DK177055B1 - Optimering af tørreprocessen i en roterende tørreovn til mineralske materialer primært til asfalt fremstilling - Google Patents

Abstract

Systemet er karakteriseret ved, at der er placeret et £mtal temperaturfølere inde i en torretromle, folerne viser en repræsentativ temperatur af de materialer, der tør res/opvarmes i den zone, hvor den pågældende føler er placeret. Ved at kombinere disse målte temperaturer med kendskab/måling af flow, temperatur og fugtighed af de materialer, der skal tørres, og temperatur og fugtighed afroggassen, kan en regule ringsenhcd/system med en simpel matematisk model af loneprocessen styre olie- eller gasbrænderen optimalt, så energiforbruget til tørreprocessen minimeres, og materiale spildet, der fremkommer ved en henholdsvis for høj eller for lav opvarmning, typisk ved opstart og nedlukning, næsten elimineres. Systemet kan anvendes både ved med stroms- og modstromstorretromler samt ved både enkelt- og dobbeltkammeret tørre- tromler for tørring og opvarmning afmineraiske materialer primært til asfalt fremstil ling.

Description

DK 177055 B1 5 Opfindelsens område

Den foreliggende opfindelse angår et system til optimering af tørreprocessen i en tørreovn.

Baggrund for opfindelsen 10 IUS 5083870 er beskrevet et mobilt asfaltværk. Asfaltværket har en tromle, der kan rotere om en akse. Tromlen er opdelt i to hovedafsnit, dog således at materialet frit kan transporteres inde i tromlen fra det første afsnit til det andet afsnit. Der er arrangeret brændere under tromlen der opvarmer og tørrer materialerne i tromlen, ligesom der er tilvejebragt midler for genindvinding af energien fra den varme luft fra tromlen.

15 Der er forskellige steder udenfor tromlen arrangeret temperaturfølere der regulerer brændernes energitilførsel.

Fra JP 4194107 er et andet asfalt værk kendt hvor den energi der tilføres tromlen hvori materialerne tørres og blandes styres efter temperaturmålinger. Målingerne udføres 20 kun i forbindelse med påfyldning af materiale i tromlen og når materialet forlader tromlen igen.

En tilsvarende opbygning er kendt fra GB1244569, hvori et anlæg til tørring af vegetabilske produkter er beskrevet. Her måles produkternes indgangs og udgangs tempe-25 ratur.

Fælles for de ovenfor nævnte anlæg er at de ikke registrér den aktuelle behandlingstemperatur materialet der skal tørres eller blandes udsættes for, men alene efter-justerer temperaturen i tromlen efter man ved udgangen har registreret en afvigelse, 30 der kræver mere eller mindre varme for at opnå den optimale process. Det betyder imidlertid at materialerne i tromlen, ikke bliver behandlet optimalt, på grund af for

P

2 DK 177055 B1 skydningen fra hvornår afvigelsen måles og til de optimale process parametre igen er tilvejebragt inden i tromlen.

Opfindelsens formål 5 Det er opfindelsens formål at tilvejebringe et system til optimering af tørreprocessen, således at energien anvendes optimalt, og spild af energi og materialer undgås eller mindskes.

Beskrivelse af opfindelsen 10 Systemet er karakteriseret ved, at der er placeret et antal temperaturfølere inde i tørretromlen. Føleren viser en repræsentativ temperatur af de materialer, der tør-res/opvarmes i den zone, hvor den pågældende føler er placeret. Ved at kombinere disse målte temperaturer med kendskab/måling af flow, temperatur og fugtighed af de materialer, der skal tørres, og temperatur og fugtighed af røggassen, kan en regule- 15 ringsenhed/system med en simpel matematisk model af tørreprocessen styre olie- eller gasbrænderen optimalt, så energiforbruget til tørreprocessen minimeres, og materialespildet, der fremkommer ved en henholdsvis for høj eller for lav opvarmning, typisk ved opstart og nedlukning, næsten elimineres.

