EP4022237A1 - Brennofen und verfahren zum betrieb eines brennofens - Google Patents

Brennofen und verfahren zum betrieb eines brennofens

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Publication number
EP4022237A1
EP4022237A1 EP20765213.2A EP20765213A EP4022237A1 EP 4022237 A1 EP4022237 A1 EP 4022237A1 EP 20765213 A EP20765213 A EP 20765213A EP 4022237 A1 EP4022237 A1 EP 4022237A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control device
furnace
ramp
heating
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20765213.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Detlef Maiwald
Frank Heinke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innovatherm Prof Dr Leisenberg GmbH and Co KG
Original Assignee
Innovatherm Prof Dr Leisenberg GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innovatherm Prof Dr Leisenberg GmbH and Co KG filed Critical Innovatherm Prof Dr Leisenberg GmbH and Co KG
Publication of EP4022237A1 publication Critical patent/EP4022237A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B13/00—Furnaces with both stationary charge and progression of heating, e.g. of ring type, of type in which segmental kiln moves over stationary charge
    • F27B13/06—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of this type
    • F27B13/14—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or like devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0003—Monitoring the temperature or a characteristic of the charge and using it as a controlling value
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0006—Monitoring the characteristics (composition, quantities, temperature, pressure) of at least one of the gases of the kiln atmosphere and using it as a controlling value
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0028—Regulation
    • F27D2019/0034—Regulation through control of a heating quantity such as fuel, oxidant or intensity of current
    • F27D2019/004—Fuel quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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    • F27D2019/0028—Regulation
    • F27D2019/0034—Regulation through control of a heating quantity such as fuel, oxidant or intensity of current
    • F27D2019/004—Fuel quantity
    • F27D2019/0043—Amount of air or O2 to the burner

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a furnace, in particular an anode furnace, a control device for a furnace and a furnace, the furnace being formed from a plurality of heating channels and furnace chambers, the furnace chambers for receiving carbon-containing bodies, in particular anodes, and
  • the heating channels are used to control the temperature of the furnace chambers, the furnace comprising at least one furnace unit, the furnace unit comprising a heating zone, a fire zone and a cooling zone, which in turn are formed from at least one section comprising furnace chambers, with one section of the heating zone
  • Suction ramp and a burner ramp of the furnace unit is arranged in a section of the fire zone, process air in the heating channels of the fire zone being heated by means of the burner ramp and exhaust gas being sucked out of the heating channels of the heating zone by means of the suction ramp, operation of the ramps being controlled by a control device of the furnace unit .
  • the present method and the device are used, for example, in the production of anodes which are required for the melt flow electrolysis for the production of primary aluminum.
  • These anodes or carbon-containing bodies are made from petroleum coke with the addition of pitch as a binding agent in a molding process called “green anodes” or “raw anodes”, which are then sintered in an anode kiln or kiln after the molding process.
  • This sintering process takes place in a defined heat treatment process in which the anodes go through three phases, namely a heating phase, a sintering phase and a cooling phase.
  • the raw anodes are located in a heating zone of a "fire" composed of the heating zone, a fire zone and a cooling zone and are preheated by the waste heat from the fire zone from already sintered carbon-containing bodies before the preheated anodes are in the fire zone be heated to the sintering temperature of about 1200 ° Celsius.
  • the various aforementioned zones are defined by an alternating continuous arrangement of different units above furnace chambers or heating channels that accommodate the anodes.
  • the fire zone is defined, which is arranged between the heating zone and the cooling zone.
  • the cooling zone In the cooling zone there are anodes that were burned immediately beforehand, i.e. heated to sintering temperature.
  • a fan device or a so-called cooling ramp is arranged above the cooling zone, by means of which air is blown into the heating channels of the cooling zone.
  • the air is through a suction device arranged above the heating zone or a so-called suction ramp through the heating channels from the cooling zone through the Feuerzo ne into the heating zone and from there as flue gas or exhaust gas passed through a flue gas cleaning system and released into the environment.
  • the suction ramp and the burner ramp together with the cooling ramp and the heating channels form a furnace unit.
  • a furnace comprises several furnace units, the units of which are shifted one after the other above the furnace chambers or heating channels for the subsequent heat treatment of the raw anodes or anodes.
  • anode kilns which can be designed in different designs as open or closed ring kilns, there is the problem that a volume flow of the process air or exhaust gases passed through the kiln cannot be measured directly and only with great effort. This is to ensure that sufficient oxygen is available to burn a fuel of the burner device in the heating channels of the furnace.
  • the volume flow is determined indirectly by evaluating pressure and temperature measurements on the heating ducts and actuating signals from a process controller.
  • an attempt is made to determine the volume flow by means of an indirect measurement, for example a pressure measurement in the heating duct and its ratio to a suction power of the suction ramp, as described in more detail in WO 2013/044968 A1.
  • an indirect measurement for example a pressure measurement in the heating duct and its ratio to a suction power of the suction ramp, as described in more detail in WO 2013/044968 A1.
  • a volume flow evaluation is carried out by trained furnace personnel as part of a furnace tour and / or by a Evaluation of status information of a process control carried out at regular intervals. If a malfunction of the furnace is detected, for example caused by a disproportion between volume flow and fuel, this malfunction is then eliminated manually by the furnace personnel or the ratio of volume flow or process air and fuel is adjusted accordingly. Since a furnace tour is carried out at intervals of up to four hours, for example, dangerous operating states of the furnace, which can lead to deflagrations, fires or explosions, may not be recognized in good time.
  • the object of the present invention is therefore to propose a method for operating a kiln and a control device for a kiln with which the operation of the kiln can be improved.
  • the furnace is formed from a plurality of heating channels and furnace chambers, the furnace chambers serving to hold carbon-containing bodies, in particular anodes, and the heating channels serving to control the temperature of the furnace chambers, the furnace being at least one Furnace unit, the furnace unit comprising a heating zone, a fire zone and a cooling zone, which in turn are formed from at least one section comprising furnace chambers, a suction ramp being arranged in one section of the heating zone and a burner ramp of the furnace unit being arranged in a section of the fire zone, whereby combustion air or process air is heated in the heating channels of the fire zone by means of the burner ramp and hot air or exhaust gas is sucked out of the heating channels of the heating zone by means of the suction ramp, with the ramps operating by means of a control device of the furnace unit is controlled, wherein by means of the control device, a fuel quantity of the burner ramp is determined, where a ratio of combustion air or process air and fuel quantity
  • a fuel such as gas or oil
  • the control device determines an amount of fuel that is consumed or burned by the burner ramp in the time segment.
  • the amount of fuel consumed by the burner ramp or a primary amount of fuel can be determined, for example, by measurement, by a quantity counter or the like.
  • the control device can be used to determine a quantity of process air in at least one section, preferably in several or all sections of the heating zone and the fire zone. This determination can be determined in a variety of ways, for example by measuring pressures or positions of throttle valves in relation to a period of time.
  • a ratio of process air and fuel quantity is determined by means of the control device for at least one section, preferably within the same time segment.
  • control device automatically sets the assumed ratio or regulates the specific ratio of process air and fuel quantity according to the assumed ratio. If a safe operating state cannot be established, the furnace can be put into a safe operating state by switching off the primary fuel supply. Overall, an improved operation of the kiln can be ensured while avoiding dangerous operating states. In particular, high emissions and fuel consumption can also be avoided.
  • a ratio of process air and fuel quantity can be calculated for all sections of the heating zone and / or the fire zone, preferably for all sections of the kiln. This then essentially ensures complete monitoring of the respective zones or of the entire furnace with regard to undesired operating states. Furthermore, it is then also possible to set the ratio of process air and fuel quantity in the various sections in a more targeted manner, in particular since the sections are connected to one another in a series connection, so that a ratio of process air and fuel quantity in one flow direction is shared across subsequent sections The operating condition of the furnace.
  • a primary fuel quantity of the burner ramp can be determined by means of the control device, whereby a secondary fuel quantity of the heating zone and / or the burner zone depending on at least one material property of the anodes or carbon-containing bodies can be determined by means of the control device.
  • the primary fuel quantity can be, for example, a fuel quantity of gas, natural gas, oil or the like that is consumed by the burner ramp or ramps within a period of time.
  • the secondary amount of fuel can be an amount of fuel, for example be of pitch, which is contained in the carbonaceous bodies or raw anodes. Pitch is regularly used as a binder in a molding process of raw anodes.
  • the pitch or pitch distillate can be released at a temperature between 200 ° C and 600 ° C.
  • the carbon-containing body or the anode contains a more or less large amount of pitch, which is known in principle. Depending on the temperature of the respective anode or its heating behavior, a more or less large amount of pitch distillate can be released, which burns in the fire zone.
  • This secondary fuel quantity of pitch distillate or other substances contained in the raw anodes that can be used as fuel results in a change in the ratio of fuel quantity and process air.
  • the control device can determine the secondary fuel quantity. According to a particularly simple embodiment, this determination can take place, for example, via an amount of pitch present in the raw anodes.
  • the secondary fuel quantity can be continuously determined by determining the heating of the carbon-containing products and a dependent release of combustible components using a thermodynamic calculation model.
