DK147806B - Fremgangsmaade og apparatur til regulering af braendingsprocessen i et anlaeg til braending af cement - Google Patents

Description

i 147806

Opfindelsen angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art. Ved styring af smelteprocesser, især ved regulering af processen i højovne, er det f.eks. fra publikationen "Journées Internationales de Sidérurgie, 1970" kendt at styre smelteprocessen ved hjælp af data for det samlede varmeforbrug, der betragtes som karakteriseringsværdi for processen.

Fra DE-fremlæggelsesskrift nr. 14 33 443 er det endvidere kendt automatisk at regulere en proces til fremstilling af stål ved fortløbende bestemmelse af karakteriseringsværdien for oxygenfordelingen og ved hjælp af denne karakteriseringsværdi automatisk at regulere processen.

De kendte metoder til automatisk regulering af termiske processer ved hjælp af karakteriseringsværdier viser, at termiske processer, selv hurtigt forløbende termiske processer, kan automatiseres ved regulering ved hjælp af karakteriseringsværdier. Det fremgår imidlertid ikke af de kendte reguleringer ved hjælp af karakteriseringsværdier, hvorledes en karakteriseringsværdi-regulering skal indrettes således, at den kan anvendes til automatisk styring af en cementbrændeproces, idet man ved fremstilling af cement ikke blot skal regulere ét aggregat men en forvarmer, en roterovn og en køler, der tilmed påvirker hinanden .

Det er opfindelsens formål at angive en metode til bestemmelse af en karakteriseringsværdi til regulering af brændeprocessen i et cementbrændeanlæg indbefattende en forvarmer, en roterovn og en køler, og ved hjælp af denne karakteriseringsværdi at styre brændeprocessen optimalt på en sådan måde, at det samlede varmeforbrug reduceres mest muligt, og at der derved fås et produkt med forbedret kvalitet. Dette formål opnås ved det i krav l's kendetegnende del angivne. Ved valget af exergien som karakteriseringsværdi for processen fås en regulering med direkte relation til anlæggets samlede varmeforbrug og til produktets kvalitet. Ved valget af exergikarakteriseringsværdien 2 147806 er der taget hensyn til, at sintringsprocessen er des mere intensiv, jo mere varme der stilles til disposition for denne og jo højere temperaturniveauet er, på hvilket varmen stilles til disposition. Ved valg af exergien som karakteriseringsværdi for processen kan produktets kvalitet og brændeprocessens samlede varmeforbrug optimeres ved hjælp af en karaktiserings-værdi.

Ved det i krav 2 angivne opnås, at der ved hjælp af karakteriseringsværdien kan gennemføres en normal faktisk værdi-nominel-værdiregulering af brændeprocessen efter normale reguleringsprincipper.

Ved den i krav 3 angivne relation opnås dels, at brændeprocessens samlede varmeforbrug direkte påvirkes af exergiindexen, d.v.s. af forbrændingsgassens tekniske arbejdsdygtighed i relation til den i tidsenheden gennem ovnen passerende materialemængde, og dels, at det brændte materiales egenskaber ved ændringer af exergiens nominelle værdi kan reguleres på en sådan måde, at brændeprocessen ved hjælp exergien også kan styres med henblik på opnåelsen af et produkt med optimal kvali tet.

Derved kan ifølge opfindelsen brændingsprocessens målte data bearbejdes i indretninger, fortrinsvis i procesregneapparater eller på anden vis arbejdende datamater, summatorer, divisorer, multiplikatorer, og tilføres en indretning til dannelse af exergiens karakteriseringsværdi. Brændeprocessen styres således ved påvirkning af karakteriseringsværdien ved hjælp af en reguleringsanordning, hvor karakteriseringsværdien, der definerer processtadiets data, tjener som faktisk værdi i en regulator, så at brændeprocessen kan styres ved hjælp af den ved anvendelse af regulatorer sædvanlige faktiskværdi-nomimelværdi-regulering. Procesregneapparaterne kan være forsynet med et fast indstikkortsystem eller en variabel programmering.

Ved de i krav 5 angivne foranstaltninger opnås, at anordningen 3 147806 til dannelse af karakteriseringsværdien og dermed reguleringsanordningen fødes med værdier, der under alle omstændigheder sikrer en korrekt beskrivelse af procestiIstanden til undgåelse af fejl i processtyringen. De målte værdier underkastes med andre ord en sandsynlighedskontrol, inden de indføres i systemet til tilvejebringelse af karakteriseringsværdien eller til regulering. Ved denne kontrol udskilles utroværdige måleværdier, der erstattes med forudgående måleværdier eller med interpolerede måleværdier fra andre ækvivalente måleværdier med et lignende informationsindhold. Dette kan ligeledes enten effektueres ved hjælp af en procesregnemaskine eller ved hjælp af klassiske regulatorer, der blokerer for videreførelsen af måleværdierne eller griber tilbage på andre værdier, når en forudbestemt grænseværdi overskrides.

