CH671667A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Brennofen zur kontinuierlichen Erzeugung langgestreckter Kohlenstoffkörper mit gleichförmigem Querschnitt. Solche Kohlenstoffkörper werden beispielsweise als Kohlenstoffelektroden zum Einsatz in elektrischen Schmelzöfen verwendet, als Blöcke zur Herstellung von Auskleidungen, für Anoden- und Kathodenelementen in Elektrolysezellen zur Herstellung von Aluminium verwendet. Die langgestreckten Kohlenstoffkörper können irgendwelche Querschnittsform aufweisen, sie können beispielsweise kreisförmig, viereckig oder sonstwie geformt sein.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von langgestreckten Kohlenstoffkörpern bekannt, bei welchem die nichtgebrannte, kohlenstoffhaltige Elektrodenmasse, welche ein kohlenstoffhaltiges Material und ein kohlenstoffhaltiges Bindemittel enthält, zu einem festen Kohlenstoffkörper gebrannt wird, indem die ungebrannte Elektrodenmasse in ein Gehäuse eingegeben wird, das eine Querschnittsform aufweist, die der Querschnittsform des zu erzeugenden Kohlenstoffkörpers entspricht, und das Gehäuse kontinuierlich oder weitgehend kontinuierlich durch einen Brennofen gesenkt wird, welchem Brennofen Wärmeenergie zugeführt wird. Es ist weiter bekannt, ein durchlöchertes Gehäuse zu verwenden, so dass Gas, welches während dem Erwärmen der Elektrodenmasse entsteht, von der Elektrode in den Brennofen strömt, welches Gas bzw. welche Gase dort verbrannt werden.

Es ist beobachtet worden, dass die Gase, welche während dem Erwärmen der Elektrodenmasse entstehen und durch die Löcher im Gehäuse in den Brennofen strömen dazu bestrebt sind, im oberen Teil des Brennofens dort zu kondensieren, wo das kalte Elektrodengehäuse, welches die kalte Elektrodenmasse enthält, in den Brennofen eintritt. Ein solches Kondensat, welches aus einer grossen Anzahl verschiedener Kohlenwasserstofffraktionen zusammengesetzt ist, wird im oberen Teil des Brennofens allmählich carbonisiert, so dass langsam eine Schicht aus einem harten carbonisierten Material entsteht, so dass nach einer gewissen Zeitspanne der kreisringförmige Spalt zwischen dem Brennofen und dem Elektrodengehäuse vollständig aufgefüllt wird. Die Folge davon ist, dass nachdem ein solcher Ofen einige Wochen in Betrieb gestanden wird, es nicht mehr möglich sein wird das Gehäuse und damit die Elektrode relativ zum Brennofen zu bewegen. Das Wachsen dieser Schicht aus hartem verkohlten Material im oberen Teil des Brennofens muss folglich mehr oder weniger kontinuierlich überwacht werden und der Brennvorgang nach einer gewissen Zeitspanne unterbrochen und der Brennofen demontiert werden, um diese Schicht des carbonisierten Materials zu entfernen. Während dem Entfernen dieser Schicht aus carbonisiertem Matrial wird der Brennbereich des Kohlenstoffkörpers gekühlt, so dass im langgestreckten Kohlenstoffkörper eine Inhomogenität erzeugt wird.

Wenn der Brennofen in direkter Verbindung mit einem elektrischen Schmelzofen zur Erzeugung einer Kohlenstoffelektrode betrieben wird, welche unmittelbar im Schmelzofen verwendet wird, muss der Betrieb des Schmelzofens während dem Entfernen der Schicht des carbonisierten Materials im Brennofen unterbrochen werden. Folglich entsteht ein Verlust an Produktion des Schmelzofens und zusätzlich besteht eine erhöhte Gefahr, dass die Elektrode bricht, wenn der Teil der Elektrode, welcher die oben angeführte Inhomogenität enthält, in den Schmelzofen eintritt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Brennofen, mittels welchem das Aufbauen von hartem, carbonisiertem Material im oberen Teil des Brennofens verhindert werden kann.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung eine wirksame Gasabdichtung zwischen dem Elektrodengehäuse und dem oberen Teil des Brennofens bereitzustellen, um damit Gasleckagen vom Brennofen zur Umgebung zu verhindern.

