DE2149150C2

DE2149150C2 - Method for regulating a preheating device operated with hot furnace exhaust gases for relatively fine-grained material

Info

Publication number: DE2149150C2
Application number: DE19712149150
Authority: DE
Inventors: Horst 5210 Troisdorf Herchenbach; Helmut 5060 Bensberg-Refrath Höher
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1971-10-01
Filing date: 1971-10-01
Publication date: 1983-04-14
Also published as: GB1405488A; JPS4843718A; DK145188C; ES407010A1; DE2149150A1; DK145188B; CS215079B2; JPS565703B2; CH545953A; FR2155502A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung einer mit heißen Ofenabga^en betriebenen Vorerhitzungseinrichtung für verhältnismäßig feinkörniges Gut, insbesondere Zementrohmehl, in bezug auf das Mengenverhältnis zwischen Gas und Aufgabegut, wobei das Gut In direkten Kontakt mit dem Ofenabgas gebracht und erhitzt wird, und wobei die Temperatur der aus der Vorerhitzungseinrlchtung austretenden Abgase gemessen und die Meßgröße der Abgastemperatur mit einem Sollwert verglichen wird, und daß bei einer Regelabweichung der Meßgröße vom Sollwert die durch die Vorerhitzungseinrichtung geförderte Abgasmenge bei gleichbleibender Gutaufgabemenge so geregelt wird, daß bei steigender Abgastemperatur die geförderte Abgasmenge verringert und bei fallender Abgastemperatur die Abgasmenge erhöht wird.The invention relates to a method for regulating a preheating device operated with hot furnace emissions for relatively fine-grained goods, especially cement raw meal, with regard to the quantitative ratio between gas and feed material, the material being brought into direct contact with the furnace exhaust gas and is heated, and wherein the temperature of the preheating device Exiting exhaust gases are measured and the measured variable of the exhaust gas temperature is compared with a target value, and that in the event of a control deviation of the measured variable from the setpoint, the amount of exhaust gas conveyed by the preheating device while remaining the same The amount of material to be fed in is regulated in such a way that the amount of exhaust gas conveyed is reduced as the exhaust gas temperature rises and when the exhaust gas temperature falls, the amount of exhaust gas is increased.

