EP4237778A1 - Brennofen und verfahren zum betrieb eines brennofens - Google Patents

Brennofen und verfahren zum betrieb eines brennofens

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Publication number
EP4237778A1
EP4237778A1 EP21748537.4A EP21748537A EP4237778A1 EP 4237778 A1 EP4237778 A1 EP 4237778A1 EP 21748537 A EP21748537 A EP 21748537A EP 4237778 A1 EP4237778 A1 EP 4237778A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
furnace
control device
heating
ramp
determined
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.)
Pending
Application number
EP21748537.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Heinke
Detlef Maiwald
Hans-Joerg Seifert
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 EP4237778A1 publication Critical patent/EP4237778A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety 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
    • F27D2019/0009—Monitoring the pressure in an enclosure or kiln zone
    • 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
    • F27D2019/0018—Monitoring the temperature of the atmosphere of the kiln

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 accommodating carbonaceous bodies, in particular anodes, and the Heating ducts serve to control the temperature of the furnace chambers, with the furnace comprising at least one furnace unit, with the furnace unit comprising a heating zone, a firing zone and a cooling zone, which in turn are formed from at least one section comprising furnace chambers, with a suction ramp in one section of the heating zone and a suction ramp in a
  • a burner ramp of the furnace unit is arranged in the fire zone section, with process air being heated in the heating channels of the fire zone by means of the burner ramp and exhaust gas being extracted from the heating channels of the heating zone by means of the suction ramp, with operation of the ramps by means of a control device tion of the oven unit is controlled.
  • the present method and the device are used, for example, in the production of anodes that are required for the fused-salt 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 binder in a shaping process as so-called “green anodes” or “raw anodes”, which are then sintered in an anode furnace or kiln.
  • 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 firing zone and a cooling zone, and are preheated by the waste heat from the firing zone from already finished sintered carbonaceous bodies before the preheated anodes in the firing zone the sintering temperature of around 1200° Celsius.
  • the various aforementioned zones are defined by an alternating continuous arrangement of different units above furnace chambers or heating ducts, which accommodate the anodes.
  • the firing zone which is arranged between the heating zone and the cooling zone, is defined by positioning a burner device or one or more so-called burner ramps above selected furnace chambers or heating channels.
  • a burner device or one or more so-called burner ramps In the cooling zone there are anodes that have been fired immediately beforehand, i.e. heated to the sintering temperature.
  • Above the cooling zone there is a fan device or a so-called cooling ramp, by means of which air is blown into the heating channels of the cooling zone.
  • the air is removed by a suction device arranged above the heating zone or a so-called suction ramp through the heating ducts from the cooling zone through the fire zone into the heating zone and from there as flue gas or waste gas passed through a flue gas cleaning system and released into the environment.
  • the exhaust ramp and the burner ramp together with the cooling ramp and the heating channels form a furnace unit.
  • a furnace to comprise a plurality of furnace units, the units of which are successively displaced above the furnace chambers or heating ducts for the subsequent heat treatment of the raw anodes or anodes.
  • anode furnaces which can be designed in different designs as an open or closed ring furnace, there is the problem that a volume flow of the process air or exhaust gases guided through the furnace cannot be measured directly and only with great effort. This is to ensure that sufficient oxygen is available for burning 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 channels and control 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 channel and its relationship to a suction capacity 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 channel and its relationship to a suction capacity of the suction ramp, as described in more detail in WO 2013/044968 A1.
  • proper functioning of the kiln according to a desired or optimal firing curve cannot be guaranteed if e.g. a heating channel cover is open or improperly closed, or a heating channel is clogged or blocked.
  • a volume flow rate is evaluated 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 kiln is detected, for example caused by a blockage or leak in the heating channel, this blockage or leak is then removed manually by the kiln personnel. Since a kiln tour is carried out at intervals of up to four hours, for example, dangerous operating states of the kiln resulting from a blockage or leak, which can lead to deflagration, fire or explosions, may not be detected 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 ducts and furnace chambers, with the furnace chambers serving to accommodate bodies containing carbon, particularly anodes, and the heating ducts serving to control the temperature of the furnace chambers, with the furnace having at least one Furnace unit comprises, wherein the furnace unit comprises a heating zone, a firing zone and a cooling zone, which in turn are formed from sections comprising at least one furnace chambers, wherein a suction ramp of the furnace unit is arranged in a section of the heating zone and a burner ramp of the furnace unit is arranged in a section of the firing zone, wherein by means the burner ramp combustion air or process air is heated in the heating ducts of the firing zone and hot air or exhaust gas is sucked out of the heating ducts of the heating zone by means of the suction ramp, wherein operation of the ramps is controlled by a control device of the furnace unit, with middle ls the tax tion device for at least two sections
  • An enthalpy flow of the respective sections is determined by means of the control device, wherein the enthalpy flow can be calculated by the control device, for example by means of a mathematical model.
  • the enthalpy flow is understood to mean the enthalpy transported in a unit of time in the relevant section or the enthalpy transported in the process air in the heating channels.
  • 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. Since the sections are connected to each other in a series connection, an enthalpy flow changes in a flow direction across subsequent sections, which also affects an operating state of the kiln.
  • the control device calculates the respective enthalpy flow for at least two sections and, in a further step, a difference between the respective enthalpy flows.
  • the difference or the differences are determined as a key figure or actual key figure, with the key figure being the difference itself or just the sign resulting from the difference.
  • the actual index is compared with a presupposed index or a target index that is present during normal operation of the furnace. Normal operation is understood here to mean trouble-free operation, ie operation without blockages or leaks in the heating channels. If the actual characteristic number deviates significantly from the target characteristic number, there is a high probability that an operating state of the furnace is disrupted by a leak and/or a blockage of a heating channel.
  • the key figures and the ratios can easily be determined by calculation or mathematically, for example with a computer program product of the control device. It is thus easy to determine whether a ratio of the respective characteristic numbers corresponds to or deviates from a presupposed operating state of the furnace or a firing curve. In the event of a deviation, a leak and/or blockage in a heating channel can lead to critical operating states of the furnace. This deviation can be signaled by the control device, for example, in order to inform the furnace personnel, so that the furnace personnel can carry out troubleshooting or manual adjustments in deviation from the regular furnace tours.
  • an identification of a state of a heating channel or a status of the furnace is based exclusively on a comparison of mathematically determined process variables.
  • the enthalpy flow can be calculated by means of the control device from a ratio of a respective pressure, a respective temperature and a respective mass flow or volume flow in the heating channel.
  • Known material properties of an exhaust gas or the process air can be taken into account.
  • the enthalpy flow in the heating channel of the heating zone and/or the firing zone is determined. Since this may be caused by the e respective combustion processes result in mass flow differences, these can also be taken into account.
  • a mass flow in the heating channel of the aforementioned zones can be determined separately from each other. This enables a differentiated view of the operating status in the respective zones of the kiln.
  • the mass flow can also be determined more precisely if a change in density of air in the heating duct is calculated from a temperature gradient over the respective sections or heating ducts, and this change in density is taken into account when determining the mass flow.
  • the control device can identify a blockage and/or leakage of the heating channel as the status of the furnace, wherein the control device can issue an alarm and/or stop a fuel supply of the burner ramp. If a safe operating state cannot be established, the furnace can be switched to a safe operating state by switching off the primary fuel supply to the burner ramp or the burners in the burner ramp. Provision can also be made for a message or an alarm to be output after detecting a leak or a blockage in the heating channel, in which case the furnace personnel can then examine the affected heating channel and, if necessary, rectify the malfunction.
  • a volume flow of the sections between the suction ramp and the cooling ramp can be determined by means of the control device on the basis of a pressure measured in the heating channel or another physical variable in the heating channel.
  • This volume flow can be calculated by the control device using a mathematical model.
  • a pressure in the heating channel can be measured in each section and at the exit of the firing zone.
  • the volume flow in the heating channel can be determined by means of the control device from a ratio of suction capacity and pressure in the suction ramp and a ratio of suction capacity and pressure in the heating channel. the The ratios in question can each be formed separately from one another and the volume tower can be derived from them.
  • a consistency of volume flow and enthalpy flow can also be calculated by means of the control device, it being possible to determine any leakage air quantities of the heating channels on the basis of the calculation. If the volume flow and the enthalpy flow deviate from an assumed ratio, this can also indicate a possible malfunction.
  • an enthalpy flow can be determined for at least one position P in each of the sections, with a status of the heating channel, the section and/or the respective position P being able to be determined on the basis of the comparison.
  • the position P means a real or assumed point within a heating channel of a section.
  • a section can have a plurality of positions Pn, for example at each opening of the heating channel.
  • the heating channel can be divided into 20 different positions P1 to P20.
  • Each position P is then classified by the controller as a balance area.
  • Each balance area or each position P has a fluidic input and output such that each position P is assigned operating parameters. These operating parameters are actually measured or determined by a computational model.
  • an operating parameter such as a temperature
  • a temperature change at a first position P I in the direction of flow causes a temperature change in all subsequent positions P l +n.
  • a status of the relevant heating channel can be determined even more precisely by this model of balancing operating parameters for each position P or the respective enthalpy flows.
  • An enthalpy flow of all positions Pn can be determined by means of the control device. This is not absolutely necessary, since not all positions PI or trains of heating ducts have to be included in a determination of the characteristic numbers, but a status of the respective heating duct can then be determined even more precisely. For example, it can be provided that a position P is defined in each train of a heating channel, starting from a measuring ramp or zero ramp up to a suction ramp.