Ved de i krav 6 angivne foranstaltninger opnås en konstatering af de væsentlige varmedelmængder, der karakteriserer brændeprocessen, og af de målestørrelser, som karakteriserer exergi-en, hvilke data tilføres anordningen til tilvejebringelse af karakteriseringsværdien. På grund af denne regulering kan man ved ændringer af exergiens nominelle værdi direkte påvirke klinkerens frie restkalkindhold og især ved tilsvarende nøjagtig styring af exergi-indexen opnå en lige så nøjagtig regulering af indholdet af fri kalk og dermed en hidtil uopnåelig god produktkvalitet med et eksakt defineret indhold af fri kalk i klinkeren.

Ved det i krav 11 angivne opnås en hurtig tilpasning af luftstrømmen til brændstofstrømmen. Der kan også tages hensyn til afvigelsen af luftoverskudstallet i roterovnens indløbskammer fra den ønskede, nominelle luftoverskudstalværdi. Tendensen af den samlede proces' temperaturprofil og/eller af ovnens driveffekt ændrer karakteriseringsværdiens nominelle værdi.

Til væsentlig ændring af den i tidsenheden passerende materia-lemængde kan karakteriseringsværdiens nominelle værdi og/eller den nominelle værdi for brændstofstrømmens indstillingsstørrel- 4 147806 se bringes på valgte værdier efter givne kurver. Man kan derved i tilfælde af fejl under driften eller ved indtræden af andre specielle driftstilstande ved hjælp af karakteriseringsværdireguleringen styre mod et til fejlen eller den specielle driftstilstand svarende driftspunkt og på dette anvende karakteriseringsværdireguleringen, hvorved det samlede varmeforbrug og det behandlede materiales kvalitet kan ændres i gunstig retning.

De målte procesdata ledes til stadighed ind i en indretning til prøvning af deres anvendelighed til regulering af exergien.

På denne måde kan det til enhver tid afgøres, om der skal arbejdes med normal regulering af karakteriseringsværdien eller med regulering af fejl under driften, hvilken sidste regulering aktiveres automatisk i tilfælde af for store afvigelser af procesværdierne .

I tilfælde af for store afvigelser af processtørrelserne kan der automatisk omskiftes til aktivering af en styreindretning til normalisering af processen ved hjælp af indgreb, der er uafhængige af karakteriseringsværdireguleringen. På denne måde er det muligt at kompensere for særlige driftstilstande, som kan opstå ved exergireguleringen eller på grund af ydre indvirkninger, f.eks. ved mekanisk beskadigelse af dele af de i brændingsprocessen deltagende indretninger, og at anvende en overordnet regulering, som svarer til disse specielle driftstilstande, samt kompenserende at styre f.eks. roterovnens omløbstal og/eller råmelstrømmen, især i tilfælde af for store afvigelser af sinterzonetemperaturen under hensyntagen til afvigelsernes hastighed og retning. Herved kan de enkelte varmemængder bestemmes ved udstrålingstabene, klinkervarmen, røggastabene, den teoretiske klinkerdannelsesvarme samt den fra brændstoffet udvundne og den fra køleren genvundne varmemængde. Ved 5 147806 denne opdeling bestemmes hensigtsmæssigt de enkelte varmemængder, der er nødvendige til styring af processen, uden at der dog tages hensyn'til ubetydelige varmedelmængder, som ikke har nogen væsentlig indvirkning på den samlede proces, og hvis bestemmelse ville medføre en unødvendig komplicering af processtyringen.

Udstrålingstabene konstateres hensigtsmæssigt ved måling af ovnvæggens temperatur, ud for forskellige zoner i ovnen, og klinkerspildvarmen beregnes fra målingen af klinkertemperaturen, klinkerstrømmen og klinkerens specifikke varmeindhold. Røggassens varmemængde beregnes ud fra røggassens temperatur, røggasmængden og røggassens specifikke varmeindhold, idet røggasmængden på den inden for cementindustrien kendte måde bestemmes ud fra råmaterialestrømmen og dennes sammensætning, brændselsstrømmen og dennes sammensætning, røggasanalysen og delvis ud fra den sammen med brændstoffet tilførte luftmængde. Det pågældende specifikke varmeindhold bestemmes ved den pågældende temperatur i forbindelse med varmeindholdskurver, der valgfrit kan foreligge enten numerisk som indgangsværdier for procesregnemaskinen, eller som faktiske kurver i reguleringsanordninger. På tilsvarende vis kan delindretningerne til dannelse af varmemængderne være dele i en procesregnemaskine, hvilke er koblet indbyrdes og med indretningen til dannelse af karakteriseringsværdien, eller være enkeltregulatorer, der ved analog eller anden udføring af regneoperationer med forudbestemt karakteristik danner de enkelte værdier til tilvejebringelse af karakteriseringsværdien. Regulatorerne kan være udformet som komplette reguleringsindretninger eller kan være opbygget af reguleringsalgoritmer, der kim har delopgaver i reguleringsindretningen.