Aus der US-PS 28 83 173 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Anlage zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut bekannt, wobei die aus einem Drehrohrofen austretenden Abgase In zwei etwa gleich große Teilgasslröme aufgeteilt und über Gasabzugsschächte einem Staubabscheider zugefügt werden. Der eine Teilgasstrom wird hierbei durch eine Vorerhltzungseinrichtung hindurchgeführt und darin mit dem Gut In direkten Kontakt gebracht, während der zweite Teilgasstrom der Ofenabgase als Nebenstrom an der Vorerhltzungselnricb'.ung vorbei dem Staubabscheider zugeführt wird. In beiden Gasabzugsschächten sind Thermoelemente und Falschlufteinlässe sowie Drosselklappen für die Regelung der Abgastemperatur vorgesehen. Diese in den Gasabzugsschächten vorgesehenen Temperatur- und Abgasregeleinrichtungen stellen sicher, daß die Gasströme beim Eintritt In den Staubabscheider keine für den Werkstoff des Abscheiders unzulässig hohe Temperatur aufweisen. Bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch erheblich von Nachteil, daß nur die Wärme des einen Teilgasstromes zur Vorerhitzung des feinkörnigen Gutes herangezogen wird, während die Wärme des anderen Teilgasstromes - gegebenenfalls nach vorheriger Abkühlung - mit dem Gasstrom über den Staubabscheider nach außen abgeführt wird und dadurch verlorengeht. Dieses bekannte Verfahren ist daher mit einem verhältnismäßig hohen Verlust an Wärmeenergie behaftet. Auch sind hierbei die in den Gasabzugsschächten vorgesehenen Temperatur- und Abgasregeleinrichtungen verhältnismäßig kompliziert und aufwendig.From US-PS 28 83 173 a method and a device for controlling a system for thermal Treatment of fine-grain material known, with the exhaust gases emerging from a rotary kiln in two Partial gas streams of approximately the same size are divided up and fed to a dust separator via gas extraction shafts. One part of the gas flow is passed through a preheating device passed through and brought into direct contact with the property during the Second partial gas flow of the furnace exhaust gases as a bypass flow to the preheating system past the dust separator is fed. In both gas extraction ducts there are thermocouples and false air inlets as well as throttle valves intended for regulating the exhaust gas temperature. These are provided in the gas exhaust ducts Temperature and exhaust gas control devices ensure that the gas flows when entering the dust collector do not have an inadmissibly high temperature for the material of the separator. In this known method However, it is a considerable disadvantage that only the heat of a partial gas stream is used to preheat the fine-grained Good is used, while the heat of the other partial gas flow - possibly after previous Cooling - with the gas flow is discharged to the outside via the dust collector and is thus lost. This known method is therefore associated with a relatively high loss of thermal energy. The temperature and exhaust gas regulating devices provided in the gas extraction ducts are also proportionate here complicated and time-consuming.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Regelung einer mit heißen Ofenabgasen betriebenen Vorerhitzungseinrichtung für verhältnismäßig feinkörniges Gut zu schaffen, das in besonders einfacher Weise eine maximale Wärmeausnutzung der gesamten Ofenabgase ermöglicht, ohne den Brenn- oder Vorerhitzungsprozeß nachteilig zu beeinflussen.The object of the invention is to provide a method for regulating a furnace operated with hot furnace exhaust gases To create preheating device for relatively fine-grained material, which is particularly simple Way enables maximum heat utilization of the entire furnace exhaust gases, without the burning or preheating process adversely affect.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das gesamte Ofenabgas durch die Vorerhitzungseinrichtung gefördert wird, und der Regeleingriff auf die gesamte Abgasmenge erfolgt, und daß der Sollwert für die Temperatur der aus der Vorerhitzungseinrichtung austretenden Abgase in Abhängigkeit vom O₂-Gehalt der Ofenabgase geregelt oder nathgeregelt wird, so daß bei Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestgehaltes an O₂ der Sollwert erhöht und bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximalgehaltes an O₂ der Sollwert erniedrigt wird.This object is achieved in that the entire furnace exhaust gas is conveyed through the preheating device, and the control intervention takes place on the entire exhaust gas quantity, and that the setpoint for the temperature of the exhaust gases emerging from the preheating device is _{regulated or approached depending on the O 2} content of the furnace exhaust gases is such that when falling below a predetermined minimum content of O ₂ increases the target value and when a predetermined maximum content of O _2, the setpoint is decreased.

Durch diese Regelung wird vorteilhaft die Wärme der gesamten Ofenabgasmenge zur Vorerhitzung des feinkörnigen Gutes genutzt, und zwar ohne den Brenn- oder Vorerhitzungsprozeß nachteilig zu beeinflussen. Im Vergleich zu dem bekannten Verfahren werden erhebliche Energiekosten eingespart. Auch ermöglichen die erfindungsgemäßen Maßnahmen sehr vorteilhaft eine Optimierung der durch die Vorerhitzungseinrichtung hindurchgeführten Ofenabgasmengen an das jeweils durch die Vorerhitzungseinrichtung und den Ofen hindurchgeführte Gut bzw. Rohmehl, und sie erlauben darüber hinaus in sehr einfacher Welse eine selbsttätige Anpassung an den Ofenregelkreis.This regulation advantageously uses the heat of the entire amount of furnace exhaust gas to preheat the fine-grained Good use is made without adversely affecting the firing or preheating process. In comparison considerable energy costs are saved in relation to the known method. Also enable the invention Measures very advantageously an optimization of the passed through the preheating device Oven exhaust gas quantities to the respectively passed through the preheating device and the oven Good or raw meal, and they also allow an automatic adjustment in a very simple way to the furnace control circuit.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird anhand einer schematischen Darstellung einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker näher erläutert.The method according to the invention is based on a schematic representation of a plant for production explained in more detail by cement clinker.

