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WO1996032669A1 - Verfahren zum steuern des wärmebehandlungsprozesses in einer pelletieranlage - Google Patents

Verfahren zum steuern des wärmebehandlungsprozesses in einer pelletieranlage Download PDF

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WO1996032669A1
WO1996032669A1 PCT/DE1996/000481 DE9600481W WO9632669A1 WO 1996032669 A1 WO1996032669 A1 WO 1996032669A1 DE 9600481 W DE9600481 W DE 9600481W WO 9632669 A1 WO9632669 A1 WO 9632669A1
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WO
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pellets
temperature distribution
calculated
layer
mathematical model
Prior art date
Application number
PCT/DE1996/000481
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gersch Maisel
Anatoli Butkarjew
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Npwp Toreks
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft, Npwp Toreks filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to RU97118425A priority Critical patent/RU2145435C1/ru
Priority to AU49386/96A priority patent/AU696962B2/en
Publication of WO1996032669A1 publication Critical patent/WO1996032669A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D21/00—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value
    • G05D21/02—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value characterised by the use of electric means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating
    • C22B1/20—Sintering; Agglomerating in sintering machines with movable grates
    • C22B1/205—Sintering; Agglomerating in sintering machines with movable grates regulation of the sintering process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/2413—Binding; Briquetting ; Granulating enduration of pellets

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the heat treatment process in a pelletizing plant, in which a material flow consisting of pellets with a predeterminable layer thickness and throughput speed passes through a device for heat treatment of the pellets by means of heated gases, the gas temperature and the gas throughput being adjusted are cash.
  • the object of the invention is to enable optimal control of the heat treatment process in a pelletizing system, the desired quality of the fired pellets being achieved with minimal use of fuel and exhaust gas.
  • the object is achieved in that in the method of the type mentioned in one mathematical model of layer heating, the temperature distribution in the pellet layer based on predetermined and measured process variables relevant for pellet heating, such as in particular the gas temperature before and after passing through the pellet layer, the gas pressure, the throughput speed of the pellets, the layer thickness, the grain size of the Pellets, the packing density of the pellets and / or the moisture of the pellets is calculated, that the calculated temperature distribution is compared with a desired optimum temperature distribution determined on the basis of quality requirements for the pellets after their heat treatment and that by means of an optimization algorithm based on the Mathematical models as a function of the deviation between the temperature distribution calculated by the model and the desired optimal temperature distribution are used to calculate target values for control devices with which actuators influence Solution of the process can be controlled in the sense of minimizing the deviation.
  • predetermined and measured process variables relevant for pellet heating such as in particular the gas temperature before and after passing through the pellet layer, the gas pressure, the throughput speed of the pellets, the layer thickness, the grain size of the Pellets
  • Decisive for the optimal heat treatment of the pellets is the temperature distribution in the pellet layer, which is advantageously calculated both over the length of the material flow and over the layer thickness.
  • This temperature distribution is calculated using the mathematical model on the basis of predeterminable process variables, such as the layer thickness, and measured process variables, such as the temperature of the gas after passing through the pellet layer, the model simulating the heat treatment process. If the calculated temperature distribution, that is to say the temperature distribution which would result from the current setting of the process, deviates from the optimum temperature distribution desired with regard to the quality requirements for the pellets, new setpoints for the parameters are determined using an optimization algorithm using the mathematical model the process regulating devices, ie the individual regulators, for example, for regulating the fuel supply or of the gas throughput in the individual furnace zones.
  • the new setpoints are calculated in such a way that the control of the process with the new setpoints leads to such changes in the measured process variables that a reduction and, as the process progresses, a minimization of the deviation between the temperature curve calculated in the mathematical model and effect the predetermined optimal temperature profile.
  • the further mathematical model can be used to determine the optimal temperature profile in the pellet layer on the basis of the desired optimal quality of the fired pellets and to specify it for the control of the heat treatment process.
  • the quality of the pellets calculated in the further mathematical model as a function of the current process variables and the resulting temperature profile in the pellet layer is compared with a desired optimal quality and that as a function of the quality deviation of the ge desired optimal temperature profile is determined in the pellet layer.
  • the mathematical model simulates the heat treatment process in the pelleting plant.
