DE2265293C3

DE2265293C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Zementofens

Info

Publication number: DE2265293C3
Application number: DE19722265293
Authority: DE
Inventors: Claude Lozanne Marechal (Frankreich)
Original assignee: Lafarge Ciments SA
Current assignee: LafargeHolcim Ciments SA
Priority date: 1971-12-08
Filing date: 1972-11-25
Publication date: 1980-03-06
Also published as: FR2163963A5; DE2257858A1; GB1379146A; DE2265293B2; DE2257858B2; DE2265293A1; IT974611B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Zementofens in Abhängigkeit vom Kalkanteil des aus dem Ofen austretenden Zementklinkers sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, entsprechend den Gattungsteilen der Ansprüche 1 und 4.

Bisher war es zwecks Regelung eines Zementofens erforderlich, in vorbestimmten Zeitabständen genau abgewogene Proben zerkleinerten Zementklinkers zu entnehmen, diese Proben zu analysieren und sodann den Ofen nach Maßgabe der jeweiligen Analyse-Ergebnisse zu regeln. Hierfür waren äußerst kostspielige Meßgeräte erforderlich. Ferner ist der zur Durchführung dieses bekannten Regelungsverfahrens erforderliche Arbeitsaufwand sehr erheblich. Es war auch nicht möglich, dieses bekannte Verfahren zu automatisieren, da die obengenannten aufwendigen und überdies sehr störanfälligen Meßgeräte in der Praxis nicht zum automatischen Dauerbetrieb in industriellen Großanlagen, wie Zementöfen, eingesetzt werden können.

Wie bekannt, gestattet die Ermittlung des freien Kalkgehaltes des aus einem Zementofen austretenden Zementklinkers die Bestimmung der zum Hartbrennen erforderlichen Betriebsparameter des Ofens. Bei dem obengenannten Verfahren steht der Klinker zwecks Analyse erst nach dem Verlassen der mit dem Ofen zusammenwirkenden Kühltrommel zur Verfügung, d. h. erst etwa eine halbe Stunde, nachdem er den Ofen verlassen hat. Zusätzlich muß der Dauer der Analyse des gekühlten Klinkers (Bestimmung des freien Kalkanteils) Rechnung getragen werden. Hieraus ergibt sich, daß das bekannte Verfahren keine unmittelbare sofortige Steuerung des Ofens in demjenigen Zeitpunkt ermöglicht, in welchem der Klinker aus dem Ofen austritt. Eine solche unmittelbare, sofortige Steuerung ist jedoch nicht nur im Hinblick auf eine optimale Ausnützung des Ofens, sondern auch im Hinblick auf die Erzielung eines Klinkers und Zementes von optimaler Qualität höchst wünschenswert.

Es ist bereits bekannt, in technischen Prozessen die Messungsergebnisse in Form eines Ausgangssignals einem Signalverarbeitungsgerät zuzuleiten, welches die Betriebsparameter eines Prozesses kontinuierlich regelt (Siemens Zeitschrift 43/1969, Heft 7, Seiten 577 bis 582). Ferner ist es bekannt (GB-PS 1163781), die elektrische Leitfähigkeit eines Medi-

ums in technischen Prozessen zu regeln (GB-PS 1163781). In keiner der bekannten Druckschriften ist jedoch ein Hinweis auf ein funktionsfähiges Verfahren zur Regelung eines Zementofeas oder eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens enthalten. Der Inhalt der bekannten Druckschriften erschöpft sich in der Darstellung allgemeiner Probleme bei der Regelung von technischen Prozessen, gibt jedoch keinen Hinweis darauf, wie man das bekannte Fachwissen zur Regelung eines Zementofens einsetzen kann.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, einen Zementofen kontinuierlich und automatisch zu regulieren, d. h. die Betriebsparamter des Zementofens kontinuierlich und automatisch in Abhängigkeit vom freien Kalkgehalt des jeweils aus dem Ofen austretenden Zementklinkers zu bestimmen. Die Erfindung hat ebenfalls zur Aufgabe, eine einfache und billige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Die Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß in regelmäßigen Zeitabständen die jeweils gleichen Klinkerteilmengen in geeigneten Reagenzien zusammen in eine Meßkammer eingebracht werden, in welcher der Kalkanteil durch elektrische Leitfähigkeitsbzw. Spannungs- bzw. pH-Wcrt-Messung erfolgt, wobei die Messungsergebnisse in Form eines elektrischen Ausgangssignals, gegebenenfalls zusammen mit einem durch einen mit der Meßkammer verbundenen Kontrollsignalerzeuger erzeugten Kontrollsignal, einem Signalverarbeitungsgerät zugeleitet wird, welches unter Zwischenschaltung geeigneter, an sich bekannter Steuermittel die Betriebsparameter des Zementofens wesentlich kontinuierlich regelt. Dadurch ist eine automatische Regelung des Zementofens möglich.

