DE2507840A1

DE2507840A1 - Regelverfahren fuer brennprozesse, insbesondere fuer die zementherstellung im drehrohrofen

Info

Publication number: DE2507840A1
Application number: DE19752507840
Authority: DE
Inventors: Horst Ing Grad Herchenbach; Gernot Ing Grad Jaeger; Heinrich Dr Ing Lepers; Lutz Dr Ing Puetter; Heinrich Prof Dr Ing Rake; Hubert Dipl Ing Wildpaner
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1975-02-24
Filing date: 1975-02-24
Publication date: 1976-09-09
Also published as: GB1552776A; FR2304115B1; DK74276A; CH606955A5; FR2304115A1; DE2507840B2; US4077763A; CS120476A2; ES445293A1; BR7601121A; DE2507840C3; DK147806B

Description

.tiegelverfahren für Brennprozesse, insbesondere für die Zementhersteilung im Drehrohrofen ^

Die Erfindung; beüi\Lfft ein Eegelverfahren für Brennprozesse, insbesondere das Brennen von kalkhaltigen Mineralien, die als Eohmehl vorliegen, zu Zementklinkern in einem Drehrohrofen mittels eines Brennstoffs unter Zuführung von Luft oder Sauerstoff, wobei das Abgas das Rohmehl und das georaiiiite Material die Verbrennungsluft vorwärmt und bei denen die zugegebene Eohmater-ial- und Brennstoffmenge die 'i'emperatur der Verbrennungsluft und des Abgases,sowie die Abgaszusammensetzung und v/eitere Prozeßgrößen fortlaufend gemessen und zum ieil gesteuert werden.

Bei der Zememtherstellui^g ist es, beispielsweise aus der DuS 2.224.049 bekannt, mit Hilfe günstig erscheinender Größen des Brennprozesses, etwa der üfendrehgeschwindigkeit,

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der Brennstoffmenge und der Materialtemperatur im Ofen, den Brennprozeß mit Hilfe von Heglern oder einem Prozeßrechner, der fiegelvorgänge durchführt, zu steuern. Hierbei wird Jedoch der -tLinflub anderer, nicht berücksichtigter Prozeßgroßen vernachlässigt, so daß die Brennprozeßsteuerung nur unvollständig ist. ^ualitätsSchwankungen und eine ungenügende Brennstoffausnutzung sind unter anderem die Folge.

Bei der Steuerung von Schmelzprozessen, insbesondere bei der Hochofeiiprozeßsteuerung ist es bekannt, z. B. aus den "Journees Internationales de Siderurgie 1970", mit Hilfe der Gesamtwärmeverbrauchsrechnuiig, wobei der Gesamtwärmeverbrauch als Kennwert des Prozesses angesehen wird, den Schmelzvorgang zu steuern. Sine solche Regelung setzt aber voraus, daß eine isotherme Zone im mittleren Ofenbereich vorhanden ist und außerdem, daß der Prozeß nahezu statisch, wie beim Hochofenprozeß, ablauft. Kur dann ist der Gesamt-W3.rmeverbrauch als Kennwert für eine Prozeßregelung einsetzbar. Jj¹Ur schneller verlaufende Brennprozesse, insbesondere in Drehrohrofen, in denen im Gegensatz zum statischen Verhalten eines Hochofens dynamische Vorgänge ablaufen, ist der Gesamtwärmeverbrauch als Kennwert nicht verwendbar und eine Kennwertregelung nach dem bisherigen Stand der l'echnik nicht möglich.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein umfassendes Regelsystem für Brennprozesse anzugeben, das insbesondere den G-esamtwärmeverbrauch des Brennprozesses vermindert und die Qualität der gebrannten Erzeugnisse verbessert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus den fortlaufend gemessenen Einzelwerten des Brennprozesses ein den Prozeßzustand, insbesondere das Wärmeangebot beschreibender Kennwert gebildet und mit seiner hilfe der Brenriprozeß geregelt wird. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß eine Regelung zur Verfugung steht, die einen direkten Bezug auf den Gesamtwärmeverbrauch der Anlage erlaubt, ohne jedoch mit den S'ehlem und Ungenauigkeiten sowie der großen Trägheit einer Regelung nach dem Gesamtwärmeverbrauch behaftet zu sein.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Kennwert die technische Arbeitsfähigkeit der Verbrennungsgase für den Brennprozeß (Exergie) gewählt wird. Durch die Wahl dieses Kennwerts wird berücksichtigt, daß der Sinterprozeß um so intensiver ist, je mehr Wärme dafür bereitgestellt wird und je höher das l'emperaturniveau ist, auf dem die Wärme bereitgestellt wird. Durch die Wahl der Exergie

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als Kennwert für den Prozeß ist es also möglich, eine Optimierung der Qualität und des GesamtwärmeVerbrauchs des Brennprozesses zu erreichen.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die technische Arbeitsfähigkeit der "Verbrennungsgase für den Brennprozeß (Exergie) auf einem vorgegebenen Sollwert konstant gehalten wird. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß mit Hilfe des Kennwerts eine normale Ist-Soll-Wert-Eegelung des Brennprozesses eingeführt werden kann und die Eegelung des Brennprozesses nach normalen Regelprinzipien erfolgen kann.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß durch Änderungen des Sollwerts der auf den Durchsatz bezogenen technischen Arbeitsfähigkeit der Verbrennungsgase (Exergieindex) die Führung des Brennprozesses bewirkt wird. Durch die Einführung des Exergieindex wird vorteilhafterweise ein auf die Brenngutmenge bezogener Index zur Verfugung gestellt, der jederzeit Auskunft über den Stand des Brennprozesses gibt.

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in weiteren Ausgestaltungen ist vorgesehen, daß bei Durchsat zünde rung en die Konstanthaltung des Energie indene einen möglichst geringen Gesamtwärmeverbrauch des Brennprozesεes "bewirkt und daß Änderungen in den Eigenschaften des gebrannten Materials durch Exergieanderuiigen bewirkt werden. Durch diese Beziehungen wird vorteilhaft erreicht, daß der uesamtwärmeverbrauch des Brennprozesses direkt durch den Exergieinde:-:, d. h. durch die auf den Durchsatz bezogene technische Arbeitsfähigkeit der Verbrennungsgase beeinflußt und daß die Eigenschaften des geürannteii Materials durch Sollwex'tänderungen der Exergie gesteuert werden können, so daß eine wirkliche Führung des Brennprozesses mit Hilfe der Exergie möglich ist.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die gemessenen Prozeßgrößen des Brennprozesses aufbereitet und einer Einrichtung zur Bildung eines Kennwertes eingegeben werden, die die Führung des Bremiprozesses durch eine Beeinflussung des Kennwertes bewirkt. Hierdurch steht vorteilhaft erweise eine Regelvorrichtung zur Verfügung, bei der der Kennwert, der die Prozeßzustandsgrößen beschreibt, als Istwert eines Keglers dient und so mit der bei Keglern üblichen Istwert-Sollwert-Eegelung die Führung des Brenii-

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Prozesses erlaubt. D;bei ist die Einrichtung zur Bildung des Kennwertes vorteilhaft als Prozeßrechner mit Programmsteuerung auszubilden, jedoch auch als Analog- oder auf sonstige "Weise arbeitender Comparator, Suimnator, Divisor, Kultiplicator etc. ausgebildet,möglich. Der Prozeßrechner kann wahlweise mit einem festen Steckkartensystem oder mit einer variablen Programmgestaltung versehen sein.

um der Einrichtung zur Bildung eines Kennwerts und damit der Regeleinrichtung auf jeden Fall den Prozeßzustand richtig beschreibende Werte einzugeben und damit Fehler in der Prozeßführurig zu vermeiden, werden die gemessenen Größen vor ihrer Einspeisung in das System zur Kermwertermittlung oder zur· Hege lung einer Plausibilitätskontrolle unterzogen, bei der unglaubhafte Keßwerte ausgeschieden werden und durch vorhergehende oder durch interpolierte Meßwerte aus anderen äquivalenten Meßwerten, die einen ähnlichen Informationsgehalt haben, ersetzt werden. Dies kann wahlweise ebenfalls durch einen Prozeßrechner oder durch klassische Regler, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenze die Weiterleitung der Meßwerte ausschalten, oder auf andere Werte zurückgreifen, geschehen.