  • the mathematical see model and / or the further mathematical model as a function of deviations between calculation quantities generated in the course of the calculation processes and corresponding measured process quantities in the sense of minimizing these deviations adaptively adapted to the real process.
  • the predetermined, i.e. initially calculated, packing density of the pellets as a function of the distance between the points at which the temperature of the gas is measured after passing through the pellet layer and the points at which the calculated temperature of the gas after passing through the pellet layer has the same value as the measured gas temperature is corrected.
  • the control of the heat treatment process in the pelletizing plant by means of the mathematical model is preferably carried out from the operating and observation level of a process control system for the pelletizing plant.
  • the heat treatment process optimized via the operating and monitoring level of the process control system is in the process-related level of
  • FIG. 1 shows a block diagram of a process control system for controlling a pelleting plant in accordance with the method according to the invention and FIG. 2 shows an example of the course of the temperature of the gas after passing through the pellet layer over the length of the pelleting plant.
  • 1 schematically shows a traveling grate 1 which is covered with a pellet layer 2 of predeterminable layer thickness and conveys this layer 2 in the direction of arrow 3 through a device 4 for heat treatment of the pellets.
  • the pellets are successively dried by heated or heated gas, preheated, burned and finally cooled by means of cooling gas.
  • the cooling gas heated after passing through the pellet layer 2 is used for drying and preheating the pellets and, after heating by burning fuel, is used to burn or roast the pellets.
  • the heat treatment process in the device 4 is regulated in a process level 5 of the process control system by a control device 6, which comprises a large number of individual controllers for regulating the gas temperature and the gas throughput in the individual zones of the device 4.
  • the control device 6 obtains the measurement values of the process variables required for process control from a measurement detection device 7 which, among other things, has a large number of measurement sensors for measuring the gas temperature before and after passing through the pellet layer 2 and the gas pressure.
  • a predetermined number of process variables relevant for pellet heating are fed to a device 8, in which a statistical preparation of the measured process variables and a calculation of process variables which cannot be measured directly are carried out as a function of other process variables.
  • the measured process variables prepared in this way, together with other, via an input
  • predefined process variables e.g. the layer thickness calculated in advance, a mathematical model
  • the mathematical model 10 calculates the temperature distribution T both over the length 1 of the pellet layer 2 within the heat treatment device 4 as well as over the layer thickness h, the temperature distribution being calculated individually for each individual zone, in particular the drying, heating, burning and cooling zone, of the heat treatment device 4.
  • the temperature distribution T in the pellet layer 2 calculated in this way on the basis of the predetermined and measured process variables is compared in a comparison device 12 with a desired optimal temperature distribution T *, which is stored in the form of tables in a memory 13 .
  • the optimal temperature distribution T * can alternatively be calculated from the desired quality of the fired pellets.
  • setpoint values for the controllers in the control device 6 are recalculated by means of an optimization algorithm 14, possibly with access to the mathematical model 10, and the latter fed.
  • the set values are recalculated in such a way that the temperature distribution T calculated by the mathematical model 10 on the basis of the process variables changing by the process control with the new set values approximates the predetermined optimal temperature distribution T *. wherein the deviation between the calculated temperature distribution T and the predetermined optimal temperature distribution T * is minimized during the process.
  • calculation variables generated by the mathematical model 10 are compared in the course of the calculation processes with corresponding measured process variables in an adaptation algorithm 15, the model parameters being dependent on the deviations thus determined of the mathematical model 10 can be adaptively changed in the sense of minimizing these deviations.
  • the temperature distribution T calculated by the mathematical model 10, together with parameters provided via an input 16, is fed via the chemical composition of the pellets to a further mathematical model 17, which uses this to determine the quality Q of the pellets after the heat treatment process, in particular their Strength, calculated in advance.
  • the quality information thus obtained is visualized on a display device 18 for the operator of the pelletizing system.
  • the desired optimal temperature distribution T * stored in the memory 13 can alternatively be calculated on the basis of the further mathematical model 17, in that the quality Q of the pellets, which is predicted by the further mathematical model 17 for the current process state, in a comparison device 19 a desired optimal pellet quality Q * is compared and the desired optimum temperature distribution T * is determined as a function of the quality deviation using an algorithm 20 which accesses the further mathematical model 17.

