DE3607261C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Führung einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Führung und Regelung einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit einem Drehrohrofen, der an seinem Klinkeraustragsende einen Brenner aufweist, und mit einem Kühler für den Klinker, der an diesem Ende des Ofens durch eine Heizkappe angeschlossen ist, an welcher der Brenner befestigt ist und in der heiße, vom Kühler stammende staubbeladene Luft in Gegenrichtung zum aus dem Ofen herausfallenden Klinker strömt, wobei vom Klinker ausgestrahlte Wärmeenergie gemessen und diese zur Regelung wenigstens eines Betriebsparameters des Ofens benutzt wird.

Bei diesen Anlagen werden die Parameter für den Betrieb des Ofens (Rohstoffmenge, Drehgeschwindigkeit, Menge des Brennstoffes für den Brenner etc . . . ) entweder von Hand oder automatisch geregelt, damit ein Klinker von gegebener Qualität und so gleichmäßig wie möglich erzeugt wird. Insbesondere ist man bestrebt, den Gehalt des Klinkers an freiem Kalk in engen Grenzen zu halten. Leider ist diese Größe am aus dem Ofen austretenden Klinker fortlaufend und in zuverlässiger Weise nicht leicht zu messen. Sie wird im allgemeinen bestimmt durch eine Analyse des Klinkers bei seiner Austragung aus dem Kühler. In Anbetracht der Verweilzeit im Kühler und der Dauer der Analyse können deren Resultate für die Führung des Ofens nicht verwendet werden, weil sich die Störungen beim Betrieb des Ofens durch diese Analyse nicht nachweisen lassen und erst nach relativ langer Zeit nach ihrem Auftreten korrigiert werden können.

Aus der DE-OS 26 17 803 ist es bereits bekannt, den Betrieb des Ofens in Abhängigkeit von im Ofen gemessenen Temperaturen zu regeln. So wird insbesondere die Temperatur in der Brenn- bzw. Sinterzone gemessen, deren Veränderung ein gutes Bild von den Veränderungen des Gehaltes an freiem Kalk des Klinkers gibt. Aber eine genaue Messung dieser Temperatur ist nicht möglich, denn sie kann nur mittelbar erfolgen, beispielsweise durch Wärmestrahlungsmessung mit einem optischen Pyrometer, das in der Heizkappe des Ofens angeordnet ist, wobei die Messung durch die Strahlung der Flamme des Brenners und durch den Staub, der in der vom Kühler kommenden und in den Ofen mitgenommenen Luft schwebt, stark gestört wird. Aufgrund dieser Ungenauigkeit ist es nicht möglich, ausgehend von der Messung dieser Temperatur eine optimale Steuerung des Betriebes des Ofens zu realisieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Regelung einer gattungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Zementklinker zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß durch die staubbeladene Atmosphäre der Heizkappe hindurch diejenige Wärmeenergie gemessen wird, die von dem Klinker im Moment seines Herausfallens aus dem Ofen ausgestrahlt wird, und die Regelung in Einbeziehung der Abhängigkeit der durch den sich ändernden Staubgehalt in dieser Atmosphäre bewirkten Änderungen der Meßwerte erfolgt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Regelung einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker unmittelbar über die gemessene Wärmeenergie, die vom Klinker im Moment seines Herausfallens aus dem Ofen ausgestrahlt wird. Dadurch, daß auf jegliches Umrechnen der gemessenen Wärmeenergie in andere physikalische Werte, wie z. B. Temperaturwerte, verzichtet wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren frei von den Ungenauigkeiten, die bei solchen Umrechnungen unvermeidlich sind. Der Staubgehalt wird somit nicht als eine die Ermittlung von Werten zur Regelung der Anlage störende Größe betrachtet, sondern bewußt in die Regelung miteinbezogen, da sich die Meßwerte für die Wärmeenergie mit sich änderndem Staubgehalt in der Ofenatmosphäre ebenfalls ändern. Dadurch, daß gerade diejenige Wärmeenergie gemessen wird, die von dem Klinker im Moment seines Herausfallens aus dem Ofen ausgestrahlt wird, wird am Ort größter Staubentwicklung und damit maximalen Einflusses des Staubgehaltes auf die Meßwerte der Wärmeenergie gemessen. Es hat sich herausgestellt, daß eine Messung an diesem Ort unter allen Umständen ein gutes Bild vom Gehalt des Klinkers an freiem Kalk gibt. Dabei kann der gemessene Wert mit einem Sollwert verglichen und wenigstens einer der Parameter für den Betrieb des Ofens in Abhängigkeit von der Differenz dieser beiden Werte der Wärmeenergie geregelt werden. Ferner können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bezugswerte wenigstens bestimmter Parameter für den Betrieb des Ofens durch einen Rechner mittels einer mathematischen Vorlage festgelegt und diese Bezugswerte in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Meßwert und Sollwert der Wärmeenergie korrigiert werden.

