Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit einer Steuerungs-/ Regelungseinrichtung zum Steuern/ Regeln von Betriebsparametern der Anlage, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage.

Anlagen zur Herstellung von Zementklinker weisen üblicherweise einen Vorwärmer, einen Ofen und einen dem Ofen nachgeschalteten Kühler auf. Man ist bestrebt, einen Klinker von hoher Qualität und möglichst konstanten chemischen Bestandteilen zu erzeugen. Dies erfordert eine Regelung der Anlage in Abhängigkeit der Prozessparameter des Ofens. Beispielsweise werden die Parameter zum Betrieb des Ofens, wie die Brennstoffmenge, die Drehzahl des Ofens oder die Menge an Rohmehl zu dem Ofen manuell oder automatisch geregelt. Die Eigenschaften des aus dem Ofen austretenden Klinkers sind maßgebend für die Einstellung der Betriebsparameter des Ofens, des sich daran anschließenden Kühlers, des vorgeschalteten Vorwärmers. Leider sind diese Eigenschaften nicht leicht zu ermitteln. Dies führt regelmäßig dazu, dass Störungen im Betrieb des Ofens, wie beispielsweise Materialschluss oder eine große Menge an Ansatz an der Innenwand des Ofens, zu spät oder gar nicht erkannt werden, wodurch Beschädigungen in der Anlage auftreten können . Ferner kann im Regelfall aufgrund der sich ändernden Eigenschaften des Ofenproduktes und insbesondere der im Ofen nichtstationären Ansatzverhältnisse keine optimale Prozessführung erreicht werden, so dass der Kühler in Folge ungleichmäßig in Hinblick auf die Materialmenge und Eigenschaften beschickt wird . Da aber Vorwärmer, Caicinator und Ofen mit dem Klinkerkühler über die Vorwärmung der Verbrennungsluft verbunden sind, bedeutet eine zeitlich ungleichmäßige Beschickung des Kühlers Störungen im Betrieb der gesamten Anlage. Diese gerät unweigerlich ins Schwingen und macht steuerungstechnische Eingriffe notwendig. Sind diese Schwingungen bei der Verwendung von fossilen Brennstoffen oder in Hinblick auf die Verbrennungseigenschaften homogener Brennstoffe durch geringe manuelle Eingriffe noch gut zu beherrschen, gilt bei der Verbrennung von inhomogenen Brennstoffen, die heute auch am Hautptbrenner in hohem Maße zum Einsatz kommen, dass der Anlagenbetrieb von sehr häufigen Eingriffen gekennzeichnet ist. Hierdurch treten zusätzliche Störungen auf, die die durch den Ofenbetrieb verursachten Störungen überlagern und ggf. verstärken können.

Eine Regelung von Betriebsparametern in Abhängigkeit der vom Klinker abgegebenen Wärmeenergie stromabwärts des Ofens ist aus der DE3607261C2 bekannt. Dabei wird der Ofenbetrieb durch die Strahlung des ofenfallenden Produktstromes charakterisiert und in Abhängigkeit dieses Parameters die Brennstoffzufuhr eingestellt. Mit diesem Parameter wird der Ofenbetrieb nur recht ungenau parametrisiert.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage zur Herstellung von Zement, insbesondere Zementklinker, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage anzugeben, wobei Störungen in dem Ofen rechtzeitig erkannt und behoben werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 sowie durch eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen .

Ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker umfasst nach einem ersten Aspekt das Ermitteln der Partikelgrößenverteilung des Klinkers und das Steuern / Regeln zumindest eines Betriebsparameters des Vorwärmers, des Ofens und/ oder des Kühlers in Abhängigkeit der ermittelten Partikelgrößenverteilung . Die Anlage zur Herstellung von Zementklinker weist zumindest einen Vorwärmer zum Vorwärmen vom Materials, einen Ofen, insbesondere einen Drehrohrofen, zum Brennen des Materials zu Klinker mit einer Antriebseinrichtung zum rotierenden Antrieb des Ofens und einen Kühler zum Kühlen des aus dem Ofen austretenden Klinkers auf. Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die Partikelgrößenverteilung, der Massenstrom und/ oder die Temperatur des Klinkers ermittelt und zumindest eines Betriebsparameters des Vorwärmers, des Ofens und/ oder des Kühlers in Abhängigkeit der ermittelten Partikelgrößenverteilung und/ oder des ermittelten Massenstroms gesteuert/geregelt.

Die Partikelgrößenverteilung des Klinkers wird häufig auch als Korngrößenverteilung bezeichnet. Insbesondere wird zusätzlich die Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel des Klinkers ermittelt. Zur Ermittlung des Massenstroms wird beispielsweise die Partikelgrößenverteilung und die Bewegungsgeschwindigkeit ermittelt und daraus der Massenstrom des Klinkers bestimmt. Insbesondere wird zusätzlich zu der Partikelgrößenverteilung auch die Temperatur des Klinkers ermittelt.

Insbesondere werden die Betriebsparameter des Vorwärmers, des Ofens und/ oder des Kühlers automatisiert in Abhängigkeit zumindest der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms gesteuert/ geregelt.