  • the control device can be used to determine a cumulative mass flow for the respective position P, preferably for all positions Pn of the kiln, with the cumulative mass flow being made up of partial mass flows of a primary fuel, a secondary fuel, sucked-in false air and/or an exhaust gas from the preceding position in a flow direction Pn-1 can be determined.
  • the primary fuel and the secondary fuel can be determined by measurement or computation using the control device.
  • the false air sucked in at the respective position P is sucked in from the ambient air during regular operation of the furnace by a negative pressure present in the heating channel. This false air can be stored for each position P as a specification or an operating parameter in the control device.
  • the exhaust gas resulting from the amount of fuel burned can be calculated by the control device from the amount of fuel or the total amount of fuel. From these partial mass flows, the control device then calculates the total mass flow for the respective position P, in particular taking into account the partial mass flows of the preceding position Pn-1. Overall, it is thus possible to determine a respective total mass flow over the length of the heating channel for each position Pn of the heating channel.
  • the respective cumulative mass flows can in turn be used to determine a pressure loss along the relevant heating channel. In this way, a differential pressure between adjacent positions P can be determined.
  • the respectively determined pressures and mass flows for each of the positions Pn can thus be used for a particularly precise determination of the enthalpy flow.
  • a primary fuel quantity of the burner ramp can be determined by means of the control device, wherein a secondary fuel quantity of the heating zone and/or the burner zone can be determined by means of the control device depending on at least one material property of the carbonaceous body.
  • a fuel such as gas or oil, is regularly burned with the burner ramp or burners of the burner ramp, preferably a plurality of burner ramps.
  • the control device uses the control device to determine an amount of fuel that is consumed or burned by the burner ramp in the time segment in relation to a subsection.
  • the amount of fuel consumed by the burner ramp or a primary amount of fuel can, for example, be determined metrologically, using a quantity counter or the like.
  • the secondary fuel amount can be, for example, a fuel amount of pitch, which is contained in the carbon-containing bodies or raw anodes.
  • Pitch is regularly used as a binder in a raw anode forming process.
  • the pitch or pitch distillates can be released at a temperature between 200°C and 600°C. Depending on the material composition of the carbon-containing body or the anode, this contains a greater or lesser amount of pitch, which is known in principle. Depending on the temperature of the respective anode and its heating-up behavior, a greater or lesser amount of pitch distillate can be released, which burns in the combustion 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.
  • control device can determine the secondary fuel quantity.
  • this determination can be made, for example, via a quantity of pitch present in the raw anodes.
  • a continuous determination of the amount of secondary fuel by determining the heating of the carbonaceous products and a dependent thereon Combustible components are released 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 firing zone and/or from control values of the burner ramp. In this respect, it is then no longer necessary to carry out a quantity of fuel using quantity counters, which then also do not have to be present. In principle, it is still possible to determine the primary fuel quantity by directly detecting pulse times for oil or gas injection from individual burners. Since a temperature in the heating channel of the fire zone is measured anyway for the operation of a burner ramp, this temperature can advantageously be used by the control device to calculate the primary fuel quantity. This calculation can be carried out, for example, by using empirical values for fuel consumption at specific temperatures measured in the fire zone. The calculation can be done using a mathematical function of the primary fuel quantity and the temperature.
  • the amount of secondary fuel in the heating zone can be calculated or estimated as a function of a mass loss, degree of coking and/or a temperature of the anodes or carbonaceous bodies. Consequently, the secondary fuel quantity can be calculated by the control device using a mathematical model.
  • a heat content or a temperature of the carbonaceous body has an influence on the release of pitch distillates, for example, so that if the material property of the carbonaceous body is known, for example a mass fraction of pitch, the residence time of the carbonaceous body in the kiln, a temperature level of the carbonaceous body during this period of time, thus a degree of coking and thus also a loss of mass, a proportion released by the carbonaceous bodies in a period of time primary fuel amount can be calculated by the control device.
  • a direct measurement of a temperature of carbon-containing bodies can take place in different sections.
  • the direct measurement of a temperature can also be carried out on individual carbonaceous bodies as a reference measurement.
  • the control device can store these measured values and recalculate them depending on the position of a carbonaceous body or an anode in a section or zone for the carbonaceous body, so that the control device represents a degree of coking for the relevant carbonaceous body and thus one of the carbonaceous body 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 bodies containing carbon using a mathematical model. This calculation can take place using the temperatures measured by the control device in the heating channels of the kiln. Furthermore, the respective temperature can be measured on the suction ramp, on the burner ramp and in the heating channels of other sections. From these temperatures of the furnace, which are then measured essentially simultaneously, the control device can calculate the temperature of the respective carbonaceous bodies. 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 by mathematical functions, for example.
  • a direct measurement of the temperature of the carbon-containing bodies is then no longer necessary during regular operation of the furnace.
  • the controller may calculate a total fuel amount from the primary fuel amount and the secondary fuel amount. In this way, the amounts of fuel that are supplied to the heating channels in the heating zone and in the firing zone can be determined more precisely, and the ratios of these amounts of fuel to residual oxygen contained in the exhaust gas can be determined for optimum combustion. Consequently, a ratio of process air and amount of fuel can also be determined more accurately.
  • the control device can assign a connection channel on the suction ramp as a position P I , the heating channel on a sensor for temperature measurement and flow direction in front of the suction ramp as a position P7, the heating channel on a measuring ramp in the flow direction in front of the sensor as a position P 10 and/or the heating channel on the burner ramp upstream of the measuring ramp can be used as a position P 13 .
  • This comparison can be reliably determined simply by using these positions P to determine the status of the heating channel.
  • the control device can use the difference in the enthalpy flows from position P7-P1, P10-P7 and/or P13-P10 as a key figure, and a ratio of the enthalpy flows in positions P1, P7 and/or P10 to P 13 , and in each case the volume flows in position PI , P7, P 10 and/or P 13 are calculated.
  • the respective enthalpy flows at these positions P can be determined by the control device, for example taking into account temperature-dependent material parameters of the process air.
  • the differences in the enthalpy flows or volume flows of the relevant positions P and their ratios can easily be used to determine the key figures.
  • a normal condition of the kiln or trouble-free operation can be defined by the differences in the content pie currents are always positive, a ratio of the enthalpy currents: position 10/position P 13 > position P7/position P30 > position P 1/position P 13. Operating states deviating from the normal operation defined in this way can then be defined as a fault.
  • the control device can calculate a respective pressure in the heating channel for the subsequent position Pn-1. Since a pressure is regularly 0 Pa at the zero pressure ramp or position P20, a pressure drop can be calculated from this for the subsequent positions Pn-1 without measuring this pressure drop at these positions Pn-1. Furthermore, the pressure in the individual positions Pn-1 can then be used to determine a respective volume flow or mass flow for these positions Pn-1.
  • a pressure and/or a temperature can be measured at the measuring ramp, wherein the control device can correct a calculated pressure and/or a temperature according to the measured pressure and/or the temperature.
  • the measurement ramp located at position P 10 can consequently be used to correct the calculated pressure and/or the temperature at calculated position P 10 .
  • the control device can first calculate the pressure and/or temperature at the measuring ramp, and the calculation can be repeated iteratively by varying parameters until there is sufficient agreement between the measured and calculated pressure or temperature at the measuring ramp is reached.
  • the respective key figures for the remaining position P, at which no measurement is possible, can thus be determined even more precisely.
  • the control device can compare the characteristic number determined by the control device with predetermined signs of assumed characteristic numbers and/or ratios of assumed Carry out key figures, whereby the status of the heating channel can be determined on the basis of the comparison. For example, a blockage in the heating channel between the measuring ramp and a sensor of a burner ramp can be determined if a difference in the enthalpy flows position P7 - position PI is negative, and if a relation of the differences position P7 - position PI ⁇ position P 13 - position P 10 ⁇ Position P 10 - Position P7, and if a relation of the enthalpy flow ratios Position P 10/Position P 13 > Position P l/Position P 13 > Position P7/Position P 13, and if the respective volume flows Position P7 ⁇ Position PI ⁇ position P 10 ⁇ position P 13 .
  • the control device can identify and further process a partial or total blockage between position P7 and position P13. Furthermore, the control device can identify a blockage in the heating channel between position 10 and a last burner ramp with position P 15 if a difference in enthalpy flows position P7 - position PI is negative, and if a relation of the differences position P7 - position PI ⁇ position P 13 - position P 10 ⁇ position P 10 - position P7, and the respective volume flows position P7 ⁇ position P 10 ⁇ position PI ⁇ position P 13 are. If all conditions are met, the control device determines the status of a partial or total blockage between the measurement ramp and the burner ramp in the heating channel.
  • a leak in the heating channel in the area of the burner ramp or burner ramps can be identified if a difference in the enthalpy flows position P7 - position PI is negative, and if a relation of the differences position P7 - position PI ⁇ position P10 - position P7 ⁇ Position P 13 - Position P 10 and when a relation of the enthalpy flow ratios Position P 1 / Position P 13 > Position P 10 / Position P 13 > Position P7 / Position P 13 . If these conditions are met, the control device can determine a leak in the heating channel as a status.
