Elektrischer <B>Ofen.</B> Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ofen mit zwei übereinander angeordneten Elektroden zum Übertragen des Stromes auf in den Ofenschacht einzufüllendes Schüttgut,
welches an chemischen Reaktionen teilnehmen oder nur als Mittel zur Wärmeerzeugung und -übertragung dienen kann. In einem solchen Ofen können also beispielsweise folgende Pro- zesse durchgeführt werden:
Verkokung von Kohle, Erhitzen von Gasen, Gewinnung von Metallen aus Erzen, Schmelzen von Metallen, Chlorierung von Metallen, Erzeugung von Wassergas, Schwefelkohlenstoff, Phosphor, Caleiumcarbid usw.
Bekannte elektrische Öfen dieser Art weisen den Nachteil auf, dass diejenigen Teile der Elektroden, welche den Strom an das Schüttgut abgeben, sehr heiss werden und des halb einem starken Verbrauch unterworfen sind. Diese Abnutzung hat zur Folge, dass die Elektroden möglichst gleichmässig nachgescho ben werden müssen. Deshalb ist eine gasdichte Durchführung dieser beweglichen Elektroden durch den Ofenmantel praktisch unmöglich.
Der Elektrodenverbrauch und die komplizierte Elektrodenregulier- und Nachsehubvorrich- tung sind zudem kostspielig.
Es sind bereits verschiedene Vorschläge zur Behebung dieser Nachteile gemacht wor den. So werden bei einer bekannten Konstruk tion vertikal gestellte, zylindrische obere Elek troden durch ein zirkulierendes Kühlmittel innerlich gekühlt. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, dass zur gleichmässigen Beschik- kung eines grossen Querschnittes des Sehütt- ;
gutes mit Strom entweder sehr dicke oder dann sehr viele solcher Elektroden gleichzeitig eingesetzt werden müssen. Dadurch wird ein grosser Teil des Ofenraumes versperrt und die langen zylindrischen Flächen dieser Elektro den entziehen dem Ofen beträchtliche Wärme- mengen. Dieser Vorschlag eignet sieh ausser- demfür oben geschlossene Öfen sehr schlecht.
weil die Durchführung der Elektroden durch die Ofendecke, besonders .bei grösserer Anzahl, sehr schwer abzudichten ist.
Bei einer andern Konstruktion ist die obere Elektrode rahmenförmig ausgebildet und kann gekühlt werden. Dieser Ofen lässt sich mit einfachen Mitteln gasdicht schliessen und die Elektrode weist eine lange Lebensdauer auf. Hingegen ist auch hier die Stromvertei lung in vielen Fällen ungünstig. Bei einer gewissen Grösse des Ofendurchmessers bleibt entweder der Kern oder eine zu grosse Mantel zone stromlos.
Wenn ausserdem, was in der Praxis oft vorkommt, das Schüttgut unregel mässig liegt, ergeben sich ganz einseitige Stromdurchgänge, so da.ss der Strom z. B. nur in einem schmalen Strang auf der einen Seite des Rahmens fliesst. Dadurch wird natürlich der Wirkungsgrad des Ofens verschlechtert. Ausserdem ist die Reparatur oder Revision dieser Rahmenelektrode schwierig durchzu führen und mit erheblichen Kosten verbun den; meist muss sie zu diesem Zweck nach Abbruch der Ofendecke herausgehoben wer- den.
Diese Elektrode eignet sich höchstens für verhältnismässig enge und hohe Öfen.
Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, dass die obere Elektrode aus mehreren Elektrodenelementen besteht, welche als inner lich gekühlte, horizontale, balkenförmige Hohl-: körper ausgebildet sind. Dieser Ofen weist er hebliche Vorteile gegenüber den bisher be kannten auf. Durch geeignete Anordnung dieser Hohlkörper kann jeder beliebige Quer schnitt annähernd gleichmässig mit Strom be schickt werden, ohne dass dadurch das Nach rutschen des Schüttmaterials behindert wird. Wenn z.
B. ein Ofen mit einem Innendurch messer von 4 m und einem Abstand von 2 m zwischen oberer und unterer Elektrode auf dem ganzen Querschnitt gleichmässig mit Strom beschickt werden soll, kann dies mit z. B. sieben parallel angeordneten horizonta len, balkenförmigen Hohlkörpern in Abständen von etwa 0,4 m annähernd erreicht werden.
Die untere Elektrode kann in beliebiger bekannter Weise ausgebildet sein.