Das Ermitteln der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms des Klinkers ermöglicht das Erkennen von Störungen in dem Betrieb des Ofens auf einfache und sichere Art und Weise. Beispielsweise deutet ein sprunghafter Abfall der Partikelgrößenverteilung auf einen Materialschluss des Ofens hin, wobei ein sprunghafter Anstieg der Partikelgrößenverteilung auf Ansatzfall in der Sinterzone schließen lässt. Die Partikelgrößenverteilung und/ oder der Massenstrom des Klinkers ermöglicht das Erkennen von kontinuierlichen Störungen des Ofenbetriebs, die insbesondere zusammen mit der Auswertung weiterer Betriebsparameter der Anlage erkannt werden. Gemäß einer ersten Ausführungsform werden die Partikelgrößenverteilung und/oder der Massenstrom und / oder die Temperatur innerhalb des Ofens oder in Strömungsrichtung des Klinkers im Anschluss an den Ofen ermittelt. Beispielsweise wird die Partikelgrößenverteilung und/ oder der Massenstrom innerhalb des Ofens, insbesondere in einem Bereich des Ofenauslasses oder in der Sinterzone, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0 bis 1 mal der lichten Weite des Ofeninnendurchmessers, ermittelt. Insbesondere wird die Partikelgrößenverteilung und/oder der Massenstrom im Anschluss an den Ofen ermittelt, vorzugsweise vor dem Eintreten des Klinkers in den Klinkerkühler. Dies ermöglicht eine Einstellung der Betriebsparameter des auf den Ofen folgenden Kühlers in Abhängigkeit der Klinkereigenschaften, die unmittelbar in Strömungsrichtung des Klinkers vor dem Kühler ermittelt wurden. Störungen des Ofenbetriebs sind nach einer Erkenntnis der Erfinder im Bereich des Ofenauslasses oder in Strömungsrichtung des Klinkers unmittelbar hinter dem Ofen sehr zuverlässig durch eine Analyse der Partikelgrößenverteilung und/oder der Massenstrom feststellbar, sodass eine entsprechende Regelung/ Steuerung der Anlage, insbesondere der Feuerungseinrichtung des Ofens, des Vorwärmers und/ oder des Kühlers beispielsweise automatisch erfolgen kann .

Die Partikelgrößenverteilung und/ oder der Massenstrom oder die Temperatur des Klinkers werden mittels eines optischen Messverfahrens, ermittelt. Beispielsweise basiert das optische Messverfahren auf einer Auswertung von Nah-, Mittel- und Langwelleninfrarotstrahlung (NIR, MI R und FIR). Der optische Sensor umfasst beispielsweise eine Kamera, insbesondere eine hochauflösende (HD) Kamera . Beispielsweise ist die Kamera derart ausgebildet, dass sie die Partikelgrößenverteilung und/ oder den Massenstrom mittels des für das menschliche Auge sichtbaren Lichtbereichs mit einer Wellenlängen zwischen 400 - 700nm ermittelt. Die Partikelgrößenverteilung und/oder der Massenstrom werden beispielsweise mittels eines Lasermessverfahrens ermittelt.

Mittels des optischen Messverfahrens wird insbesondere lediglich ein Teil der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms der Partikel des Klinkers ermittelt, wobei vorzugsweise die Partikel mit einer Partikelgröße größer als 1mm, vorzugsweise größer als 10mm, höchstvorzugsweise größer als 20mm zur Auswertung der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms, insbesondere der Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel, herangezogen werden . Partikel mit einer geringeren Partikelgröße werden von dem Partikelsensor vorzugsweise nicht erfasst.

Der Vorwärmer weist gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Ventilator auf, wobei ein Betriebsparameter des Vorwärmers, die Drehzahl des Ventilators umfasst. Der Ventilator ist beispielsweise in dem Bereich des Gasauslasses des Vorwärmers oder stromabwärts des Gasauslasses angeordnet. Über die Drehzahl oder Klappenstellung des Ventilators sind die Strömungsgeschwindigkeit des Gases innerhalb des Vorwärmers und die für die Verbrennung notwendige aus dem Kühler entnehmbare Verbrennungsluftmenge einstellbar. In Reaktion auf die ermittelte Partikelgrößenverteilung und/ oder den Massenstrom, insbesondere in Reaktion auf die veränderte Brennstoffzufuhr zu dem Ofen, wird die Drehzahl des Ventilators gesteuert/ geregelt, sodass dem Ofen und Calcinator zugeführten Brennstoff eine hinreichende Verbrennungsluftmenge zur Verfügung steht.

Ein Betriebsparameter des Ofens umfasst gemäß einer weiteren Ausführungsform die Brennstoffzufuhr zu dem Ofen und/ oder die Drehzahl des Ofens. Die Brennstoffzufuhr zu dem Ofen sowie die Drehzahl des Ofens haben insbesondere einen Einfluss auf die Temperatur innerhalb des Ofens, die Ansatzbildung und die Eigenschaften des in dem Ofen gebrannten Klinkers. Ein Betriebsparameter des Ofens umfasst auch beispielsweise die Flammenlänge oder den Durchmesser der Flamme des Brenners des Ofens. Insbesondere wird die Flammenlänge und/ oder der Durchmesser der Flamme über mechanische Einstellmechanismen an der Brennermimik, beispielsweise mittels Düsen oder Drallkörper, wie Scheiben mit schräg angestellten Blechen, eingestellt. Ein weiterer Betriebsparameter des Ofens umfasst die Primärluftmenge die dem Brenner zugeführt wird . Eine Steuerung/ Regelung dieser Parameter ermöglicht ein schnelles Eingreifen in den Ofenprozess im Fall einer Störung oder Sollwertabweichungen von Ofenbetriebsparametern des Ofenbetriebs.