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In einer Ausgestaltung des Begelverfahrens ist vorgesehen, daß der Einrichtung zur Bildung des Kennwertes Kenngrößen der verschiedenen Wärmemengen, des Prozeßtemperaturniveaus sowie des Materialstromes eingegeben werden. Hierdurch werden vorteilhaf'cerweise die wesentlichen, den Brennprozeß kennzeichnenden l'eil-Wärmemengeii sowie die, die Exergie kennzeichnende Meßgrößen erfaßt und der Einrichtung zur Bildung des Kennwertes zur Verfugung gestellt. Durch die vorteilhafte erfindungsgemäße Art der Regelung ist es möglich, durch Änderungen des Sollwertes der Exergie direkt den freien Kestkalkgehaltes des Klinkers zu beeinflussen und insbesondere zu erreichen, daß bei entsprechend genauer Führung des Exergieindex eine ebenso genaue Führung des Freikalkgehaltes möglich ist und somit eine bisher nicht erreichbare gute Produktqualität mit genau definiertem Freikalkgehalt des Klinkers zu 'erreichen.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Analysevorrichtung ein Anpassungssystem aufweist, in dem der gemessene Freikalkgehalt auf den zur Zeit der Messung in der ßinterzone erzeugten Freikalkgehalt umgerechnet wird. Hierdurch werden vorteilhaft die Totzeiten zwischen Klinkerbildung und Ermittlung des Freikalkgehaltes aus dem

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Klinker berücksichtigt. Darüber hinaus kann die Abweichung des freien Kestkalkgehaltes mit der zum Zeitpunkt der Entstehung der Klinkerprobe vorhandenen Abweichung des Istwertes des Kennwertes von seinem Sollwert verknüpft werden. Wenn dann eine Beziehung zu dem Sollwert des Kennwertes hergestellt und die Beeinflussung in der Abweichung von Sollwert und Istwert entsprechend berücksichtigt wird, ergibt sich eine vollständige Berücksichtigung des Klinkerbildungszustandes mit dem regeltechnisch genauen Wert des Freikalkgehaltes während der Klinkerbildung und seine Verknüpfung mit dem Exergieindex.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Stellgrößen für den Brennstoff- und Rohmehlstrom mit ihren Istwerten verglichen werden und die jeweilige Differenz über einen Regelalgorythmus auf den Wärmetauscherluftstrom einwirkt. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß eine schnelle Anpassung des Luftstromes an den Brennstoffstrom erreicht wird. Vorteilhafterweise wird ebenso die Abweichung der Luftüberschußzahl in der Einlaufkammer von ihrem Sollwert berücksichtigt.

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Die Tendenz des Temperaturprofiles des Gesamtprozesses und/ oder der OfenantrielDsleistung verändert vorteilhafterweise den Sollwert des Kennwertes. Bei einer negative . Tendenz des Temperaturprofiles des Gesamtprozesses und/oder der Ofenantriebsleistung wird z. B. der Sollwert erhöht.

In einei* anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß für erhebliche Änderungen der Durchsatzmenge der Sollwert des Kennwertes und der Sollwert der Brennstoffstellgröße nach vorgegebenen Kurven auf gewählte Werte gebracht werden. Durch diese Maßnahme ist es vorteilhaft möglich, bei Störungen oder anderen besonderen Betriebszuständen mit Hilfe der Kennwertregelung einen neuen, den Störungen oder anderen besonderen Betriebszuständen entsprechenden Betriebspunkt anzufahren und dort weiterhin die Kennwertregelung mit ihren vorteilhaften Auswirkungen auf Gesamtwärmeverbrauch und Qualität anzuwenden.

Die gemessenen Frozeßgrößen werden ständig einer Einrichtung zur Prüfung ihrer Verwendbarkeit zur Exergieregelung zugeführt. Hierdurch wird eine ständige Entscheidung, Normalregelung mit Kennwert oder Störregelung ermöglicht, die bei zu großen Abweichungen eine selbsttätige Einschaltung der Störregelung bewirken kann.

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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß oei zu großen Abweichungen der Prozeßgrößen entweder eine Störregelungseinrichtung in Betrieb genommen wird, die den Prozeß durch von der Lennwertregelung unabhängige Eingriffe normalisiert oder daß auf Handbetrieb umgeschaltet wird. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, Betriebszuständen, wie sie auch bei der Exergieregelung eintreten können, sei es durch äußere Einflüsse, sei es durch mechanische Beschädigungen von 'Teilen der am Prozeß beteiligten Einrichtungen zu entsprechen und eine übergeordnete Regelung anzuwenden, die diesen speziellen Betriebszuständen gerecht wird und insbesondere bei zu großen Abweichungen der Siiiterzonentemperatur unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit; der Abweichungen und der Richtung der Abweichungen zum Beispiel die Ofendrehzahl und/oder den Ecohmehl strom ausgleichend zu steuern.

Die EinzelwärmeBiengen können .. durch die Abstrahlungsverluste, "die Klinkerwärme, die Abgasverluste, die theoretische Klinkerbildungswärme und die aus dem Brennstoff gewonnene sowie die aus dem Kühler zurückgewonnene Wärmemenge bestimmt werden. Bei dieser Aufteilung werden vorteilhaft .die Einzelwämiemengen bestimmt, die zur Prozeßführung nötig

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sind, ohne daß unbedeutende,. den Gesamtprozeß nicht wesentlich beeinflussende Teilwärmemengeii, die die Führung des Prozesses unnötig beüasten, berücksichtigt werden.

Die Abstrahlungsverluste werden vorteilhafterweise durch die Messung der üfenwandungstemperaturen an verschiedenen üfenzonen ermittelt und die Klinkerabwärme wird aus der iiessung der Klinkertemperatur, dem Klinkerstrom und dem spezifischen Wärmeinhalt des Klinkers gebildet. Die Wärmemenge der Abgase wird durch die Temperatur des Abgases, die Abgasmenge und den spezifischen Wärmeinhalt des Abgases ermittelt, wobei die Abgasmenge durch in der ZementIndustrie bekannte Weise aus dem Eohnaterialstrom und seiner Zusammensetzung, dem Brennstoffstrom und seiner Zusammensetzung, der Rauchgasanalyse und teilweise aus der mit dem Brennstoff zugeführten Luftmenge bestimmt wird. Dabei wird der jeweilige spezifische Wärmeinhalt durch die jeweilige Temperatur in Verbindung mit Wärmeinnaltskurven gebildet, wobei die Wärmeinhaltskurven wahlweise numerisch als Eingabewerte für den Prozeßrechner oder als tatsächliche Kurven in "Regelvorrichtungen vorliegen können. Ebenso sind die Teileinrichtungen zur Bildung der Wärmemengen sowohl als Teile eines Prozeßrechners, die miteinander und mit der Einrichtung zur Bildung des Kennwertes verschaltet sind, vorstellbar oder als

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Einzelregler, die durch die Analoge oder sonstige Ausführung von Rechenoperationen mit vorgegebener Charakteristik die einzelnen Werte zur Bildung des Kennwertes bilden. Die Regler können als komplette Regeleinrichtungen ausgebildet sein, aber auch aus Regelalgorythmen aufgebaut sein, die nur Teilaufgaben der Regeleinrichtung ausführen.