Einem Drehrohrofen 1 ist eine Vorerhitzungseinrichtung 2 vorgeschaltet. Diese besteht beispielsweise aus mehreren übereinander angeordneten Zyklonen, die über Rohrleitungen miteinander verbunden sind und nacheinander von den heißen Ofenabgasen von unten nach oben durchströmt werden. Das zu erhitzende Zementrohmehl wird in die Rohrleitung zu dem in Strömungsrichtung der Gase gesehen letzten Zyklonen über eine Dosiereinrichtung 3, beispielsweise eine Dosierbandwaage, aufgegeben und gelangt stufenweise entgegen dem heißen Gasstrom In den Drehrohrofen 1. Die durch den Wärmeaustausch mit dem feinkörnigen Gut abgekühlten Ofenabgase werden aus der Vorerhitzungseinrichtung 2 über die Abgasleitung 4 mit Hilfe eines Sauggebläses 5 abgezogen. Hinter dem Gebläse 5 werden die Ofenabgase durch eine Mahlanlage 6 und/oder über eine Entstaubungseinrichtung 7, beispielsweise ein elektrostatisches Filter abgezogen. Zur Druckentkopplung des Ofen-Wärmetauscher-Systems ist hinter dem elektrostatischen Filter 7 ein weiteres Saugzuggebläse 8 angeordnet. Ebenso ist in dem Mühlenkreislauf üblicherweise ein entsprechendes Umluftgebläse vorgesehen.A preheating device 2 is connected upstream of a rotary kiln 1. This consists, for example, of several cyclones arranged one above the other, which are connected to one another via pipes and one after the other are flowed through by the hot furnace exhaust gases from bottom to top. The raw cement meal to be heated is in the pipeline to the last cyclone, seen in the direction of flow of the gases, via a metering device 3, for example a weighfeeder, is abandoned and gradually comes against the hot Gas flow into the rotary kiln 1. The kiln exhaust gases cooled by the heat exchange with the fine-grained material are drawn off from the preheating device 2 via the exhaust pipe 4 with the aid of a suction fan 5. Behind the fan 5, the furnace exhaust gases are passed through a grinding system 6 and / or a dedusting device 7, for example an electrostatic filter removed. For pressure decoupling of the furnace heat exchanger system a further induced draft fan 8 is arranged behind the electrostatic filter 7. as well a corresponding circulating air fan is usually provided in the mill circuit.

In der Abgasleitung 4 ist ein Temperaturfühler 9 angeordnet. Vorzugswelse wird ein Thermoelement mit dünnem Schutzrohr verwendet, um die Zeltverzögerung derA temperature sensor 9 is arranged in the exhaust pipe 4. A thermocouple with a thin Protection tube used to reduce the tent delay of the

Temperaturmessung möglichst gering zu halten. Das von dem Temperaturfühler 9 ausgehende Meßsignal wird über einen Meßumformer 10 einem Abgastemperaturregler 11 zugeführt. Der Meßwert, der den Istwert der Abgastemperatur darstellt, wird mit dem vorgegebenen Sollwert im Regler 11 verglichen. Bei Abweichungen von dem Sollwert nach unten wird entsprechend die Drehzahl des Saugzuggebläses 5 erhöht bzw. bei Abweichungen nach oben entsprechend erniedrigt.To keep temperature measurement as low as possible. That from the measuring signal emanating from the temperature sensor 9 is transmitted via a measuring transducer 10 to an exhaust gas temperature controller 11 supplied. The measured value representing the actual value of the exhaust gas temperature is compared with the specified setpoint in controller 11. If there are deviations from The speed of the induced draft fan 5 is increased in accordance with the target value downwards or in the event of deviations correspondingly lowered towards the top.