  • control device can carry out a comparison of the key figures determined by the control device with key figures stored in the control device, it being possible to determine a probability of the status of the heating channel on the basis of the comparison. By comparing it with a standard situation, the control device can determine and further process the probability in the range from 0 to 100% for the presence of a blockage or a leak in the heating channel. This ascertained probability can be made available to the furnace personnel as information or can be further processed for further transfer to a controller of the furnace, for example to trigger an interruption in the supply of fuel to the burner ramp.
  • a loss of pressure in the heating channel and/or a possible leakage air quantity can be taken into account for the respective positions P of the heating zone and/or the firing zone, depending on the shape of the heating channel.
  • the quantity of secondary air can be calculated by the control device using a mathematical model.
  • the leakage air volume can be calculated iteratively, for example, on the basis of empirical values that are represented by mathematical functions.
  • the amount of air introduced into the heating channels can be determined, for example, in the area of the cooling zone, for example on a fan 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 flap, 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 flap or a similar device is used, a flap position, for example specified in degrees of angle relative to the intake port, can be used to draw conclusions about an intake capacity or air quantity.
  • 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 fan ramp and the burner ramp. It is also possible to determine the amount of air that has been brought in via the speed of the fans.
  • the volume flow and/or the enthalpy flow can be regulated by the control device. This regulation of the calculated volumetric flow or enthalpy flow can take place by including further operating parameters, for example an amount of leakage air 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 by means of the control device in such a way that a target ratio of process air and the primary fuel quantity and/or secondary fuel quantity, preferably the total fuel quantity, can be achieved.
  • the control device can calculate an actual ratio of process air and amount of fuel and regulate it by adjusting the amount of air introduced according to the target ratio.
  • the control device can have one or more controllers, for example PID controllers. It can then 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 at the suction ramp and/or the cooling ramp using the control device.
  • This regulation of the volume flow can be accomplished by actuating throttle valves on the suction ramp and/or the cooling ramp.
  • the regulation can act on a motorized drive of the throttle valve or the throttle valves, so that the volume flow is influenced.
  • the introduced primary amount of fuel can be adjusted by means of the control device in such a way that a setpoint ratio of process air and the total amount of fuel that is predefined in the control device can be achieved. Consequently, it is also possible to regulate an actual ratio of process air and total amount of fuel by dosing the amount of fuel at the burner ramp.
  • the primary fuel quantity can be regulated in connection with a regulation of the volume flow, in which case the control device can then also form a cascade regulation.
  • the control device is designed to operate a furnace, in particular an anode furnace, with the furnace being formed from a plurality of heating ducts and furnace chambers, with the furnace chambers serving to accommodate bodies containing carbon, particularly anodes, and the heating ducts serving to control the temperature of the furnace chambers, with the
  • the furnace comprises at least one furnace unit, the furnace unit comprising a heating zone, a firing zone and a cooling zone, which in turn are formed from at least one section comprising furnace chambers, with 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 firing zone process air can be heated in the heating channels of the fire zone by means of the burner ramp and exhaust gas can be sucked out of the heating channels of the heating zone by means of the suction ramp, wherein operation of the ramps can be controlled by means of the control device of the furnace unit, whereby by means of the control device, a fuel quantity of the burner ramp can be determined, with the control device being able to
  • the furnace according to the invention in particular anode furnace, comprises a control device according to the invention. Further embodiments of a kiln result from the feature descriptions of the dependent claims referring back to method claim 1.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a kiln in a perspective rule view
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a furnace unit of the furnace in a longitudinal sectional view
  • Fig. 3 shows a temperature distribution in the furnace unit
  • Figure 4 is a partial view of the oven unit of Figure 2;
  • FIG. 5 shows a flowchart for an embodiment of the method for operating a furnace.
  • FIGS. 1 and 2 shows a schematic representation 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 intermediate furnace chambers 13.
  • the furnace chambers 13 serve to accommodate anodes or carbon-containing bodies, which are not shown in detail here.
  • the heating ducts 12 meander in the longitudinal direction of the kiln 10 and have heating duct openings 14 at regular intervals are each covered with a heating duct cover, not shown in detail here.
  • Furnace unit 11 further includes a suction ramp 15, one or more burner ramps 16 and a cooling ramp 17. Their position on furnace 10 defines a heating zone 18, a firing zone 19 and a cooling zone 20, depending on the function Body is the furnace unit 1 1 relative to the furnace chambers 13 or the carbonaceous body by moving 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 carbonaceous bodies in the anode furnace 10 the zones 18 to 20 go through.
  • the suction ramp 15 is essentially formed from a collecting duct 21 which is connected via a ring duct 22 to an exhaust gas purification 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 flap 24 being arranged on the connecting duct 23 here.
  • a measuring value pickup not shown here, for measuring the pressure within the collecting duct 21 and another measuring value pickup 25 for measuring the temperature in each heating duct 12 are arranged directly in front of the collecting duct 21 and connected to it via a data line 26 .
  • a measuring ramp 27 with measured value recorders 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 .
  • burner ramps 16 with burners 30 and measuring sensors 31 for each heating channel 12 are set up.
  • the burners 30 each burn an ignitable fuel in the heating duct 12, with a Burner temperature is measured. It is thus possible to set a desired burner temperature in the fire zone 19 .
  • the cooling zone 20 includes the cooling ramp 17 which is formed from a supply 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 channels 12 or the anodes or carbonaceous bodies located in the furnace chambers 13 in the region of the cooling zone 20 , the fresh air being continuously heated until it reaches the firing zone 19 .
  • 3 shows a diagram of the temperature distribution in relation to the length of the heating channel 12 and the zones 18 to 20.
  • a measuring ramp or also a so-called zero pressure ramp 35 with measuring sensors 36 is arranged in the cooling zone 20 .
  • the measuring sensors 36 are used to record a pressure in the respective heating channels 12.
  • the pressure in the heating channel 12 essentially assumes the value 0, with an overpressure between the measuring sensors 36 and the cooling ramp 17 and between the measuring sensors 36 and of the suction ramp 15, a negative pressure forms in the heating channels 12. Consequently, the fresh air flows from the cooling ramp 17 through the heating ducts 12 to the suction ramp 15.
  • the ramps 15 to 17 are each arranged in sections 37 to 42, with the sections 37 to 42 in turn being formed from heating duct sections 12. Sections adjoining sections 37 to 42 are not shown in detail here in order to simplify the figure.
  • FIG. 4 shows the furnace unit 11 of the furnace 10 already shown in FIG. 2 in a partial representation.
  • operation of the kiln 10 or the suction ramp 15, the burner ramp 16 and the cooling ramp 17 is controlled by means of a control device, not shown here, of the furnace unit 11, the control device having at least one device for data processing, for example a programmable logic controller or a computer, which is used to run a computer program product or at least one piece of software.
  • An enthalpy flow is determined by means of the control device for at least two of the sections 37 to 42, with a difference between the respective enthalpy flows being determined as a code number, with the code number determined in this way being compared with a pre-determined code number, with the comparison being used to determine a status of the furnace 10 or the oven unit 1 1 is determined.
  • positions P1 to P20 are defined in sections 37 to 41, which represent balance areas for which the control device determines an enthalpy flow and a volume flow.
  • the positions P1 to P20 are distributed on the kiln 10 in such a way that possible system design features of the kiln influencing the enthalpy flow and the volume flow are taken into account.
  • the connecting duct 23 is positioned at P1
  • the heating duct 12 is sealed at position P5
  • the measured value sensor 25 shown in FIG. 2 at position P7 the measured value sensor 28 shown in FIG.
  • the position P10 is represented by the position P10, the measured value sensor 31 by the positions P13 to P18 and the measured value sensor or sensors 36 by the position P20. Above the positions P 14 to P 19 burners 30 are positioned.
  • the position P20 thus corresponds to the zero pressure ramp 35 and the position P 10 to the measuring ramp 27.
  • the positions P I to P5 relate to the suction ramp 15.
  • a value for a possible leak or false air is specified in the control device.
  • the respective volume flows are determined using the actually measured or determined temperatures and pressures from the mass flows identified in this way.
  • the respective enthalpy flows of the process air can now from the known material properties of the process air and the mass flows are calculated.
  • the control device determines a primary fuel quantity of the burner ramps 16 .
  • the control device calculates a temperature of the anodes or carbonaceous bodies, not shown here, and on this basis a secondary fuel quantity of the heating zone 18 is determined as a function of at least one material property of the anodes or carbonaceous bodies.
  • the control device calculates a total fuel quantity from the primary fuel quantity and the secondary fuel quantity.
  • a pressure is measured in a position P 10 and in a position P20, the differential pressure then being known being cut to the other balance sheets or positions P being divided.
  • a mass flow for the waste gas or process air can now be calculated from the respective differential pressure, the temperature and the flow parameters.
  • a respective total mass flow is made up of the mass flows for exhaust gas, secondary air, primary and secondary fuel.
  • the actually measured values for pressure and temperature at the position P 10 can be compared by the control device with the calculated measured values, whereby the calculation can be adapted to the actually measured values by an iterative repetition of the calculation by means of parameter variation.
  • the total mass flow calculated in this way for position P 10 is in turn divided over the subsequent positions P, as described above, and calculated for the respective positions P, taking into account leakage air, etc.
  • the resulting enthalpy flows and volume flows for the respective positions P are then further processed by the control device.
