DE2459253B1

DE2459253B1 - Feeding solid raw materials through hollow electrodes - into electrothermic reduction furnaces for mfr. of carbide, phosphorus etc.

Info

Publication number: DE2459253B1
Application number: DE19742459253
Authority: DE
Inventors: Herbert Frost; Willi Dipl-Chem Dr Portz; Herbert Sinnen; Joachim Dipl-Chem Dr Stendel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1974-12-14
Filing date: 1974-12-14
Publication date: 1976-05-26
Also published as: DE2459253C2

Abstract

Method for feeding solid raw materials using a process gas through a hollow-electrode into a closed electrothermic reduction furnace. The delivery of solid materials is interrupted whenever the process gas press. at the electrode outlet exceeds a given percentage of its supply press., whilst the process gas continues to be supplied. The feature claimed is that the quantity of solid material fed through the electrode is varied as a function of the press. of the gas at the electrode outlet provided that the hearth resistance is increasing or remains constant. The material feed rate is automatically controlled to maintain optimum conditions in the furnace, thus maximising output for given consumptions of power, electrode material etc. A high proportion of the total feed to the furnace can be achieved through the electrodes.

Description

Durch dieses Verfahren ist es überhaupt erst möglich geworden, mit selbstbrennenden Elektroden bestückte elektrothermische Reduktionsöfen mit mehr als 50 MW elektrischer Leistung je Ofeneinheit zu betreiben und dabei zum Beispiel bei Carbidöfen ein etwa 800/oiges Calciumcarbid zu erzeugen, ohne Gefahr zu laufen, daß infolge zu großen Elektrodenabbrandes nicht hinreichend verfestigte Elektroden nachversetzt werden, wodurch Elektrodenbrüche verursacht werden, bzw. daß nicht tief genug in den Möller eintauchende Elektroden die Ursache hohet Abgastemperaturen sind, wodurch z. B. aus Carbidöfen von der Carbidzersetzung herrührend mehr als 20000 C heiße, calciumhaltige Gase ausgestoßen werden können. It was only through this process that it became possible to use self-burning electrodes equipped electrothermal reduction furnaces with more to operate as 50 MW electrical power per furnace unit and thereby for example to produce about 800% calcium carbide in carbide furnaces without running the risk, that as a result of excessive electrode wear, the electrodes are not sufficiently solidified be postponed, causing electrode breaks or not Electrodes immersed deep enough in the Möller cause high exhaust gas temperatures are, whereby z. B. from carbide furnaces resulting from carbide decomposition more than 20,000 C hot, calcium-containing gases can be emitted.

Wenn sich auch zunächst mit zunehmendem Feststoffeintrag durch die Hohlelektroden Vorteile für den Ofenbetrieb (Herabsetzung des Elektrodenabbrandes je Zeiteinheit, tief in den Möller ein tauchende Elektroden) ergeben, so führt von einem gewissen Punkt an eine weitere Erhöhung dieses Festi stoffeintrages zu einer radikalen Verschlechterung des Ofenzustandes, wobei sich im allgemeinen nicht vorhersehen läßt, bei welcher je Zeiteinheit durch die Hohlelektrode in den Ofen eingetragenen Feststoffmenge die Tendenz im Ofenverhalten umschlägt. Es scheint Ofenzustände zu geben, welche zeitweise nicht nur eine verstärkte Feststoffeinspeisung durch die Hohlelektroden zulassen, sondern sogar im Hinblick auf ein optimales Ofenverhalten geradezu erfordern, während bei anderen Ofenzuständen eine demgegenüber reduzierte Feststoffeinspeisung durch die Hohlelektroden noch zu groß sein kann. Daher muß der Feststoffeintrag durch die Hohlelektrode laufend dem Ofenverhalten angepaßt werden. Eine zur Erzielung eines optimalen Ofenverhaltens abgestufte Anpassung der durch die Hohlelektroden einzuspeisenden Feststoffmenge ist mit dem in der DT-PS 17 58 759 beschriebenen Verfahren nicht möglich. Even though initially with increasing solids input through the Hollow electrodes Advantages for furnace operation (reduction of electrode consumption per unit of time, electrodes immersed deep in the Möller) result from a certain point at a further increase in this Festi material input to one radical deterioration in the condition of the furnace, which is generally not foreseen leaves, at which per unit of time entered through the hollow electrode into the furnace Solid amount changes the tendency in furnace behavior. It seems to be in the oven give, which temporarily not only an increased solid feed through the Allow hollow electrodes, but even with regard to optimal oven behavior downright require, while in other furnace conditions a reduced one Solid feed through the hollow electrodes can still be too large. Therefore must the solids input through the hollow electrode is continuously adapted to the furnace behavior will. A graded adjustment of the The amount of solids to be fed in through the hollow electrodes corresponds to that in the DT-PS 17 58 759 is not possible.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einspeisen fester Rohstoffe durch Hohlelektroden in einen geschlossenen elektrischen Reduktionsofen, beispielsweise in einen Carbidofen, zu schaffen, bei welchem die je Zeiteinheit in den Ofen durch die Hohlelektroden einzubringenden Feststoffmengen dem Erfordernis des jeweiligen Ofenzustandes angepaßt sind und welches weiterhin die Einbringung einer durchschnittlich hohen Feststoffmenge, bezogen auf die insgesamt in den Reduktionsofen einzuführende Rohstoffmenge, erlaubt. It is therefore an object of the present invention to provide a method for Feeding solid raw materials through hollow electrodes into a closed electrical one To create a reduction furnace, for example in a carbide furnace, in which the Amounts of solids to be introduced into the furnace through the hollow electrodes per unit of time are adapted to the requirements of the respective furnace condition and which continues the introduction of an average high amount of solids, based on the total Amount of raw material to be introduced into the reduction furnace is permitted.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Menge der je Zeiteinheit durch die Hohlelektrode einzuspeisenden Rohstoffe in Abhängigkeit vom Druck unter der Elektrode verändert wird, solange der Herdwiderstand zeitlich zunimmt oder unverändert bleibt. This is achieved according to the invention in that the amount of per unit of time Raw materials to be fed through the hollow electrode depending on the pressure below of the electrode is changed as long as the hearth resistance increases over time or remains unchanged remain.