Zur Anpassung des beschriebenen Abgasregelkreises an den Ofenrrgelkreis, durch den die Sinterzone geregelt wird, ist eine selbsttätige Sollwertverstellung für den Abgastemperaturregler 11 vorgesehen. Ausgehend von der Erkenntnis, daß siih Regeleingriffe des Ofenregelkreises, die in erster Linie eine Verstellung der Brennstoffzufuhr bewirken, in einer Änderung des Ch-Gehaltes der Ofenabgase bemerkbar machen, ist im Abgasstrom hinter dem Ofen eine Gasmeßeinrichtung 12 zur Messung des 02-Gehaltes vorgesehen. Diese wird zweckmäßig hinter dem Saugzuggebläse 5 angeordnet, da an dieser Stelle in den Rohrleitungen durch den Einfluß des Saugzuggebläses 8 hinter dem Elektrofilter 7 entweder Druckgleichgewicht mit der Umgebung oder ein leichter Überdruck herrscht, was die Entnahme von Gasproben erleichtert. Das von der Gasmeßeinrichtung 12 erzeugte Signal wird einem Sollwertsteller 13 zugeführt, der vorzugsweise als Grenzwertmelder ausgebildet ist, und dort mit vorgegebenen Soliwerten bzw. Grenzwerten für den Oj-Gehalt der Ofenabgase verglichen. Bei Abweichungen des gemessenen O₂-Gehalles von den vorgegebenen Werten wird das von dem Sollwertsteller 13 ausgehende Signal dem eingestellten Sollwert des Abgastemperaturreglers 11 überlagert, d. h. entsprechend der erforderlichen Sollwertverstellung addiert oder subtrahiert. Hierdurch ist es möglich, daß bei Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestgehaltes an O2 der Temperatursollwert erhöht und bei Überschreiten des O₂-Gehaltes im Ofenabgas über einen vorgegebenen Maximalgehalt der Temperatursollwert erniedrigt wird und somit dementsprechend die Drehzahl des Sauggebläses 5 und damit die durch die Vorerhitzungseinrichtung 2 geleitete Abgasmenge erhöht oder erniedrigt wird.An automatic setpoint adjustment for the exhaust gas temperature controller 11 is provided to adapt the exhaust gas control circuit described to the furnace control circuit by which the sintering zone is regulated. Based on the knowledge that control interventions of the furnace control circuit, which primarily cause an adjustment of the fuel supply, are noticeable in a change in the Ch content of the furnace exhaust gases, a gas measuring device 12 is provided in the exhaust gas flow behind the furnace to measure the O 2 content. This is expediently arranged behind the induced draft fan 5, since at this point in the pipelines due to the influence of the induced draft fan 8 behind the electrostatic precipitator 7 there is either pressure equilibrium with the environment or a slight overpressure, which facilitates the taking of gas samples. The signal generated by the gas measuring device 12 is fed to a setpoint adjuster 13, which is preferably designed as a limit value indicator, and there it is compared with predetermined setpoints or limit values for the Oj content of the furnace exhaust gases. If the measured O ₂ reverberation deviates from the specified values, the signal emanating from the setpoint adjuster 13 is superimposed on the setpoint value of the exhaust gas temperature regulator 11, ie added or subtracted according to the required setpoint adjustment. This makes it possible for the temperature setpoint to be increased when the O2 content _{falls below a specified minimum and for the temperature setpoint to be reduced if the O 2} content in the furnace exhaust gas is exceeded above a specified maximum content and thus the speed of the suction fan 5 and thus the speed passed through the preheating device 2 The amount of exhaust gas is increased or decreased.

Im Betrieb ergeben sich durch diese Regelung folgende Auswirkungen:This regulation has the following effects during operation:

Zur Gegensteuerung bei abkühlender Sinterzone wird durch den bekannten Ofenregelkreis die Brennstoffmenge erhöht und/oder auch die Rohmehlmenge reduziert. Beide Maßnahmen führen zu einer ansteigenden Abgastemperatur und damit zu einem unwirtschaftlichen Betrieb. Über den Abgastemperaturregelkreis wird nun eine Reduzierung der Abgasmenge mit entsprechender f> Verringerung des Luftüberschusses im Brennaggregat erreicht. Dies unterstützt eine schnellere Aufheizung der Sinterzone. Wird dabei ein Mindestwert für den Luftüberschuß, bestimmt nach dem Oi-Gehalt der Ofenabgase am Abgasauslaß der Vorerhitzungreinrichtung 2,To counteract this when the sintering zone cools down, the amount of fuel is controlled by the known furnace control circuit increased and / or reduced the amount of raw meal. Both measures lead to an increasing Exhaust gas temperature and thus an uneconomical operation. The exhaust gas temperature control circuit is now a reduction in the amount of exhaust gas with a corresponding f> Reduction of the excess air in the firing unit achieved. This supports a faster heating of the Sintering zone. A minimum value for the excess air is determined based on the Oi content of the furnace exhaust gases at the exhaust gas outlet of the preheating device 2,

