DE3734352A1 - Verfahren zum regeln der feuerung eines brennofens mit einem brenner fuer pulverisierte kohle unterschiedlicher qualitaet und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum regeln der feuerung eines brennofens mit einem brenner fuer pulverisierte kohle unterschiedlicher qualitaet und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Feuerung eines Brennofens mit einem Brenner für pulverisierte Kohle unterschiedlicher Qualität und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Speziell betrifft die Erfindung Drehöfen für die Produktion von Zementklinkern, sie ist aber nicht darauf beschränkt. Die Öfen werden mit einer Mischung gespeist, die, falls es sich um Öfen zur Herstellung von Zementklinkern handelt, aus Kalkstein, Ton und einer Reihe ausgewählter Zusätze besteht, je nach der Zusammensetzung und den gewünschten Eigenschaften des produzierten Zements. Pulverisierte Kohle und Luft werden dem Ofen durch einen Brenner zugeführt und darin verbrannt, um die Mischung zu bearbeiten und sie in Klinker zu überführen.
Beim Herstellen von Zementklinkern ist ein Prozeßparameter, die Brennzone des Drehofens auf eine bestimmte Temperatur zu bringen und sie dann zu halten. Solche Brennbedingungen sind nötig, um einen Klinker mit gewünschter gleichbleibender Qualität herzustellen. Es ist bekannt, daß eine variable Kohlequalität oder der Einsatz von Kohle mit hohem Aschegehalt die Brennbedingungen eines Drehofens und damit auch die Qualität und Gleichförmigkeit von Klinkern beeinflussen kann, weiterhin einen ungünstigen Einfluß auf die Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung hat und vieles mehr.
Der Einsatz von Kohle mit hohem Aschegehalt ist mit weiteren Nachteilen behaftet. Wenn nämlich solche Kohle als Brennstoff in einem Drehofen benutzt wird, wird der Gehalt an C₃S im Klinker herabgesetzt. Dadurch nimmt die Mahlenergie des Klinkers zu und reduziert die Stärke des so erhaltenen Zements. Außerdem wird der Ausstoß reduziert, da Kohle mit hohem Aschegehalt weniger Hitze in der Brennzone des Drehofens liefert. Es ist bekannt, Kohle in pulverisiertem Zustand als Brennmittel einem Drehofen zuzuführen. Das dazu notwendige Vermahlen ist bei Kohle mit hohem Aschegehalt schwierig. Zudem erfordert der Einsatz von Kohle mit hohem Aschegehalt eine bessere Qualität des Kalksteins in der Mischung. Ein weiterer Nachteil ist, daß solche Kohle zur Ringbildung im Ofen führt. Die Ringbildungen reduzieren den effektiven Gesamtdurchmesser des Ofens. Kohle mit hohem Aschegehalt braucht auch längere Zeit zum Abbrennen und hat einen geringeren kalorischen Wert.
Viele Verfahren zum Anreichern der Kohle sind bekannt, um aschebildende Materie aus der Kohle zu entfernen. Ein solches Verfahren besteht darin, die Kohle fein zu vermahlen und dann gewissen Chemikalien hinzuzufügen. Sodann wird sie der Schaum-Schwimmaufbereitung ausgesetzt. Mit diesem Verfahren sind höhere Kosten verbunden, darüberhinaus müssen die Verunreinigungen entsorgt werden. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Kohle zunächst feucht ist und daher getrocknet werden muß, bevor sie in den Ofen gebracht wird.