Vorzugsweise wird auch die chemische Zusammensetzung des Rohmehls beim Eintritt in den oder innerhalb des Vorwärmers ermittelt. Die Brennstoffzufuhr zum Ofen wird insbesondere in Reaktion auf das Unterschreiten eines bestimmten Schwellwertes der Partikelgrößenverteilung oder des Massenstroms verändert.

Der Klinker wird gemäß einer weiteren Ausführungsform entlang des Kühlers mit einer Fördergeschwindigkeit transportiert und mittels eines Kühlluftstroms gekühlt, wobei ein Betriebsparameter des Kühlers die Fördergeschwindigkeit und/ oder der Kühlluftstrom ist. Vorzugsweise weist der Kühler zumindest einen Förderboden auf, auf dem der zu kühlende Klinker aufliegt und von dem Kühlluftstrom zur Kühlung durchströmt wird. Eine Steuerung/ Regelung der Fördergeschwindigkeit hat einen Einfluss auf die Verweildauer des Klinkers innerhalb des Kühlers. Wird beispielsweise eine grobe Partikelgrößenverteilung und/ oder ein geringer Massenstrom des Klinkers mittels des Partikelsensors ermittelt, wird die Fördergeschwindigkeit verringert, sodass die Verweildauer des Klinkers in dem Kühler erhöht wird und der Klinker am Austritt aus dem Kühler optimal abgekühlt ist.

Die zur Kühlung des Klinkers notwendige Verweilzeit in dem Kühler wird gemäß einer weiteren Ausführungsform in Abhängigkeit der Partikelgrößenverteilung und/ oder dem Massenstrom gesteuert/ geregelt. Dies führt zu einer Vergleichmäßigung der dem Ofen zugeführten Wärmemenge und verhindert insbesondere die Beschädigung auf den Kühler folgender Komponenten der Anlage durch hohe Temperaturbelastungen. Der Luftdruck innerhalb des Kühlers wird gemäß einer weiteren Ausführungsform mittels eines Drucksensors ermittelt, wobei die Fördergeschwindigkeit und/ oder der Kühlluftstrom in Abhängigkeit des ermittelten Luftdrucksignals gesteuert/ geregelt wird . Insbesondere wird dazu eine Druckmesseinrichtung verwendet, die dazu ausgebildet ist, gemessene Druckmesssignale mit einer Frequenz von mehr als 1 Hz, insbesondere mehr als 10 Hz, vorzugsweise mehr als 100 Hz auszuwerten und die Schwankungsbreite der Messsignale zu ermitteln. Vorzugsweise wird aus der Schwankungsbreite der Messsignale des Drucksensors die Änderung der Klinkergranulometrie des auf dem Förderboden des Kühlers aufliegenden Klinkers ermittelt. Der Drucksensor ist insbesondere unterhalb des Förderbodens und in Strömungsrichtung des Kühlluftstroms vor dem Förderboden angeordnet. Eine Druckmessung innerhalb des Kühlers ermöglicht eine optimale Einstellung der Betriebsparameter des Kühlers in Abhängigkeit der ermittelten Partikelgrößenverteilung und7 oder des ermittelten Massenstroms.

Die Anlage zur Herstellung von Zementklinker weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine dem Ofen nachgeschaltete Zerkleinerungseinrichtung mit einem Brechspalt und/ oder mehreren Siebspalten auf, wobei mindestens einer der Sieb oder Brechspalte der Zerkleinerungseinrichtung in Abhängigkeit der mittels der ermittelten Partikelgrößenverteilung und/ oder dem Massenstrom des Klinkers eingestellt wird. Bei der Zerkleinerungseinrichtung handelt es sich beispielsweise um einen Brecher oder eine Mahleinrichtung, die beispielsweise innerhalb des Kühlers oder im Anschluss des Kühlers angeordnet ist.

Die Erfindung umfass des Weiteren eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aufweisend einen Vorwärmer zum Vorwärmen von Material, einen Ofen zum Brennen des Materials zu Klinker mit einer Antriebseinrichtung zum rotierenden Antrieb des Ofens und einen Kühler zum Kühlen des aus dem Ofen austretenden Klinkers, wobei die Anlage einen Partikelsensor zum Ermitteln der Partikelgrößenverteilung des Klinkers und eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie zumindest einen Betriebsparameter des Vorwärmers, des Drehrohrofens und/ oder des Kühlers in Abhängigkeit der ermittelten Partikelgrößenverteilung steuert-/ regelt. Vorzugsweise ist der Partikelsensor zum Ermitteln der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms des Klinkers ausgebildet und eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie zumindest einen Betriebsparameter des Vorwärmers, des Drehrohrofens und/ oder des Kühlers in Abhängigkeit der ermittelten Partikelgrößenverteilung, des ermittelten Massenstroms und/ oder der ermittelten Temperatur steuert-/ regelt.