Dementsprechend entspricht die vorliegende Erfindung einem Brennofen zur kontinuierlichen Erzeugung langgestreckter Kohlenstoffkörper mit gleichförmigem Querschnitt, welcher Brennofen dazu bestimmt ist, kontinuierlich oder weitgehend kontinuierlich relativ zu einem Gehäuse, das eine ungebrannte kohlenstoffhaltige Elektrodenmasse enthält, mit einer Geschwindigkeit bewegt zu werden, die einer festgelegten Brenngeschwindigkeit für den Kohlenstoffkörper entspricht.

Der erfindungsgemässe Brennofen ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet.

Die Brennkammer weist vorteilhaft innere Kanäle für den Umlauf eines Kühlmediums auf. Oberhalb der Kühlkammer ist vorteilhaft ein Führungsring angeordnet, der dazu dient, den Kohlenstoffkörper durch die Brennkammer zu führen und weiter ist eine Gasabdichtung angeordnet, die dazu dient, ein Auslecken von Gasen aus der Brennkammer zu verhindern. Diese Gasabdichtung kann eine nachgiebige Dichtung aufweisen, die zwischen vertikal angeordneten unteren Flanschen, welche mit einer Platte beim oberen Ende der Kühlkammer verbunden sind

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und vertikal verlaufenden oberen Flanschen verlaufen, welche mit einer anderen Platte verbunden sind, wobei der Abstand zwischen den oberen und unteren Flanschen und somit das Spannen des Dichtungsgliedes gegen den Kohlenstoffkörper mittels einer Mehrzahl Bolzen veränderbar sein kann.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäss ausgebildeten Brennofen, und

Figur 2 im vergrösserten Massstab einen Teil der Figur 1.

In der Figur 1 ist ein Brennofen 1 zur Herstellung von langgestreckten Kohlenstoffkörpern 2 dargestellt. Der Brennofen ist um ein Gehäuse 3 für den Kohlenstoffkörper 2 angeordnet. Das Gehäuse 3 weist eine Querschnittsform auf, welche der Querschnittsform des Kohlenstoffkörpers entspricht.

Ungebackene, kohlenstoffhaltige Elektrodenmasse 4, welche aus einem kohlenhaltigen Stoff und einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel zusammengesetzt ist, wird in das Gehäuse 3 eingefüllt. Durch das Beheizen der Elektrodenmasse 4 im Brennofen

1 wird die Elektrodenmasse zu einem festen Kohlenstoffkörper

2 gebrannt. Das Gehäuse ist vorteilhaft durchlöchert (nicht gezeigt), so dass Gase, welche während dem Erwärmen der Elektrodenmasse entstehen, durch die Löcher ausströmen und in den Brennofen einströmen können.

Der Brennofen 1 weist eine äussere Schale bzw. Hülle 5 und ein feuerfestes Futter 6 auf, welches die Brennkammer 7 um-schliesst. Die Brennkammer 7 wird mittels mindestens einem Brenner 8 für feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe bis zur notwendigen Brenntemperatur geheizt. Der Brenner, bzw. die Brenner 8 sind vorteilhaft tangential relativ zur Brennkammer 7 angeordnet. Der Brenner 8 weist Zufuhrrohre 9 und 10 für Brennstoff und Frischluft auf. Unter dem feuerfesten Futter 6 ist ein Kanal 11 für die Abgase vom Brennofen 1 angeordnet. Das Abgas wird durch ein Abgasrohr 12 hindurch aus dem Kanal 11 abgesaugt. Im Abgasrohr 12 ist ein Ventil 13 zum Steuern des aus dem Brennofen ausströmenden Volumens des Abgases angeordnet.

Der Kanal 11 weist eine mittlere Öffnung mit einem Durchmesser auf, der etwas grösser ist als der Durchmesser des gebrannten Kohlenstoffkörpers 2. Somit wird zwischen dem Kanal 11 und dem Gehäuse 3 für den Kohlenstoffkörper 2 ein Schlitz

14 vorhanden sein. Wenn der Brennofen 1 in Betrieb steht, wird durch den Schlitz 14 hindurch Luft aus der Umgebung hereingesaugt, so dass eine Dichtung gebildet ist, so dass Gase aus der Brennkammer 8 nicht durch den Schlitz 14 austreten können.