  • a difference in enthalpy flows and a ratio of the enthalpy flows and the volume flows is calculated.
  • the control device Since the key figures for a normal plant condition of the kiln 10 or the furnace unit 11 are known and stored in the control device, the control device compares the determined key figures or actual key figures with the assumed key figures or target key figures for a normal plant state. Depending on the result of the comparison, the control device can identify a blockage and/or a leak in the area of one of the positions PI to P20. In the comparison with the assumed key figures, the control device can also determine a probability in a range from 0% to 100% for the presence of this blockage or leakage.
  • control device detects blockages in heating channel 12 in sections 37 and 38 up to measuring ramp 27, blockages in heating channel 12 between measuring ramp 27 and fire zone 19, leaks in heating channel 12 in the area of sections 37 and 38 and a general condition of the heating channel 12 identified. If the control device identifies a blockage and/or a leak, it can first issue an alarm and/or stop fuel supply to the burner ramps 16 of the affected heating channel 12, which puts the furnace 10 in a safe operating state.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a process sequence for identifying blockages and/or leaks in a furnace using the control device.
  • a method step 43 as previously described, an enthalpy flow is determined for the respective positions P1 to P20.
  • a difference and a ratio of enthalpy flows of selected positions P are calculated.
  • the control device determines characteristic numbers from the calculation of the differences and ratios and compares them with one another.
  • these key figures are compared with the key figures required for a normal system state. The assumed key figures are stored in the control device.
  • the control device outputs a status of the furnace as a result of the comparison.

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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 für zumindest zwei Sektionen jeweils ein Enthalpiestrom ermittelt wird, wobei eine Differenz der jeweiligen Enthalpieströme als eine Kennzahl bestimmt wird, wobei die so bestimmte Kennzahl mit einer vorausgesetzten Kennzahl verglichen wird, wobei anhand des Vergleichs ein Status des Brennofens 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, insbesondere 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 i st, wobei mittels der Brennerrampe Prozessluft 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 Steuerungsvorrichtung der Ofeneinheit gesteuert wird. Das vorliegende Verfahren bzw. die Vorrichtung findet beispielsweise Anwendung bei der Herstellung von Anoden, die für die Schmelzflusselektrolyse zur Herstellung von Primäraluminium benötigt werden. Diese Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper werden aus Petrolkoks unter Zusatz von Pech als Bindemittel in einem Formungsverfahren als sogenannte „Grüne Anoden“ oder „Rohanoden“ hergestellt, die nachfolgend dem Formungsverfahren in einem Anodenbrennofen bzw. Brennofen gesintert werden. Dieser Sintervorgang findet in einem definiert ablaufenden 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 zusammengesetzten, 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 aufgeheizt werden. Entsprechend dem Stand der Technik, wie er beispielsweise aus der WO 2013/044968 Al bekannt ist, werden dabei die verschiedenen, vorgenannten Zonen durch eine wechselnd fortlaufende Anordnung 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 Ofenkammern bzw. Heizkanäle ist die Feuerzone definiert, die zwischen der Aufheizzone und der Kühlzone angeordnet i st. 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 Feuerzone hindurch in die Aufheizzone und von dieser als Rauchgas bzw. Abgas durch eine Rauchgasreinigungsanlage geleitet und in die Umgebung abgegeben. 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 Zeitabständen 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 Anodenbrennöfen, welche in unterschiedlichen Bauarten als offener oder geschlossener 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 Verbrennung 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 indirekt durch eine Auswertung von Druck- und Temperaturmessungen an den Heizkanälen sowie Stellsignalen einer Prozessteuerung bestimmt. Alternativ wird versucht, den Volumenstrom durch eine indirekte Messung, beispielsweise eine Druckmessung im Heizkanal und deren Verhältnis zu einer Absauglei stung der Absaugrampe, wie in der WO 2013/044968 Al näher beschrieben, zu bestimmen. Selbst bei einer genaueren Bestimmung des Volumenstroms kann j edoch eine ordnungsgemäße Funktion des Brennofens entsprechend einer gewünschten bzw. optimalen Brennkurve nicht sichergestellt werden, wenn z.B . eine Heizkanalabdeckung 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 regelmäßigen Zeitab schnitten durchgeführt. Wird eine Fehlfunktion des Brennofens erkannt, beispielsweise verursacht durch eine Blockade oder Leckage im Heizkanal, wird diese Blockade oder Leckage dann manuell durch das Ofenpersonal beseitigt. Da ein Ofenrundgang in Zeitabständen von beispielsweise bis zu vier Stunden durchgeführt wird, können aus einer Blockade oder Leckage resultierende 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 Anspruchs 1 , eine Steuerungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 19 und einen Brennofen mit den Merkmalen des Anspruchs 20 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 Ofeneinheit eine Aufheizzone, eine Feuerzone und eine Kühlzone umfasst, die ihrerseits aus zumindest eine 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 Verbrennungsluft bzw. Prozessluft in den Heizkanälen der Feuerzone erhitzt und mittel s der Absaugrampe Heißluft bzw. Abgas aus den Heizkanälen der Aufheizzone abgesaugt wird, wobei ein Betrieb der Rampen mittels einer Steuerungsvorrichtung der Ofeneinheit gesteuert wird, wobei mittels der Steue- rungsvorrichtung für zumindest zwei Sektionen j eweils ein Enthalpiestrom ermittelt wird, wobei eine Differenz der j eweiligen Enthalpieströme als eine Kennzahl bestimmt wird, wobei die so bestimmte Kennzahl mit einer vorausgesetzten Kennzahl verglichen wird, wobei anhand des Vergleichs ein Status des Brennofens bestimmt wird.
Mittels der Steuerungsvorrichtung wird ein Enthalpiestrom der j eweiligen Sektionen bestimmt, wobei der Enthalpiestrom beispielsweise mittels eines mathematischen Modells von der Steuerungsvorrichtung berechnet werden kann. Unter dem Enthalpiestrom wird die in einer Zeiteinheit in der betreffenden Sektion transportierte Enthalpie bzw. die in der Prozessluft in den Heizkanälen transportierte Enthalpie verstanden. Alternativ kann der Enthalpiestrom leicht über ein Verhältnis eines j eweiligen Drucks und eines j eweiligen Volumenstroms in einer Mehrzahl von Heizkanälen berechnet werden. Da die Sektionen in einer Reihenschaltung miteinander verbunden sind, verändert sich ein Enthalpiestrom in einer Strömungsrichtung über nachfolgende Sektionen hinweg, was sich auch auf einen Betriebszustand des Brennofens auswirkt. Folglich berechnet die Steuerungsvorrichtung für zumindest zwei Sektionen den j eweiligen Enthalpiestrom und in einem weiteren Schritt eine Differenz der j eweiligen Enthalpieströme. Die Differenz bzw. die Differenzen werden als eine Kennzahl bzw. Ist-Kennzahl bestimmt, wobei die Kennzahl die Differenz selbst oder auch nur das sich durch die Differenz ergebende Vorzeichen sein kann. Weiter erfolgt ein Vergleich der Ist- Kennzahl mit einer vorausgesetzten Kennzahl bzw. einer Soll-Kennzahl, die bei einem Normalbetrieb des Brennofens vorliegt. Unter einem Normalbetrieb wird hier ein störungsfreier Betrieb, das heißt ein Betrieb ohne Blockaden oder Leckagen der Heizkanäle verstanden. Liegt eine wesentliche Abweichung der Ist-Kennzahl von der Soll-Kennzahl vor, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Betriebszustand des Brennofens durch eine Leckage und/oder eine Blockade eines Heizkanals gestört. Ergibt sich keine wesentliche Abweichung der betreffenden Kennzahlen, kann von einem Normalbetrieb des Brennofens ausgegangen werden. Die Bestimmung der Kennzahlen und der Verhältnisse kann leicht rechnerisch bzw. mathematisch, beispielsweise mit einem Computerprogrammprodukt der Steuerungsvorrichtung berechnet werden. Somit kann leicht festgestellt werden, ob ein Verhältnis der j eweiligen Kennzahlen einem vorausgesetzten Betriebszustand des Brennofens bzw. einer Brennkurve entspricht oder davon abweicht. Im Falle einer Abweichung kann es durch die Leckage und/oder Blockade eines Heizkanals zu kritischen Betriebszuständen des Brennofens kommen. Diese Abweichung kann beispielsweise von der Steuerungsvorrichtung signalisiert werden, um das Ofenpersonal zu informieren, so dass das Ofenpersonal abweichend von turnusmäßigen Ofenrundgängen eine Fehlersuche oder auch eine manuelle Anpassung vornehmen kann. Besonders vorteilhaft ist, dass eine Identifikation eines Zustands eines Heizkanals bzw. eines Status des Brennofens ausschließlich auf einem Vergleich von mathematisch ermittelten Prozessgrößen beruht. Durch die Verwendung von Kennzahlen und damit einem Verzicht auf konkrete Absolutwerte bzw. Grenzwerte für Prozessgrößen wird es möglich, die Bestimmung des Status über einen langen Zeitraum sicher durchzuführen. Da keine Absolutwerte bzw. Grenzwerte als Parameter verwendet werden, ist das Verfahren tolerant gegenüber zum Beispiel einer Alterung des Brennofens und den damit einhergehenden Veränderungen im Betriebsverhalten. Insgesamt kann so ein verbesserter Betrieb des Brennofens bei gleichzeitig einer Vermeidung von gefährlichen Betriebszuständen sichergestellt werden. Insbesondere können auch hohe Emissionen und Brennstoffver- bräuche, die sich durch Störungen ergeben können, vermieden werden.
