EP3205965A1 - Adaptation of rotating furnace forms to target forms in rotating furnaces - Google Patents
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- EP3205965A1 EP3205965A1 EP16155363.1A EP16155363A EP3205965A1 EP 3205965 A1 EP3205965 A1 EP 3205965A1 EP 16155363 A EP16155363 A EP 16155363A EP 3205965 A1 EP3205965 A1 EP 3205965A1
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- F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
- F27D2021/005—Devices for monitoring thermal expansion
Definitions
- the invention relates to a cooling system for a rotary kiln rotating along a rotation axis for the local adaptation of a present rotary kiln shape to a desired shape, to a rotary kiln with such a cooling system and to a corresponding method with such a cooling system.
- Rotary ovens are used for continuous processes in process engineering.
- a rotary kiln usually consists of a partly many meters or several tens of meters long cylindrical rotary kiln with a furnace shell usually made of metal.
- the furnace shell is slightly inclined in order to bring about with the circulation of the furnace shell a transport of the material inside along the axis of rotation of the furnace shell in the furnace from the higher inlet side to the lower outlet side.
- the material to be processed can be different, for example solids, rocks, sludges or powders.
- the required process temperature can be generated directly or indirectly in the rotary kilns.
- the rotary kiln is heated directly, for example by a lance as a burner on the outlet side of the rotary kiln, which is located approximately centrally in the rotary tube.
- Direct heated rotary furnaces are used, for example, for cement production, lime burning, ceramic glass melting, metal melting, iron ore reduction, activated carbon production and other applications.
- the directly heated rotary kilns are operated at very hot temperatures. For example, in cement production, the raw materials, including limestone and clay, ground and fired in the rotary kiln at about 1450 ° C to so-called clinker and then cooled after leaving the rotary kiln and further processed.
- Rotary yards that are exposed to these high temperatures have one Oven jacket made of stainless steel or high-temperature steel, which can be exposed to temperatures between 250 ° C and 500 ° C. Since the temperatures in the field of direct heating are significantly higher, the furnace shell made of steel on its inside is provided with a refractory lining of a variety of bricks or tiles made of a high-temperature ceramic. The thickness of the lining determines the temperature that the steel jacket feels during the process. If during operation radial nonuniform temperatures occur due to faults or damage in the refractory lining, the furnace shell may warp locally and change from the original circular shape (nominal shape) to an oval or irregularly bulged shape (local rotary kiln shape).
- a cooling system for a rotary kiln rotating along a rotation axis for locally aligning a present rotary kiln mold with a desired shape comprising an arrangement of one or more cooling modules for applying cooling liquid from outside onto the rotating kiln casing in an impact area in one the section corresponding to rotation about the furnace shell for local thermal deformation of the furnace shell in the impingement area, wherein the cooling module (s) are arranged spaced from the furnace shell and each comprise a controllable switching valve and a fan nozzle for emitting a pulsed fan-shaped cooling liquid jet, and wherein the cooling system at least one measuring unit with at least one fixedly arranged measuring sensor suitable for the continuous determination of distances in a predetermined direction between the measuring sensor and the rotating furnace shell in the circumferential section and the Bere tion of a location-dependent difference between the calculated from the specific distances existing rotary kiln shape and the desired shape, wherein a cooling system control based on the location-dependent difference, the switching valve for applying
- the term “equalize” refers to the change of the rotary kiln shape in the direction of the desired shape. Matching thus means that the difference between the present rotary kiln shape and the desired shape is reduced, not necessarily but that the present rotary kiln shape is already equal to the desired shape.
- the term “local approximation” refers to the fact that the cooling system can only cause deformation in the area of the cooling modules and the impact area. Thus, the deformations are limited to the impact area and thus only local. For the treatment of other sections of the furnace shell, the cooling system would have to be offset with the measuring sensor along the axis of rotation of the rotary kiln.
- the impact area refers to the area in which the cooling liquid impinges on the furnace shell for cooling the furnace shell.
- the section of the furnace shell to be cooled is defined by the impact area and the rotary kiln rotating about its axis of rotation.
- impact area the area in which cooling water has been applied (impact area) runs around the furnace shell in the circumferential direction once every complete turn.
- This peripheral area thus forms the section of the furnace shell in which thermal deformations of the furnace shell can be produced with the cooling system according to the invention.
- the measurement sensors used to measure the distance between the measurement sensor and the rotating furnace shell may be any suitable sensors.
- the vapor formed by evaporation of the cooling liquid on the furnace shell affects the distance measurement only slightly, since the temporal evolution of the steam can be controlled by the choice of the pulse frequency of the cooling liquid jet. Since the present rotary kiln shape is determined by the measured distances, it is first necessary to measure the distances between the measuring sensor and the kiln shell over at least one complete revolution of the kiln shell. For the calculation of the rotary kiln form, the measuring sensor must be mounted stationary, so that any specific changes in distance, which is concluded on a furnace shell deformation, not caused by spatial fluctuations of the measuring sensor.
- the person skilled in the art is able to mount the measuring sensor correspondingly solid and design stationary. With the stationary mounting of the measuring sensor and the direction is determined (predetermined), in which the distance to the furnace shell is measured with the measuring sensor.
- the furnace shell can have different local deformations along one revolution in different regions, so that the distance measurement can result in different differences in position compared to the target shape, so that the difference between the present rotary furnace shape and target shape along a revolution is location-dependent.
- the cooling system is a system of cooling modules and a cooling system control, which is in addition to the measuring unit with the individual cooling modules via one or more data lines, preferably a data bus, connected to control the respective switching valves.
- the individual cooling modules are connected by one or more media lines with a cooling fluid supply of the cooling system.
- the media lines can be designed separately from the individual cooling modules or supply the cooling modules in parallel with cooling fluid via a central media line.
- the switching valves within the cooling modules in front of the respective fan nozzle in the respective media lines are arranged at a suitable position.
- the individual components of the cooling system such as data or media line (s) and the controllable switching valves can be selected by the skilled person for the particular application, in particular adapted to the required flow rate of the cooling liquid.
- the switching valves can be operated by the cooling system control, for example, so that is switched back and forth between a fully open and a fully closed state, so that the flow rate of the coolant through the fan nozzle has idealized a rectangular profile.
- a pulsed jet of cooling liquid is used in the cooling system according to the invention, where cooling liquid pulses alternate with rest phases without cooling liquid between the pulses. This is advantageous, on the one hand to achieve a good cooling effect locally, but without the thermal deformation of the furnace shell in the impingement area is too strong.
- Too much cooling for example, due to a continuous jet of cooling fluid would cause intolerable stresses and deformations in the material of the furnace shell and possibly warp or bend the furnace shell even further, so that the rotary kiln may become inoperative.
- Deformations of the furnace shell which do not bend the rotary kiln, but lead to a detachment of the thermal insulation materials on the inside of the furnace shell, can also have very negative consequences for the operation of the rotary kiln, as the furnace shell material in the areas where it is unprotected inside the process temperature is exposed in the oven, can even melt. The latter also leads to the destruction of the rotary kiln.
- the pulses of cooling fluid have a pulse length per pulse and a frequency of pulses per unit time.
- the average flow rate can be controlled both via the pulse length and via the frequency of the pulses (pulse frequency).
- the cooling liquid is continuously applied to the impact area, while in the time between the respective pulses no cooling liquid impinges on the furnace shell. Only the cooling liquid of the next pulse then hits the furnace shell again.
- the short-term local maximum thermal deformation can be set via the pulse length, while the time-averaged thermal deformation is set via the pulse frequency relative to the pulse length.
- any liquids can be used, which reduce the surface temperature by means of impact and evaporation on a hot surface and thus can exert a thermal stress on the furnace shell material and sufficient have low viscosity, so that they can be sprayed through a nozzle.
- An embodiment of suitable cooling liquids is water.
- the cooling system controller used for the control can be one or more suitable processors for evaluating the measurement data and for calculating the required pulse frequencies and pulse lengths depending on the location and time of the cooling modules and the furnace positions on the respective peripheries, one or more microcontrollers for controlling the switching valves and a suitable Storage medium for time and position-dependent storage of the temperature data include.
- the person skilled in the art is able to select the appropriate hardware components for the cooling system control.
- the desired shape is stored in the cooling system control for further control and can optionally be changed by the operator of the rotary kiln.
- the desired shape is in cylindrical furnaces ideally a cylindrical shape.
- the present rotary kiln shape can be kept at least in the sprayable by the coolant jet area of the furnace shell in the sol-shape or at least very close to the desired shape, so that critical deformations for the intended operating time are excluded or very unlikely.
- the cooling liquid must impinge as reproducibly as possible on the impact surface of the furnace shell.
- the line pressure required at a set distance between the fan nozzle and the furnace shell, so that the coolant jet can impinge on the intended impact area without interference from external influences such as wind, is suitably selected by the person skilled in the art.
- the fan nozzle can be arranged for example at a distance of 1 m to 1.5 m to the furnace shell. At line pressures in the coolant lines of 3 bar - 6 bar, the coolant jet jet hits the furnace shell in an easily adjustable and reproducible manner.
- the fan nozzles are aligned substantially perpendicular to the impact area on the furnace shell. In other embodiments, other alignment and thus cooling liquid beam angles can also be selected. Fan nozzles here denote nozzles that expand at least in one plane a jet with an opening angle dependent on the nozzle.
- the cooling system according to the invention thus makes it possible to reliably avoid faults or damage in the refractory lining, which in turn makes possible a longer service life of the rotary kilns.
- the measuring unit is configured to measure, at least periodically, the distance between the measuring sensor and the furnace shell at least for a number of measuring points on the furnace shell along the circumferential direction.
- a periodic measurement facilitates the evaluation and calculation of the rotary kiln shape, since the measuring points are distributed symmetrically along a circulation around the kiln shell.
- the measuring sensor for this purpose comprises a transmitter unit for emitting a measuring signal and a receiver unit for Receiving the measured from the furnace shell measuring signal and the measuring unit determines from the transmitted and received measuring signals the distance, preferably the measuring signal is a light signal in the visible spectral range, a laser signal, an ultrasonic signal and / or a radar signal.
- the measurement signal preferably strikes the surface of the furnace shell in the radial direction.
- the measurement signal can hit the surface of the furnace shell at a different angle and be reflected from there again at the geometrically predetermined angle.
- the receiving unit would have to be arranged in a suitable position for receiving the reflected measuring signal.
- the above distance measuring units are fundamentally known to the person skilled in the art.
- Advantageous for the cooling system according to the invention would be measurement signals that are not or only slightly influenced by the resulting during spraying of the furnace shell steam. Therefore, radar signals and ultrasonic signals are preferably used.
- the number of measuring points is suitably selected in order to be able to calculate the present rotary kiln shape with sufficient accuracy from the measuring points and the associated measured distances.
- the present rotary kiln shape is calculated from the distances associated with the measuring points by means of a method of least error squares.
- the measurement accuracy that can be achieved with conventional measuring units is in the range of 1 - 2 * 10 -3 relative to the distance. From the distance measurements, the present rotary kiln shape can then be calculated via, for example, the so-called method of least squares.
- the error in determining the present rotary kiln shape is in the range of 1 mm or smaller. With these values, for example, a sufficient accuracy of the measurement is ensured.
- Projections extend laterally over the furnace surface over several 10 cm. For a protrusion to be detected, it must have a protrusion height greater than the measurement error or fit error. Thus, protrusions with a height of, for example, 5 mm could be reliably detected and are still well below a critical height for rotary kilns of more than 1 cm.
- a positive difference or a negative difference between the present rotary kiln shape and desired shape denotes a protrusion of the furnace shell to the outside or a recess of the furnace shell inwards and the cooling system control is provided to adjust the pulse length and / or the pulse frequency of the cooling liquid jet in that the corresponding cooling during passage of locations of the furnace mantle with small positive differences by the coolant jet is lower than in the passage of passages of the furnace mantle with large positive differences through the coolant jet, while no cooling liquid is applied to locations with negative difference. Due to the cooling effect of the coolant jet, protrusions due to the shrinkage process can be returned after cooling.
- thermal expansion in the material would have to be induced, which is not possible by way of a sprayed-on liquid.
- correspondingly strong heat sources would have to radiate to the points with negative differences.
- Such heat sources could be provided, for example, with infrared beam modules that could heat material to temperatures up to 900 ° C.
- the cooling system control is provided for short differences in the pulse length of the cooling liquid jet at the same pulse rate when passing the positions of the furnace shell with small positive differences through the cooling liquid jet and the passage of the body of the furnace shell with larger positive differences through the To set the coolant jet longer. Over the pulse length can be adjusted very precisely the cooling effect by the coolant jet. The pulse length is compared to the pulse rate and the easier to control variable for the spraying process.
- the fan nozzles are configured to produce a fan-shaped cooling liquid jet having a first opening angle of at least 40 ° along the rotational axis of the rotary kiln.
- a cooling module can spray a larger area of the furnace shell with cooling liquid, so that the number of cooling modules can be limited for a complete spraying of a designated section of the furnace shell and the cooling system thereby manages with a smaller number of components for a given size of the area to be treated ,
- the amount of cooling liquid is distributed over a wider impact area, so that the amount of cooling liquid per unit area on the furnace shell is easier to control and thus unwanted excessive cooling of a small area on the furnace shell is prevented.