Den teoretiske klinkerdannelsesvarme bestemmes ud fra råmelana-lysen og klinkerstrømmen, medens den fra brændstoffet udvundne varmemængde bestemmes ud fra brændstofanalysen og brændstofstrømmen* Den fra køleren genvundne varmemængde bestemmes ud fra den fra køleren til ovnen overførte luftmængde, denne luftmængdes temperatur samt den specifikke varme, idet den overførte luft 6 147806 mængde bestemmes ud fra brændstofstrømmen og dennes sammensætning samt røggasanalysen på ovnens materialeindførselssted (indløbskam-.meret). Processens temperaturniveau dannes ud fra differencen mellem klinkerdannelsestemperaturen og røggastemperaturen under forbrændingen. Denne difference er bestemmende for udnyttelsen af den tilbudte varmes temperaturniveau og er dermed en væsentlig faktor ved brændingsprocessens styring. Benyttelsen af temperaturniveauet er særlig fordelagtig, fordi brændingsprocessens udnyttelse i væsentlig grad er et resultat af temperaturniveauet. I tilfælde af for høj temperatur fås øgede varmetab, og ved for lav temperatur vil brændingseffekten være uti1strækkelig.

Røggastemperaturen konstateres ud fra røggassens luftindhold og enthalpi ved hjælp af forud fastlagte kurver. Denne bestemmelse ved hjælp af sådanne kurver kan som nævnt effektueres ved hjælp af et procesregneanlæg eller normale regulatorer. Materialestrømmens størrelse fås ud fra den tilførte råmelmængde, råmelets vandringshastighed og fordeling samt en klinkerdannelsesfaktor. Herved konstateres råmelets fremføringshastighed og fordeling i afhængighed af ovnens omløbstal og af gassens strømningshastig-stighed i ovnen ved hjælp af givne tilnærmelseskurver. Den konstaterede værdi for materialestrømmen korrigeres hensigtsmæssigt ved tilstandsstørrelser for køleren.

Desuden dannes hensigtsmæssigt fortløbende klinkerdannelsesfaktoren fra forholdet mellem den tilførte råmelmængde og klinkermængden. Med klinkerdannelsesfaktoren disponerer man over en yderligere kontrolkarakteriseringsværdi.

Ved den i krav 9 angivne foranstaltning muliggøres ved hjælp af karakteriseringsværdien i tilfælde af nominelværdiafvigelser alt efter behov den gunstigste indstilling af brændstoftilførselen og/eller råmelstrømmen. Reguleringen ved hjælp af brændstofstrømmen er fordelagtig ved sin enkelhed og hurtighed samtidigt med, at råmelstrømmen reguleres. Når luftoverskuddet under forbrændingen op på for store afvigende værdier, eller er en yderligere 7 147806 øgning af brændselsmængden ikke længere forsvarlig, fordi man er nået op på den maksimale forbrændingsluftmængde, forstærkes råmelreguleringen, hvorved der opnås en konstant axergi-regulering og dermed dennes gunstige tilbagevirkning på det samlede varmeforbrug, selv i de nævnte grænsetilfælde. Brændstofstrømmen reguleres ved hjælp af en nominel-faktisk-værdi-regulering, idet brændstof strømmens nominelle værdi ændres i afhængighed af luft-overskudstallet.

Indstillingssignalernes størrelse opadtil kan begrænses ved hjælp af en begrænsningsmekanisme. Herved kan denne øvre grænseværdi fortløbende bestemmes ud fra brændstofstrommens størrelse, det fra gasanalysen resulterende luftoverskudstal og på basis af et forudbestemt mindste luftoverskudstal.

Indstillingstørrelsens nedre begrænsning fås alternativt: 1) Ved hjælp af brændstof strømmen og den mindste brændstof strøm, klinkertemperaturen på det sted, hvor klinkeren forlader ovnen, samt den mindste tilladelige klinkertemperatur på dette sted, eller 2) ved hjælp af brændstofstrømmen og gastemperaturen ved ovnens materialeindløb sende, eller 3) ved forafsyringen i varmeveksleren og ved brændstofstrømmen.