Die mit Bezug auf das Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker beschriebenen Vorteile und Erläuterungen treffen in vorrichtungsmäßiger Entsprechung auch auf die Anlage zur Herstellung von Zementklinker zu. Der Partikelsensor ist gemäß einer ersten Ausführungsform außerhalb des Ofens derart angeordnet, dass der Bereich innerhalb des Ofens oder in Strömungsrichtung des Klinkers im Anschluss an den Ofen von dem Partikelsensor erfassbar ist. Beispielsweise weist der Ofen eine Scheibe, insbesondere eine Quarzglasscheibe auf durch welche der Partikelsensor das Innere des Ofens analysiert. Der Partikelsensor weist beispielsweise eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Partikelsensors auf, sodass dieser vor der Ofenabwärme geschützt ist. Beispielsweise ist der Partikelsensor mindestens teilweise innerhalb des Ofens angeordnet, wobei der Partikelsensor Glasfasern umfasst, die insbesondere eine Kühleinrichtung aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Partikelsensor eine optische Messeinrichtung, insbesondere eine Lasermesseinrichtung oder eine Einrichtung zum Erfassen von Infrarotlicht und/ oder sichtbarem Licht. Bei der Einrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Kamera .

Die Anlage weist beispielsweise zumindest zwei beispielsweise in dem Vorwärmer und/ oder dem Ofen angebrachte Sauerstoffsensoren zum ermitteln des Sauerstoffgehalts des den Vorwärmer durchströmenden Gases auf, wobei der Sauerstoffsensor insbesondere in dem Calcinator, zwischen der zweiten und dritten Zyklonstufe und/ oder am Gasauslass des Vorwärmers angeordnet ist. Der mittels des Sauerstoffsensors ermittelte Sauerstoffgehalt des Gases wird an die Steuerungs- / Regelungseinrichtung übermittelt und zur Steuerung / Regelung von Betriebsparametern der Anlage verwendet. Insbesondere wird in Reaktion des ermittelten Sauerstoffgehalts die Drehzahl des Ventilators gesteuert/ geregelt.

Der Ofen weist gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Drehzahlsensor zum Ermitteln der Ofendrehzahl auf. Die Drehzahl des Ofens ist vorzugsweise mittels der Antriebseinrichtung, insbesondere mittels der elektrischen Leistung der Antriebseinrichtung einstellbar. Vorzugsweise wird die elektrische Leistung der Antriebseinrichtung an die Steuerungs- / Regelungseinrichtung übermittelt und zur Steuerung / Regelung von Betriebsparametern der Anlage verwendet. Die elektrische Leistung ist beispielsweise ein Maß für die Ansatzbildung und die im Ofen enthaltene Stoffmenge und bietet daher eine zuverlässige Möglichkeit, zusammen mit der Partikelgrößenverteilung und/ oder dem Massenstrom, einen Störfall des Ofens zu detektieren . Insbesondere wird die elektrische Leistung der Antriebseinrichtung an einem der Antriebseinrichtung vorgeschalteten Frequenzumrichter ermittelt.

Der Kühler weist gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest einen Drucksensor zum Ermitteln des Luftdrucks innerhalb des Kühlers auf. Vorzugsweise weist der Kühler zumindest einen Temperatursensor zum Ermitteln der Temperatur der Kühlerabluft auf. Vorzugsweise wird der die ermittelte Temperatur und/ oder der ermittelte Druck, insbesondere die Schwankungsbreite des Drucksignals, an die Steuerungs- / Regelungseinrichtung übermittelt und zur Steuerung / Regelung von Betriebsparametern der Anlage verwendet. Insbesondere steht der zumindest eine Sauerstoffsensor, der Drehzahlsensor, der zumindest eine Drucksensor und/ oder der zumindest eine Temperatursensor mit der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung in Verbindung, sodass die mittels der Sensoren ermittelten Daten der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung übermittelt werden.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Herstellung von Zement, insbesondere Zementklinker, mit einer Steuerungs-/ Regelungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt eine Anlage 10 zur Herstellung von Zement, insbesondere Zementklinker, mit einem Vorwärmer 12, der eine Mehrzahl von Zyklonen aufweist. Beispielhaft sind in Fig. 1 vier Zyklonstufen 14 - 20 dargestellt, die von dem Rohmaterial 24 durchlaufen werden. In dem Vorwärmer 12 wird das Material insbesondere vorgewärmt. An den Vorwärmer 12 schließt sich in Strömungsrichtung des Materials ein Ofen 22, insbesondere ein Drehrohrofen 14 an, in dem das Material zu Zementklinker gebrannt wird . Mit der ersten Zyklonenstufe 14 ist die vor dem Einlass in den Ofen 22 angeordnete Zyklonenstufe 14 bezeichnet, wobei die letzte Zyklonenstufe an dem Auslass des Vorwärmers angeordnet ist. Die Abgase des Ofens 22 durchströmen den Vorwärmer 12 im Gegenstrom zu der Materialströmungsrichtung, sodass eine Erwärmung des Materials erfolgt, wobei das Ofenabgas von einem Ventilator 28 aus dem Vorwärmer 12 abgezogen wird. Der Ventilator 28 des Vorwärmers 12 ist in der Figur beispielhaft stromabwärts des Vorwärmerauslasses angeordnet. Es ist ebenfalls denkbar, den Ventilator 28 innerhalb des Vorwärmers 12 anzuordnen.

Zwischen der ersten Zyklonstufe 14 und der zweiten Zyklonstufe 16 ist ein Calcinator 26 angeordnet, in dem das Material zumindest teilweise mittels einer zusätzlichen Zufuhr von Brennstoff, ggf. auch mittels Verbrennung von Brennstoff in einer Brennkammer entsäuert wird .