- the fanning out of the coolant jet can be configured via the selection and adjustment of the fan nozzle in such a way that adjacent impact zones overlap slightly with a plurality of adjacent cooling modules, since in the outer regions of the impact regions, generally less liquid is applied per surface than in the central region the impact area of each fan nozzle.
- adjacent fan nozzles can complement each other in the outer regions of the impact surfaces when applying the cooling liquid. Even if the impact areas do not overlap, so still overlap the areas of adjacent cooling modules in which a cooling effect is achieved on the furnace shell, as this extends by means of heat conduction beyond the pure impact area.
- Such a cooling liquid jet fanned out in the plane of the longitudinal direction of the rotary kiln may, for example, have a smaller second opening angle in the direction perpendicular thereto (perpendicular to the rotational axis of the rotary kiln).
- the fan nozzle s a second opening angle in the direction of rotation of the furnace shell, which is at most 30 °, preferably between 10 ° and 15 °. This small second opening angle allows a very precise control of the cooling effect along the rotation of the rotary kiln, which indeed rotates past the cooling system.
- the cooling system includes a plurality of cooling modules disposed along the rotational axis of the rotary kiln, the cooling system controller being connected to the switching valves of the existing cooling modules and configured to convert the switching valves based on the calculated difference between the existing rotary kiln shape and the desired shape of different cooling modules independent of each other for setting individual pulse length and / or pulse frequency for each cooling module drives.
- cooling system In the area of the fire lance, for example, other cooling capacities are required for producing a thermal deformation than in the vicinity of the inlet opening for the raw material to be processed in the furnace, which has a substantially lower temperature there.
- the same cooling system according to the invention can be used individually for different rotary furnaces and operating phases or adapted to changed operating parameters of the furnace.
- a distance between the adjacent cooling modules and a pressure of the cooling liquid for the cooling modules are adjusted so that the respective impact areas of the cooling liquids touch each other on the furnace shell for adjacent cooling modules, preferably without overlapping, and thus a common impact area define the furnace shell. This ensures that the thermally treated Area can be completely cooled with the lowest number of cooling modules.
- the cooling system controller is configured to emit a warning signal as soon as at least the difference between the rotary kiln shape and the desired shape exceeds a threshold value at least in a region of the section.
- a threshold value can also be stored and changed in the cooling system control. It is dependent on the particular application of the rotary kiln and the furnace shell material and the still to be accepted for deformation.
- each cooling module and the corresponding impact areas of the coolant jets are arranged relative to one another such that the impact areas of adjacent cooling modules completely cool the furnace shell along its axis of rotation at least in the section to be cooled, each cooling module having at least one first heat sensor connected to a cooling system controller for measuring a cooling system first local temperature of the furnace shell in the direction of rotation of the furnace shell seen before the impingement of the cooling liquid and the transmission of the first local temperature to the cooling system control, and the cooling system control is adapted to the switching valve of each cooling module according to a difference between the respective first local temperature and a To control target temperature so that by adjusting the pulse length and / or pulse frequency of the cooling liquid jet after a revolution of the furnace shell, the body of the Oven mantle, at which one revolution before the first local temperature was measured, then having a first local temperature, which is closer to the target temperature than in the previous measurement, if in However, the difference between the first local temperatures of these two measurements but less than 30K, preferably less than
- the invention further relates to a rotary kiln with a cooling system according to the invention.
- Rotary ovens for example, are directly heated rotary kilns for lime burning, for melting ceramic glasses, for melting metals, for iron ore reduction, for activated carbon production and for other applications.
- the rotary kiln is a cement rotary kiln.
- the cooling system control adjusts the pulse length and / or the pulse frequency of the cooling fluid jet such that the corresponding cooling during passage of locations of the furnace shell with small positive differences by the coolant jet is lower than passage of locations of the furnace shell with large positive differences through the coolant jet, while no cooling liquid is applied to locations with negative difference, wherein the positive difference between the present rotary kiln shape and target shape denotes a protrusion of the furnace shell to the outside, preferably at positive differences, the pulse length of the cooling liquid jet at the same pulse rate in the passage of Setting the furnace shell with small positive differences set by the cooling liquid jet short and the passage of the body of the furnace shell with larger positive differences through the Coolant jet set longer.
- the cooling system includes a plurality of cooling modules disposed along the rotational axis of the rotary kiln, and the cooling system controller is suitably connected to the switching valves of the existing cooling modules to independently control the switching valves of different cooling modules based on the calculated difference between the present rotary kiln shape and the target shape for setting individual pulse length and / or pulse frequency for each cooling module.
- Fig.1 shows a schematic representation of a conventional rotary kiln 1 (a) in a side view and (b) in section perpendicular to the rotation axis R.
- rotary kilns 1 are used for continuous processes in process engineering.
- the rotary kiln 1 shown here comprises a many tens of meters long cylindrical rotary tube with a furnace shell 2 made of metal, which is rotated about its longitudinal axis as a rotation axis R in a rotational direction DR.
- the furnace shell 2 is slightly inclined, for example by 5 °, with the circulation of the furnace shell 2, a transport of the material inside along the axis of rotation R of the furnace shell 2 in the rotary kiln 1 from the higher inlet opening (inlet side) 2E to the lower outlet opening (outlet side) 2A bring about.
- the material 61 to be processed, which is introduced into the rotary kiln 1 on the inlet opening 2E, may be different, for example solids, rocks, sludges or powders.
- the required process temperature can be generated directly or indirectly in the rotary kiln 1.
- the rotary kiln 1 becomes direct, for example, by a fire lance 51 generated by a burner 5 at the outlet opening 2A of the rotary kiln 1, which is arranged approximately centrally in the rotary tube, heated.
- Direct heated rotary furnaces 1 are used, for example, for cement production, lime burning, ceramic glass melting, metal melting, iron ore reduction, activated carbon production and other applications.
- the directly heated rotary kilns 1 are operated at very hot temperatures.
- the raw materials are ground limestone and clay and fired in rotary kiln 1 at about 1450 ° C to so-called clinker as emerging from the outlet opening 2A material 62 and then cooled after leaving the rotary kiln 1 and further processed.
- Turning furnaces 1 exposed to these high temperatures have a furnace shell 2 of stainless steel or high temperature steel which can be exposed to temperatures between 250 ° C and 500 ° C. Since the temperatures in the region of direct heating are significantly higher, the furnace shell 2 made of steel is lined on its inside with a high-temperature ceramic 7. The thickness of the lining 7 determines the temperature that the steel jacket 2 feels during the process.
- the high-temperature ceramic 7 is usually formed of ceramic tiles 71 or ceramic tiles 71, which are arranged side by side in contact with each other.
- Fig.2 shows an embodiment of the distance to the furnace shell 2 arranged cooling system 3 according to the invention for a rotary axis R rotating DR rotary kiln 1 for local adjustment of a present rotary kiln form VF to a desired shape SF in the lateral section perpendicular to the axis of rotation of the rotary kiln.
- the cooling system 3 in this embodiment comprises a cooling module 31 for applying 130 cooling liquid 4 of FIG on the outside of the rotating furnace shell 2 in a local limited by the shape of the coolant jet impingement area 22 in a rotation corresponding to the furnace shell 2 rotating portion 21 for local thermal deformation of the furnace shell 2 in the impingement region 22.
- the cooling module 31 includes a controllable switching valve 311 and a fan nozzle 312, with which a pulsed fan-shaped cooling liquid jet 4 can be discharged in the direction of the furnace shell 2, if in the impingement region 22 a local thermal deformation of the furnace shell 2 is desired.
- the cooling system 3 comprises at least one measuring unit 35 with at least one stationary measuring sensor 36 suitable for the continuous determination of distances A in the direction predetermined by the alignment of the measuring sensor 36 on the furnace shell 2 Direction between the measuring sensor 36 and the rotating furnace shell 2 in the circumferential section 21.
- the measuring sensor 36 comprises a transmitter unit 361 for emitting a measurement signal MS and a receiver unit 362 for receiving the reflected from the furnace shell 2 measurement signal MS.
- the measuring unit 35 determines the distance A from the transmitted and received measuring signals MS.
- the measuring sensor 36 is preferably mounted at a distance of less than 1 m from the furnace shell.
- the measurement signal MS is, for example, a light signal in the visible spectral range, a laser signal, an ultrasound signal and / or a radar signal. In an ultrasonic measurement, the distance can be calculated, for example, over the duration of the signal. In the case of radar signals, the distance can be calculated, for example, from a phase shift between emitted and received measurement signal.
- the distance can be calculated, for example, by means of triangulation, where the transmission angle is predetermined and the reception angle of the measurement signal is measured.
- the measuring unit 35 therefore comprises, in addition to the measuring sensor 36, a data processing unit, not shown here, for calculating the distances from the measuring signals and for calculating a location-dependent difference D between the one calculated from the determined distances A. present rotary kiln form VF and the target shape SF.
- a cooling system controller 32 then controls on the basis of the location-dependent difference D, the switching valve 311 for applying 130 of the cooling liquid 4, so that by setting 120 a pulse length and / or a pulse frequency of the cooling liquid jet 4, the present rotary kiln form VF caused at least in the impact region 22 by means of the cooling effect thermal deformation of the desired shape SF is adjusted.
- the time offset between measuring point 23 and impact area 22 must be taken into account, since the same position 23 on the furnace shell 2 rotates first under the measuring signal MS and then through the cooling-liquid jet 4.
- the rotating through the coolant jet 4 to be treated position 23 on the furnace shell 2 defines the impingement region 22 on the furnace shell 2, which is suitably struck by suitable control of the switching valve 311 by the coolant jet 4 and thus thermally deformed.
- the fan nozzle 312 is configured to produce a fan-shaped cooling liquid jet 4 having a first opening angle (not shown) of at least 40 ° along the rotation axis R of the rotary kiln 2 and also having a second opening angle W2 in the rotational direction DR of the furnace shell 2 which is at most 30 °, preferably between 10 ° and 15 °. This narrow second opening angle is advantageous in order to be able to precisely achieve a local thermal deformation in the direction of rotation.
- the measuring unit 35, the cooling system controller 32 and the switching valve 311 are connected to each other via suitable data lines 33.
- the cooling liquid 4 is supplied to the switching valve 311 and the fan nozzle 312 through suitable cooling liquid lines in the cooling system 3.
- the cooling system 3 with only one cooling module 31 shown in this embodiment can also be designed accordingly with a plurality of cooling modules in other embodiments, wherein the plurality of cooling modules can preferably be arranged adjacent to one another along the rotation axis R of the rotary kiln 1.
- the cooling system controller 32 which is arranged separately from the measuring unit 35 in this embodiment, can, in a further embodiment, be implemented as an integrated measuring and measuring unit Cooling system control be executed.
- Figure 3 shows a schematic representation of the calculated existing rotary kiln mold VF and the desired shape SF in the lateral section through the rotary kiln 1 and its rotary kiln shell 2 perpendicular to the rotation axis R.
- the measuring unit 35 is configured in this embodiment, periodically the distance A in the radial direction between the Measuring sensor 36 and the furnace shell 2 for a number of measuring points 23 on the furnace shell 2 with equal distances on the furnace shell 2 to each other along the circumferential direction DR to measure.
- the complete circulation defines the section 21 of the furnace shell 2 to be treated on the rotary kiln 2.
- the respective individual measuring point 23 is always measured in absolute coordinates by the measuring unit 35 (at least in the case of an existing rotary kiln shape equal to the desired shape), wherein the rotation DR of the furnace shell 2 causes the measuring points 23 to be distributed over the circumference of the furnace shell 2 in a circle over the circumference of the furnace shell 2, resulting in the rotary furnace form VS in this section 21 (corresponding to the sectional area at this point of the axis of rotation R perpendicular to the axis of rotation R) of the furnace shell 2 can be determined.
- the number of measuring points 23 is selected in order to be able to calculate the present rotary kiln shape VF with sufficient accuracy from the measuring points 23 and the associated measured distances A.
- the present rotary kiln shape VF is obtained from the distances A associated with the measuring points 23 by means of a method the least squares error.
- the number of measuring points 23 over the circumference of the furnace shell 2 or the relative distance of adjacent measuring points 23 on the furnace shell 2 to each other can be determined by the number of emitted measuring signals MS per unit time in a periodic measurement, since the rotational frequency of the rotary kiln 1 is constant.
- the calculated difference D is referred to as a positive difference DP or as a negative difference DN between existing rotary kiln shape VF and target shape SF, if a protrusion of the furnace shell 2 to the outside of the Rotary axis off or a recess of the furnace shell 2 inwards to the axis of rotation is present (see dashed arrows).
- the positive difference DP is highlighted in gray.
- the small negative difference DN is not highlighted in color here to distinguish.
- the cooling system controller 32 is provided to set the pulse length and / or the pulse frequency of the cooling liquid jet 4 120 so that the corresponding cooling during passage of locations of the furnace shell 2 with low positive differences DP by the cooling liquid jet 4 fails lower than during passage of locations of the furnace shell 2 with large positive differences DP through the cooling liquid jet 4 in order to be able to dose the thermal deformation correspondingly to the targeted thermal deformation for matching to the desired shape SF.