Die theoretische Klinkerbildungswärme wird aus der Rohmehlanalyse und dem Klinkerstrom ermittelt und die aus dem Brennstoff gewonnene Wärmemenge aus der Brennstoffanalyse und dem Brennstoffstrom. Die aus dem Kühler zurückgewonnene Wärmemenge wird aus der aus dem Kühler in den Ofen übertretenden Luftmenge, der Temperatur dieser Luftmenge sowie der spezifischen Wärme gebildet, wobei die Menge der übertretenden Luft aus dem Brennstoffstrom und seiner Zusammensetzung und aus der Abgasanalyse an der Materialeintrittsstelle des Ofens (Einlaufkämmer) ermittelt wird. Das Temperaturniveau des Prozesses wird aus der Differenz der Klinkerbildungstemperatur und der Rauchgastemperatur bei der Verbrennung gebildet. Diese Differenz bestimmt die Ausnutzung des Temperaturniveaus der angebotetenen Wärme; sie ist damit wesentlich für die Führung des Brennprozesses. Die Benutzung des Temperaturniveaus ist besonders vorteilhaft, da hieraus

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wesentlich die Ausnutzung des Brennprozesses resultiert. Bei zu hohen Temperaturen erhöhen sich die Wärmeverluste, bei zu niedrigen Temperaturen ist die Brennwirkung ungenügend.

Die Rauchgastemperatur wird aus dem Luftgehalt und der Enthalpie des Eauchgases mit Hilfe vorgegebener Kurven ermittelt. Dabei ist die Ermittlung mit Hilfe vorgegebener Kurven, wie bereits angeführt, durch eine Prozeßrechenanlage oder durch normale Regler möglich. Die Größe des Materialstromes wird durch die Rohmehlaufgabemenge, die Wanderungsgeschwindigkeit und Verteilung des Rohmehls und einen Verklinkerungsfaktor gebildet. Dabei wird die Wanderungsgeschwindigkeit und die Verteilung des Rohmehls in Abhängigkeit von der Ofendrehzahl und der Gasgeschwindigkeit im Ofen mit Hilfe vorgegebener Häherungskurven ermittelt. Die ermittelte Größe des Materialstromes wird vorteilhaft durch Zustandsgrößen des Kühlers korrigiert.

Weiterhin wird vorteilhaft fortlaufend der Verklinkerungsfaktor aus dem Verhältnis der aufgegebenen Rohmehlmenge und der Elinkermenge gebildet. Hierdurch steht ein weiterer Kontrollkennwert zur Verfugung.

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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Segeleinrichtung die Abweichung der Exergie von ihrem Sollwert in Stellsignale für den Brennstoff- und/ oder Rohmehlstrom umwandelt. Hierdurch wird vorteilhaft mit Hilfe des Kennwertes "bei Sollwertabweichung je nach Bedarf die günstigere Brennstoff- und/oder Eohmehlstromeinstellung ermöglicht. Die Üegelung mit Hilfe des Brennstoffstromes hat dabei den Vorteil der Einfachheit und Schnelligkeit, gleichzeitig wird der Eohmehlstrom noch geregelt. Falls der Luftüberschuß bei der Verbrennung zu große abweichende Werte erreicht oder wegen Erreichen der maximalen Verbrennungsluftmenge eine weitere Steigerung der Brennstoffmenge nicht mehr vertretbar ist, tritt die Eohmehlsteuerung verstärkt ein, um eine stetige Exergiesteuerung mit ihrer günstigen Eückwirkung auf den Gesamtwärmeverbrauch auch in diesen Grenzfällen zu ermöglichen. Die Eegelung des Brennstoffstromes geschieht dabei mit Hilfe einer Soll-Ist-Wert-Eegelung und vorteilhafterweise wird der Brennstoffstromsollwert in Abh-ängigkeit von der Luftüberschußzahl verändert.

Die obere Grenze der Stellsignale wird in einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhafterweise von einem Begrenzungsmechanismus bestimmt. Die obere Begrenzung wird dabei fortlaufend

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aus der Brennstoffstrommenge, aus der aus der Gasanalyse ermittelten Luftüberschußzahl und einer vorgegebenen Mindestluftuberschußzahl bestimmt. Die untere Begrenzung der Stellgröße wird alternativ ermittelt, und zwar:

1.) Durch den Brennstoffstrom und den Mindestbrennstoffstrom sowie'durch die Klinkeraustrittstemperatur und die Mindestklinke raus tritts temperatur.

2.) Durch den Brennstoffstrom und die Gastemperatur an der Materialeintrittsseite in den Ofen.

$.) Durch die Vorentsäuerung im Wärmetauscher und den Brennstoffstrom.

Hierdurch wird vorteilhaft vermieden, daß Bereiche durch die Regelung erreicht werden, in denen die Prozeßführung nicht mehr sinnvoll oder zulässig ist. Die Voreritsäuerung wird dabei aus dem GOp-Gehalt in der Einlaufkämmer, der Luftüberschußzahl in der Einlaufkammer, dem aufgegebenen Kohmehlstrom, dem Brennstoffstrom und der Brennstoffanalyse bestimmt und steht so vorteilhaft fortlaufend aus den sowieso gemessenen Prozeßgrößen zur Verfugung.

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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß bei einem Ansprechen des Begrenzungsmechanismus für die Brennstoffstromstellgröße die Parameter des die Eohmehlstellgröße liefernden Kegelalgorythmus verändert werden.. Hierdurch sind vorteilhafte jinderungen im Regelverhalten möglich, durch die eine günstige Prozeßführung auch bei begrenzter BrennstoffStromstellgröße gewährleistet ist.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Abweichung des freien Kestkalkgehaltes des Klinkers von seinem vorgegebenen Sollwert durch einen Eegelalgorythmus in den Sollwert des Kennwertes verwandelt wird. Hierdurch wird vorteilhaft auch über längere Zeiträume der Bezug zwischen der Qualität des Brennprozesses, d.h. der Qualität der gebrannten Produkte und der Führung des Prozesses durch den Kennwert hergestellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand von Zeichnungen näher erläutert:

I¹Ig. 1 zeigt das Schema eines Drehrohrofen-Eostkühler-Zyklonwärmetauscher-Brennverfahrens für Zement und

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I'ig. 2 die Verfahrens- und Schaltungsanordnung der Einrichtung zur Ermittlung eines Kennwertes und der Regeleinrichtung, ebenfalls schematisch.