Herved undgås, at reguleringen forskydes ind i områder, hvor en styring af processen ikke længere ville have nogen mening eller ikke længere er acceptabel. Forafsyringen bestemmes ud fra C02-koncentrationen i indløbskammeret, luftoverskudstallet i indløbskammeret, den tilførte råmelstrøm, brændstofstrømmen og brændstofanalysen, og er således fortløbende og bekvemt disponibel ud fra de alligevel målte processtørrelser.

Ved den i krav 15 angivne foranstaltning kan man opnå fordelag- 8 147806 tige ændringer i reguleringsmåden, ved hvilke der sikres en gunstig styring af processen selv i de tilfælde, hvor brænd-stofstrømmens indstillingsstørrelser er begrænset.

Opfindelsen angår tillige et reguleringsapparatur af den i krav 21's indledning angivne art, der er ejendommeligt ved det i krav 21's kendetegnende del angivne.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser et anlæg til brænding af cement og med en udførelsesform for apparaturet ifølge opfindelsen, og fig. 2 ligeledes skematisk i form af et blokdiagram anskueliggør fremgangsmåden ifølge opfindelsen og forbindelserne mellem indretninger til tilvejebringelse af en karakteriseringsværdi og mellem reguleringsorganer.

I fig. 1 ses en roterovn 70 og en - regnet i materialets fremføringsretning gennem anlægget - før denne anbragt varmeveksler 78, i hvilken materialet indføres ved hjælp af en råmeldoserings-mekanisme 80 med et regulerbart drivorgan 79. Varmeveksleren består af et antal serieforbundne cycloner, der successivt gennemstrømmes af forbrændingsluft i modstrøm til materialet, der skal brændes, idet forbrændingsluften suges gennem varmeveksleren ved hjælp af en blæser 81 med et regulerbart drivorgan 82. Mellem varmeveksleraggregatet 78 og roterovnen 70 er indskudt et indløbskammer 77. Roterovnen 70 roteres ved hjælp af en regulerbar motor 71. Ved roterovnens materialeudløbsende er anbragt en brænderlanse 72, der gennem et udløbskammer 73 for materialet rager ind i roterovnen. Bræn- deren er forsynet med en brændstofmængderegulator 74. Det fra roterovnen kommende materiale køles i en ristkøler 75. Forneden i køleren findes en regulerbart drevet rist 76.

U78GS

9 I det følgende forklares fordelingen af målesteder, der .er vig -tige for reguleringen. Foruden disse målesteder findes yderligere måleorganer til overvågning og sikring af brændingsprocessen.

I stedet for den viste ristkøler kan der til køling af klinkeren anvendes en satellitkøler eller en køler af anden konstruktion.

På ristkølerens luftindstrømningsside måles køleristens transporthastighed og trykket under risten ved hjælp af måleorganer 105 og 106. Ved kølerudløbet måles klinkerstrømmen på et målested 102 og klinkerens indhold af fri kalk på et målested 125. I ristkøleren findes målesteder 110 og 111 og i udløbskammeret et målested 109 til måling af middelværdien for temperaturen i den klinker, der forlader roterovnen. Et målested 108 tjener til analysering af brændstoffet, medens den primære luftstrøm, der tilsættes brændslet i forbrændingsøjemed, måles på et målested 100. Brændselstrømmen i brænderen måles på et målested 112, medens et målested 119 tjener til måling af klinkertemperaturen i området ved ovnens materialeudløb. På et målested 104 måles roterovnens omløbstal, og på et målested 120 ovnvæggens temperatur. Et målested 121 indikerer positionen af temperaturmålestedet på ovnvæggen. I indløbskammeret 77 findes et målested 125 til måling af indløbskammertemperaturen samt målesteder 116 og 117 til diskontinuerlig eller kontinuerlig røggasanalyse. Et yderligere for processen relevant målested er beliggende ved råmeltilførselsstationen, hvor råmelstrømmen ved hjælp af en båndvægt måles på et målested 103. På et målested 101 måles råmelets CC^-indhold. Denne målestørrelse afledes fra en ligeledes ved hjælp af båndvægten effektueret råmelanalyse på et målested 113. Efter varmeveksleren er placeret et målested 118 til måling af røggastemperaturen samt målesteder 114 og 115 til måling henholdsvis af oxygenkoncentrationen og af CO-indholdet i røggassen. Disse målesteder sikrer sammen med målestederne 116 og 117 en fortløbende røggasanalyse. Som indstillingsled tjener et oliestrømsreguleringsorgan 74, et organ 79 til regulering af den i tidsenheden tilførte materialemængde, sugeblæseren 81's reguleringsorgan 82 samt et organ til regulering af roterovndrivmotoren 71's omløbstal .