20 Tørreprocessen til tørring af mineralske materialer, herefter bredt benævnt stenmaterialer, til asfaltfremstilling, er en energikrævende proces. Udover at tørre stenmateria-leme skal stenmaterialeme opvarmes til ca. 200° C for at have en passende temperatur til asfaltfremstilling. Hvor varme stenmaterialeme skal være, afhænger af den asfalt, der skal fremstilles. Men for at sikre, at den færdige asfalt har den rigtige temperatur, 25 når den forlader blanderen, skal stenmaterialeme opvarmes til en overtemperatur, der afhænger af, hvor stort varmetabet er fra stenmaterialeme forlader tørretromlen, til de anvendes i blanderen, og af temperaturen af de sammenblandede materialer har den rigtige sluttemperatur. Materialerne må på den anden side ikke overhedes for meget, da der ellers vil ske nedbrydning af bindemidlet (bitumen).

30 Samtidig skal temperaturen i den færdige asfalt også være tilstrækkelig høj til, at det varmetab, der sker fra asfalten forlader blanderen, opmagasineres i færdigvaresiloeme, i 3 DK 177055 B1 læsses på lastbiler, transporteres til udlæggemaskineme og sluttelig udlægges og komprimeres, ikke er større end tilladeligt.

Tørretromlen kan være både af medstrøms- og modstrømstype.

5

Systemet kan ved hjælp af temperaturfølere placeret i tørretromlen vise, hvorledes temperaturforløbet udvikler sig hen igennem tørretromlen. At følerne har en hurtig reaktionstid er afgørende for, at systemet virker optimalt. Derfor er kravet til følernes indbygning i tromlen samt følernes reaktionstid afgørende for optimal virkning.

10 Forskellen imellem temperaturerne i de forskellige zoner er et udtryk for den fordampning og/eller opvarmning, der sker i de enkelte zoner og er dermed et udtryk for den energi, der bruges.

Hele processen, fra de mineralske materialer doseres i en kolddosering til de er endt 15 som færdig udlagt asfalt, kræver derfor en meget grundig og optimal styring af temperaturen for at sikre, at der ikke tilføres mere energi end nødvendigt. Samtidig skal styringen af temperaturen også være optimal for at minimere spildopvarmning af materialer og minimere den mængde asfalt, der skal kasseres.

20 En god og optimal temperatur styring/registrering på de rigtige steder medvirker til, at der ikke tilføres mere energi end nødvendig til selve tørre- og opvarmningsprocessen, hvor den største mængde energi anvendes. Dette formål tilgodeses med et energiregu-leringssystem som anført i krav 1.

25 Yderligere foretrukne udførelsesformer er angivet i de afhængige krav.

Normalt foregår denne tørre- og opvarmningsproces i en roterende tørreovn, hvor det er vanskeligt at måle temperaturen under selve processen. Der har typisk været målt temperatur lige før materialerne transporteres ind i den roterende tørreovn, og derefter 30 har det ikke været muligt at registrere temperaturen, før de tørrede og opvarmede materialer forlader tørreovnen. Er temperaturen på materialerne ikke høj nok eller for høj, er det nødvendigt i første omgang at kassere materialerne. Materialerne kan herefter 4 DK 177055 B1 køres igennem tromlen igen for at opnå den rigtige temperatur, med deraf følgende unødigt mer-energiforbrug.

Ved dobbeltkammer-tromler tørres og opvarmes stenmaterialet i et indre kammer, 5 hvorefter materialerne forlader det indre kammer og føres over i et ydre kammer. Herefter bliver stenmaterialet ofte tilført en portion genbrugsmaterialer og bitumen. En af fordelene ved dobbeltkammer-tromler er netop muligheden for at genanvende en større mængde genbrugsmaterialer, der naturligvis på forhånd er nedknust/sorteret til passende komstørrelse-fraktioner. Opvarmningen og blandeprocessen fortsætter i det 10 ydre kammer. Her har det først været muligt at registrere temperaturen på det færdige asfalt ved udløbet af det andet (ydre) kammer. Er asfalten for varm eller for kold, skal asfalten kasseres. I disse typer tromler er der typisk et meget stort spild under opstart og nedlukning af produktionen. Har asfalten været for varm, skal det kasseres helt (da bindemidlet, bitumen, degenereres eller forkokser), og har asfalten ikke været varm 15 nok, kan det anvendes igen, men det er vanskeligt at styre et fornyet gennemløb af det ikke tilstrækkeligt varme asfalt, hvis det ikke køles helt, inden det gennemløber andet trin igen. Dette medfører et stort ressourcespild.