In einer Ausführungsform werden die Reagenzien in vorbestimmten Mengen und vorbestimmten Zeitabständen in die Meßkammer eingeführt.

Vorteilhafterweise wird die Temperatur innerhalb der Meßkammer konstant gehalten.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens wird die zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß sie eine den Klinker zu einer konstanten Granulation zerkleinernde, an die Kühltrommel des Zementofens angeschlossene Zerkleinerungseinrichtung sowie eine von derselben mit zerkleinertem Klinker gespeiste automatische Dosierungsvorrichtung aufweist, die in vorbestimmten Zeitabständen abgemessene Klinkerteilmengen in eine Meßkammer einbringt, welcher zwecks Speisung mit Reagenzien wenigstens ein die letzteren enthaltender Vorratsbehälter beigeordnet ist, und welcher Mittel zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. zur elektrischen Spannungsmessung bzw. zur pH-Wert-Messung od. dg!, aufweist, deren Ausgang mit einem Signalverarbeitungsgerät verbunden ist, dessen Ausgang seinerseits, gegebenenfalls über ein Signalverwertungsgerät, mit einem die Ofen-Betriebsparameter steuernden Ofensteuergerät verbunden ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung Mittel zur Erzeugung eines Kontrollsignals auf, welches die Gültigkeit der jeweiligen in der Meßkammer erfolgten Messungen betätigt und welches mit der Meßkammer in Verbindung steht.

Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung liegt darin, daß sie eine Speicheranlage aufweist, die die durch die in der Meßkammer erfolgten Messungen erzeugten Signale speichert und die mit dem Signalverwertungsgerät verbunden ist.

Ferner ist vorgesehen, daß die genannte Dosierungsvorrichtung einen um eine senkrechte Achse ί längs einer Kreisbahn drehbaren kalibrierten Behälter aufweist, der an einer Füllstation aus der Zerkleinerungsvorrichtung austretenden Klinker aufnimmt und diesen Klinker sodann an einer Ausleerstation in die Meßkammer einführt.

in Vorteilhafterweise ist die Meßkammer mit Rührmitteln sowie mit Temperaturregulierungsmitteln versehen.

Die Mittel zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. zur elektrischen Spannungsmessung bzw. zur ΐϊ pH-Wert-Messung können eine in die Meßkammer hineinragende Elektrode aufweisen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden:

Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Abmessung einer bestimmten Menge eines pulverförmigen Zementklinkers, und

Fig. 2 eine Anlage zur automatischen Steuerung eines Ofens.

In Fig. 1 ist mit 7 die Vorrichtung zur Abmessung r> pulverförmigen Zementklinkers konstanter Granulation schematisch dargestellt.

Diese Vorrichtung enthält einen geeichten Behälter 8, der über einen Haltearm 9 von einem Motor 10 in horizontaler Richtung auf dem kreisförmigen in Weg geschwenkt wird, wobei der Mittelpunkt des Kreises der Befestigungspunkt 11 des Haltearms 9 an einer senkrechten Achse 12 des Motors 10 ist.

Eine Drehvorrichtung 13 gestattet die Drehung eines Teiles 9' des Haltearmes 9 um seine Längsache, f> wobei die Dreheinrichtung z. B. aus einer Zahnschiene und einem Nocken od. dgl. bestehen kann. Um den drehbaren Teil des Haltearms anschließend wieder in die Ausgangsstellung zu bringen, ist z. B. eine Rückholfeder vorgesehen, die in der Figur jedoch ■ίο nicht dargestellt ist.