Das Verfahren nach der Erfindung kann dadurch ausgestaltet oder weitergebildet werden, daß a) die eingespeiste Rohstoffmenge um so höher ist, je niedriger der Druck und um so niedriger, je höher der Druck unter der Hohlelektrode ist, b) die eingespeiste Rohstoffmenge bei Veränderung des Druckes unter der Hohlelektrode stufenweise verändert wird, c) die stufenweise Veränderung der eingespeisten Rohstoffmenge innerhalb eines Druckbereiches stattfindet, dessen Lage durch den Ofenstrom bestimmt ist, d) bei einer zeitlichen Abnahme des Herdwiderstandes die eingespeiste Rohstoffmenge auf den niedrigsten Wert des Bereiches herabgesetzt wird und daß bei erneuter Zunahme des Herdwiderstandes die Druckregelung der Menge wieder aufgenommen wird, gegebenenfalls mit einer Zeitverzögerung, e) der für die stufenweise Veränderung der Menge maßgebende Druck in bestimmtem Zeitabstand abgefragt und durch Zuordnung zu einem niedrigen, mittleren oder hohen Druckregelbereich eine Zunahme, keine Veränderung oder Abnahme der Menge bewirkt. The method according to the invention can thereby be developed or further developed that a) the amount of raw material fed in, the higher the lower the Pressure and the lower, the higher the pressure under the hollow electrode, b) the The amount of raw material fed in when the pressure under the hollow electrode changes is changed, c) the gradual change in the amount of raw materials fed in within a pressure area takes place, the position of which is determined by the furnace current, d) In the event of a decrease in stove resistance over time, the amount of raw material fed in is reduced to the lowest value of the range and that when it increases again of the stove resistance the pressure control of the amount is resumed, if necessary with a time delay, e) the decisive factor for the gradual change in the quantity Pressure is queried at a certain time interval and assigned to a low, medium or high pressure regulation range an increase, no change or decrease the crowd causes.

Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche aus einem Ofengefäß mit Hohlelektroden, aus Speisetransformatoren, Bunkern, Betriebsgaszuführungsleitungen, Förderschnecken, Druckregelungseinrichtungen, Druckmessern sowie aus Ampere- und Voltmetern besteht, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten des jeweils einer Hohlelektrode zugeordneten Voltmeters und Amperemeters einem zur Bildung eines Quotienten geeigneten Rechenglied zugeführt werden; daß die Resultate des jeweiligen Rechengliedes einem zur Differenzierung nach der Zeit geeigneten Rechenglied zugeführt werden; daß ein erster Regelschrank vorgesehen ist, in welchem festgelegte, durch Kontaktamperemeter anwählbare Mengenregelbereiche in Abhängigkeit von den Signalen des Rechengliedes ein- und ausgeschaltet werden; und daß ein weiterer Regelschrank, welcher eine Reihe von Kontaktmanometern zur Druckbereichbildung enthält, vorgesehen ist, wobei der weitere Regelschrank Signale vom jeweiligen Druckmesser erhält, diese bezüglich ihrer Höhe einem bestimmten Druckbereich zuordnet und entsprechende Signale zur Druck-Mengenregelung innerhalb des im ersten Regelschrank anliegenden Mengenbereiches übermittelt, von dem aus Verstell-und/oder Laufbefehle an einen Stelltrieb gegeben werden, welcher mit der jeweiligen Förderschnecke kraftschlüssig verbunden ist. A plant for carrying out the method according to the invention, which from a furnace vessel with hollow electrodes, from feed transformers, bunkers, operating gas supply lines, Screw conveyors, pressure regulating devices, pressure gauges as well as ampere and Voltmeter consists, is characterized in that the measurement data of each one Hollow electrode associated voltmeter and ammeter to form a quotient suitable arithmetic element are supplied; that the results of the respective arithmetic element are fed to a computation element suitable for differentiation according to time; that a first control cabinet is provided in which fixed, by contact ammeter Selectable volume control ranges depending on the signals from the arithmetic unit to be switched on and off; and that another rule cabinet, which is a number of contact manometers for pressure area formation is provided, the further control cabinet receives signals from the respective pressure gauge, these regarding assigns their height to a certain pressure range and corresponding signals for Pressure / volume control within the volume range in the first control cabinet transmitted, from which adjustment and / or running commands are given to an actuating drive which is positively connected to the respective screw conveyor.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, durchschnittlich etwa 250/0 der in den Reduktionsofen einzuspeisenden Rohstoffe in feinteiliger Form über die Hohlelektroden einzubringen. With the method according to the invention it is possible to average about 250/0 of the raw materials to be fed into the reduction furnace in finely divided form to be introduced via the hollow electrodes.

Bei dem Verfahren der Erfindung werden als Regelgrößen der durch das Hohlelektroden-Innenrohr meßbare Druck unterhalb der Elektrode (wegen seiner starken zeitlichen Schwankungen sein Mittelwert) und der Herdwiderstand (in Form seiner Ableitung nach der Zeit) verwendet. In the method of the invention, the controlled variables by the hollow electrode inner tube measurable pressure below the electrode (because of its strong temporal fluctuations its mean value) and the stove resistance (in the form its derivation according to time).

