SE434505B - Forfarande for automatisk reglering av brenningen av caco?713 och/eller mgco?713 samt anordning for utforande av forfarandet - Google Patents

Description

15 20 30 40 79939194; IJ Beroende på de tekniska förhållandena är det ibland önsk- värt att denna släckning sker snabbt, men det kan också vara önskvärt att släckníngen sker långsamt. Släckningshastigheten är bl a beroende på reaktiviteten hos den brända produkten, vil- ken exempelvis är beroende på porositeten, vilken återigen är i huvudsak beroende på bränningstemperaturen, bränningstiden och föroreningshalten hos råmaterialet. För att upprätthålla en gi- ven reaktivitet hos en produkt, framställd från ett råmaterial med varierande föroreningshalt, måste kompenserande justering av bränningstemperaturen och/eller bränningstiden i konsekvens härmed utföras. _ Tidigare för att bibehålla sådan lämplig reaktívitet hos produkten, när man bränner kalk, har en löpande, diskontinuerlig, manuell kvalitetskontroll utförts av den brända kalken genom att blanda en känd mängd vatten med en viss temperatur, exempelvis 20 OC med en känd mängd bränd kalk med en viss kornstorlek och temperatur. Därigenom utföres en släckning av ett prov under kontrollerade betingelser och eftersom hydreringsreaktionen är exotermísk, kan reaktiviteten av den brända kalken bestämmas an- tingen genom mätning av den tid som är nödvändig för att uppnå en given temperaturhöjning eller genom mätning av temperaturök- ningen som uppnås under en given tid.

D Om reaktíviteten är alltför dålig, har materialet blivit bränt alltför hårt och tillförseln av bränsle till ugnen måste bli mindre och/eller materialuppehàllstiden i ugnen måste min- skas.

Liknande tankegångar gäller för bränning av exempelvis MgCO3 och dolomít.

Det är emellertid önskvärt för att säkerställa optimala ar- betsbetingelser, som ger en homogen produkt med den önskade re- aktiviteten att åstadkomma automatisk reglering av bränníngsbe- tingelserna.

Det är känt att utföra kontinuerliga analyser och reaktívi- tetsbestämningar av flytande produkter. Sålunda hänför sig tyska patentskriften nr 468 912 till en metod för analysering av fly- tande kemiska produkter på basis av dess reaktionsvärme vid en reaktion med ett flytande reagens; varvid den kemiska produkten och reagenset strömmar genom motsvarande separata mellanliggande behållare, där deras temperatur mätes, varefter de förenas under grundlig blandning i en reaktor som fungerar som en kalorimeter, 10 15 20 30 40 7903919-4 varvid temperaturen mätes i denna reaktor. Temperaturökníngen som bestämmes ger ett mått på värmet som frigöres i reaktorn och tjänar sålunda till att bestämma koncentrationen av produkten.

Tyska utläggníngsskriften nr l 961 633 hänför sig till en metod för analys för bestämning av koncentrationen av Mg och K, enligt vilken värmeväxlingen beroende på reaktion med ett lämp- ligt reagens användes för koncentrationsbestämning. Enligt denna metod matas prov och reagens med en konstant temperatur till en reaktionskammare som är neddoppad i ett vattenbad, och tempera- turdifferensen mellan vattenbad och reaktorn användes som ett mått på koncentrationen.

Vidare är det känt att utnyttja den s k "isothermic calori- metry" för analysändamål, vid vilken innehållet i kalorimetern hålles vid konstant temperatur.

Tyska utläggningsskriften nr 2 158 377 och tyska "Offenleg- ungsskrifterna" nrís 2 332 135 och 2 355 952 är typiska exempel på denna kända teknik, vid vilken användning göres av en kalori- meter som är neddoppad i ett vattenbad med en konstant tempera- tur tbad och en värmekälla i kalorimeter, på sådant sätt att in- -nehållen i desamma har en konstant temperatur tcal högre än tbad. Om prov och reagens kontinuerligt matas in i kalorimetern vid en konstant temperatur och strömningshastighet och om värme- tcal - tbad är kon- frigörandet hos värmekällan regleras så att stant kan värmefrigörandet hos värmekällan användas som ett mått på frigörandet genom reaktion mellan prov och reagens, varvid summan av värmefrigörandet från reaktionen och frígörandet från värmekällan är konstant.

Det är emellertid känt att utnyttja dessa metoder för ana- lys, när det gäller att analysera reaktiviteten hos fasta ämnen.

Det har nu överraskande befunnits att ändamålet med att åstad- komma automatisk reglering av bränningen av CaCO3 - och/eller MgCO3 innehållande material i en roterande eller stationär ugn kan uppnås med ett förfarande där enligt uppfinningen en ström av bränt material och en ström av flytande reagens matas till och röres i en-reaktionskammare; varvid temperaturen och hastig- heten hos de två strömmarna som matas till reaktionskammaren och temperaturen hos reaktionsblandningen mätes; en kvantitet bestämmas bildande ett mått för värmet per viktsenhet bränt ma- terial per tidsenhet frigjort av reaktionen mellan bränt materi- al och flytande reagens och kvantiteten användes som kontrollpa- 10 15 20 25 30 40 79039194:- rameter för bränningsprocessen.

I föreliggande sammanhang betyder uttrycket "flytande rea- gens" en vätska som reagerar exotermiskt med det brända materia- let och inkluderar vatten, vattenhaltiga lösningar och organiska föreningar såsom envärda eller flervärda alkoholer, exempelvis glykol eller etanol.

Strömmen av bränt material och flytande reagenset till reak- tionskammaren kan vara kontinuerlig eller periodisk och en motsva- rande mängd av reaktionsblandningen kommer vanligen att avlägsnas samtidigt från reaktionskammaren.

Den särskilda fördelen med detta förfarande består i att det kan utföras kontinuerligt eller halvkontinuerligt, under sä- kerställande av framställning av en produkt som är likformig be- träffande reaktivítet, även när man använder råmaterial med en. snabbt eller starkt varierande föroreníngshalt, vilket ofta är fallet båda när man arbetar med exempelvis kalk från olika mine- ralogiska fyndigheter och när man arbetar med kemiskt fällda rå- material såsom exeempelvis från kaustiseringsprocesser. Vid an- vändning av sådana råmaterial har det tidigare varit utomordent- -ligt svårt att tillförsäkra sig en framställning av produkter med en lämplig likformig reaktivitet på grund av den diskontinu-_ erliga naturen hos kvalitetskontrollen som användes idag.

Det är en ytterligare fördel med förfarandet enligt uppfin- ningen att processen i reaktionskammaren är av samma natur eller kan även sammanfalla med den del av den praktiska slutliga pro- cessen hos tillverkningen, vilken äger rum i släckningsmaskinen vid tillverkning av exempelvis vattenhaltig kalk och i kaustice- ringsanläggningar.

En jämn ström av bränt material och/eller flytande reagens kan kontinuerligt matas till reaktionskammaren. Temperaturfluktu- ationer i reaktionsblandningen härrörande från en periodisk steg- vis tillsats av reaktionskomponenterna är sålunda eliminerade i största möjliga utsträckning.

Hålltiden för reaktionskomponenterna i reaktionskammaren väljes företrädesvis på sådant sätt den blir kort jämfört med fluktuationsperioderna som väntas vid brännningsbetingelserna. Som ett typiskt exempel matas 60 liter vatten per timme och 15 kg bränt kalk per timme till en reaktor med en volym av 10 liter, vilket motsvarar en kvarhållningstid av ca 10 min.

Enligt ett sätt att utföra metoden utföres reaktionen i IJ. 10 la U! b! UI -tuella temperaturen/värmeutvecklingen i släckningskammaren 79039194; 5 reaktionskammaren vid konstant temperatur under användning av principer som är kända från isotermisk kalorimetri, varvid reak- tionskammarens temperatur hâlles konstant med hjälp av en posi- tiv eller negativ värmekälla och mängden av värme frigjord vid reaktionen bestämmes genom mätning av värmet som avgives eller absorberas av värmekällan.

Enligt andra former för utförande av förfarandet hålles temperaturen i reaktionsblandningen konstant genom reglering av temperaturen hos den vätska som matas till reaktionskammaren el- ler genom reglering av tillförseln av vätska, varvid temperatu- ren hos denna hâlles konstant.

Temperaturen hos reaktionsblandningen kan också hållas kon- stant genom att justera tillförseln av bränt material. Fördelen med att arbeta med konstant temperatur hos reaktionsblandningen är att regleringen är speciellt pålitlig, enär temperaturberoen- det hos processen elimineras.

Det har visat sig vara fördelaktigt att använda signaler fràn reaktorn [volymen av värmet frigjort per tidsenhet) för reg- lering av mängden bränsle som matas till ugnen, varvid detta till- försäkrar en snabb reglering men det kan också vara fördelaktigt att använda signalen för reglering av råmaterialtillförseln eller när man bränner i en roterugn att reglera rotationshastigheten hos ugnen. Bränningsprocessen följes ofta av en släckningsprocess och i sadana fall kan släckningskammaren i släckningsprocessen an- vändas som reaktionskammare för kontrollen. Detta innebär använd- ning av den enklaste apparaten. Av noggrannhetsskäl kan det emel- lertid vara lämpligt att använda speciella reaktionskammare med en kortare kvarhållningstid.

Det är vidare möjligt att omändra den normala släcknings- maskinen till en isotermisk reaktor, bl a genom att förse den med medel för direkt ånguppvärmning eller med värmeväxlare för regle- ring av temperaturen i släckningskammaren och/eller av den till- förda vätskan. Detta resulterar i fördelen att man direkt kan reg- lera ugnen i enlighet med reaktiviteten hos den brända produkten i efterföljande tillverkningsprocess.

Den beskrivna automatiska regleringen av bränníngsbetingel- serna i ugnen vid användning av den speciella reaktionskammaren kan med fördel utsträckas till en efterföljande mätning av den ak- under tillverkníngsprocessen, varigenom åstadkommes en slutlig optimer- 10 15 20 25 30 40 7903919-4 6 ing av reaktiviteten hos den brända produkten som framställs i ugnen med hjälp av en långintervallinställning av reaktivitets- nivän som åsyftas.

Den kompletterande regleringsparametern eller parametrarna för uppnående av den slutliga optimala reaktiviteten hos ugnspro- dukten kan också bestå i mätning under tillverkningsprocessen: a. Av vridmomentet hos rotorn eller rotorerna i släcknings- maskinen. b. Av ledningsförmågan hos blandningen i eller efter släck- ningsmaskinen. c. Av de automatiskt utförda kemiska analyserna/titrering av blandningen i släckningsmaskinen eller i efterföljan- de behållare och apparaten.. d. Av grumligheten hos blandningen vid samma ställen som i C. Även den elektriska ledningsförmågan av eller OH-koncentra- tionen i reaktionsblandningen kan bestämmas och användas som den kvantitet som bildar ett mått på mängden av värme per viktsenhet av bränt material per tidsenhet frigjort genom reaktionen.

Uppfinningen inkluderar även en regleringsanordning för en ugn för utförande av förfarandet enligt uppfinningen, varvid regleringsanordningen omfattar en reaktor försedd med en omrörare och en temperaturmätningsanordning; organ för införande i reak- torn av bränt material med en väsentligen, kontinuerligt likfor- mig kornstorlek; organ för införande i reaktorn av ett flytande reagens; organ för mätning och/eller bibehållande av önskade vär- den för matningshastigheten per tidsenhet och temperaturen hos reaktionskomponenterna som matas in i reaktorn; organ för av- lägsnande av reaktionsblandningen från reaktorn; en signalbehand- lingsanordning vars huvudsignal indikerar mängden av värme som är frígjord i reaktorn per tidsenhet, per viktsenhet av bränt material; och en regleringsanordning för reglering av brännings- processer i beroende av utsignaler från signalbehandlingsanord- ningen.

Föredragna utföringsformer av anordningen kännetecknas av att signalbehandlingsapparaten dessutom reglerar; värmekällan i reaktorn,- temperaturen hos det flytande reagenset som inmatas i reak- torn, mängden av vätskereagens som matas in i reaktorn eller 10 15 30 40 79039194» mängden av bränt material som matas till reaktorn, på sådant sätt att temperaturen i reaktionsblandningen häl- les konstant.

Regleringsanordningen i ovannämnda anordning kan arrangeras för att reglera mängden bränsle som matas till ugnen, mängden ra- material som matas till ugnen och när bränningen äger rum i en roterugn kan ugnens rotatíonshastighet regleras.

Ett exempel på en anordning konstruerad i enlighet med upp- finningen illustreras schematiskt i bifogade ritning.

Såsom framgår av ritningen omfattar anordningen organ 1 för matning av bränt material av likformig kornstorlek till en reak- tionskammare S via en transportöranordning Z utrustad med organ 3 och 4 för mätning och eller bibehållande av önskade värden på matningshastigheten och temperatur på det brända materialet som införs i reaktionskammaren. Reaktionskammaren 8 är försedd med en effektiv omrörare ll, en temperaturmätningsanordning 12, ett ut- lopp 22, organ 5 för införande av vatten eller annat flytande re- agens till reaktionskammaren som är utrustad med organ 6 respek- tive 7 för mätning och/eller bibehållande av önskade värden på ~matníngshastigheten och temperaturen hos vattnet/det flytande re- agenset, och eventuellt en variabel positiv eller negativ värme- gäšlân 9 försedd med en regleríngsanordning 10 för reglering av värmeutsläppet. Apparaten omfattar vidare en datorbehandlande an- ordning 13 förbunden med organ 3, 4, 6 och 7 via signalförbindel- serna 14, 15, 16 respektive 17 och med temperaturmätningsanord- ningen 12 via en signalförbindelse 18 och en regleringsanordning 19 som matas med utsignalen från datorbehandlingsapparaten via en sígnalförbindelse 20. När anordníngen omfattar en värmekälla 9 med en kontrollanordning 10, är den senare förbunden med datorbe~ handlingsanordningen via en signalförbindelse 21.

Enligt den enklaste utföringsformen har reaktionskammaren ingen värmekälla och organen 3, 4, 6 och 7 bibehålla konstant mat- ningshastighet och temperatur hos reaktionskomponenterna. I såda- na fall förutsätter storleksordningen hos temperaturen mätt av temperaturmätningsanordningen 12 en direkt mätning för värmealst- ring i reaktionskammaren.

I många fall kommer temperatursituationerna hos det brända materialet endast att leda till obetydliga variationer i tempera- turen, som mättes av temperaturmätningsanordningen 12 och orga- net 4 för mätning och/eller upprätthållande av det önskade värdet 10 15 40 7903919-4 för temperaturen hos det brända materialet kan man avstå från.

Enligt en föredragen utföringsform är reaktionskammaren e- . mellertid försedd med värmekälla 9, varvid organ 3, 4, 6 och 7 upprätthålla konstanta värden på matningshastígheten och tempera- turen. Signalbehandlingsanordningen reglerar mängden värme som avgivits av värmekällan, för att hålla temperaturen i reaktions- blandningen vid ett önskat värde. I detta fall varierar kontroll- signalen till värmekällan omvänt med värmealstringen i reaktions- kammaren härrörande från den kemiska reaktionen.

Andra variationer är självklara för fackmannen.

I en typisk utföringsform användes utsignalen från signal- behandlingsanordningen som ett mått på värmeproduktionen per mi- nut per gram bränt material mätt i reaktorn, för reglering av bränslematningshastigheten till bränningsprocessen.

Det är ej nödvändigt att basera en automatisk ugnsreglering på intrikata matematiska modeller och i överensstämmelse därmed kan signalbehandlingsanordningen företrädesvis kopiera arbetet hos en erfaren personal. I detta fall kan både den ovannämnda mät- ningen och dess trend användas som huvudproduktkvalitetsparamet- rar tillsammans med andra processmätningar, exempelvis temperatu- rer, tryck etc. för bestämning av ugnsdriftsituatíonen för att styra de erforderliga regleringsfunktionerna.

Vid utförande av förfarandet enligt uppfinningen är tempe- raturen pâ vattnet och på det brända materialet vanligen 20-25 OC och vid en hälltid av ca 10 min i reaktionskammaren kommer reak- tionen av vattnet med lätt bränd/normalt bränd/hårt bränd kalk exempelvis att leda till reaktortemperaturer av ca 70/60/50 OC respektive d v s temperaturerna ökar ca 50/40/30 OC respektive i det icke isoterma fallet.

Det brända materialet som matas till reaktorn kan separeras som en biström från den brända, kylda och eventuellt krossade slutliga produkten från bränningsprocessen. Eftersom kylning och krossning tar en viss tid, kommer någon tid att förflyta, i detta fall från bränningen till mätningen av reaktiviteten hos den brän- da produkten i reaktorn. I fall där snabba variationer av produkt- kvaliteten kan väntas (exempelvis på grund av ett icke homogent råmaterial) kan det vara lämpligt att minska denna tidsfördröj- ning genom att avgrena en biström av den brända produkten direkt från ugnen eller kylaren och leda denna biström direkt till reak- torn. Kornstorleken hos materialet som matas till reaktorn är före- 7903919-å trädesvís mindre än 5 mm och speciellt mindre än 2 mm.

Som reagens i hydratíseringsreaktíonen i reaktorn kan an- vändas vatten eller en vattenhaltig lösning, exempelvis alkalí- salter. När förfarandet enligt uppfinningen användes i samband med ombränningsprocesser för kalk, kan det vara lämpligt att an- vända en rä lut som vattenhaltig lösning.

Reaktorn kan vara värmeisolerad och för att säkerställa särskilt effektiv omröring är det fördelaktigt att förse reaktorn med turbulensskapande organ, exempelvis skärmar.

Claims (19)

79039194; 10 Patentkray

1. Förfarande för automatisk reglering av bränningen av Caüoâ - och/eller MgCO3 - innehållande material i en ugn, k ä n - n e t e c k n a t därav att en ström av bränt material och en ström av ett flytande reagens matas till och omröres i en reak- tionskammare; att temperaturen och hastigheten hos de två ström- marna, som matas till reaktionskammaren, och temperaturen hos reaktionsblandníngen mätes; att en kvantitet bestämmes utgörnndv ett mått för mängden värme per viktsenhet bränt material per tidsenhet frigjord genom reaktionen mellan bränt materia] och Flytande reagens, och att kvantiteten användes som reglerings- parameter för brånningsprocesscn.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e I v c k n u t där- av, att en jämn ström av bränt material och/eller flytande rea- gens matas kontinuerligt till reaktionskammaren.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att materialets uppehållstid i reaktionskammaren är kort jämfört med tiden för fluktuationer i bränningsförhål- landena.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-Å, k ä n n e t e c k - n a t därav, att värme tillföres till reaktionsblandníngen med hjälp av en positiv eller negativ värmekälla på sådant sätt att temperaturen hos reaktionsblandníngen hålles konstant och mäng- den värme, frígjord av reaktionen, bestämmes genom mätning av värmet som avgivesweller_absorberas av värmekällan.

5. S. Förfarande enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k - n a t därav, att temperaturen hos reaktionsblandníngen hålles konstant genom reglering av temperaturen hos vätskan som matas till reaktorn genom tillförsel av värme till vätskan.

6. Förfarande enligt något av kraven l - 3 , k ä n n e - t e c k n a t därav, att temperaturen hos reaktionsblandníngen hålles konstant genom reglering av tíllförseln av vätskan, vars temperatur bibehálles praktiskt taget konstant.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k ~ n a t därav, att temperaturen hos reaktionsblandníngen hålles konstant genom reglering av tillförseln av bränt material, vars temperatur bíbehållesïpšåkšiskt taget konstant.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t därav, att bränningen regleras genom att påverka mängden av bränsle som matas till ugnen. N 790391941

9. Förfarande enligt nägot av kraven 1-7. k ä n n e- t e c k n a t därav, att bränningen pâverkas genom reglering av mängden ramateríal, som matas till ugnen.

10. Förfarande enligt något av kraven 1-7, när bränningen utföres i en roterugn, k ä n n e t e c k n a 5 därav, att brän- ningen regleras genom ändring av ugnens rotationshastighet.

11. Anordning för ugnsregleríng för utförande av förfaran- det enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k- n a d därav, att den omfattar en reaktor (8) försedd med en om- rörare (11) och en temperaturmätningsanordning (12); organ (2) för införande i reaktorn av bränt materia] med väsentligen kon- tinuerlig likformig kornstorlek; organ (5) för införande i reak- torn (8) av ett flytande reagens; organ (6, 7) för mätning och/ eller bibehållande av önskade värden för matníngshastighet per tidsenhet och temperaturen hos reaktionskomponenterna, som matas till reaktorn; organ (ZZ) för avlägsnande av reaktionsblandningen frân reaktorn; en signalbehandlande anordning (13), vars utsig- nal indikerar värmemängden som frigjorts i reaktorn per tidsen- het per viktenhet bränt material; och en regleringsanordning (19) för reglering av bränningsprocessen i beroende av utsignalen från den signalbehandlande anordningen.

12. Anordning enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d därav, att reaktorn (8) även är försedd med en positiv eller negativ värmekälla (9).

13. Anordning enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d därav, att den sígnalbehandlande anordningen (13) dessutom reg- lerar värmekällan i reaktorn (8) på sådant sätt, att temperatu- ren hos reaktionsblandningen är konstant.

14. Anordning enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d därav, att den signalbehandlande anordningen (13) dessutom reg- lerar temperaturen hos det flytande reagenset som matas till reaktorn (8) på sådant sätt att temperaturen hos reaktionsbland- ningen är konstant.

15. Anordning enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d därav, att den signalbehandlande anordningen (23) dessutom reg- lerar mängden flytande reagens som matas till reaktorn (8) på sådant sätt, att temperaturen hos reaktionsblandningen är konstant.

16. Anordning enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d därav, att den signalbehandlande anordningen (13) dessutom reg- lerar mängden bränt material, som matas till reaktorn (8), på 790391941 17; sådant sätt, att tempraturen hos reaktíonsblandningen är konstant.

17. Anordning enligt något av kraven 11-16, k ä n n e- t e C k n a d därav, att regleringsanordníngen 119) är monte- rad för att reglera mängden bränsle som matas till ugnen.

18. Anordning enligt något av kraven 11-16, k ä n n e- t e c k n a d därav, att regleríngsanordníngen (19) är monte- rad för att reglera mängden råmaterial som matas till ugnen. '

19. Anordning enligt något av kraven 11-16, för använd- ning vid en roterugn, k ä n n e t e c k n a d därav, att reg- leríngsanordníngen (19) är monterad för reglering av ugnens rotatíonshastíghet.