Udstyret og systemet ifølge opfindelsen giver i sin simpleste udformning operatøren et 20 hurtigt overblik over, hvordan temperaturen udvikler sig i stenmaterialeme i tørretromlen. Herved har operatøren mulighed for at reagere, dvs. ændre procesparametre ved skift i materialer, kapacitet og fugtighed og derved opnås mulighed for at få en mere ensartet temperatur i den færdige asfalt.

25 Udstyret består i sin simpleste udformning af et antal hurtigt reagerende temperaturfølere med indbygningskit til montering i tromlesvøbet, så den aktuelle stenmateriale-temperatur måles i de zoner, hvor temperaturføleren sider. De enkelte temperaturfølere monteres, så de sidder i en brænde- eller løfteskovl, og arbejder sammen med skovlen i hele rotationsforløbet, så den rigtige temperatur med mindst mulig slitage opnås.

30 Følerne monteres i udvalgte zoner i tromlen, så de mest repræsentative temperaturer gennem tromlen måles.

P

5 DK 177055 B1 Følerne er forbundet til en samleboks, hvori der sidder en trådløs sender og et batteri. Batteriet sørger for forsyningsspænding til temperaturføleme og til senderen, der trådløst sender signalerne til en modtager, der er monteret i nærheden aftørretromlen. Modtageren modtager her de trådløst overførte signaler. Herfra føres signalerne via 5 kabler til regulator og/eller en display-enhed.

I de senere viste eksempler er anvendt fire stk. hurtigt reagerende temperaturfølere.

I DE 100 46 289 Al har Herbert Rosenthai m.fl. beskrevet en metode til at registrere 10 temperaturen i stenmaterialeme inde i selve den roterende tørretromle, men de begrænser sig til kun at anvende en temperaturføler, der via en speciel skovl sikrer føleren mod slid. Ulempen ved den indbygning er, at temperaturføleren skal placeres i den zone af tørreovnen, hvor materialerne med sikkerhed er tørre, på grund af den specielle skovl indbygning. Samtidig gør den specielle skovlopbygning, at temperaturændrin-15 ger registreres langsomt.

At temperaturføleren skal indbygges i en zone, hvor materialerne med sikkerhed er tørre, er uhensigtsmæssigt, da der er mange faktorer, der har betydning for tørreforlø-bet af stenmaterialeme. Temperaturføleren bliver dermed placeret for langt inde i ov-20 nen, til at sikre den optimale justering på tilførsel af energimængden. Derudover er den langsomme reaktionstid, hvilket skyldes den specielle skovludformning, heller ikke fordelagtig med henblik på at sikre en optimal reaktion/justering til styring af energitilførslen.

25 DE 100 46 289 beskriver et eksempel på et system med en temperaturføler til at registrere temperaturen inde i ovnen, kort tid før materialerne forlader tørretromlen. Det er således kun en begrænset ekstraværdi denne måling angiver - kun nogle sekunder, før materialerne alligevel forlader ovnen, og temperaturen kan måles på normal vis. I den fase af tørreprocessen er det så sent, at det er vanskeligt at ændre meget på den endeli-30 ge temperatur, specielt med henblik på energibesparelse.

Der er for kort tid til at tilføre mere effekt, så materialetemperaturen kan øges, og det er for sent at reducere effekttilførslen for at sænke temperaturen. Følerens placering DK 177055 B1 ί 6 og træghed gør, at der ikke kan nås nogen indregulering af en hurtig ændring af indløbsforholdene. DE 100 46 289 medtager endvidere en beskrivelse af en registrering af røggastemperaturen. Røggastemperaturen reagerer på en eventuel ændring af mate-rialeflow, materialesammensætning og materialefugtighed, men hvilken er det ikke 5 muligt at afgøre, hvorved denne måling ikke kan anvendes til regulering i forhold til de materialer, der er i et tørreforløb inden i ovnen. Ændringen fortæller ikke noget om det er flow, sammensætning eller fugtighed, der ændres, hvorfor den ikke giver en god information til energireguleringen uden også at kende til flere parametre.

