DE2459253C2 - PROCESS AND SYSTEM FOR FEEDING SOLID RAW MATERIALS THROUGH A HOLLOW ELECTRODE - Google Patents
PROCESS AND SYSTEM FOR FEEDING SOLID RAW MATERIALS THROUGH A HOLLOW ELECTRODEInfo
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- DE2459253C2 DE2459253C2 DE19742459253 DE2459253A DE2459253C2 DE 2459253 C2 DE2459253 C2 DE 2459253C2 DE 19742459253 DE19742459253 DE 19742459253 DE 2459253 A DE2459253 A DE 2459253A DE 2459253 C2 DE2459253 C2 DE 2459253C2
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspeisen fester Rohstoffe mit Hilfe eines Betriebsgases
durch eine Hohlelektrode in einen geschlossenen elektrothermischen Reduktionsofen, wobei die
Materialzufuhr zur Hohlelektrode automatisch unterbrochen wird, sobald der Gasdruck im Innern des
Ofens unterhalb der Hohlelektrode einen vorgegebenen Prozentsatz des Betriebsgasdruckes erreicht,
während die Betriebsgaszuführung aufrechterhalten bleibt sowie eine Anlage zu seiner Durchführung.
Aus der DT-PS 17 58 759 ist ein Verfahren zum Einspeisen feste- Rohstoffe durch eine Hohlelektrode
in einen geschlossenen elektrothermischen Reduktionsofen bekannt, bei welchem die Zufuhr der festen
Rohstoffe unterbrochen wird, wenn der Gasdruck im Innern des Ofens unterhalb der Hohlelektrode einen
vorgegebenen Prozentsatz des Betriebsgasdruckes erreicht, während die Zuführung des Betriebsgases aufrechterhalten
bleibt. Nach Absinken des Gasdruckes im Innern des Ofens unter den vorgegebenen Prozentsatz
des Betriebsgasdruckes werden feste Rohstoffe durch die Hohlelektrode wieder zugeführt. Dabei
können bis zu 150O der dem Reduktionsofen zuzuführenden
Rohstoffe in feinteiliger Form über die Hohlelektrode eingebracht werden.The present invention relates to a method for feeding solid raw materials with the aid of an operating gas through a hollow electrode into a closed electrothermal reduction furnace, the material supply to the hollow electrode being automatically interrupted as soon as the gas pressure inside the furnace below the hollow electrode reaches a predetermined percentage of the operating gas pressure while the operating gas supply is maintained as well as an installation for its implementation.
From DT-PS 17 58 759 a method for feeding solid raw materials through a hollow electrode into a closed electrothermal reduction furnace is known, in which the supply of solid raw materials is interrupted when the gas pressure inside the furnace below the hollow electrode a predetermined percentage of the Operating gas pressure reached while the supply of the operating gas is maintained. After the gas pressure inside the furnace has fallen below the specified percentage of the operating gas pressure, solid raw materials are fed back through the hollow electrode. Up to 15 0 O of the raw materials to be fed to the reduction furnace can be introduced in finely divided form via the hollow electrode.
Durch dieses Verfahren ist es überhaupt erst mög· lieh geworden, mit selbstbrennenden Elektroden bestückte elektrothermische Reduktionsofen mit mehr als 50 MW elektrischer Leistung je Ofeneinheit zu betreiben und dabei zum Beispiel bei Carbidöfen ein etwa 80%iges 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 hoher Abgastemperaturen sind, wodurch z. B. aus Carbidöfen von der Carbidzersetzung herrührend mehr als 2000° C heiße, calciumhaltige Gase ausgestoßen werden können.This process made it possible to use self-burning electrodes for the first time to operate electrothermal reduction furnaces with more than 50 MW electrical power per furnace unit and in doing so, for example in carbide furnaces, to produce about 80% calcium carbide without danger to run that, as a result of excessive electrode wear, the electrodes are not sufficiently solidified be moved later, causing electrode breaks or that not deep enough into the Möller immersed electrodes are the cause of high exhaust gas temperatures, whereby z. B. from carbide furnaces Calcium-containing gases with a temperature of more than 2000 ° C are emitted from the carbide decomposition can.