  • the primary fuel quantity can be calculated by means of the control device as a function of a temperature measured in the heating channel of the fire zone. In this respect, it is then no longer necessary to carry out a quantity of fuel using quantity counters, which then do not have to be available. In principle, it is still possible to determine the primary fuel quantity by directly recording pulse times for an oil or gas injection from individual burners. Since a temperature in the heating channel of the fire zone is measured in any case in order to operate a burner ramp, this temperature can advantageously be used by the control device to calculate the primary amount of fuel. This calculation can be done, for example, by using based on empirical values for fuel consumption at certain temperatures measured in the fire zone. The calculation can be based on a mathematical function of the primary fuel quantity and the temperature.
  • the secondary fuel quantity in the heating zone can be calculated or estimated as a function of a loss of mass, degree of coking and / or a temperature of the anodes or carbon-containing bodies.
  • the secondary fuel amount can be calculated by the control device using a mathematical model.
  • a heat content or a temperature of the carbon-containing bodies has an influence on the release of, for example, pitch distillates, so that with a known material property of the carbon-containing bodies, for example a mass fraction of pitch, the duration of the carbon-containing bodies in the kiln, a temperature level of the carbon-containing bodies during this Time segment, so that a degree of coking and thus also a loss of mass, a proportion of the primary fuel quantity released by the carbon-containing bodies in a time segment can be calculated by means of the control device.
  • a direct measurement of the temperature of carbon-containing bodies in different sections can be carried out.
  • the direct measurement of a temperature can also be carried out on individual carbon-containing bodies as a reference measurement.
  • the control device can store these measured values and recalculate them depending on the position of a carbon-containing body or an anode in a section or zone for the carbon-containing body, so that a degree of coking and thus one of the carbon-containing bodies is generated by the control device for the respective carbon-containing body Body represented secondary fuel quantity can be continuously adjusted.
  • the control device can calculate the temperature of the carbonaceous bodies.
  • the control device can also calculate the temperature of the carbon-containing bodies using a mathematical model. This calculation can take place taking into account the temperatures measured by the control device in the heating ducts of the kiln.
  • the respective temperature can also be measured on the suction ramp, on the burner ramp and in heating channels in other sections.
  • the control device can then calculate the temperature of the respective carbon-containing bodies from these temperatures of the kiln, which are then measured essentially at the same time. This calculation can be carried out taking into account other operating parameters of the kiln. The calculation can also be carried out on the basis of empirical values, which are represented, for example, by mathematical functions. A direct measurement of the temperature of the carbon-containing bodies is then no longer necessary during normal operation of the kiln.
  • the control device can calculate a total amount of fuel from the primary amount of fuel and the secondary amount of fuel. In particular, this makes it possible to determine even more precisely the amount of fuel that is burned in the area of the burner ramp and is composed of the primary amount of fuel and the amount of secondary fuel. In this way, the quantities of fuel that are fed to the heating ducts in the heating zone and in the fire zone can be determined more precisely, whereby the required ratios of these quantities of fuel to a residual oxygen contained in the exhaust gas can be determined for optimal combustion. As a result, a ratio of process air and amount of fuel can also be determined more precisely.
  • a volume flow of the sections between the suction ramp and the cooling ramp can be determined on the basis of a pressure measured in the heating duct or other physical variables in the heating duct. can be determined.
  • This volume flow can be calculated by the control device using a mathematical model. For example, a pressure in the heating duct can be measured in each section and at the exit of the fire zone.
  • the control device can be used to determine the volume flow in the heating channel from a ratio of suction power and pressure in the suction ramp and a ratio of suction power and pressure in the heating channel.
  • the respective ratios can be formed separately from one another and the volume flow can be derived from them.
  • a respective pressure can be set in a plurality of heating channels in relation to the pressure in the suction ramp. If the pressure in the individual sections is known, a volume flow can also be determined individually for individual heating channels, the pressure in the sections being set in relation to the pressure in the Absau grampe. Since a pressure deviation in one heating channel affects the pressures in the other heating channels or sections, a changed volume flow can be determined or calculated with a relative reference to the pressure measured in the suction ramp.
  • the control device can be used to determine the suction power of the suction ramp by determining a flap position of a throttle valve of the suction ramp.
  • a cross section of a suction channel can be varied by adjusting the throttle valve, so that the suction capacity of the suction ramp depends, among other things, on the set cross section of the suction channel. If a throttle valve or a similar device of this type is used, a suction power can therefore be inferred from a valve position, for example indicated in angular degrees relative to the suction channel.
  • a flap position can be determined particularly easily and precisely, for example by means of a rotary potentiometer or rotary encoder. It is particularly advantageous if the volume flow in the heating channel of the heating zone and / or the fire zone is determined.
  • the volume flow can also be determined more precisely if a change in density of air in the heating channel is calculated from a temperature gradient across the respective sections or heating channels and the temperature, and this change in density is taken into account when determining the volume flow.
  • a calculation of the volume flow can therefore be corrected by a correction factor which can be derived from a calculation of the change in density based on the temperature gradient and temperature.
  • an enthalpy flow of the sections can be determined by means of the control device.
  • the enthalpy current can also be calculated by the control device using a mathematical model.
  • the enthalpy flow can easily be calculated via a ratio of a respective pressure and a respective volume flow in a plurality of heating channels.
  • a consistency of volume flow and enthalpy flow can be calculated by means of the control device, with possible false air quantities in the heating ducts being able to be determined on the basis of the calculation. If the volume flow and the enthalpy flow deviate from an assumed ratio, this can indicate a possible malfunction. It can be provided that on the basis of the comparative calculation of volume flow and enthalpy flow by means of the control device, a respective amount of false air is determined for the respective heating ducts. The amount of false air can be caused, for example, by improperly closed heating duct covers. Cracks or at least partially clogged heating channels result. The amount of false air can be calculated by the control device using a mathematical model. The amount of false air can be calculated iteratively, for example, on the basis of empirical values that are represented by mathematical functions.
  • control device can be used to determine an amount of air introduced into the heating ducts and any amounts of false air.
  • the amount of air introduced into the heating ducts can, for example, be determined in the area of the cooling zone on, for example, a blower ramp.
  • the amount of air at the blower ramp can be determined by determining a flap position of a throttle flap.
  • a cross section of an intake duct can be varied by adjusting the throttle valve, so that the amount of air introduced into the heating ducts depends, among other things, on the set cross section of the intake duct. If a throttle valve or similar device of this type is used, it is therefore possible to draw conclusions about a suction power or air volume from a flap position, for example indicated in angular degrees relative to the intake duct.
  • the air volume can be used by the control device to calculate the volume flow.
  • the amount of air introduced can be determined by measuring the pressure in the heating ducts between the blower ramp and the burner ramp. It is also possible to determine the amount of air introduced using the speed of fans.
  • a total volume flow can be determined from the volume flow, a fuel volume flow and the amount of false air.
  • the total volume flow or the amount of air introduced and the amount of false air and a volume of the amount of fuel then represent the process air made available in a time segment, in particular oxygen for the amount of fuel used in the time segment.
  • the fuel volume flow results by the volume of the amount of fuel used in the process air. If a primary fuel quantity and a secondary fuel quantity are known, a primary fuel volume flow and a secondary fuel volume flow can be taken into account when determining the total volume flow. The ratio of process air and fuel quantity can thus be determined even more precisely.
  • the volume flow and / or the enthalpy flow can be corrected by the control device.
  • This correction of the calculated volume flow or enthalpy flow can take place by including further operating parameters, for example an incorrect air volume or other measurement data.
  • the volume flow, preferably of the sections and / or the suction ramp, and / or the cooling ramp, and / or an amount of air introduced can be adjusted in such a way that a set ratio of process air and the primary fuel amount and / or or secondary fuel amount, preferably the total amount of fuel, can be achieved.
  • the control device can calculate an actual ratio of process air and fuel quantity and regulate it by adapting the introduced air quantity according to the target ratio.
  • the control device can have one or more controllers, for example PID controllers. In this way, it can be ensured at any time that the ratio of process air and fuel quantity does not deviate to such an extent that dangerous operating conditions arise. A state that is optimal for combustion of the different fuels can also be set.
  • This adaptation can take place by regulating the volume flow on the suction ramp and / or the cooling ramp by means of the control device.
  • This regulation of the volume flow can be achieved by actuating throttle valves on the suction ramp and / or the cooling ramp.
  • the scheme can be on a motorized basis Acting drive of the throttle valve or the throttle valve, so that the volume flow is influenced.
  • the primary fuel quantity introduced can be adapted by means of the control device in such a way that a target ratio of process air and the total fuel quantity specified in the control device can be achieved. Consequently, it is also possible to regulate an actual ratio of process air and total fuel quantity by metering the fuel quantity on the burner ramp.
  • the regulation of the primary fuel quantity can take place in connection with regulation of the volume flow, wherein the control device can then also form a cascade regulation.