Im oberen Teil 15 des feuerfesten Futters 6 des Brennofens 1 ist eine Öffnung für das Gehäuse 3 vorhanden. Der Querschnitt dieser Öffnung ist etwas grösser als der Querschnitt des Gehäuses 3. Im ringförmigen Schlitz zwischen dem oberen Teil

15 des feuerfesten Futters 6 und dem Gehäuse 3 ist eine Kühlkammer 16 angeordnet, in welcher ein Kühlmedium umläuft. Die Kühlkammer 16 weist ein Zulaufrohr 17 und ein Rücklaufrohr 18 für das Kühlmedium auf, welches Kühlmedium vorzugsweise Wasser ist. Die Kühlkammer 16 kann in Abschnitte aufgeteilt sein und jeder Abschnitt kann mit (nicht gezeigten) Innenwänden ausgerüstet sein, so dass ein einwandfreies Strömen des Kühlmittels durch die Kühlkammer 16 stattfindet.

Die Kühlkammer 16 ist derart angeordnet, dass ihr unteres Ende ungefähr gleich hoch angeordnet ist wie das untere Ende des oberen Teiles 15 des feuerfesten Futters 6, so wie in der Figur 1 gezeigt ist. Die Kühlkammer 16 verläuft nach oben bis zu einer Höhenstellung, die mindestens höher als das obere Ende des oberen Teiles 15 des feuerfesten Futters 6 ist.

Die Kühlkammer 16 ist über eine ringförmige Platte 20 mit der äusseren Schale 5 verbunden, welche über Bolzen 21 mit der Schale 5 verbunden ist.

Wenn der Brennofen 1 dazu verwendet wird, eine Kohlenstoffelektrode in unmittelbarer Verbindung mit einem elektrischen Schmelzofen herzustellen, wird vorteilhaft zwischen der Schale 5 auf dem Brennofen 1 und der ringförmigen Platte 20 eine elektrische Isolation 25 vorhanden sein.

Über der Kühlkammer 16 ist ein Führungsring 22 fest angeordnet, welcher aus einem Stangeneisen oder ähnlichem hergestellt ist. Der Zweck dieses Führungsringes 22 ist das Gehäuse relativ zum Brennofen zu führen. Im Bereich oberhalb des Führungsringes 22 ist eine Gasabdichtungseinrichtung 23 angeordnet, welche ein Auslecken von Gas zwischen dem Gehäuse 3 und dem Brennofen 1 verhindert.

Diese Gasabdichtungseinrichtung 23 ist in der Figur 2 in vergrössertem Massstab gezeichnet. Die Gasabdichtungseinrichtung 23 weist eine untere ringförmige Platte 24 auf, welche mit der Kühlkammer 16 verbunden ist. Zwei ringförmige vertikal verlaufende Flansche 26 und 27 sind mit der Platte 24 verbunden. Zwischen den Flanschen 26 und 27 ist ein nachgiebiges bzw. flexibles Dichtungsglied 28 angeordnet, das aus einem Material hergestellt ist, das einen hohen Schmelzpunkt aufweist. Das obere Ende des Dichtungsgliedes 28 ist zwischen ringförmigen vertikal verlaufenden Flanschen 29 und 30 angeordnet, welche mit einer zweiten ringförmigen Platte 31 verbunden sind. Die zweite ringförmige Platte 31 ist mittels einer Mehrzahl Gewindebolzen 32 mit dem Flansch 26 verbunden, die mit Handgriffen 33 ausgerüstet sind. Indem der Abstand zwischen der ersten Platte 24 und der zweiten Platte 31 durch eine Betätigung der Handgriffe 33 verändert wird, kann das flexible Dichtungsglied 28 mehr gespannt oder gelöst werden. Das Dichtungsglied 28 kann durch Betätigungen der Handgriffe 33 entlang des Um-fanges des Gehäuses 3 örtlich verstellt werden.

Im Betrieb wird der Brennofen 1 kontinuierlich oder weitgehend kontinuierlich relativ zum Gehäuse 3 mit einer Geschwindigkeit bewegt, welche der festgelegten Brenngeschwindigkeit für den Kohlenstoffkörper 2 entspricht. Wenn das Gehäuse 3 mit der noch nicht gebrannten Elektrodenmasse 4 in den Brennofen 1 eintritt, wird die Elektrodenmasse erwärmt und diese Elektrodenmasse wird flüssig, wonach dann diese Masse zu einem festen Kohlenstoffkörper gebrannt wird.