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird eine Vorrichtung verwendet, die einen Meßapparat für die vom Klinker ausgestrahlte Energie aufweist, welcher an der Wand der Heizkappe gegenüber der Mündung des Ofens unterhalb des Brenners angeordnet und auf den oberen Teil des aus dem Ofen fallenden Klinkers gerichtet ist. Der Meßapparat kann insbesondere ein optisches Pyrometer oder eine Infrarotkamera sein.

Die nachstehende Beschreibung nimmt Bezug auf die Zeichnung, in welcher zwei nicht beschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.

Fig. 1 stellt schematisch das Austragsende eines Drehrohrofens zur Herstellung von Zementklinker und den an diesen Ofen angeschlossenen Kühler für den Klinker dar.

Fig. 2 zeigt schematisch eine von einem Rechner geleitete Regelung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Der Drehrohrofen 10, in welchem der Klinker hergestellt wird, mündet in der an das Gehäuse des Kühlers 14 ange­ schlossenen Heizkappe 12. Der dargestellte Kühler hat die Bauart eines Rostes. Dieser bei 16 schematisch ange­ deutete Rost wird kontinuierlich oder hin- und herge­ hend bewegt; dadurch wird die Verschiebung der auf dem Rost gebildeten Klinkerschicht vom an den Ofen angren­ zenden Ende des Kühlers bis zu seinem anderen Ende sichergestellt. Während seiner Fortbewegung wird der Klinker durch unter dem Rost durch Gebläse 18 einge­ blasene Luft gekühlt. Die durch das Durchströmen durch die Klinkerschicht erhitzte Luft wird wenigstens teil­ weise als Sekundärluft im Ofen verwendet, um die vom Brenner 20 erzeugten Gasprodukte zu verdünnen.

Die verschiedenen Parameter zum Betrieb des Ofens: Brennstoffmenge für den Brenner, Drehgeschwindigkeit, zugeführte Rohstoffmenge etc . . . werden geregelt, um die Qualität des erzeugten Klinkers so konstant wie möglich und entsprechend den gültigen Normen zu halten. Gemäß der Erfindung werden zu diesem Zweck von einem Radio­ meter 22 gelieferte Anzeigen verwendet, beispielsweise von einem optischen Pyrometer oder einer Infrarotkamera, angeordnet in der Wand 21 der Heizkappe gegenüber der Mündung des Ofens und auf den oberen Teil der aus dem Ofen fallenden Klinkerschicht 23 gerichtet.

Jede Schwankung des Grades der Übertragung durch die Luftschicht infolge einer Änderung des Staubgehaltes der die Heizkappe durchströmenden und vom Kühler her­ kommenden Luft ändert den Wert der Strahlenmessung. Nun ist bekannt, daß dieser Gehalt vom Prozentsatz an Unge­ branntem des Klinkers abhängt und damit von seinem An­ teil an freiem Kalk. Die vom Apparat 22 gemessene radio­ metrische Größe gibt also ein Bild vom Gehalt an freiem Kalk des Klinkers. Diese Größe ist nicht repräsentativ für die Temperatur des Klinkers.