Bei dem Ofen 22 handelt es sich insbesondere um einen Drehrohrofen, der um seine Längsachse rotierbar ist. Zum rotierenden Antreiben des Ofens 22 ist eine Antriebseinrichtung 30 angeordnet. Der Ofen 22 ist zur Horizontalen leicht geneigt angeordnet, sodass das Material im Kombination mit der Rotation des Ofens 22 um die Längsachse, in Richtung des Ofenauslasses 32 bewegt wird . Der Ofen weist des Weiteren eine Feuerungseinrichtung 34 und eine Luftzufuhr 36 auf. Über die Luftzufuhr 36 wird Primärluft, beispielsweise Umgebungsluft, der Feuerungseinrichtung 34 zugeführt.

An den Ofen 22 schließt sich in Strömungsrichtung des Materials ein Kühler 38 an . Bei dem Kühler 38 handelt es sich beispielhaft um einen zweistufigen Kühler mit einer ersten Kühlstufe, die einen stationären Belüftungsboden 40 aufweist, der unterhalb des Ofenauslasses 32 angeordnet ist, sodass der in dem Ofen 22 gebrannte Klinker auf den stationären Belüftungsboden 40 fällt. Der Belüftungsboden 40 ist in einem Winkel von etwa 10° bis 35° zur Horizontalen angeordnet, sodass der Klinker schwerkraftbedingt entlang des stationären Belüftungsboden 40 transportiert wird . Bei dem Belüftungsboden 40 handelt es sich beispielsweise um ein Rost, der von Kühlluft durchströmt wird . Dazu ist unterhalb des Belüftungsboden eine Kühlventilator 42 angeordnet. Die den Belüftungsboden 40 durchströmte und erwärmte Kühlluft wird anschließend zumindest teilweise über den Ofenauslass 32 dem Ofen 22 als sogenannte Sekundärluft zugeführt. Die erste Kühlstufe weist des Weiteren einen Förderboden 44 auf, der sich an den stationären Belüftungsboden 40 anschließt und einen Boden, wie beispielsweise einen Rost, und eine Fördereinrichtung zum Transportieren des Klinkers entlang des Förderbodens 44 aufweist. Bei dem Förderboden 44 handelt es sich beispielsweise um einen Schubboden, der nach dem „Walking floor" Prinzip arbeitet. Der Förderboden 44 wird ebenfalls von Kühlluft durchströmt, die mittels des mindestens einen unterhalb des Förderbodens 44 angeordneten Kühlventilators 46 durch den Förderboden strömt.

Der Kühler 38 weist auch eine unterhalb der ersten Kühlstufe angeordnete zweite Kühlstufe mit einem weiteren Förderboden 48 auf, der beispielsweise dem Förderboden 44 der ersten Kühlstufe entspricht und ebenfalls von Kühlluft der Kühlventilatoren 46 durchströmt wird . Beispielhaft sind in der Figur vier Kühlventilatoren dargestellt, wobei die Anzahl davon abweichen kann. Die Kühlventilatoren 46 sind mit einer gemeinsamen Kühlersteuerung-/ regelung 68 verbunden, die zur Steuerung-/ Regelung der Drehzahl der Kühlventilatoren 46 ausgebildet ist. Der unterhalb des stationären Belüftungsbodens 40 angeordnete Kühlventilator 42 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht mit der Kühlersteuerung-/ regelung 68 verbunden und wird beispielsweise mit einer konstanten, vergleichsweise hohen spezifischen Gasmenge betrieben, sodass der in den Kühler 38 eintretende Klinker von dem Kühlventilator hinreichend schnell gekühlt wird, um einen hinreichend großen Alitgehalt im Klinker einzustellen .

Der weitere Förderboden 48 ist derart unterhalb des Förderbodens 44 der ersten Kühlstufe angeordnet, dass in der ersten Kühlstufe gekühlter Klinker auf den weiteren Förderboden 48 fällt. Zwischen der ersten und der zweiten Kühlstufe, insbesondere zwischen den Förderböden 46, 48 ist eine Zerkleinerungseinrichtung, insbesondere ein Brecher 50, angeordnet, die den in der ersten Kühlstufe gekühlten Klinker vor dem Zuführen zu der zweiten Kühlstufe zerkleinert.

Der Kühler 38 weist des Weiteren eine Leitung, insbesondere Tertiärluftleitung 52 auf, die den Kühler 38 mit dem Caicinator 26 des Vorwärmers 12 verbindet und die sogenannte Tertiärluft dem Caicinator 26 zuführt. Die zu dem Caicinator 26 geführte Teritärluft umfasst zumindest teilweise die durch die zweite Kühlstufe und den Förderboden 44 der ersten Kühlstufe erwärmte Kühlluft. Oberhalb der zweiten Kühlstufe ist eine Kühlerabluftleitung 74 angeordnet, über welche die im Kühler 38 erwärmte Luft den Kühler 38 verlässt. Die Anlage 10 weist des Weiteren eine Mehrzahl von Sensoren auf. Beispielsweise sind in dem Vorwärmer 12 drei Sauerstoffsensoren 56, 58, 60 zum Ermitteln des Sauerstoffgehalts des durch den Vorwärmer 12 strömenden Gases angeordnet. Der erste Sauerstoffsensor 56 ist im Ofeneinlauf angeordnet und ermittelt den Sauerstoffgehalt des aus dem Ofen in den Calcinator eintretenden Gases. Der zweite Sauerstoffsensor 58 ist in Strömungsrichtung des Gases stromabwärts der zweiten Zyklonstufe 16 angeordnet und ermittelt den Sauerstoffgehalt des Gases zwischen der zweiten und dritten Zyklonstufe 16, 18. Der dritte Sauerstoffsensor 60 ist in Strömungsrichtung des Gases stromabwärts der letzten Zyklonstufe 20 und stromaufwärts des Ventilators 28 angeordnet und ermittelt den Sauerstoffgehalt des aus dem Vorwärmer 12 austretenden Gases.