Der Enthalpiestrom kann mittels der Steuerungsvorrichtung aus einem Verhältnis eines j eweiligen Drucks, einer j eweiligen Temperatur und eines j eweiligen Massenstroms bzw. Volumenstroms in dem Heizkanal berechnet werden. Dabei können bekannte Stoffeigenschaften eines Abgases bzw. der Prozessluft berücksichtigt werden. Vorteilhaft ist es auch, wenn der Enthalpiestrom im Heizkanal der Aufheizzone und/oder der Feuerzone bestimmt wird. Da sich hier gegebenenfalls durch das j eweilige Brennverfahren bedingte Massenstromunterschiede ergeben, können auch diese berücksichtigt werden. So kann ein Massenstrom im Heizkanal der vorgenannten Zonen j eweil s getrennt voneinander bestimmt werden. Somit wird eine differenzierte Betrachtung des Betriebszustandes in den j eweiligen Zonen des Brennofens möglich. Auch kann der Massenstrom noch genauer bestimmt werden, wenn aus einen Temperaturgradienten über die j eweiligen Sektionen bzw. Heizkanäle eine Dichteänderung von Luft in dem Heizkanal berechnet wird, und diese Dichteänderung bei der Bestimmung des Massenstroms berücksichtigt wird.
Die Steuerungsvorrichtung kann als Status des Brennofens eine Blockade und/oder Leckage des Heizkanals identifizieren, wobei die Steuerungsvorrichtung einen Alarm ausgeben und/oder eine Brennstoffzufuhr der Brennerrampe stoppen kann. Sofern kein sicherer Betriebszustand herstellt werden kann, kann der Brennofen durch Abschaltung der primären Brennstoffzufuhr der Brennerrampe bzw. von Brennern der Brennerrampe in einen sicheren Betriebszustand versetzt werden. Auch kann vorgesehen sein, dass nach einer Erkennung einer Leckage oder einer Blockade des Heizkanal s zunächst eine Meldung bzw. ein Alarm ausgegeben wird, wobei dann das Ofenpersonal den betroffenen Heizkanal begutachten und gegebenenfalls die Betriebsstörung beseitigen kann.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann ein Volumenstrom der Sektionen zwischen der Absaugrampe und der Kühlrampe auf Basis eines im Heizkanal gemessenen Drucks oder anderer physikalischer Größe im Heizkanal bestimmt werden. Dieser Volumenstrom kann mittels eines mathematischen Modells von der Steuerungsvorrichtung berechnet werden. Beispielsweise kann in j eder Sektion und am Ausgang der Feuerzone ein Druck im Heizkanal gemessen werden. Weiter kann mittels der Steuerungsvorrichtung aus einem Verhältnis von Absaugleistung und Druck in der Absaugrampe und einem Verhältnis von Absaugleistung und Druck im Heizkanal der Volumenstrom im Heizkanal bestimmt werden. Die betreffenden Verhältnisse können j eweils getrennt voneinander gebildet und der Volumenturm daraus abgeleitet werden. Mittels der Steuerungsvorrichtung kann weiter eine Konsistenz von Volumenstrom und Enthalpiestrom berechnet werden, wobei auf Basis der Berechnung eventuelle Falschluftmengen der Heizkanäle bestimmt werden können. Sofern der Volumenstrom und der Enthalpiestrom von einem vorausgesetzten Verhältnis abweichen, kann dies ebenfalls auf eine mögliche Betriebsstörung hinweisen.
Mittels der Strömungsvorrichtung kann für zumindest j eweils eine Position P an den Sektionen ein Enthalpiestrom ermittelt werden, wobei anhand des Vergleichs ein Status des Heizkanals, der Sektion und/oder der j eweiligen Position P bestimmt werden kann. Unter der Position P ist ein realer oder angenommener Punkt innerhalb eines Heizkanals einer Sektion zu verstehen. Eine Sektion kann dabei eine Mehrzahl von Positionen Pn aufweisen, beispielsweise an j eder Öffnung des Heizkanals. Beispielsweise kann der Heizkanal in 20 unterschiedliche Positionen P I bis P20 unterteilt werden. Jede Position P wird dann von der Steuerungsvorrichtung als ein Bilanzbereich klassifiziert. Jeder Bilanzbereich bzw. j ede Position P hat einen strömungstechnischen Ein- und Ausgang derart, dass j eder Position P Betriebsparameter zugeordnet werden. Diese Betriebsparameter werden tatsächlich gemessen oder durch ein rechnerisches Modell ermittelt. Da in Strömungsrichtung der Prozessluft in den Heizkanälen ein Betriebsparameter, wie beispielsweise eine Temperatur stets von der in Strömungsrichtung vorgelagerten Temperatur abhängig ist, bewirkt eine Temperaturänderung an einer in Strömungsrichtung ersten Position P I eine Temperaturänderung in allen nachfolgenden Positionen P l +n. Durch dieses Modell der Bilanzierung von Betriebsparameter j e Position P bzw. der j eweiligen Enthalpieströme kann ein Status des betreffenden Heizkanals noch genauer ermittelt werden.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann ein Enthalpiestrom aller Positionen Pn bestimmt werden. Dies ist zwar nicht zwingend notwendig, da nicht alle Positionen P I bzw. Züge von Heizkanälen in eine Bestimmung der Kennzahlen miteinbezogen werden müssen, j edoch wird ein Status des j eweiligen Heizkanals dann noch genauer ermittelbar. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in j edem Zug eines Heizkanals ausgehend von einer Messrampe bzw. Nullrampe bis hin zu einer Ab saugrampe eine Position P definiert wird.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann für die j eweilige Position P, vorzugsweise für alle Positionen Pn des Brennofens, ein Summenmassenstrom ermittelt werden, wobei der Summenmassenstrom aus Teilmassenströmen eines primären Brennstoffs, eines sekundären Brennstoffs, angesaugter Falschluft und/oder eines Abgases der in einer Strömungsrichtung vorangehenden Position Pn- 1 ermittelt werden kann. Der primäre Brennstoff und der sekundäre Brennstoff können mittels der Steuerungsvorrichtung messtechnisch oder rechnerisch ermittelt werden. Die an der j eweiligen Position P angesaugte Falschluft wird während eines regelmäßigen Betrieb s des Brennofens durch einen im Heizkanal vorhanden Unterdrück aus der Umgebungsluft angesaugt. Diese Falschluft kann zu j eder Position P als eine Vorgabe bzw. ein Betriebsparameter in der Steuerungsvorrichtung gespeichert sein. Das sich aus der verbrannten Brennstoffmenge ergebende Abgas kann von der Steuerungsvorrichtung aus der Brennstoffmenge bzw. Gesamtbrennstoffmenge errechnet werden. Aus diesen Teilmassenströmen berechnet die Steuerungsvorrichtung dann den Summenmassenstrom für die j eweilige Position P, insbesondere unter Berücksichtigung der Teilmassenströme der vorangehenden Position Pn- 1 . Insgesamt wird es so möglich über die Länge des Heizkanals für j ede Position Pn des Heizkanals einen j eweiligen Summenmassenstrom zu ermitteln. Die j eweiligen Summenmassenströme können wiederum zur Bestimmung eines Druckverlustes entlang des betreffenden Heizkanal s genutzt werden. So kann ein Differenzdruck zwischen benachbarten Positionen P bestimmt werden. Die j eweiligen ermittelten Drücke und Massenströme für j ede der Positionen Pn können somit zu einer besonders genauen Ermittlung des Enthalpiestromes genutzt werden. Mittels der Steuerungsvorrichtung kann eine primäre Brennstoffmenge der Brennerrampe ermittelt werden, wobei mittels der Steuerungsvorrichtung eine sekundäre Brennstoffmenge der Aufheizzone und/oder der Brennerzone in Abhängigkeit zumindest einer Stoffeigenschaft der kohlenstoffhaltige Körper bestimmt werden kann. Mit der Brennerrampe bzw. Brennern der Brennerrampe, vorzugsweise mehreren Brennerrampen, wird regelmäßig ein Brennstoff, wie Gas oder Öl, verbrannt. Bezogen auf ein Teilabschnitt 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 Mengenzähler oder dergleichen, ermittelt werden. Die sekundäre Brennstoffmenge kann beispielsweise eine Brennstoffmenge an Pech sein, welches in den kohlenstoffhaltigen Körpern bzw. Rohanoden enthalten ist. Pech wird regelmäßig als ein Bindemittel in einem Formungsverfahren von Rohanoden verwendet. Das Pech bzw. Pechdestillate können bei einer Temperatur zwi schen 200°C und 600°C freigesetzt 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 j eweiligen 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 Pechdestillat oder anderen den Rohanoden enthaltenen als Brennstoff nutzbaren Stoffen ergibt sich eine Änderung eines Verhältnisses von Brennstoffmenge und Prozessluft. Insofern ist es vorteilhaft, wenn die Steuerungsvorrichtung die sekundäre Brennstoffmenge bestimmen kann. Diese Bestimmung kann beispielswese gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform über eine Menge an in den Rohanoden vorhandenem Pech erfolgen. Beispielsweise kann eine fortlaufende Bestimmung der sekundären Brennstoffmenge durch eine Ermittlung des Aufheizens der kohlenstoffhaltigen 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 und/oder aus Stellwerten der Brennerrampe 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 bei spielsweise 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 Brennstoffmenge 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 Pechdestillaten, sodass bei einer bekannten Stoffeigenschaft der kohlenstoffhaltigen 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 kohlenstoffhaltigen Körpern als eine Referenzmessung durchgeführt werden. Die Steuerungsvorrichtung kann diese Messwerte speichern und j e 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 kohlenstoffhaltigen Körper ein Verkokungsgrad und damit eine von dem kohlenstoffhaltigen 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 Modells berechnen. Diese Berechnung kann unter Einbeziehung der von der Steuerungsvorrichtung gemessenen Temperaturen in den Heizkanälen des Brennofens erfolgen. Weiter kann die j eweilige Temperatur an der Absaugrampe, an der Brennerrampe und in Heizkanälen weiterer Sektionen gemessen werden. Aus diesen dann im Wesentlichen gleichzeitig gemessenen Temperaturen des Brennofens kann die Steuerungsvorrichtung die Temperatur der j eweiligen kohlenstoffhaltigen Körper berechnen. Diese Berechnung kann unter Berücksichtigung weiterer Betrieb sparameter des Brennofens erfolgen. Auch kann die Berechnung auf Basis von Erfahrungswerten, die beispielsweise durch mathematische Funktionen 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 berechnen. 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.