- the cooling system controller 32 may be provided to set the pulse length of the cooling liquid jet 4 at the same pulse rate when passing through the locations of the furnace shell 2 with low positive differences DP by the coolant jet 4 at positive differences and the passage of the body of the furnace shell 2 with larger positive To set differences DP longer with the coolant jet (4).
- FIG 4 shows another embodiment of the spaced from the furnace shell 2 arranged cooling system according to the invention in plan view.
- the cooling system 3 comprises two cooling modules 31, 31 'juxtaposed along the rotation axis R of the rotary kiln 1, the cooling system controller 32 being connected to the switching valves 311 of the existing cooling modules 31, 31' and configured to control the switching valves 311 on the basis of FIG calculated difference D between present rotary kiln shape and the desired shape of various cooling modules 31, 31 'independently for setting 120 individual pulse length and / or pulse frequency for each cooling module 31, 31' drives.
- the distance A1 between the two adjacent cooling modules 31, 31 'and the pressure of the cooling liquid 4 for the cooling modules 31, 31' is adjusted so that the respective impact areas of the cooling liquids 4 on the furnace shell 2 for adjacent cooling modules 31, 31 'touch , preferably without overlapping, thereby defining a common impingement region 22 on the furnace shell 2.
- the cooling system controller 32 may be configured to emit a warning signal W as soon as at least the difference D between the rotary kiln mold VF and the target shape SF exceeds a threshold SW at least in a region of the section 21, preferably the warning signal W becomes a rotary kiln control electronically 11 transmitted.
- Figure 5 shows an embodiment of the method according to the invention for the local alignment of a present rotary kiln mold VF to a desired shape SF.
- the cooling module is on the Figures 1 - 4 directed.
- the method in this embodiment comprises the steps of continuously determining 100 of distances A in a predetermined direction between the measuring sensor 36 and the rotating furnace shell 2 in a section 21 rotating around the furnace shell 2 according to rotation and calculating a location-dependent difference D between them from the rotary kiln mold VF and the target shape SF calculated with circulatingly determined intervals with the measuring unit 35; setting 120 a pulse length and / or a pulse frequency of the cooling liquid jet 4 by means of a cooling system controller 32 based on the calculated location-dependent difference D; and applying 130 the cooling liquid 4 by means of the adjusted cooling liquid jet 4 from the outside to the rotating furnace shell 2 in an impingement region 41 in the circulating section 21 for local thermal deformation of the furnace shell 2 in the impingement region 22 until the present rotary furnace form VF at least in the impingement region 22 is aligned with the target shape SF (represented by the back arrow from "130" to "100").
- the cooling system controller 32 sets the pulse length and / or the pulse frequency of the cooling liquid jet 4 such that the corresponding cooling during passage of locations of the furnace shell 2 with small positive differences DP by the cooling liquid jet 4 fails less than passage of locations of the furnace shell 2 at large positive differences DP by the coolant jet 4, while no negative pressure fluid 4 is applied to negative-negative points DN.
- the pulse length of the cooling liquid jet 4 is set short at the same pulse frequency during passage through the locations of the furnace shell 2 with small positive differences DP through the coolant jet 4 and when the passages of the furnace shell 2 pass through the coolant jet 4 with larger positive differences DP set longer.
- the cooling system controller 32 is suitably connected to the switching valves 311 of the existing cooling modules 31, 31' in order to calculate, based on the calculated difference D between the present rotary kiln mold VF and the setpoint Form SF, the switching valves 311 different cooling modules 31, 31 'independently of each other for setting 120 individual pulse length and / or pulse frequency for each cooling module 31, 31' to control.
- the cooling system controller 32 may be configured (shown in phantom) to emit a warning signal W as soon as at least the difference D between the rotary kiln mold VF and the target shape SF exceeds a threshold SW at least in a region of the section 21; Warning signal W electronically transmitted to a rotary kiln control 11.
- the query as to whether the difference D exceeds a threshold value SW can preferably be carried out before the query as to whether the difference D is a positive difference DP, since possibly too large negative differences DN could be critical for the operation of the rotary kiln.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem (3) für einen sich entlang einer Rotationsachse (R) drehenden Drehofen (1) zur lokalen Angleichung einer vorliegenden Drehofenform (VF) an eine Soll-Form (SF), auf einen Drehofen (1) mit einem solchen Kühlsystem (3) sowie auf ein entsprechendes Verfahren mit einem solchen Kühlsystem (3), das eine Anordnung von einem oder mehreren Kühlmodulen (31, 31') zur Aufbringung (130) von Kühlflüssigkeit (4) von außen auf den sich drehenden Ofenmantel (2) in einem Auftreffbereich (22) in einem der Drehung entsprechend um den Ofenmantel (2) umlaufenden Abschnitt (21) zur lokalen thermischen Verformung des Ofenmantels (2) im Auftreffbereich (22) umfasst, wobei das oder die Kühlmodule (31, 31') beabstandet zum Ofenmantel (2) angeordnet sind und jeweils ein ansteuerbares Schaltventil (311) und eine Fächerdüse (312) zur Abgabe eines gepulsten fächerförmigen Kühlflüssigkeitsstrahls (4) umfassen, und wobei das Kühlsystem (3) mindestens eine Messeinheit (35) mit mindestens einem ortsfest angeordneten Messsensor (36) geeignet zur fortlaufenden Bestimmung von Abständen (A) in vorbestimmter Richtung zwischen Messsensor (36) und dem sich drehenden Ofenmantels (2) im umlaufenden Abschnitt (21) und zur Berechnung einer ortsabhängigen Differenz (D) zwischen der aus den bestimmten Abständen (A) berechneten vorliegenden Drehofenform (VF) und der Soll-Form (SF) umfasst, wobei eine Kühlsystemsteuerung (32) auf Basis der ortsabhängigen Differenz (D) das Schaltventil (311) zum Aufbringen (130) der Kühlflüssigkeit (4) so ansteuert, dass mittels Einstellung (120) einer Pulslänge und/oder einer Pulsfrequenz des Kühlflüssigkeitsstrahls (4) die vorliegende Drehofenform (VF) zumindest im Auftreffbereich (22) der Soll-Form (SF) angeglichen wird.The invention relates to a cooling system (3) for a rotary kiln (1) rotating along an axis of rotation (R) for local adaptation of a present rotary kiln mold (VF) to a desired shape (SF), to a rotary kiln (1) having such a cooling system (3) and to a corresponding method with such a cooling system (3), which comprises an arrangement of one or more cooling modules (31, 31 ') for applying (130) cooling liquid (4) from the outside to the rotating furnace shell (2). in an impingement region (22) in a section (21) encircling the furnace shell (2) for local thermal deformation of the furnace shell (2) in the impingement region (22), the cooling module (s) (31, 31 ') being spaced apart to the furnace shell (2) are arranged and each comprise a controllable switching valve (311) and a fan nozzle (312) for emitting a pulsed fan-shaped cooling liquid jet (4), and wherein the cooling system (3) at least one Messeinhei t (35) with at least one fixedly arranged measuring sensor (36) suitable for the continuous determination of distances (A) in a predetermined direction between the measuring sensor (36) and the rotating furnace shell (2) in the circumferential section (21) and for calculating a location-dependent difference (D) between the present rotary kiln shape (VF) and the target shape (SF) calculated from the determined distances (A), wherein a cooling system controller (32) based on the location-dependent difference (D), the switching valve (311) for applying ( 130) of the cooling liquid (4) so that by means of adjustment (120) of a pulse length and / or a pulse frequency of the cooling liquid jet (4), the present rotary kiln mold (VF) is at least in the impingement region (22) of the desired shape (SF) adjusted.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen sich entlang einer Rotationsachse drehenden Drehofen zur lokalen Angleichung einer vorliegenden Drehofenform an eine Soll-Form, auf einen Drehofen mit einem solchen Kühlsystem sowie auf ein entsprechendes Verfahren mit einem solchen Kühlsystem.The invention relates to a cooling system for a rotary kiln rotating along a rotation axis for the local adaptation of a present rotary kiln shape to a desired shape, to a rotary kiln with such a cooling system and to a corresponding method with such a cooling system.
Drehöfen werden für kontinuierliche Prozesse in der Verfahrenstechnik verwendet. Ein Drehofen besteht in der Regel aus einem zum Teil viele Meter oder einige zehn Meter langen zylinderförmigen Drehrohr mit einem Ofenmantel in der Regel aus Metall. Hierbei ist der Ofenmantel leicht geneigt, um mit dem Umlauf des Ofenmantels einen Transport des Materials innen längs der Rotationsachse des Ofenmantels im Ofen von der höheren Einlaufseite zur niedrigeren Auslaufseite herbeizuführen. Das zu bearbeitenden Material kann unterschiedlich sein, beispielsweise Feststoffe, Gesteine, Schlämme oder Pulver. Die benötigte Prozesstemperatur kann in den Drehöfen direkt oder indirekt erzeugt werden. Bei Materialien, die eine hohe Prozesstemperatur benötigen, wird der Drehofen direkt, beispielsweise durch eine Lanze als Brenner an der Auslaufseite des Drehofens, die in etwa mittig im Drehrohr angeordnet ist, beheizt. Direkt beheizte Drehöfen werden beispielsweise für die Zementherstellung, für ein Kalkbrennen, das Schmelzen von keramischen Gläsern, Erschmelzen von Metallen, Eisenerzreduktion, Aktivkohleherstellung und andere Anwendungen verwendet. Die direkt beheizten Drehöfen werden dabei bei sehr heißen Temperaturen betrieben. Beispielsweise werden bei der Zementherstellung die Rohstoffe, umfassend Kalkstein und Ton, gemahlen und im Drehofen bei ca. 1450° C zu sogenanntem Klinker gebrannt und anschließend nach Verlassen des Drehofens abgekühlt und weiter verarbeitet.Rotary ovens are used for continuous processes in process engineering. A rotary kiln usually consists of a partly many meters or several tens of meters long cylindrical rotary kiln with a furnace shell usually made of metal. Here, the furnace shell is slightly inclined in order to bring about with the circulation of the furnace shell a transport of the material inside along the axis of rotation of the furnace shell in the furnace from the higher inlet side to the lower outlet side. The material to be processed can be different, for example solids, rocks, sludges or powders. The required process temperature can be generated directly or indirectly in the rotary kilns. For materials that require a high process temperature, the rotary kiln is heated directly, for example by a lance as a burner on the outlet side of the rotary kiln, which is located approximately centrally in the rotary tube. Direct heated rotary furnaces are used, for example, for cement production, lime burning, ceramic glass melting, metal melting, iron ore reduction, activated carbon production and other applications. The directly heated rotary kilns are operated at very hot temperatures. For example, in cement production, the raw materials, including limestone and clay, ground and fired in the rotary kiln at about 1450 ° C to so-called clinker and then cooled after leaving the rotary kiln and further processed.
Drehöfen, die diesen hohen Temperaturen ausgesetzt sind, haben einen Ofenmantel aus Edelstahl oder Hochtemperaturstahl, der Temperaturen zwischen 250° C und 500° C ausgesetzt werden kann. Da die Temperaturen im Bereich der direkten Heizung deutlich höher sind, ist der Ofenmantel aus Stahl an seiner Innenseite mit einer Feuerfestauskleidung aus einer Vielzahl an Ziegeln oder Kacheln aus einer Hochtemperaturkeramik versehen. Die Dicke der Auskleidung bestimmt dabei die Temperatur, die der Stahlmantel während des Prozesses spürt. Kommt es während des Betriebs zu radial ungleichmäßigen Temperaturen aufgrund von Störungen oder Schäden in der Feuerfestauskleidung, kann sich der Ofenmantel lokal verziehen und von der ursprünglichen kreisrunden Form (Soll-Form) in eine ovale oder unregelmäßig ausgebeulte Form (lokale Drehofenform) übergehen.Rotary yards that are exposed to these high temperatures have one Oven jacket made of stainless steel or high-temperature steel, which can be exposed to temperatures between 250 ° C and 500 ° C. Since the temperatures in the field of direct heating are significantly higher, the furnace shell made of steel on its inside is provided with a refractory lining of a variety of bricks or tiles made of a high-temperature ceramic. The thickness of the lining determines the temperature that the steel jacket feels during the process. If during operation radial nonuniform temperatures occur due to faults or damage in the refractory lining, the furnace shell may warp locally and change from the original circular shape (nominal shape) to an oval or irregularly bulged shape (local rotary kiln shape).
Hierdurch kommt es zu weiteren Störungen für die Feuerfestauskleidung, die nur aufgrund ihrer mechanischen Spannung zwischen den Ziegeln oder Kacheln hält. Hierbei können die Ziegel oder Kacheln gelockert oder unter eine zusätzliche Spannung gesetzt werde, sodass einzelne oder mehrere Ziegel oder Kacheln abfallen oder brechen und danach abfallen. In diesem Fall ist der äußere Stahlmantel nicht mehr vor der Prozesshitze geschützt und würde bei fortgesetztem Betrieb an diesen Stellen schmelzen. In einem solchen Schadensfall müsste der Drehofen umgehend gestoppt werden, was zu einem erheblichen Produktionsausfall führen würde.This leads to further disturbances for the refractory lining, which holds only due to their mechanical tension between the tiles or tiles. Here, the tiles or tiles can be loosened or put under an additional tension, so that one or more tiles or tiles fall or break and then fall off. In this case, the outer steel shell is no longer protected from the process heat and would melt at these locations if continued to operate. In such a case of damage, the rotary kiln would have to be stopped immediately, which would lead to a significant loss of production.