Verschiedene Nachteile sind auch mit der Verwendung Kohle unterschiedlicher Qualität verknüpft. Beispielsweise variiert der kalorische Wert, woraus Temperaturfluktuationen resultieren. Es ändert sich das Temperaturprofil im Ofen, und als Folge davon erhält man die Klinker nicht mit der gewünschten Phasenzusammensetzung. Da eine variierende Temperatur ein nicht gleichförmiges Brennen des Klinkers bedingt, erhält man im allgemeinen einen gelben oder nicht gebrannten Klinker. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß eine fluktuierende Temperatur einen instabilen Überzug im Brennbereich gibt und die Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung des Ofens herabsetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Regeln der Feuerung eines Ofens bereitzustellen sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, durch das eine verlängerte Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung des Ofens erreicht wird, wobei man eine verbesserte und gleichförmige Qualität des Klinkers erreicht und wobei die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
Das Verfahren besteht aus den im folgenden aufgeführten Schritten. Es werden periodisch Kohleproben von der Zuführung zum Brenner gezogen, daraus wird eine Zufuhrprobe für eine On-Line-Analyse präpariert. Von einem oder mehreren anorganischen Bestandteilen in der Kohleprobe wird mit Hilfe eines Analysators der absolute Gehalt bestimmt. Diese Daten werden in einen Prozeßrechner eingespeist, zusammen mit Informationen, die die Ofentemperatur betreffen. Im Prozeßrechner wird der Gesamtaschegehalt der Kohle aus den Daten bestimmt. Falls die Ofentemperatur unterhalb oder oberhalb eines Sollwertes liegt, liefert der Prozeßrechner Signale, um entweder einen zusätzlichen Brennstoff mit oder ohne Änderungen in der Kohlezufuhr abzubrennen, oder Signale nur zum Steigern oder zum Absenken der Kohlezufuhr zum Brenner.
Die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ermöglicht gleichbleibende Bedingungen in der Brennzone des Ofens. Er weist eine Zuführung auf, um pulverisierte Kohle zu einem Vielkanalbrenner zu leiten, einen automatischen Probennehmer an der Zuführung, um periodisch Kohleproben zu ziehen, eine Proben-Aufbereitungseinheit am Probennehmer, um die zugeführte Kohle zu präparieren, einen On-Line-Analysator an der Aufbereitungseinheit zum Bestimmen des absoluten Gehaltes mindestens eines anorganischen Konstituenten in der Kohleprobe, und einem Computer, der die Daten vom Analysator zusammen mit anderen Daten vom Ofen erhält. Der Aschegehalt in der Probe wird aus dem Absolutwert der genannten anorganischen Konstituenten bestimmt. Falls erforderlich, liefert der Computer Signale an Vorrichtungen, die zusätzlich Brennstoff liefern mit oder ohne Änderungen in der Kohlezufuhr oder zu Vorrichtungen nur zum Steigern oder Absenken der Kohlezufuhr zum Brenner.
Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung erreicht man gleichförmige Bedingungen im Brennbereich des Ofens und damit eine gleichförmige Qualität der Klinker. Weiterhin wird die Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung ds Ofens erhöht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde nun gefunden, daß der Absolutgehalt mindestens eines anorganischen Konstituenten, der in der Probe vorliegt und der vom Analysator bestimmt wird, praktisch sofort Daten über den Aschegehalt der Kohleprobe liefert. Bei konventionellen Methoden liegt die erforderliche Zeit zur Bestimmung des Aschegehaltes bei etwa 2 bis 3 Stunden.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 bis 6 den berechneten Aschegehalt aufgrund von Korrelationen mit Kieselerde, Eisen, Aluminium, Kalzium und Magnesium aufgetragen gegen den tatsächlich nachgewiesenen Aschegehalt und
Fig. 7 das Flußdiagramm für die Software.
