förderer
zum Eintrag von Material in die Anlage angeschlossen, so dass die Materialmenge
in der Förderleitung
auf einen vorgebbaren Wert regelbar ist. Dazu weist der Förderer vorzugsweise
eine Materialeintragsschnecke und/oder eine Dosierbandwaage auf.
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Zur Vorbehandlung des eingetragenen
Materials können
vor und/oder hinter der Förderleitung eine
oder mehrere Trockeneinrichtungen, beispielsweise Venturi-Trockner, vorgesehen
sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Es zeigen:
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1 das
Regelverhalten einer Reaktortemperatur-Regelung durch Regelung des
Rohmaterialeintrags bei einer Störung
der Materialzufuhr zu dem Reaktor;
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2 das
Regelverhalten einer Reaktortemperatur-Regelung durch Regelung der
Brennstoffzufuhr bei Störung
der Materialzufuhr zu dem Reaktor;
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3 eine
Anlage mit einer Temperatur-Regelung und einer Materialeintrags-Regelung
gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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4 eine
Anlage mit einer Temperatur-Regelung und einer Materialeintrags-Regelung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
und
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5 eine
vereinfache Regelstrecke der Temperatur-Regelung gemäß der Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine Anlage gemäß 3 weist als Reaktor 1 einen
Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht auf, in dem eingetragenes
Material durch Verbrennung von Brennstoff erwärmt wird.
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Das dem Reaktor 1 über eine
Material-Zufuhrleitung 2 zugeführte Material, insbesondere
körnige
Feststoffe wie Hydrate oder dgl., werden von einem durch ein Gaszufuhrrohr 3 von
unten in den Reaktor 1 eingeströmten Gasstrom erfasst und in
dem Reaktor 1 zu einer zirkulierenden Wirbelschicht verwirbelt.
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Zur Erzeugung der für den in
dem Reaktor 1 ablaufenden Prozess benötigten Wärme wird Brennstoff über eine
Brennstoff-Zufuhrleitung 4 in den Reaktor 1 eingeleitet
und dort verbrannt. Zur Regelung der Reaktortemperatur ist ein Temperaturregler 5 vorgesehen,
der als Stellgröße einen
Durchfluss-Regler 6 mit einem Durchfluss-Messumformer 7 aufweist,
um den dem Reaktor 1 durch die Brennstoff-Zufuhrleitung 4 zugeführten Brennstoff
zu regeln und dadurch die Temperatur in dem Reaktor 1 einzustellen.
Zur Messung der Temperatur in dem Reaktor 1 ist ein Temperaturmessfühler 8 in
dem Reaktor 1 mit einem daran angeschlossenen Temperatur-Messumformer
vorgesehen, der an einen Temperatur-Regler 9 angeschlossen
ist. Eine Regelabweichung zwischen der gemessenen Ist-Temperatur
und der Soll-Temperatur in dem Reaktor 1 wird in dem Temperatur-Regler 9 durch
ein Regelglied 10 ausgewertet, um die Brennstoffzufuhr
durch den Durchflussregler 6 entsprechend anzupassen.
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Zusätzlich ist an die Temperatur-Regelung 5 ein
Difterenzdruckmessfühler 12 mit
einem Differenzdruck-Messumformer angeschlossen, der den Differenzdruck
in einer an einen Airlift 13 angeschlossenen Förderleitung 14 misst.
Mit dieser Förderleitung 14 wird
in die Anlage eingetragenes Material zu dem Reaktor 1 gefördert, wobei
der Differenzdruck über die
Förderleitung 14 ein
Maß für die geförderte Materialmenge
ist. Dieser durch den Difterenzdruckmessfühler 12 gemessene
Druckwert wird in einem Regelglied 11 der Temperatur-Regelung 5 verarbeitet,
das wie das Regelglied 10 einen Stellwert für den Durchflussregler 6 zur
Regelung der Brennstoffzufuhr ausgibt. Die Brennstoffzufuhr bzw.
der Brennstoff-Massenstrom wird eine Funktion der geförderten
Materialmenge, wobei insbesondere eine proportionale Abhängigkeit
besteht. Bspw. kann das an den Temperatur-Regler 9 angeschlossene
Regelglied 10 ein PI-Regler und das an den Differenzdruckmessfühler 12 angeschlossene
Regelglied 11 ein P-Regler
sein. Es sind jedoch auch andere funktionale Abhängigkeiten und Reglertypen
möglich.