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Wenn sich auch zunächst mit zunehmendem Fest- Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgestoffeintrag durch die Hohlelektroden Vorteile für mäßen Verfahrens, weiche aus einem Ofengefäß den Ofenbetrieb (Herabsetzung des Elektrodenab- mit Hohlelektroden, aus Speisetxansformatojren, Brandes je Zeiteinheit, tief in den Möller ein- Bunkern, Betriebsgaszuführungsleitungen, Fördertauchende Elektroden) ergeben, so führt von einem 5 schnecken, Druckregelungseinrichtungen, Druckmesgewissen Punkt an eine weitere Erhöhung dieses Fest- sern sowie aus Ampere- und Voltmetern besteht, ist Stoffeintrages zu einer radikalen Verschlechterung des dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten des je-Ofenzustandes, wobei sich im allgemeinen nicht vor- weils einer Hohlelektrode zugeordneten Voltmeters hcrsehen läßt, bei welcher je Zeiteinheit durch die und Amperemeters einem zur Bildung eines Quo-Hohlelektrode in den Ofen eingetragenen Feststoff- io tienten geeigneten Rechenglied zugeführt werden; daß menge die Tendenz im Ofenverhalten umschlägt. Es die Resultate des jeweiligen Rechengliedes einem zur scheint Ofeuzustände zu geben, welche zeitweise Differenzierung nach der Zeit geeigneten Rechennicht nur eine verstärkte Feststoffeinspeisung durch glied zugeführt werden; daß ein erster Regelschrank die Hohlelektroden zulassen, sondern sogar im Hin- vorgesehen ist, in welchem festgelegte, durch Konblick auf ein optimales Ofenverhalten geradezu er- 15 taktamperemeter anwählbare Mengenregelbereiche fordern, während bei anderen Ofenzuständen eine in Abhängigkeit von den Signalen des Rechengliedes demgegenüber reduzierte Feststoffeinspeisung durch ein- und ausgeschaltet werden; und daß ein weiterer die Hohlelektroden noch zu groß sein kann. Daher Regelschrank, welcher eine Reihe von Kontaktmanomuß der Feststoffeintrag durch die Hohlelektrode metern zur Druckbereichbildung enthält, vorgesehen laufend dem Ofenverhalten angepaßt werden. Eine 20 ist, wobei der weitere Regelschrank Signale vom jezur Erzielung eines optimalen Ofenverhaltens abge- weiiigen Druckmesser erhält, diese bezüglich ihrer stufte Anpassung der durch die Hohlelektroden ein- Höhe einem bestimmten Druckbereich zuordnet und zuspeisenden Feststoffmenge ist mit dem in der entsprechende Signale zur Druck-Mengenregelung DT-PS 17 58 759 beschriebenen Verfahren nicht innerhalb des im ersten Regelschrank anliegenden möglich. 25 Mengenbereiches übermittelt, von dem aus Verstell-Even if initially with increasing solidity, a system for carrying out the entry of the invention due to the hollow electrodes advantages for moderate processes, soft from a furnace vessel the furnace operation (reduction of the electrode removal with hollow electrodes, from feed units, Fire per unit of time, deep in the Möller bunkers, operating gas supply lines, conveyor divers Electrodes) result from a 5 screws, pressure regulating devices, pressure measuring conscience Point at a further increase in this solid as well as consisting of amperes and voltmeters is Substance input to a radical deterioration of the characterized in that the measurement data of the furnace state, wherein voltmeters are generally not assigned to a hollow electrode lets see at which time unit through the and ammeter one for the formation of a quo hollow electrode Solids charged into the furnace are fed to suitable computing elements; that quantity changes the tendency in oven behavior. The results of the respective arithmetic link are sent to one seems to give ofeu states which at times differentiate according to time, which are not suitable for computation only an increased solids feed can be fed through member; that a first rule cabinet allow the hollow electrodes, but is even provided for in which fixed, by Konblick Quantity control ranges that can be selected for optimum oven behavior demand, while with other furnace states one depending on the signals of the arithmetic logic unit in contrast, reduced solids feed by being switched on and off; and that another the hollow electrodes may still be too big. Hence the control cabinet, which has a series of contact manoeuvers the entry of solids through the hollow electrode contains meters for pressure area formation, provided continuously adapted to the furnace behavior. A 20 is, the other control cabinet signals from the jezur Achieving optimal oven behavior, the pressure gauges deviate from this with regard to their graded adjustment of the height assigned to a certain pressure range by the hollow electrodes and The amount of solid matter to be fed in is matched by the corresponding signals for pressure / volume control DT-PS 17 58 759 is not within the process described in the first control cabinet possible. 25 range from which adjustment
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, und/oder Laufbefehle an einen Stelltrieb gegebenIt is therefore the object of the present invention and / or running commands to be given to an actuating drive
ein Verfahren zum Einspeisen fester Rohstoffe durch werden, welcher mit der jeweiligen Förderschneckea method for feeding solid raw materials through, which is with the respective screw conveyor
Hohlelektroden in einen geschlossenen elektrischen kraftschlüssig verbunden ist.Hollow electrodes is connected in a closed electrical force-locking manner.
Reduktionsofen, beispielsweise in einen Carbidofen, Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es mög-Reduction furnace, for example in a carbide furnace, with the method according to the invention it is possible
zu schaffen, bei welchem die je Zeiteinheit in den 30 Hch, durchschnittlich etwa 25°/o der in den Reduk-to create, in which the per unit of time in the 30 Hch, on average about 25% of that in the reduction
Ofen durch die Hohlelektroden einzubringenden tionsofen einzuspeisenden Rohstoffe in feinteiligcrOven to be introduced through the hollow electrodes, raw materials to be fed in in finely divided
Feststoffmengen dem Erfordernis des jeweiligen Form über die Hohlelektroden einzubringen.To introduce solid quantities according to the requirements of the respective shape via the hollow electrodes.