Bisher werden solche Drehöfen zwar von außen mit Luftgebläsen, die über die gesamte Ofenmantellänge außen am Drehofen angeordnet sind, gekühlt. Solche Kühlgebläse sind aufwändig und nehmen einen großen Platz um den Drehofen herum ein. Diese Gebläse können zudem starke lokale Erwärmungen des Ofenmantels weder erkennen noch individuell kühlen und somit Störungen und Schäden an der Feuerfestverkleidung nicht vorbeugen.So far, such rotary furnaces are indeed cooled from the outside with air blowers, which are arranged on the outside of the rotary kiln over the entire length of the furnace shell. Such cooling fans are complex and occupy a large space around the rotary kiln. In addition, these blowers can neither detect nor individually cool strong local heating of the furnace shell and thus do not prevent faults and damage to the refractory lining.
Es wäre daher wünschenswert, ein System zur Verfügung zu haben, mit dem man Störungen oder Schäden in der Feuerfestauskleidung zuverlässig vermeiden kann und das eine längere Betriebsdauer der Drehöfen ermöglicht.It would therefore be desirable to have a system that can reliably avoid interference or damage in the refractory lining and that allows a longer operating time of the rotary kilns.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein System zur Verfügung zu stellen, mit dem man Störungen oder Schäden in der Feuerfestauskleidung zuverlässig vermeiden kann und das eine längere Betriebsdauer der Drehöfen ermöglicht.It is therefore an object of the invention to provide a system with which one can reliably avoid disturbances or damage in the refractory lining and which allows a longer service life of the rotary kilns.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kühlsystem für einen sich entlang einer Rotationsachse drehenden Drehofen zur lokalen Angleichung einer vorliegenden Drehofenform an eine Soll-Form umfassend eine Anordnung von einem oder mehreren Kühlmodulen zur Aufbringung von Kühlflüssigkeit von außen auf den sich drehenden Ofenmantel in einem Auftreffbereich in einem der Drehung entsprechend um den Ofenmantel umlaufenden Abschnitt zur lokalen thermischen Verformung des Ofenmantels im Auftreffbereich, wobei das oder die Kühlmodule beabstandet zum Ofenmantel angeordnet sind und jeweils ein ansteuerbares Schaltventil und eine Fächerdüse zur Abgabe eines gepulsten fächerförmigen Kühlflüssigkeitsstrahls umfassen, und wobei das Kühlsystem mindestens eine Messeinheit mit mindestens einem ortsfest angeordneten Messsensor geeignet zur fortlaufenden Bestimmung von Abständen in vorbestimmter Richtung zwischen Messsensor und dem sich drehenden Ofenmantels im umlaufenden Abschnitt und zur Berechnung einer ortsabhängigen Differenz zwischen der aus den bestimmten Abständen berechneten vorliegenden Drehofenform und der Soll-Form umfasst, wobei eine Kühlsystemsteuerung auf Basis der ortsabhängigen Differenz das Schaltventil zum Aufbringen der Kühlflüssigkeit so ansteuert, dass mittels Einstellung einer Pulslänge und/oder einer Pulsfrequenz des Kühlflüssigkeitsstrahls die vorliegende Drehofenform zumindest im Auftreffbereich der Soll-Form angeglichen wird.This object is achieved by a cooling system for a rotary kiln rotating along a rotation axis for locally aligning a present rotary kiln mold with a desired shape, comprising an arrangement of one or more cooling modules for applying cooling liquid from outside onto the rotating kiln casing in an impact area in one the section corresponding to rotation about the furnace shell for local thermal deformation of the furnace shell in the impingement area, wherein the cooling module (s) are arranged spaced from the furnace shell and each comprise a controllable switching valve and a fan nozzle for emitting a pulsed fan-shaped cooling liquid jet, and wherein the cooling system at least one measuring unit with at least one fixedly arranged measuring sensor suitable for the continuous determination of distances in a predetermined direction between the measuring sensor and the rotating furnace shell in the circumferential section and the Bere tion of a location-dependent difference between the calculated from the specific distances existing rotary kiln shape and the desired shape, wherein a cooling system control based on the location-dependent difference, the switching valve for applying the cooling fluid so that by adjusting a pulse length and / or a pulse frequency of the cooling liquid jet the present rotary kiln shape is at least equalized in the impingement of the desired shape.
Der Begriff "angleichen" bezeichnet die Änderung der Drehofenform in Richtung der Soll-Form. Angleichen bedeutet somit, dass die Differenz zwischen der vorliegenden Drehofenform und der Soll-Form verringert wird, nicht zwangsweise aber, dass die vorliegende Drehofenform bereits gleich der Soll-Form ist. Die Bezeichnung "lokale Angleichung" bezieht sich darauf, dass das Kühlsystem nur im Bereich der Kühlmodule und des Auftreffbereichs eine Verformung verursachen kann. Somit sind die Verformungen auf den Auftreffbereich beschränkt und damit lediglich lokal. Für die Behandlung anderer Abschnitte des Ofenmantels müsste das Kühlsystem mit dem Messsensor entlang der Rotationsachse des Drehofens versetzt werden.The term "equalize" refers to the change of the rotary kiln shape in the direction of the desired shape. Matching thus means that the difference between the present rotary kiln shape and the desired shape is reduced, not necessarily but that the present rotary kiln shape is already equal to the desired shape. The term "local approximation" refers to the fact that the cooling system can only cause deformation in the area of the cooling modules and the impact area. Thus, the deformations are limited to the impact area and thus only local. For the treatment of other sections of the furnace shell, the cooling system would have to be offset with the measuring sensor along the axis of rotation of the rotary kiln.
Der Auftreffbereich bezeichnet dabei den Bereich, in dem die Kühlflüssigkeit zur Kühlung des Ofenmantels auf dem Ofenmantel auftrifft. Der zu kühlende Abschnitt des Ofenmantels wird dabei durch den Auftreffbereich und den sich um seine Rotationsachse drehenden Drehofen definiert. Durch die Drehung läuft der Bereich, in dem Kühlwasser aufgebracht wurde (Auftreffbereich), auf dem Ofenmantel in umlaufender Richtung bei jeder vollständigen Drehung einmal um den Ofenmantel herum. Dieser so umlaufende Bereich bildet somit den Abschnitt des Ofenmantels, in dem thermische Verformungen des Ofenmantels mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem erzeugt werden können.The impact area refers to the area in which the cooling liquid impinges on the furnace shell for cooling the furnace shell. The section of the furnace shell to be cooled is defined by the impact area and the rotary kiln rotating about its axis of rotation. As a result of the rotation, the area in which cooling water has been applied (impact area) runs around the furnace shell in the circumferential direction once every complete turn. This peripheral area thus forms the section of the furnace shell in which thermal deformations of the furnace shell can be produced with the cooling system according to the invention.
Die für die Messungen des Abstands zwischen Messsensor und dem sich drehenden Ofenmantels verwendeten Messsensoren können jede dafür geeignete Sensoren sein. Der durch Verdampfung der Kühlflüssigkeit auf dem Ofenmantel entstehende Dampf beeinflusst die Abstandsmessung nur geringfügig, da durch die Wahl der Pulsfrequenz des Kühlflüssigkeitsstrahls die zeitliche Entwicklung des Dampfes gesteuert werden kann. Da die vorliegende Drehofenform über die gemessenen Abstände bestimmt wird, müssen zunächst die Abstände zwischen Messsensor und Ofenmantel auf mindestens einem vollen Umlauf des Ofenmantels gemessen werden. Für die Berechnung der Drehofenform muss dafür der Messsensor ortsfest montiert sein, damit eventuell bestimmte Abstandsänderungen, aus denen auf eine Ofenmantelverformung geschlossen wird, nicht durch Ortsschwankungen des Messsensors verursacht werden. Der Fachmann ist in der Lage, die Befestigung des Messsensors entsprechend massiv und ortsfest auszugestalten. Mit der ortsfesten Montage des Messsensors ist auch die Richtung festgelegt (vorbestimmt), in der der Abstand zum Ofenmantel mit dem Messsensor gemessen wird. Der Ofenmantel kann dabei in unterschiedlichen Bereichen entlang eine Umdrehung unterschiedliche lokale Verformungen aufweisen, sodass die Abstandsmessung im Vergleich zur Soll-Form positionsbedingt unterschiedliche Differenzen ergeben kann, sodass die Differenz zwischen vorliegender Drehofenform und Soll-Form entlang eines Umlaufs ortsabhängig ist.The measurement sensors used to measure the distance between the measurement sensor and the rotating furnace shell may be any suitable sensors. The vapor formed by evaporation of the cooling liquid on the furnace shell affects the distance measurement only slightly, since the temporal evolution of the steam can be controlled by the choice of the pulse frequency of the cooling liquid jet. Since the present rotary kiln shape is determined by the measured distances, it is first necessary to measure the distances between the measuring sensor and the kiln shell over at least one complete revolution of the kiln shell. For the calculation of the rotary kiln form, the measuring sensor must be mounted stationary, so that any specific changes in distance, which is concluded on a furnace shell deformation, not caused by spatial fluctuations of the measuring sensor. The person skilled in the art is able to mount the measuring sensor correspondingly solid and design stationary. With the stationary mounting of the measuring sensor and the direction is determined (predetermined), in which the distance to the furnace shell is measured with the measuring sensor. The furnace shell can have different local deformations along one revolution in different regions, so that the distance measurement can result in different differences in position compared to the target shape, so that the difference between the present rotary furnace shape and target shape along a revolution is location-dependent.