  • the control device is designed to operate a furnace, in particular an anode furnace, the furnace being formed from a plurality of heating channels and furnace chambers, the furnace chambers being used to accommodate bodies containing carbon, in particular anodes, and the heating channels being used to temper the furnace chambers, wherein the furnace comprises at least one furnace unit, wherein the furnace unit comprises a heating zone, a firing zone and a cooling zone, which in turn are formed from at least one section comprising furnace chambers, a suction ramp in one section of the heating zone and a burner ramp of the furnace unit in a section of the fire zone is arranged, wherein process air in the heating channels of the fire zone can be heated by means of the burner ramp and exhaust gas can be extracted from the heating channels of the Aufheizzo ne by means of the suction ramp, the operation of the ramps being controllable by means of the control device of the furnace unit, whereby d he control device, a fuel quantity of the burner ramp can be determined, wherein a ratio of process air and fuel quantity can
  • the furnace according to the invention in particular the anode furnace, comprises a control device according to the invention. Further embodiments of a kiln emerge from the feature descriptions of the dependent claims which refer back to process claim 1.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a kiln in a perspective view
  • Fig. 2 is a schematic representation of a furnace unit of the Brenno fens in a longitudinal sectional view
  • Fig. 4 shows a representation of the furnace unit from Fig. 2 with a flow chart from for an embodiment of the method for operating a furnace.
  • 1 and 2 shows a schematic presen- tation of an anode furnace or furnace 10 with a furnace unit 11.
  • the furnace 10 has a plurality of heating channels 12 which run parallel along furnace chambers 13 located between them.
  • the furnace chambers 13 serve to accommodate anodes or carbon-containing bodies, which are not shown here.
  • the heating channels 12 meander in the longitudinal direction of the furnace 10 and have heating channel openings 14 at regular intervals are each covered with a heating duct cover not shown here.
  • the furnace unit 11 further comprises a suction ramp 15, one or more burner ramps 16 and a cooling ramp 17. Their position on the furnace 10 defines a heating zone 18, a fire zone 19 and a cooling zone 20 depending on the function. carbon-containing body, the furnace unit 11 is moved relative to the furnace chambers 13 or the carbon-containing body by relocating the suction ramp 15, the burner ramps 16 and the cooling ramp 17 in the longitudinal direction of the furnace 10, so that all the anodes or bodies containing carbon in the anode furnace 10 Pass through zones 18 to 20.
  • the suction ramp 15 is essentially formed from a collecting channel 21, which is connected via an annular channel 22 to an exhaust gas cleaning system (not shown here).
  • the collecting duct 21 is in turn connected to a heating duct opening 14 via a connecting duct 23, a throttle valve 24 being arranged on the connecting duct 23 here.
  • a measured value sensor (not shown here) for measuring pressure within the collecting duct 21 and a further measuring value sensor 25 for measuring temperature in each heating duct 12 are arranged immediately in front of the collecting duct 21 and connected to it via a data line 26.
  • a measuring ramp 27 with measured value sensors 28 for each heating channel 12 is arranged in the heating zone 18. A pressure and a temperature in the relevant section of the heating channel 12 can be determined by means of the measuring ramp 27.
  • the cooling zone 20 comprises the cooling ramp 17, which is formed from a feed channel 32 with respective connection channels 33 and throttle valves 34 for connection to the heating channels 12. Fresh air is blown into the heating channels 12 via the supply channel 32. The fresh air cools the heating ducts 12 or the anodes or carbon-containing bodies located in the furnace chambers 13 in the region of the cooling zone 20, the fresh air being heated continuously until it reaches the fire zone 19.
  • 3 shows a diagram of the temperature distribution based on the length of the heating channel 12 and the zones 18 to 20.
  • a measuring ramp 35 or a so-called zero pressure ramp with measured value sensors 36 is arranged in the cooling zone 20. The transducers 36 serve to detect a pressure in the respective heating ducts 12.
  • the pressure in the heating duct 12 essentially assumes the value 0, with an overpressure between the transducers 36 and the cooling ramp 17 and between the transducers 36 and the suction ramp 15 creates a negative pressure in the heating channels 12.
  • the ramps 15 to 17 are each arranged in sections 37 to 42, with the sections 37 to 42 each being formed from heating channel sections 12. Sections adjoining the sections 37 to 42 are not shown here in more detail in the interests of simplifying the figure.
  • FIG. 4 shows the furnace unit 11 already shown in FIG. 2 with an exemplary process sequence for operating the kiln 10.
  • operation of the suction ramp 15, the burner ramp 16 and the cooling ramp 17 by means of a control device of the furnace unit, not shown here 11 controlled, the control device at least one device for data processing device, for example a programmable logic controller or a computer, with which a computer program product or at least software is executed.
  • a ratio of process air and fuel quantity is determined for at least one of the sections 37 to 42.
  • a primary fuel quantity of the burner ramps 16 is determined in a method step 43 by means of the control device. Furthermore, a temperature of the anodes or carbon-containing bodies (not shown here) is calculated in a method step 44 by means of the control device. This can also be done by measuring a temperature via measuring ramp 27 and / or measuring ramp 35. Furthermore, a secondary fuel quantity of the heating zone 18 is calculated by means of the control device as a function of at least one material property of the anodes or carbon-containing bodies, in particular a temperature, in a method step 45. In a method step 46, the control device calculates a total fuel amount from the primary fuel amount and the secondary fuel amount.
  • a method step 47 the control device also calculates a volume flow in the sections 37 to 42 or the suction ramp 15 on the basis of a pressure measured in the heating channel 12 The ratio of suction power and pressure in the heating channel 12 can be determined by the control device.
  • an enthalpy flow is calculated in sections 37 to 42.
  • the control device determines a consistency of volume flow and enthalpy flow, with the control device determining any false air quantities in the heating ducts 12 on the basis of a calculation . Any false air volumes are from the control device for correcting the volume flow in procedural step 47 is used.
  • the control device calculates a ratio of the amount of air introduced or of process air and the total amount of fuel from the volume flow from method step 47 and the total amount of fuel from method step 46. Furthermore, a setpoint ratio of process air and the total amount of fuel is specified in the control device, so that the ratios are compared in method step 49.
  • the control device now uses the comparison to regulate the volume flow on the suction ramp 15 by adjusting the throttle valve 24 with an actuator 50 in such a way that the desired setpoint ratio of process air and fuel quantity is set.
  • the primary fuel quantity introduced to regulate the ratio can also be influenced via the control device. Overall, it can thus be ensured at all times that no dangerous operating states occur due to the ratio of process air and fuel quantity, with the operation of the furnace 10 also being able to be optimized.

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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuerungsvorrichtung zum Betrieb eines Brennofens (10), insbesondere eines Anodenbrennofens, wobei der Brennofen aus einer Mehrzahl von Heizkanälen (12) und Ofenkammern (13) gebildet ist, wobei die Ofenkammern zur Aufnahme von kohlenstoffhaltigen Produkten, insbesondere Anoden, und die Heizkanäle zur Temperierung der Ofenkammern dienen, wobei der Brennofen zumindest eine Ofeneinheit (11) umfasst, wobei die Ofeneinheit eine Aufheizzone (18), eine Feuerzone (19) und eine Kühlzone (20) umfasst, die ihrerseits aus zumindest einer Ofenkammern umfassenden Sektion (37, 38, 39, 40, 41, 42) gebildet sind, wobei in einer Sektion der Aufheizzone eine Absaugrampe (15) und in einer Sektion der Feuerzone eine Brennerrampe (16) der Ofeneinheit angeordnet ist, wobei mittels der Brennerrampe Prozessluft in den Heizkanälen der Feuerzone erhitzt und mittels der Absaugrampe Abgas aus den Heizkanälen der Aufheizzone abgesaugt wird, wobei ein Betrieb der Rampen mittels einer Steuerungsvorrichtung der Ofeneinheit gesteuert wird, wobei mittels der Steuerungsvorrichtung eine Brennstoffmenge der Brennerrampe ermittelt wird, wobei mittels der Steuerungsvorrichtung für zumindest eine Sektion ein Verhältnis von Verbrennungsluft und Brennstoffmenge bestimmt wird.

Description

Brennofen und Verfahren zum Betrieb eines Brennofens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Brennofens, insbesondere eines Anodenbrennofens, eine Steuerungsvorrichtung für einen Brennofen sowie einen Brennofen, wobei der Brennofen aus einer Mehrzahl von Heizkanälen und Ofenkammern gebildet ist, wobei die Ofenkammern zur Aufnahme von kohlenstoffhaltigen Körpern, insbeson dere Anoden, und die Heizkanäle zur Temperierung der Ofenkammern dienen, wobei der Brennofen zumindest eine Ofeneinheit umfasst, wobei die Ofeneinheit eine Aufheizzone, eine Feuerzone und eine Kühlzone umfasst, die ihrerseits aus zumindest einer Ofenkammern umfassenden Sektion gebildet sind, wobei in einer Sektion der Aufheizzone eine
Absaugrampe und in einer Sektion der Feuerzone eine Brennerrampe der Ofeneinheit angeordnet ist, wobei mittels der Brennerrampe Prozessluft in den Heizkanälen der Feuerzone erhitzt und mittels der Absaugrampe Abgas aus den Heizkanälen der Aufheizzone abgesaugt wird, wobei ein Betrieb der Rampen mittels einer Steuerungsvorrichtung der Ofeneinheit gesteuert wird.
