DE19541455A1 - Verfahren zum Regeln der Schichthöhe einer heißen Kühlgutschicht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Schichthöhe einer heißen Kühlgutschicht, die in einem Rostkühler auf einem Kühlrost entlangtransportiert und dabei mittels hindurchströmender Kühlgase abgekühlt wird, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Regelverfahren der vorausgesetzten Art sind in ver­ schiedenen Ausführungsformen bekannt. So werden bei­ spielsweise zum Abkühlen von aus einem Brennofen kom­ mendem Zementklinker verschiedene Rostkühlerarten, wie z. B. Schubrostkühler, verwendet. Dabei ist es aus ver­ fahrenstechnischen Gründen zweckmäßig, die Schichthöhe des heißen Kühlgutes, z. B. heißen Zementklinker, auf dem Kühlrost im Rostkühler innerhalb bestimmter Grenzen konstant zu halten. Die Menge des aus einem Brennofen kommenden Klinkers kann sich z. B. durch unregelmäßigen Ofengang kurzfristig und durch Leistungsänderung der den Brennofen enthaltenden Gesamtanlage langfristig än­ dern. Um die Höhe der Kühlgutschicht auf dem Kühlrost konstant zu regeln, ist es bekannt, den Gaswiderstands­ wert des die Kühlgutschicht von unten nach oben durch­ strömenden Kühlgases in einem ersten Abschnitt des Kühlrostes zu messen und die Transportgeschwindigkeit des Kühlrostes (z. B. durch die Hubzahl eines Schubro­ stes) so zu ändern, daß der Gaswiderstandswert konstant bleibt, was bei einer bestimmten Beladung des Kühlro­ stes annähernd einer konstanten Schichthöhe des Kühl­ gutes auf dem Kühlrost entspricht. Ein solches Regel­ verfahren läßt sich beispielsweise einem Aufsatz in "ZEMENT-KALK-GIPS" Nr.11/1974, S.559 bis 564, entneh­ men, und zwar insbesondere aus den Erläuterungen auf den S.561 und 562.

Wenn Schubrostkühler der zuvor erwähnten Art aus ver­ fahrenstechnischen oder auch aus anlagentechnischen Gründen mit einer relativ großen Kühlgutschichthöhe (Klinkerschichthöhe) betrieben werden sollen, dann funktioniert die zuvor erläuterte Regelung über den Gaswiderstandswert (Druckregelung) nicht mehr einwand­ frei. Besonders dann, wenn sich die Granulometrie des Kühlgutes ändert, ist die Veränderung der Schichthöhe zu einer "Sollschichthöhe" zu gering. Der Gaswider­ standswert der Kühlgutschicht ändert sich daher nicht mehr proportional zur Schichthöhe der Kühlgutschicht, so daß eine störungsfreie Schichthöhenregelung bei die­ sen Rostkühlern und bei größeren Kühlgut-Schichthöhen nicht mehr gewährleistet werden kann.