Ofenzustandes angepaßt sind und welches weiterhin Bei dem Verfahren der Erfindung werden alsOven state are adapted and which continues in the method of the invention as
die Einbringung einer durchschnittlich hohen Fest- Regelgrößen der durch das Hohlelektroden-Innen-the introduction of an average high fixed control variable of the hollow electrode inner
stoffmenge, bezogen auf die insgesamt in den Re- 35 rohr meßbare Druck unterhalb der Elektrode (wegenamount of substance, based on the total pressure that can be measured in the pipe 35 below the electrode (because of
duktionsofen einzuführende Rohstoffmenge, erlaubt. seiner starken zeitlichen Schwankungen sein Mittcl-The quantity of raw materials to be imported into the induction furnace is permitted. its strong temporal fluctuations its mean
Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß wert) und der Herdwiderstand (in Form seiner Ab-This is achieved according to the invention by the fact that value) and the stove resistance (in the form of its
die Menge der je Zeiteinheit durch die Hohlelektrode leitung nach der Zeit) verwendet,the amount of line per unit of time through the hollow electrode according to the time) used,
einzuspeisenden Rohstoffe in Abhängigkeit vom Während beim Stand der Technik der durch dasraw materials to be fed in depending on the state of the art
Druck unter der Elektrode verändert wird, solange 40 Hohlelektrodenrohr gemessene Ofendruck dazu be-Pressure under the electrode is changed as long as 40 hollow electrode tube measured furnace pressure
der Herdwiderstand zeitlich zunimmt oder unver- nutzt wird, die Materialzufuhr zur Hohlelektrode beithe hearth resistance increases over time or is not used, the material feed to the hollow electrode
ändert bleibt. Erreichen eines vorgegebenen Prozentsatzes des Be-changes remains. Achievement of a specified percentage of the
Das Verfahren nach der Erfindung kann dadurch triebsgasdruckes automatisch zu unterbrechen undThe method according to the invention can thereby automatically interrupt and drive gas pressure
ausgestaltet oder weitergebildet werden, daß zu verhindern, daß sich das Beschickungsrohr dauer-designed or trained to prevent the feed pipe from being permanently
45 haft verstopft, dient bei der vorliegenden Erfindung45 clogged, serves in the present invention
a) die eingespeiste Rohstoffmenge um so höher ist, der Druck unter der Hohlelektrode P,i£ dazu, die je niedrigei der Druck und um so niedriger, je augenblicklich mögliche und notwendige Materialzuhöher der Druck unter der Hohlelektrode ist, fuhr pro Zeiteinheit zu ermitteln und sicherzustellen.a, the fed raw material quantity) so higher, the pressure of the hollow electrode P, i £ to the ever niedrigei the pressure and so as to lower the instantaneously possible and necessary Materialzuhöher the pressure under the hollow electrode went to determine per unit time and to ensure.
b) die eingespeiste Rohstoffmenge bei Veränderung Zu diesem Zweck wird bei einem niedrigen Druck des Druckes unter der Hohlelektrode stufenweise 50 Pur die Materialzufuhr pro Zeit mHe gesteigert, bei verändert wird, hohem Druck mhe erniedrigt. Das gilt aber nur sob) the supplied amount of raw material when changing For this purpose, at a low pressure the pressure of the hollow electrode 50 gradually increased Pur the material feed per time m H s is changed on, high pressure m he lowered. But that's only true
c) die stufenweise Veränderung der eingespeisten lange, wie die Tendenz des aus Phasenstrom und Rohstoffmenge innerhalb eines Druckbereiches Phasenspannung ermittelten Herdwiderstandes k, stattfindet, dessen Lage durch den Ofenstrom d.h. die Veränderung des Herdwiderstandes Λ mit bestimmt ist, 55 der Zeit, positiv oder null ist, so lange mit einer der-c) the step-by-step change in the length of the fed-in, such as the tendency of the stove resistance k determined from phase current and raw material quantity within a pressure range of phase voltage, takes place, the position of which is determined by the furnace current, i.e. the change in stove resistance Λ, 55 of the time, positive or zero , as long as one of the
d) bei einer zeitlichen Abnahme des Herdwiderstar- artigen Druck-Mengenveränderung der Herdwiderdes die eingespeiste Rohstoffmenge auf den nied- stand R zunimmt oder gleichbleibt.d) in the event of a decrease in the amount of pressure in the hearth resistance-like change over time, the amount of raw material fed in increases to the low level R or remains the same.