Während beim Stand der Technik der durch das Hohlelektrodenrohr gemessene Ofendruck dazu benutzt wird, die Materialzufuhr zur Hohlelektrode bei Erreichen eines vorgegebenen Prozentsatzes des Betriebsgasdruckes automatisch zu unterbrechen und zu verhindern, daß sich das Beschickungsrohr dauerhaft verstopft, dient bei der vorliegenden Erfindung der Druck unter der HohlelektrodePHE dazu, die augenblicklich mögliche und notwendige Materialzufuhr pro Zeiteinheit zu ermitteln und sicherzustellen. While in the prior art the measured through the hollow electrode tube Furnace pressure is used to limit the material supply to the hollow electrode when it is reached automatically interrupt a specified percentage of the operating gas pressure and to prevent the feed tube from becoming permanently clogged serves to of the present invention, the pressure under the hollow electrode PHE contributes to the instantaneous to determine and ensure possible and necessary material supply per unit of time.

Zu diesem Zweck wird bei einem niedrigen Druck PHE die Materialzufuhr pro Zeit 1HE gesteigert, bei hohem Druck MBE erniedrigt. Das gilt aber nur so lange, wie die Tendenz des aus Phasenstrom und Phasenspannung ermittelten Herdwiderstandes R, d. h. die Veränderung des Herdwiderstandes R mit der Zeit, positiv oder null ist, so lange mit einer derartigen Druck-Mengenveränderung der Herdwiderstand R zunimmt oder gleichbleibt. For this purpose, at a low pressure PHE is the material feed 1U increased per time, MBE decreased at high pressure. But that only applies as long as like the tendency of the stove resistance determined from phase current and phase voltage R, d. H. the change in hearth resistance R over time, positive or zero is, as long as the oven resistance R with such a change in the amount of pressure increases or remains the same.

Wie die Regelgrößen P»E und R sich wechselseitig aus dem Ofengeschehen ergeben und in das Ofengeschehen eingreifen, so daß durch die Hohlelektrodenbeschickung ein optimaler Ofengang erreicht wird, sei nun näher erläutert: Der RegeldruckPHE baut sich durch den Strömungswiderstand, den der Betriebsgasstrom beim Durchgang durch die Möllerabdeckung vorfindet, an der Elektrodenspitze auf. Eine tief im Möller stehende Elektrode und/oder ein relativ gasundurchlässiger Möller bewirken einen hohen Druck PHE, eine hochstehende Elektrode und/oder ein gut gasdurchlässiger Möller einen niedrigen Druck PHE-Solange das durch die Hohlelektrode eingetragene feinkörnige Material umgehend umgesetzt wird, tritt keine zusätzliche Belastung der Gasdurchlässigkeit des Möllers auf. Die Gasdurchlässigkeit wird aber durch überschüssiges Hohlelektrodenmaterial herabgesetzt, wenn es die Hohlräume verstopft. So würde ein ansteigender Druck PSIE sinnvollerweise über eine Mengenregelung zu einer Drosselung der Materialzufuhr, ein niedriger Druck PHE zu einer verstärkten Materialzufuhr führen. Like the controlled variables P »E and R alternate from what is happening in the furnace result and intervene in the furnace, so that through the hollow electrode charge an optimal oven cycle is now explained in more detail: The control pressure PHE builds up due to the flow resistance that the operating gas flow passes through found through the Möller cover, on the electrode tip. One deep in the Möller A standing electrode and / or a relatively gas-impermeable Möller cause a high pressure PHE, a high standing Electrode and / or a gas-permeable one Möller a low pressure PHE-As long as that entered through the hollow electrode fine-grained material is implemented immediately, there is no additional load the gas permeability of the Möllers. The gas permeability is due to excess Hollow electrode material degraded when it clogs the cavities. So would a increasing pressure PSIE sensibly via a quantity control to a throttling the material supply, a low pressure PHE to an increased material supply to lead.

Dadurch wäre die Materialzufuhr pro Zeit M dem tatsächlichem Bedürfnis angepaßt. Auch der den Regeldruck PHE beeinflussende Elektroden stand scheint auf die Druck-Mengenregelung betriebsgerecht einzuwirken: Durch Einspeisung von Material durch das Hohlelektrodenrohr verändert sich der impedanzgeregelte Elektrodenstand zunächst derartig, daß die Elektrode tiefer in den Möller eintaucht. Dabei sollte sich ein höherer Druck PHE einstellen, der zu einer Drosselung der Materialzufuhr führt. Die Drosselung der Materialzufuhr bedingt wiederum zunächst ein Auftauchen der Elektrode. As a result, the material supply per time M would be the actual need customized. The electrodes influencing the control pressure PHE also appeared to be open Acting on the pressure / volume control in an operational manner: By feeding in material the impedance-regulated electrode position changes through the hollow electrode tube initially in such a way that the electrode dips deeper into the Möller. It should a higher pressure PHE adjusts, which leads to a throttling of the material supply leads. The throttling of the material supply, in turn, initially results in an emergence the electrode.

Nun ist aber das impedanzgeregelte Eintauchen der Hohlelektrode nur bis zu einem gewissen Punkt etwa proportional der Mengenzufuhr pro Zeit MPBE-Eine darüber hinausgehende Materialeinspeisung führt zum Auftauchen der Hohlelektrode. Dieses Auftauchen ist dann von Erscheinungen wie Ausbrüchen überhitzter Gase aus dem Reaktionskessel und erhöhtem Elektrodenabbrand begleitet, die den Ofenbetrieb zum Erliegen bringen können. Wenn der Ofen dennoch in Betrieb gehalten wird, so gehen Strom- und Materialausbeute zurück, da das Material nur noch unvollkommen ausreduziert wird. But now it is only the impedance-controlled immersion of the hollow electrode up to a certain point roughly proportional to the amount supplied per MPBE unit Any additional material feed leads to the emergence of the hollow electrode. This emergence is then characterized by phenomena such as outbursts of superheated gases the reaction kettle and increased electrode burn-up, which accompanies the furnace operation can bring to a standstill. If the furnace is kept in operation anyway, so electricity and material yield decrease because the material is only imperfect is reduced.