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Abstract

In einer Pelletieranlage durchläuft ein aus Pellets bestehender Materialstrom mit vorgebbarer Schichtdicke eine Einrichtung (4) zur Wärmebehandlung der Pellets. Zur Steuerung des Wärmebehandlungsprozesses wird in einem mathematischen Modell (10) die Temperaturverteilung (T) in der Pelletschicht (2) aufgrund von für die Pelleterwärmung relevanten Prozessgrössen berechnet; die berechnete Temperaturverteilung (T) wird mit einer aufgrund von Qualitätsanfoderungen an die Pellets nach der Wärmebehandlung ermittelten optimalen Temperaturverteilung (T*) verglichen, und mittels eines Optimierungsalgorithmus (14) werden in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen der berechneten Temperaturverteilung (T) und der optimalen Temperaturverteilung (T*) Sollwerte für Regler (6) berechnet, mit denen Stellglieder zur Beeinflussung des Prozesses im Sinne einer Minimierung der Abweichung gesteuert werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Steuern des Wärmebehandlungsprozesses in einer Pelletieranlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Wärmebe¬ handlungsprozesses in einer Pelletieranlage, in der ein aus Pellets bestehender Materialstrom mit vorgebbarer Schicht¬ dicke und Durchlaufgeschwindigkeit eine Einrichtung zur Wärmebehandlung der Pellets mittels erhitzter Gase durch¬ läuft, wobei die Gastemperatur und der Gasdurchsatz einstell¬ bar sind.
In Pelletieranlagen werden Feinsterze unter Zugabe von Wasser und Zuschlagstoffen zu kugelförmigen Packungen, sogenannten Grünpellets, gerollt, anschließend getrocknet und schließlich bei hohen Temperaturen gebrannt oder geröstet. Beim Wander¬ rostverfahren werden die Grünpellets unter Zwischenlage einer Schutzschicht aus gebrannten Pellets auf einem Wanderrost aufgebracht und anschließend durch eine Trocknungs-, Erwär- mungs-, Brenn- und Kühlzone eines Ofens gefördert. Beim Banddrehrohrofenverfahren erfolgt das Brennen der Pellets in einem Drehrohrofen. Die Wärmebehandlung der Pellets erfolgt bei beiden Verfahren mit einem gasförmigen Wärmeträger (Luft) , der durch Verbrennung von Brennstoffen erhitzt und im Sinne einer möglichst optimale Wärmeausnutzung je nach Tempe¬ ratur auf die unterschiedlichen Ofenzonen verteilt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optimale Steuerung des Wärmebehandlungsprozesses in einer Pelletier¬ anlage zu ermöglichen, wobei die gewünschte Qualität der ge¬ brannten Pellets bei einem minimalen Brennstoffeinsatz und Abgasausstoß erzielt wird.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei den Verfahren der eingangs angegebenen Art in einem mathematischen Modell der Schichterwärmung die Temperaturver- teilung in der Pelletschicht aufgrund von für die Pelleter¬ wärmung relevanten vorgegebenen und gemessenen Prozeßgrößen, wie insbesondere der Gastemperatur vor und nach dem Passieren der Pelletschicht, dem Gasdruck, der Durchlaufgeschwindigkeit der Pellets, der Schichtdicke, der Korngröße der Pellets, der Packungsdichte der Pellets und/oder der Feuchte der Pellets berechnet wird, daß die berechnete Temperaturverteilung mit einer aufgrund von Qualitätsanforderungen an die Pellets nach ihrer Wärmebehandlung ermittelten gewünschten optimalen Tem¬ peraturverteilung verglichen wird und daß mittels eines Opti¬ mierungsalgorithmus auf der Grundlage des mathematischen Mo¬ dells in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen der von dem Modell berechneten Temperaturverteilung und der gewünschten optimalen Temperaturverteilung Sollwerte für Regeleinrich¬ tungen berechnet werden, mit denen Stellglieder zur Beein¬ flussung des Prozesses im Sinn einer Minimierung der Abwei¬ chung gesteuert werden.