rigsten Wert des Bereiches herabgesetzt wird Wie die Regelgrößen Phe und k sich wechselseitig und daß bei erneuter Zunahme des Herdwider- aus dem Ofengeschehen ergeben und in das Ofengestandes die Druckleiielung der Menge wieder 6o schellen eingreifen, so daß durch die Hohlelektrodenaufgenommen winl. gegebenenfalls mit einer l:;schickung ein optimaler Ofengang erreicht wird, Zeitverzögerung. sei nun näher erläutert:The most rigorous value of the range is reduced How the controlled variables Phe and k reciprocally and that when the stove resistance increases again from the furnace events and the pressure line of the quantity intervene again in the furnace frame , so that the hollow electrodes pick up. if necessary, an optimal oven cycle can be achieved with a l:; delivery, time delay. will now be explained in more detail:
e) der für die stufenweise Veränderung der Menge Der Regeldruck Pl1f. baut sich durch den Strömaßgebende Dun k m bestimmtem Zeitabstand mungswiderstand, den der Betriebsgasstrom beim abgefragt und duieh Zuordnung zu einem nied- 65 Durchgang durch die Möllcrabdeckung vorfindet, an rigen, mittleren oder hohen Druckregelbereich der Elektrodenspitze auf. Eine tief im Möller stehende eine Zunahme, keine Veränderung oder Ab- Elektrode und/oder ein relativ gasundurchlässiger nähme der Menge bewirkt. Möller bewirken einen hohen Druck PHE, eine hoch-e) for the step-by-step change in the amount of the control pressure P l1f . is built up by the Strömaßgebende Dun km certain time interval flow resistance, to ring, medium or high pressure control range of the electrode tip to the process gas stream at the retrieved and duieh assignment to a nied- 6 5 finds passage through the Möllcrabdeckung. A deep in the Möller would cause an increase, no change or decrease in the electrode and / or a relatively gas-impermeable decrease in the amount. Möller cause a high pressure P HE , a high
stehende Elektrode und/oder ein gut gasdurchlässiger Möller einen niedrigen Druck P11n. standing electrode and / or a well gas-permeable Möller a low pressure P 11n .
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 PnE sinnvollerweise über eine Mengenregelung zu einer Drosselung der Materialzufuhr, ein niedriger Druck PHT zu einer verstärkten Materialzufuhr führen.As long as the fine-grained material introduced by the hollow electrode is converted immediately, there is no additional burden on the gas permeability of the Möllers. However, the gas permeability is reduced by excess hollow electrode material when it clogs the cavities. For example, an increasing pressure P nE would sensibly lead to a throttling of the material supply via a quantity control, and a lower pressure P HT to an increased material supply.
Dadurch wäre die Materialzufuhr pro Zeil M dem tatsächlichem Bedürfnis angepaßt. Auch der den Regeldruck P,u beeinflussende Eleklrodenstand scheint auf die Druck-Mengenregelung betriebsgerecht einzuwirken:As a result, the material supply per line M would be adapted to the actual need. The electrode level , which influences the control pressure P, u , also seems to have an operationally appropriate effect on the pressure / volume control:
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 P111- einstellen, der zu einer Drosselung der Materialzufuhr führt. Die Drosselung der Materialzufuhr bedingt wiederum zunächst ein Auftauchen der Elektrode.When material is fed in through the hollow electrode tube, the impedance-regulated electrode stand initially changes in such a way that the electrode dips deeper into the Möller. This should result in a higher pressure P 111 - which leads to a throttling of the material supply. The throttling of the material supply, in turn, initially causes the electrode to emerge.
Nun ist aber das impedanzgeregelte Eintauchen der Hohlelektrode nur bis zu einem gewissen Punkt etwa proportional der Mengenzufuhr pro Zeit MHr· Eine darüber hinausgehende Materialeinspeisung führt zum Auftauchen der Hohlelektrode. Dieses Auftauchen ist dann von Erscheinungen wie Ausbrüchen überhitzter Gase aus dem Reaktionskessel und erhöhtem F.lektrodenabbrand 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.Now, however, the impedance-controlled immersion of the hollow electrode is only up to a certain point approximately proportional to the quantity supplied per time M H r . This emergence is then accompanied by phenomena such as outbreaks of overheated gases from the reaction vessel and increased electrode burn-off, which can bring the furnace to a standstill. If the furnace is kept in operation anyway, the current and material yield decrease, since the material is only reduced incompletely.
Durch eine konsequente alleinige Druck-Mengenregclung im beschriebenen Sinne, die auf eine Maximiening der durch die Hohlelektrode beschickten Materialmenge hinausläuft, würde also das Ofenverhalten ungünstig beeinflußt.Through a consistent sole pressure volume control in the sense described, based on a maximiening the amount of material charged through the hollow electrode runs out, would therefore affect the behavior of the furnace adversely affected.
Die mit der Regelung angestrebte Optimierung des Ofengeschehens im Hinblick auf Gastemperatur, Elektrodenabbrand, Energie- und Stoffausbeute erfordert die Hinbeziehung des Herdwiderstandes R oder dessen zeitlicher Änderung R. The optimization of the furnace process aimed at with the regulation with regard to gas temperature, electrode burn-up, energy and material yield requires the addition of the oven resistance R or its change over time R.
Als Herdwiderstand R einer Hohlelektrode wird im folgenden der elektrische Gesamtwidersland im Stromweg bezeichnet, welcher sich als Quotient aus Phasenspannung und Phasenstrom ergibt.The stove resistance R of a hollow electrode is referred to below as the total electrical resistance in the current path, which is the quotient of phase voltage and phase current.