In "ZEMENT-KALK-GIPS" Nr.4/1967, S.152 bis 156, geht es generell um Einrichtungen an Rostkühlern zur Prozeß­ überwachung. In diesem Zusammenhang sind beispielsweise auf S.153 Möglichkeiten zur Kontrolle der Klinkerbett­ höhe beschrieben, wonach für eine indirekte Kontrolle der Klinkerbetthöhe der Druck der Kühlluft, also eben­ falls der Kühlgaswiderstandswert, benutzt werden kann, wobei dieser Art der Kontrolle jedoch bereits Nachteile angelastet werden. Zur Vermeidung dieser Nachteile wird dort dann ferner eine Möglichkeit zur direkten Kon­ trolle der Klinkerbetthöhe mit Hilfe von Gammastrah­ lungsmessern beschrieben. Diese Meßmethode scheint im Prinzip die günstigste zu sein. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß diese Messung der Klinkerbetthöhe (Kühlgut-Schichthöhe) meist zu ungenau ist, weil ober­ halb der Kühlgutschicht vielfach eine Staubbildung auf­ tritt und weil über die Breite des Kühlrostes immer nur der "höchste Berg" der Kühlgutschicht gemessen wird. Darüber hinaus birgt die Gammastrahlenmessung erhebli­ che Gesundheits- und Sicherheitsrisiken, wenn die zuge­ hörigen Einrichtungsteile nicht richtig gekapselt wer­ den, was insbesondere bei größeren Rostkühlern Schwie­ rigkeiten bereitet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, das sich durch eine besonders zuverläs­ sige, sichere und weitgehend störgrößenfreie Schichthö­ henregelung bei Rostkühlern auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzei­ chen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der auf wenig­ stens einem Teilabschnitt des Kühlrostes befindliche Anteil der Kühlgutschicht gewogen und der ermittelte Gewichtsmeßwert als Meßsignal für die Konstantregelung der Kühlgut-Schichthöhe verwendet. Es ergibt sich auf diese Weise eine Gewichtsüberwachung der Kühlgut­ schicht, wobei die Relation Schichthöhe zum Gewicht des gewogenen Schüttgut-Schichtanteiles besonders genau ist, wie die der Erfindung zugrundeliegenden Untersu­ chungen gezeigt haben, so daß sich die gewünschte bzw. erforderliche Schütthöhenregelung besonders präzis aus­ führen läßt; und zwar bei beliebig großen Schichthöhen. Bei dieser gewichtsmäßigen Schütthöhenregelung werden auch Ungleichförmigkeiten (z. B. der weiter oben ange­ sprochene "höchste Berg") über die Breite des Kühlro­ stes mit erfaßt, wobei auch eine Staubentwicklung über der Kühlgutschicht keinen Einfluß auf den Ge­ wichtsmeßwert hat, so daß stets eine besonders zuver­ lässige und sichere Ermittlung dieses Gewichtsmeßwertes und demzufolge eine besonders genaue Konstantregelung der Kühlgut-Schichthöhe gewährleistet werden kann.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Wägung des Kühl­ gut-Schichtanteiles - in Transportrichtung des Kühl­ gutes betrachtet - in einem ersten Kühlrost-Längsab­ schnitt durchgeführt wird. Dies bedeutet somit, daß der entsprechende Kühlgut-Schichtanteil im Bereich des Ro­ steinlaufendes, wo sich der erste Kühlrost-Längsab­ schnitt befindet, gewogen wird. Hier wird das heiße Kühlgut dem Kühlrost aufgegeben und auf letzterem über die Rostbreite verteilt. Über die Transportgeschwindig­ keit des Kühlrostes wird dann unter Verwendung des Ge­ wichtsmeßwertes als Meßsignal die erforderliche Kon­ stantregelung der Kühlgut - Schichthöhe gesteuert, indem diese Transportgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem ermittelten Gewichtsmeßwert eingestellt und ggf. verän­ dert wird.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Abkühlen der heißen Kühlgutschicht sowie die Kon­ stantregelung der Schichthöhe in einem Schubrostkühler (an sich bekannter Bauart) durchgeführt wird, in dem die Kühlgutschicht nacheinander über mehrere Kühlrost- Längsabschnitte mit jeweils aufeinanderfolgenden fest­ stehenden Rostplatten-Querreihen und hin- und hergehen­ den Rostplatten-Querreihen entlangtransportiert wird. Besonders in einem solchen Schubrostkühler wird durch die Transport- bzw. Schubbewegung des Schubrostes die heiße Kühlgutschicht dauernd in Bewegung gehalten. Hierdurch werden günstige Voraussetzungen dafür ge­ schaffen, nur ausgewählte Abschnitte, insbesondere Längsabschnitte der Kühlgutschicht anteilig zu wiegen, wodurch unerwünschte Verfälschungen sehr weitgehend vermieden werden (eventuelle kleinere Ungenauigkeiten können auf einfache Weise etwa mittels einer statisti­ schen Meßauswertung eliminiert werden).

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Er­ findung wird der Kühlgutschichtanteil mitsamt dem ihn tragenden Teilabschnitt des Kühlrostes gewogen und der ermittelte Gewichtsmeßwert einer entsprechenden Kühl­ gut-Schichthöhe zugeordnet. Auf diese Weise kann gewis­ sermaßen von außen her ein ausgewählter Anteil der Schüttgutschicht während des Transportes gewichtsmäßig relativ genau erfaßt werden, wobei von diesem Gesamtge­ wicht lediglich der Eigengewichtsanteil des mitgewoge­ nen Rostabschnittes abgezogen werden muß, um das Ge­ wicht des auf diesem Kühlrost-Teilabschnitt lagernden Kühlgutschichtanteiles zu ermitteln.

Bei der zuvor geschilderten Art der Wägung bestehen nun mehrere Möglichkeiten der Ausführung. So kann der ganze erste Kühlrost-Längsabschnitt mit dem darauf befindli­ chen Kühlgutschichtanteil gewogen werden, oder es wer­ den wenigstens eine feststehende Rostplatten-Querreihe oder mehrere dieser feststehenden Rostplatten-Querrei­ hen und/oder eine oder mehrere der hin- und herbewegba­ ren Rostplatten-Querreihen mitsamt dem jeweils darüber befindlichen Anteil der Kühlgutschicht gewogen.