Fig. 1 zeigt eine Zuführungsvorrichtung (1) für pulverisierte Kohle, die abgewogene Mengen pulverisierter Kohle zu einem Vielkanalbrenner (9) über einen Antrieb (2) für variable Geschwindigkeit zuführt. Ein automatischer Probennehmer (3) entnimmt kontinuierlich Proben und sammelt sie in einem kleinen Fülltrichter, vermischt und bringt dann ein Teil oder das Ganze zur Proben-Aufbereitungseinheit (4). In dieser Einheit (4) wird die pulverisierte Kohle mit einem Bindemittel gemischt und auf bekannte Weise in Brikettform gebracht. Diese Briketts werden einem On-Line-Analysator (6) zugeführt, in dem der Prozentgehalt von Kieselerde, Aluminium, Eisen, Magnesium und Kalziumoxid bestimmt werden. Die Informationen über den Prozentgehalt von Kieselerde, Aluminium und anderen der oben genannten Substanzen wird einem Prozeßrechner (7) eingespeist. Informationen über die Temperatur im Ofen, der nicht gezeigt ist, werden auch in den Rechner (7) eingespeist. Wenn die Temperatur im Ofen zu hoch ist, ist es offensichtlich, daß gerade Kohle mit ienem höheren kalorischen Wert zugeführt wird, und der Rechner (7) kontrolliert den Antrieb für variable Geschwindigkeit (2) so, daß die dem Brenner zugeführte Kohlemenge reduziert wird. Andererseits gibt eine reduzierte Temperatur einen niedrigeren kalorischen Wert der Kohle aufgrund des höheren Aschegehaltes an. In so einem Fall wird der Rechner (7) Vorrichtungen (10) betreiben, um einen zusätzlichen Brennstoff wie zum Beispiel Heizöl oder brennbares Gas von einem Speicher (8) zum Vielkanalbrenner (9) durch einen Durchflußmesser (5) zuführen. Gleichzeitig oder alternativ kann der Rechner (7) den Antrieb für variable Geschwindigkeit (2) betreiben, um die Kohlezufuhr zum Brenner (9) zu verändern.
Der Analysator (6) ist ein geeignetes analytisches Gerät zum schnellen und genauen Messen anorganischer Konstituenten in der Kohle. Der kontrollierende Mikroprozessor oder der zur Verfügung stehende Rechner dieses Geräts oder der Hauptprozeßrechner wird benutzt, um diese Daten in den Aschegehalt der Kohle zu konvertieren, und zwar gemäß der aufgestellten statistischen Beziehung des oben dargestellten Typs. In einer anderen Ausführungsform kann (6) auch ein On-Line-Gerät zur direkten Bestimmung des Aschegehaltes sein.
Der Prozeßrechner (7) steht über Interfaces mit dem Labor in Verbindung, das Verfahren und interne Vorgänge werden gemäß der Software kontrolliert und ausgeführt, von der ein Flußdiagramm in Fig. 7 gezeigt wird.
Es wird nun Bezug genommen auf Tabelle 1, die die Rechnungen darstellt, die mit 35 verschiedenen Kohleproben durchgeführt wurden. Die Rechnungen beziehen sich auf den Prozentgehalt von SiO₂, Fe₂O₃, Al₂O₃, CaO und MgO, die in solchen Proben vorliegen. Aufgrund solcher Rechnungen und multipler Regressionsanalyse wurden die folgenden Regressionsgleichungen entwickelt, in dem die oben genannte Analyse durchgeführt wurde. Die Ergebnisse für die Beispiele 1 bis 5 sind in den Fig. 2 bis 6 dargestellt.
Beispiel 1
Aschegehalt % = 1,03 + 1,075 (SiO₂) + 1,442 (Fe₂O₃) + 1,035 (Al₂O₃) + 1,034 (CaO) + 1,36 (MgO)
Multipler Korrelations-Koeffizient 0,9923
Beispiel 2
Aschegehalt % = 0,2589 + 1,153 (SiO₂) + 1,388 (Fe₂O₃) + 0,849 (Al₂O₃) + 2,166 (MgO)
Multipler Korrelations-Koeffizient 0,9848
Beispiel 3
Aschegehalt % = 1,464 + 1,195 (SiO₂) + 2,074 (Fe₂O₃) + 0,482 (Al₂O₃)
Multipler Korrelations-Koeffizient 0,9646
Beispiel 4
Aschegehalt % = 2,289 + 1,315 (SiO₂) + 2,403 (Fe₂O₃)
Multipler Korrelations-Koeffizient 0,9612
Beispiel 5
Aschegehalt % = 5,608 + 1,439 (SiO₂)
Multipler Korrelations-Koeffizient 0,9021
Vom Wert des multiplen Korrelations-Koeffizienten her sieht man aus dem obigen Gleichungssatz, daß abhängig von der Komplexität der Kohle ein statistisch gültiger und praktisch akzeptabler einfacher oder komplexer Zusammenhang für die indirekte Bestimmung des Aschegehaltes immer hergeleitet werden kann.