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Durch die Differenzdruckmessung wird
ein veränderter
Materialeintrag schon in der Förderleitung 14 selbst
erkannt, so dass im Vorgriff auf die zu erwartende Temperaturänderung
in dem Reaktor 1 die Brennstoffzufuhr entsprechend angepasst
werden kann. Dadurch kann eine sich abzeichnende Temperaturänderung
in dem Reaktor ausgeglichen werden, bevor die Temperaturänderung
von dem Temperaturmessfühler 8 gemessen
wird. Um sowohl die Regeleinflüsse
des Temperaturmessfühlers 8 als auch
des Differenzdruckmessfühlers 12 zu
berücksichtigen,
werden das Regelglied 10 und das Regelglied 11 in
einer Summiereinheit 15 zusammengefasst, die dann die Stellgröße für den Durchflussregler 6 erzeugt.
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Von der Temperatur-Regelung 5 werden
sowohl die aktuelle Reaktortemperatur als auch der Materialeintrag
in den Reaktor berücksichtigt,
um eine Stellgröße an den
untergeordneten Durchflussregler 6 für die Brennstoffzufuhr auszugeben.
Damit wird die Brennstoffzufuhr in einer Temperatur-Durchfluss-Kaskade unter anderem
als Funktion des Förderungsleitungs-Druckverlusts
des Airlifts 13 geregelt, da der Förderungsleitungs-Druckverlust
eindeutig mit dessen gefördertem
Massenstrom, insbesondere einem Feststoffmassenstrom, korreliert.
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Von der Summiereinheit 15 der
Temperaturregelung 5 wird dabei berücksichtigt, dass das durch den
Airlift 13 geförderte
Material zunächst
in einen Airlift-Zyklon 16 geleitet und dort von der zum
Transport verwendeten Gas- bzw. Luftströmung abgeschieden wird. Das
in dem Zyklon 16 abgeschiedene Material gelangt in einen
Tauchtopf 17, aus dem das Material in einen Trockner 18,
insbe sondere einen Venturi-Trockner, weitergeleitet wird. Dem Trockner 18 ist
ein Materialaufgabe-Zyklon 19 nachgeschaltet, in dem das
dem Reaktor zuzuführende
Material von dem erwärmten
Abgasstrom getrennt wird. Aus dem Materialaufgabe-Zyklon 19 gelangt
das Material über die
Material-Zufuhrleitung 2 in den Reaktor 1, in
dem es von dem durch das Gaszufuhrrohr 3 zugeführten Gasstrom
erfasst wird und eine zirkulierende Wirbelschicht ausbildet. Nach
der Wärmebehandlung
in dem Reaktor 1 wird das Material zusammen mit dem Gastrom
durch eine Leitung 20 aus dem oberen Bereich des Reaktors 1 in
einen Rückführ-Zyklon 21 ausgetragen,
in dem das behandelte Material von dem Gasstrom getrennt und einem
Tauchtopf 22 zugeleitet wird. Das in den Tauchtopf 22 geleitete
Material wird teilweise in den Reaktor 1 zurückgeführt und teilweise
in einen Mischtopf 23 ausgetragen.
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In dem Mischtopf 23 wird
in dem Reaktor 1 behandeltes Material mit unbehandeltem
Material gemischt, das über
eine Bypassleitung 24 aus dem Tauchtopf 17 des
Airlift-Zyklons 16 über
eine Zellenradschleuse 25 an dem Reaktor 1 vorbeigeführt wird. Dabei
wird über
einen nicht dargestellten Massenstromsensor die Menge des an dem
Reaktor 1 vorbeigeführten
Materials erfasst und von der Temperatur-Regelung 5 beispielsweise
in der Summiereinheit 15 oder dem Regelglied 11 berücksichtigt,
damit der Brennstoff-Massenstrom an die tatsächlich in den Reaktor 1 eingeführte Materialmenge
angepasst wird.
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Zur Energieeinsparung wird das in
dem Rückfuhr-Zyklon 21 von
dem behandelten Material getrennte heiße Reaktorabgas dem Trockner 18 zur Trocknung
und Vorwärmung
des dem Reaktor 1 zuzuführenden
Materials zugeleitet. Aus dem dem Trockner 18 nachgeschalteten
Materialaufgabe-Zyklon 19 wird das erwärmte Abgas einem weiteren Trockner 26,
beispielsweise einem Venturi-Trockner, zugeleitet,
der vor dem Airlift 13 angeordnet ist. In den Trockner 26 gelangt
das zu behandelnde Material über
einen Förderer 27 und
wird mit dem der Vorwärmung
bzw. Trocknung dienenden Gasstrom in einen Filter 28, bei spielsweise
einen Elektrofilter, geführt,
von dem aus das Material in den Airlift 13 gelangt.
