PT85010B

PT85010B - Processo de regulacao de uma instalacao de fabrico de cimento por via seca com pre-calcinacao

Info

Publication number: PT85010B
Application number: PT85010A
Authority: PT
Inventors: Philippe Benoit; Alain Chielens; Andre Pinoncely; Florence Osselin
Original assignee: Fives Cail Babcock
Priority date: 1986-06-04
Filing date: 1987-06-04
Publication date: 1990-07-31
Also published as: EP0248708A1; DK291887D0; ATE49653T1; JPS6340748A; DK165651C; FR2599826A1; US4817008A; ES2012400B3; FR2599826B1; EP0248708B1; DK165651B; DK291887A; PT85010A; DE3761462D1; BR8702812A; CA1334296C

Description

presente invento tem por objecto um processo de regulação duma instalação de fabrico de cimento, por via seca compreendendo uma câmara de pré-calcinação onde a matéria prima é pelo menos parcialmente descarbonatada, um forno tubular rotativo equipado com um queimador na sua extremidade de saída do clínquer, um permutador de calor onde a matéria prima é pré-aquecida no seio dos gases de escape do forno ro tativo e de câmara de pré-calcinação e um refrigerador de clínquer.

Estas instalações estão geralmente equipadas com regjj ladores que regulam os débitos dos combustíveis fornecidos à câmara de pré-calcinação e ao forno, de forma a manter certos parâmetros iguais a valores de controlo pré-estabelecidos. Foram, em particular, propostas a regulação do débito de combustível fornecido à câmara de pré-calcinação, de forma a manter constante a taxa de descarbonatação de matéria prima à saída da câmara, e a regulação da alimentação do com bustível do queimador do forno de forma a manter num valor de controlo pré-estabelecido uma grandeza representativa da qualidade do clínquer que geralmente é a temperatura na zona de clínquerização do forno.

Se se produzir, na parte a montante da instalação, uma modificação das condições de marcha, resultante duma pej? turbação acidental ou duma ordem dada por um operador, torna -se necessário, para conservar no clínquer a qualidade impôs. ta, que as condições de marcha do forno, nomeadamente a qua£ tidade de calor fornecido, sejam também modificadas. Ora, o regulador do débito de combustível fornecido ao forno não tem conhecimento destas modificações senão ao fim de um intervalo de tempo relativamente longo, igual ao tempo necessário para a matéria ir desde a entrada do forno até à zona de clín querização, e não reage senão nesse momento. Mas a matéria introduzida no forno durante todo este intervalo de tempo não terá sido submetida a condições de tratamento normais e

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-4o clinquer produzido a partir de tal matéria não terá a qualidade pretendida.

fim do presente invento é permitir a contabilização das modificações dos parâmetros essenciais da marcha da instalação desde o seu aparecimento, para a determinação do valor de controlo a estabelecer para □ débito de combustível.

processo objecto do presente invento consiste em:

- calcular a quantidade de calor teórica total, neces. sária para levar a matéria prima ao estado de clinquer, a partir duma quantidade de calor total nominal, predeterminada e correspondente a valores nominais, impostos, de parâmetros característicos da matéria prima, do combustível, do clinquer e da marcha da instalação, aplicando a essa quantidade de calor teórica total nominal coeficientes correctivos que tomem em conta as diferenças entre os valores nominais e os valores medidos dos referidos parâmetros,

- calcular a quantidade de calor teórica que deve ser fornecida ao forno subtraindo à referida quantidade de calor teórica total a quantidade de calor fornecido à câmara de pré-calcinação,

- calcular um valor de controlo a estabelecer para o débito de combustível fornecido ao forno, a partir da referi da quantidade de calor teórica a fornecer ao forno,

- modificar progressivamente o valor de controlo inicialmente estabelecido no regulador do débito de combustível fornecido ao forno, para o levar ao valor de controlo calculado, dependendo o comportamento das variações impostas ao valor de controlo, das condições do tratamento térmico da mai téria e do seu tempo de permanência no interior do forno, e

- recomeçar periodicamente estas operações a intervalos de tempo próximos, por exemplo da ordem de um minuto ou inferiores.

A quantidade de calor fornecido à câmara de pré-calci nação poderá ser calculada a partir de uma quantidade de ca-

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-5lor teórica nominal predeterminada e de coeficientes correctivos que tomem em conta as diferenças entre os valores medi, dos e os valores nominais dos parâmetros de cálculo.

valor de controlo calculado para o débito de combus tível a fornecer ao forno poderá ser corrigido em função do desvio entre o valor medido e o valor de controlo de uma grari deza representativa da qualidade do clínquer, nomeadamente do seu teor em cal livre. Poderá, em particular, efectuar-se esta correcção em função da temperatura aparente do clín quer junto à parede de retenção, à saída do forno, de acordo com o processo objecto da patente francesa 85.03660.