Durch eine konsequente alleinige Druck-Mengenregelung im beschriebenen Sinne, die auf eine Maximierung der durch die Hohlelektrode beschickten Materialmenge hinausläuft, würde also das Ofenverhalten ungünstig beeinflußt. Through a consistent sole pressure-volume control in the described Meaning that the amount of material fed through the hollow electrode is maximized runs out, so the furnace behavior would be adversely affected.

Die mit der Regelung angestrebte Optimierung des Ofengeschehens im Hinblick auf Gastemperatur, Elektrodenabbrand, Energie- und Stoffausbeute erfordert die Einbeziehung des Herdwiderstandes R oder dessen zeitlicher Änderung R. The optimization of the furnace activity in the With regard to gas temperature, electrode consumption, energy and material yield the inclusion of the hearth resistance R or its change over time R.

Als Herdwiderstand R einer Hohlelektrode wird im folgenden der elektrische Gesamtwiderstand im Stromweg bezeichnet, welcher sich als Quotient aus Phasenspannung und Phasenstrom ergibt. As the hearth resistance R of a hollow electrode, the electrical Total resistance in the current path, which is the quotient of the phase voltage and phase current results.

Bei elektrothermischen ofen sind für die den Reaktionskessel verlassenden Gase nur solche Temperaturen zulässig, bei denen weder Einrichtungen der Öfen, beispielsweise die durch die Ofenhaube hindurchgeführten wassergekühlten Teile der Elektrodenfassung, zerstört werden noch nachgeschaltete Apparate, beispielsweise Elektrofilter bei Phosphoröfen, funktionstüchtig sind. Eine Abkühlung der den Reaktionskessel verlassenden Gase auf solche zulässigen Temperaturen tritt dann ein, wenn die Elektrodenspitze mit einer größeren Möllerschicht abgedeckt ist, wenn also die Elektrode tief im Möller steht. Das ist bei einem impedanzgeregelten Elektrodenstand dann der Fall, wenn der Herdwiderstand R groß ist. In the case of electrothermal ovens are for those leaving the reaction vessel Gases only permitted temperatures at which neither facilities of the furnaces, for example the water-cooled parts of the electrode holder passed through the furnace hood, Downstream devices such as electrostatic precipitators are destroyed Phosphor ovens are in working order. A cooling of those leaving the reaction vessel Gases at such permissible temperatures occurs when the electrode tip is covered with a larger layer of dirt, so if the electrode is deep in the Möller stands. This is the case with an impedance-controlled electrode stand, when the hearth resistance R is large.

Die Voraussetzung für eine niedrige Reaktionstemperatur und damit einen geringen Elektrodenab- brand, eine große Energieausbeute und eine weitgehende Ausreduktion des Rohstoffes liegt im reibungslosen Ablauf der endothermischen chemischen Reaktion. Dafür ist es notwendig, daß die Stromwärme dort zur Verfügung steht, wo reaktionsbereite, auf Reaktionstemperatur befindliche Mischung in entsprechendem Ausmaß zur Verfügung steht, Dabei muß die Mischungsmenge, die pro Zeiteinheit durch ein bestimmtes Volumen durchgesetzt wird, der darin vorhandenen elektrischen Leistung entsprechen, es müssen Strom- und Materialweg zusammenfallen. Diese Voraussetzung ist gegeben, wenn möglichst der gesamte Ofenstrom von der Elektrodenspitze direkt zum Ofenboden fließt oder umgekehrt, da durch diesen Bereich zwischen Elektrode und Ofenboden der größte Teil der Mischung als Reaktionsschmelze oder als abreagierender Koks hinhindurchsinkt. Dabei fließt ein um so größerer Teil des Ofen stromes unmittelbar zum Ofenboden, wenn der Abstand der Elektrodenspitze vom Ofenboden klein gegenüber dem Abstand von Elektrode zu Elektrode ist. Das ist aber bei einem großen Herdwiderstand R der Fall. The prerequisite for a low reaction temperature and thus a small electrode gap brand, a large energy yield and an extensive Reduction of the raw material lies in the smooth running of the endothermic chemical Reaction. For this it is necessary that the electricity is available wherever ready-to-react mixture at reaction temperature in the appropriate Extent is available, whereby the mixture amount, which per unit of time by a certain volume is enforced, the electrical power contained therein correspond, electricity and material routes must coincide. This requirement is given when as far as possible the entire furnace current from the electrode tip directly flows to the bottom of the furnace or vice versa, as it flows through this area between the electrode and furnace bottom most of the mixture as a reaction melt or as a reacting melt Coke sinks through. The greater part of the furnace current flows directly to the furnace floor when the distance between the electrode tip and the furnace floor is small is the distance from electrode to electrode. But that is with a large stove resistance R the case.

Das Optimum für den Ofengang liegt demnach vor, wenn unter den gegebenen Umständen der Herdwiderstand maximal ist. Um eine Überschreitung des Optimums zu vermeiden, muß die Tendenz zur Vergrößerung des Herdwiderstandes R oder dessen zeitliche Veränderung R > 0 sein. The optimum for the oven course is therefore present if below the given Under certain circumstances the stove resistance is maximum. To exceed the optimum too must avoid the tendency to increase the hearth resistance R or its temporal Change R> 0.