Das vorliegende Verfahren bzw. die Vorrichtung findet beispielsweise Anwendung bei der Herstellung von Anoden, die für die Schmelzfluss elektrolyse zur Herstellung von Primäraluminium benötigt werden. Diese Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper werden aus Petrolkoks unter Zusatz von Pech als Bindemittel in einem Formungsverfahren als soge nannte „Grüne Anoden“ oder „Rohanoden“ hergestellt, die nachfolgend dem Formungsverfahren in einem Anodenbrennofen bzw. Brennofen gesintert werden. Dieser Sintervorgang findet in einem definiert ablau fenden Wärmebehandlungsprozess statt, bei dem die Anoden drei Phasen, nämlich eine Aufheizphase, eine Sinterphase und eine Abkühlphase, durchlaufen. Dabei befinden sich die Rohanoden in einer Aufheizzone eines aus der Aufheizzone, einer Feuerzone und einer Kühlzone zusam mengesetzten, Brennofens ausgebildeten „Feuers“ und werden durch die aus der Feuerzone stammende Abwärme von bereits fertig gesinterten kohlenstoffhaltigen Körper vorgeheizt, bevor die vorgeheizten Anoden in der Feuerzone auf die Sintertemperatur von etwa 1200° Celsius aufge heizt werden. Entsprechend dem Stand der Technik, wie er beispielswei se aus der WO 2013/044968 Al bekannt ist, werden dabei die verschie denen, vorgenannten Zonen durch eine wechselnd fortlaufende Anord nung unterschiedlicher Aggregate oberhalb von Ofenkammern bzw. Heizkanälen definiert, die die Anoden aufnehmen.
Durch eine Positionierung einer Brennereinrichtung bzw. einer oder mehrerer sogenannter Brennerrampen oberhalb ausgewählter Ofenkam mern bzw. Heizkanäle ist die Feuerzone definiert, die zwischen der Aufheizzone und der Kühlzone angeordnet ist. In der Kühlzone befinden sich unmittelbar zuvor gebrannte, also auf Sintertemperatur aufgeheizte, Anoden. Oberhalb der Kühlzone ist eine Gebläseeinrichtung bzw. eine sogenannte Kühlrampe angeordnet, mittels der Luft in die Heizkanäle der Kühlzone eingeblasen wird. Die Luft wird durch eine oberhalb der Aufheizzone angeordnete Absaugeinrichtung bzw. eine sogenannte Absaugrampe durch die Heizkanäle von der Kühlzone durch die Feuerzo ne hindurch in die Aufheizzone und von dieser als Rauchgas bzw. Abgas durch eine Rauchgasreinigungsanlage geleitet und in die Umgebung ab gegeben. Die Absaugrampe und die Brennerrampe bilden zusammen mit der Kühlrampe und den Heizkanälen eine Ofeneinheit.
Die vorgenannten Aggregate werden entlang der Heizkanäle in Richtung der im Brennofen angeordneten Rohanoden in regelmäßigen Zeitabstän den verschoben. So kann es vorgesehen sein, dass ein Brennofen mehrere Ofeneinheiten umfasst, deren Aggregate einander nachfolgend oberhalb der Ofenkammern bzw. Heizkanäle zur nachfolgenden Wärmebehandlung der Rohanoden bzw. Anoden verschoben werden. Bei derartigen Anoden brennöfen, welche in unterschiedlichen Bauarten als offener oder ge schlossener Ringofen ausgebildet sein können, besteht das Problem, dass ein Volumenstrom der durch den Brennofen geführten Prozessluft bzw. Abgase nicht direkt und nur mit hohem Aufwand gemessen werden kann. So soll sichergestellt werden, dass ausreichend Sauerstoff zur Verbren nung eines Brennstoffs der Brennereinrichtung in den Heizkanälen des Brennofens zur Verfügung steht.
Da aufgrund der konstruktiven Gestaltung der Heizkanäle eine direkte Volumenstrommessung nicht möglich ist, wird der Volumenstrom indi rekt durch eine Auswertung von Druck- und Temperaturmessungen an den Heizkanälen sowie Stellsignalen einer Prozessteuerung bestimmt. Alternativ wird versucht, den Volumenstrom durch eine indirekte Mes sung, beispielsweise eine Druckmessung im Heizkanal und deren Ver hältnis zu einer Absaugleistung der Absaugrampe, wie in der WO 2013/044968 Al näher beschrieben, zu bestimmen. Selbst bei einer genaueren Bestimmung des Volumenstroms kann jedoch eine ordnungs gemäße Funktion des Brennofens entsprechend einer gewünschten bzw. optimalen Brennkurve nicht sichergestellt werden, wenn z.B. eine Heiz kanalabdeckung geöffnet oder unsachgemäß verschlossen ist, oder ein Heizkanal verstopft oder blockiert ist.
In der Praxis wird daher eine Volumenstrombewertung durch geschultes Ofenpersonal im Rahmen eines Ofenrundgangs und/oder durch eine Bewertung von Statusinformationen einer Prozessteuerung in regelmäßi gen Zeitabschnitten durchgeführt. Wird eine Fehlfunktion des Brenno fens erkannt, beispielsweise verursacht durch ein Missverhältnis von Vo lumenstrom und Brennstoff, wird diese Fehlfunktion dann manuell durch das Ofenpersonal beseitigt oder das Verhältnis von Volumenstrom bzw. Prozessluft und Brennstoff entsprechend angepasst. Da ein Ofenrundgang in Zeitabständen von beispielsweise bis zu vier Stunden durchgeführt wird, können gefährliche Betriebszustände des Brennofens, welche zu Verpuffungen, Bränden oder Explosionen führen können, möglicherweise nicht rechtzeitig erkannt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betrieb eines Brennofens sowie eine Steuerungsvorrichtung für einen Brennofen vorzuschlagen, mit dem bzw. der ein Betrieb des Brennofens verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1, eine Steuerungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 20 und einen Brennofen mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Brennofens, insbesondere Anodenbrennofens, ist der Brennofen aus einer Mehrzahl von Heizkanälen und Ofenkammern gebildet, wobei die Ofenkammern zur Aufnahme von kohlenstoffhaltigen Körpern, insbesondere Anoden, und die Heizkanäle zur Temperierung der Ofenkammern dienen, wobei der Brennofen zumindest eine Ofeneinheit umfasst, wobei die Ofenein heit eine Aufheizzone, eine Feuerzone und eine Kühlzone umfasst, die ihrerseits aus zumindest eine Ofenkammern umfassenden Sektion gebil det sind, wobei in einer Sektion der Aufheizzone eine Absaugrampe und in einer Sektion der Feuerzone eine Brennerrampe der Ofeneinheit angeordnet ist, wobei mittels der Brennerrampe Verbrennungsluft bzw. Prozessluft in den Heizkanälen der Feuerzone erhitzt und mittels der Absaugrampe Heißluft bzw. Abgas aus den Heizkanälen der Aufheizzone abgesaugt wird, wobei ein Betrieb der Rampen mittels einer Steuerungs- vorrichung der Ofeneinheit gesteuert wird, wobei mittels der Steuerungs vorrichtung eine Brennstoffmenge der Brennerrampe ermittelt wird, wo bei mittels der Steuerungsvorrichtung für zumindest eine Sektion ein Verhältnis von Verbrennungsluft bzw. Prozessluft und Brennstoffmenge bestimmt wird.