Maßgeblich für die optimale Wärmebehandlung der Pellets ist die Temperaturverteilung in der PelletSchicht, die in vor¬ teilhafter Weise sowohl über die Länge des Materialstroms als auch über die Schichtdicke berechnet wird. Diese Temperatur¬ verteilung wird mittels des mathematischen Modells aufgrund von vorgebbaren Prozeßgrößen, wie z.B. der Schichtdicke, und gemessenen Prozeßgrδßen, wie z.B. die Temperatur des Gases nach Passieren der Pelletschicht, berechnet, wobei das Modell den Wärmebehandlungsprozeß nachbildet. Wenn die berechnete Temperaturverteilung, also die Temperaturverteilung, die sich aufgrund der aktuellen Einstellung des Prozesses ergeben würde, von der im Hinblick auf die Qualitätsanforderungen an die Pellets gewünschten optimalen Temperaturverteilung ab¬ weicht, werden mittels eines Optimierungsalgorithmus unter Heranziehung des mathematischen Modells neue Sollwerte für die den Prozeß regelnden Regeleinrichtungen, also die Einzel- regier beispielsweise zur Regelung der Brennstoffzufuhr oder des Gasdurchsatzes in den einzelnen Ofenzonen, berechnet. Da¬ bei erfolgt die Berechnung der neuen Sollwerte in der Weise, das die Regelung des Prozesses mit den neuen Sollwerten zu solchen Änderungen der gemessenen Prozeßgrößen führt, die eine Verringerung und bei fortschreitendem Prozeßablauf eine Minimierung der Abweichung zwischen dem in dem mathematischen Modell berechneten Temperaturverlauf und dem vorgegebenen optimalen Temperaturverlauf bewirken.
Bei einem optimalen Temperaturverlauf in der Pelletschicht ergibt sich auch die gewünschte optimale Qualität der ge¬ brannten Pellets. Um den Betreiber der Pelletieranlage lau¬ fend über die zu erwartende Pelletqualität informieren zu können, wird in vorteilhafter Weise in einem weiteren mathe- matischen Modell in Abhängigkeit von der berechneten Tempera¬ turverteilung in der Pelletschicht und Kenngrößen über die chemische Zusammensetzung der Pellets deren Qualität, insbe¬ sondere Festigkeit, nach dem Wärmebehandlungsprozeß vorausbe¬ rechnet.
Umgekehrt läßt sich das weitere mathematische Modell dazu be¬ nutzen, auf der Grundlage der gewünschten optimalen Qualität der gebrannten Pellets den optimalen Temperaturverlauf in der Pelletschicht zu bestimmen und für die Steuerung des Wärmebe- handlungsprozesses vorzugeben. Hierzu ist vorgesehen, daß die in dem weiteren mathematischen Modell in Abhängigkeit von den aktuellen Prozeßgrößen und dem daraus resultierenden Tempera¬ turverlauf in der Pelletschicht berechnete Qualität der Pel¬ lets mit einer gewünschten optimalen Qualität verglichen wird und daß in Abhängigkeit von der Qualitätsabweichung der ge¬ wünschte optimale Temperaturverlauf in der Pelletschicht er¬ mittelt wird.
Wie bereits erwähnt, bildet das mathematische Modell den Wär- mebehandlungsprozeß in der Pelletieranlage nach. Damit diese Nachbildung so genau wie möglich ist, werden das mathemati- sehe Modell und/oder das weitere mathematische Modell in Ab¬ hängigkeit von Abweichungen zwischen im Rahmen der Berech¬ nungsvorgänge erzeugten Berechnungsgrößen und entsprechenden gemessenen Prozeßgrößen im Sinne einer Minimierung dieser Ab- weichungen adaptiv an das reale Prozeßgeschehen angepaßt. So ist vorgesehen, daß im Rahmen der Adaption des mathematischen Modells die vorgegebene, d.h. zunächst vorausberechnete, Packungsdichte der Pellets in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen den Stellen, an denen die Temperatur des Gases nach Passieren der Pelletschicht gemessen wird, und den Stellen, an denen die berechnete Temperatur des Gases nach Passieren der Pelletschicht jeweils den gleichen Wert wie die gemessene Gastemperatur aufweist, korrigiert wird.