10 Det er således ikke tilstrækkeligt kun at anvende røggastemperaturen og kendskab til materialetemperaturen for at få en optimal regulering.

For at komme over disse uhensigtsmæssigheder, specielt med hensyn til at forbedre reaktionstiden, angiver nærværende opfindelse anvendelsen af en anden type tempera-15 turføler samt ændret indbygning af temperaturføleren. Endvidere medfører denne ændrede indbygning af temperaturføleren, at temperaturføleren ikke er så afhængig af, at føleren er placeret i en zone, hvor materialerne med sikkerhed er tørre.

Den indbygning, vi har udviklet, gør, at føleren kan placeres i en vilkårlig zone. Føle-20 rens indbygnings måde sikrer, at der er materialer omkring føleren, også når den place res i en af de sidste zoner, hvor materialerne netop hedes op til deres ønskede temperatur.

Selve tørreprocessen forløber ved først en opvarmning af materialerne fra indgangs-25 temperaturen til en temperatur omkring de 100° C. Ved denne temperatur tørres materialerne ved, at den fugt, der er i materialerne, fordampes. Når materialerne er tørre, kan ophedningen af materialerne begynde, og sluttelig sker der en stabilisering af temperaturen i materialerne, inden de forlader tørretromlen. Ved at placere temperaturfø-leme i disse forskellige zoner, kan der fås et mere eksakt billede af opvarmningen af 30 materialerne, og der kan reageres tidligere på en ændring af de materialer, der er på vej ind i tromlens tørreproces.

7 DK 177055 B1

Temperatursignaleme fra tørretromlen føres tilbage til et styresystem, der varetager brænderreguleringen ud fra vægtning af de enkelte føleres betydning i tørretromlen,

Ved hjælp af temperaturmålingeme og deres indbyrdes vægtning samt måling af den mængde mineraler, der tilføres tromlen, beregner styringen den mængde energi, der 5 skal tilføres tørretromlen for at opnå den ønskede sluttemperatur på mineralerne. I beregningerne kan der tages højde for udetemperaturen, restvarmen samt indirekte, eller eventuelt direkte, den fugtmængde, der er i materialerne på vej ind i tørretromlen.

Ved at kombinere disse temperaturmålinger med en simpel matematisk model af tør-10 reprocessen kan selve energitilførslen styres mere nøjagtigt. Hvis temperaturmål ingeme i tørretromlen yderligere kombineres med flow, temperatur- og fugtighedsmå-ling af de materialer, der tilføres tørretromlen, og temperatur- og fugtighedsmåling af røggassen, der forlader tørretromlen, opnås en endnu mere nøjagtig temperaturstyring af stenmaterialeme og dermed et mere optimalt energiforbrug.

15

Med disse tiltag fungerer temperaturmålingen ved tørretromlens udløb blot som en kontrol på, at tørreprocessen er foregået som planlagt.

Tidligere var det denne temperaturmåling af materialerne efter tørretromlen sammen 20 med røggastemperaturen, der blev anvendt til regulering af energitilførslen

For yderligere at optimere styringen af energitilførselen kan lufttemperaturen og luftfugtigheden af indsugningsluften måles og anvendes i reguleringen afbrænderen.

25 En yderligere optimering og reduktion af energiforbruget kan opnås ved at føre den rensede røggas gennem en varmeveksler, der så opvarmer indsugningsluften til tørretromlen.

Reguleringssystemet kan, hvis der holdes regnskab med masseflowet af de mineralske 30 materialer, forbedres yderligere, både med hensyn til tilpasning af varmetilførslen og tørreprocessen. Erfaringen er, at ca. 8% af masseflowet af de mineralske materialer ind i tørreprocessen forlader tørreprocessen sammen med røggassen, ligeledes transporteres det fordampede vand med røggassen ud fra tørreprocessen. Den del af mas- ί δ DK 177055 B1 seflowet af de mineralske materialer, der forlader tørreprocessen sammen med røggassen, udskilles i røggasfilteret, dels som grov filler og dels som fin filler. Filler, der forlader tørreprocessen med røggassen, opvarmes kun til røggastemperaturen og modtager derfor ikke helt så meget energi til opvarmning som det resterende mineralske 5 materiale.