Mit der Brennerrampe bzw. Brennern der Brennerrampe, vorzugsweise mehrere Brennerrampen, wird regelmäßig ein Brennstoff, wie Gas oder Öl, verbrannt. Bezogen auf einen Zeitabschnitt wird dann mittels der Steuerungsvorrichtung eine Brennstoffmenge ermittelt, die von der Brennerrampe in dem Zeitabschnitt verbraucht bzw. verbrannt wird. Die von der Brennerrampe verbrauchte Brennstoffmenge bzw. eine primäre Brennstoffmenge kann beispielsweise messtechnisch, durch einen Men genzähler oder dergleichen, ermittelt werden. Weiter kann mittels der Steuerungsvorrichtung eine Menge von Prozessluft in zumindest einer Sektion, vorzugsweise in mehreren oder allen Sektionen der Aufheizzone und der Feuerzone bestimmt werden. Diese Bestimmung kann auf vielfäl tige Art und Weise, beispielsweise über eine Messung von Drücken oder Stellungen von Drosselklappen im Verhältnis zu einem Zeitabschnitt bestimmt werden. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass mittels der Steuervorrichtung für zumindest eine Sektion ein Verhältnis von Pro zessluft und Brennstoffmenge, vorzugsweise innerhalb des gleichen Zeitabschnitts, bestimmt wird. Durch die Bestimmung des Verhältnisses, welches leicht rechnerisch bzw. mathematisch, beispielsweise mit einem Computerprogrammprodukt der Steuerungsvorrichtung berechnet werden kann, wird es möglich festzustellen, ob das Verhältnis einem vorausge setzten Betriebszustand des Brennofens bzw. einer Brennkurve entspricht oder davon abweicht. Im Falle einer Abweichung kann es durch zu viel oder zu wenig Brennstoff bzw. Prozessluft zu kritischen Betriebsbestän den des Brennofens kommen. Diese Abweichung kann beispielsweise von der Steuerungsvorrichtung signalisiert werden, um das Ofenpersonal zu informieren, sodass das Ofenpersonal abweichend von turnusmäßigen Ofenrundgängen eine Fehlersuche oder auch eine manuelle Anpassung des Verhältnisses vornehmen kann. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung automatisiert das vorausgesetzte Verhältnis einstellt bzw. das bestimmte Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge nach dem vorausgesetzten Verhältnis regelt. Sofern kein sicherer Betriebszustand hergestellt werden kann, kann der Brenno fen durch Abschaltung der primären Brennstoffzufuhr in einen sicheren Betriebszustand versetzt werden. Insgesamt kann so ein verbesserter Betrieb des Brennofens bei gleichzeitig einer Vermeidung von gefährli chen Betriebszuständen sichergestellt werden. Insbesondere können auch hohe Emissionen und Brennstoffverbräuche vermieden werden.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann für alle Sektionen der Aufheiz zone und/oder der Feuerzone, vorzugsweise für alle Sektionen des Brennofens, ein Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge berech net werden. Damit kann dann im Wesentlichen eine vollständige Überwa chung der jeweiligen Zonen bzw. des gesamten Brennofens in Bezug auf unerwünschte Betriebszustände sichergestellt werden. Weiter wird es dann auch möglich, das Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge in den verschiedenen Sektionen gezielter einzustellen, insbesondere da die Sektionen in einer Reihenschaltung miteinander verbunden sind, so dass sich ein Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge in einer Strömungsrichtung über nachfolgende Sektionen hinweg sich auf einen Betriebszustand des Brennofens auswirkt.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann eine primäre Brennstoffmenge der Brennerrampe ermittelt werden, wobei mittels der Steuerungsvorrich tung eine sekundäre Brennstoffmenge der Aufheizzone und/oder der Brennerzone in Abhängigkeit zumindest einer Stoffeigenschaft der Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper bestimmt werden kann. Die primäre Brennstoffmenge kann beispielsweise eine Brennstoffmenge an Gas, Erdgas, Öl oder dergleichen sein, die innerhalb eines Zeitabschnitts von der Brennerrampe bzw. den Brennerrampen verbraucht wird. Die sekundäre Brennstoffmenge kann beispielsweise eine Brennstoffmenge an Pech sein, welches in den kohlenstoffhaltigen Körpern bzw. Rohan oden enthalten ist. Pech wird regelmäßig als ein Bindemittel in einem Formungsverfahren von Rohanoden verwendet. Das Pech bzw. Pechde stillate können bei einer Temperatur zwischen 200°C und 600°C freige setzt werden. Je nach Stoffzusammensetzung des kohlenstoffhaltigen Körpers bzw. der Anode enthält diese eine mehr oder weniger große Menge an Pech, die prinzipiell bekannt ist. Je nach Temperatur der jeweiligen Anode bzw. deren Aufheizverhalten kann eine mehr oder weniger große Menge an Pechdestillat freigesetzt werden, welches in der Feuerzone verbrennt. Durch diese sekundäre Brennstoffmenge an Pech destillat oder anderen den Rohanoden enthaltenen als Brennstoff nutzba ren Stoffen ergibt sich eine Änderung eines Verhältnisses von Brenn stoffmenge und Prozessluft. Insofern ist es vorteilhaft, wenn die Steue rungsvorrichtung die sekundäre Brennstoffmenge bestimmen kann. Diese Bestimmung kann beispielswese gemäß einer besonders einfachen Aus führungsform über eine Menge an in den Rohanoden vorhandenem Pech erfolgen. Beispielsweise kann eine fortlaufende Bestimmung der sekun dären Brennstoffmenge durch eine Ermittlung des Aufheizens der koh lenstoffhaltigen Produkte und eine davon abhängige Freisetzung von brennbaren Bestandteilen über ein thermodynamisches Rechenmodell erfolgen.
Die primäre Brennstoffmenge kann in Abhängigkeit einer im Heizkanal der Feuerzone gemessenen Temperatur mittels der Steuerungsvorrichtung berechnet werden. Insofern ist es dann nicht mehr erforderlich, eine Brennstoffmenge durch Mengenzähler, die dann auch nicht vorhanden sein müssen, vorzunehmen. Prinzipiell ist eine Ermittlung der primären Brennstoffmenge durch eine direkte Erfassung von Pulszeiten für eine Öl- oder Gaseindüsung von einzelnen Brennern weiter möglich. Da zum Betrieb einer Brennerrampe ohnehin eine Temperatur im Heizkanal der Feuerzone gemessen wird, kann diese Temperatur vorteilhaft von der Steuerungsvorrichtung zur Berechnung der primären Brennstoffmenge genutzt werden. Diese Berechnung kann beispielsweise durch Nutzung von Erfahrungswerten für Brennstoffverbräuche bei bestimmten in der Feuerzone gemessenen Temperaturen durchgeführt werden. So kann die Berechnung anhand einer mathematischen Funktion der primären Brenn stoffmenge und der Temperatur erfolgen. Die sekundäre Brennstoffmenge der Aufheizzone kann in Abhängigkeit eines Masseverlustes, Verkokungsgrades und/oder einer Temperatur der Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper berechnet oder abgeschätzt werden. Folglich kann die sekundäre Brennstoffmenge mittels eines mathematischen Modells von der Steuerungsvorrichtung berechnet werden. Ein Wärmeinhalt bzw. eine Temperatur der kohlenstoffhaltigen Körper hat Einfluss auf eine Freisetzung von beispielsweise Pechdestil laten, sodass bei einer bekannten Stoffeigenschaft der kohlenstoffhalti gen Körper, beispielsweise ein Masseanteil an Pech, eine Verweildauer der kohlenstoffhaltigen Körper im Brennofen, ein Temperaturniveau der kohlenstoffhaltigen Körper während dieses Zeitabschnitts, damit eines Verkokungsgrades und damit auch eines Masseverlustes, ein Anteil von den kohlenstoffhaltigen Körpern in einem Zeitabschnitt abgegebenen primären Brennstoffmenge mittels der Steuerungsvorrichtung berechnet werden kann. Dabei kann eine direkte Messung einer Temperatur von kohlenstoffhaltigen Körpern in unterschiedlichen Sektionen erfolgen.
Die direkte Messung einer Temperatur kann auch an einzelnen kohlen stoffhaltigen Körpern als eine Referenzmessung durchgeführt werden.
Die Steuerungsvorrichtung kann diese Messwerte speichern und je nach Position eines kohlenstoffhaltigen Körpers bzw. einer Anode in einer Sektion bzw. Zone für den kohlenstoffhaltigen Körper neu berechnen, so dass von der Steuerungsvorrichtung für den betreffenden kohlenstoffhal tigen Körper ein Verkokungsgrad und damit eine von dem kohlenstoff haltigen Körper repräsentierte sekundäre Brennstoffmenge kontinuierlich angepasst werden kann. Die Steuerungsvorrichtung kann die Temperatur der kohlenstoffhaltigen Körper berechnen. Neben einer direkten Messung der Temperatur der Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper mittels Sensoren oder anderen messtechnischen Geräten kann die Steuerungsvorrichtung die Temperatur der kohlenstoffhaltigen Körper auch mittels eines mathematischen Mo dells berechnen. Diese Berechnung kann unter Einbeziehung der von der Steuerungsvorrichtung gemessenen Temperaturen in den Heizkanälen des Brennofens erfolgen. Weiter kann die jeweilige Temperatur an der Absaugrampe, an der Brennerrampe und in Heizkanälen weiterer Sektio nen gemessen werden. Aus diesen dann im Wesentlichen gleichzeitig gemessenen Temperaturen des Brennofens kann die Steuerungsvorrich tung die Temperatur der jeweiligen kohlenstoffhaltigen Körper berech nen. Diese Berechnung kann unter Berücksichtigung weiterer Betriebspa rameter des Brennofens erfolgen. Auch kann die Berechnung auf Basis von Erfahrungswerten, die beispielsweise durch mathematische Funktio nen repräsentiert werden, durchgeführt werden. Eine direkte Messung der Temperatur der kohlenstoffhaltigen Körper ist dann nicht mehr während eines Regelbetriebs des Brennofens erforderlich.
Die Steuerungsvorrichtung kann aus der primären Brennstoffmenge und der sekundären Brennstoffmenge eine Gesamtbrennstoffmenge berech nen. Insbesondere wird es dadurch möglich, die Brennstoffmenge, die im Bereich der Brennerrampe verbrannt wird und sich aus der primären Brennstoffmenge und der sekundären Brennstoffmenge zusammensetzt, noch genauer zu bestimmen. So können die Brennstoffmengen, die in der Aufheizzone und in der Feuerzone den Heizkanälen zugeführt werden, genauer bestimmt werden, wobei die dafür erforderlichen Verhältnisse dieser Brennstoffmengen zu einem im Abgas enthaltenen Restsauerstoff für ein optimales Verbrennung ermittelt werden können. Folglich kann auch ein Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge genauer bestimmt werden.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann ein Volumenstrom der Sektionen zwischen der Absaugrampe und der Kühlrampe auf Basis eines im Heiz kanal gemessenen Drucks oder anderer physikalischer Größen im Heizka- nal bestimmt werden. Dieser Volumenstrom kann mittels eines mathema tischen Modells von der Steuerungsvorrichtung berechnet werden. Bei spielsweise kann in jeder Sektion und am Ausgang der Feuerzone ein Druck im Heizkanal gemessen werden.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann aus einem Verhältnis von Absau gleistung und Druck in der Absaugrampe und einem Verhältnis von Absaugleistung und Druck im Heizkanal der Volumenstrom im Heizkanal bestimmt werden. Die betreffenden Verhältnisse können jeweils getrennt voneinander gebildet und der Volumenstrom daraus abgeleitet werden.