Während der horizontalen Schwenkbewegung des Behälters wird dieser in Schwingungen versetzt, z. B. durch eine Schwingplatte 15, die durch einen nicht dargestellten weiteren Motor angetrieben wird. Ein Fülltrichter 17, eine Zufuhrleitung 16 und eine Kipplage 18, in der die abgemessene Menge des zu untersuchenden Klinkers transportiert wird und deren Abmessung der Länge der Füllstation entspricht, gestattet das Füllen des geeichten Behälters, wobei in die Zufuhrleitung 16 ebenfalls Schwingungen ausführen kann. Mit 19 ist eine Vorrichtung zum Einebnen der Oberfläche des Stoffes im Behälter 8 bezeichnet.

Die Vorrichtung 7 arbeitet wie folgt: Der Haltearm 9 wird durch den Motor 12 derart geschwenkt, Vi daß der Behälter 8 einen kreisförmigen Weg beschreibt, der ihn an einer mit I bezeichneten Füllstation vorbeiführt. Während des Durchgangs wird er mit im Fülltrichter 17 enthaltenen, gemahlenen Klinker gefüllt, da die Füllstation und die Abmessung der bo Kippanlage 18 aufeinander abgestimmt sind. Gleichzeitig werden der Haltearm 9 und der Behälter 8 in Schwingungen versetzt, so daß sich der in dem Behälter eingefüllte Klinker absetzen kann. Der Behälter 8 setzt dann seinen Weg fort bis zu einer mit II bezeichb^r> neten Stelle, wo seine Oberfläche mit dem Schwingblatt 19 eingeebnet wird.

Danach gelangt der Behälter 8 an die Stelle III, wo eine Zahnschiene 14 die Drehrichtung 13 betätigt und

den Behälter 8 umdreht, so daß sein Inhalt in eine Rohrleitung gelangt, die vorzugsweise eine Zufuhrleitung zu einer Meßkammer ist. Ein Anschlag 20 begrenzt das Umkippen des Behälters 8. Die Dreheinrichtung 13 besteht aus einem Zahnrad 21, das bei ~> Erreichen der Zahnschiene 14 die Drehbewegung des Behälters 8 einleitet.

Hat das Zahnrad 21 die Zahnschiene 14 ganz durchlaufen, so holt eine Rückholfeder den Haltearm und den Behälter in die Ausgangsstellung zurück, wo- '» nach der Behälter wieder zur Füllstation I geschwenkt wird.

Mit Hilfe der Vorrichtung 7 ist es also möglich, eine bestimmte Menge pulverförmigen Klinkers abzumessen, sofern der Klinker eine konstante Granulation '"> aufweist. Durch das Absetzen mittels Schwingungen und die Einebnung der Oberfläche erhält man ein konstantes Volumen.

Die Mittel zum Schwingen können außer aus einer mit Federn 23 versehenen Platte auch aus einem Mi- -'<> kroschalter 24 und einer mit dem Haltearm verbundenen Nockenwelle 25 bestehen, wobei unter der Platte 15 noch ein angeschraubter Vibrator vorzusehen ist.

Die schematisch in Fig. 2 dargestellte Anlage ist -'"> vorgesehen zum Anschließen an die Kühltrommel eines Zementofens und enthält eine Zerkleinerungsanlage 30, ein Förderband 31, eine Mahleinrichtung 32, die den Klinker zu einer konstanten Granulation vermahlt, die nach der Blaine-Skala ca. 3500 cm²/g be- ίο trägt. Die Mahleinrichtung 32 ist direkt mit der Vorrichtung 7 verbunden. Die Vorrichtung 7 mißt eine bestimmte Menge des Klinkers ab und führt ihn in regelmäßigen Zeitabständen über die Zuführleitung 3 einer Meßkammer 1 zu, in der der Kaltkanteil mittels η Leitfähigkeitsabmessungen, Spannungsmessungen oder pH-Wert-Messungen bestimmt wird. Von einem Vorratsbehälter 35 wird ebenfalls in bestimmten Zeitabständen über die Rohrleitung 2 eine bestimmte Menge eines Reagenzes der Meßkammer 1 zugeführt. Die Meßkammer ist mit einem Gerät verbunden, das nach erfolgter Messung ein logisches Kontrollsignal an eine Datenverarbeitungsanlage abgibt, das die Gültigkeit der Messung bestätigt, mit einer Speichereinrichtung, die die Meßsignale speichert, sowie mit -n einem Gerät, das ein weiteres Signal abgibt, welches einem Rechner zugeführt wird, der seinerseits den Ofen steuert.