Das Eintauchen der impedanzgeregelten Hohlelektrode R > 0) mit zunehmender Materialzufuhr pro Zeiteinheit Milz bei nicht zu großen Werten für MNE sowie der Tendenzumschwung (R <0) von einem bestimmten Wert furMErE ab hängt mit dem Einfluß des durch die Hohlelektrode eingebrachten Materials auf den Herdwiderstand R zusammen. So kühlt durch die Hohlelektrode eingeführtes Material die Elektrodenspitze ab, so daß hier der ohmsche Widerstand stark erhöht wird. Der Stromübergang auf den Möller verschiebt sich dadurch von der Spitze der Elektrode weiter gegen deren obere Zylinderfläche. The immersion of the impedance-regulated hollow electrode R> 0) with increasing material supply per unit of time spleen with values for MNE that are not too high as well as the trend reversal (R <0) depends on a certain value for sea with the influence of the material introduced through the hollow electrode on the hearth resistance R together. In this way, material introduced through the hollow electrode cools the electrode tip from, so that the ohmic resistance is greatly increased here. The current transition on the Möller moves further from the tip of the electrode towards its upper cylinder surface.

Entsprechend dem Kirchhoffschen Gesetz weicht der Strom auf dem Wege zum Ofenboden zunächst dem abgekühlten Bereich direkt unterhalb der Elektrode aus, folgt dann aber der darunter aus der feinteiligen Mischung entstandenen gut leitenden Schmelze abwärts. Infolge des längeren Stromweges um die abgekühlte Elektrodenspitze herum bis zum Ofenboden steigt der Herdwiderstand R. Es zeigt sich der erwünschte Effekt bei unterkritischen Werten für die Materialzufuhr MBE) wenn mit zunehmender Materialbeschickung M}JE die impedanzgeregelte Hohlelektrode tiefer in das Ofengefäß hineingefahren wird. According to Kirchhoff's law, the current gives way on the way to the furnace floor first of all the cooled area directly below the electrode, but then follows that which has resulted from the finely divided mixture underneath, which is highly conductive Melt down. As a result of the longer current path around the cooled electrode tip The stove resistance R increases all the way to the bottom of the oven. The desired one appears Effect with subcritical values for the material feed (MBE) if with increasing Material charge M} JE the impedance-controlled hollow electrode deeper into the furnace vessel is driven in.

Bei weiter steigender MaterialzufuhrM>rE verstärkt sich dieser Effekt so lange, bis sich die ausweichenden Ströme zweier Elektroden so weit nähern, daß sogenannte Seitenleitung eintritt. Dabei gehen größere Stromanteile direkt von Elektrode zu Elektrode über.This increases as the material supply M> rE increases Effect until the evasive currents of two electrodes come so close that so-called side line occurs. In doing so, larger amounts of electricity go directly from Electrode to electrode over.

Dann nimmt der Herdwiderstand R ab, und die Elektroden werden durch weitere Steigerungen von MRE durch die Impedanzregelung aus dem Ofengefäß herausgefahren. Bei einsetzender Seitenleitung wird der direkt zum Ofenboden fließende Strom immer mehr verringert. Damit wird das geschilderte Prinzip für den optimalen Ofenzustand, wonach Material- und Stromweg zusammenfallen sollen, verlassen.Then the hearth resistance R decreases and the electrodes are through further increases in MRE are driven out of the furnace vessel by the impedance control. When the side line starts, the current flowing directly to the furnace floor will always be more decreased. This is the principle described for the optimal furnace condition, according to which the material and current paths should coincide.

Demnach sind also die auf eine Maximierung hinauslaufende Druck-Mengenregelung, bei der ein niedriger Druck PnE eine größere Materialeinspeisung pro Zeit MRE bewirkt und umgekehrt, durch eine Überwachung des dabei sich verändernden Herdwiderstandes R zu ergänzen. An der Veränderung des Herdwiderstandes mit der Zeit wird rechtzeitig der Umschlag eines positiven Effektes der Hohlelektrode in einen negativen erkannt. Solange nämlich für eine bestimmte, durch die Hohlelektrode je Zeiteinheit in den Ofen eingespeiste Materialmenge MIDE der Herdwiderstand R steigt oder gleichbleibt, kann im Rahmen der Druck-Mengenregelung MRE verstärkt werden, nimmt hingegen der Herdwiderstand R ab, so muß MBE reduziert werden. Demnach gilt: MHE > O, wenn R > 0 M,, < o, wenn R(O Dabei zeigt R > 0 an, daß die eingestellte Druck-Mengenregelung beibehalten werden kann. Für R < 0 dagegen muß MBE so lange reduziert werden, bis R > 0 geworden ist. Gegebenenfalls kann dann erst die normale Betriebsweise nach einer Zeitverzögerung wiederaufgenommen werden. Accordingly, the pressure-volume control resulting in a maximization, at the one lower pressure PnE a larger material feed caused per time MRE and vice versa, by monitoring the changing Hearth resistance R to be added. The change in hearth resistance with the Time will be the change in a positive effect of the hollow electrode in time recognized a negative. As long as for a specific one, through the hollow electrode Amount of material fed into the furnace per unit of time MIDE the stove resistance R increases or remains the same, MRE can be increased within the scope of the pressure / quantity control on the other hand, if the hearth resistance R decreases, then MBE must be reduced. Therefore the following applies: MHE> O if R> 0 M ,, <o, if R (O where R> 0 indicates that the set pressure / volume control can be retained. On the other hand, for R <0 MBE must be reduced until R> 0. If necessary, can then normal operation is only resumed after a time delay will.

Die Druck-Mengenregelung der Materialeinspeisung durch die Hohlelektrode erfolgt in Druckbereichen. The pressure / quantity control of the material feed through the hollow electrode takes place in pressure areas.

Dazu werden vorteilhafterweise drei Druckbereiche o - P,P2 und P2 - P3 benutzt: Bei PHE im Bereich 0 - P1 wird MXE erhöht; bei PHE im Bereich P1 - P2 bleibt MBE unverändert; bei PHE im Bereich P2 - P3 wird MBE reduziert und bei PnE oberhalb P8 wird die Einspeisung von. Feststoff durch die Hohlelektrode abgeschaltet. For this purpose, three pressure ranges o - P, P2 and P2 are advantageously used - P3 used: With PHE in the range 0 - P1, MXE is increased; at PHE in the range P1 - P2 remains MBE unchanged; with PHE in the range P2 - P3, MBE is reduced and with PnE above P8 is the infeed of. Solid matter switched off by the hollow electrode.