In Fig. 1 ist in Gutbewegungsrichtung vor dem Drehrohrofen 70 der Wärmetauscher 78 angeordnet, dem das Gut durch' die Hohmehldcsieranlage 80 eingegeben wird, die durch den regelbaren ünrrieb 79 angetrieben wird. Die dem eingeführten Brenngut entgegen durch den Z^klonwarmetauseher 78 hindurchtretende Verbrennungsluft wird durch das Wkrmetauschergeblase 81 mit dem regelbaren Antrieb 82, das als Saugzuggebläse ausgebildet ist, durch den Wärmetauscher hindurchgezogen. Zwischen Wärmetauscher 78 und Drehrohrofen 70 befindet sich die Einlaufkammer 77· Der Antrieb des Drehrohrofens erfolgt durch den regelbaren Motor 71· Am materialauslaufseitigen Ende des Drehrohrofens befindet sich die Brennerlanze 72, die durch die Auslaufkammer 73 hindurch in den Drehrohrofen 70 hineinragt. Der Brenner ist mit dem Brennstoffmengenregler 74- versehen. Der Kostkühler 75 weist in seinem unteren Teil den regelbar angetriebenen Rost 76 auf.

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Die Verteilung der für die Regelung wichtigen Meßstellen, darüber hinaus existieren noch weitere der überwachung und Absicherung des Brennprozesses dienende Meßorgane, ist wie folgt:

Auf der Lufteingangssei-ce des Klinkerkühlers, der dargestellte Rostkühler kann auch durch einen Satellitenkühler oder einen sonstigen Kühler ersetzt werden, wird die Schubzahl des Kühlerrostes und der Druck unter dem Rost durch die Meßgeräte 105 und 106 gemessen. Am Kühlerausgang werden der Klinkerstrom an der Meßstelle 102 und der Freikalkgehalt des Klinkers an der Meßstelle 125 gemessen. Im Rostkühler befinden sich die Meßstellen 110 und 111 und in der Aus 1 aufkämmer die Meßstelle 109» mit denen der Mittelwert der Austrittstemperatur gemessen wird. Die Meßstelle 108 dient der Brennstoff analyse und die Meßstelle 100 der Messung des Primärluftstromes, der den Brennstoff zur Verbrennung beigegeben wird. Der Brennstoffstrom wird im Brenner an der Meßstelle 112 gemessen. Die Meßstelle 119 dient der Messung der Klinkertemperatur am Ofenausgang. An der Meßstelle 104 wird die Drehzahl des Drehrohrofens gemessen und an der Meßstelle 120 die Ofenmanteltemperatur. Die Meßstelle 121 gibt die Position der jeweils angemessenen Stelle auf dem Ofenmantel an. In der Einlauf kammer 77 befinden sich die Meßstellen 124.

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wo "bei die Heßstelle 124 die Einl aufkämme rtemp er atur mißt und die Meßstellen 116 und 117 der diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Abgasanalyse. Die nächste, für den Prozeß relevante Meßstelle befindet sich an der Aufgabestation des Rohmehls, wo der Rohmehlstrom mit Hilfe der Bandwaage an der ließstelle 103 gemessen wird. 101 bezeichnet eine Messung des GOp-Gehaltes des Rohmehls, dieser Wert wird aus der ebenfalls vor der Bandwaage durchgeführten Rohmehlanalyse, Meßstelle 113, entnommen. Hinter dem Wärmetauscher befinden sich die Iießstellen 118, wo die Abgas temp era tür ermittelt wird sowie die Meßstellen 114 und 115, wo der Sauerstoff und der CO-Gehalt der Abgase ermittelt wird. Zusammen mit den Meßstellen 116 und 117 ergibt sich durch diese Meßstellen die fortlaufende Abgasanalyse. Als Stellglieder sind die ölstromverstellung 74, die Rohmehlverstellung 79, die Wärmetauschergeblädedrehzahlverstellung 82 sowie die Drehzahlverstellung 71 des Drehrohrofens vorhanden.

An den Meßstellen befinden sich bekannte Meßinstrumente, die nach allgemein bekannten Meßverfahren arbeiten, so Thermoelemente zur Gastemperaturmessung, Pyrometer zu. Strahlungsmessungen, Drucksonden für die Druckmessungen, Meßblenden bzw. Zähler für die Mengenmessungen und Tachodynamometer

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für Umdrehungszahlen sowie Analysegeräte für die entsprechenden Analysen die kontinuierliche oder diskontinuierlich arbeiten. Die Analysen können auch vonhand durchgeführt werden.

Aus Pig. 2 sind die Funktion des Verfahrens und die Anordnung der einzelnen Elemente zur Durchführung des Verfahrens ersichtlich. Die von den ließstellen 100 bis 125 gelieferten Meßgrößen, die Meßgrößen fallen direkt an mit Ausnahme der Größen 123 und 107, die vorgegebene Werte darstellen, werden zuerst deai Seil der Regeleinrichtung zugeführt, der die Plausibilitätskontrolle dieser Meßwerte durchführt. Hier wird zunächst die Plausibilität geprüft und wenn ein Wert entweder durch zu schnelle Änderung oder durch Überschreiten von Grenzen der Einrichtung 2 als nicht plausibel erscheint, wix'd dieser Wert ausgeschieden. Die ausgeschiedenen Meßwerte werden durch vorhergehende Meßwerte ersetzt oder falls keine vorhergehenden Meßwerte vorhanden sind oder diese ebenfalls unglaubwürdig sind, durch Meßwerte anderer Meßstellen, die einen ahnlichen Informationsgehalt haben. So wird etwa die Op- und CO^-Messung in der Einlaufkammer 77 "bei Ausfall der dort installierten diskontinuierlich arbeitenden Analysevorrichtung (z.B. eine liaßentnahmesonde mit nachge-

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schalteter automatischer Analysenvorrichtung; durch die aus dem Op- und dem GOp-Anteil im Abgas hinter dem Wärmetauscher errechneten Werte von Opund COp ersetzt.

Die aus dem Schaltungsteil für die Plausibilitatskontroile entnommenen, zum '!eil korrigierten Werte, werden über Zwischeneinrichtungen zur Bildung von weiteren Eegelgrößen der Einrichtung 1 zur Bildung des Kegelkennwertes zugeführt. Dieser liefert den Istwert des Prozeßzustandes für die nachgeschaltete Hegeleinrichtung.

Der Einrichtung 1 zur Bildung des Kennwertes xirerdeii im einzelnen die Kenngrößen 3', 4', 5¹? 6', 7', 8' der Einzelwärmemengen, die Kenngröße 9' des 'femperaturniveaus des Prozesses und die Kenngröße 11' des Materialstromes zugeführt.

Die Größe der Abstrahlungsverluste wird durch die Messung dei" Ofenwandungstemperatur an verschiedenen üfenzonen ermittelt, und zwar mit Hilfe der Stellung des Ofenrnate!pyrometers und der Ofenmanteltemperatur in der Kenngrößeneinrichtung $. Die Einrichtung 4 zur Ermittlung der Kenngröße der Klinkerabwärme ermittelt die Klinkerabwärme 4' aus der Messung der Klinkertemperatur, Meßgröße 44', dem Klinkerstrom 11" und dem spezifischen Wärmeinhalt des Klinkers 12'. Die Wärmemenge des

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Ab₀-BSβε 5' ergibt sich aus der Abgasmenge 13' und dem spezifischen Wärnieinhalt des Abgases 14'. Der spezifische Wc.rmeinh.alt des Abgases 14' wird dabei mit Hilfe der Einrichtung 14- aus der Abgastemperatur 118 mit Hilfe vorgegebener Kurven ermittelt. Die Abgasmenge 13' wird in der Einrichtung zur Ermittlung der Abgasmenge 13, die z. B. nach dem bekannten VDZ-Verfahren (veröffentlicht im VDZ-Sonderdruck IVr. 7) arbeitet, aus der Rohmaterialmenge 15', aus der Eohmaterialzusammensetzung 16', aus der Größe des Brennstoff stromes 17' und seiner Zusammensetzung 18',der Eauchgasa w"'.jse 19' und der mit dem Brennstoff zugeführten Luftmenge (Prim-äi'luftmenge 20') bestimmt. In den Einrichtungen 12 und 14 werden dabei die Größe des jeweiligen spezifischen Wdrmeinhalts 12^l und 14' durch die jeweilige Temperatur (Abgas oder Klinkertemperatur) in Verbindung mit Wurmeinhalt skurven gebildet. Die Einrichtungall2 und 14 enthalten dabei die Warmeinhaltskurven wahlweise in digitaler Form, als .Funktionen oder Kurven.