Das Kühlsystem ist dabei ein System aus Kühlmodulen und einer Kühlsystemsteuerung, die zusätzlich zu der Messeinheit mit den einzelnen Kühlmodulen über eine oder mehrere Datenleitungen, vorzugsweise einen Datenbus, verbunden ist, um die jeweiligen Schaltventile anzusteuern. Dabei sind die einzelnen Kühlmodule durch eine oder mehrere Medienleitungen mit einer Kühlflüssigkeitsversorgung des Kühlsystems verbunden. Die Medienleitungen können separat zu den einzelnen Kühlmodulen ausgeführt sein oder über eine zentrale Medienleitung die Kühlmodule parallel mit Kühlflüssigkeit versorgen. Zur Steuerung der Pulslängen und Pulsfrequenzen des Kühlflüssigkeitsstrahls sind die Schaltventile innerhalb der Kühlmodule vor der jeweiligen Fächerdüse in den jeweiligen Medienleitungen an geeigneter Position angeordnet. Die einzelnen Komponenten des Kühlsystems wie Daten- oder Medienleitung(en) sowie die ansteuerbaren Schaltventile können vom Fachmann für die jeweilige Anwendung geeignet gewählt werden, insbesondere auf die benötigte Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit angepasst werden. Die Schaltventile können dabei durch die Kühlsystemsteuerung beispielsweise so betrieben werden, dass zwischen einem voll geöffnetem und einem vollständig geschlossenem Zustand hin- und her geschaltet wird, so dass die Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit durch die Fächerdüse hindurch idealisiert ein Rechteckprofil aufweist. Im Gegensatz zu kontinuierlichen Flüssigkeitsstrahlen wird in dem erfindungsgemäßen Kühlsystem ein gepulster Strahl von Kühlflüssigkeit verwendet, wo sich Kühlflüssigkeitspulse mit Ruhephasen ohne Kühlflüssigkeit zwischen den Pulsen abwechseln. Dies ist vorteilhaft, um einerseits eine gute Kühlwirkung lokal zu erreichen, ohne dass dabei aber die thermische Verformung des Ofenmantels im Auftreffbereich zu stark ist. Eine zu starke Abkühlung beispielsweise aufgrund eines kontinuierlichen Strahls an Kühlflüssigkeit würde nicht tolerierbare Spannungen und Verformungen im Material des Ofenmantels hervorrufen und den Ofenmantel gegebenenfalls noch weiter verziehen oder verbiegen, so dass der Drehofen funktionsuntüchtig werden kann. Verformungen des Ofenmantels, die zwar den Drehofen nicht verbiegen, aber zu einem Ablösen der Wärmeschutzmaterialien an der Innenseite des Ofenmantels führen, können für den Betrieb des Drehofens ebenfalls sehr negative Folgen haben, da das Ofenmantelmaterial an den Stellen, an denen es innen ungeschützt der Prozesstemperatur im Ofen ausgesetzt ist, sogar schmelzen kann. Letzteres führt auch zu einer Zerstörung des Drehofens. Die Pulse an Kühlflüssigkeit haben eine Pulslänge pro Puls und eine Frequenz an Pulsen pro Zeiteinheit. Hierbei kann die durchschnittliche Durchflussmenge sowohl über die Pulslänge als auch über die Frequenz der Pulse (Pulsfrequenz) gesteuert werden. Innerhalb eines Pulses wird die Kühlflüssigkeit kontinuierlich auf den Auftreffbereich ausgebracht, während in der Zeit zwischen den jeweiligen Pulsen keine Kühlflüssigkeit auf dem Ofenmantel auftrifft. Erst die Kühlflüssigkeit des nächsten Pulses trifft dann wieder auf den Ofenmantel. So kann über die Pulslänge einerseits die kurzzeitig die lokale maximale thermische Verformung eingestellt werden, während über die Pulsfrequenz relativ zur Pulslänge die zeitlich gemittelte thermische Verformung eingestellt wird. Über Variation dieser Größen können unterschiedliche Stellen auf dem Ofenmantel unterschiedlich stark gekühlt und damit unterschiedliche stark verformt werden, so dass die gewünschte Angleichung der Drehofenform an die Soll-Form an jeder Stelle des Ofenmantels individuell und in Abhängigkeit von den lokalen Temperaturen und der vom Ofenmantelmaterial mechanisch kompensierbaren Spannungen eingestellt und kontrolliert werden. Als Kühlflüssigkeiten können dabei jegliche Flüssigkeiten verwendet werden, die mittels Auftreffen und Verdampfen auf einer heißen Oberfläche die Oberflächentemperatur verringern und somit eine thermische Spannung auf das Ofenmantelmaterial ausüben können und die hinreichend kleine Viskosität besitzen, damit diese durch eine Düse versprüht werden können. Ein Ausführungsbeispiel für geeignete Kühlflüssigkeiten ist dabei Wasser.The cooling system is a system of cooling modules and a cooling system control, which is in addition to the measuring unit with the individual cooling modules via one or more data lines, preferably a data bus, connected to control the respective switching valves. The individual cooling modules are connected by one or more media lines with a cooling fluid supply of the cooling system. The media lines can be designed separately from the individual cooling modules or supply the cooling modules in parallel with cooling fluid via a central media line. For controlling the pulse lengths and pulse frequencies of the coolant jet, the switching valves within the cooling modules in front of the respective fan nozzle in the respective media lines are arranged at a suitable position. The individual components of the cooling system, such as data or media line (s) and the controllable switching valves can be selected by the skilled person for the particular application, in particular adapted to the required flow rate of the cooling liquid. The switching valves can be operated by the cooling system control, for example, so that is switched back and forth between a fully open and a fully closed state, so that the flow rate of the coolant through the fan nozzle has idealized a rectangular profile. In contrast to continuous liquid jets, a pulsed jet of cooling liquid is used in the cooling system according to the invention, where cooling liquid pulses alternate with rest phases without cooling liquid between the pulses. This is advantageous, on the one hand to achieve a good cooling effect locally, but without the thermal deformation of the furnace shell in the impingement area is too strong. Too much cooling, for example, due to a continuous jet of cooling fluid would cause intolerable stresses and deformations in the material of the furnace shell and possibly warp or bend the furnace shell even further, so that the rotary kiln may become inoperative. Deformations of the furnace shell, which do not bend the rotary kiln, but lead to a detachment of the thermal insulation materials on the inside of the furnace shell, can also have very negative consequences for the operation of the rotary kiln, as the furnace shell material in the areas where it is unprotected inside the process temperature is exposed in the oven, can even melt. The latter also leads to the destruction of the rotary kiln. The pulses of cooling fluid have a pulse length per pulse and a frequency of pulses per unit time. In this case, the average flow rate can be controlled both via the pulse length and via the frequency of the pulses (pulse frequency). Within a pulse, the cooling liquid is continuously applied to the impact area, while in the time between the respective pulses no cooling liquid impinges on the furnace shell. Only the cooling liquid of the next pulse then hits the furnace shell again. Thus, on the one hand, the short-term local maximum thermal deformation can be set via the pulse length, while the time-averaged thermal deformation is set via the pulse frequency relative to the pulse length. By varying these sizes, different locations on the furnace shell can be cooled to different degrees and thus greatly deformed, so that the desired alignment of the rotary kiln shape to the desired shape at each point of the furnace shell individually and mechanically depending on the local temperatures and the furnace shell material adjustable voltages are controlled and controlled. As liquids, any liquids can be used, which reduce the surface temperature by means of impact and evaporation on a hot surface and thus can exert a thermal stress on the furnace shell material and sufficient have low viscosity, so that they can be sprayed through a nozzle. An embodiment of suitable cooling liquids is water.
Die zur Steuerung verwendete Kühlsystemsteuerung kann einen oder mehrere geeignete Prozessoren zur Auswertung des Messdaten und zur Berechnung der benötigten Pulsfrequenzen und Pulslängen in Abhängigkeit von Ort und Zeit der Kühlmodule und der Ofenpositionen auf den jeweiligen Umfängen, ein oder mehrere Mikrokontroller zur Ansteuerung der Schaltventile und ein geeignetes Speichermedium zur zeit- und positionsabhängigen Speicherung der Temperaturdaten umfassen. Der Fachmann ist in der Lage, die entsprechend geeigneten Hardwarekomponenten für die Kühlsystemsteuerung auszuwählen. Die Soll-Form wird dabei in der Kühlsystemsteuerung zur weiteren Steuerung hinterlegt und kann gegebenenfalls von dem Betreiber des Drehofens geändert werden. Die Soll-Form stellt bei zylinderförmigen Öfen im Idealfall eine Zylinderform dar. Durch das erfindungsgemäße Kühlsystem kann die vorliegende Drehofenform zumindest im durch den Kühlmittelstrahls besprühbaren Bereich des Ofenmantels bei der Sol-Form oder zumindest sehr nahe des Soll-Form gehalten werden, sodass kritische Verformungen für die vorgesehene Betriebszeit ausgeschlossen oder sehr unwahrscheinlich sind.The cooling system controller used for the control can be one or more suitable processors for evaluating the measurement data and for calculating the required pulse frequencies and pulse lengths depending on the location and time of the cooling modules and the furnace positions on the respective peripheries, one or more microcontrollers for controlling the switching valves and a suitable Storage medium for time and position-dependent storage of the temperature data include. The person skilled in the art is able to select the appropriate hardware components for the cooling system control. The desired shape is stored in the cooling system control for further control and can optionally be changed by the operator of the rotary kiln. The desired shape is in cylindrical furnaces ideally a cylindrical shape. By the cooling system according to the invention, the present rotary kiln shape can be kept at least in the sprayable by the coolant jet area of the furnace shell in the sol-shape or at least very close to the desired shape, so that critical deformations for the intended operating time are excluded or very unlikely.
Zur Erzielung einer Kühlwirkung durch Verdampfung mit der nachfolgenden lokalen thermischen Verformung muss die Kühlflüssigkeit möglichst reproduzierbar auf die Auftrefffläche des Ofenmantels auftreffen. Den bei einem eingestellten Abstand zwischen Fächerdüse und Ofenmantel benötigten Leitungsdruck, damit der Kühlflüssigkeitsstrahl ohne Störung von äußeren Einflüssen wie beispielsweise Wind auf den vorgesehenen Auftreffbereich auftreffen kann, wird durch den Fachmann geeignet gewählt. Die Fächerdüse kann beispielsweise in einem Abstand von 1 m bis 1,5m zum Ofenmantel angeordnet werden. Bei Leitungsdrücken in den Kühlflüssigkeitsleitungen von 3 bar - 6 bar trifft der Kühlflüssigkeitsstrahl gut justierbar und reproduzierbar auf den Ofenmantel. Diese Reproduzierbarkeit ist insofern vorteilhaft, wenn mit einer Besprühung nur eine geringe oder moderate Angleichung der lokalen Drehofenform an die Soll-Form erreicht wurde und dieselbe Stelle zur Verstärkung der thermischen Verformung nach einem Umlauf erneut besprüht werden soll. In einer Ausführungsform sind die Fächerdüsen im Wesentlichen senkrecht zum Auftreffbereich auf dem Ofenmantel ausgerichtet. In anderen Ausführungsformen können auch andere Ausrichtungs- und damit Kühlflüssigkeitsstrahlwinkel gewählt werden. Fächerdüsen bezeichnen hierbei Düsen, die zumindest in einer Ebene einen Strahl mit einem von der Düse abhängigen Öffnungswinkel aufweiten.To achieve a cooling effect by evaporation with the subsequent local thermal deformation, the cooling liquid must impinge as reproducibly as possible on the impact surface of the furnace shell. The line pressure required at a set distance between the fan nozzle and the furnace shell, so that the coolant jet can impinge on the intended impact area without interference from external influences such as wind, is suitably selected by the person skilled in the art. The fan nozzle can be arranged for example at a distance of 1 m to 1.5 m to the furnace shell. At line pressures in the coolant lines of 3 bar - 6 bar, the coolant jet jet hits the furnace shell in an easily adjustable and reproducible manner. This reproducibility is advantageous insofar as with a spray only one low or moderate approximation of the local rotary kiln shape was achieved to the desired shape and the same point to enhance the thermal deformation after a revolution to be sprayed again. In one embodiment, the fan nozzles are aligned substantially perpendicular to the impact area on the furnace shell. In other embodiments, other alignment and thus cooling liquid beam angles can also be selected. Fan nozzles here denote nozzles that expand at least in one plane a jet with an opening angle dependent on the nozzle.
Bei einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten α für Eisen von ungefähr 12* 10-6 K-1 lassen sich Vorwölbungen im Ofenmantel bis in den Zentimeterbereich in Richtung der Soll-Form wieder zurückführen. Bei einer durch die Kühlung induzierten Abkühlung von 100K könnte eine Ausbeulung des Drehofens um 1,2 Promille relativ zur Radius des Drehofens reduziert werden. Bei einem beispielhaften Durchmesser von 5m entspricht diese Änderung einer Zurückführung eines vorgewölbten Materials um 5mm. Ausbeulungen von Drehöfen größer 1 cm sollten für einen sichern Betrieb vermieden werden.With a linear thermal expansion coefficient α for iron of approximately 12 * 10 -6 K -1 , protrusions in the furnace shell can be recirculated down to the centimeter range in the direction of the desired shape. With a cooling of 100K induced by the cooling, a bulge of the rotary kiln could be reduced by 1.2 parts per thousand relative to the radius of the rotary kiln. With an exemplary diameter of 5m, this change corresponds to a return of a bulged material by 5mm. Buckling of rotary kilns larger than 1 cm should be avoided for safe operation.
Das erfindungsgemäße Kühlsystem ermöglicht somit, Störungen oder Schäden in der Feuerfestauskleidung zuverlässig zu vermeiden, was wiederum eine längere Betriebsdauer der Drehöfen ermöglicht.The cooling system according to the invention thus makes it possible to reliably avoid faults or damage in the refractory lining, which in turn makes possible a longer service life of the rotary kilns.
In einer Ausführungsform ist die Messeinheit dazu ausgestaltet, zumindest periodisch den Abstand zwischen dem Messsensor und dem Ofenmantel zumindest für eine Anzahl an Messpunkten auf dem Ofenmantel entlang der umlaufenden Richtung zu messen. Eine periodische Messung erleichtert die Auswertung und Berechnung der Drehofenform, da sich die Messpunkte symmetrisch entlang eines Umlaufs um den Ofenmantel verteilen.In one embodiment, the measuring unit is configured to measure, at least periodically, the distance between the measuring sensor and the furnace shell at least for a number of measuring points on the furnace shell along the circumferential direction. A periodic measurement facilitates the evaluation and calculation of the rotary kiln shape, since the measuring points are distributed symmetrically along a circulation around the kiln shell.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst dazu der Messsensor eine Sendereinheit zum Aussenden eines Messsignals und eine Empfängereinheit zum Empfangen des von dem Ofenmantel reflektieren Messsignals und die Messeinheit bestimmt aus den ausgesendeten und empfangenen Messsignalen den Abstand, vorzugsweise ist das Messsignal ein Lichtsignal im sichtbaren Spektralbereich, eine Lasersignal, ein Ultraschallsignal und/oder ein Radarsignal. Bei der Auswertung der Laufzeit der Messsignale beziehungsweise der entsprechenden Phasenverschiebung trifft das Messsignal vorzugsweise in radialer Richtung auf die Oberfläche des Ofenmantels. Bei der Anwendung der Triangulationsmethode kann das Messsignal unter einem anderen Winkel auf die Oberfläche des Ofenmantels treffen und von dort unter dem geometrisch so vorbestimmten Winkel wieder reflektiert werden. Hierzu müsste die Empfangseinheit in einer geeigneten Position zum Empfangen des reflektierten Messsignals angeordnet sein. Obige Abstandsmesseinheiten sind grundlegend dem Fachmann bekannt. Vorteilhaft für das erfindungsgemäße Kühlsystem wären Messsignale, die durch den beim Besprühen des Ofenmantels entstehenden Dampfs nicht oder nur unwesentlich beeinflusst werden. Daher werden vorzugsweise Radarsignale und Ultraschallsignale verwendet.In a further embodiment, the measuring sensor for this purpose comprises a transmitter unit for emitting a measuring signal and a receiver unit for Receiving the measured from the furnace shell measuring signal and the measuring unit determines from the transmitted and received measuring signals the distance, preferably the measuring signal is a light signal in the visible spectral range, a laser signal, an ultrasonic signal and / or a radar signal. When evaluating the transit time of the measurement signals or the corresponding phase shift, the measurement signal preferably strikes the surface of the furnace shell in the radial direction. When using the triangulation method, the measurement signal can hit the surface of the furnace shell at a different angle and be reflected from there again at the geometrically predetermined angle. For this purpose, the receiving unit would have to be arranged in a suitable position for receiving the reflected measuring signal. The above distance measuring units are fundamentally known to the person skilled in the art. Advantageous for the cooling system according to the invention would be measurement signals that are not or only slightly influenced by the resulting during spraying of the furnace shell steam. Therefore, radar signals and ultrasonic signals are preferably used.