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Der Förderer 27 weist ein
Förderband 29 auf, das
das Rohmaterial einer Materialeintragsschnecke 30 zuführt, die
das zu behandelnde Material in den Trockner 26 einträgt. Die
Materialeintragsschnecke 30 wird durch eine Materialeintrags-Regelung 31 geregelt,
die auch an den Differenzdruckmessfühler 12 angeschlossen
ist und den Differenzdruck über
der Förderleitung 14 durch
Variation der Drehzahl der Materialeintragsschnecke 30 auf
einen konstanten Wert regelt. Auf diese Weise trägt die Materialeintrags-Regelung 31 der
Anlage dazu bei, dass die Störgröße eines
veränderlichen
Materialeintrags, der in dem Reaktor 1 Temperaturschwankungen
auslöst bzw.
einen Regelungsbedarf für
die Temperatur-Regelung 5 schafft, zu minimieren und gleichbleibende Prozessbedingungen
in der Anlage zu schaffen. Für den
Antrieb des Förderbandes 29 ist
ein Niveauregler 32 vorgesehen.
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Die in 4 dargestellte
Anlage entspricht im Wesentlichen der Anlage gemäß 3. Gleiche Anlagenteile sind daher mit
den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nachfolgend nicht
mehr beschrieben.
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Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Anlage
weist der Förderer 33 dieser
Anlage anstelle des Förderbands 29 eine
Dosierbandwaage 34 auf, auf der das Rohmaterial gewogen
und der Materialeintragsschnecke 30 zugeführt wird.
In diesem Fall gibt die Materialeintrags-Regelung 31 einem
Massestromregler 35 der Dosierbandwaage 34 ein
Stellsignal vor, um den Eintragsmassestrom zu regeln. An den Massestromregler
ist ferner ein entsprechender Messumformer angeschlossen. Die Materialeintragsschnecke 30 wird
durch einen Niveauregler 36 angesteuert. Aufgrund der Dosierbandwaage 34 kann
der Materialeintrags-Massestrom
in diesem Fall besonders genau geregelt werden und trägt damit
zu einer hohen Stabilität
der Temperatur-Regelung 5 bei.
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Das Prinzip der Temperatur-Regelung 5 ist schematisch
noch einmal in 5 dargestellt.
Die Temperatur-Regelung 5 misst am Ausgang des Reaktors 1 mit
dem Temperaturmessfühler 8 die
tatsächlich
herrschende Temperatur, vergleicht diese in dem Regelglied 10,
bspw. einem PI-Regler, mit der vorgegebenen Solltemperatur und gibt
daraufhin eine Stellgröße m
T für
den Brennstoff-Massestrom aufgrund der Regelabweichung in der Temperatur aus.
In dem Regelglied 11, bspw. einem P-Regler, wird als Störgröße die über die
Förderleitung 14 in dem
Airlift 13 gemessene Druckdifferenz berücksichtigt und als Stellgröße m
P ein dem tatsächlichen Materialeintrag proportionaler
Brennstoff-Massestrom ausgegeben. Dadurch wird die Brennstoffzufuhr
angepasst, bevor eine Regelabweichung in der Temperatur messbar
ist. Die Stellgrößen des
Regelglieds 10 und des Regelglieds 11 werden in
der Summiereinheit 15 zusammengefasst und von dem Durchflussregler 6 in
eine Stellgröße m für den gesamten Brennstoff-Massestrom
umgesetzt.
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Durch die Berücksichtigung und gegebenenfalls
Regelung des Materialeintrags-Massestroms in den Reaktor 1 ist
es durch die Regelungen gemäß der Erfindung
möglich,
die Prozessbedingungen und insbesondere die Temperatur in dem Reaktor 1 konstant
auf einem verfahrenstechnisch vorgegebenen Sollwert zu halten.
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- 1
- Reaktor
- 2
- Material-Zufuhrleitung
- 3
- Gaszufuhrrohr
- 4
- Brennstoff-Zufuhrleitung
- 5
- Temperatur-Regelung
- 6
- Durchflussregler
- 7
- Durchflussmessumformer
- 8
- Temperaturmessfühler
- 9
- Temperatur-Regler
- 10
- Regelglied
- 11
- Regelglied
- 12
- Differenzdruckmessfühler
- 13
- Airlift
- 14
- Förderleitung
- 15
- Summiereinheit
- 16
- Airlift-Zyklon
- 17
- Tauchtopf
- 18
- Trockner
- 19
- Materialaufgabe-Zyklon
- 20
- Leitung
- 21
- Rückfuhr-Zyklon
- 22
- Tauchtopf
- 23
- Mischtopf
- 24
- Bypassleitung
- 25
- Zellenradschleuse
- 26
- Trockner
- 27
- Förderer
- 28
- Filter
- 29
- Förderband
- 30
- Materialeintragsschnecke
- 31
- Materialeintrags-Regelung
- 32
- Niveau-Regler
- 33
- Föderer
- 34
- Dosierbandwaage
- 35
- Massestromregler
- 36
- Niveauregler