Die Steuerung des Wärmebehandlungsprozesses in der Pelletier¬ anlage mittels des mathematischen Modells erfolgt vorzugswei¬ se aus der Bedien- und Beobachtungsebene eines Prozeßfüh¬ rungssystems für die Pelletieranlage. Dabei wird der über die Bedien- und Beobachtungsebene des Prozeßführungssystems opti- mierte Wärmebehandlungsprozeß in der prozeßnahen Ebene des
Prozeßführungssystems auf der Grundlage vereinfachter Modell- annahmen im Sinne einer Stabilisierung der gewünschten Soll- Temperaturverteilung in der Pelletschicht geregelt.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnungen Bezug genommen, im einzelnen zeigen:
FIG 1 ein Blockschaltbild eines Prozeßführungssystems zur Steuerung einer Pelletieranlage entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren und FIG 2 ein Beispiel für den Verlauf der Temperatur des Gases nach Passieren der Pelletschicht über die Länge der Pelletieranlage. FIG 1 zeigt schematisch einen Wanderrost 1, der mit einer Pelletschicht 2 vorgebbarer Schichtdicke belegt ist und diese Schicht 2 in Richtung des Pfeiles 3 durch eine Einrichtung 4 zur Wärmebehandlung der Pellets fördert. In hier nicht ge- zeigten aufeinanderfolgenden Zonen der Einrichtung 4 werden die Pellets nacheinander durch erwärmtes bzw. erhitztes Gas getrocknet, vorgewärmt, gebrannt und schließlich mittels Kühlgas abgekühlt. Dabei wird das nach Passieren der Pellet¬ schicht 2 erwärmte Kühlgas für die Trocknung und Vorerwärmung der Pellets herangezogen und nach Erhitzen durch Verbrennung von Brennstoff zum Brennen oder Rösten der Pellets benutzt.
Der Wärmebehandlungsprozeß in der Einrichtung 4 wird in einer prozeßnahen Ebene 5 des Prozeßführungssystems durch eine Re- gelungseinrichtung 6 geregelt, die eine Vielzahl von Einzel- reglern zur Regelung der Gastemperatur und des Gasdurchsatzes in den einzelnen Zonen der Einrichtung 4 umfaßt. Die Re¬ gelungseinrichtung 6 bezieht die zur Prozeßregelung erforder¬ lichen Meßwerte der Prozeßgrößen von einer Meßerfassungsein- richtung 7, die unter anderem eine Vielzahl von Meßaufnehmern zum Messen der Gastemperatur vor und nach dem Passieren der Pelletschicht 2 und des Gasdrucks aufweist.
Von den gemessenen Prozeßgrößen wird eine vorgegebene Anzahl von für die Pelleterwärmung relevanten Prozeßgrößen einer Einrichtung 8 zugeführt, in der eine statistische Aufberei¬ tung der gemessenen Prozeßgrδßen sowie eine Berechnung von nicht unmittelbar meßbaren Prozeßgrδßen in Abhängigkeit von anderen Prozeßgrδßen erfolgt. Die so aufbereiteten gemessenen Prozeßgrößen werden zusammen mit weiteren, über einen Eingang
9 vorgegebenen Prozeßgrößen, wie z.B. der zunächst vorausberechneten Schichtdicke, einem mathematischen Modell
10 der Schichterwärmung zugeführt, das in der Bedien- oder Beobachtungsebene 11 des Prozeßführungssystems angeordnet ist. Das mathematische Modell 10 berechnet die Temperatur¬ verteilung T sowohl über die Länge 1 der Pelletschicht 2 innerhalb der Wärmebehandlungseinrichtung 4 als auch über die Schichtdicke h, wobei die Berechnung der Temperaturverteilung individuell für jede einzelne Zone, insbesondere die Trock- nungs-, Erwärmungs-, Brenn- und Kühlzone, der Wärmebehand- lungseinrichtung 4 erfolgt. Die so auf der Grundlage der vor¬ gegebenen und gemessenen Prozeßgrößen berechnete Temperatur¬ verteilung T in der PelletSchicht 2 wird in einer Vergleichs- einrichtung 12 mit einer gewünschten optimalen Temperaturver- teilung T* verglichen, die in Form von Tabellen in einem Speicher 13 abgelegt ist. Wie untenstehend noch erläutert, kann die optimale Temperaturverteilung T* alternativ aus der gewünschten Qualität der gebrannten Pellets berechnet werden. In Abhängigkeit von der Abweichung zwischen der für den momentanen Prozeßzustand berechneten Temperaturverteilung T und der vorgegebenen optimalen Temperaturverteilung T* werden mittels eines Optimierungsalgorithmus 14, gegebenenfalls un¬ ter Zugriff auf das mathematische Modell 10, Sollwerte für die Regler in der Regelungseinrichtung 6 neu berechnet und dieser zugeführt. Die Neuberechnung der Sollwerte erfolgt da- bei in der Weise, daß sich die von dem mathematischen Modell 10 auf der Grundlage der sich durch die Prozeßregelung mit den neuen Sollwerten ändernden Prozeßgrößen berechnete Tempe¬ raturverteilung T an die vorgegebene optimale Temperaturver- teilung T* annähert, wobei die Abweichung zwischen der be- rechneten Temperaturverteilung T und der vorgegebenen opti¬ malen Temperaturverteilung T* während des Prozeßablaufs mini¬ miert wird.