In einer Ausführungsform ist die Anzahl an Messpunkten geeignet gewählt, um aus den Messpunkten und den zugeordneten gemessenen Abständen die vorliegende Drehofenform mit hinreichender Genauigkeit berechnen zu können, vorzugsweise wird die vorliegende Drehofenform aus den zu den Messpunkten zugehörigen Abständen mittels einer Methode der kleinsten Fehlerquadrate berechnet. Die Messgenauigkeit, die mit üblichen Messeinheiten erzielt werden kann, liegt im Bereich von 1 - 2 *10-3 relativ zum Abstand. Aus den Abstandsmessungen kann dann die vorliegende Drehofenform über beispielsweise die sogenannte Methode der kleinsten Fehlerquadrate berechnet werden. Bei einem Durchmesser des Ofenmantels von mehreren Metern und einem Abstand der Messpunkte auf dem Ofenmantel von höchstens 1 cm bewegt sich der Fehler bei der Bestimmung der vorliegenden Drehofenform in Bereich von 1 mm oder kleiner. Mit diesen Werten ist beispielsweise eine hinreichende Genauigkeit des Messung gewährleistet. Übliche im Betrieb auftretende Vorwölbungen (Ausbeulungen) erstrecken sich lateral über die Ofenmantelfläche über etliche 10 cm. Damit eine Vorwölbung detektiert werden kann, muss diese eine Vorwölbungshöhe größer als der Messfehler beziehungsweise Fit-Fehler besitzen. Somit wären Vorwölbungen mit einer Höhe von beispielsweise 5mm sicher feststellbar und liegen immer noch deutlich unter einer für Drehöfen kritischen Höhe von mehr als 1 cm.In one embodiment, the number of measuring points is suitably selected in order to be able to calculate the present rotary kiln shape with sufficient accuracy from the measuring points and the associated measured distances. Preferably, the present rotary kiln shape is calculated from the distances associated with the measuring points by means of a method of least error squares. The measurement accuracy that can be achieved with conventional measuring units is in the range of 1 - 2 * 10 -3 relative to the distance. From the distance measurements, the present rotary kiln shape can then be calculated via, for example, the so-called method of least squares. With a diameter of the furnace shell of several meters and a distance of the measuring points on the furnace shell of at most 1 cm, the error in determining the present rotary kiln shape is in the range of 1 mm or smaller. With these values, for example, a sufficient accuracy of the measurement is ensured. Usual occurring during operation Projections (bulges) extend laterally over the furnace surface over several 10 cm. For a protrusion to be detected, it must have a protrusion height greater than the measurement error or fit error. Thus, protrusions with a height of, for example, 5 mm could be reliably detected and are still well below a critical height for rotary kilns of more than 1 cm.
In einer weitern Ausführungsform bezeichnet eine positive Differenz beziehungsweise eine negative Differenz zwischen vorliegender Drehofenform und Soll-Form eine Vorwölbung des Ofenmantels nach außen beziehungsweise eine Einbuchtung des Ofenmantels nach innen und die Kühlsystemsteuerung ist dazu vorgesehen, die Pulslänge und/oder die Pulsfrequenz des Kühlflüssigkeitsstrahls so einzustellen, dass die entsprechende Kühlung beim Durchlauf von Stellen des Ofenmantels mit geringen positiven Differenzen durch den Kühlflüssigkeitsstrahl geringer ausfällt als beim Durchlauf von Stellen des Ofenmantels mit großen positiven Differenzen durch den Kühlflüssigkeitsstrahl, während auf Stellen mit negativer Differenz keine Kühlflüssigkeit aufgebracht wird. Durch den Kühleffekt des Kühlmittelstrahls können Vorwölbungen aufgrund des Schrumpfprozesses nach Abkühlung zurückgeführt werden. Zum Ausgleich von negativen Differenzen müsste dagegen eine thermische Ausdehnung im Material induziert werden, was über eine aufgesprühte Flüssigkeit so nicht möglich ist. Hier müssten stattdessen entsprechend starke Wärmequellen auf die Stellen mit negativen Differenzen abstrahlen. Solche Wärmequellen könnten beispielsweise mit Infrarotstrahlmodulen bereitgestellt werden, mit denen Material auf Temperaturen bis zu 900° erhitzt werden könnte.In a further embodiment, a positive difference or a negative difference between the present rotary kiln shape and desired shape denotes a protrusion of the furnace shell to the outside or a recess of the furnace shell inwards and the cooling system control is provided to adjust the pulse length and / or the pulse frequency of the cooling liquid jet in that the corresponding cooling during passage of locations of the furnace mantle with small positive differences by the coolant jet is lower than in the passage of passages of the furnace mantle with large positive differences through the coolant jet, while no cooling liquid is applied to locations with negative difference. Due to the cooling effect of the coolant jet, protrusions due to the shrinkage process can be returned after cooling. In order to compensate for negative differences, on the other hand, thermal expansion in the material would have to be induced, which is not possible by way of a sprayed-on liquid. Instead, correspondingly strong heat sources would have to radiate to the points with negative differences. Such heat sources could be provided, for example, with infrared beam modules that could heat material to temperatures up to 900 ° C.
In einer Ausführungsform ist die Kühlsystemsteuerung dazu vorgesehen, bei positiven Differenzen die Pulslänge des Kühlflüssigkeitsstrahls bei gleicher Pulsfrequenz beim Durchlauf der Stellen des Ofenmantels mit geringen positiven Differenzen durch den Kühlflüssigkeitsstrahl kurz einzustellen und beim Durchlauf der Stellen des Ofenmantels mit größeren positiven Differenzen durch den Kühlflüssigkeitsstrahl länger einzustellen. Über die Pulslänge lässt sich sehr präzise die Kühlwirkung durch den Kühlmittelstrahl anpassen. Die Pulslänge ist gegenüber der Pulsfrequenz auch die einfacher zu kontrollierende Stellgröße für den Sprühprozess.In one embodiment, the cooling system control is provided for short differences in the pulse length of the cooling liquid jet at the same pulse rate when passing the positions of the furnace shell with small positive differences through the cooling liquid jet and the passage of the body of the furnace shell with larger positive differences through the To set the coolant jet longer. Over the pulse length can be adjusted very precisely the cooling effect by the coolant jet. The pulse length is compared to the pulse rate and the easier to control variable for the spraying process.
In einer Ausführungsform sind die Fächerdüsen so ausgestaltet, dass sie einen fächerförmigen Kühlflüssigkeitsstrahl erzeugen, der einen ersten Öffnungswinkel von mindestens 40° entlang der Rotationsachse des Drehofens besitzt. Dadurch kann ein Kühlmodul einen größeren Bereich des Ofenmantels mit Kühlflüssigkeit besprühen, so dass die Anzahl der Kühlmodule für eine vollständige Besprühung eines vorgesehenen Abschnitts des Ofenmantels begrenzt werden kann und das Kühlsystem dadurch mit einer geringeren Anzahl an Komponenten für eine vorgegebene Größe des zu behandelnden Bereichs auskommt. Gleichzeitig wird auch die Menge an Kühlflüssigkeit auf einen breiteren Auftreffbereich verteilt, so dass die Menge an Kühlflüssigkeit pro Flächeneinheit auf dem Ofenmantel leichter steuerbar ist und somit eine nicht gewollte zu starke Abkühlung eines kleinen Bereichs auf dem Ofenmantel verhindert wird. Die Auffächerung des Kühlflüssigkeitsstrahls kann dabei über die Wahl und Einstellung der Fächerdüse so gestaltet werden, dass bei mehreren benachbart angeordneten Kühlmodulen benachbarte Auftreffbereiche leicht überlappen, da in den äußeren Bereichen der Auftreffbereiche in der Regel weniger Flüssigkeitsmenge pro Fläche aufgebracht wird, als in dem zentralen Bereich des Auftreffbereichs einer jeden Fächerdüse. Somit können sich benachbarte Fächerdüsen in den äußeren Bereichen der Auftreffflächen beim Aufbringen der Kühlflüssigkeit ergänzen. Selbst wenn die Auftreffbereiche nicht überlappen, so überlappen dennoch die Bereiche benachbarter Kühlmodule, in denen eine Kühlwirkung auf dem Ofenmantel erreicht wird, da sich diese mittels Wärmeleitung über den reinen Auftreffbereich hinaus erstreckt. Ein solcher in der Ebene der Längsrichtung des Drehofens aufgefächerte Kühlflüssigkeitsstrahl kann in der Richtung senkrecht dazu (senkrecht zur Drehachse des Drehofens) beispielsweise einen kleineren zweiten Öffnungswinkel besitzen. In einer Ausführungsform besitzen die Fächerdüsen einen zweiten Öffnungswinkel in Drehrichtung des Ofenmantels, der höchstens 30°, vorzugsweise zwischen 10° und 15°, beträgt. Dieser kleine zweite Öffnungswinkel ermöglicht eine sehr präzise Steuerung der Kühlwirkung entlang des Umlaufs des Drehofens, der sich ja an den Kühlsystem vorbeidreht.In one embodiment, the fan nozzles are configured to produce a fan-shaped cooling liquid jet having a first opening angle of at least 40 ° along the rotational axis of the rotary kiln. As a result, a cooling module can spray a larger area of the furnace shell with cooling liquid, so that the number of cooling modules can be limited for a complete spraying of a designated section of the furnace shell and the cooling system thereby manages with a smaller number of components for a given size of the area to be treated , At the same time the amount of cooling liquid is distributed over a wider impact area, so that the amount of cooling liquid per unit area on the furnace shell is easier to control and thus unwanted excessive cooling of a small area on the furnace shell is prevented. The fanning out of the coolant jet can be configured via the selection and adjustment of the fan nozzle in such a way that adjacent impact zones overlap slightly with a plurality of adjacent cooling modules, since in the outer regions of the impact regions, generally less liquid is applied per surface than in the central region the impact area of each fan nozzle. Thus, adjacent fan nozzles can complement each other in the outer regions of the impact surfaces when applying the cooling liquid. Even if the impact areas do not overlap, so still overlap the areas of adjacent cooling modules in which a cooling effect is achieved on the furnace shell, as this extends by means of heat conduction beyond the pure impact area. Such a cooling liquid jet fanned out in the plane of the longitudinal direction of the rotary kiln may, for example, have a smaller second opening angle in the direction perpendicular thereto (perpendicular to the rotational axis of the rotary kiln). In one embodiment, the fan nozzles a second opening angle in the direction of rotation of the furnace shell, which is at most 30 °, preferably between 10 ° and 15 °. This small second opening angle allows a very precise control of the cooling effect along the rotation of the rotary kiln, which indeed rotates past the cooling system.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kühlsystem mehrere entlang der Rotationsachse des Drehofen angeordnete Kühlmodule, wobei die Kühlsystemsteuerung so mit den Schaltventilen der vorhandenen Kühlmodule verbunden und ausgestaltet ist, dass sie die Schaltventile auf Basis der berechneten Differenz zwischen vorliegender Drehofenform und der Soll-Form verschiedener Kühlmodule unabhängig voneinander zur Einstellung individueller Pulslänge und/oder Pulsfrequenz für jedes Kühlmodul ansteuert. Dadurch kann nicht nur in einem Auftreffbereich für ein Kühlmodul die Kühlung für den jeweiligen Umfang des Ofenmantels positionsabhängig gesteuert werden, sondern die thermische Verformung durch verschiedene Kühlmodule je nach Ort der jeweiligen unterschiedlichen Auftreffbereiche an die Drehofengegebenheiten und Notwendigkeiten angepasst werden. Im Bereich der Feuerlanze werden beispielsweise andere Kühlleistungen zur Erzeugung einer thermischen Verformung benötigt als in der Nähe der Einlassöffnung für das im Ofen zu prozessierende Rohmaterial, das dort eine wesentlich niedrigere Temperatur aufweist. Somit lässt sich dasselbe erfindungsgemäße Kühlsystem individuell für verschiedene Drehöfen und Betriebsphasen verwenden beziehungsweise auf geänderte Betriebsparameter des Ofens anpassen.In another embodiment, the cooling system includes a plurality of cooling modules disposed along the rotational axis of the rotary kiln, the cooling system controller being connected to the switching valves of the existing cooling modules and configured to convert the switching valves based on the calculated difference between the existing rotary kiln shape and the desired shape of different cooling modules independent of each other for setting individual pulse length and / or pulse frequency for each cooling module drives. As a result, not only can the cooling for the respective circumference of the furnace shell be position-dependent controlled in an impact area for a cooling module, but the thermal deformation can be adjusted by different cooling modules depending on the location of the respective different Auftreffbereiche to the rotary kiln conditions and needs. In the area of the fire lance, for example, other cooling capacities are required for producing a thermal deformation than in the vicinity of the inlet opening for the raw material to be processed in the furnace, which has a substantially lower temperature there. Thus, the same cooling system according to the invention can be used individually for different rotary furnaces and operating phases or adapted to changed operating parameters of the furnace.