Der Ofen 22, insbesondere die Antriebseinrichtung 30 des Ofens 22 weist einen Drehzahlsensor auf, der die Drehzahl des Ofens 22 ermittelt. Des Weiteren ist innerhalb des Ofens 22 ein Partikelsensor 62 angeordnet. Der Partikelsensor 62 ermittelt die Partikelgrößenverteilung des Klinkers, den Massenstrom, insbesondere die Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel, und/ oder die Temperatur des Klinkers. Der Partikelsensor ermittelt den Massenstrom an Klinker innerhalb des Ofens 22. Beispielsweise werden die Anzahl der Partikel pro Zeiteinheit, insbesondere Sekunde ermittelt. Dazu ist der Partikelsensor 62 beispielsweise außerhalb des Ofens 22 derart angebracht, dass er das Innere des Ofens, beispielsweise den Sinterbereich, den Bereich des Ofenauslasses 32, vorzugsweise den Bereich zwischen 0 bis 1 mal lichtem Ofeninnendurchmesser, beaobachtet und dort die Partikelgrößenverteilung und/ oder den Massenstrom ermittelt. Es ist auch denkbar, den Partikelsensor stromabwärts des Ofenauslasses 32, zwischen dem Ofenauslass 32 und dem Kühler 38 oder an dem Einlass in die Zerkleinerungseinrichtung 50 anzuordnen . Bei dem Partikelsensor 62 handelt es sich beispielsweise um einen optischen Sensor, vorzugsweise einen Lasersensor, der die Partikelgröße, die Bewegungsgeschwindigkeit und/ oder die Temperatur des Klinkers mittels eines optischen Messverfahrens ermittelt. Beispielsweise basiert das optische Messverfahren auf einer Auswertung von Nah-, Mittel- und Langwelleninfrarotstrahlung (NIR, MIR und FIR). Der optische Sensor kann auch eine Kamera, insbesondere eine hochauflösende (HD) Kamera umfassen, die im Bereich des sichtbaren Lichtes misst. Mittels des optischen Messverfahrens wird insbesondere lediglich ein Teil der Partikel des Klinkers berücksichtigt, wobei vorzugsweise die Partikel mit einer Partikelgröße größer als 1 mm, vorzugsweise größer als 10 mm, höchstvorzugsweise größer als 20 mm zur Auswertung der Partikelgrößenverteilung und/ oder der Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel herangezogen werden.

In dem Kühler 38 sind beispielhaft zwei Drucksensoren 64, 66 zum Ermitteln des Luftdrucks innerhalb des Kühlers angeordnet. Ein erster Drucksensor 64 ist unterhalb des stationären Belüftungsbodens 40 angeordnet, um den Luftdruck unterhalb des stationären Belüftungsbodens 40 zu ermitteln . Ein zweiter Drucksensor ist unterhalb des Förderbodens 44 der ersten Kühlstufe angeordnet, um den Luftdruck unterhalb des Förderbodens 44 zu ermitteln . Insbesondere handelt es sich bei den Drucksensoren 64, 66 um Hochfrequenzsensoren, mittels welcher Messsignale mit mehr als 1 Hz, insbesondere mit mehr als 10 Hz, vorzugsweise mehr als 100 Hz auswertbar sind . Die Schwankungsbreiten der Messsignale sind mittels der Drucksensoren 64, 66 erfassbar, wobei aus den Schwankungsbreiten der Messsignale die Klinkergranulometrie ermittelt wird . Insbesondere ist die Schwankungsbreite der mit den Drucksensoren 64, 66 ermittelten Druckwerte ein Maß für den Luftwiderstand des auf dem stationären Belüftungsboden 40 oder dem Förderboden 44 aufliegenden Klinker, sodass aus diesem Wert die Klinkergranulometrie ermittelbar ist.

Es ist des Weiteren ein Temperatursensor 70 vorgesehen, der die Temperatur der Tertiärluft ermittelt. Beispielhaft ist der Temperatursensor 70 an dem Einlass der Kühlerabluft in die Tertiärluftleitung 52 innerhalb des Kühlers angeordnet. Es ist ebenfalls denkbar, den Temperatursensor 70 innerhalb der Tertiärluftleitung 52 anzuordnen. Ein weiterer Temperatursensor 72 ist an dem Ofenauslass innerhalb des Kühlers zum Ermitteln der Temperatur der in dem Ofen 22 eintretenden Tertiärluft angeordnet.