Reguleringsalgoritmen kan forfines yderligere ved, at den matematiske model udbygges, således at partikelstørrelsen af de mineralske materialer og deres varmeover-gangsegenskaber medtages. Herved kan energiforbruget og tørreprocessen yderligere forbedres.

10

Ved en mere optimal styring af energitilførslen opnås både en reduktion af energiforbruget og ikke mindst en reduktion af spildet under opstart og nedlukning af tørreprocessen. Denne reduktion af spild og dermed energi er endnu mere udpræget ved dob-beltkammertromleme, hvor det ofte er nødvendig at kassere et anseeligt antal tons 15 asfalt, inden processen er oppe at køre med stabil temperatur og igen, når tørreprocessen lukkes ned.

Modellen kan også sikre, at der i opstartsfasen køres med en lille overtemperatur til at opvarme hele materialetransporten og opbevaringen af materialerne, lige fra materia-20 lerne forlader tørretromlen, til materialerne ligger i stensiloeme i blandertåmet, klar til brug for fremstilling af asfalten.

Tørreprocessen af mineralske materialer til asfaltfremstilling er en energikrævende proces. Energikilden er typisk en olie- eller gasbrænder med en effekt på op mod 25 25 MW, så selv en lille reduktion på nogle ganske få % vil være meget attraktivt for at reducere omkostningen ved asfaltproduktion.

Yderligere kan brændeprocessen optimeres ved at måle iltprocenten (O2) og kulilteprocenten (CO). Herved kan brænderen reguleres optimalt.

T egningsbeskri velse

Figur 1 viser temperaturforløbet i en tørretromle

Figur 2 viser temperaturfølerindbygning 30

P

9 DK 177055 B1

Figur 3 viser en typisk placering af 4 temperaturfølere i en enkeltkammeret tørretromle.

Figur 4 viser en skematisk opbygning af reguleringssystemet.

Figur 5 viser en simplificeret matematisk model af tørreprocessen.

5

Figur 1 viser en skematisk repræsentation af temperaturforløbet i en tørretromle, hvilken skematisk er illustreret i fig.3. Temperaturforløbet i en tørretromle kan opdeles i forskellige faser, hvor 1. fase er en opvarmningsfase, hvor materialerne opvarmes fra indgangstemperaturen op til knap 100° C. 2. fase er en fordampningsfase, hvor materi-10 aleme tørres og vandet fordampes. I denne fase bevarer materialerne temperaturen på omkring 100° C. 3. fase er næste opvarmningsfase, hvor materialerne opvarmes fra ca.

100° C til ca. 170° C. 4. fase er stabiliseringsfase, hvor materialernes temperatur stabiliseres omkring 180° C.

15 Ud fra kendskabet til indløbstemperaturen, temperaturen i 1. zone, tromleopbygning og transporthastighed i tromlen kan punktet, hvor temperaturen når de ca. 100° C, beregnes, Dette punkts placering vandrer frem og tilbage i tørretromlen afhængig af ma-terialeflow, temperatur, fugtighed og den tilførte energi. Ligeledes kan positionen for, hvor i tromlen materialerne når den ønskede temperatur, bestemmes, hvorefter materi-20 alemes temperatur skal stabiliseres (varmen skal trænge ind i de større materialer).

Ligeledes kan dette punkts placering vandre frem og tilbage i tørretromlen afhængig af materialeflow, temperatur, fugtighed og den tilførte energi. Ved at fastlægge øvre grænser for, hvor langt inde i tromlen disse forhold, henholdsvis fordampningspunktet og temperaturstabiliseringspunktet, senest skal nås, kan energitilførslen bestemmes, 25 når materialeflow og flere af de øvrige parametre kendes. I det her viste eksempel er der placeret fire temperaturfølere i tørretromlen, markeret med TI, T2, T3 og T4, derudover er materialernes indløbstemperatur angivet med Tind og materialernes udløbstemperatur angivet med Tud· 30 Figur 2A viser et skematisk tværsnit af en tørretromle (2). Tromlen er vist i 2 snit, højre side med løfteskovle (4), venstre side med brænderskovle (8). Skovlene er udformet efter samme princip, men hvor løfteskovlene er udformet således, at materialerne gradvist falder af under tromlens rotation, hvorved materialerne falder ned gen-