Von der Steuerungsvorrichtung kann ein Anschlusskanal an der Absaugrampe al s eine Position P I , der Heizkanal an einem Messwertaufnehmer zur Temperaturmessung und Strömungsrichtung vor der Absaugrampe als eine Position P7, der Heizkanal an einer Messrampe in Strömungsrichtung vor dem Messwertaufnehmer als eine Position P 10 und/oder der Heizkanal an der Brennerrampe in Strömungsrichtung vor der Messrampe als eine Position P 13 verwendet werden. Bereits durch die Verwendung dieser Positionen P zur Ermittlung des Status des Heizkanals kann dieser Vergleichsweise verlässlich ermittelt werden.
Von der Steuerungsvorrichtung kann j eweils als Kennzahl die Differenz der Enthalpieströme von Position P7-P 1 , P 10-P7 und/oder P 13 -P 10, j eweils ein Verhältni s der Enthalpieströme der Positionen P l , P7 und/oder P 10 zu P 13 , und j eweils die Volumenströme in der Position P I , P7, P 10 und/oder P 13 , berechnet werden. Mit den an diesen Positionen P gemessenen bzw. berechneten Temperaturen und aus den berechneten Summenmassenströmen können, bei spielsweise unter Berücksichtigung von temperaturabhängigen Stoffkennwerten der Prozessluft, die j eweiligen Enthaltpieströme an diesen Positionen P von der Steuerungsvorrichtung ermittelt werden. Die Differenzen der Enthalpieströme bzw. Volumenströme der betreffenden Positionen P sowie deren Verhältnisse können einfach zur Bestimmung der Kennzahlen genutzt werden. Beispielsweise kann ein Normalzustand des Brennofens bzw. ein störungsfreier Betrieb dadurch definiert werden, dass die Differenzen der Enthal- pieströme immer positiv sind, ein Verhältnis der Enthalpieströme: Position 10/Position P 13 > Position P7/Position P30 > Position P l/Position P 13. Von dem so definierten Normalbetrieb abweichende Betriebszustände können dann al s Störung definiert sein.
Von der Steuerungsvorrichtung kann ausgehend von einer Nulldruckrampe, als eine Position P20 in Strömungsrichtung vor der Brennerrampe, für nachfolgende Position Pn- 1 ein j eweiliger Druck im Heizkanal berechnet werden. Da an der Nulldruckrampe bzw. der Position P20 ein Druck regelmäßig 0 Pa beträgt, kann hiervon ausgehend für die nachfolgenden Positionen Pn- 1 ein Druckabfall berechnet werden, ohne diesen Druckabfall an diesen Positionen Pn- 1 zu messen. Weiter kann der Druck in den einzelnen Positionen Pn- 1 dann zur Bestimmung eines j eweiligen Volumenstroms bzw. Massenstroms für diese Positionen Pn- 1 genutzt werden.
An der Messrampe kann ein Druck und/oder eine Temperatur gemessen werden, wobei die Steuerungsvorrichtung einen berechneten Druck und/oder eine Temperatur nach dem gemessenen Druck und/oder der Temperatur korrigieren kann. Die an der Position P 10 befindliche Messrampe kann folglich zur Korrektur des errechneten Drucks und/oder der Temperatur an der errechneten Position P 10 genutzt werden. Beispielsweise kann zunächst eine Berechnung des Drucks und/oder der Temperatur an der Messrampe von der Steuerungsvorrichtung ausgeführt werden, wobei die Berechnung durch Parametervariation solange iterativ wiederholt werden kann, bis eine ausreichende Übereinstimmung zwischen dem gemessenen und dem berechneten Druck bzw. der Temperatur an der Messrampe erreicht wird. Die j eweiligen Kennzahlen für die übrigen Position P, an denen keine Messung möglich ist, können so noch genauer bestimmt werden.
Die Steuerungsvorrichtung kann einen Vergleich der von der Steuerungsvorrichtung bestimmten Kennzahl mit vorgegebenen Vorzeichen von vorausgesetzten Kennzahlen und/oder Verhältnissen von vorausgesetzten Kennzahlen durchführen, wobei anhand des Vergleichs der Status des Heizkanals bestimmt werden kann. Beispielsweise kann eine Blockade im Heizkanal zwischen der Messrampe und einen Messfühler einer Brennerrampe bestimmt werden, wenn eine Differenz der Enthalpieströme Position P7 - Position P I negativ ist, und wenn eine Relation der Differenzen Position P7 - Position P I < Position P 13 - Position P 10 < Position P 10 - Position P7 ist, und wenn eine Relation der Enthalpiestromverhältnisse Position P 10/Position P 13 > Position P l/Position P 13 > Position P7/Position P 13 ist, und wenn die j eweiligen Volumenströme Position P7 < Position P I < Position P 10 < Position P 13 sind. Sind diese Bedingungen erfüllt, kann die Steuerungsvorrichtung eine teilwei se oder totale Blockade zwischen der Position P7 und der Position P 13 identifizieren und weiterverarbeiten. Weiter kann die Steuerungsvorrichtung eine Blockade im Heizkanal zwischen der Position 10 und einer letzten Brennerrampe mit der Position P 15 identifizieren, wenn eine Differenz der Enthalpieströme Position P7 - Position P I negativ ist, und wenn eine Relation der Differenzen Position P7 - Position P I < Position P 13 - Position P 10 < Position P 10 - Position P7 ist, und die j eweiligen Volumenströme Position P7 < Position P 10 < Position P I < Position P 13 sind. Sind alle Bedingungen erfüllt, wird von der Steuerungsvorrichtung der Zustand einer teilweisen oder totalen Blockade zwischen der Mess- und der Brennerrampe im Heizkanal ermittelt. Eine Identifikation einer Leckage im Heizkanal im Bereich der Brennerrampe bzw. der Brennerrampen kann dann vorliegen, wenn eine Differenz der Enthalpieströme Position P7 - Position P I negativ ist, und wenn eine Relation der Differenzen Position P7 - Position P I < Position P 10 - Position P7 < Position P 13 - Position P 10 ist, und wenn eine Relation der Enthalpiestromverhältnisse Position P l/Position P 13 > Position P 10/Position P 13 > Position P7/Position P 13 sind. Sind diese Bedingungen erfüllt, kann die Steuerungsvorrichtung als einen Status eine Leckage im Heizkanal bestimmen. Weiter kann die Steuerungsvorrichtung einen Vergleich der von der Steuerungsvorrichtung bestimmten Kennzahlen mit in der Steuerungsvorrichtung gespeicherten Kennzahlen durchführen, wobei anhand des Vergleichs eine Wahrscheinlichkeit des Status des Heizkanals bestimmt werden kann. Die Steuerungsvorrichtung kann durch den Vergleich mit einer Standardsituation die Wahrscheinlichkeit im Bereich von 0 bis 100 % für das Vorhandensein einer Blockade bzw. einer Leckage im Heizkanal ermitteln und weiterverarbeiten. Diese ermittelte Wahrscheinlichkeit kann dem Ofenpersonal als Information zur Verfügung gestellt oder für eine weitere Übergabe an eine Steuerung des Brennofens weiterverarbeitet werden, beispielsweise zum Auslösen einer Unterbrechung einer Brennstoffzufuhr an der Brennerrampe.
Mittels der Steuerungsvorrichtung kann für die j eweiligen Positionen P der Aufheizzone und/oder der Feuerzone, in Abhängigkeit einer Gestalt des Heizkanal s ein Verlust eines Drucks im Heizkanal und/oder eine eventuelle Falschluftmenge berücksichtigt werden. Die Falschluftmenge kann mittels eines mathematischen Modell s von der Steuerungsvorrichtung berechnet werden. Die Falschluftmenge kann beispielsweise iterativ, auf Basis von Erfahrungswerten, die durch mathematische Funktionen repräsentiert sind, berechnet werden. Die in die Heizkanäle eingebrachte Luftmenge kann beispielsweise 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 Verstellung der Drosselklappe variiert werden, so dass die in die Heizkanäle eingebrachte Luftmenge unter anderem von dem eingestellten Querschnitt des Ansaugkanals abhängt. Wenn eine Drosselklappe oder ähnliche derartige Einrichtung verwendet wird, kann daher aus einer Klappenposition, beispielsweise angegeben in Winkelgrad relativ zum Ansaugkanal, 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 Ventilatoren zu ermitteln.