ίο U7806 På målestederne er placeret i og for sig kendt måleinstrumenter, der arbejder efter almindeligt kendte måleprincipper, såsom termoelementer til gastemperaturmåling, pyrornetre til måling af stråling, tryksonder til trykmåling, måleblænder eller tællere til mængdemåling og tachodynamometre til måling af omdrejningstal samt kontinuerligt eller diskontinuerligt arbejdende analyseapparater til effektuering af de tilsvarende analyser. Analyserne kan dog også foretages manuelt.

Fig. 2 anskueliggør fremgangsmådens funktion og viser anordningen af de enkelte elementer til udøvelse af fremgangsmåden. De fra målestederne 100 til 125 leverede målestørrelser., der tilvejebringes direkte med undtagelse af måleværdierne fra målestederne 123 og 107» som repræsenterer forudbestemte værdier, tilføres først en del 2 af reguleringsindretningen, i hvilken del disse måleværdiers sandsynlighed kontrolleres. Her prøves værdiernes plausibilitet. Når herved en måleværdi i indretningen registreres som usandsynlig enten fordi den ændrer sig for hurtigt eller overskrider grænserne, udskilles denne værdi. De udskilte måleværdier erstattes med forudgående måleværdier eller med måleværdier fra andre målesteder med et lignende informationsindhold, såfremt der ikke findes forudgående måleværdier eller disse ligeledes er utroværdige. Således erstattes f.eks. 02- og C02-målingen i indløbskammeret 77 med de ud fra 02 og C02-andelen i røggassen efter varmeveksleren beregnede værdier for 02 og C02, såfremt den i indløbskammeret 77 installerede, diskontinuerligt arbejdende analyseanordning (f.eks. en vådudtagesonde med tilsluttet automatisk analyseringsanordning) har svigtet.

De fra koblingsdelen for sandsynlighedskontrollen udtagne til dels korrigerede data tilføres via mellemindretninger til dannelse af yderligere reguleringsstørrelser en indretning 1 til dannelse af den regulerende karakteriseringsværdi, der leverer den faktiske værdi for processens tilstand til reguleringsindretningen.

11 147806

Indretningen 1 til dannelse af karakteriseringsværdien får tilført de enkelte karakteriseringsstørrelser 3’, 4’, 5’» 6’, 7’, 8' repræsenterende enkelte varmemængder, karakteriseringsværdien 9’ for processens temperaturniveau, samt karakteriseringsstørrelsen 11' for materialestrømmen.

Udstrålingstabenes størrelse konstateres ved måling af ovnvæggens temperatur ud for forskellige ovnzoner ved hjælp af ovnkappepyro-meterets stilling og ovnvæggens temperatur i én karakteriseringsstørrelsesindretning 3. En indretning 4 til konstatering af karakteriseringsværdien for klinkerspildvarmen tilvejebringer en klinkerspildvarmeværdi 4’ ud fra målingen af klinkertemperaturen, måleværdien 44', klinkerstrømmen 11' og klinkerens varmefylde 12'. Røggassens varmemængde 5' fås ud fra røggasmængden 13' og røggassens varmefylde 14’, der konstateres ved hjælp af en indretning 14 ud fra røggastemperaturen 118 under anvendelse af forud fastlagte kurver. Spildgasmængden 13' bestemmes i indretningen til måling af spildgasmængden, hvilken indretning f.eks. kan arbejde efter den kendte VDZ-metode (offentliggjort i VDZ-særtrykket nr. 7), ud fra råmaterialemængden 15’, råmaterialets sammensætning 16 *, brændstofstrømmens størrelse 17’ og sammensætning 18‘, røggasanalysen 19' og den sammen med brændstoffet tilførte luftmængde 20' (primærluftmængden). I en indretning 12 og i indretningen 14 tilvejebringes værdierne for den pågældende varmefylde 12' og 14' via den pågældende temperatur (spildgastemperatur eller klinkertemperatur) i forbindelse med varmefyldekurver. Indretningerne 12 og 14 indeholder varmefyldekurverne enten i digital form eller i form af funktioner eller kurver.

Værdien for den teoretiske klinkerdannelsesvarme 6' dannes i en indretning 6 ud fra råmelanalysen og klinkerstrømmen 11'. Den af brændstoffet udvundne varmemængde 7f dannes i indretningen 6 ud fra brændstofanalysen 18’ og brændstofstrømmen 17*. Som sidste for processens styring væsentlige varmemængde konstateres den i køleren genvundne varmemængde 8’ på basis af den i en indretning 24 målte luftmængde, der tilføres ovnen fra køleren, på basis af denne luftmængdes temperatur 23', der er en middelværdi mellem temperaturerne på temperaturmålestederne 109, 110 og 111, og på basis af den i en indretning 21 målte varmefylde 21'. Herved 12 147806 dannes luftmængdeværdien 24’ i indretningen 24 ud fra brændstofstrømmen 17' og dennes sammensætning 18' og ud fra spildgasana-lysen 19' på materialeindføringsstedet.