Bei elektrothermischen Öfen sind für die den Reaktionskessel verlassenden Gase nur solche Temperaturen zulässig, bei denen weder Einrichtungen der öfen, beispielsweise die durch die Ofenhaube hindurchgefühlten wassergekühlten Teile der Elektrodenfassung, zerstört werden noch nachgescha'tete 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 im. wenn also die Elektrode tief im Möller steht Das ist bei einem impedanzgeregelten Elektrodcnst.ind dann der Fall, wenn der Herdwidcrst.iml R groß ist.In electrothermal furnaces, the gases leaving the reaction vessel are only permitted at temperatures at which neither the furnace equipment, for example the water-cooled parts of the electrode holder that can be felt through the furnace hood, are destroyed, nor are downstream devices, e.g. electrostatic precipitators in phosphor furnaces, functional. The gases leaving the reaction vessel are cooled to such permissible temperatures when the electrode tip is covered with a larger layer of dirt. So if the electrode is deep in the bed. This is the case with an impedance-controlled electrical system when the hearth resistance in R is high.
Die Voraussetzung für eine niedrige Reaktionstemperatur iiml damit einen geringen Flcklrodcnab- brand, eine große Energieausbeute und eine weitgehende Ausreduktion des Rohstoffes liegt im reibungslosen Ablauf der endothermischen chemischen Reaktion. Dafür ist es notwendig, daß die Strom-S wärme dort iiur Verfügung steht, wo reaktionsbereile, auf Reaktionstemperatur befindliche Mischung in entsprechendem Ausmaß zur Verfugung steht. Dabei muß die Mis.chungsmenge, die pro Zeiteinheit durch ein bestimmtes Volumen durchgesetzt wird, derThe prerequisite for a low reaction temperature is thus a low brand, a large energy yield and an extensive reduction of the raw material lies in the smooth Course of the endothermic chemical reaction. For this it is necessary that the Strom-S heat is only available where there is a willingness to react, the mixture at the reaction temperature is available in an appropriate amount. Included must be the amount of mixture that is enforced per unit of time by a certain volume
ίο darin vorhandenen elektrischen Leistung entsprechen, es müssen Strom- und Malerialweg 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 Reaktionssclimelze oder als abreagierender Koks hinhindurchsinkt. Dabei fließt ein um so größerer Teil des Ofenstrcmes unmittelbar zum Ofenboden, wenn der Abstand der Elektroderispitze vom Oienbodcn klein gegenüoei dem Abstand von Elektrode zu Elektrode ist. Das ist aber bei einem großen Herdwiderstand R der Fall.ίο correspond to the existing electrical power, the electrical and scenic routes must coincide. This prerequisite is given if the entire furnace current flows as far as possible from the electrode tip directly to the furnace bottom or vice versa, since the largest part of the mixture sinks through this area between the electrode and the furnace bottom as reaction melt or as coke that has reacted. A larger part of the furnace stream flows directly to the furnace floor if the distance between the tip of the electrode and the floor is small compared to the distance from electrode to electrode. But this is the case with a large hearth resistance R.
Das Optimum für den Ofengang liegt demnach vor.The optimum for the oven aisle is therefore present.
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^ O sein.if under the given circumstances the stove resistance is at its maximum. In order to avoid exceeding the optimum, the tendency to increase the hearth resistance R or its change over time must be R ^ O.
Das Eintauchen der impedanzgeregelten Hohlelektrode R > 0) mit zunehmender Materialzufuhr pro Zeiteinheit XfHE bei nicht zu großen Werten für MHE sowie der Tendenzumschwung (Ä<C 0) von einem bestimmten Wert fÜTMHB 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-controlled hollow electrode R> 0) with increasing material supply per unit time Xf HE at not too large values of M HE as well as the tendency revolution (A <C 0) by a certain value fÜTM HB from related to the influence of the introduced through the hollow electrode material on the stove resistance R together. Material introduced through the hollow electrode cools the electrode tip so that the ohmic resistance is greatly increased here. The current transfer to the Möller is shifted further from the tip of the electrode towards its upper cylindrical 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 sichIn accordance with Kirchhoff's law, the current on the way to the furnace floor initially deviates from the cooled area directly below the electrode, but then follows the highly conductive melt below from the finely divided mixture downwards. As a result of the longer current path around the cooled electrode tip to the furnace floor, the furnace resistance R increases. It can be seen
der erwünschte Effekt bei unterkritischen Werten für die Materialzufuhr mhe, wenn mit zunehmender Materialbeschickung Mhe die impedanzgeregelte Hohlelektrode tiefer in das Ofengefäß hineingefahren wird. Bei weiter steigender Materialzufuhr mhe 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. Dann nimmt der Herdwiderstand R ab, und die Elektroden werden durch weitere Steigerungen von M„f durch die Impedanzregelung aus dem Ofengefäß herausgefahren. Bei einsetzender Seitenleitung wird der direkt rum Ofenboden fließende Strom immer mehr verringert. Damit wird das geschilderte Prinzip fürThe desired effect with subcritical values for the material supply m he , if the impedance-regulated hollow electrode is moved deeper into the furnace vessel with increasing material loading Mhe. With further increases in supply he m, this effect is amplified until the evasive currents of two electrodes are sufficiently close to that so-called side line occurs. In doing so, larger amounts of current pass directly from electrode to electrode. The oven resistance R then decreases, and the electrodes are moved out of the furnace vessel by further increases in M " f due to the impedance control. When the side line starts, the current flowing directly around the furnace floor is reduced more and more. This is the principle outlined for
den optimalen Ofenzustand, wonach Material- und Stromweg zusammenfallen sollen, verlassen.leave the optimal furnace condition, according to which the material and current paths should coincide.