Zur Adaption des mathematischen Modells 10 an das reale Pro- zeßgeschehen werden im Rahmen der Berechnungsvorgänge von dem mathematischen Modell 10 erzeugte Berechnungsgrößen mit ent¬ sprechenden gemessenen Prozeßgrößen in einem Adaptionsalgo¬ rithmus 15 verglichen, wobei in Abhängigkeit von den so er¬ mittelten Abweichungen die Modellparameter des mathematischen Modells 10 im Sinne einer Minimierung dieser Abweichungen adaptiv verändert werden. Die von dem mathematischen Modell 10 berechnete Temperatur¬ verteilung T wird zusammen mit über einen Eingang 16 bereit¬ gestellten Kenngrößen über die chemische Zusammensetzung der Pellets einem weiteren mathematischen Modell 17 zugeführt, das daraus die Qualität Q der Pellets nach dem Wärmebehand¬ lungsprozeß, insbesondere deren Festigkeit, vorausberechnet. Die so erhaltenen Qualitätsinformationen werden für den Be¬ treiber der Pelletieranlage auf einem Anzeigegerät 18 visua- lisiert.
Die in dem Speicher 13 abgelegte gewünschte optimale Tempera¬ turverteilung T* kann alternativ auf der Grundlage des weite¬ ren mathematischen Modells 17 berechnet werden, indem die von dem weiteren mathematischen Modell 17 für den momentanen Prozeßzustand vorausberechnete Qualität Q der Pellets in einer Vergleichseinrichtung 19 mit einer gewünschten optima¬ len Pelletqualität Q* verglichen wird und indem in Abhängig¬ keit von der Qualitätsabweichung mittels eines auf das weite- re mathematische Modell 17 zugreifenden Algorithmus 20 die gewünschte optimale Temperaturverteilung T* ermittelt wird.
FIG 2 zeigt ein Beispiel für die Adaption des mathematischen Modells 10 in Abhängigkeit von der über die Länge 1 der Wär- mebehandlungseinrichtung 4 berechneten Temperaturverteilung Ti der aus der PelletSchicht 2 austretenden Gase und der ent¬ sprechenden gemessenen Temperaturverteilung T2. Wenn sich über die Länge 1 der Wärmebehandlungseinrichtung 4 eine Ver¬ schiebung ΔL zwischen beiden Temperaturverteilungen Tη_ und T2 ergibt, so deutet dies darauf hin, daß der über den Eingang 9 dem Modell 10 zugeführte vorausberechnete Wert für die Packungsdichte tι der Pellets in der Schicht 2 nicht korrekt war. im Rahmen der Modelladaption wird daher ein neuer Wert ε 2 für die Packungsdichte nach der Beziehung
(l-ε2)/ε2 3 = (L2/L!)2 • (l-εi./ε! 3 ermittelt, wobei L2 einen Ort für ein Temperaturmeßelement in einer der Wärmebehandlungszonen der Einrichtung 4 bezeichnet und L]_ den Ort bezeichnet, an dem die berechnete Temperatur- Verteilung Tη_ denselben Wert wie der Meßwert am Ort 2 auf¬ weist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern des Wärmebehandlungsprozesses in einer Pelletieranlage, in der ein aus Pellets bestehender Materialstrom mit vorgebbarer Schichtdicke (h) und Durchlauf- geschwindigkeit eine Einrichtung (4) zur Wärmebehandlung der Pellets mittels erhitzter Gase durchläuft, wobei die Gastem¬ peratur und der Gasdurchsatz einstellbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - daß in einem mathematischen Modell (10) der Schichterwär¬ mung die Temperaturverteilung (T) in der Pelletschicht (2) aufgrund von für die Pelleterwärmung relevanten vorgegebe¬ nen und gemessenen Prozeßgrößen, wie insbesondere der Gas- temperatur vor und nach dem Passieren der Pelletschicht, dem Gasdruck, der Durchlaufgeschwindigkeit der Pellets, der Schichtdicke, der Korngröße der Pellets, der Packungsdichte der Pellets und/oder der Feuchte der Pellets berechnet wird,