Processens temperaturniveau 9’ dannes af differencen mellem klinkerdannelsestemperaturen 25’ og røggastemperaturen 10’ i en indretning 9. Røggastemperaturen 10' fås ud fra røggassens luftindhold og enthalpi ved hjælp af givne kurver i en retning 10.

Materialestrømmens størrelse 11* dannes af den tilførte råmelmæng-de 15', fremføringshastigheden 26' og en klinkerdannelsesfaktor 27' ved hjælp af en indretning 11, der i korrigerende øjemed får tilført tilstandsstørrelser 29’ og 29” fra køleren. Klinkerdannelsesfaktoren 27’ dannes fortløbende af forholdet mellem tilført råmelmængde 15’ og klinkermængde 28' i indretningen 11. Slutstørrelserne 3' - 9', der fås ved samvirket mellem reguleringsindretningerne, tilføres indretningen 1 og forarbejdes i denne til karakteriseringsværdien 1 *.

Fig. 2 viser en i denne henseende fordelagtig anordning af disse enkelte indretninger, der er indbyrdes forbundet på den i fig. 2 viste måde. Fig. 2 kan dog også betragtes som funktionsskema for et integreret reguleringsanlæg, hvor de enkelte indretninger repræsenterer på den viste måde indbyrdes forbundne funktionsblokke i en procesregnemaskine.

Den i indretningen 1 dannede karakteriseringsværdi 1* påvirker en reguleringsindretning 31, der ved sammenligning af den faktiske værdi og den nominelle værdi danner signaler til regulering af brændstofstrømmen 30’, der først og fremmest indstilles ved hjælp af en reguleringsalgoritme 31. Desuden sammenlignes brændstofindstillingsstørrelsen 30’ med en given nominel værdi og omdannes ved hjælp af en anden reguleringsalgoritme 36 til ‘en indstillingsstørrelse for råmelmængden. Indretningen til indstilling af den nominelle værdi for brændstofstrømmen påvirkes desuden af luftoverskudstallet 37', der i en indretning 37 dannes af brændstofanalysens enkelte størrelser og værdien for forbrændingsluft 13 147806 mængden. I indretninger 38 eg 39 underkastes reguleringssignalerne for brændstofmaengden og råmelstrømmen en kontrol ved hjælp af en begrænsningsmekanisme til begrænsning af indstillingssignalværdien. Størrelsen af begrænsningen 41' bestemmes fortløbende påny ud fra luftoverskudstallet 37' og et mindste luftoverskudstal 40', der er givet i forvejen som nominel værdi. Den nedre begrænsning for brændstofstrømmens indstillingsstørrelse 42’ konstateres særskilt enten: 1) I afhængighed af forafsyringen 49’, der bestemmes ud fra COg-indholdet i indløbskammeret 50', luftoverskudstallet 37'» den tilførte råmelmængde 15', brændstofstrømmen 17' og brændstofanalysen 18’, 2) i afhængighed af temperaturen 46· i indløbskammeret, brændstofstrømmen 17' og 3) brændstofstrømmen 17', den mindste brøndstofstrøm 43*» klinkerens sluttemperatur 44’ på det sted, hvor klinkeren forlader roterovnen, og den mindste sluttemperatur 45’.

Via en feed-back dannes i tilfælde af en aktivering af begrænsningsmekanismen 38 for brændstofstrømmens indstillingsværdi 30' karakteriseringsværdien 51' i en indretning 51. Denne karakteriseringsværdi påvirker reguleringsalgoritmen 36.

I reguleringsalgoritmen 31 sammenlignes karakteriseringsværdiens nominelle værdi med den faktiske karakteriseringsværdi 11, idet karakteriseringsværdiens nominelle størrelse dannes i en indretning 54 ud fra afvigelsen af indholdet 53' af fri restkalk i klinkeren fra den tilsvarende forudbestemt nominelle værdi 52'.

I indretningen 54 indføres desuden karakteriseringsværdistørrelsen. Herved bevirker indretninger 60 og 61 i tilfælde af væsentlige ændringer af gennemstrømningsmængden, at karakteriseringsværdiens nominelle størrelse og den nominelle værdi for brændstofstrømmens indstillingsstørrelse efter forudbestemte kurver bringes på valgte værdier.

Som supplement til den normale regulering af brændstofstrømmen og råmelstrømmen reguleres varmevekslerluftstrømmen 33', hvorved 14 147806 afvigelser af luftoverskudstallet 37’ fra sin nominelle værdi 57’ via reguleringsalgoritmen 34’ påvirker varmevekslerstrømmen 33'.