Die Wägung kann auf besonders einfache Weise mithilfe von - handelsüblichen - Kraftmeßdosen an den Lasttrag­ punkten der tragenden Rostteile (z. B. Tragrahmen, Rost­ plattenträger für die einzelnen Querreihen, Laufrollen usw.) durchgeführt werden.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß dieses erfindungs­ gemäße Regelverfahren mit Hilfe von an sich üblichen Regel- und Steuereinrichtungen durchgeführt werden kann, die Teil einer Gesamtsteuereinrichtung bzw. Steu­ eranlage sein können. Dabei können vor allem verhält­ nismäßig einfache Rechnereinheiten zum Auswerten und Umsetzen der jeweiligen Gewichtsmeßwerte Verwendung finden, ohne daß dies näher erläutert werden muß.

Das erfindungsgemäße Regelverfahren kann mit besonders großer Zuverlässigkeit bei allen gängigen Schichthöhen von Kühlgütern Verwendung finden. Besonders vorteilhaft ist es dabei auch, daß das Abkühlen der heißen Kühlgut­ schicht sowie die Konstantregelung der Schichthöhe in einem Hochleistungskühler, insbesondere zum Abkühlen von heißem Zementklinker und ähnlichem Kühlgut, bei Einhaltung relativ großer Schichthöhen und relativ ho­ her Breitenbelastung durchgeführt werden kann. Auch in diesem Falle erweist sich die Ausführung des Rostküh­ lers in Form eines Schubrostkühlers als besonders gün­ stig, obwohl auch andere gängige Rostkühler generell hierfür verwendet werden können.

Im zuletzt genannten Zusammenhang ist vor allem die Verwendung des Rostkühlers in Form eines Zweischichten­ kühlers sehr vorteilhaft möglich, dessen untere erste Teilschicht durch rückgeführtes, bereits vorgekühltes Kühlgut und dessen obere zweite Teilschicht durch frisch zugeführtes heißes Kühlgut gebildet wird, wobei die Schichthöhe der oberen zweiten Teilschicht bis über 500 mm betragen kann.

Als Hochleistungskühler kommen jedoch generell auch solche Kühler in Frage, bei denen auf dem Kühlrost eine Kühlgutschicht mit einer Schichthöhe von wenigstens 500 mm aufrechterhalten wird, und zwar auch bei relativ großen Kühlrostbreiten.

Das zuvor im einzelnen erläuterte erfindungsgemäße Ver­ fahren sei nachfolgend anhand eines praktischen Ausfüh­ rungsbeispieles erläutert, daß in der Zeichnung veran­ schaulicht ist. In dieser Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine ganz schematisch gehaltene, zum Teil im Längsschnitt dargestellte Teilansicht eines Schubrostkühlers, der einem Drehrohrofen nachge­ ordnet ist;

Fig. 2 ein Diagramm zur graphischen Darstellung ver­ schiedener Auflagerlasten bei unterschiedlichen Kühlgut-Schüttgewichten in bezug auf den Schubrostkühler gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein erster Teil-Längsabschnitt eines Schubrostkühlers 1 veranschaulicht, der hinter dem Gut­ auslaufende (Ofenauslaufkopf) 2 eines beispielsweise als Drehrohrofen 3 ausgebildeten Brennofens zur Her­ stellung von Zementklinker angeordnet ist. Bei diesem Schubrostkühler 1 sei angenommen, daß er als Hochlei­ stungskühler in Form eines sogenannten "Zweischichtenkühlers" ausgeführt ist. Im Schubrostküh­ ler 1 ist weitgehend in an sich bekannter Weise ein Kühlrost 4 angeordnet, der zweckmäßig in mehrere Kühl­ rost-Längsabschnitte unterteilt ist, von denen in Fig. 1 der ganze erste Längsabschnitt 4a und ein Teil des in Kühlgut-Transportrichtung (Pfeil 5) nachfolgenden zwei­ ten Längsabschnittes 4b zu erkennen sind. Jeder Kühl­ rost-Längsabschnitt 4a, 4b enthält einen Tragrahmen 6, der in Richtung des Doppelpfeiles 7 hin- und herbeweg­ bar - durch nicht näher veranschaulichte, da übliche Antriebseinrichtungen - angetrieben werden kann und eine Anzahl von in Längsrichtung aufeinanderfolgenden, hin- und herbewegbaren Rostplatten-Querreihen 8 trägt, zwischen denen jeweils feststehende Rostplatten-Quer­ reihen 9 angeordnet sind. Der Tragrahmen 6 ist über Keilflächen 6a auf ortsfesten Lauf- bzw. Tragrollen 10, 10a für die Hin- und Herbewegung des Tragrahmens 6 ab­ gestützt. Die in Kühlgut-Transportrichtung (Pfeil 5) vorderen Tragrollen 10a stützen sich ihrerseits über wenigstens eine Kraftmeßdose 11 auf dem Fundament 12 ab.