P

10 DK 177055 B1 nem den varme luftstrøm igennem tromlen, så er brænderskovlen udformet således, at materialerne beholdes inde i skovlen, hvorved materialerne ikke falder ned i flammezonen (eller varmezonen) for brænderen. Figuren viser også, hvorledes temperaturfø-leme er indbygget i henholdsvis en løfteskov] (6) og i en brænderskovl (10). Det er 5 således ikke alle løfte- og/eller brænderskovle, der har indbygget temperaturfølere, men kun et antal svarende til, hvad der er nødvendigt for at kunne følge temperaturudviklingen inden i tørretromlen (2). Indbygningen af temperaturføleren er vist i detaljer i fig. 2B, se beskrivelse nedenfor.

10 Figur 2B viser temperaturfølerindbygningen i en løfteskovl (6) i en tørretromle (2). Løfteskovlen (6) består af et bukket profil (30) typisk fremstillet i stål, der i det hulrum (32), profilet danner mellem profil (30) og tromlens (2) inderside under sin rotation, opsamler en portion materiale, proportionalt med den mængde materiale, der befinder sig i tromlen. Princippet er, at under skovlens (4, 6) bevægelse rundt med trom- 15 len bevæger skovlen sig fra en nedre position gennem materialerne og løfter en portion materiale med op ud fra materialemængden. Når den bevæger sig op i rotationen, fra 0 til 90 grader (0° er det laveste punkt), opsamler skovlen (4, 6) materialer. I rotationen fra 90- 180 grader begynder materialerne gradvist at falde/drysse ud fra skovlen. Denne uddrysning fortsætter i rotationen 180 - 270 grader.

20 I enkelte af skovlene er arrangeret en temperaturføler. For at beskytte føleren er denne arrangeret i en plov (34). Ploven er opbygget af en øverste beskyttelse (18) og en underste beskyttelse (16), således at selve temperaturføleren 14 er beskyttet. Dette vil blive nærmere beskrevet med henvisning til fig. 2C.

25

En del af materialerne fanges af ploven og lægger sig bag ploven, således at der hele tiden er materialer, der har kontakt med ploven og dermed kan overføre materialernes temperatur til føleren. I rotationen fra 270 - 360 grader skrider/drysser de opsamlede materialer ned fra ploven samtidig med, at der igen er ved at være materialer foran 30 ploven. For at sikre, at ploven stort set tømmes for materialer ved hvert nedløb, er der lavet et frirum (36) mellem plov (34) og skovlens (6) bund. Plovens (34) opbygning og placering i forhold til skovlen (6) sikrer, at der altid er materialer i berøring med 11 DK 177055 B1 føleren, således at temperaturen i materialerne bedst muligt kan overføres til ploven og registreres af den hurtigt reagerende temperaturføler.

Temperaturføleren (14) er fastgjort mod en muffe (22) med en klembøsning (20) med 5 justeringsmulighed. En rør beskyttelse (24) ved isolering er arrangeret omkring muffen (22) og klembøsningen (24).

Figur 2C viser et snit af ploven (34), hvor det er vist, at temperaturføleren (14) ligger beskyttet mellem øverste beskyttelse (18), som i dette eksempel er bagsiden af et vin-10 keljem, og underste beskyttelse (16), hvilken i dette eksempel er et påsvejst rundjem.

Ved det rette forhold mellem vinkeljemets størrelse og rundjemets diameter opnås, at temperaturføleren lige netop kan være mellem vinkeljem og rundstål og dermed beskytte temperaturføleren; men alligevel tillade en hurtig og god transmittering af varmen fra materialerne til temperaturføleren (14). Forholdet mellem vinkeljem og rund-15 jem gør også, at der er to fordybninger (38, 40), der griber/samler materialer under plovens (34) nedadgående bevægelse i tromlen.

Figur 3 viser en typisk placering af 4 temperaturfølere (12) i tørretromlen (2). Skitsen viser også temperaturføleren (42), som måler temperamren på røggassen, som forlader 20 tørreprocessen og den infrarøde temperaturføler (26), der måler stentemperaturen på materialerne, der forlader tørretromlen. For princippets skyld er også vist placeringen af brænderen (28) i en modstrøms tørretromle.