Tabelle 1

Claims (7)

1. Verfahren zum Regeln der Feuerung eines Brennofens mit einem Brenner für pulverisierte Kohle unterschiedlicher Qualität, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch Kohleproben von der Zuführung für die pulverisierte Kohle zum Brenner gezogen werden, daraus eine Probe für einen On-Line-Analysator präpariert wird, der Absolutgehalt mindestens eines anorganischen Konstituenten in der Kohleprobe vom Analysator bestimmt wird, die Daten in einen Prozeßrechner zusammen mit anderen Daten wie der Ofentemperatur eingespeist werden, der Gesamtaschegehalt in der Kohle aus den Daten bestimmt wird, und, falls die Ofentemperatur von einem Sollwert abweicht oder falls eine Änderung im Gesamtaschegehalt festgestellt wird, der Prozeßrechner Signale liefert, die erforderlichenfalls eine zusätzliche Brennstoffzufuhr mit oder ohne Änderungen in der Kohlezufuhr oder nur das Steigern oder Absenken der Kohlezufuhr zum Brenner veranlassen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutgehalt von Kieselerde, Eisen, Aluminium, Kalzium und Magnesium in der Kohle zum Bestimmen des Gesamtaschegehaltes berechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutgehalt von Aluminium, Eisen, Kieselerde und Magnesium zum Bestimmen des totalen Aschegehaltes berechnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutgehalt von Kieselerde, Aluminium und Eisen in der Kohle zum Bestimmen des Gesamtaschegehaltes berechnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutgehalt von Kieselerde und Eisen oder nur von Kieselerde zum Bestimmen des Gesamtaschegehaltes berechnet wird.
6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Zufuhr für pulverisierte Kohle zu einem Vielkanalbrenner, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zufuhr ein automatischer Probennehmer zum periodischen Ziehen von Kohleproben, eine Proben-Aufbereitungseinheit am Probenehmer, ein On-Line- Analysator an der Präparationseinheit zum Bestimmen des Absolutgehaltes mindestens einer der anorganischen Konstituenten in der Probe und ein Rechner zum Aufnehmen der Daten vom Analysator zusammen mit anderen Daten vom Ofen und zum Bestimmen des Aschegehaltes in der Probe aus dem Absolutgehalt der anorganischen Konstituenten vorgesehen ist, wobei der Computer erforderlichenfalls Signale an Vorrichtungen zum Zuführen eines zusätzlichen Brennstoffes mit oder ohne Steigern der Kohlezufuhr oder zu Vorrichtungen zur zum Steigern oder Absenken der Kohlezufuhr zum Brenner liefert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Waage zum Auswiegen einer vorbestimmten Menge pulverisierter Kohle für die Zufuhr, ein Förderband zum Transportieren der Kohle von der Waage zur Zufuhr und einen Antrieb für variable Geschwindigkeit für das Förderband gemäß der Signale vom Prozeßrechner aufweist.
DE19873734352 1987-11-18 1987-10-10 Verfahren zum regeln der feuerung eines brennofens mit einem brenner fuer pulverisierte kohle unterschiedlicher qualitaet und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens Withdrawn DE3734352A1 (de)

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