Der Wert der theoretischen Klinkerbildungswärme 6¹ wird in der Einrichtung 6 aus der Eohmehlanalyse und dem Klinkerstrom 11' ermittelt. Die aus dem Brennstoff gewonnene Wärmemenge 7' wird in der Einrichtung 7 aus der Brennstoff-

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analyse 18' und dem Brennstoffstrom 17' gebildet. Als letzte Wärmemenge, die für die Pro ζ einführung wesentlich ist, wird die aus dem Kühler zurückgewonnene "wärmemenge 8' aus der aus dem Kühler in den Ofen übertretenden Luftmenge 24', die in dex* Einrichtung 24 ermittelt wird, der '.Temperatur dieser Luftmenge 23', die einen Mittelwert der Temperaturen aus den Temperaturmeßstellen 109, 110 und 111 darstellt und aus der spezifischen Wärme 21', die in der Einrichtung 21 ermittelt wird, gebildet. Dabei wird die Menge der übertretenden Luft 24' in der Einrichtung 24 aus dem Brennstoffstrom 17' und seiner Zusammensetzung 18' und aus der Abgasanalyse 19' an der Materialeintrittsstelle gebildet.

Das l'emperaturniveau 9' des Prozesses wird aus der Differenz der Klinkerbildungstemperatur 25' und der Rauchgastemperatur 10' gebildet, und zwar in der Einrichtung 9· Die Rauchgastemperatur 10' wird dabei aus dem Luftgehalt und der Enthalpie der Rauchgase mit Hilfe vorgegebener Kurven in der Einrichtung 10 ermittelt.

Die Größe des Materialstromes 11' wird durch die Rohmehlaufgabemenge 15'₅ die Wanderungsgeschwindigkeit 26' und einen Verklinkerungsfaktor 27' gebildet. Zu diesem Zweck dient

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die Einrichtung 11, der weiterhin noch Zustandsgrößen 29' und 29'' des Kühlers zur Korrektur eingegeben werden. Der Verklinkerungsfaktor 27 ' wird fortlaufend aus dem Verhältnis von aufgegebener Rohmehlmenge 15' und Klinkermenge 28' gebildet und der Einrichtung 11 aufgegeben. Die durch das Zusammenwirken der !Regeleinrichtungen, zur Bildung von Kenngrößen usw. ermittelten Endgrößen 3' - 9¹ werden der Einrichtung 1 zur Bildung des Kennwertes aufgegeben und dort zu dem Kennwert 1' verarbeitet.

S¹Ig. 2 ist in dieser Hinsicht als vorteilhafte Anordnung dieser einzelnen Einrichtungen und Vorrichtungen zu sehen, die in der gezeigten Weise schaltungsmäßig miteinander verknüpft sind. Sie kann jedoch auch als Funktionsschema einer intregrierten Hegelanlage angesehen werden, in denen die einzelnenEinrichtungen Funktionsblöcke einer Prozeßrechenanlage darstellen, die in der gezeigten Weise miteinander verknüpft sind.

Die von der Einrichtung 1 zur Ermittlung des Kennwertes ermittelte Größe des Kennwertes 1' wirkt auf die Kegeleinrichtung 31, die aus dem Ist-Wert-Soll-Wert-Vergleich Stellsignale für den Brennstoffstrom 3O¹ bildet. So wird

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der Brennstoffstrom JO' durch den Eegelalgorythmus 31 ■vorrangig verstellt. Weiterhin wird die Brennstoffstellgröße 30' mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und über einen zweiten itegelalgorythmus 36 in eine Stellgröße für die fiohmehlmenge umgewandelt. Auf die Einrichtung zur Verstellung des BrennstoffStromsollwertes wirkt weiterhin die Luftüberschußzahl 37 ' > <lie in der Vorrichtung 37 aus den Einzelwerten der Brennstoffanalyse der Verbrennungsluftmenge ermittelt wird. Die Stellsignale für die Größe des Brennstoff- und Eo tune hl stromes werden von einem Begreiizungsmechanismus in den Einrichtungen 38 und 39 einer Kontrolle unterzogen, die ihre Größe begrenzt. Die Größe der Begrenzung 41' wird dabei fortlaufend aus der Brennstoff strommenge 17', aus der Luftüberschußzahi 37' und einer Mndestluftüberschußzahi 40' neu bestimmt, wobei die Kinde st luf t,üb er schuß zahl als Sollwert fest vorgegeben wird. Die untere Begrenzung der BrennstoffStromstellgröße 42' wird dabei gesondert ermittelt. Dies geschieht alternativ, und zwar:

1.) in Abhängigkeit von der Vorentsauerung 49', die aus dem COp-Gehalt in der Einlaufkämmer ?0\ der Luftüberschußzahi 37'₅ eier ausgegebenen Eohmehlmenge 15', dem Brennstoffstrom 17' und der Brennstoff analyse 18' bestimmt; wird. 26

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2.) in Abhängigkeit von der Einlaufkämmerremperatur 46', dem Brennstoffstrom 17' und

3.) dem Brennstoffstrom 17' ₅ dem Mindesfrbrenristoffstrom 4-3', der Klinkeraustrittstemperatur 44·' und der Mindestaustrittsremperatur 4-5'.

t/ber eine Rückwirkung wird "bei einem Ansprechen des Begrenzurigsmechanismus 38 für die Brennstoffstromstellgröße 30' dex¹ Kennwert 51 ' d.er Einrichtung 5Ί gebildet und beeinflußt den Eegelalgorythmus 36.

In dem Eegelalgorythmus 31 wird der Sollwert des Kennwertes mit dem Istwert.i' verglichen, wobei der Sollwert des Kennwertes von der Einrichtung 54- gebildet wird. Dies geschieht aus der Abweichung des freien Restkalkgehaltes des Klinkers 53" von seinem vorgegebenen Sollwert 52'. Zusätzlich wird der Einrichtung 54- die Größe des Kennwertes eingegeben. Dabei dienen die Einrichtungen 60 und 61 dafür, daß für erhebliche .Änderungen der Durchsatzmenge der Sollwert des Kennwertes und der Sollwert der Brennstoffstromstellgröße nach vorgegebenen Kurven auf gewählte Werte gebracht werden.

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Zusätzlich zur normalen Brennstoff- und Rohmehlstromregelung wird der Wc.rmetauscherluftstrom 33' geregelt, wobei Abweichungen der Luftuberschußzahl 37' von ihrem Sollwert 57' auf den Wärmetauscherstrom 33' über den Regelalgorythmus 34-einwirken.

Zur technischen iJiwenduarkeit sind weitere Regelschritte vorgesehen, die im einzelnen aus der Verknüpfung der Regel-. einrichtungen erkannt werden kann. So wird z. B. bei einer nega^i.-ven Tsndenz des Temperaturprofils 58' und/oder der Üfenantriebsleistung 59' eier Sollwert des Kennwertes erhöht.