Von der Steuerungsvorrichtung kann der Volumenstrom und/oder der Enthalpiestrom geregelt werden. Diese Regelung 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 Prozessluft und der primären Brennstoffmenge und/oder sekundären Brennstoffmenge, 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 j ederzeit sichergestellt werden, dass ein Verhältnis von Prozessluft und Brennstoffmenge nicht soweit abweicht, dass sich gefährliche Betrieb szustände 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 Betätigung 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 Steuerungsvorrichtung vorgegebenes Soll-Verhältnis von Prozessluft und der Gesamtbrennstoffmenge 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 kohlenstoffhaltigen Körpern, insbesondere 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 Ab saugrampe 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 Aufheizzone absaugbar ist, wobei ein Betrieb der Rampen mittel s der Steuerungsvorrichtung der Ofeneinheit steuerbar ist, wobei mittels der Steuerungsvorrichtung eine Brennstoffmenge der Brennerrampe ermittelbar ist, wobei mittels der Steuerungsvorrichtung für zumindest zwei Sektionen j eweils ein Enthalpiestrom ermittelbar ist, wobei eine Differenz der j eweiligen Enthalpieströme als eine Kennzahl bestimmbar ist, wobei die so bestimmte Kennzahl mit einer vorausgesetzten Kennzahl vergleichbar ist, wobei anhand des Vergleichs ein Status des Brennofens bestimmbar ist. Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwie- sen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen einer Steuerungsvorrichtung ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Verfahrensanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Brennofen, insbesondere Anodenbrennofen, umfasst eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung. Weitere Ausführungsformen eines Brennofens ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Verfahrensanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
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 perspektivi schen Ansicht;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ofeneinheit des Brennofens in einer Längsschnittansicht;
Fig. 3 eine Temperaturverteilung in der Ofeneinheit;
Fig. 4 eine Teildarstellung der Ofeneinheit aus Fig. 2;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm für eine Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb eines Brennofens.
Eine Zusammenschau der Fig. 1 und 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Anodenbrennofen bzw. Brennofens 10 mit einer Ofeneinheit 1 1. 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 dargestellten Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper. Die Heizkanäle 12 verlaufen mäanderförmig in Längsrichtung des Brennofens 10 und weisen in regelmäßigen Abständen Heizkanalöffnungen 14 auf, die j eweils mit einer hier nicht näher dargestellten Heizkanalabdeckung abgedeckt 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 Produktionsprozesses der Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper wird die Ofeneinheit 1 1 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 Anodenbrennofen 10 befindlichen Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen 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 j eweils über einen Anschlusskanals 23 an einer Heizkanalöffnung 14 angeschlossen, wobei hier eine Drosselklappe 24 am Anschlusskanal 23 angeordnet ist. Weiter ist ein hier nicht dargestellter Messwertaufnehmer zur Druckmessung innerhalb des Sammelkanals 21 und ein weiterer Messwertaufnehmer 25 zur Temperaturmessung in j edem Heizkanal 12 unmittelbar vor dem Sammelkanal 21 angeordnet und über eine Datenleitung 26 mit diesem verbunden. In der Aufheizzone 18 ist darüber hinaus eine Messrampe 27 mit Messwertaufnehmern 28 für j eden 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 zwei bis vier, bevorzugt drei Brennerrampen 16 mit Brennern 30 und Messwertaufnehmern 3 1 für j eden Heizkanal 12 aufgestellt. Die Brenner 30 verbrennen j eweil s im Heizkanal 12 einen entzündbaren Brennstoff, wobei mittels der Messwertaufnehmer 3 1 eine Brennertemperatur gemessen wird. So wird es möglich, im Bereich der Feuerzone 19 eine gewünschte Brennertemperatur einzustellen.
Die Kühlzone 20 umfasst die Kühlrampe 17, welche aus einem Zuführkanal 32 mit j eweiligen 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 erwärmt. 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 oder auch eine sogenannte Nulldruckrampe 35 mit Messwertaufnehmern 36 angeordnet. Die Messwertaufnehmer 36 dienen zur Erfassung eines Drucks in den j eweiligen 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 Überdruck 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 j eweils in Sektionen 37 bis 42 angeordnet, wobei die Sektionen 37 bis 42 ihrerseits j eweils 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 1 1 des Brennofens 10 in einer Teildarstellung. Insbesondere wird ein Betrieb des Brennofens 10 bzw. der Absaugrampe 15, der Brennerrampe 16 und der Kühlrampe 17 mittels einer hier nicht dargestellten Steuerungsvorrichtung der Ofeneinheit 1 1 gesteuert, wobei die Steuerungsvorrichtung zumindest eine Einrichtung zur Datenverarbeitung, beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung oder einen Computer, umfasst, mit dem ein Computerprogrammprodukt bzw. zumindest eine Software ausgeführt wird. Mittels der Steuerungsvorrichtung wird zumindest für zwei der Sektionen 37 bis 42 ein Enthalpiestrom ermittelt, wobei eine Differenz der j eweiligen Enthalpieströme als eine Kennzahl bestimmt wird, wobei die so bestimmte Kennzahl mit einer vorausgesetzten Kennzahl verglichen wird, wobei anhand des Vergleichs ein Status des Brennofens 10 bzw. der Ofeneinheit 1 1 bestimmt wird.
An den Sektionen 37 bis 41 sind an dem hier gezeigten Beispiel Positionen P I bis P20 definiert, die Bilanzbereiche repräsentieren für die die Steuerungsvorrichtung einen Enthalpiestrom und einen Volumenstrom ermittelt. Die Positionen P I bis P20 sind an dem Brennofen 10 so verteilt, dass mögliche den Enthalpiestrom und den Volumenstrom beeinflussende anlagentechnische Gestaltungsmerkmale des Brennofens Berücksichtigung finden. Insbesondere ist in dem hier gezeigten Bespiel der Anschlusskanal 23 durch die Position P I , die Heizkanalöffnung 14 für die Absaugrampe 15 durch die Position P4 eine Abdichtung des Heizkanals 12 durch die Position P5, der in der Fig. 2 dargestellte Messwertaufnehmer 25 durch die Position P7, der in der Fig. 2 dargestellte Messwertaufnehmer 28 durch die Position P 10, der Messwertaufnehmer 3 1 durch die Positionen P 13 bis P 18 und der bzw. die Messwertaufnehmer 36 durch die Position P20 repräsentiert. Oberhalb der Positionen P 14 bis P 19 sind Brenner 30 positioniert. Die Position P20 entspricht damit der Nulldruckrampe 35 und die Position P 10 der Messrampe 27. Die Positionen P I bis P5 betreffen die Ab saugrampe 15.
Für j ede der Position P I bis P20 wird in der Steuerungsvorrichtung ein Wert für eine mögliche Leckage bzw. Falschluft angegeben. Die j eweiligen Volumenströme werden mit den tatsächlich gemessenen oder ermittelten Temperaturen und Drücken aus dem so identifizierten Masseströmen ermittelt. Die j eweiligen Enthalpieströme der Prozessluft können nun aus den bekannten Stoffeigenschaften der Prozessluft und den Massenströmen errechnet werden. Dies erfolgt mittels der Steuerungsvorrichtung, die eine primäre Brennstoffmenge der Brennerrampen 16 ermittelt. Weiter wird mittels der Steuerungsvorrichtung eine Temperatur der hier nicht dargestellten Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper berechnet und auf dieser Basis eine sekundäre Brennstoffmenge der Aufheizzone 18 in Abhängigkeit zumindest einer Stoffeigenschaft der Anoden bzw. kohlenstoffhaltigen Körper ermittelt. Die Steuerungsvorrichtung errechnet aus der primären Brennstoffmenge und der sekundären Brennstoffmenge eine Gesamtbrennstoffmenge.