Im dargestellten Beispiel wird das vom Apparat 22 gelie­ ferte Maß benutzt, um die Versorgung des Brenners 20 mit Brennstoff zu regeln. Eine Regeleinrichtung 24 vergleicht den gemessenen Wert mit einem Sollwert und modifiziert im Abweichungsfall den Sollwert eines Mengenreglers 26 für den Brennstoff. Die Einrichtung 24 steuert auch den Motor 28 für den Drehantrieb des Ofens und ändert seine Drehzahl, wenn eine Änderung der vom Apparat 22 gemesse­ nen Energie angezeigt wird, womit eine Änderung des An­ triebsmomentes verbunden sein kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren könnte auch angewendet werden, um auf dem Wege automatischer Rückführung und in Echtzeit die Sollwerte für die dem Brenner 20 ver­ sorgende Brennstoffmenge Q₂, für die Drehzahl N des Ofens, für die Zulaufmenge Q₃ mit Rohstoff etc . . . zu korrigieren, welche auf dem Wege eines Modellverfah­ rens durch ein von einem Digitalrechner 15 geleitetes Führungsmuster berechnet waren. Das Schema dieser Regulierung ist in Fig. 2 dargestellt, in welchem T₁, T₂ die Temperaturen der Gase am Auslaß der Vorkalzi­ nierungskammer 4 und des Zyklons 5 sind, M₁ die Kon­ zentration der Stickstoffoxide der Abgase des Ofens, M₂ die Temperatur der Zone der Klinkerbildung, M₃ die Temperatur der Abgase des Ofens, M₄ das Motorantriebs­ moment des Ofens, M₅ die Menge an Kaliumoxid, die in der Materie im Niveau der Rauchkammer des Ofens ent­ halten ist, M₆ die Menge der vom Apparat 22 gemessenen Energie und Q₁ die Menge des an die Vorkalzinierungs­ kammer 4 gelieferten Brennstoffes.

Dieses Verfahren besitzt den großen Vorteil gegenüber den vorhandenen Verfahren, welche auf einer nachträg­ lichen Analyse des Gehaltes an freiem Kalk des Klinkers beruhen, daß es eine momentane Entnahme der Entwicklung des Anteils an freiem Kalk ermöglicht und sogar eine vorweggenommene Korrektur durch eine Analyse der beste­ henden Tendenz durchführt.

Im Gegensatz zum klassischen Verfahren der direkten Tem­ peraturmessung in der Zone der Klinkerbildung benutzt dieses Verfahren die Störung der Messung der wärmeer­ zeugenden, vom Klinker emittierten Strahlung am Auslaß des Ofens durch aufsteigenden Staub als Mittel, eine Qualitätsabweichung des Klinkers anzuzeigen, und also als Parameter für die Führung.

Claims (2)

1. Verfahren zur Führung und Regelung einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit einem Drehrohrofen (10), der an seinem Klinkeraustragsende einen Brenner (20) aufweist, und mit einem Kühler (14) für den Klinker (23), der an diesem Ende des Ofens (10) durch eine Heizkappe (12) angeschlossen ist, an welcher der Brenner (20) befestigt ist und in der heiße, vom Kühler (14) stammende staubbeladene Luft in Gegenrichtung zum aus dem Ofen (10) herausfallenden Klinker (23) strömt, wobei vom Klinker ausgestrahlte Wärmeenergie gemessen und diese zur Regelung wenigstens eines Betriebsparameters des Ofens (10) benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch die staubbeladene Atmosphäre der Heizkappe hindurch diejenige Wärmeenergie gemessen wird, die von dem Klinker im Moment seines Herausfallens aus dem Ofen ausgestrahlt wird, und die Regelung in Einbeziehung der Abhängigkeit der durch den sich ändernden Staubgehalt in dieser Atmosphäre bewirkten Änderungen der Meßwerte erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sie einen Meßapparat (22) für die vom Klinker (23) ausgestrahlte Energie aufweist, welcher an der Wand (21) der Heizkappe (12) gegenüber der Mündung des Ofens (10) unterhalb des Brenners (20) angeordnet und auf den oberen Teil des aus dem Ofen (10) fallenden Klinkers (23) gerichtet ist.