Demnach sind also die auf eine Maximierung hinaiisl.-iiifcndc Druck -Mengenregelung, bei der cmAccordingly, those are hinaiisl.-iiifcndc Pressure volume control, with the cm
niedriger Druck P111-. eine größere Materialeinspeisung pro Zeit Μηέ. 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 mhe der Herdwiderstand R steigt oder gleichbleibt, kann im Rahmen der Druck-Mengenregelung mhe verstärkt werden, nimmt hingegen der Herdwiderstand R ab, so muß Mijir reduziert werden. Demnach gilt:low pressure P 111 -. a larger feed of material per time Μηέ. and vice versa, to be supplemented by monitoring the oven resistance R , which is changing in the process. The change of the positive effect of the hollow electrode into a negative one is recognized in good time from the change in the hearth resistance over time. For as long as a specific, fed through the hollow electrode per unit time in the furnace material quantity m height of the oven resistance R increases or remains the same, under the pressure-flow control meters he be strengthened, however, is taken from the oven resistance R, so Mijir must be reduced. Accordingly, the following applies:
Mm: > 0, wenn R^O
M11,. < 0, wenn R
< 0 Mm: > 0 if R ^ O
M 11,. <0 if R <0
Dabei zeigt k ^ 0 an, daß die eingestellte Druck-Mengenregelung beibehalten werden kann. Für k < 0 dagegen muß MHE so lange reduziert werden, bis k > 0 geworden ist. Gegebenenfalls kann dann erst die normale Betriebsweise nach einer Zeilverzögerung wiederaufgenommen werden.Here, k ^ 0 indicates that the set pressure / volume control can be retained. For k <0, however, M HE must be reduced until k > 0. If necessary, normal operating mode can then only be resumed after a line delay.
Die Druck-Mengenregelung der Materialeinspeisung durch die Hohlelektrode erfolgt in Druckbereichen. The pressure volume control of the material feed through the hollow electrode takes place in pressure areas.
Dazu werden vorteilhafterweise drei Druckbereiche 0 PyP1- ■ P1 und P., - P3 benutzt:For this purpose, three pressure ranges 0 PyP 1 - ■ P 1 and P, - P 3 are advantageously used:
Bei P11, im Bereich 0 -- P1 wird mhe erhöht; bei PHV im Bereich P1 P2 bleibt MHE unverändert; bei Pm im Bereich P., P3 wird MHt reduziert und bei Ρ,ιι oberhalb P3 wird die Einspeisung von Feststoff durch die Hohlelektrode abgeschaltet.At P 11 , in the range 0 - P 1 , m he is increased; with P HV in the area P 1 P 2 , M HE remains unchanged; at Pm in the range P., P 3 , M Ht is reduced and at Ρ, ιι above P 3 , the feed of solids through the hollow electrode is switched off.
Das Steuern von mhe über Pn, erfolgt in festgelegten, der jeweils anliegenden Ofenleistung angepaßten Bereichen, in welchen Mhi stufenlos oder in Stufen regelbar ist.The control of m he via P n takes place in fixed areas, which are adapted to the respective furnace output, in which Mhi can be regulated continuously or in steps.
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 M1n wird nur so lange befolgt, wie k ^? 0 ist. Wird k <C 0, so wird M11, beispielsweise auf den kleinsten Wert des Durckbcreiches heruntergeregelt und bleibt in dieser Einstellung, bis ein erneuter Tendenzumschwung des Herdwiderstandes erfolgt. Erst dann, gcgebenenfalls nach einer bestimmter! Zcitvcr zögerung, wird die Druck-Mengenregelung wieder aufgenommen.This regulation takes into account the capacity of the furnace for the finely divided solids fed in through the hollow electrode. However, so that an optimum is always achieved, the increase in the solids input through the hollow electrode has a limit in the described reversal of the tendency of the hearth resistance R: The pressure signal to increase M 1n is only followed as long as k ^? 0 is. If k <C 0, M 11 is regulated down, for example, to the lowest value of the pressure range and remains in this setting until there is a renewed trend reversal of the stove resistance. Only then, gcgebenen f alls after a certain! After a delay, the pressure / volume control is resumed.
Tn 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, a system for carrying out the method according to the invention is shown schematically, which is a section through a three-phase furnace with two electrodes are visible.