Til forbedring af den tekniske anvendelighed arbejdes der med yderligere reguleringstrin, der hver især kan erkendes ud fra reguleringsindretningernes indbyrdes forbindelser. Således øges f.eks. i tilfælde af en negativ tendens for temperaturprofilen 58’ og/eller ovnens driftsydelse 59’ karakteriseringsværdiens nominelle størrelse.

De målte processtørrelser indføres i en indretning til kontrol af deres anvendelighed til regulering af exergien. I tilfælde af for store afvigelser af processtørrelserne aktiveres enten en styreindretning, der normaliserer procesforløbet ved indgreb, der er uafhængige af reguleringen/ ved hjælp af karakteriseringsværdien, eller der kan omskiftes til manuel drift, hvilket sidste imidlertid ikke er vist i funktionsskemaet i fig. 2.

I, tilfælde af for store afvigelser af sinterzonetemperaturen indvirker svarende til temperaturgradienten og/eller gradienten for effektoptagelsen styreindretningen på råmelmængden og/eller 1 tidsafhængigt på ovnens omløbstal, hvilket dog heller ikke fremgår af -funktionsskemaet.

Indretningerne til konstatering af karakteriseringsstørrelserne henholdsvis karakteriseringsværdierne er forsynet med ikke viste tidskorrekturanordninger, der sørger for den tidsmæssigt korrekte korrelation mellem de enkelte størrelser, især ved bestemmelsen af karakteriseringsværdien.

Ligesom koblingsanordningen til bestemmelse af karakteriseringsværdien kan også anordningen til regulering af processen ved hjælp af denne karakteriseringsværdi bestå af enkelte regulatorer og reguleringsalgoritmer, der er indbyrdes sammenknyttet på den viste måde. De viste reguleringsindretninger kan dog også med fordel opfattes som funktionsblokke i en integreret reguleringsindretning, der kan være udformet som en procesregnemaskine, f.eks. med et indstikkortsystem, uden at dette kræver væsentlige ændringer i reguleringsmetoden eller det tilsvarende regulerings- 15 147806 apparatur. Fremgangsmåden og apparaturet ifølge opfindelsen er særlig velegnet til brænding af cement men tillige anvendelige ved brænding af kalk, dolomit og iøvrigt andre fortrinsvis i roterovne gennemførte brændingsprocesser.

Claims (20)

147806 Patentkrav :

1. Fremgangsmåde til regulering af brændeprocessen i et anlæg til brænding af cement og indbefattende en forvarmer, en roterovn og en køler, kendetegnet ved, at der af fortløbende tilvejebragte målinger dannes en exergien karakteriserende værdi (l1), og at brændingsprocessen reguleres ved hjælp af denne værdi.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at brændingsprocessen styres ved ændring af den beregnede nominelle størrelse (54') af exergiens karakteriseringsværdi d').

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den nominelle størrelse (54') af exergiens karakteriseringsværdi ændres i afhængighed af variationer i den brændte cements (52', 53') beskaffenhed.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at brændingsprocessens målte data (100'-125') bearbejdes i indretninger, fortrinsvis i procesregneapparater eller på anden vis arbejdende datamater, summatorer, divisorer, multiplikatorer (3-14, 19, 23, 24, 27) og tilføres en indretning (1) til dannelse af exergiens karakteriseringsværdi (1').

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at processtørrelsernes måleværdier tilføres en indretning (2) til kontrol af deres sandsynlighed, at usandsynlige måleværdier udskilles, og at de udskilte måleværdier erstattes med ækvivalente måleværdier med et lignende informationsindhold.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at der tilføres indretningen til dannelse af exergiens karakteriseringsværdi (1*) karakteriseringsstørrelser for enkelte varmemængder Ο'-δ'), nemlig den ved varmeudstråling tabte varmemængde (3'), klinkerspildvarmemængden (4'), spildgasvarmetabene (5 '), klinkerdannelsesvarmemængden (6'), 147806 den af brændstoffet udvundne varmemængde (7'), den fra køleren genvundne varmemængde (8'), samt for processens temperaturniveau (9') og for størrelsen (11') af materialestrømmen gennem klinkerdanne 1ses z onen.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 6, kendetegnet ved, at temperaturniveauet (9', 10'), på hvilket varmen til gennemførelse af processen stilles til disposition for denne, dannes af differencen mellem klinkerdannelsestemperaturen (25') og røggastemperaturen (10*) ved forbrændingen, og at røggastemperaturen (10') bestemmes ud fra røggassens luftindhold og enthalpi ved hjælp af givne kurver.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 6, kendetegnet ved, at materialestrømmens størrelse dl') dannes af den tilførte råmelmængde (15'), råmelets fremføringshastighed (26') og fordeling samt af en klinkerdannelsesfaktor (27'), og at den konstaterede størrelse for materialestrømmen (11') forbedres ved tilførsel af kølertilstandsstørrelser (29', 29").

9. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at reguleringsindretningen (31) ændrer brændstofstrømmen (30') og/eller råmelstrømmen (29'), fortrinsvis brændstofstrømmen (30'), i afhængighed af afvigelsen af exergiens faktiske karakteriseringsværdi (1') fra exergiens nominelle karakteriseringsværdi (54').

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at reguleringsindretningen (34) regulerer forvarmerluftmængden (82') i afhængighed af luftoverskuddet (37') ved forbrændingen. 1 2 3 4 5 Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at 2 reguleringsindretningen sammenligner den konstaterede brændstof 3 indstillingsstørrelse (30') med en forudbestemt nominel værdi 4 og herudfra via en anden reguleringsalgoritme (36) bestemmer 5 indstillingsstørrelsen for råmelmængden (29', 79'). 147806

12. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at værdien (30') for brændstofstrømmen begrænses i afhængighed af det ud fra gasanalyse bestemte luftoverskudstal (37').

13. Fremgangsmåde ifølge krav 9, 10, 11 eller 12, kendetegnet ved, at indstillingssignalernes størrelser begrænses variabelt i afhængighed af processens tilstand ved hjælp af en begrænsningsmekanisme (38, 39).

14. Fremgangsmåde ifølge krav 13, kendetegnet ved, at den nedre grænse for brændstofstrømmens indstillingsstørrelse (421) reguleres i afhængighed af forafsyringen (49*) i varmeveksleren og i afhængighed af brændstofstrømmen (17'), og at forafsyringen (49') bestemmes ud fra C02-indholdet (50') i materialeindstrømningskammeret (50'), luftoverskudstallet i indstrømningskammeret (37'), den tilførte råmelstrøm (15'), råmelanalysen (16'), brændstofstrømmen (17') samt ud fra brændstofanalysen (18').

15. Fremgangsmåde ifølge krav 13, kendetegnet ved, at karakteriseringsværdierne (51') for reguleringsalgoritmen (36) til tilvejebringelse af råmelindstillingsstørrelsen (29') ændres, når begrænsningsmekanismen (38) for brændstofstrømmens indstillingsstørrelse (30’) aktiveres.

16. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at en ændring af den nominelle værdi for det frie restkalk-indhold (52 *) direkte påvirker exergikarakteriseringsværdiens nominelle størrelse (54'j, og at faktiske værdier for indholdet af fri restkalk (53') sammenlignes med de pågældende nominelle værdier på klinkerprøveudtagetidspunktet til dannelse af regulerings afvigelsen. 1 2 3 4 Fremgangsmåde ifølge krav 9, 10 eller 11, kendeteg 2 net ved, at de faktiske værdier for brændstofstrømmen (17') 3 og råmelstrømmen (15') sammenlignes med deres pågældende ind 4 stillingsstørrelser (74', 79'), og at den pågældende difference 147806 via en reguleringsalgoritme (55, 56) indvirker på forvarmer-luftmængden (82 1).

18. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-17, kendetegnet ved, at exergiens nominelle karakteriseringsværdi forhøjes i tilfælde af en negativ tendens af den samlede proces' temperaturprofil (58') og/eller af ovnens driveffekt (59').

19. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-18, kendetegnet ved, at exergiens nominelle karakteriseringsværdi (54') og/eller den nominelle værdi for brændstofstrømmens indstillingsstørrelse (51') bringes på valgte størrelser efter givne kurver til ændring af den per tidsenhed passerende materialemængdes nominelle værdi.

20. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-19, kendetegnet ved, at der i tilfælde af for store afvigelser af processtørrelserne automatisk omskiftes til aktivering af en styreindretning til normalisering af processen ved hjælp af indgreb, der er uafhængige af exergikarakteriserings-værdireguleringen, og at styreindretningen i tilfælde af for store afvigelser af sinterzonetemperaturen fra den ønskede temperatur indvirker på råmelmængden svarende til temperaturgradienten (119') og/eller effektoptagelsesgradienten (122').

21. Reguleringsapparatur til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1-20 til regulering af brændingsprocessen i et cementbrændingsanlæg med en varmeveksler (78) til forvarmning af materialet, en roterovn (76) og en køler, kendetegnet ved, at det indbefatter en indretning (1) til bestemmelse af den processen beskrivende og exergien karakteriserende værdi (1') på basis af processtørrelser (100-125) målt ved hjælp af måleorganer, og en indretning til regulering af brændingsprocessen ved hjælp af denne værdi. 1 Reguleringsapparatur ifølge krav 21, kendetegnet ved, at det indbefatter et organ (114, 115) til kontinuerlig