Die Anlage 10 weist des Weiteren eine Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 auf, die derart ausgebildet ist, dass sie zumindest einen Betriebsparameter des Vorwärmers, des Drehrohrofens oder des Kühlers steuert-/ regelt. Der Übersichtlichkeit halber sind in der Figur lediglich die Steuerungs-/ Regelungssignale dargestellt, nicht aber die in die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 eingehenden Eingangsgrößen. Die voran beschriebenen Sensoren, nämlich die Sauerstoffsensoren 56, 58, 60, der Drehzahlsensor, der Partikelsensor 62, die Drucksensoren 64, 66 und die Temperatursensor 70, 72 sind mit der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 verbunden, sodass die mittels der Sensoren ermittelten Daten der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 zugeführt werden . Der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 werden beispielsweise weitere Prozessdaten, wie die chemische Zusammensetzung des in den Ofen 22 aufgegebenen Brennstoffs oder des in den Vorwärmer aufgegeben Rohmehls, oder der der Antriebseinrichtung 30 zugeführte Strom übermittelt. Die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 steht mit der Kühlersteuerung-/ regelung 68, der Antriebseinrichtung 30, einer Brennstoffzufuhr zu dem Ofen 22 und/ oder dem Ventilator 28 des Vorwärmers 12 in Verbindung, sodass die Drehzahl der Kühlerventilatoren 46, die Drehzahl des Ofens 22, die Brennstoffzufuhr in den Ofen, die Fördergeschwindigkeit der Förderböden 44, 48 des Kühlers 38 und/ oder die Drehzahl des Ventilators 28 des Vorwärmers 12 mittels der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 steuerbar/ regelbar ist.

Im Folgenden werden einige Beispiele zur Steuerung der Betriebsparameter der Anlage 10 zur Herstellung von Zementklinker mittels der von den voran beschriebenen Sensoren ermittelten Daten erläutert.

Unterschreitet die Partikelgrößenverteilung einen vorbestimmten Schwellwert, beispielsweise einen Mittels einer RRSB Verteilung ermittelten unteren Schwellwert des Lageparamters eines vorbestimmten Zustandes, und ist die chemische Zusammensetzung des Rohmehls im Wesentlichen konstant, wird die Brennstoffmenge zu dem Calcinator 26 und/ oder dem Ofen 22 durch die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 erhöht. Weist das erhitzte Rohmehl einen konstanten Entsäuerungsgrad auf und nimmt die Klinkertemperatur innerhalb des Ofens, insbesondere innerhalb der Sinterzone, ab, wird die Brennstoffzufuhr zu dem Ofen 22 durch die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 erhöht.

Eine Abnahme der Partikelgrößenverteilung bedeutet eine Abnahme der Anzahl großer Klinkerpartikel, wobei dies ein Indikator für eine zu geringe Brennstoffzufuhr zu dem Ofen 22 oder dem Caicinator 26 ist, wenn die chemische Zusammensetzung des Rohmehls mit bestimmtem Schwankungen bezüglich Kalkstandard, Tonerde- und Silikatmodul im Wesentlichen konstant ist. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass der Ansatz in der Sinterzone des Ofens 22, teilweise oder vollständig zusammenbricht, wodurch Störungen des Gesamtprozesses der Zementklinkerherstellung verursacht werden, die einen kurzzeitigen Produktionsausfall oder längere Stillstände verursachen können . Eine automatische Reaktion auf die Verringerung der Anzahl an groben Partikeln verhindert eine solche Störung zuverlässig .

Überschreitet die Partikelgrößenverteilung einen vorbestimmten Schwellwert, beispielsweise einen Mittels einer RRSB Verteilung ermittelten oberen Schwellwert des Lageparamters eines vorbestimmten Zustandes und übersteigt der der Antriebseinrichtung 30 zugeführte elektrische Strom einen bestimmten Schwellwert, wird die Brennstoffmenge zu dem Ofen 22 durch die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 verringert. Ein erhöhter Strom an der Antriebseinrichtung 30 des Ofens ist ein Maß für einen hohen Füllgrad bzw. hohe Ansatzbildung innerhalb des Ofens 22, wobei dies aus einer zu großen Menge an Brennstoff innerhalb des Ofens 22 resultiert. Unterschreitet die Partikelgrößenverteilung einen vorbestimmten Schwellwert und unterschreitet der der Antriebseinrichtung 30 zugeführte elektrische Strom einen bestimmten Schwellwert, wird die Brennstoffmenge zu dem Ofen 22 durch die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 erhöht.

Sinkt der mittels des Partikelsensors 62 ermittelte Massenstrom, insbesondere die Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel, um einen bestimmten Schwellwert, wird die Fördergeschwindigkeit der Förderböden 46, 48 des Kühlers 38 verringert. Insbesondere wird lediglich die Fördergeschwindigkeit eines Teils zumindest eines Förderbodens 46, 48 verringert. Mit einer solchen Steuerung/ Regelung der Fördergeschwindigkeit wird verhindert, dass die Temperatur, insbesondere des Feinanteils des Klinkers, beim Austritt aus dem Klinker zu hoch ist und weitere dem Kühler 38 nachgeschaltete Komponenten der Anlage 10 beschädigen kann.

Beispielsweise ist der Kühler 38 in Förderrichtung des Klinkers in eine Mehrzahl von Kammern unterteilt, die jeweils einen Kühlventilator 46 aufweisen. Sinkt der mittels des Partikelsensors 62 ermittelte Massenstrom, insbesondere die Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel, um bestimmten Schwellwert, beispielsweise um mehr al 2 - 10%, insbesondere 5% in einem Zeitintervall von 60 Sekunden, und weist das mittels eines Drucksensors 64, 66 ermittelte Drucksignal in zumindest einer Kammer eine geringe Abweichung von dem mittleren Druckwert auf, wird der Luftstrom durch den Kühler 38, insbesondere im Anschluss an den stationären Belüftungsboden reduziert. Dazu wird vorzugsweise die Drehzahl der Kühlventilatoren 46 verringert.