Das Steuern von MME über PnE erfolgt in festgelegten, der jeweils anliegenden Ofenleistung angepaßten Bereichen, in welchen M}BE stufenlos oder in Stufen regelbar ist. The control of MME via PnE takes place in fixed, of each adjacent furnace output adapted areas, in which M} BE continuously or in Levels is adjustable.

Diese Regelung berücksichtigt die Aufnahmefähigkeit des Ofens für die durch die Hohlelektrode eingespeisten feinteiligen Feststoffe. Damit aber stets ein Optimum erreicht wird, findet die Steigerung des Feststoffeintrages durch die Hohlelektrode eine grenze bei dem geschilderten Tendenzumschwung des Herdwiderstandes R: Das Drucksignal zur Steigerung von MRE wird nur so lange befolgt, wie R > ° ist. Wird R <0, so wird MBE beispielsweise auf den kleinsten Wert des Durckbereiches heruntergeregelt und bleibt in dieser Einstellung, bis ein erneuter Tendenzumschwung des Herdwiderstandes erfolgt. Erst dann, gegebenenfalls nach einer bestimmten Zeitverzögerung, wird die Druck-Mengenregelung wieder aufgenommen. This regulation takes into account the capacity of the furnace for the finely divided solids fed through the hollow electrode. But always with that an optimum is achieved, the increase in the solids input takes place through the Hollow electrode is a limit in the trend reversal of the hearth resistance described R: The pressure signal to increase MRE is only followed as long as R> ° is. If R <0, the MBE is set to the smallest value in the pressure range, for example turned down and remains in this setting until the trend reverses again the stove resistance takes place. Only then, if necessary after a certain time delay, the pressure / volume control is resumed.

In der Zeichnung ist eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, wobei es sich um einen Schnitt durch einen Dreiphasenofen handelt, von dem zwei Elektroden sichtbar sind. In the drawing is a system for carrying out the invention Method shown schematically, which is a section through a three-phase furnace of which two electrodes are visible.

Durch den Deckel eines Ofengefäßes 10 sind Hohlelektroden 2 höhenverstellbar und elektrisch isoliert hindurchgeführt. Die Hohlelektroden 2 sind von Stromzuführungsbacken 1 umgeben. Je zwei Hohlelektroden 2 ist ein Speisetransformator 11 zugeordnet, welcher jeweils die Hälfte einer Stromzuführungsbacke 1 zweier Elektroden elektrisch speist. Oberhalb jeder Hohlelektrode 2 ist eine Förderschnecke 6 angeordnet, welche über ein Zuführungsrohr 8 mit dem Innenrohr der Hohlelektrode 2 strömungsmäßig verbunden ist. Die Förderschnecke 6, welche aus einem Bunker 7 mit feinteiligem Feststoff beaufschlagbar ist, wird durch einen Stelltrieb 9 regelbar angetrieben. Hollow electrodes 2 can be adjusted in height through the lid of a furnace vessel 10 and passed through in an electrically insulated manner. The hollow electrodes 2 are of power supply jaws 1 surrounded. A feed transformer 11 is assigned to each two hollow electrodes 2, which each half of a power supply jaw 1 of two electrodes electrically feeds. Above each hollow electrode 2, a screw conveyor 6 is arranged, which over a feed pipe 8 is fluidly connected to the inner pipe of the hollow electrode 2 is. The screw conveyor 6, which consists of a Bunker 7 can be charged with finely divided solids is, is driven by an actuator 9 controllably.

In den oberen Teil der Förderschnecke 6 mündet eine Betriebsgaszuführungsleitung 12 ein, in welcher sich ein Eingangsventil 3 befindet. Strömungsmäßig vor dem Eingangsventil 3 ist in der Betriebsgaszuführungsleitung 12 eine Druckregelungseinrichtung 4 angeordnet während sich hinter dem Eingangsventil 3 ein Druckmesser 5 befindet. Die mit dem Druckmesser 5 gemessenen Werte werden in einen weiteren Regelschrank 13 eingegeben. An operating gas feed line opens into the upper part of the screw conveyor 6 12, in which an inlet valve 3 is located. Flow in front of the inlet valve 3, a pressure control device 4 is arranged in the operating gas supply line 12 while a pressure gauge 5 is located behind the inlet valve 3. The one with the Values measured by the pressure gauge 5 are entered into a further control cabinet 13.

In den Stromkreis des Speisetransformators 11 und der zugehörigen Hohlelektrode 2 ist ein Amperemeter I geschaltet, während ein Voltmeter U mit der Stromzuführungsbacke 1 der Hohlelektrode 2 und dem Boden des Ofengefäßes 10 elektrisch leitend verbunden ist. Die Meßwerte beider Instrumente werden einem Rechenglied R zur Quotientenbildung und Ermittlung des Herdwiderstandes zugeführt, während das Resultat des Rechengliedes R einem weiteren Rechenglied R zur Differenzierung nach der Zeit eingegeben wird. Das Resultat des Rechengliedes R wird gemeinsam mit den Signalen-der Kontaktamperemeter 15 einem ersten Regelschrank 14 eingegeben, welcher Signale von dem weiteren Regelschrank 13 empfängt. In the circuit of the supply transformer 11 and the associated Hollow electrode 2 is connected to an ammeter I, while a voltmeter U is connected to the Power supply jaw 1 of the hollow electrode 2 and the bottom of the furnace vessel 10 electrically is conductively connected. The measured values of both instruments are used in one arithmetic unit R to form the quotient and determine the stove resistance, while the Result of the computing element R to another computing element R for differentiation the time is entered. The result of the arithmetic element R is combined with the Signals-the contact ammeter 15 entered a first control cabinet 14, which Receives signals from the further control cabinet 13.