Die Anlage erlaubt die quasikontinuierliche Bestimmung des freien Kalkanteils im Klinker und damit in die Steuerung und Optimierung der Betriebsparameter des Ofens.

Als Zerkleinerungsanlage 30 eignet sich besonders gut eine vom Typ Minemet. Die Granulation des sie verlassenden Stoffes liegt zwischen 0 und 4 mm. Die Zerkleinerungsanlage ist mit einer nicht dargestellten, eine Probe entnehmenden Anlage versehen, die unterhalb des ebenfalls nicht dargestellten Klinkerförderbandes angeordnet ist, und die bei einer Menge von 60 t/h eine Probe von 2 bis 3 l/h entnimmt, bo

Die Mahleinrichtung 32 kann schwingend ausgelegt sein, wobei sie zur Erzielung der gewünschten Feinheit konstant beschickt wird, wozu es besonders günstig ist, wenn das Förderband 31 einen schwingenden Trichter aufweist. Natürlich sind auch andere Ausfüh- b5 rangen, wie eine Überlaufanlage, geeignet

Die in der Fig. 2 gezeigte Vorrichtung, die die Abmessung eines bestimmten Volumens des vom schwingenden Trichter 17 angelieferten Stoffes erlaubt, arbeitet mit der Meßkammer 1 wie folgt zusammen.

Der Motor 10 ist ein langsam laufender Motor (z. B. eine Umdrehung in 3 min) und schwenkt den Haltearm 9 mit dem Behälter 8 langsam durch den von der Kippanlage 18 kommenden Klinkerpulverstrahl. Der Behälter 8 faßt etwa 1 cm³, setzt dann seinen Weg fort und wird dabei durch eine Nockenwelle und einen an der Platte 15 befestigten Mikroschalter in Schwingungen versetzt, so daß sich das Pulver im Behälter absetzen kann und man über eine Volumenabmessung eine konstante Menge erhält. Wird der Behälter überfüllt, so beseitigt die Schwingung das überschüssige Pulver. Durch die Vorrichtung 19 wird dann die Oberfläche des Pulvers eingeebnet.

Befindet sich der Behälter in der in Fig. 2 dargestellten Position, beginnt die durch das Zahnrad 21 eingeleitete Drehbewegung um 180° des Teiles 9' mitsamt des Behälters 8. Auch hier kann eine Vorrichtung zum Schwingen vorgesehen sein, die der obigen gleicht, um das vollständige Entleeren des Behälters zu gewährleisten.

Durch ein vom Meßgerät kommendes Startsignal wird anschließend ein neuer Abmeßzyklus eingeleitet.

Durch die Zuführleitung 3 gelangt der Inhalt des Behälters 8 in die Meßkammer 1. Beispielsweise können alle 15 min 1 g Klinker mit 100 ml vom Vorratsbehälter 36 stammenden Glykol mittels der Rühreinrichtung 4 vermischt und dann untersucht werden.

Die Temperatur dieses Gemisches muß während des Meßvorganges mit ±0,5° C konstant gehalten werden. Dies wird durch einen Temperaturfühler und eine Heizschlange gewährleistet. Im Falle einer Leitfähigkeitsmessung wird als Elektrode 6 eine Sonde verwendet, deren Glasschutzhülle am unteren Ende teilweise entfernt ist, um eine übermäßige Anhäufung des Zementpulvers im Innern der Elektrode zu vermeiden. Ein nicht näher dargestellter Temperaturfühler, der mit dem Leitfähigkeitsmesser 22 verbunden ist, gestattet die Korrektur der Temperaturschwankungen des Gemisches. Das Ausgangssignal des Leitfähigkeitsmessers wird einer Schaltung zugeführt, deren Ausgangssignal einer nicht gezeigten analogen Datenverarbeitungsanlage und/oder einem Speicher eingegeben wird.

Die Anordnung ermöglicht sehr präzise Messungen, wie aus den in nachstehender Tabelle stehenden Werten für zwei verschiedene Proben hervorgeht, in der die mittels einer Volumenbestimmung unter Verwendung der Vorrichtung 7 enthaltenen Mengen aufgeführt sind.