Zum Abkühlen des im Drehrohrofen 3 gebrannten Zement­ klinkers wird dieser gemäß Pfeil 13 im Bereich des Ro­ steinlaufendes 1a auf den ersten Kühlrost-Längsab­ schnitt 4a abgeworfen, auf dem Kühlrost 4 von diesem Rosteinlaufende 1a in Richtung des Pfeiles 5 nach einem nicht näher veranschaulichten Rostauslaufende entlang­ transportiert und dabei mittels die Kühlgut- bzw. Ze­ mentklinkerschicht 14 in üblicherweise von unten nach oben durchströmenden Kühlgasen (insbesondere Kühlluft) abgekühlt. Bei diesem als Zweischichtenkühler ausge­ führten Schubrostkühler 1 wird - wie an sich bekannt - eine untere erste Teilschicht 14a durch rückgeführtes, bereits vorgekühltes Kühlgut und eine obere zweite Teilschicht 14b durch - gemäß Pfeil 13 - frisch zuge­ führtes heißes Kühlgut bzw. heißen Zementklinker gebil­ det. Die untere erste Teilschicht 14a kann rein mecha­ nisch auf einer vorbestimmten Schichthöhe bzw. Teil­ schichthöhe H₁ gehalten werden, während die Schichthöhe H₂ für die obere zweite Teilschicht 14b durch die wei­ ter oben geschilderten Verfahrensmaßnahmen konstantge­ regelt wird. Die Schichthöhe der oberen zweiten Teil­ schicht kann den jeweiligen Betriebsbedingungen relativ genau angepaßt werden und - wie später noch gezeigt wird - bis über 500 mm betragen.

Wie ebenfalls weiter oben bereits näher erläutert wor­ den ist, kann bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung der wenigstens auf einem Teilabschnitt des Kühlrostes befindliche Anteil der Kühlgutschicht gewogen und der ermittelte Gewichtsmeßwert als Meßsignal für die Kon­ stantregelung der Kühlgut-Schichthöhe verwendet werden. Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Schubrostkühler 1 sei der Einfachheit halber angenommen, daß der ganze erste Kühlrost-Längsabschnitt 4a mit dem darauf befind­ lichen Zementklinker-Schichtanteil, d. h. etwa auf der Länge L_4a gewogen wird. Letzteres geschieht mit Hilfe der die Tragrollen 10a abstützenden Kraftmeßdose bzw. Kraftmeßdosen 11, über die ein Gewichtsmeßwert ermit­ telt wird, der als Meßsignal für die Konstantregelung der Zementklinker-Schichthöhe in einer nicht näher ver­ anschaulichten zugehörigen Steuereinrichtung verwendet wird, über die die Transportgeschwindigkeit über die Hubgeschwindigkeit des Tragrahmens 6 eingestellt bzw. verändert werden kann, um die erforderliche Ze­ mentklinker-Schichthöhe konstant zu regeln. Letzteres geschieht bei einem Zweischichtkühler der in Fig. 1 ver­ anschaulichten Art lediglich über die Schichthöhe H₂ der oberen zweiten Teilschicht 14b.