Figur 4: Viser et flowdiagram af hele tørreprocessen med de indgående parametre.

25 Der er indikeret, hvilke parametre der måles og sendes til styresystemet, angivet som henholdsvis Input og som Output, hvor de enkelte parametre indgår i selve procesreguleringen. Ud fra den målte parameters betydning for processen vægtes parameteren. Styresystemet beregner ud fra et ønsket masseflow af tørrede materialer ved en ønsket temperatur den nødvendige energitilførsel. Ud fra de parametre, der registreres, kan 30 styringen så regulere den tilførte energimængde og dermed den nødvendige brænderydelse. Styresystemet er selv i stand til at moderere den tilførte energimængde både under opstart og nedlukning af tørreprocessen, således at den ønskede materialetemperatur nås uden unødigt spild.

P

12 DK 177055 B1

De temperaturer, der registreres i tørretromlen, benyttes til at beregne, hvilken position materialerne har, når de er i fordampningszonen, og hvilken position materialerne har, når de er i stabiliseringszonen. Brænderreguleringen overvåger ligeledes alle procesparametrene, der sendes til styringen, for at de ligger inden for fastsatte grænse-5 værdier for at sikre, at styringen af brænderen ikke kommer ud i kritiske situationer. Styresignalemes flowstreger til og fra styringen er ikke vist af hensyn til overskueligheden.

Figur 5 viser den simple matematiske model, hvor de indgående parametre er angivet.

10 Selve de matematiske formler er ikke angivet, men de parametre og værdier, der udregnes, er anført.

I eksemplet er angivet nogle typiske værdier for de måleparametre, som skal anvendes ved beregningerne. Parametrene kan være målt, beregnet eller estimeret afhængig af udbygningsgraden af systemet.

15

Eksemplet er energiforbruget beregnet ved en kapacitet på 180 tons/time svarende til 50 kg/s. Af beregningseksemplet kan ses, at der medgår ca. 41 % til opvarmning af stenmaterialeme, ca. 41 % til opvarmning og fordampning af vandet, ca. 3 % til opvarmning af filleret, ca. 13 % til opvarmning af luften og ca. 0,1 % forsvinder som 20 varmestråling fra tørretromlen ved en isoleringstykkelse på 50 mm stenuld. 1-2 % af den tilførte energimængde forsvinder i øvrigt, her angivet som virkningsgrad.

Modellen angiver en simpel energimodel for systemet. Modellen udbygges med estimeringer af, hvor i tørretromlen fordampningspunktet ligger, og hvor ophednings-25 punktet ligger, hvorved energimængden ved varierende belastninger, dvs. materialemængde, flow osv., bedre optimeres, således at der ikke ændres på energitilførslen, før processen kræver det. Herved sikres den mest ensartede temperatur af de opvarmede stenmaterialer.

9 13 DK 177055 B1

Liste over positionsnumre: 2 tørretromle 4 løfteskovle 5 6 løfteskovl med temperaturføler 8 brænderskovle 10 brænderskovl med temperaturføler 12 temperaturføler med beskyttelses panser 14 temperaturføler 10 16 underste beskyttelses panser til temperaturføler 18 øverste beskyttelses panser til temperaturføler med materiale lomme 20 klembøsning til fastgørelse af føler med justeringsmulighed 22 muffe ti! fastgørelse af pos 20.

24 rør beskyttelse ved isolering 15 26 temperaturføler ved udløb af tørretromle, infrarød 28 brænder, gas eller fuelolie, med blæser 30 bukket profil 32 hulrum i skovlen 34 plov 20 36 fri rum 38,40 fordybninger i plov 42 røggastemperatur føler, røggas ud fra tørretromle

Claims (9)