u. unterschritten, so wird über die selbsttätige Sollwertführung durch den Sollwertsteller 13 für die Abgastemperatur eine Sollwerterhöhung und damit eine Erhöhung der Abgasdurchsatzmenge bewirkt.
Ein entsprechendes Regelverfahren tritt bei einer Verringerung des Kalkstandards im Rohmehl ein. Infolge der nunmehr leichteren Brennbarkeit und der Verringerung des Wärmeaufwands zur Entsäuerung des Rohmehls erhöhen sich die Temperaturen in dem aus Ofen- und Vorerhitzungseinrichtung gebildeten System, solange die Brennstoffmenge konstant gehalten wird. Der Abgastemperaturregelkreis reduziert nunmehr die Abgasmenge und unterstützt so in richtiger Wirkrichtung die nunmehr durch den Ofenregelkreis bewirkte Reduzierung der Brennstoffmenge.If the value falls below this limit, the automatic setpoint adjustment by the setpoint adjuster 13 causes a setpoint increase for the exhaust gas temperature and thus an increase in the exhaust gas flow rate.
A corresponding control procedure occurs when the lime standard in the raw meal is reduced. As a result of the now easier flammability and the reduction in the amount of heat required to deacidify the raw meal, the temperatures in the system formed by the furnace and preheating device increase as long as the amount of fuel is kept constant. The exhaust gas temperature control circuit now reduces the amount of exhaust gas and thus supports, in the correct direction of action, the reduction in the amount of fuel now brought about by the furnace control circuit.

Anhand dieser Beispiele kann leicht festgestellt werden, daß der Abgastemperaturregelkreis auch richtig bei Schwankungen des Rekuperationsgrades des dem Drehrohrofen 1 nachgeschalteten Klinkerkühlers 14 reagiert. Die Beispiele zeigen femer, daß das aus Drehrohrofen 1 und Vorerhitzungseinrichtung 2 gebildete Brennsystem sowohl von dem Kühlsystem für den fertig gebrannten Klinker wie auch von den hinter dem Brennsystem angeordneten Entstaubungs- und/oder Mahitrocknungsanlagen zweckmäßigerweise druckentkoppelt wird, das heißt, daß sowohl an der Verbindungsstelle zwischen Drehrohrofen und Kühlsystem als auch an der Verbindungsstelle zwischen der Staubabscheide- und/oder Mahltrocknungsanlage ein Druckausgleich mit der Umgebung besteht. Fehlt diese Druckentkopplung, so besteht dieWith the help of these examples it can easily be determined that the exhaust gas temperature control circuit is also correct in the event of fluctuations in the degree of recuperation of the rotary kiln 1 downstream clinker cooler 14 reacts. The examples also show that the rotary kiln 1 and preheating device 2 formed both by the cooling system for the finished fired firing system Clinker as well as from the dedusting and / or mahit drying systems arranged behind the firing system Is expediently pressure decoupled, that is, that both at the connection point between the rotary kiln and cooling system as well as at the connection point between the dust separation and / or grinding-drying system there is pressure equalization with the environment. If this pressure decoupling is missing, then there is

4ii Gefahr, daß die Einflüsse der vor- bzw. nachgeschalteten Anlagen auf die Gasströmung die mit Hilfe der Temperaturmessung vorgenommene Gasmengenbestimmung verfälschen.
Der vorgeschriebene Regelkreis kann neben seiner j Anwendung bei Zementbrennanlagen auch mit Vorteil bei Anlagen zur Herstellung von Aluminiumoxid eingesetzt werden.4ii Danger that the influences of the upstream or downstream systems on the gas flow falsify the gas quantity determination made with the aid of the temperature measurement.
In addition to its application in cement burning plants, the prescribed control circuit can also be used to advantage in plants for the production of aluminum oxide.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Method for regulating a preheating device operated with hot furnace exhaust gases for relatively fine-grained material, in particular cement raw meal, with regard to the quantitative ratio between gas and feed material, whereby the material is brought into direct contact with the furnace exhaust gas and is heated, and wherein the temperature of the exiting from the preheating device Exhaust gases are measured and the measuring devices of the exhaust gas temperature are compared with a setpoint value, and that in the event of a control deviation of the measured variable from the setpoint value, the amount of exhaust gas conveyed by the preheating device with the same amount of material fed in is regulated in such a way that the amount of exhaust gas conveyed is reduced when the exhaust gas temperature rises and the amount of exhaust gas increases when the exhaust gas temperature falls is, characterized in that the entire furnace exhaust gas is conveyed through the preheating device and the control intervention takes place on the entire amount of exhaust gas, and that the setpoint for the temperature from the preheating device rect exiting exhaust gases is depending on the O ₂ content of the kiln exhaust gases regulated or readjusted so that upon falling below a predetermined minimum content of O ₂ increases the target value and when a predetermined Maximalgehalles of O _2, the setpoint is decreased.

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