Ein jeweiliger Druck kann in einer Mehrzahl von Heizkanälen in Ver hältnis zu dem Druck in der Absaugrampe gesetzt werden. Wenn der Druck in den einzelnen Sektionen bekannt ist, kann ein Volumenstrom auch individuell für einzelne Heizkanäle bestimmt werden, wobei der Druck in den Sektionen in das Verhältnis zu dem Druck in der Absau grampe gesetzt wird. Da eine Druckabweichung in einem Heizkanal Auswirkungen auf die Drücke in den übrigen Heizkanälen bzw. Sektio nen hat, kann mit einem Relativbezug zu dem in der Absaugrampe gemessenen Druck ein veränderter Volumenstrom bestimmt bzw. berech net werden.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann eine Bestimmung der Absaug leistung der Absaugrampe durch Bestimmung einer Klappenposition einer Drosselklappe der Absaugrampe erfolgen. Ein Querschnitt eines Absaugkanals kann durch eine Verstellung der Drosselklappe variiert werden, so dass die Absaugleistung der Absaugrampe unter anderem von dem eingestellten Querschnitt des Absaugkanals abhängt. Wenn eine Drosselklappe oder eine ähnliche derartige Einrichtung verwendet wird, kann daher aus einer Klappenposition, beispielsweise angegeben in Winkelgrad relativ zum Absaugkanal, auf eine Absaugleistung rückge schlossen werden. Eine Klappenposition kann besonders einfach und genau, beispielsweise mittels eines Drehpotenziometers oder Drehgebers bestimmt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Volumenstrom im Heizkanal der Aufheizzone und/oder der Feuerzone bestimmt wird. Da sich hier gege benenfalls durch das Brennverfahren bedingte Volumenstromunterschie de ergeben, können diese so berücksichtigt werden. So kann ein Volu menstrom im Heizkanal der vorgenannten Zonen jeweils getrennt vonein ander bestimmt werden. Somit wird eine differenzierte Betrachtung des Betriebszustandes in den jeweiligen Zonen des Brennofens möglich.
Auch kann der Volumenstrom noch genauer bestimmt werden, wenn aus einem Temperaturgradient über die j eweiligen Sektionen bzw. Heizkanä le und der Temperatur eine Dichteänderung von Luft in dem Heizkanal berechnet wird, und diese Dichteänderung bei der Bestimmung des Volumenstroms berücksichtigt wird. Eine Berechnung des Volumen stroms kann daher durch einen Korrekturfaktor, der aus einer Berech nung der Dichteänderung auf Basis von Temperaturgradient und Tempe ratur abgeleitet werden kann, korrigiert werden.
Weiter kann mittels der Steuerungsvorrichtung ein Enthalpiestrom der Sektionen bestimmt werden. Der Enthalpiestrom kann ebenfalls mittels eines mathematischen Modells von der Steuerungsvorrichtung berechnet werden. Der Enthalpiestrom kann leicht über ein Verhältnis eines jewei ligen Drucks und eines j eweiligen Volumenstroms in einer Mehrzahl von Heizkanälen berechnet werden.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann eine Konsistenz von Volumen strom und Enthalpiestrom berechnet werden, wobei auf Basis der Berech nung eventuelle Falschluftmengen der Heizkanäle bestimmt werden können. Sofern der Volumenstrom und der Enthalpiestrom von einem vorausgesetzten Verhältnis abweichen, kann dies auf eine mögliche Betriebsstörung hinweisen. Dabei kann vorgesehen sein, dass auf der Basis der vergleichenden Berechnung von Volumenstrom und Enthalpie strom mittels der Steuerungsvorrichtung eine j eweilige Falschluftmenge für die jeweiligen Heizkanäle bestimmt wird. Die Falschluftmenge kann sich beispielsweise durch unsachgemäß verschlossene Heizkanalabde- ckungen oder auch zumindest teilweise verstopfte Heizkanäle ergeben. Die Falschluftmenge kann mittels eines mathematischen Modells von der Steuerungsvorrichtung berechnet werden. Die Falschluftmenge kann bei spielsweise iterativ, auf Basis von Erfahrungswerten, die durch mathe matische Funktionen repräsentiert sind, berechnet werden.
Weiter kann mittels der Steuerungsvorrichtung eine in die Heizkanäle eingebrachte Luftmenge und eventuelle Falschluftmengen bestimmt werden. Die in die Heizkanäle eingebrachte Luftmenge kann beispiels weise im Bereich der Kühlzone an beispielsweise einer Gebläserampe bestimmt werden. Eine Bestimmung der Luftmenge an der Gebläserampe kann durch Bestimmung einer Klappenposition einer Drosselklappe erfolgen. Ein Querschnitt eines Ansaugkanals kann durch eine Verstel lung der Drosselklappe variiert werden, so dass die in die Heizkanäle eingebrachte Luftmenge unter anderem von dem eingestellten Quer schnitt des Ansaugkanals abhängt. Wenn eine Drosselklappe oder ähnli che derartige Einrichtung verwendet wird, kann daher aus einer Klappen position, beispielsweise angegeben in Winkelgrad relativ zum Ansaugka nal, auf eine Ansaugleistung bzw. Luftmenge rückgeschlossen werden. Die Luftmenge kann von der Steuerungsvorrichtung zur Berechnung des Volumenstroms genutzt werden. Alternativ kann eine eingebrachte Luftmenge über eine Druckmessung in den Heizkanälen zwischen der Gebläserampe und der Brennerrampe ermittelt werden. Weiter ist es möglich eine eingebrachte Luftmenge über eine Drehzahl von Ventilato ren zu ermitteln.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann aus dem Volumenstrom, einem Brennstoffvolumenstrom und der Falschluftmenge ein Gesamtvolumen strom bestimmt werden. Der Gesamtvolumenstrom bzw. die eingebrachte Luftmenge und die Falschluftmenge sowie ein Volumen der Brennstoff menge repräsentiert dann die in einem Zeitabschnitt zur Verfügung gestellte Prozessluft, insbesondere Sauerstoff für die in dem Zeitab schnitt eingesetzte Brennstoffmenge. Der Brennstoffvolumenstrom ergibt sich durch das Volumen der eingesetzten Brennstoffmenge in der Pro zessluft. Wenn eine primäre Brennstoffmenge und eine sekundäre Brenn stoffmenge bekannt ist, kann ein primärer Brennstoffvolumenstrom und ein sekundärer Brennstoffvolumenstrom bei der Bestimmung des Gesamt volumenstroms berücksichtigt werden. Das Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge kann so noch genauer bestimmt werden.
Von der Steuerungsvorrichtung kann der Volumenstrom und/oder der Enthalpiestrom korrigiert werden. Diese Korrektur des berechneten Volumenstroms bzw. Enthalpiestroms kann durch Einbeziehung weiterer Betriebsparameter, beispielsweise einer Falschluftmenge oder anderer Messdaten erfolgen.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann der Volumenstrom, vorzugsweise der Sektionen und/oder der Absaugrampe, und/oder der Kühlrampe, und/oder eine eingebrachte Luftmenge derart angepasst werden, dass ein in der Steuerungsvorrichtung vorgegebenes Soll-Verhältnis von Prozess luft und der primären Brennstoffmenge und/oder sekundären Brennstoff menge, vorzugsweise der Gesamtbrennstoffmenge, erreicht werden kann. Die Steuerungsvorrichtung kann ein Ist-Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge berechnen und über die Anpassung der eingebrachten Luftmenge nach dem Soll-Verhältnis regeln. Die Steuerungsvorrichtung kann dazu über einen oder mehrere Regler, beispielsweise PID-Regler, verfügen. Somit kann dann jederzeit sichergestellt werden, dass ein Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge nicht soweit abweicht, dass sich gefährliche Betriebszustände einstellen. Auch kann ein für eine Verbrennung der unterschiedlichen Brennstoffe optimaler Zustand eingestellt werden.
Diese Anpassung kann durch eine Regelung des Volumenstroms an der Absaugrampe und/oder der Kühlrampe mittels der Steuerungsvorrichtung erfolgen. Diese Regelung des Volumenstroms kann durch eine Betäti gung von Drosselklappen an der Absaugrampe und/oder der Kühlrampe bewerkstelligt werden. Die Regelung kann auf einen motorisierten Antrieb der Drosselklappe bzw. der Drosselklappen einwirken, so dass der Volumenstrom beeinflusst wird.