Weiterhin werden die gemessenen Prozeßgrößen einer Einrichtung zur Prüfung ihrer Verwendbarkeit zur Exergieregelung zugeführt. Bei zu großen Abweichungen der Prozeßgrößen wird entweder eine Steuereinrichtung in Betrieb genommen, die den Prozeß durch von der Kennwertregelung unabhängige Eingriffe normalisiert oder es ist eine Umschaltung auf den Handbetrieb möglich, ohne daß dieses in dem Funktionsschema besonders gezeigt wird.

Weiterhin ist vorgesehen, daß bei zu großen Abweichungen der Sinterzonentemperatur die Steuereinrichtung entsprechend dem

- 28 -. 609837/0405

Temperaturgradienten und/oder dem Gradienten der Leistungsaufnahme auf die Rohmehlmenge und/oder zeitabhängig auf die Oferidrehzahl einwirkt, ohne daß dies in dem Funktionsschema gesondert gezeigt ist.

Die Einrichtungen zur Kenngrößen- bzw. Kennwertermittlung sind mit nicht gesondert gezeigten Zeitkorrekturvorrichtungen versehen, die die zeitlich richtige Zuordnung der einzelnen Größen zueinander "bewirken, insbesondere bei der Kennwertermittlung.

Ebenso wie bei der Schaltunganordnung zur Ermittlung des Kennwertes ist auch die Anordnung zur Regelung mit Hilfe dieses Kennwertes aus einzelnen Reglern und Regelalgorythmen realisierbar, die in der gezeigten Weise miteinander verknüpft sind. Es ist aber vorteilhaft ebenso möglich, die gezeigten Regeleinrichtungen als IPunktionsblöcke einer intregrierten Regeleinrichtung aufzufassen, die als Prozeßrechner, z. B. mit Steckkartensystem, ausgebildet ist, ohne daß dies am erfindungsgemäßen Regelverfahren und seiner Ausführung wesentliche und die Erfindung beeinträchtigende Teile ändert.

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Die beschriebene Regelvorrichtung und das "beschriebene Kegelverfahren eignen sich insbesondere zum Brennen von Zement, jedoch ebenso zum Brennen von kalk, Dolomit sowie anderen vorzugsweise in Drehrohrofen durchgeführten Brennprozessen.

- Patentansprüche -

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Hauptmeßgrößenliste

100' Primärluftstrom

101' Eohmehl-G0₂-Gehalt

102' Klinkerstrom

103' Eohmehlstrom

104 ' Ofendrehzahl

105 ' Schubzahl Kühlerrost

106 '

107 ' Sinterungstemperatur

108 ' Brennstoff-Elementaranalyse 109')

110') S ekundär-Luft temperatur

111')

112' Brennstoffstrom

113 ' Eohmehl-Analyse

114' 0₂-Eauchgasanalyse - VT

115' CO-Eauchgasanalyse - WT

116' 0₂-Eauchgasanalyse - EK

117' C0₂-Bauchgasanalyse - EK

118' Abgas-Temperatur

119' Klinkertemperatur am Ofenausgang

120' Ofenmantel-Temperatur

121' Stellung des Ofenmantel-Pyrometers

122' Ofenantriebsleistung

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123 Temperaturprofil

124' Einlaufkammer-Temperatur

,- I

125 Klinker-Preikalkgehalt

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Claims

Patentansprüche

1. Regelverfahren für Brennprozesse, insbesondere das Brennen von kalkhaltigen Mineralien, die als Rohmehl vorliegen, zu Zementklinker in einem Drehrohrofen mittels eines Brennstoffs unter Zuführung von Luft oder Sauerstoff, wo"bei das Abgas das Rohmehl und das gebrannte Material die Verbrennungsluft vorwärmt und bei denen die zugegebene Rohmaterial- und Brennstoffmenge, die Temperatur der Verbrennungsluft und des Abgases sowie die Abgaszusammensetzung und weitere Prozeßgrößen fortlaufend gemessen und zum Teil gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß aus den fortlaufend gemessenen Einzelwerten des Brennprozesses eine den Prozeßzustand, insbesondere das Wärmeangebot beschreibender Kennwert gebildet und mit seiner Hilfe der Brennprozeß geregelt wird.

2. Regelverfahren für Brennprozesse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kennwert die technische Arbeitsfähigkeit der Verbrennungsgase für den Brennprozeß (Exergie) gewählt wird.

- 32 609837/0405

3. Regelverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die technische Arbeitsfähigkeit der Verbrennungsgas e für den Brennprozeß (Exergie) auf einem vorgegebenen Sollwert konstant gehalten wird.

4-, Regelverfahren nae^ Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß durch Änderungen des Sollwertes der auf den Durchsatz bezogenen technischen Arbeitsfähigkeit der Verbremiungsgase (Exergieindex), die Führung des Brennprozesses bewirkt wird.

5· Hegelverfahren nach Anspruch 1,2, 3 oder 4, dadurch

gekennzeichnet, daß bei Durchsatzänderungen die Konstanthaltung des Exergieindex einen möglichst geringen - Gesamtwärmeverbrauch des Brennprozesses bewirkt.

6. Hege!verfahren nach Anspruch 1, 2, 3? 4· oder 5i dadurch gekennzeichnet, daß Änderungen in den Eigenschaften des gebrannten Materials durch Exergieänderungen bewirkt werden.

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7· Eegelverfahren nach Anspruch 1, 2, 3? 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Prozeßgrößen des Brennprozesses aufbereitet und einer Einrichtung (1) zur Bildung eines Kennwertes (i^f) eingegeben werden.

8. Eegelverfahren nach Anspruch 1, 2, 3₅ 4, 5? 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennwert (1¹) einer Regeleinrichtung eingegeben wird, die durch Führung des Brennprozesses eine Beeinflussung des Kennwertes (V) bewirkt.

9» Eegelverfahren nach Anspruch 7_} dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der Prozeßgrößen einer Einrichtung zur Plausibilitätskontrolle (2) zugeführt werden.

10. Eegelverfahren nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte bei ünplausibilität ausgeschieden werden.

11. Eegelverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeschiedenen Meßwerte durch vorhergehende Meßwerte ersetzt werden.

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12. Regelverfahren, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeschiedenen Meßwerte durch äquivalente Meßwerte, die einen ähnlichen Informationsgehalt haben, ersetzt werden.

13. Eegelverf'ahren nach Anspruch 7·> dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung zur Bildung des Kennwertes Kenngrößen der Wärmemenge (3'> 4-', 5'» 6¹, 7'> 8¹) u^-cL des Temperaturniveaus des Prozesses (9¹) sowie der Größe des Materialstromes (11') durch die Klinkerbildungszone eingegeben werden.

14. Eegelverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmemenge des Prozesses durch die Einzelwarmemengen der AbstrahlungsVerluste (3¹), der Klinkerabwärme (V), der Abgasverluste (5')> der theoretischen Klinkerbildungswarme (6¹) und der aus dem Brennstoff gewonnenen (7¹) sowie der aus dem Kühler zurückgewonnenen (8¹) Wärmemenge gebildet wird.

15. Eegelverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahlungsverluste (3') durch die Messung der Oferiwandungstemperatur an verschiedenen Ofenzonen ermittelt werden.