Der weitere Regelschrank 13 enthält Kontaktmanometer und verarbeitet die Meßwerte des Druckmessers 5 - für den ersten Regelschrank 14, welcher Verstell- und Laufbefehle an den Stelltrieb 9 gibt. The further control cabinet 13 contains contact pressure gauges and processes the measured values of the pressure gauge 5 - for the first control cabinet 14, which adjustment and gives running commands to the actuator 9.

Die festen Bereiche für die eingespeiste Feststoffmenge MRE, innerhalb derer bei Drücken unterhalb der Hohlelektrode zwischen 0 bis P1 höhergeregelt wird, zwischen P; bis. P2 keine Veränderung erfolgt und zwischen P2bis P3 heruntergeregelt wird, sind im ersten Regelschrank 14 eingerichtet und werden mit Hilfe der Kontaktamperemeter 15 angewählt. Dabei sind drei Bereiche vorgesehen, welche dem entsprechenden Phasenstrom der Höhe nach zugeordnet sind und zugeschaltet werden; und zwar gilt für den Phasenstrombereich Z - 12 der Mengenbereich 1MllE - 2MllE 12 - 13 der Mengenbereich 2MHE - 3MHE 13 - 14 der Mengenbereich 3MnE 4MIIE Die im weiteren Regelschrankl3 mit Hilfe von Kontaktmanometern eingerichteten Druckbereiche 0 bis Pl, P1 bis P2 und P2 bis P3, welchen der anstehende Wert des Druckmessers 5 zugeordnet wird, bewirken über ein Signal auf den ersten Regelschrank 14 einen Stellimpuls für den Stelltrieb 9 der Dosierschnecke 6 einen verstärkten, einen gleichbleibenden oder einen reduzierten Feststoffeintrag über die Hohlelektrode 2. The fixed areas for the amount of solids fed in, MRE, within which is regulated higher at pressures below the hollow electrode between 0 and P1, between P; until. P2 no change takes place and is regulated down between P2 and P3 are set up in the first control cabinet 14 and are made with the help of the contact ammeter 15 selected. Three areas are provided, which correspond to the corresponding phase current are assigned according to the amount and are switched on; namely applies to the phase current range Z - 12 the quantity range 1MllE - 2MllE 12 - 13 the quantity range 2MHE - 3MHE 13 - 14 the quantity range 3MnE 4MIIE The further control cabinet3 with the help of contact manometers set up pressure ranges 0 to Pl, P1 to P2 and P2 to P3, which of the pending Value of the pressure gauge 5 is assigned, cause a signal to the first Control cabinet 14 an actuating pulse for the actuating drive 9 of the metering screw 6 a increased, constant or reduced solids input the hollow electrode 2.

Das erfindungsgemäße Verfahren sei nunmehr an Hand eines Beispiels erläutert. The method according to the invention is now based on an example explained.

Die Drehzahl der Förderschnecke 6 wird über ein Zeitrelais, welches die Stellzeit des Stelltriebes überwacht, stufenweise hinauf- und hinuntergeregelt. Diese Regelung ist jedoch nur innerhalb eines gewissen Drehzahlbereiches möglich, da der Stelltrieb in einer oberen und unteren Endstellung abgeschaltet wird. The speed of the screw conveyor 6 is via a time relay, which the actuating time of the actuator is monitored and gradually regulated up and down. However, this control is only possible within a certain speed range, because the actuator is switched off in an upper and lower end position.

Diese durch Endschalter festgelegten Drehzahlbereiche sind über die Kontaktamperemeter dem Ofenstrom entsprechenden Leistungsbereichen des Ofens zugeordnet, so daß stets mit einem bestimmten Drehzahlbereich eine zugehörige Regelbreite für die über die Hohlelektrode einzuspeisende Feststoffmenge, bezogen auf den Gesamtrohstoffeinsatz, gegeben ist. Vom Druckmesser 5 wird der dort ermittelte Druck über ein Zeitrelais in Abständen von etwa 60 Sekunden abgefragt, durch welchen für die folgenden 60 Sekunden gegebenenfalls eine neue Mengenstufe M}IE i d M]XE festgelegt wird.These speed ranges determined by limit switches are available via the Contact ammeter assigned to the furnace current according to the furnace power range, so that always with a certain speed range an associated control range for the Amount of solids to be fed in via the hollow electrode, based on on the total raw material input is given. From the pressure gauge 5 is determined there Pressure is queried via a time relay at intervals of about 60 seconds, which one a new quantity level M} IE i d M] XE, if necessary, for the following 60 seconds is set.

Die zur Regelung erforderlichen Druckbereiche sind durch drei Druckkontakte gegeben. Zur Korrektur einer mengenabhängigen Druck-Depression, welche durch die im Hohlelektroden-Innenrohr herabstürzenden Feststoffe verursacht wird, sind für jeden Mengenbereich drei besondere Druckkontakte Pl, P2 und P3 eingerichtet. The pressure ranges required for regulation are provided by three pressure contacts given. To correct a quantity-dependent pressure depression caused by the Solids falling in the hollow electrode inner tube are for each volume range three special pressure contacts Pl, P2 and P3 set up.