14 DK 177055 B1

1. Energireguleringssystem til regulering af energitilførslen til en tørreproces i en tørretromle, specielt for tørring af mineralske materialer primært til asfaltproduktion, 5 hvor tørretromlen omfatter midler for tilsætning af luft, midler til afledning af røggas, samt midler til opvarmning, hvor der er tilvejebragt midler for to eller flere temperaturmålinger af de mineralske materialer fra forskellige zoner i tørretromlen, samt midler til måling af og/eller midler for opnåelse af kendskab til materialeflow, materialetemperaturen og materialefugtigheden af de mineralske materialer, før disse introduce-10 res i tørretromlen, hvor en reguleringsalgoritme på baggrund af en simpel matematisk model af tørreprocessen i tørretromlen under anvendelsen af de to eller flere tempera-turmålingeme fra tørretromlen, måling af røggastemperaturen og målingerne af/kendskabet til materialeflowet, -temperatur og -fugtighed sikrer en optimal styring af energitilførslen til tørreprocessen i tørretromlen, således at stenmaterialeme altid 15 har den ønskede temperatur, når de forlader tørretromlen, hvor temperaturmålingeme tilvejebringes ved hjælp af et antal temperaturfølere, hvilke temperaturfølere er indbygget i en eller flere løfteskovle og/eller brændeskovl inden i tørretromlen, således at temperaturføleren beskyttes bag et buk fra fastgørelsen af skovlene, enten hvor denne fastgøres til tromlevæggen eller til en skovlrotationsaksel arrangeret inden i tørretrom-20 len.

2. Energireguleringssystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at antallet af temperaturfølere i en tørretromle af den type, der har et enkelt kammer, er mindst fire stk., hvor tørretromlen er opdelt i fire zoner; en første opvarmningszone, en fordampnings- 25 zone, en anden opvarmningszone og en temperaturstabiliseringszone, således at der mindst er en temperaturføler i hver zone.

3. Energireguleringssystem ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at antallet af temperaturfølere i en tørretromle af den type, der har dobbelt kammer, er mindst seks 30 stk., hvor tørretromlen er opdelt i fire zoner; en første opvarmningszone, en fordampningszone, en anden opvarmningszone og en temperaturstabiliseringszone , samt mindst en temperaturføler ved indgangen af det andet kammer og en temperaturføler omkring midten af det andet kammer. 15 DK 177055 B1

4. Energireguleringssystem ifølge et eller flere af krav 1 til 3, kendetegnet ved, at fugtigheden i røggassen fra tørretromlen og/eller temperaturen af indsugningsluften til tørreprocessen og/eller luftfugtigheden af indsugningsluften til tørreprocessen måles og anvendes i reguleringssystemet. 5

5. Energireguleringssystem ifølge et eller flere af krav 1 til 4, kendetegnet ved, at masseflowet fra tørreprocessen registreres ved, at de mineralske materialer ud af tørretromlen og filler mængden, der opsamles i et røggasfilter, vejes og registreres.

6. Energireguleringssystem ifølge et eller flere af krav 1 til 5, kendetegnet ved, at indsugningsluften til tørreprocessen forvarmes med den rensede røggas, dvs. røggas, der har passeret et røggasfilter fra tørreprocessen.

7. Energireguleringssystem ifølge et eller flere af krav 1 til 6, kendetegnet ved, 15 at der i den matematiske model medtages de mineralske materialers komstørrelser og varmeovergangsegenskaber i transmissionen af varme fra luftstrømmen til de enkelte partikler samt varmestrålingen fra midlerne til opvarmning til de enkelte partikler for yderligere optimering af reguleringsalgoritmen. 20 8. Tørretromle til tørring af fortrinsvist mineralske materialer, hvor tørretromlen om fatter en roterbar cylindrisk tromle, hvilken i brug er arrangeret med rotationsaksen i en vinkel forskelligt fra vandret, på hvilken cylindrisk tromles indervæg er arrangeret et antal skovle, hvor der inden i et antal af skovlene er arrangeret en temperaturføler, hvilke temperaturfølere kan formidle temperaturmålinger fra føleren til et centralt op-25 samlingslager.

9. Tørretromle ifølge krav 8 kendetegnet ved, at hver temperaturføler er monteret i en plov, hvilken plov beskytter føleren, hvor ploven kan have en øverste og en underste beskyttelsesprofil fremstillet af et varmeledende materiale, der tilsammen i 30 det mindste delvist omslutter temperaturføleren, samt at ploven valgfrit kan være udformet, så den midlertidigt tilbageholder en del af det mineralske materiale.