Weiter kann mittels der Steuerungsvorrichtung die eingebrachte primäre Brennstoffmenge derart angepasst werden, dass ein in der Steuerungsvor richtung vorgegebenes Soll-Verhältnis von Prozessluft und der Gesamt brennstoffmenge erreicht werden kann. Folglich ist auch eine Regelung eines Ist-Verhältnisses von Prozessluft und Gesamtbrennstoffmenge über eine Dosierung der Brennstoffmenge an der Brennerrampe möglich. Die Regelung der primären Brennstoffmenge kann in Verbindung mit einer Regelung des Volumenstroms erfolgen, wobei die Steuerungsvorrichtung dann auch eine Kaskadenregelung ausbilden kann.
Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung ist zum Betrieb eines Brennofens, insbesondere Anodenbrennofens, ausgebildet, wobei der Brennofen aus einer Mehrzahl von Heizkanälen und Ofenkammern gebildet ist, wobei die Ofenkammern zur Aufnahme von kohlenstoffhalti gen Körpern, insbesondere Anoden, und die Heizkanäle zur Temperie rung der Ofenkammern dienen, wobei der Brennofen zumindest eine Ofeneinheit umfasst, wobei die Ofeneinheit eine Aufheizzone, eine Feuerzone und eine Kühlzone umfasst, die ihrerseits aus zumindest einer Ofenkammern umfassenden Sektion gebildet sind, wobei in einer Sektion der Aufheizzone eine Absaugrampe und in einer Sektion der Feuerzone eine Brennerrampe der Ofeneinheit angeordnet ist, wobei mittels der Brennerrampe Prozessluft in den Heizkanälen der Feuerzone erhitzbar und mittels der Absaugrampe Abgas aus den Heizkanälen der Aufheizzo ne absaugbar ist, wobei ein Betrieb der Rampen mittels der Steuerungs vorrichtung der Ofeneinheit steuerbar ist, wobei mittels der Steuerungs vorrichtung eine Brennstoffmenge der Brennerrampe ermittelbar ist, wobei mittels der Steuerungsvorrichtung für zumindest eine Sektion ein Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge bestimmbar ist. Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen einer Steuerungsvorrichtung er geben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Verfahrensan spruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Brennofen, insbesondere Anodenbrennofen, umfasst eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung. Weitere Ausfüh rungsformen eines Brennofens ergeben sich aus den Merkmalsbeschrei bungen der auf den Verfahrensanspruch 1 rückbezogenen Unteransprü che.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Brennofens in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ofeneinheit des Brenno fens in einer Längsschnittansicht;
Fig. 3 eine Temperaturverteilung in der Ofeneinheit;
Fig. 4 eine Darstellung der Ofeneinheit aus Fig. 2 mit einem Ab laufdiagramm für eine Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb eines Brennofens. Eine Zusammenschau der Fig. 1 und 2 zeigt eine schematische Darstel lung eines Anodenbrennofen bzw. Brennofens 10 mit einer Ofeneinheit 11. Der Brennofen 10 weist eine Mehrzahl von Heizkanälen 12 auf, die parallel entlang zwischenliegender Ofenkammern 13 verlaufen. Die Ofenkammern 13 dienen dabei zur Aufnahme von hier nicht näher darge- stellten Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper. Die Heizkanäle 12 verlaufen mäanderförmig in Längsrichtung des Brennofens 10 und weisen in regelmäßigen Abständen Heizkanalöffnungen 14 auf, die jeweils mit einer hier nicht näher dargestellten Heizkanalabdeckung ab gedeckt sind.
Die Ofeneinheit 1 1 umfasst weiter eine Absaugrampe 15, eine oder mehrere Brennerrampen 16 und eine Kühlrampe 17. Deren Position am Brennofen 10 definiert j eweils funktionsbedingt eine Aufheizzone 18, eine Feuerzone 19 und eine Kühlzone 20. Im Laufe des Produktionspro zesses der Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper wird die Ofeneinheit 11 relativ zu den Ofenkammern 13 bzw. den kohlenstoffhaltigen Körper durch Umsetzen der Absaugrampe 15, der Brennerrampen 16 und der Kühlrampe 17 in Längsrichtung des Brennofens 10 verschoben, so dass alle im Anodenbrenofen 10 befindlichen Anoden bzw. kohlenstoffhalti gen Körper die Zonen 18 bis 20 durchlaufen.
Die Absaugrampe 15 ist im Wesentlichen aus einem Sammelkanal 21 gebildet, der über einen Ringkanal 22 an eine hier nicht dargestellte Abgasreinigungsanlage angeschlossen ist. Der Sammelkanal 21 ist seinerseits jeweils über einen Anschlusskanals 23 an einer Heizkanalöff nung 14 angeschlossen, wobei hier eine Drosselklappe 24 am Anschluss kanal 23 angeordnet ist. Weiter ist ein hier nicht dargestellter Messwert aufnehmer zur Druckmessung innerhalb des Sammelkanals 21 und ein weiterer Messwertaufnehmer 25 zur Temperaturmessung in jedem Heiz kanal 12 unmittelbar vor dem Sammelkanal 21 angeordnet und über eine Datenleitung 26 mit diesem verbunden. In der Aufheizzone 18 ist dar über hinaus eine Messrampe 27 mit Messwertaufnehmern 28 für jeden Heizkanal 12 angeordnet. Mittels der Messrampe 27 können ein Druck und eine Temperatur im betreffenden Abschnitt des Heizkanals 12 ermittelt werden.
In der Feuerzone 19 sind drei Brennerrampen 16 mit Brennern 30 und Messwertaufnehmern 31 für jeden Heizkanal 12 aufgestellt. Die Brenner 30 verbrennen j eweils im Heizkanal 12 einen entzündbaren Brennstoff, wobei mittels der Messwertaufnehmer 31 eine Brennertemperatur gemes- sen wird. So wird es möglich, im Bereich der Feuerzone 19 eine ge wünschte Brennertemperatur einzustellen.
Die Kühlzone 20 umfasst die Kühlrampe 17, welche aus einem Zuführka nal 32 mit jeweiligen Anschlusskanälen 33 und Drosselklappen 34 zum Anschluss an die Heizkanäle 12 ausgebildet ist. Über den Zuführkanal 32 wird Frischluft in die Heizkanäle 12 eingeblasen. Die Frischluft kühlt die Heizkanäle 12 bzw. die in den Ofenkammern 13 befindlichen Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper im Bereich der Kühlzone 20, wobei die Frischluft sich bis zum Erreichen der Feuerzone 19 kontinuierlich er wärmt. Der Fig. 3 ist hierzu ein Diagramm der Temperaturverteilung bezogen auf die Länge des Heizkanals 12 und die Zonen 18 bis 20 zu entnehmen. Weiter ist in der Kühlzone 20 eine Messrampe 35 oder auch eine sogenannte Nulldruckrampe mit Messwertaufnehmern 36 angeord net. Die Messwertaufnehmer 36 dienen zur Erfassung eines Drucks in den jeweiligen Heizkanälen 12. Im Bereich der Messwertaufnehmer 36 nimmt der Druck im Heizkanal 12 im Wesentlichen den Wert 0 an, wobei zwischen den Messwertaufnehmern 36 und der Kühlrampe 17 ein Über druck und zwischen den Messwertaufnehmern 36 und der Absaugrampe 15 sich ein Unterdrück in den Heizkanälen 12 ausbildet. Folglich strömt die Frischluft ausgehend von der Kühlrampe 17 durch die Heizkanäle 12 zur Absaugrampe 15. Die Rampen 15 bis 17 sind jeweils in Sektionen 37 bis 42 angeordnet, wobei die Sektionen 37 bis 42 ihrerseits jeweils aus Heizkanalabschnitten 12 gebildet sind. An die Sektionen 37 bis 42 angrenzende Sektionen sind hier im Sinne der Vereinfachung der Figur nicht näher dargestellt.
Die Fig. 4 zeigt die bereits in der Fig. 2 dargestellte Ofeneinheit 11 mit einem beispielhaft dargestellten Verfahrensablauf zum Betrieb des Brennofens 10. Insbesondere wird ein Betrieb der Absaugrampe 15, der Brennerrampe 16 und der Kühlrampe 17 mittels einer hier nicht darge stellten Steuerungsvorrichtung der Ofeneinheit 11 gesteuert, wobei die Steuerungsvorrichtung zumindest eine Einrichtung zur Datenverarbei- tung, beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung oder einen Computer, umfasst, mit dem ein Computerprogrammprodukt bzw. zumin dest eine Software ausgeführt wird. Mittels der Steuerungsvorrichtung wird für zumindest eine der Sektionen 37 bis 42 ein Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge bestimmt.
Mittels der Steuerungsvorrichtung wird eine primäre Brennstoffmenge der Brennerrampen 16 in einem Verfahrensschritt 43 ermittelt. Weiter wird mittels der Steuerungsvorrichtung eine Temperatur der hier nicht dargestellten Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper in einem Verfah rensschritt 44 berechnet. Dies kann auch über eine Messung einer Tem peratur über die Messrampe 27 und/oder Messrampe 35 erfolgen. Weiter wird mittels der Steuerungsvorrichtung eine sekundäre Brennstoffmenge der Aufheizzone 18 in Abhängigkeit zumindest einer Stoffeigenschaft der Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper, insbesondere einer Tempe ratur, in einem Verfahrensschritt 45 berechnet. In einem Verfahrens schritt 46 berechnet die Steuerungsvorrichtung aus der primären Brenn stoffmenge und der sekundären Brennstoffmenge eine Gesamtbrennstoff menge.