- 35 609837/0405

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16. Eegelverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinkerwärme (4') aus der Messung der Klinkertemperatur (44¹), dem Klinkerstrom (11') und dem spezifischen Wärmeinhalt des Klinkers (12') gebildet wird.

17· Eegelverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmemenge des Abgases (5¹) durch die !Temperatur des Abgases (118¹)» die Abgasmenge (I3¹) und den spezifischen Wärmeinhalt des Abgases (14¹) ermittelt wird.

18. Eegelverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasmenge (13') aus dem Eohmaterialstrom (15') und seiner Zusammensetzung (16')» aus dem Brennstoffstrom (17') und seiner Zusammensetzung (18¹), der Eauchgasanalyse (19') und der mit dem Brennstoff zugeführten Luftmenge (20') bestimmt wird.

19. Eegelverfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige spezifische Wärmeinhalt ( 12', 14') durch die jeweilige Temperatur in Verbindung mit Wärmeinhaltskurven gebildet wird.

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20. Eegelverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die theoretische Klinkerbildungswärme (6') aus der Eohmehlanalyse und dem Klinkerstrom (11') ermittelt wird.

21. Hegelverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Brennstoff gewonnene Wärmemenge (?') aus der Brennstoffanalyse (18') und dem Brennstoffstrom (17') ermittelt wird.

22. Eegelverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Kühler zurückgewonnene Wärmemenge (8') aus der aus dem Kühler in den Ofen übertretenden Luftmenge (24.'), der Temperatur dieser Luftmenge (23') sowie der spezifischen Wärme (21') gebildet wird.

23. Eegelverfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der übertretenden Luft (24¹) aus dem Brennstoffstrom (I?') und seiner Zusammensetzung (18') und aus der Abgasanalyse (19') an der Materialeintrittsstelle des Ofens ermittelt wird.

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24-. Eegelverfahren nacli Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Üemperaturriiveau, auf dem die Wärme dem Prozeß zur Verfugung gestellt wird, (9¹» ) aus der Differenz der lilinkerbildungstemperatur (25¹J und ftauchgastemperatur "bei der Verbrennung (10') gebildet wird.

25· Eegelverfahren nach Anspruch 24, dadurch gekeimzeichnet, daß die Eauchgastemperatur (10') aus dem Luftgehalt und der Enthalpie der Eauchgase mit Hilfe vorgegebener Kurven ermittelt wird.

26. Eegelverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Materialstromes (11') durch die Eohmehlaufgabemenge (15'), die Wanderungsgeschwindigkeit (26') und Verteilung des Eohmehls und einen Verklinkerungsfaktor (27') gebildet wird.

27. Eegelverf ahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet:, daß die ermittelte Größe des Materialstromes (11') durch Zustandsgrößen (29', 29'')'des Kühlers korrigiert wird.

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28. Regelverfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Yerklinkerungsfaktor (27¹) aus dem Verhältnis von aufgegebenem Rohmehlstrom (15') und Klinkerstrom (28') gebildet wird.

fr

29. Regelverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Abweichung der Exergie von ihrem Sollwert (Kennwert) in Stellsignale für den Brennstoffstrom (JO¹) und/oder Rohmehlstrom (29¹) umwandelt.

30. Regelverfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung aus der Abweichung des Kennwerts von seinem Sollwert über einen Regelalgorythmus (31) vorrangig den Brennstoffstrom (30') verstellt.

31. Regelverfahren nach Anspruch 30» dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Warmetauscherluftmenge in Abhängigkeit vom Luftüberschuß (37') bei der Verbrennung verstellt.

52. Regelverfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die ermittelte Brennstoffstellgröße (30') mit eine>a vorgegebenen Sollwert vergleicht und danach über einen anderen Regelalgorythmus (36) die Stellgröße für die Rohmehlmenge (29') bestimmt

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33· Regelverfahren nach Anspruch 30? dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffstromsollwert in Abhängigkeit von der aus der .Gasanalyse ermittelten Luftüberschußzahl (37') verändert wird.

34. Hegelverfahren nach Anspruch 29, 30, 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Begrenzungsmechanismus (38j 39) die Größe der Stellsignale begrenzt wird.

35. Eegelverfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung (41') fortlaufend aus der Brennstoffstrommenge (17¹)? aus der Luftüberschußzahl (37') und einer vorgegebenen Mindestluftüberschußzahl (40') neu bestimmt wird.

36. Eegelverfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Begrenzung der Brennstoffstromstellgröße (42') durch den Brennstoffstrom (17') und den Mindestbrennstoff strom (45') sowie durch die Klinkeraustrittstemperatur (44') und Mindestaustritsstemperatur (45') verstellt wird.

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37· Regelverfahren nach Anspruch 34, dadurch* gekennzeichnet, daß die untere Begrenzung der BrennstoffStromstellgröße (42') in Abhängigkeit von dem Brennstoffstrom (17') und der Gastemperatur an der Materialeintrittsseite in den Ofen (46') (Einlaufkammer) verstellt wird.

38. Eegelverfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Begrenzung der BrennstoffStromstellgröße (42') in Abhängigkeit von der Vorentsäuerung (49') im Wärmetauscher und von dem Brennstoffstrom (17') verstellt wird.

39. Regelverfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorentsauerung (49') aus dem COp-Gehalt in der Einlaufkammer (50')? der Luftuberschußzahl in der Einlaufkammer (37')ι dem aufgegebenen Rohmehlstrom (15') und der Rohmehlanalyse (16^!), dem Brennstoffstrom (17') und der Brennstoffanalyse (18') bestimmt wird.

40. Regelverfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ansprechen des Begrenzungsmechanismus (38) für die BrennstoffStromstellgröße (30') die Kennwerte (51*) <ies die Rohmehlstellgröße liefernden Regelalgorythmuses (36) verändert werden.

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41. Eegelverfahren nach Anspruch 29, 30, 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung des freien Kestkalkgehaltes des Klinkers (53¹^ von seinem vorgegebenen Sollwert C 52') durch einen liegelalgorythmus (54-) iüden Sollwert des Kennwertes umgewandelt; wird.

42. Eegelverf ahreix nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung des freien Eestkalkgeiialtes des Klinkers (53') von seinem vorgegebenen Sollwert (52') unter Berücksichtigung der Kennwertgröße zum Zeitpunkt der Klinkerbildung verarbeitet wird.

43. Regelverfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung des freien Eestkalkgehaltes (53¹), verknüpft mit der zum Zeitpunkt der Entstehung der Klinkerprobe vorhandenen Abweichung des Istwertes des Kennwertes von seinem Sollwert durch einen Eegelalgorythmus (54-') in den Sollwert des Kennwerts umgewandelt wird.

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_o Regelverfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß eine iaiderurig des Sollwertes (52¹) des freien Restkalkgehaltes unmitterbar auf den Sollwert des Kennwerts wirkt Lind daß Istwerte des freien Restkalkgehaltes mit den zum Zeitpunkt der Entstehung der Klinkerprobe jeweils geltenden Sollwerten für die Bildung der Regelabweichung verglichen werden.

M-¹P. Regelverfahren nach Anspruch 29, JO, 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwerte für den Brennstoffstrom (17*) und dem Rohmehlstrom (15 ^!) mit ihren jeweiligen Stellgrößen (74-¹, 79") verglichen werden und die jeweilige Differenz über einen Regelalgorythmus (55? 56) auf die ¥b.rmetauscherluftmenge einwirkt.

46. Regelverfahren nach Anspruch 29, 30? 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung der Luftüberschußzahl (37') iii der Einlauf kammer von ihrem Sollwert (57') über einen Regelalgorythmus (3^) auf die Wärmetauseherluftmenge einwirkt.