In einer weiteren Ausführungsform sind ein Abstand zwischen den benachbarten Kühlmodulen und ein Druck der Kühlflüssigkeit für die Kühlmodule so eingestellt, dass sich die jeweiligen Auftreffbereiche der Kühlflüssigkeiten auf dem Ofenmantel für benachbarte Kühlmodule berühren, vorzugsweise ohne sich dabei zu überlappen, und so einen gemeinsamen Auftreffbereich auf dem Ofenmantel definieren. Hierdurch wird sichergestellt, dass der thermisch zu behandelnde Bereich bei geringstmöglicher Anzahl an Kühlmodulen vollständig gekühlt werden kann.In a further embodiment, a distance between the adjacent cooling modules and a pressure of the cooling liquid for the cooling modules are adjusted so that the respective impact areas of the cooling liquids touch each other on the furnace shell for adjacent cooling modules, preferably without overlapping, and thus a common impact area define the furnace shell. This ensures that the thermally treated Area can be completely cooled with the lowest number of cooling modules.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Kühlsystemsteuerung dazu ausgestaltet, ein Warnsignal auszusenden, sobald zumindest die Differenz zwischen der Drehofenform und der Soll-Form zumindest in einem Bereich des Abschnitts einen Schwellenwert übersteigt. Somit kann bei einer kritischen Verformung des Drehofens dieser durch andere Prozesseinstellungen über die Drehofensteuerung geschützt werden. Sofern das Warnsignal automatisch und elektronisch übermittelt wird, kann die Drehofensteuerung gleichsam automatisch und ohne Zeitverzögerung reagieren. Der Schwellenwert kann ebenfalls in der Kühlsystemsteuerung hinterlegt und geändert werden. Er ist von der jeweiligen Anwendung vom Drehofen und vom Ofenmantelmaterial und die dafür noch zu akzeptierende Verformung abhängig.In a further embodiment, the cooling system controller is configured to emit a warning signal as soon as at least the difference between the rotary kiln shape and the desired shape exceeds a threshold value at least in a region of the section. Thus, with critical deformation of the rotary kiln, it can be protected by other process settings via the rotary kiln control. If the warning signal is transmitted automatically and electronically, the rotary kiln control can react automatically and without any time delay. The threshold value can also be stored and changed in the cooling system control. It is dependent on the particular application of the rotary kiln and the furnace shell material and the still to be accepted for deformation.
In einer Ausführungsform des Kühlsystem sind die Kühlmodule und die entsprechenden Auftreffbereiche des Kühlmittelstrahlen so zueinander angeordnet, dass die Auftreffbereiche benachbarter Kühlmodule den Ofenmantel entlang dessen Rotationsachse zumindest im zu kühlenden Abschnitt lückenlos kühlen, wobei jedes Kühlmodul mindestens einen mit einer Kühlsystemsteuerung verbundenen ersten Wärmesensor zur Messung einer ersten lokalen Temperatur des Ofenmantels in Drehrichtung des Ofenmantels gesehen vor dem Auftreffbereich der Kühlflüssigkeit und zur Übermittlung der ersten lokalen Temperatur an die Kühlsystemsteuerung umfasst, und die Kühlsystemsteuerung dazu ausgestaltet ist, das Schaltventil eines jeden Kühlmoduls entsprechend einer Differenz zwischen der jeweiligen ersten lokalen Temperatur und einer Solltemperatur so anzusteuern, dass mittels Einstellung der Pulslänge und/oder Pulsfrequenz des Kühlflüssigkeitsstrahls nach einer Umdrehung des Ofenmantels die Stelle des Ofenmantels, an der eine Umdrehung zuvor die erste lokale Temperatur gemessen wurde, dann eine erste lokale Temperatur aufweist, die näher an der Solltemperatur liegt als bei der vorangegangenen Messung, sofern in der betreffenden Umdrehung Kühlflüssigkeit auf den jeweiligen Auftreffbereich aufgebracht wurde, wobei die Differenz zwischen den ersten lokalen Temperaturen dieser beiden Messungen aber weniger als 30K, vorzugsweise weniger als 15K, beträgt.In one embodiment of the cooling system, the cooling modules and the corresponding impact areas of the coolant jets are arranged relative to one another such that the impact areas of adjacent cooling modules completely cool the furnace shell along its axis of rotation at least in the section to be cooled, each cooling module having at least one first heat sensor connected to a cooling system controller for measuring a cooling system first local temperature of the furnace shell in the direction of rotation of the furnace shell seen before the impingement of the cooling liquid and the transmission of the first local temperature to the cooling system control, and the cooling system control is adapted to the switching valve of each cooling module according to a difference between the respective first local temperature and a To control target temperature so that by adjusting the pulse length and / or pulse frequency of the cooling liquid jet after a revolution of the furnace shell, the body of the Oven mantle, at which one revolution before the first local temperature was measured, then having a first local temperature, which is closer to the target temperature than in the previous measurement, if in However, the difference between the first local temperatures of these two measurements but less than 30K, preferably less than 15K, is applied to the respective revolution of cooling liquid on the respective impact area.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Drehofen mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem. Drehöfen sind beispielsweise direkt beheizte Drehöfen zum Kalkbrennen, zum Schmelzen von keramischen Gläsern, zum Erschmelzen von Metallen, zur Eisenerzreduktion, zur Aktivkohleherstellung und für andere Anwendungen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Drehofen ein Zementdrehofen.The invention further relates to a rotary kiln with a cooling system according to the invention. Rotary ovens, for example, are directly heated rotary kilns for lime burning, for melting ceramic glasses, for melting metals, for iron ore reduction, for activated carbon production and for other applications. In a preferred embodiment, the rotary kiln is a cement rotary kiln.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur lokalen Angleichung einer vorliegenden Drehofenform eines sich entlang einer Rotationsachse drehenden Drehofens mit einem Ofenmantel an eine Soll-Form mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem umfassend eine Anordnung von einem oder mehreren beabstandet zum Ofenmantel angeordnete Kühlmodulen, eine Messeinheit mit einem ortsfest angeordneten Messsensor und eine Kühlsystemsteuerung, wobei jedes Kühlmodul ein ansteuerbares Schaltventil und eine Fächerdüse zur Abgabe eines gepulsten fächerförmigen Kühlflüssigkeitsstrahls umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- fortlaufendes Bestimmen von Abständen in vorbestimmter Richtung zwischen dem Messsensor und dem sich drehenden Ofenmantel in einem der Drehung entsprechend um den Ofenmantel umlaufenden Abschnitt sowie
- Berechnen einer ortsabhängigen Differenz zwischen der aus den umlaufend bestimmten Abständen berechneten vorliegenden Drehofenform und der Soll-Form mit der Messeinheit;
- Einstellen einer Pulslänge und/oder einer Pulsfrequenz des Kühlflüssigkeitsstrahls mittels einer Kühlsystemsteuerung auf Basis der berechneten ortsabhängigen Differenz; und
- Aufbringung der Kühlflüssigkeit mittels des eingestellten Kühlflüssigkeitsstrahls von außen auf den sich drehenden Ofenmantel in einem Auftreffbereich in dem umlaufenden Abschnitt zur lokalen thermischen Verformung des Ofenmantels im Auftreffbereich, bis die vorliegende Drehofenform zumindest in dem Auftreffbereich an die Soll-Form angeglichen ist.
- continuously determining distances in a predetermined direction between the measuring sensor and the rotating furnace shell in a section corresponding to the rotation around the furnace shell
- Calculating a location-dependent difference between the existing rotary kiln shape calculated from the circumferentially determined distances and the desired shape with the measuring unit;
- Setting a pulse length and / or a pulse frequency of the coolant liquid jet by means of a cooling system control on the basis of the calculated location-dependent difference; and
- Application of the cooling liquid by means of the adjusted cooling liquid jet from the outside to the rotating furnace shell in an impact area in the circulating section for local thermal deformation of the furnace shell in the impact area until the present rotary kiln shape is at least in the impact area aligned with the desired shape.
In einer Ausführungsform des Verfahrens stellt dabei die Kühlsystemsteuerung die Pulslänge und/oder die Pulsfrequenz des Kühlflüssigkeitsstrahls so ein, dass die entsprechende Kühlung beim Durchlauf von Stellen des Ofenmantels mit geringen positiven Differenzen durch den Kühlflüssigkeitsstrahl geringer ausfällt als Durchlauf von Stellen des Ofenmantels bei großen positiven Differenzen durch den Kühlflüssigkeitsstrahl, während auf Stellen mit negativer Differenz keine Kühlflüssigkeit aufgebracht wird, wobei die positive Differenz zwischen vorliegender Drehofenform und Soll-Form eine Vorwölbung des Ofenmantels nach außen bezeichnet, vorzugsweise wird dabei bei positiven Differenzen die Pulslänge des Kühlflüssigkeitsstrahls bei gleicher Pulsfrequenz beim Durchlauf der Stellen des Ofenmantels mit geringen positiven Differenzen durch den Kühlflüssigkeitsstrahl kurz eingestellt und beim Durchlauf der Stellen des Ofenmantels mit größeren positiven Differenzen durch den Kühlflüssigkeitsstrahl länger eingestellt.In one embodiment of the method, the cooling system control adjusts the pulse length and / or the pulse frequency of the cooling fluid jet such that the corresponding cooling during passage of locations of the furnace shell with small positive differences by the coolant jet is lower than passage of locations of the furnace shell with large positive differences through the coolant jet, while no cooling liquid is applied to locations with negative difference, wherein the positive difference between the present rotary kiln shape and target shape denotes a protrusion of the furnace shell to the outside, preferably at positive differences, the pulse length of the cooling liquid jet at the same pulse rate in the passage of Setting the furnace shell with small positive differences set by the cooling liquid jet short and the passage of the body of the furnace shell with larger positive differences through the Coolant jet set longer.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Kühlsystem mehrere entlang der Rotationsachse des Drehofen angeordnete Kühlmodule und die Kühlsystemsteuerung ist mit den Schaltventilen der vorhandenen Kühlmodule geeignet verbunden, um auf Basis der berechneten Differenz zwischen vorliegender Drehofenform und der Soll-Form die Schaltventile verschiedener Kühlmodule unabhängig voneinander zur Einstellung individueller Pulslänge und/oder Pulsfrequenz für jedes Kühlmodul anzusteuern.In another embodiment of the method, the cooling system includes a plurality of cooling modules disposed along the rotational axis of the rotary kiln, and the cooling system controller is suitably connected to the switching valves of the existing cooling modules to independently control the switching valves of different cooling modules based on the calculated difference between the present rotary kiln shape and the target shape for setting individual pulse length and / or pulse frequency for each cooling module.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden im Detail in den Abbildungen wie folgt gezeigt.
- Fig.1:
- schematische Darstellung eines üblichen Drehofens (a) in seitlicher Ansicht und (b) im Schnitt senkrecht zur Rotationsachse;
- Fig.2:
- eine Ausführungsform des beabstandet zum Ofenmantel angeordneten erfindungsgemäßen Kühlsystems im seitlichen Schnitt;
- Fig.3:
- eine schematische Darstellung der vorliegenden Drehofenform und der Soll-Form im seitlichen Schnitt durch den Drehofen senkrecht zur Rotationsachse;
- Fig.4:
- eine andere Ausführungsform des beabstandet zum Ofenmantel angeordneten erfindungsgemäßen Kühlsystems in Draufsicht;
- Fig.5:
- eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur lokalen Angleichung einer vorliegenden Drehofenform an eine Soll-Form.
- Fig.1:
- schematic representation of a conventional rotary kiln (a) in a side view and (b) in section perpendicular to the axis of rotation;
- Figure 2:
- an embodiment of the spaced apart from the furnace shell cooling system according to the invention in a lateral section;
- Figure 3:
- a schematic representation of the present rotary kiln shape and the desired shape in the lateral section through the rotary kiln perpendicular to the axis of rotation;
- Figure 4:
- another embodiment of the spaced apart from the furnace shell cooling system according to the invention in plan view;
- Figure 5:
- an embodiment of the method according to the invention for the local alignment of a present rotary kiln mold to a desired shape.
Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.The embodiments shown herein are only examples of the present invention and therefore should not be considered as limiting. Alternative embodiments contemplated by one skilled in the art are equally within the scope of the present invention.