Durch den Deckel eines Ofengefäßes 10 sind Hohlelektroden 2 höhenverstellbar und elektrisch isoliert hindurchgeführt. Die Hohlelektroden 2 sind von Strnmzuführungsbacken 1 umgeben. Je zwei Hohl elektroden 2 ist ein Speisetransformator 11 zugeordnet, welcher jeweils die Hälfte einer Stromzufühningsbackc 1 7v eier Elektroden elektrisch speist. Oberhalb jeder Hohlclcktrode 2 ist eine Förderschnecke 6 angeordnet, welche über ein Zuführungsrohr 8 mit dem Innenrohr der Hohlelektrode 2 strömungsmäßig vcrist. Die Förderschnecke 6, welche aus einem Bunker 7 mit feinteiligem Feststoff beaufschlagbar ist, wird durch einen Slelltrieb 9 regelbar angetrieben.Hollow electrodes 2 are height-adjustable and electrically insulated through the cover of a furnace vessel 10 passed through. The hollow electrodes 2 are surrounded by power supply jaws 1. Two hollow each A feed transformer 11 is assigned to electrodes 2, each of which has half of a Stromzufühningsbackc 17 four electrodes electrically powered. Above each Hohlclcktrode 2 a screw conveyor 6 is arranged, which flows through a feed pipe 8 with the inner pipe of the hollow electrode 2. The screw conveyor 6, which can be charged with finely divided solids from a bunker 7, is controllably driven by a sliding drive 9.
In den oberen Teil der Förderschnecke 6 mündet eine Betriebsgaszuführungsleitung 12 ein, in welcher sich ein Eingangsventil 3 befindet. Strömungsmäßig vor dem Eingangsvenlil 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 12 opens into the upper part of the screw conveyor 6, in which there is an inlet valve 3. Flow in front of the inlet valve 3 is in the operating gas supply line 12 a pressure regulating device 4 is arranged while downstream of the inlet valve 3 a pressure gauge 5 is located. The values measured with the pressure meter 5 are shown in a further Control cabinet 13 entered.
In den Stromkreis des Speisetransformators Il und der zugehörigen Hohlelektrode 2 ist ein Amperemeter / geschaltet, während ein Voltmeter (/ 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, wahrend das Resultat des Rechengliedes R einem weiteren Rechcng'ied k zur Differenzierung nach der Zeit eingegeben wird. Das Resultat des Rechengliedes k wird gemeinsam mit den Signalen der Kontaktamperemeter 15 einem ersten Regelschrank 14 eingegeben, welcher Signale von dem weiteren Regelschrank 13 empfangt. 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.In the circuit of the supply transformer Il and the associated hollow electrode 2 is an ammeter / switched while a voltmeter (/ to the power supply pad 1 of the hollow electrode 2 and the bottom of the furnace body 10 are electrically conductively connected. The measured values of both instruments are an arithmetic unit R for forming the quotient supplied and determine the stove resistance, while the result of the arithmetic device R another Rechcng'ied k for differentiation with respect to time is entered. the result of the arithmetic device, k is input to a first control cabinet 14 together with the signals of the contact ammeter 15 which signals from the other Receives control cabinet 13. The further control cabinet 13 contains contact manometers and processes the measured values of the pressure gauge 5 for the first control cabinet 14, which sends adjustment and running commands to the actuating drive 9.
Die festen Bereiche für die eingespeiste Feststoffmenge mhi. innerhalb derer bei Drücken unterhalb der Hohlelektrode zwischen 0 bis P1 höhergeregelt wird, zwischen P1 bis P„ keine Veränderung erfolgt und zwischen P„ bis Ps heruntergcregclt wird, sind imThe fixed areas for the amount of solids fed in m hi . within which at pressures below the hollow electrode between 0 to P 1 is regulated upwards, between P 1 to P "no change takes place and between P" to P s is regulated down, are im
ersten Regelschrank 14 eingerichtet und werden mit Hilfe der Kontakiarnpercmeter 15 angewählt. Dabei sind drei Bereiche vorgesehen, welche dem entsprechenden Phasenstrom der Höhe nach zugeordnet sind und zugeschaltet werden; und zwar gilt für den Phasenstrombereichfirst control cabinet 14 and are selected with the help of the contact perimeter 15. Included three areas are provided, which are assigned according to the level of the corresponding phase current are and are switched on; namely applies to the phase current range
Ix /., d.?r Mengenbereich 1Mi1F 2M/,, /2 /3 der Mengenbereich 2MH/ - 3M//( /3 /4 der Mengenbereich 3M;/F 4M,,,. I x /, d.?r amount range 1 Mi 1 F 2 M / ,, / 2/3 of the Volume Area 2 M H / - 3 M // (/ 3/4 of the range of amount 3 M / F 4 M ,, ,
Die im weiteren Rcgclschrank 13 mit Hilfe von Konlaktmanometern eingerichteten Druckbcrcichc C bis P1. P1 bis P2 und P2 bis P3. welchen der anstehende Wert des Druckmessers 5 zugeordnet wird bewirken über ein Signal auf den ersten Rcgelschranl· 14 einen Stellimpuls für den Stelltrieb 9 der Dosier schnecke 6 einen verstärkten, einen gleichbleibende! oder einen reduzierten Fesistoffeintrag über die Hohl elektrode 2. The pressure ranges C to P 1 set up in the further storage cabinet 13 with the aid of contact manometers. P 1 to P 2 and P 2 to P 3 . to which the pending value of the pressure gauge 5 is assigned, a signal to the first control cabinet 14 causes an actuating impulse for the actuating drive 9 of the metering screw 6 to generate an amplified, constant! or a reduced amount of solid material introduced via the hollow electrode 2.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei nunmehr ai Hand eines Beispiels erläutert.The method according to the invention will now be explained by means of an example.