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4-7· Regelverfahren nach Anspruch 29, 30, 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß "bei einer negativen Tendenz des Temperaturprofils (58') des Gesamtprozesses und/oder dei" Of enantrie"bsleistung (59') cLer Sollwert des Kennwerts erhöht wird.

4-8. Regelverfahren nach Anspruch 29, 3O₅ 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß für erhebliche Änderungen der Durchsatzmenge der Sollwert des Kennwertes und der Sollwert der BrennstoffStromstellgröße nach vorgegebenen Kurven auf gewählte Werte gebracht werden.

4-9· lieg el verfahr en nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Prozeßgrößen einer Einrichtung zur Prüfung ihrer Verwendbarkeit zur Exergieregelung zugeführt werden.

50. Regelverfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu großen Abweichungen der Prozeßgrößen entweder eine Steuereinrichtung in Betrieb genommen wird, die den Prozeß durch von der Kennwertregelung unabhängige Eingriffe normalisiert, oder daß auf Handbetrieb umgeschaltet wird.

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51. Regelverfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu großen Abweichungen der Sinterzonentemperatur die Steuereinrichtung entsprechend dem Temperaturgradienten und/oder dem Gradienten der Leistungsaufnahme auf die Rohmehlmenge und/oder zeitabhängig auf die Ofendrehzahl einwirkt.

52. Regelvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 51? dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (1) zur Ermittlung des den Prozeß beschreibenden Kennwerts (1¹) aus den gemessenen Prozeßgrößen (100 - 125) aufweist.

53. Regelvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, - daß sie eine Einrichtung (2) zur Plausibilitätskontrolle der Prozeßgrößenmeßwerte (100 - 125) aufweist.

54. Regelvorrichtung nach Anspruch 53» dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zur Substitution nicht plausibler Meßgrößen aufweist.

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55· Regelvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet;, daß sie wirkungsmäßig vor der Einrichtung (1) zur Bildung des Kennwertes (1¹) Einrichtungen zur Bildung von Kenngrößen der Einzelwärmemenge, des l'emperaturniveaus des Prozesses, des Materialstromes und des Brennstoffstromes aufweist.

56. Regelvorrichtung nach Anspruch 52 oder 55, dadurch gekennzeichnet, daß sie wirkungsmäßig vor einem Teil der Einrichtungen (3 - 8) zur Ermittlung der Kenngrößen von Wärmemengen, eine Einrichtung (13) zur Bildung einer Kenngröße der Abgasmenge (13') aufweist.

57· Regelvorrichtung nach Anspruch 52, 55 oder 56, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Abgasanalyse hinter dem Wärmetauscher und eine kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitende Vorrichtung zur Abgasanalyse hinter dem Drehrohrofen vor dem Wärmetauscher sowie eine Einrichtung (19) zur Aufbereitung dieser Abgasanalysewerte aufweist.

58. Regelvorrichtung nach Anspruch 52, 55 oder 56, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine verfahr- und/oder schwenkbare auf Pyrometerbasis arbeitende ΐemperaturmeßvorrichtung für den Drehrohrofenmantel aufweist. _

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59· Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 52 "bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitende Analysevorrichtung für den ü'reikalkgehalt der gebrannten Klinker aufweist.

60. Hegelvorrichtung nach Anspruch 59? dadurch gekennzeichnet, daß die Analysevorrichtung ein Anpassungssystem aufweist, in dem der gemessene Freikalkgehalt auf den zur Zeit der Messung in der Sinterzone erzeugten Freikalkgehalt umgerechnet wird.

61. Regelvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß sie Torrichtung en zur lies sung der mit dem Brennstoff zugeführteil Luftmenge, des Klinkerstromes, des Rohmehlstromes und des Brennstoffstromes aufweist.

62. Regelvorrichtung, nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen zur Brennstoff- und Rohmehlelerne ntaranalyse aufweist.

63. Regelvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß sie pyrometrisch arbeitende Meßgeräte zur Messung der Klinkertemperatur aufweist.

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64. Regelvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß sie T'hermoelementmeßvorrichtungen zur Messung der Luft- und Abgastemperaturen aufweist.

65. Regelvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß sie Druckmeßeinrichtungen zur Messung der Luft- und Abgasdrücke aufweist.

66. Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen (9, 10) zur Bildung des Temperaturniveaus des Prozesses aus der Hauchgastemperatur und der Sinterungstemperatur sowie der Brennstoffelementaranalyse und der Rauchgasanalyse aufweist.

67. Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen (31,36) zur Ermittlung der Stellgrößen des ölstromes, des Rohmehlstromes, der Drehzahl des Wärmetauschergebläses und der Ofendrehzahl aufweist.

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68_o Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Regelorgane zur Regelung der Ölstromgröße (74), Rohmehlstromgröße (79)? WärmetauEchergeblileedrehzahl (82) und Ofendrehzahl (71) aufweist.

69· Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Begrenzungseinrichtung (38, 39) für die Größe der Stellsignale aufweist.

70. Regelvorrichtung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung für die Größe der Stellsignale eine Vorrichtung aufweist, die die Begrenzung fortlaufend aus ausgewählten Prozeßgrößen ermittelt.

71. Regelvorrichtung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (49) zur Bestimmung der Vorentsäuerung im Wärmetauscher aufweist.

72. Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung aufweist, die "bei einer negativen Tendenz des Temperaturprofils des Gesamtprozesses und/oder der Ofenantriebsleistung den Sollwert des Kennwertes erhöht.

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73· Hegelvorrichtung nach einem der vorhergehende-.. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hegeleinrichtung aufweist, die für erhebliche iinderungeii des Durchsatzes den Sollwert des Kennwertes nach vorgegebenen Kurven verändert.

7^-. Hegelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zur Yerwendbarkeitsprüfung der gemessenen Prozeßgrüßen im Hinblick auf die Exergieregelung aufweist.

75· Hegelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Steuereinrichtung aufweist, die bei zu großen Abweichungen der Prozeßgroßen die direkte Steuerung des Brennprozesses übernimmt.

76. Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zusätzliche Handbetriebssteuereinrichtung aufweist.

609837/0405

250784Q

77· Regelvorrichtung nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung aufweist, die "bei zu großen Abweichungen der Sinterzonentemperatur entsprechend dem Semperaturgradienten und/ oder dem Gradienten der Leistungsaufnahme des Ofenantriebsmotors eine entsprechende !Regelung der Rohmehlmenge oder der Ofendrehzahl vornimmt.

78. !Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Einrichtungen zur Ermittlung des Kennwerts, der Kenngrößen, Stellgrößen etc. Systeme zur zeitlich richtigen Zuordnung der gebildeten Größen und Werte aufweisen.

79· Regelvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Ermittlung des Kennwertes des Prozesses, der Kenngrößen sowie der Kegeleinrichtungen und Rege!vorrichtungen etc. in einer Schaltungsanordnung zusammengefaßt sind.

80. Regelvorrichtung nach Anspruch 79, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung als programmgesteuerter Prozeßrechner ausgeführt ist.

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81. Regelvorrichtung nach Anspruch 79? dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung Einrichtungen zur Verstellung von Iiüiigenstromgliedern aufweist.

82. Regelvorrichtung nach Anspruch 80, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßrechner Einrichtungen zu digitalen Ausgabe der Prozeßgrößen und/oder ihrer digitalen oder analogen Anzeige aufweist.

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