A modificação progressiva do valor de controlo do regulador do débito de combustível fornecido ao forno poderá ser realizada enviando ao regulador um sinal proporcional ao valor de controlo calculado e distribuído ao regulador por uma função que permite tomar em conta a história térmica da matéria no interior do forno, por exemplo através de um filtro de segunda ordem.

A descrição que se segue refere-se aos desenhos anexos e em relação aos quais:

A figura 1 é o esquema, dado a título de exemplo, de uma instalação de fabrico de clínquer de cimento por via seca, equipada com um sistema de regulação que permite pôr em prática o invento; e

A figura 2 representa uma curva das variações, em fun ção do tempo, do valor de controlo do regulador de débito de combustível.

Esta instalação compreende um permutador de ciclones 1 a 8, uma câmara de pré-calcinação 10 à qual está associado um ciclone 9, um forno tubular rotativo 12 e um refrigerador de clínquer 14. 0 permutador compreende uma primeira bateria de ciclones 2, 3, 4, 5 que são atravessados pelos gases de escape do forno 12 e uma segunda bateria de ciclones 1, 6, 7, 8 que são atravessados pelos gases de escape da câmara 10.

A matéria prima em bruto, sob a forma de farinha, é

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-6introduzida em A e B nos andares superiores das duas baterias de ciclones, é aquecida pelos gases de escape do forno e da câmara de pré-calcinação e em seguida admitida nesta últi ma onde é parcialmente descarbonatada. 0 calor necessário para esta reacção é fornecido pela combustão de uma mistura de um combustível injectado na câmara através de uma tubeira 16 e de ar previamente insuflado no refrigerador 14 e daí conduzido à câmara por uma conduta 18.

A matéria parcialmente descarbonatada é arrastada para fora da câmara 10 pelos gases de escape e transportada p.a ra o ciclone 9 onde se separa dos gases para ser introduzida no forno 12 através da tubagem 20.

No forno, a matéria que se desloca lentamente de uma extremidade à outra, em sentido inverso ao dos gases quentes produzidos por um queimador 22, é completamente calcinada e clinquerizada, 0 clínquer produzido é arrefecido no refrige. rador 14 por meio de ar fresco que é em seguida utilizado co mo ar de combustão no forno e na câmara de pré-calcinação.

Um regulador 24 mantém a temperatura dos gases, a jusante da câmara de pré-calcinação, igual a um valor de controlo, por acção sobre o débito de combustível fornecido à câmara. A finalidade desta regulação é obter uma boa estabi lidade da taxa de descarbonatação da matéria à saída da câma ra de pré-calcinação. A temperatura dos gases a jusante da câmara 10 dá com efeito uma boa imagem da taxa de descarbona tação.

débito do combustível que alimenta o queimador 22 é regulado por um regulador 26 cujo valor de controlo é dado por um computador 28. Este valor de controlo é calculado periodicamente, a intervalos de tempo muito próximos (por exemplo 10 segundos), pelo computador 28, a partir dos valores medidos ou introduzidos pelo operador de um grande número de parâmetros : débito de clínquer, características da ma téria prima em bruto e pré-calcinada, características do com bustível, teor em oxigénio dos gases de escape, etc...

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-7Em cada passo de cálculo, o computador determina em primeiro lugar a quantidade de calor teórica total que deve ser fornecida à instalação, por unidade de tempo, através da fórmula seguinte:

QT = QTO x fl (Kl) x f2 (K2) ... fi (Ki) ... fn (Kn).

Nesta fórmula, Kl, K2,... Kn, são parâmetros, tais como o débito de matéria prima ou de clínquer, a taxa de descarbonatação da matéria à saída da câmara de pré-calcinação, o teor em cal livre do clínquer, a taxa de cinzas do combustível, a proporção de cada combustível, se se utilizam vários combustíveis, o teor em oxigénio nos gases de escape do forno e da câmara de pré-calcinação, etc...

QTO é a quantidade de calor teórico total correspondente aos valores nominais impostos aos parâmetros Kl, K2,... Kn. Esta quantidade é predeterminada quer a partir de ensai. os, quer através de um modelo matemático e armazenado num fi cheiro do computador.

fl (Kl), f2 (K2) ... fn (Kn) são os termos correctivos que fazem intervir as diferenças entre os valores dos pa. râmetros Kl, K2,... Kn provenientes de medidas efectuadas em cada passo de cálculo e os seus valores nominais. As relações fl, f2, ... fn são pré-estabelecidas e os valores nominais dos parâmetros Kl, K2, ... Kn são armazenados num ficheiro do computador.

computador determina em seguida o consumo calorífico da câmara de pré-calcinação QP, Este consumo pode ser calculado a partir da medida do débito de combustível fornecido à câmara de pré-calcinação. Pode também ser calculado através de uma fórmula análoga à que permite calcular QT:

QP = QPO x gl (Kl) x g2 (K2) ... gi (Ki) ... gn (Kn).

A quantidade de calor necessária ao forno é agora cal. culada achando a diferença entre QT e QP e o valor obtido é eventualmente corrigido em função do valor do sinal de saída

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-8de um regulador PID incorporado no computador e ao qual é aplicado um sinal proveniente da medição de um parâmetro representativo da qualidade do clínquer; esse parâmetro pode ser, em particular, a temperatura do clínquer junto à parede de retenção do forno, medida com um pirómetro de radiação de acordo com o processo objecto da patente francesa 85.03660. A partir da quantidade de calor QF assim obtida, o computador determina um valor de controlo FF para o débito de combus tível de alimentação do queimador 22.

Um sinal proporcional ao valor de controlo calculado FF é distribuído ao regulador 26 em função do tempo, por exejm pio através de um filtro ou de qualquer outro meio de distri buição temporal para permitir que a modificação eventual do valor de controlo do regulador seja progressiva e se estenda por um período correspondente, aproximadamente, ao tempo de permanência das matérias no interior do forno.

A figura 2 mostra a variação do valor de controlo do regulador 26. Inicialmente esse valor de controlo era FFO. No instante tl, o controlo calculado é FF1. A partir de tl o valor de controlo do regulador vai crescer progressivamente até atingir FF1 ao fim de um período de tempo da mesma o_r dem de grandeza que o tempo de permanência das matérias no interior do forno. Supôs-se que o valor de controlo calcula do se mantinha igual a FF1 durante todo o período considerado. Em caso contrário a curva seria modificada para ter em conta o novo valor calculado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 - Processo de regulação de uma instalação de fabrico de cimento por via seca compreendendo uma câmara de pré-calcinação onde a matéria prima é pelo menos parcialmente descarbonatada e um forno tubular rotativo equipado com um queimador na sua extremidade de saída do clínquer, e com um regulador do débito de combustível de alimentação do queima-

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-9dor, processo esse caracterizado por consistir em:

- calcular a quantidade de calor teórica total (QT) necessária para levar a matéria prima ao estado de clínquer a partir de uma quantidade de calor total nominal (QTO), pre, determinada e correspondente a valores nominais, impostos, de par&metros (Kl, K2, ... Kn) característicos da matéria prima, do combustível, do clínquer e da marcha da instalação, aplicando a essa quantidade de calor teórica total nominal (QTO) coeficientes correctivos que tomem em conta as difereji ças entre os valores nominais e os valores medidos dos referidos parâmetros,

- calcular a quantidade de calor teórica (QF) que deve ser fornecida ao forno subtraindo da referida quantidade de calor teórica total (QT) a quantidade de calor (QP) forne cida à câmara de pré-calcinação,

- calcular um valor de controlo (FF1) do débito de combustível fornecido ao forno a partir da referida quantida de de calor teórica (QF) a fornecer ao forno,

- modificar progressivamente o valor de controlo real (FFO) do referido regulador para o levar ao valor de controlo calculado (FF1), dependendo o comportamento das variaçBes impostas ao valor de controlo, das condiçBes do tratamento térmico da matéria e do seu tempo de permanência no interior do forno, e

- recomeçar periodicamente estas operaçbes a intervalos de tempo próximos.
2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte rizado por a quantidade de calor (QP) fornecida à câmara de pré-calcinação ser calculada a partir de uma quantidade de calor teórica nominal (QPO) predeterminada e de coeficientes correctivos que têm em conta as diferenças entre os valores medidos e os valores nominais dos parâmetros de cálculo (Kl, K2, ... Kn).

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3 - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o valor de controlo do débito de combustível fornecido ao forno ser corrigido em função do desvio entre o valor medido e o valor de controlo de uma grandeza representativa da qualidade do clínquer.