Die Drehzahl der Förderschnecke 6 wird über ei Zeitrelais, welches die Stellzeit des Stelltriebes übet wacht, stufenweise hinauf-und hinuntergercgelt. Dies Regelung ist jedoch nur innerhalb eines gewisse Drch/ahlbcreiches möglich, da der Stclltricb in eim oberen und unteren Endstellung abgeschaltet win Diese durch Endschalter festgelegten Drehzah bcrcuhc sind über die Konlaktamperemclcr dci Ofenstrom entsprechenden Leistungsbcrcichen d( Ofens zugeordnet, so daß stets mit einem bestimmte Drelvahlbcrcieh eine zugehörige Rcpe'bmic fiit dThe speed of the screw conveyor 6 is ei Time relay, which monitors the actuating time of the actuating drive, stepped up and down. this However, regulation is only possible within a certain period of time, since the structure is in one upper and lower end position switched off win this speed determined by limit switch bcrcuhc are about the Konlaktamperemclcr dci Furnace current corresponding power ranges d (furnace assigned, so that always with a certain Drelvahlbcrcieh an associated Rcpe'bmic fiit d
über die Hohleleklrode 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,1E ± Am,1e festgelegt wird.The amount of solids to be fed in via the hollow electrode, based on the total raw material input, is given. The pressure determined there is queried by the pressure gauge 5 via a time relay at intervals of about 60 seconds, by means of which a new quantity level M, 1E ± Am, 1e may be established for the following 60 seconds.
1010
Die zur Regelung erforderlichen Druckbereiche sind durch drei Druckkoniakte gegeben. Zur Korrektur einer rnengenabhängigen Druck-Depression, welche durch die im Hohlelektroden-Innenrohr herabstürzenden Feststoffe verursacht wird, sind für jeden Mengenbereich drei besondere Druckkontakte P1, P2 und P3 eingerichtet.The pressure ranges required for regulation are given by three pressure conacts. To correct a volume-dependent pressure depression, which is caused by the solids falling in the hollow electrode inner tube, three special pressure contacts P 1 , P 2 and P 3 are set up for each quantity range.
Die Regelbereiche für Mhe entsprechen jeweils einem Feststoffanteil von 16 bis 32%.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 Durchschnittlich über die Hohlelektrode eingebrachte Feststoffmenge:When the stove resistance decreases over time, the control is intervened in such a way that at Average amount of solids introduced via the hollow electrode:
26,2%.26.2%.
Hebung der Elektrode durch die Impedanzregelung 25 Elektroden-Abbrand:Elevation of the electrode by the impedance control 25 Electrode burn-off:
der Stelltrieb 9 das Getriebe der Förderschnecke 6 m die niedrigste Stellung des Drehzahlbereiches bringt. Die Druckregelung wird erst dann wieder freigegeben, wenn die Aufwärtsbewegung der Elektrode zum Stillstand gekommen ist und die Senkung der Elektrode einsetzt.the actuator 9 the gear of the screw conveyor 6 m brings the lowest position of the speed range. The pressure control is only released again when when the upward movement of the electrode has stopped and the lowering of the electrode begins.
Mit einer gemäß dem Beispiel vorgenommenen Regelung wurde dieses Betriebsergebnis erzielt:This operating result was achieved with a control made according to the example:
9,5 kg Ot Norm-Carbid.9.5 kg of Ot norm carbide.
Stroinausbeute:Stroin yield:
3,15 MWh/t Norm-Carbid.3.15 MWh / t standard carbide.
C-Gehall im Carbid:
0,2%.C content in the carbide:
0.2%.
Carbid-Gehalli:
81%.Carbide housing:
81%.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (7)
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---|---|---|---|
DE19742459253 DE2459253C2 (en) | 1974-12-14 | 1974-12-14 | PROCESS AND SYSTEM FOR FEEDING SOLID RAW MATERIALS THROUGH A HOLLOW ELECTRODE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19742459253 DE2459253C2 (en) | 1974-12-14 | 1974-12-14 | PROCESS AND SYSTEM FOR FEEDING SOLID RAW MATERIALS THROUGH A HOLLOW ELECTRODE |
Publications (2)
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DE2459253B1 DE2459253B1 (en) | 1976-05-26 |
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19612383C1 (en) * | 1996-03-28 | 1997-07-17 | Asea Brown Boveri | Arc melting furnace |
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1974
- 1974-12-14 DE DE19742459253 patent/DE2459253C2/en not_active Expired
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Legal Events
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---|---|---|---|
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |