[发明专利]控制将含有混合物的石灰烧成生石灰的过程的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制在回转窑中燃烧含有混合物的石灰和将其转换成生石灰的过程的方法和设备。所述方法例如在纸浆厂(石灰窑)和水泥工业中是特别有用的。

背景技术

在用于将形式为含有混合物的石灰(也称为石灰浆或石灰泥)的石灰石(CaCO₃)烧制成生石灰(CaO，也称为煅石灰)的过程中，处理设备包括被模制为管式反应器的回转窑。含有混合物的石灰在窑的一端(也称为冷端)被引入，而与空气混合的燃料在窑的另一端(也称为热端)被引入。含有混合物的石灰的水分在处理过程期间几乎全部蒸发。

在窑中的化学反应被描述为：CaCO₃+热→CaO+CO₂。

被用于烧制含有混合物的石灰的回转窑的熟知的问题是在窑的内部周界上环形物的形成。环形物是当石灰中的惰性物质熔化并然后粘结到窑的内部周界的壁上时形成的。环形物也可以是由蒸发的物质构成的，它们积聚在内壁上更靠近窑的冷端。含有混合物的石灰的高的碱含量是这种形成的一个原因，它也会增加烧结的风险。蒸汽在一定的温度(位置)凝结，以及环形物往往在窑的周界内的某个位置处形成。一个或多个壕沟可以同时被构成，取决于存在的物质及其浓度。在这样的环形物后面，构成石灰“池”，阻止自然的石灰流通过窑。另一个已知的问题是在这样的环形物后面很容易形成泥球，这使得石灰的燃烧不均匀，其结果是不均匀的生石灰，即，产品质量的大的变化，和远偏离能量的最佳使用。这样的环形物和泥球也造成石灰质量差，还会中断石灰生产。今天，在窑内的环形物形成通常是通过用枪将其射走而去除的。这造成在生石灰生产时的不希望的中断。

发明内容

本发明的目的是减轻在窑内石灰沉积的缺陷。

按照本发明的第一方面，这个目的通过本发明的方法而达到的。

该方法包括收集在沿空腔的纵轴的多个测量点处的壁中的温度的测量数据；至少根据壁中的温度的测量数据预测沿空腔的纵轴的实际的温度梯度，以及借助于描述沿窑的空腔的温度的热模型，根据所预测的沿空腔的温度梯度和用于控制窑中温度的预定的控制策略，确定沿空腔的期望的温度梯度，以便控制在窑的壁的内侧上的石灰沉积的区域和减轻石灰沉积的缺陷。

窑中的温度沿窑的长度变化。在放置燃烧炉的那一端(即，热端)处温度最高，以及趋于供应石灰浆的那端(即，冷端)温度降低。环形物形成是由于在空腔的内表面上的石灰沉积，并且是在一定的温度下发生。因此，环形物形成的位置取决于窑中的温度。如果温度高和停留时间足够长，则沉积的石灰将开始烧结和形成不溶解于水的化合物。按照本发明，预测沿窑的空腔的纵轴的实际的温度梯度，并根据预测的温度和预定的控制策略，确定沿空腔的期望的温度梯度。所谓控制策略是指用于控制在空腔中石灰沉积在何处发生，以便减轻由于石灰沉积而引起的缺陷的策略。要减少或阻止石灰沉积是很困难的。然而，有可能通过控制在空腔中石灰沉积在何处和如何发生，而缓和石灰沉积的结果。通过控制空腔中的温度，可以达到在空腔中石灰沉积在何处和如何发生的控制。控制策略还可以包括对于在窑中的沉积的区域中的最大温度的规则，以便阻止沉积的石灰的烧结。为了达到期望的温度梯度的、用于含有混合物的石灰和燃料的供应量的设定点数值是根据期望的温度梯度和预测的窑中的温度而被确定的。

所谓沉积的区域是指由于窑中的当前的温度条件，其上可以发生石灰的沉积的空腔的壁的区域。

测量空腔内的温度是困难的。然而，测量窑的壁中的温度要容易得多。按照本发明，空腔内的温度是根据热模型进行预测的。由于随时改变的条件，热模型通过测量沿着窑在多个位置处的壁中的温度而进行调整。模型的这种调整对于达到空腔内的温度的正确的预测是重要的。

按照本发明的实施例，该方法包括：收集加到窑中的含有混合物的石灰的供应量的测量数据，收集加到所述燃烧炉的燃料的供应量的测量数据，根据含有混合物的石灰的供应量和燃料的供应量预测沿所述空腔的纵轴的实际的温度梯度，和确定对于含有混合物的石灰的供应量和燃料的供应量的设定点数值，以便得到期望的温度梯度。

按照本发明的另一个实施例，控制策略是使沉积区域中的温度基本上保持为恒定的水平，以便石灰的沉积集中在小的区域。如果在窑中的温度条件是非常稳定的，则石灰的沉积将集中在空腔内小的区域。因此，环形物形成将变为非常薄，并且由于在窑中石灰浆的运输和/或由于它本身的重量，它将断裂开。由此，由于在空腔中环形物形成所造成的生石灰生产的不期望的中断得以减少或甚至避免。