- daß die berechnete Temperaturverteilung (T) mit einer auf- grund von Qualitätsanforderungen an die Pellets nach ihrer
Wärmebehandlung ermittelten gewünschten optimalen Tempera¬ turverteilung (T*) verglichen wird und
- daß mittels eines Optimierungsalgorithmus (14) auf der Grundlage des mathematischen Modells (10) in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen der von dem Modell (10) berech¬ neten Temperaturverteilung (T) und der gewünschten optima¬ len Temperaturverteilung (T*) Sollwerte für Regeleinrich¬ tungen (6) berechnet werden, mit denen Stellglieder zur Beeinflussung des Prozesses im Sinne einer Minimierung der Abweichung gesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Temperaturverteilung (T) sowohl über die Länge (1) des Materialstroms als auch über die Schichtdicke (h) berech¬ net wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in einem weiteren mathematischen Modell (17) in Abhängig- keit von der berechneten Temperaturverteilung (T) in der Pel¬ letschicht (2) und Kenngrößen über die chemische Zusammenset¬ zung der Pellets deren Qualität (Q) , insbesondere Festigkeit, nach dem Wärmebehandlungsprozeß vorausberechnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die in dem weiteren mathematischen Modell (17) in Ab¬ hängigkeit von den aktuellen Prozeßgrößen und der daraus re¬ sultierenden Temperaturverteilung (T) in der Pelletschicht (2) berechnete Qualität (Q) der Pellets mit einer gewünschten optimalen Qualität (Q*) verglichen wird und daß in Abhängig¬ keit von der Qualitätsabweichung der gewünschte optimale Tem¬ peraturverlauf (T*) in der Schicht (2) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das mathematische Modell (10) und/oder das weitere mathe¬ matische Modell (17) in Abhängigkeit von Abweichungen zwischen im Rahmen der BerechnungsVorgänge erzeugten Berech- nungsgroßen und entsprechenden gemessenen Prozeßgrδßen im Sinne einer Minimierung dieser Abweichungen adaptiv an das reale Prozeßgeschehen angepaßt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Rahmen der Adaption des mathematischen Modells (10) die vorgegebene Packungsdichte der Pellets in Abhängigkeit von dem Abstand (ΔL) zwischen den Stellen (L2) , an denen die Temperatur (T2) des Gases nach Passieren der Pelletschicht (2) gemessen wird, und den Stellen (L^ , an denen die berech¬ nete Temperatur (T^) des Gases nach Passieren der Pellet- Schicht (2) jeweils den gleichen Wert wie die gemessene Gas- temperatur (T2) aufweist, korrigiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuerung aus der Bedien- und Beobachtungsebene (11) eines Prozeßführungssystems für die Pelletieranlage erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der über die Bedien- und Beobachtungsebene (11) des Pro¬ zeßführungssystems optimierte Wärmebehandlungsprozeß in der prozeßnahen Ebene (5) des ProzeßführungsSystems auf der Grundlage vereinfachter Modellannahmen im Sinne einer Sta- bilisierung der gewünschten Soll-Temperaturverteilung in der Pelletschicht geregelt wird.
PCT/DE1996/000481 1995-04-10 1996-03-20 Verfahren zum steuern des wärmebehandlungsprozesses in einer pelletieranlage WO1996032669A1 (de)

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DE19513547A DE19513547C2 (de) 1995-04-10 1995-04-10 Verfahren zum Steuern des Wärmebehandlungsprozesses in einer Pelletieranlage
DE19513547.4 1995-04-10

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