Unter Bezugnahme auf den zuvor anhand Fig. 1 erläuterten Schubrostkühler 1 sind in der graphischen Darstellung des Diagramms gemäß Fig. 2 an der Abszisse mehrere Schichthöhen H₂ für die obere zweite Teilschicht 14b (in mm) abgetragen, während an der Oridnate auf der linken Seite die Gesamtauflagerlast M₁ (in kg) aus Ei­ gengewicht des Tragrahmens 6, aus dem Gewicht der unte­ ren ersten Teilschicht 14a und aus dem Gewicht der obe­ ren zweiten Teilschicht 14b und auf der rechten Seite die Auflagerlast M₂ (in kg) aus dem ganzen Klinkerbett (ohne Tragrahmen 6), d. h. das Gewicht aus der unteren ersten Teilschicht 14a und aus der oberen zweiten Teil­ schicht 14b, abgetragen sind. In diesem Diagramm geben ferner die Waagerechte 1 das Eigengewicht des Tragrah­ mens 6, die Waagerechten II₁, II₂ und II₃ die Auflager­ last der unteren ersten Teilschicht 14a bei den ver­ schiedenen angegebenen Schüttgewichten (γ) und die drei oberen geneigten Geraden III₁, III₂ und III₃ die Aufla­ gerlast aus dem Gewicht der ersten Teilschicht 14a plus der zweiten Teilschicht 14b - wiederum bei den drei un­ terschiedlichen Schüttgewichten (γ) - an.

Bei den konstanten Gewichten einerseits des Tragrahmens 6 und andererseits der unteres ersten Teilschicht 14a läßt sich leicht die jeweilige Schichthöhe H₂ der obe­ ren zweiten Teilschicht 14b für die verschiedenen Schüttgewichte (γ) ermitteln. Eine in das Diagramm ge­ mäß Fig. 2 mitaufgenommene Tabelle gibt die verschie­ denen Teilschichthöhen H₂ für die obere zweite Teil­ schicht 14b mit den zugehörigen Auflagerlast-Anteilen M₂ (in kg) bei den drei gewählten Schüttgewichten (γ) an.

Bei den in der Tabelle angenommenen Beispielen für die Auflagerlasten M₂ sei angenommen, daß die lichte Breite des Kühlrostes 4 (senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1) 2,4 m beträgt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Regeln der Schichthöhe einer heißen Kühlgutschicht, die in einem Rostkühler auf einem Kühlrost von einem Rosteinlaufende nach einem Rost­ aus laufende entlangtransportiert und dabei mittels hindurchströmender Kühlgase abgekühlt wird, wobei die Transportgeschwindigkeit des Kühlrostes im Sinne einer Konstantregelung der Kühlgut-Schichthöhe steu­ erbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der auf wenigstens einem Teilabschnitt des Kühl­ rostes befindliche Anteil der Kühlgutschicht gewogen und der ermittelte Gewichtsmeßwert als Meßsignal für die Konstantregelung der Kühlgut-Schichthöhe verwen­ det wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägung des Kühlgutschichtanteiles - in Transportrichtung des Kühlgutes betrachtet - in ei­ nem ersten Kühlrost-Längsabschnitt durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen der heißen Kühlgutschicht sowie die Konstantregelung der Schichthöhe in einem Schubrost­ kühler (1) durchgeführt wird, in dem die Kühlgut­ schicht (14) nacheinander über mehrere Kühlrost- Längsabschnitte (4a, 4b) mit jeweils aufeinander­ folgenden feststehenden und hin- und herbewegbaren Rostplatten-Querreihen (8, 9) entlangtransportiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlgutschichtanteil mitsamt dem ihn tragen­ den Teilabschnitt des Kühlrostes gewogen und der er­ mittelte Gewichtsmeßwert einer entsprechenden Kühl­ gut-Schichthöhe zugeordnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze erste Kühlrost-Längsabschnitt (4a) mit dem darauf befindlichen Kühlgut-Schichtanteil gewo­ gen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine feststehende Rostplatten-Quer­ reihe (9) und/oder wenigstens eine hin- und herbe­ wegbare Rostplatten-Querreihe (8) mitsamt dem darauf befindlichen Anteil der Kühlgutschicht gewogen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägung mit Hilfe von Kraftmeßdosen (11) an den Lasttragpunkten (10a) der tragenden Rostteile (6) durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen der heißen Kühlgutschicht (14) so­ wie die Konstantregelung der Schichthöhe in einem Hochleistungskühler, insbesondere zum Abkühlen von heißem Zementklinker und ähnlichem Gut, bei Einhal­ tung relativ großer Schichthöhen und relativ hoher Breitenbelastung durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rostkühler (1) in Form eines Zweischichten­ kühlers verwendet wird, dessen untere erste Teilschicht (14a) durch rückgeführtes, bereits vorge­ kühltes Kühlgut und dessen obere zweite Teilschicht (14b) durch frisch zugeführtes heißes Kühlgut gebil­ det wird, wobei die Schichthöhe (H₂) der oberen zweiten Teilschicht bis über 500 mm betragen kann.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kühlrost eine Kühlgutschicht mit einer Schichthöhe von wenigstens 500 mm aufrechterhalten wird.