Weiter wird in einer Position P 10 und in einer Position P20 ein Druck gemessen, wobei der dann bekannte Differenzdruck auf die übrigen Bilanzab schnitte bzw. Positionen P aufgeteilt wird. Für j edes Bilanzgebiet bzw. Position P kann nun aus den dem j eweiligen Differenzdruck, der Temperatur und den strömungstechnischen Parametern ein Massenstrom für das Abgas- bzw. die Prozessluft errechnet werden. Ein j eweiliger Summenmassenstrom setzt sich dabei aus den Massenströmen für Abgas, Falschluft, primären und sekundären Brennstoff zusammen. Mit den so ermittelten Summenmassenströmen für die betreffenden Bilanzgebiete wird es möglich ausgehend von der Nulldruckrampe 35 bzw. der Position P20 einen Druckverlust für die nachfolgenden Positionen Pn- 1 insbesondere bis zur Position P 10 zu ermitteln. Die tatsächlich an der Position P 10 gemessenen Messwerte für Druck und Temperatur können von der Steuerungsvorrichtung mit den errechneten Messwerten verglichen werden, wobei durch eine iterative Wiederholung der Berechnung mittels Parametervariation eine Anpassung der Berechnung an die tatsächlich gemessenen Werte erfolgen kann. Der so für die Position P 10 errechnete Summenmassenstrom wird wiederum über die nachfolgenden Positionen P, wie vorstehend beschrieben, aufgeteilt und unter Berücksichtigung von Falschluft, etc. für die j eweiligen Positionen P berechnet. Die sich hieraus ergebenden Enthalpieströme und Volumenströme für die j eweiligen Positionen P werden dann mittels der Steuerungsvorrichtung weiterverarbeitet. Insbesondere wird eine Differenz der Enthalpieströme sowie ein Verhältnis der Enthalpieströme und der Volumenströme errechnet. Diese Differenzen und Verhältnisse entsprechen einer Kennzahl, die auch durch ein mathematisches Vorzeichen repräsentiert sein kann. Da die Kennzahlen für einen normalen Anlagenzustand des Brennofens 10 bzw. der Ofeneinheit 1 1 bekannt und in der Steuerungsvorrichtung gespeichert sind, vergleicht die Steuerungsvorrichtung die ermittelten Kennzahlen bzw. Ist-Kennzahlen mit den vorausgesetzten Kennzahlen bzw. Soll-Kennzahlen für einen normalen Anlagenzustand. Je nach Ergebnis des Vergleichs kann die Steuerungsvorrichtung eine Blockade und/oder eine Leckage im Bereich einer der Positionen P I bis P20 identifizieren. Bei dem Vergleich mit den vorausgesetzten Kennzahlen kann die Steuerungsvorrichtung darüber hinaus eine Wahrscheinlichkeit in einem Bereich von 0 % bis 100 % für das Vorhandensein dieser Blockade oder Leckage ermitteln. Insbesondere i st vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung Blockaden im Heizkanal 12 in den Sektionen 37 und 38 bis zu der Messrampe 27, Blockaden im Heizkanal 12 zwischen der Messrampe 27 und der Feuerzone 19, Leckagen im Heizkanal 12 im Bereich der Sektion 37 und 38 sowie einen allgemeinen Zustand des Heizkanals 12 identifiziert. Sofern die Steuerungsvorrichtung eine Blockade und/oder Leckage identifiziert, kann diese zunächst einen Alarm ausgeben und/oder eine Brennstoffzufuhr an den Brennerrampen 16 des betroffenen Heizkanals 12 stoppen, wodurch ein sicherer Betriebszustand des Brennofens 10 hergestellt wird.
Die Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs zur Identifikation von Blockaden und/oder Leckagen an einem Brennofen mittels der Steuerungsvorrichtung. In einem Verfahrensschritt 43 wird, wie zuvor beschrieben, ein Enthalpiestrom für die j eweiligen Positionen P I bis P20 ermittelt. In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 44 wird eine Differenz und ein Verhältnis von Enthalpieströmen ausgewählter Positionen P berechnet. In dem Verfahrensschritt 45 werden von der Steuerungsvorrichtung aus der Berechnung der Differenzen und Verhältnisse Kennzahlen bestimmt und miteinander ins Verhältni s gesetzt. Im Verfahrensschritt 46 erfolgt ein Vergleich dieser Kennzahlen mit vorausgesetzten Kennzahlen für einen normalen Anlagenzustand. Die vorausgesetzten Kennzahlen sind in der Steuerungsvorrichtung gespeichert. Nachfolgend wird im Verfahrensschritt 47 von der Steuerungsvorrichtung ein Status des Brennofens als ein Ergebnis des Vergleichs ausgegeben.

Claims

Patentansprüche 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, 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, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung für zumindest zwei Sektionen jeweils ein Enthalpiestrom ermittelt wird, wobei eine Differenz der jeweiligen Enthalpieströme als eine Kennzahl bestimmt wird, wobei die so bestimmte Kennzahl mit einer vorausgesetzten Kennzahl verglichen wird, wobei anhand des Vergleichs ein Status des Brennofens bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Enthalpiestrom mittels der Steuerungsvorrichtung aus einem Verhältnis eines jeweiligen Drucks, einer jeweiligen Temperatur und eines jeweiligen Massenstroms in dem Heizkanal (12) berechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung als Status des Brennofens (10) eine Blockade und/oder Leckage des Heizkanals (12) identifiziert, wobei die Steuerungsvorrichtung einen Alarm ausgibt und/oder eine Brennstoffzufuhr der Brennerrampe (16) stoppt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung ein Volumenstrom der Sektionen (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.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung für zumindest j eweils eine Position P (PI bis P20) an den Sektionen (37, 38, 39, 40, 41, 42) ein Enthalpiestrom ermittelt wird, wobei anhand des Vergleichs ein Sta- tus des Heizkanals (12), der Sektion und/oder der jeweiligen Position bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung ein Enthalpiestrom aller Positionen Pn (PI bis P20) bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung für die jeweilige Position P (PI bis P20), vorzugsweise für alle Positionen Pn des Brennofens (10), ein Summenmassenstrom ermittelt wird, wobei der Summenmassenstrom aus Teilmassenströmen eines primären Brennstoffs, eines sekundären Brennstoffs, angesaugter Falschluft und/oder eines Abgases der in Strömungsrichtung vorangehenden Position Pn-1 ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung eine primäre Brennstoffmenge der Brennerrampe (16) ermittelt wird, wobei mittels der Steuerungsvorrichtung eine sekundäre Brennstoffmenge der Aufheizzone (18) und/oder der Brennerzone (19) in Abhängigkeit zumindest einer Stoffeigenschaft der kohlenstoffhaltigen Körper bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Brennstoffmenge in Abhängigkeit einer im Heizkanal (12) der Feuerzone (19) gemessenen Temperatur und/oder aus Stellwerten der Brennerrampe (16) mittels der Steuerungsvorrichtung berechnet wird. 29 Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Brennstoffmenge der Aufheizzone (18) in Abhängigkeit eines Masseverlustes, Verkokungsgrades und/oder einer Temperatur der kohlenstoffhaltigen Körper berechnet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuerungsvorrichtung ein Anschlusskanal (23) an der Absaugrampe (15) als eine Position PI, der Heizkanal (12) an einem Messwertaufnehmer (25) zur Temperaturmessung in Strömungsrichtung vor der Absaugrampe als eine Position P7, der Heizkanal an einer Messrampe (27) in Strömungsrichtung vor dem Messwertaufnehmer als eine Position P10 und/oder der Heizkanal an der Brennerrampe (16) in Strömungsrichtung vor der Messrampe als eine Position P13 verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuerungsvorrichtung jeweils als Kennzahl die Differenz der Enthalpieströme von Positionen P7 - Pl, P10 - P7 und/oder P13 - P10, jeweils ein Verhältnis der Enthalpieströme der Positionen Pl, P7 und/oder P10 zu P13, und jeweils die Volumenströme der Positionen Pl, P7, P10 und/oder P13, berechnet wird. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuerungsvorrichtung ausgehend von einer Nulldruckrampe (35), als eine Position P20, in Strömungsrichtung vor der Brennerrampe (16), für nachfolgende Positionen Pn-1 ein jeweiliger Druck im Heizkanal (12) berechnet wird. 30 Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an der Messrampe (27) ein Druck und/oder eine Temperatur gemessen wird, wobei die Steuerungsvorrichtung einen berechneten Druck und/oder eine Temperatur nach dem gemessenen Druck und/oder der Temperatur korrigiert. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung einen Vergleich der von der Steuerungsvorrichtung bestimmten Kennzahlen mit vorgegebenen Vorzeichen von vorausgesetzten Kennzahlen und/oder Verhältnissen von vorausgesetzten Kennzahlen durchführt, wobei anhand des Vergleichs der Status des Heizkanals (12) bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung einen Vergleich der von der Steuerungsvorrichtung bestimmten Kennzahlen mit in der Steuerungsvorrichtung gespeicherten Kennzahlen durchführt, wobei anhand des Vergleichs eine Wahrscheinlichkeit des Status des Heizkanals (12) bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung für die j eweiligen Positionen P der Aufheizzone (18) und/oder der Feuerzone (19), in Abhängigkeit einer Gestalt des Heizkanals (12) ein Verlust eines Drucks im Heizkanal (12) und/oder eine eventuelle Falschluftmenge berücksichtigt wird. 31 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuerungsvorrichtung ein Volumenstrom und/oder der Enthalpiestrom geregelt werden. 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 Körpern, 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 (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 Brennerrampe (16) der Ofeneinheit angeordnet ist, wobei mittels der Brennerrampe Prozessluft in den Heizkanälen der Feuerzone erhitzbar und mittels der Absaugrampe Abgas aus den Heizkanälen der Aufheizzone absaugbar ist, wobei ein Betrieb der Rampen mittels der Steuerungsvorrichtung der Ofeneinheit steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungsvorrichtung für zumindest zwei Sektionen jeweils ein Enthalpiestrom ermittelbar ist, wobei eine Differenz der jeweiligen Enthalpieströme als eine Kennzahl bestimmbar ist, wobei die so bestimmte Kennzahl mit einer vorausgesetzten Kennzahl vergleichbar ist, wobei anhand des Vergleichs ein Status des Brennofens bestimmbar ist. Brennofen (10), insbesondere Anodenbrennofen, mit einer Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 19.
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