Die Steuerungsvorrichtung berechnet weiter in einem Verfahrensschritt 47 einen Volumenstrom in den Sektionen 37 bis 42 bzw. der Absaugram pe 15 auf Basis eines im Heizkanal 12 gemessenen Drucks. Dabei kann der Volumenstrom beispielsweise aus einem Verhältnis von Absaugleis tung und Druck in der Absaugrampe 15 und einem Verhältnis von Absau gleistung und Druck im Heizkanal 12 von der Steuerungsvorrichtung bestimmt werden. Weiter erfolgt in dem Verfahrensschritt 47 die Berech nung eines Enthalpiestroms in den Sektionen 37 bis 42. In einem Verfah rensschritt 48 bestimmt die Steuerungsvorrichtung eine Konsistenz von Volumenstrom und Enthalpiestrom, wobei auf Basis einer Berechnung eventuelle Falschluftmengen in den Heizkanälen 12 von der Steuerungs vorrichtung bestimmt werden. Eventuelle Falschluftmengen werden von der Steuerungsvorrichtung zur Korrektur des Volumenstroms im Verfah rensschritt 47 verwendet.
Im Verfahrensschritt 49 berechnet die Steuerungsvorrichtung aus dem Volumenstrom aus dem Verfahrensschritt 47 und der Gesamtbrennstoff- menge aus dem Verfahrensschritt 46 ein Verhältnis einer eingebrachten Luftmenge bzw. von Prozessluft und der Gesamtbrennstoffmenge. Weiter ist in der Steuerungsvorrichtung ein Soll-Verhältnis von Prozessluft und der Gesamtbrennstoffmenge vorgegeben, so dass in dem Verfahrens schritt 49 ein Vergleich der Verhältnisse durchgeführt wird. Die Steue- rungsvorrichtung regelt nun anhand des Vergleichs den Volumenstrom an der Absaugrampe 15 durch eine Verstellung der Drosselklappe 24 mit einem Aktor 50 derart, dass sich das gewünschte Soll-Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge einstellt. Über die Steuerungsvorrich tung kann auch die eingebrachte primäre Brennstoffmenge zur Regelung des Verhältnisses beeinflusst werden. Insgesamt kann so jederzeit sicher gestellt werden, dass keine gefährlichen Betriebszustände durch das Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge auftreten, wobei dar über hinaus der Betrieb des Brennofens 10 optimiert werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Brennofens (10), insbesondere eines Anodenbrennofens, wobei der Brennofen aus einer Mehrzahl von
Heizkanälen (12) und Ofenkammern (13) gebildet ist, wobei die Ofenkammern zur Aufnahme von kohlenstoffhaltigen Körpern, insbe sondere Anoden, und die Heizkanäle zur Temperierung der Ofenkam mern dienen, wobei der Brennofen zumindest eine Ofeneinheit (11) umfasst, wobei die Ofeneinheit eine Aufheizzone (18), eine Feuerzo ne (19) und eine Kühlzone (20) umfasst, die ihrerseits aus zumindest einer Ofenkammern umfassenden Sektion (37, 38, 39, 40, 41, 42) ge bildet sind, wobei in einer Sektion der Aufheizzone eine Absaugram pe (15) und in einer Sektion der Feuerzone eine Brennerrampe (16) der Ofeneinheit angeordnet ist, wobei mittels der Brennerrampe Pro zessluft in den Heizkanälen der Feuerzone erhitzt und mittels der Ab saugrampe Abgas aus den Heizkanälen der Aufheizzone abgesaugt wird, wobei ein Betrieb der Rampen mittels einer Steuerungsvorrich tung der Ofeneinheit gesteuert wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass mittels der Steuerungsvorrichtung eine Brennstoffmenge der Brennerrampe ermittelt wird, wobei mittels der Steuerungsvorrich- tung für zumindest eine Sektion ein Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung für alle Sektionen (37, 38, 39,
40, 41, 42) der Aufheizzone (18) und/oder der Feuerzone (19), vor zugsweise für alle Sektionen des Brennofens (10), ein Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge berechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung eine primäre Brennstoffmenge der Brennerrampe (16) ermittelt wird, wobei mittels der Steuerungs vorrichtung eine sekundäre Brennstoffmenge der Aufheizzone (18) und/oder der Brennerzone (19) in Abhängigkeit zumindest einer Stof- feigenschaft der kohlenstoffhaltigen Körper bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Brennstoffmenge in Abhängigkeit einer im Heizka nal (12) der Feuerzone (19) gemessenen Temperatur mittels der Steuerungsvorrichtung berechnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Brennstoffmenge der Aufheizzone (18) in Abhän gigkeit eines Masseverlustes, Verkokungsgrades und/oder einer Temperatur der kohlenstoffhaltigen Körper berechnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung eine Temperatur der kohlenstoffhalti gen Körper berechnet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung aus der primären Brennstoffmenge und der sekundären Brennstoffmenge eine Gesamtbrennstoffmenge berechnet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung ein Volumenstrom der Sektio nen (37, 38, 39, 40, 41, 42) zwischen der Absaugrampe (15) und der Kühlrampe (17) auf Basis eines im Heizkanal (12) gemessen Drucks oder anderer physikalischer Größen im Heizkanal bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung aus einem Verhältnis von Ab saugleistung und Druck in der Absaugrampe (15) und einem Verhält- nis von Absaugleistung und Druck im Heizkanal (12) der Volumen strom im Heizkanal bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Druck in einer Mehrzahl von Heizkanälen (12) in Verhältnis zu dem Druck in der Absaugrampe (15) gesetzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung eine Bestimmung der Absaug leistung der Absaugrampe (15) durch Bestimmung einer Klappenposi- tion einer Drosselklappe (24) der Absaugrampe erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung ein Enthalpiestrom der Sek tionen (37, 38, 39, 40, 41, 42) bestimmt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung eine Konsistenz von Volu menstrom und Enthalpiestrom berechnet wird, wobei auf Basis der Berechnung eventuelle Falschluftmengen der Heizkanäle (12) be- stimmt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung eine in die Heizkanäle (12) eingebrachte Luftmenge und eventuelle Falschluftmengen bestimmt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung aus dem Volumenstrom, ei nem Brennstoffvolumenstrom und der Falschluftmenge ein Gesamtvo- lumenstrom bestimmt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuerungsvorrichtung der Volumenstrom und/oder der Enthalpiestrom korrigiert werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung der Volumenstrom, vorzugs weise der Sektionen (37, 38, 39, 40, 41, 42) und/oder der Absaugram pe (15), und/oder der Kühlrampe (17), und/oder eine eingebrachte Luftmenge derart angepasst wird, dass ein in der Steuerungsvorrich tung vorgegebenes Soll-Verhältnis von Prozessluft und der primären Brennstoffmenge und/oder sekundären Brennstoffmenge, vorzugswei se der Gesamtbrennstoffmenge, erreicht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass diese Anpassung durch eine Regelung des Volumenstroms an der Absaugrampe (15) und/oder der Kühlrampe (17) mittels der Steue rungsvorrichtung erfolgt.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung die eingebrachte primäre Brennstoffmenge derart angepasst wird, dass ein in der Steuerungs vorrichtung vorgegebenes Soll-Verhältnis von Prozessluft und der Gesamtbrennstoffmenge erreicht wird.
20. Steuerungsvorrichtung zum Betrieb eines Brennofens (10), insbeson dere eines Anodenbrennofens, wobei der Brennofen aus einer Mehr zahl von Heizkanälen (12) und Ofenkammern (13) gebildet ist, wobei die Ofenkammern zur Aufnahme von kohlenstoffhaltigen Körpern, insbesondere Anoden, und die Heizkanäle zur Temperierung der Ofenkammern dienen, wobei der Brennofen zumindest eine Ofenein heit (11) umfasst, wobei die Ofeneinheit eine Aufheizzone (18), eine Feuerzone (19) und eine Kühlzone (23) umfasst, die ihrerseits aus zumindest einer Ofenkammern umfassenden Sektion (37, 38, 39, 40,
41, 42) gebildet sind, wobei in einer Sektion der Aufheizzone eine Absaugrampe (15) und in einer Sektion der Feuerzone eine Brenner rampe (16) der Ofeneinheit angeordnet ist, wobei mittels der Brenn errampe Prozessluft in den Heizkanälen der Feuerzone erhitzbar und mittels der Absaugrampe Abgas aus den Heizkanälen der Aufheizzo ne absaugbar ist, wobei ein Betrieb der Rampen mittels der Steue rungsvorrichtung der Ofeneinheit steuerbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass mittels der Steuerungsvorrichtung eine Brennstoffmenge der Brennerrampe ermittelbar ist, wobei mittels der Steuerungsvorrich tung für zumindest eine Sektion ein Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge bestimmbar ist.
21. Brennofen, insbesondere Anodenbrennofen, mit einer Steuerungsvor richtung nach Anspruch 20.
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