Beispielsweise wird mittels der ermittelten Partikelgrößenverteilung und/ oder dem Massenstrom die zur Kühlung des Klinkers notwendige Verweilzeit in dem Kühler ermittelt, wobei aus der Verweilzeit die notwendige Schichthöhe des Klinkers auf den Förderböden sowie der notwendige Luftstrom ermittelt werden kann . Es ist des Weiteren denkbar, den Brechspalt der Zerkleinerungseinrichtung 50 in Abhängigkeit der mittels des Partikelsensors ermittelten Partikelgröße einzustellen, sodass das Material in der zweiten Kühlstufe optimal gekühlt wird .

Unterschreitet die Partikelgrößenverteilung einen weiteren, insbesondere sehr geringen Schwellwert, ist die Partikelgröße so gering, dass sie mit dem Partikelsensor 62 nicht mehr ermittelbar ist, oder verringert sich die Partikelgrößenverteilung sprunghaft wird die Drehzahl des Ofens 22 durch die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 insbesondere auf eine Minimaldrehzahl von beispielsweise 0,5 rpm, verringert und beispielsweise gleichzeitig die Brennstoffmenge zu dem Ofen 22 erhöht. Die Partikelgrößenverteilung sinkt auf einen minimalen Wert oder verringert sich auf nahezu Null, wenn ein sogenannter Mehlschluss, der durch das Lösen sehr großer Ansätze oder Ablagerungen von Material im Zyklonvorwärmer resultiert. Ein weiterer Indikator eines solchen Mehlschlusses ist eine sprunghafte Erhöhung der Temperatur innerhalb des Ofens, insbesondere innerhalb der Sinterzone des Ofens um beispielsweise 50°C pro Minute. Eine Verringerung der Drehzahl des Ofens 22 kann einem Mehlschluss nachfolgende unerwünschte Betriebszustände, wie z.B. hohe Staubkreisläufe über einen langen Betriebszeitraum verbunden mit schlechter Klinkerqualität zuverlässig begrenzen .

Erhöht sich die Partikelgrößenverteilung sprunghaft oder überschreitet sie einen bestimmten Schwellwert, wird die Ofendrehzahl ebenfalls durch die Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 auf einen vorbestimmten, insbesondere minimalen Drehzahlwert verringert. Zusätzlich wird die Brennstoffzufuhr zu dem Ofen 22 auf einen minimalen Wert reduziert.

Steigt der Massenstrom des Klinkers um einen bestimmten Schwellwert von beispielsweise mehr als 2 - 10%, insbesondere mehr als 5% in einem Zeitintervall von beispielsweise 60 Sekunden an und ist mehr als eine der folgenden Bedingungen erfüllt: a) Die Temperatur des Klinkers am Ofenauslass des Ofens 22 sinkt

b) Die Partikelgrößenverteilung sinkt

c) Der elektrische Strom zu der Antriebseinrichtung 30 sinkt

d) Das mittels zumindest eines Drucksensors 64, 66 innerhalb des Kühlers 38 ermittelte Luftdrucksignal weist eine hohe Abweichung von einem Mittelwert auf wird die Brennstoffmenge zu dem Ofen 22 und in der Folge die Drehzahl des Ventilators 28 des Vorwärmers 12 mittels der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 erhöht.

Sinkt der Massenstrom des Klinkers um einen bestimmten Schwellwert von beispielsweise weniger als 2 - 10%, insbesondere weniger als 5% in einem Zeitintervall von beispielsweise 60 sec und ist mehr als eine der folgenden Bedingungen erfüllt: a) Die Temperatur des Klinkers am Ofenauslass des Ofens 22 steigt

b) Die Partikelgrößenverteilung steigt

c) Der elektrische Strom zu der Antriebseinrichtung 30 steigt

d) Das mittels zumindest eines Drucksensors 64, 66 innerhalb des Kühlers 38 ermittelte Luftdrucksignal weist eine geringe Abweichung von einem Mittelwert auf wird die Brennstoffmenge zu dem Ofen 22 und in der Folge die Drehzahl des Ventilators 28 des Vorwärmers 12 mittels der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung 54 reduziert.

Eine Ermittlung der Partikelgrößenverteilung und/ oder des Massenstroms innerhalb des Ofens bietet die Möglichkeit einer einfachen Erkennung bestimmter Störungen in der Anlage, insbesondere in dem Ofen, wobei diese mittels einer Steuerung/ Regelung bestimmter Betriebsparameter der Anlage behoben werden kann.

Bezugszeichenliste

10 Anlage zur Herstellung von Zementklinker

12 Vorwärmer

14 Zyklonenstufe

16 Zyklonenstufe

18 Zyklonenstufe

20 Zyklonenstufe

22 Ofen

24 Rohmaterial

26 Calcinator

28 Ventilator

30 Antriebseinrichtung

32 Ofenauslass

34 Feuerungseinrichtung

36 Luftzufuhr zur Feuerungseinrichtung

38 Kühler

40 stationärer Belüftungsboden

42 Kühlventilator

44 Förderboden

46 Kühlventilator

48 Förderboden

50 Zerkleinerungseinrichtung

52 Tertiärluftleitung

54 Steuerungs-/ Regelungseinrichtung

56 erster Sauerstoffsensor

58 zweiter Sauerstoffsensor

60 dritter Sauerstoffsensor

62 Partikelsensor

64 Drucksensor

66 Drucksensor

68 Kühlersteuerung-/ regelung

70 Temperatursensor

72 Temperatursensor

74 Kühlerabluftleitung