Kontaktamperemeter Ofenleistung Regelbereich AIHE Regelbereich PHE (A) (MW) (t/h) (mm WS) (primär) Schaltung bei Schaltung bei P1 P2 PS 2200 30 0,6 bis 1,2 0 bis 400 400 bis 500 500 bis 800 2800 38 0,9 bis 1,8 0 bis 300 300 bis 400 400 bis 800 > 3400 > 46 1,3 bis 2,6 0 bis 200 200 bis 300 300 bis 800 Die Regelbereiche für MHE entsprechen jeweils einem Feststoffanteil von 16 bis 32%.Contact ammeter furnace output control range AIHE control range PHE (A) (MW) (t / h) (mm WS) (primary) Switching when switching at P1 P2 PS 2200 30 0.6 to 1.2 0 to 400 400 to 500 500 to 800 2800 38 0.9 to 1.8 0 to 300 300 to 400 400 to 800> 3400> 46 1.3 to 2.6 0 to 200 200 to 300 300 to 800 The control ranges for MHE each correspond to a solid content of 16 to 32%.

In die Regelung wird bei zeitlicher Abnahme des Herdwiderstandes derartig eingegriffen, daß bei Hebung der Elektrode durch die Impedanzregelung der Stelltrieb 9 das Getriebe der Förderschnecke 6 in die niedrigste Stellung des Drehzahlbereiches bringt. When the stove resistance decreases over time, the control is activated intervened in such a way that when the electrode is raised by the impedance control of the Actuator 9 the gear of the screw conveyor 6 in the lowest position of the speed range brings.

Die Druckregelung wird erst dann wieder freigegeben, wenn die Aufwärtsbewegung der Elektrode zum Stillstand gekommen ist und die Senkung der Elektrode einsetzt.The pressure control is only released again when the upward movement electrode has stopped and the electrode begins to lower.

Mit einer gemäß dem Beispiel vorgenommenen Regelung wurde dieses Betriebsergebnis erzielt: Durchschnittlich über die Hohlelektrode eingebrachte Feststoffmenge: 26,20/0. With a scheme made according to the example, this was Operating result achieved: Average amount of solids introduced via the hollow electrode: 26.20 / 0.

Elektroden-Abbrand: 9,5 kg C/t Norm-Carbid.Electrode burn-off: 9.5 kg C / t standard carbide.

Stromausbeute: 3,15 MWh/t Norm-Carbid.Electricity yield: 3.15 MWh / t standard carbide.

C-Gehalt im Carbid: 0,2 °/o.C content in the carbide: 0.2%.

Carbid-Gehalt: 810/o.Carbide content: 810 / o.

Claims

Claims: 1. Method for feeding solid raw materials with Using an operating gas through a hollow electrode into a closed electrothermal one Reduction furnace, whereby the material supply to the electrode is automatically interrupted becomes, as soon as the gas pressure inside the furnace below the hollow electrode a The specified percentage of the operating gas pressure is achieved while the operating gas is being routed is maintained, characterized in that the amount of per unit of time Raw materials to be fed through the hollow electrode depending on the pressure below of the electrode is changed as long as the hearth resistance increases over time or remains unchanged remain.

2. The method according to claim 1, characterized in that the fed The higher the amount of raw material, the lower the pressure and the lower the higher is the pressure under the hollow electrode.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the amount of raw material fed in when the pressure under the hollow electrode changes is changed gradually.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the gradual change in the amount of raw material fed in within a Pressure area takes place, the location of which is determined by the furnace current.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in, that in the event of a decrease in stove resistance over time, the amount of raw material fed in is reduced to the lowest value of the range and that when it increases again of the stove resistance the pressure control of the amount is resumed, if necessary with a time delay.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in, that the pressure, which is decisive for the gradual change in the quantity, is in a certain Interval is queried and assigned to a low, medium or high one Pressure control range causes an increase, no change or decrease in the amount will.

7. Plant for performing the method according to one of the claims 1 to 6, consisting of a furnace vessel, in which electrically isolated from power supply jaws encircled hollow electrodes reach in; from supply transformers, which with the Power supply jaws are connected in an electrically conductive manner; from bunkers, which over Screw conveyors and feed pipes are connected to the inner pipes of the hollow electrodes are; from operating gas supply lines which open into the screw conveyor and each having a pressure regulating device and a pressure gauge; the end one in each circuit between the supply transformer and the hollow electrode arranged ammeter and one each in the connecting line between each a hollow electrode and a voltmeter arranged on the furnace floor, characterized in that that the measured data of the volt- meters (U) and Ammeter (I) fed to a calculator (R) suitable for forming a quotient will; that the results of the respective arithmetic element (R) are used for differentiation appropriate arithmetic element (R) are supplied according to the time; that a first rule cabinet (14) is provided in which fixed, selectable by contact ammeter (15) Quantity control ranges depending on the signals from the arithmetic logic unit (R) and be turned off; and that another control cabinet (13), which a number of contact manometers for pressure area formation is provided, the further control cabinet (13) receives signals from the respective pressure gauge (5) regarding these their height assigned to a certain pressure range and corresponding signals for Pressure / volume control within the volume range in the first control cabinet (14) transmitted, from which adjustment and / or running commands to an actuator (9) are given, which is positively connected to the respective screw conveyor (6) is.

The present invention relates to a method of feeding solid Raw materials with the help of an operating gas through a hollow electrode into a closed electrothermal reduction furnace, with the material feed to the hollow electrode automatically is interrupted as soon as the gas pressure inside the furnace below the hollow electrode A predetermined percentage of the operating gas pressure is reached while the operating gas is being supplied is maintained as well as an attachment for its implementation.

From DT-PS 17 58 759 a method for feeding solid raw materials is through a hollow electrode into a closed electrothermal reduction furnace known, in which the supply of solid raw materials is interrupted when the Gas pressure inside the furnace below the hollow electrode is a specified percentage the operating gas pressure is sufficient while the supply of the operating gas is maintained remain. After the gas pressure inside the furnace has dropped below the specified value As a percentage of the operating gas pressure, solid raw materials pass through the hollow electrode fed back. There can be up to 15 ovo of that to be fed to the reduction furnace Raw materials are introduced in finely divided form via the hollow electrode.