Während dem Brennen entstehen in der Elektrodenmasse kohlenstoffhaltige Gase. Diese kohlenstoffhaltigen Gase strömen durch Löcher im Gehäuse 3 in den Brennofen 1 und der grösste Teil der Gase werden unverzüglich durch die Frischluft verbrannt, welche dem Brennofen zugeführt wird.

Jedoch wird ein Teil dieser Gase beim Kühlbereich 19, beim unteren vertikalen Teil der Kühlkammer 16 kondensieren, wo die Temperatur durch das Kühlmittel, das in der Kühlkammer umläuft, unterhalb 400°C gehalten wird. Weil die Temperatur in der Brennkammer in einem Bereich von 700-1300°C liegt, wird derjenige Teil der Gase, welche mit dem Kühlbereich 19 in Berührung kommt, kondensieren. Die Temperatur im Bereich der Kühlkammer 16 ist jedoch derart tief, dass die kondensierten Gase nicht carbonisieren. Folglich werden die kondensierten Gase nach unten in die Brennkammer abtropfen, in welcher sie unverzüglich verbrannt werden. Weiter stellt die Kühlkammer sicher, dass die Gase im Ringraum zwischen dem Gehäuse 3 und der Kühlkammer bei einer tiefen Temperatur gehalten werden. Damit wird das Dichtungsglied 28 dagegen geschützt, hohen Temperaturen ausgesetzt zu sein. Folglich kann die Lebensdauer des Dichtungsgliedes 28 erhöht werden.

Durch die vorliegende Erfindung kann es nun möglich sein, dass ein Brennofen während sehr langer Zeitspannen in Betrieb gehalten werden kann, ohne dass betriebliche Schwierigkeiten aufgrund eines Aufbauens von Schichten carbonisierten Materials entstehen. Weiter ist eine sehr gute Gasdichtung zwischen dem Kohlenstoffkörper und dem Brennofen erhalten, so dass die Möglichkeit, dass gefährliche Gase aus dem Brennofen in die Umgebung ausströmen, stark vermindert sein kann.

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1 Blatt Zeichnungen

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Brennofen zur kontinuierlichen Erzeugung langgestreckter Kohlenstoffkörper mit gleichförmigem Querschnitt, welcher Brennofen dazu bestimmt ist, kontinuierlich oder weitgehend kontinuierlich relativ zu einem Gehäuse, das eine ungebrannte kohlenstoffhaltige Elektrodenmasse enthält, mit einer Geschwindigkeit bewegt zu werden, die einer festgelegten Brennge-schwindigkeit für den Kohlenstoffkörper entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennofen (1) eine äussere Stahlschale (5) und ein bei der Innenseite der Stahlschale (5) angeordnetes, feuerfestes Futter (6), welches feuerfeste Futter (6) eine Brennkammer (7) umschliesst, eine Kühlkammer (16), die zwischen einem oberen Teil (15) des feuerfesten Futters (6) und dem Gehäuse (3) angeordnet ist, eine Gasabdichtungseinrichtung (23), die oberhalb der Kühlkammer (16) angeordnet ist, und einen Abgaskanal (11) aufweist, der unter dem feuerfesten Futter angeordnet ist.
2. 2. Brennofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende (19) der Kühlkammer (16) in vertikaler Richtung gesehen etwa gleich hoch wie das untere Ende eines oberen Teils (15) des feuerfesten Futters (4) angeordnet ist.
3. 3. Brennofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkammer (16) ein Führungsring (22) zum Führen des Gehäuses (3) zugeordnet ist.
4. 4. Brennofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasabdichtungseinrichtung (23) ein biegsames Dichtungsglied aufweist (28), das zwischen mit einer Platte (24) verbundenen, vertikalen unteren Flanschen (26, 27) und mit einer Platte (31) verbundenen vertikalen oberen Flanschen (29, 30) angeordnet ist, und dass der Abstand zwischen den oberen (29, 30) und den unteren Flanschen (26, 27) veränderbar ist.
5. 5. Brennofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den oberen (29, 30) und den unteren Flanschen (26, 27) mittels einer Anzahl Bolzen (32) veränderbar ist.
6. 6. Brennofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennofen mindestens einen Brenner (8) für einen festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoff aufweist.
7. 7. Brennofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (8) tangential relativ zur Brennkammer (7) angeordnet ist.
8. 8. Brennofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennofen (1) mit mindestens einem Rohr (10) ausgerüstet ist, durch welches Frischluft der Brennkammer (7) zuführbar ist.