1. Probe

2. Probe

1. Messung	0,99 g	1,035 g
2. Messung	0,99	1,05
usw.	0,99	1,01
	0,98	1,00
	0,98	0,995
	0,97	0,99
	0,98	0,99
	0,97	0,99
	0,99	0,99
	0,99
	0,98
	0,98
	0,98

Im Falle der ersten Probe wurden 13 Messungen durchgeführt und im FaH der zweiten Probe nur 9 Messungen; es ist deutlich sichtbar, daß die Meßwerte von der Granulation des Klinkers abhängen. Bei spezifischer Oberflächendifferenz nach der Blaine-Skala

von 300 erhält man um 0,01 g voneinander abweichende Meßwerte.

Die quantitative Bestimmung des Kalkanteils führt man mit der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung viermal pro Stunde durch.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

•30 210/130

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung eines Zementofens in Abhängigkeit vom Kalkanteil des aus dem Ofen austretenden Zementklinkers, bei dem der Kalkanteil von in vorbestimmten Zeitabständen entnommenen, zu konstanter Granulation zerkleinerten Klinkerteilmengen analytisch bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in regelmäßigen Zeitabständen die jeweils gleichen Klinkerteilmengen mit geeigneten Reagenzien zusammen in eine Meßkammer (1) eingebracht werden, in welcher der Kalkanteil durch elektrische Leitfähigkeits- bzw. Spannungs- bzw. pH-Wert-Messung erfolgt, wobei die Messungsergebnisse in Form eines elektrischen Ausgangssignals, gegebenenfalls zusammen mit einem durch einen mit der Meßkammer verbundenen Kontrollsignalerzeuger erzeugten Kontrollsignal, einem Signalverarbeitungsgerät (33) zugeleitet wird, welches unter Zwischenschaltung geeigneter, an sich bekannter Steuermittel die Betriebsparameter des Zementofens wesentlich kontinuierlich regelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reagenzien in vorbestimmten Mengen und vorbestimmten Zeitabständen in die Meßkammer (1) eingeführt werden.

3. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur innerhalb der Meßkammer (1) konstant gehalten wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine den Klinker zu einer konstanten Granulation zerkleinernde, an die Kühltrommel des Zementofens angeschlossene Zerkleinerungseinrichtung (30,32) sowie eine von derselben mit zerkleinertem Klinker gespeiste automatische Dosierungsvorrichtung (7) aufweist, die in vorbestimmten Zeitabständen abgemessene Klinkerteilmengen in eine Meßkammer (1) einbringt, welcher zwecks Speisung mit Reagenzien wenigstens ein die letzteren enthaltender Vorratsbehälter beigeordnet ist, und welcher Mittel zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. zur elektrischen Spannungsmessung bzw. zur pH-Wert-Messung od. dgl. aufweist, deren Ausgang mit einem Signalverarbeitungsgerät (33) verbunden ist, dessen Ausgang seinerseits, gegebenenfalls über ein Signalverwertungsgerät, mit einem die Ofen-Betriebsparameter steuernden Ofensteuergerät verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Erzeugung eines Kontrollsignals aufweist, welches die Gültigkeit der jeweiligen in der Meßkammer erfolgten Messungen bestätigt und welches mit der Meßkammer (1) in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Speicheranlage aufweist, die die durch die in der Meßkammer (1) erfolgten Messungen erzeugten Signale speichert und die mit dem Signalverwertungsgerät (33) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach wenistens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierungsvorrichtung (7) einen um eine senk-

rechte Achse (11) längs einer Kreisbahn drehbaren kalibrierten Behälter (8) aufweist, der einen an einer Füllstation (I) aus der Zerkleinerungsvorrichtung (30, 32) austretenden Klinker aufnimmt und diesen Klinker sodann an einer Ausleerstation (III) in die Meßkammer (1) einführt.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer (1) mit Rührmitteln (4) sowie mit Temperaturregulierungsmitteln (5) versehen ist.

9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. zur elektrischen Spannungsmessung bzw. zur pH-Wert-Messung eine in die Meßkammer (1) hineinragende Elektrode aufweisen.