Modellbasierte Regelung eines Drehrohrofens für eine grüne Zementproduktion

CEMEX/KHD HUMBOLDT WEDAG/RWTH AACHEN/AIXPROCESS

Schema des thermischen Klinkerbrennprozesses

Kontur von Kohle- und Fluff-Flamme eines Mehrkanalbrenners

Verlauf von Gastemperatur und Materialbett im Ofen

Phasendiagramm entlang des Drehrohrofens als Ergebnis der Simulationen

Phasendiagramm der Simulationen bei unterschiedlich heißer Flamme

Methodik zur Entwicklung des modellbasierten Reglers

1D-Bilanz-Element des Ofens [4]

Vergleich der Temperaturen von 1D-Modell (MODELICA) und CFD-Modell [4]

Prinzip des modellbasierten Beobachters

Ofenoptimierungssystem PYROEXPERT^® der KHD

Konstantes Niveau des Energieeintrags am Ofenbrenner während des Betriebsversuchs

Stelleingriffe im Betriebsversuch

Modellbasierte Schätzung der Temperaturprofile Feststoff und Gasphase im Drehrohrofen

Testläufen am Drehrohrofen 5 im Werk Rüdersdorf

Das hier ist Bild 14 links

Zementwerk Rüdersdorf

Nach vollständiger Entwicklung der Modelle und des gesamten Automatisierungssystems konnte die Anwendbarkeit der modellprädiktiven Regelung auf den Zementprozess erfolgreich in einem ersten Zuschaltversuch an der Referenzanlage der CEMEX OstZement in Rüdersdorf nachgewiesen werden.

1 Einleitung

Die numerische Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics; CFD) ist heute ein etabliertes Werkzeug zur Berechnung von Verbrennungsprozessen. Die CFD-Simulation kann komplexe chemische und thermische Wechselwirkungen aufzeigen und lokale Daten unbekannter, nicht messbarer Prozessgrößen liefern. Die so gewonnen Informationen werden nicht nur für ein detailliertes Anlagenengineering zur Optimierung von Ausbrandbedingungen, Produktqualität und Schadstoffbildung genutzt, sondern schaffen einen neuen zusätzlichen Nutzen für eine moderne Prozessführung.

In der vorliegenden Arbeit...