- 11
- Drehofenrotary kiln
- 1111
- DrehofensteuerungRotary kiln control
- 22
- Ofenmantelfurnace shell
- 2E2E
- Einlassöffnung für das zu bearbeitende MaterialInlet opening for the material to be processed
- 2A2A
- Auslassöffnung für das bearbeitete MaterialOutlet opening for the machined material
- 2121
- umlaufender Abschnitt des Ofenmantelscircumferential section of the furnace shell
- 2222
- Auftreffbereich der Kühlflüssigkeit auf den OfenmantelImpact area of the coolant on the furnace shell
- 2323
- Messpunkte auf dem Ofenmantel, für die der Abstand zum Messsensor bestimmt wirdMeasuring points on the furnace shell, for which the distance to the measuring sensor is determined
- 33
- erfindungsgemäßes KühlsystemCooling system according to the invention
- 31, 31'31, 31 '
- Kühlmodulcooling module
- 311311
- Schaltventil im KühlmodulSwitching valve in the cooling module
- 312312
- Fächerdüse im KühlmodulFan nozzle in the cooling module
- 3232
- KühlsystemsteuerungCooling system control
- 3333
- Datenleitungen im KühlsystemData lines in the cooling system
- 3434
- Kühlflüssigkeitsleitungen im KühlsystemCoolant pipes in the cooling system
- 3535
- Messeinheitmeasuring unit
- 3636
- Messensor (zum Aussenden eines Messsignals)Measuring sensor (for sending a measuring signal)
- 361361
- Sendereinheit (für das Messsignal)Transmitter unit (for the measuring signal)
- 362362
- Empfängereinheit (für das Messsignal)Receiver unit (for the measuring signal)
- 44
- Kühlflüssigkeit, KühlflüssigkeitsstrahlCoolant, coolant jet
- 55
- Brenner des DrehofensBurner of the rotary kiln
- 5151
- FeuerlanzeFirelance
- 6161
- vom Drehofen zu bearbeitendes Materialmaterial to be processed by the rotary kiln
- 6262
- das vom Drehofen bearbeitete Materialthe material processed by the rotary kiln
- 77
- wärmeisolierende Schicht auf der Innenseite des Ofenmantelsheat-insulating layer on the inside of the oven shell
- 7171
- Keramikkachelntiles
- 100100
- fortlaufendes Bestimmen der Abstände zwischen Messsensor und Ofenmantelcontinuous determination of the distances between the measuring sensor and the furnace shell
- 110110
- Berechnen einer ortsabhängigen Differenz zwischen Drehofenform und Soll-FormCalculate a location-dependent difference between rotary kiln shape and target shape
- 120120
- Einstellen von Pulslänge und Pulsfrequenz des KühlflüssigkeitsstrahlsSetting the pulse length and pulse frequency of the coolant jet
- 130130
- Aufbringung von Kühlflüssigkeit auf den OfenmantelApplication of coolant to the furnace shell
- AA
- Abstand zwischen Messsensor und dem OfenmantelDistance between the measuring sensor and the furnace shell
- A1A1
- Abstand zwischen benachbarten KühlmodulenDistance between adjacent cooling modules
- DD
- Differenz zwischen Drehofenform (Ist-Form) und Soll-FormDifference between rotary kiln shape (actual shape) and nominal shape
- DPDP
- positive Differenz zwischen Drehofenform und Soll-Formpositive difference between rotary kiln shape and target shape
- DNDN
- negative Differenz zwischen Drehofenform und Soll-Formnegative difference between rotary kiln shape and target shape
- DRDR
-
Drehrichtung des Ofenmantels, umlaufende Richtung des Abschnitts 21Direction of rotation of the furnace shell, circumferential direction of the
section 21 - MSMS
- Messsignalmeasuring signal
- RR
- Rotationsachse des OfenmantelsRotation axis of the furnace shell
- SFSF
- Soll-Form des Drehofens (Ofenmantels)Target shape of the rotary kiln (furnace shell)
- SWSW
- Schwellenwert für die Differenz DFThreshold for difference DF
- VFVF
- vorliegende Drehofenformpresent rotary kiln form
- WW
- Warnsignal ausgesendet durch das KühlsystemWarning signal emitted by the cooling system
- W1W1
- erster Öffnungswinkel des Kühlflüssigkeitsstrahlsfirst opening angle of the coolant jet
- W2W2
- zweiter Öffnungswinkel des Kühlflüssigkeitsstrahlssecond opening angle of the coolant jet
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet,
dass die Messeinheit (35) dazu ausgestaltet ist, zumindest periodisch den Abstand (A) zwischen dem Messsensor (36) und dem Ofenmantel (2) zumindest für eine Anzahl an Messpunkten (23) auf dem Ofenmantel (2) entlang der umlaufenden Richtung (DR) zu messen.The cooling system (3) according to claim 1,
characterized,
in that the measuring unit (35) is designed, at least periodically, to measure the distance (A) between the measuring sensor (36) and the furnace shell (2) at least for a number of measuring points (23) on the furnace shell (2). along the circumferential direction (DR).
dadurch gekennzeichnet,
dass der Messsensor (36) eine Sendereinheit (361) zum Aussenden eines Messsignals (MS) und eine Empfängereinheit (362) zum Empfangen des von dem Ofenmantel (2) reflektieren Messsignals (MS) umfasst und die Messeinheit (35) aus den ausgesendeten und empfangenen Messsignalen (MS) den Abstand (A) bestimmt, vorzugsweise ist das Messsignal (MS) ein Lichtsignal im sichtbaren Spektralbereich, eine Lasersignal, ein Ultraschallsignal und/oder ein Radarsignal.The cooling system (3) according to claim 2,
characterized,
in that the measuring sensor (36) comprises a transmitter unit (361) for emitting a measuring signal (MS) and a receiver unit (362) for receiving the measuring signal (MS) reflected by the furnace casing (2) and the measuring unit (35) from the transmitted and received signals Measurement signals (MS) determines the distance (A), preferably, the measurement signal (MS) is a light signal in the visible spectral range, a laser signal, an ultrasonic signal and / or a radar signal.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anzahl an Messpunkten (23) geeignet gewählt ist, um aus den Messpunkten (23) und den zugeordneten gemessenen Abständen (A) die vorliegende Drehofenform (VF) mit hinreichender Genauigkeit berechnen zu können, vorzugsweise wird die vorliegende Drehofenform (VF) aus den zu den Messpunkten (23) zugehörigen Abständen (A) mittels einer Methode der kleinsten Fehlerquadrate berechnet.The cooling system (3) according to claim 2 or 3,
characterized,
that the number of measurement points (23) is suitably selected, in order to calculate from the measurement points (23) and the associated measured distances (A), the present rotary kiln form (VF) with sufficient accuracy, preferably, the present rotary kiln form (VF) from the to the measuring points (23) associated distances (A) calculated by a method of least squares.
dadurch gekennzeichnet,
dass eine positive Differenz (DP) beziehungsweise eine negative Differenz (DN) zwischen vorliegender Drehofenform (VF) und Soll-Form (SF) eine Vorwölbung des Ofenmantels (2) nach außen beziehungsweise eine Einbuchtung des Ofenmantels (2) nach innen bezeichnet und die Kühlsystemsteuerung (32) dazu vorgesehen ist, die Pulslänge und/oder die Pulsfrequenz des Kühlflüssigkeitsstrahls (4) so einzustellen (120), dass die entsprechende Kühlung beim Durchlauf von Stellen des Ofenmantels (2) mit geringen positiven Differenzen (DP) durch den Kühlflüssigkeitsstrahl (4) geringer ausfällt als beim Durchlauf von Stellen des Ofenmantels (2) mit großen positiven Differenzen (DP) durch den Kühlflüssigkeitsstrahl (4), während auf Stellen mit negativer Differenz (DN) keine Kühlflüssigkeit (4) aufgebracht wird.The cooling system (3) according to one of the preceding claims,
characterized,
that a positive difference (DP) and a negative difference (DN) between the present rotary kiln form (VF) and desired form (SF) a protrusion of the furnace shell (2) outwards or a recess of the furnace shell (2) referred to the inside and the cooling system controller (32) is provided to set (120) the pulse length and / or the pulse frequency of the cooling liquid jet (4) so that the corresponding cooling during passage of locations of the furnace shell (2) with low positive differences (DP) by the cooling liquid jet (4 ) less than when passing through locations of the furnace mantle (2) with large positive differences (DP) through the coolant jet (4), while no coolant (4) is applied to negative difference sites (DN).
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühlsystemsteuerung (32) dazu vorgesehen ist, bei positiven Differenzen (DP) die Pulslänge des Kühlflüssigkeitsstrahls (4) bei gleicher Pulsfrequenz beim Durchlauf der Stellen des Ofenmantels (2) mit geringen positiven Differenzen (DP) durch den Kühlflüssigkeitsstrahl (4) kurz einzustellen und beim Durchlauf der Stellen des Ofenmantels (2) mit größeren positiven Differenzen (DP) durch den Kühlflüssigkeitsstrahl (4) länger einzustellen.The cooling system (3) according to claim 5,
characterized,
that the cooling system control (32) is provided to set the pulse length of the cooling liquid jet (4) at positive pulse differences (DP) at the same pulse frequency when passing through the positions of the furnace shell (2) with low positive differences (DP) by the cooling liquid jet (4) and during the passage of the positions of the furnace shell (2) with larger positive differences (DP) through the cooling liquid jet (4) to adjust longer.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fächerdüsen (312) so ausgestaltet sind, dass sie einen fächerförmigen Kühlflüssigkeitsstrahl (4) erzeugen, der einen ersten Öffnungswinkel (W1) von mindestens 40° entlang der Rotationsachse (R) des Drehofens (2) besitzt.The cooling system (3) according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the fan nozzles (312) are designed such that they produce a fan-shaped coolant jet (4) having a first opening angle (W1) of at least 40 ° along the rotation axis (R) of the rotary kiln (2).
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fächerdüsen (312) zudem einen zweiten Öffnungswinkel (W2) in Drehrichtung (DR) des Ofenmantels (2) besitzen, der höchstens 30°, vorzugsweise zwischen 10° und 15°, beträgt.The cooling system (3) according to claim 7,
characterized,
in that the fan nozzles (312) additionally have a second opening angle (W2) in the direction of rotation (DR) of the furnace shell (2) which is at most 30 °, preferably between 10 ° and 15 °.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kühlsystem (3) mehrere entlang der Rotationsachse (R) des Drehofen (1) angeordnete Kühlmodule (31, 31') umfasst und die Kühlsystemsteuerung (32) so mit den Schaltventilen (311) der vorhandenen Kühlmodule (31, 31') verbunden und ausgestaltet ist, dass sie (32) die Schaltventile (311) auf Basis der berechneten Differenz (D) zwischen vorliegender Drehofenform und der Soll-Form verschiedener Kühlmodule (31, 31') unabhängig voneinander zur Einstellung (120) individueller Pulslänge und/oder Pulsfrequenz für jedes Kühlmodul (31, 31') ansteuert.The cooling system (3) according to any one of the preceding claims "
characterized,
that the cooling system (3) has several along the axis of rotation (R) of the Rotary kiln (1) arranged cooling modules (31, 31 ') and the cooling system control (32) is so connected to the switching valves (311) of the existing cooling modules (31, 31') and configured that they (32) the switching valves (311) based on the calculated difference (D) between the present rotary kiln shape and the desired shape of different cooling modules (31, 31 ') independently for setting (120) individual pulse length and / or pulse frequency for each cooling module (31, 31') drives.
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Abstand (A1) zwischen den benachbarten Kühlmodulen (31, 31') und ein Druck der Kühlflüssigkeit (4) für die Kühlmodule (31, 31') so eingestellt sind, dass sich die jeweiligen Auftreffbereiche der Kühlflüssigkeiten (4) auf dem Ofenmantel (2) für benachbarte Kühlmodule (31, 31') berühren, vorzugsweise ohne sich dabei zu überlappen, und einen gemeinsamen Auftreffbereich (22) definieren.The cooling system (3) according to claim 9,
characterized,
that a distance (A1) between the adjacent cooling modules (31, 31 ') and a pressure of the cooling liquid (4) for the cooling modules (31, 31') are set so that the respective impingement of the cooling liquid (4) on the furnace shell (2) for adjacent cooling modules (31, 31 ') touch, preferably without overlapping, and define a common impact area (22).
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühlsystemsteuerung (32) dazu ausgestaltet ist, ein Warnsignal auszusenden (W), sobald zumindest die Differenz (D) zwischen der Drehofenform (VF) und der Soll-Form (SF) zumindest in einem Bereich des Abschnitts (21) einen Schwellenwert (SW) übersteigt, vorzugsweise wird das Warnsignal (W) elektronisch zu einer Drehofensteuerung (11) übermittelt.The cooling system (3) according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the cooling system controller (32) is designed to emit a warning signal (W) as soon as at least the difference (D) between the rotary kiln mold (VF) and the desired shape (SF) reaches a threshold value (at least in a region of the section (21)). SW), preferably the warning signal (W) is transmitted electronically to a rotary kiln control (11).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP16155363.1A EP3205965A1 (en) | 2016-02-11 | 2016-02-11 | Adaptation of rotating furnace forms to target forms in rotating furnaces |
Applications Claiming Priority (1)
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EP16155363.1A EP3205965A1 (en) | 2016-02-11 | 2016-02-11 | Adaptation of rotating furnace forms to target forms in rotating furnaces |
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Publication Number | Publication Date |
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EP3205965A1 true EP3205965A1 (en) | 2017-08-16 |
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ID=55359433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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EP16155363.1A Withdrawn EP3205965A1 (en) | 2016-02-11 | 2016-02-11 | Adaptation of rotating furnace forms to target forms in rotating furnaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3205965A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3992562A1 (en) * | 2020-11-03 | 2022-05-04 | KIMA Process Control GmbH | Optical measuring device with trigonometric evaluation |
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FR2619897A1 (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-03 | Outokumpu Oy | PROCESS FOR COOLING A ROTARY OVEN |
JP2014185788A (en) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Ube Ind Ltd | Rotary kiln shaft center correction device and rotary kiln shaft center correction method |
EP2947409A1 (en) * | 2014-05-19 | 2015-11-25 | KIMA Echtzeitsysteme GmbH | Cooling system for rotary kilns |
-
2016
- 2016-02-11 EP EP16155363.1A patent/EP3205965A1/en not_active Withdrawn
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