Zwei Beispiele für den erfindungsgemässen Ofen sind nachfolgend an Hand der Zeich- nung erläutert: Ein Ofen für die Erzeugung von Wasser gas ist in Fig. 1 im Aufriss und in Fig. 2 im Schnitt durch die Linie<B>A -A</B> dargestellt. Er besteht aus dem gemauerten Schacht 1 mit dem Blechmantel 2. Auf der ebenfalls aus Mauerwerk bestehenden Einschnürung 3 lie gen drei Hohlkörper 4, welche gesamthaft die obere Elektrode bilden. Sie bestehen aus je vier aufeinandergelegten Eisenrohren, denen bei 5 Kühlwasser zugeführt wird, das bei 6 wieder abfliesst.
Die drei Hohlkörper sind an der gleichen elektrischen Spannung angeschlossen. Sie sind gegeneinander isoliert in den Ofen eingeführt und können an die Stromzuleitung 7 durch die Schalter 8 einzeln angeschlossen werden, zwecks Regulierung :der Stromverteilung und des Ofenstromes. Sie sind ferner so eingebaut, da.ss sie zur Revision oder Reparatur leicht in ihrer Längsrichtung aus dem Ofen heraus gezogen werden können.
Die untere Elektrode 9 besteht ans einer auf dem Schachtboden auf- liegenden eisernen Platte. 10 ist die Öffnung für das Nachfüllen von Kohle oder Koks. Durch den Stutzen 11 wird Wasserdampf in den Ofen -geleitet, der sich in der Kohlen schüttung 12 erhitzt und zu Wassergas um setzt, das den Ofen durch das Rohr 13 wieder verlässt. Die Öffnung 14 dient zur. Entfer- nung der Schlacke und zum Entleeren des Ofens.
Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung der Hohlkörper 4. Hier sind sie sternförmig an geordnet und so beweglich eingebaut, dass sie sich auch unter Spannung in ihrer Längs richtung horizontal verschieben lassen, wo durch sieh die Stromverteilung und der Ofen strom kontinuierlich regulieren lassen. Der Ofen ist in den übrigen Teilen wie der in Fig. 1 dargestellte gebaut.
Ein Ofen zur Gewinnung von Metallen aus oxydischen Erzen durch Reduktion mit Kohle ist in Fig. 4 im Aufriss und Fig. 5 im Schnitt durch die Linie B-B dargestellt. Er besteht ebenfalls aus einem gemauerten Schacht. 1 mit einem Blechmantel 2. Die obere Elektrode 3 setzt. sieh aus vier parallel ange ordneten horizontalen stabförmigen Hohlkör pern aus Stahlguss zusammen. Die Stromzufüh rungen 4 dienen gleichzeitig als Träger der Elektrode, deren Gewicht hier von der Ofen decke aufgenommen wird.
Die Hohlkörper können an der Ofendecke auch vertikal ver schiebbar aufgehängt sein. Durch die Stutzen 5 tritt das Kühlwasser ein, das die Stromzu führungen 4 und die Hohlkörper 3 vor Über hitzung schützt. Bei 6 fliesst das Kühlwasser ab. 7 ist die elektrische Leitung vom Trans formator. Der Schachtboden 8 ist mit Kohle- stampfmasse ausgefüttert und dient gleich zeitig als untere Elektrode. Durch die Öffnung 9 wird Kohle und Erz nachgefüllt. 10 ist dass Abstielilocli für das flüssige :Metall und die Schlacke.
Im Schachtinnern befindet sich das Schüttgut 17.. Die Abgase verlassen den Ofen durch das Rohr 1.2.
Die Hohlkörper können von beliebigem Querschnitt sein, z. B. rund, eckig, schmal und hoch, oder breit und wenig hoch usw. Da sie aber liauptsä,clilicli den Zweck haben, den elektrischen Strom mit möglichst kleinem Widerstand an das Schüttgut zu übertragen, ohne die Bewegung von Schüttgut, Gasen und Flüssigkeiten im Ofen zu behindern, wird vor teilhafterweise ein schmaler, hochgestellter Querschnitt gewählt. Als Kühlmittel kann bei spielsweise Wasser verwendet werden, das zwecks Erzeugung von hochgespanntem Dampf unter Druck steht.
Electric furnace. The present invention relates to a furnace with two electrodes arranged one above the other for transmitting the current to bulk material to be filled into the furnace shaft,
which can take part in chemical reactions or only serve as a means of generating and transferring heat. The following processes, for example, can be carried out in such a furnace:
Coking of coal, heating of gases, extraction of metals from ores, melting of metals, chlorination of metals, generation of water gas, carbon disulfide, phosphorus, calcium carbide, etc.
Known electric ovens of this type have the disadvantage that those parts of the electrodes which deliver the current to the bulk material become very hot and are therefore subject to high consumption. As a result of this wear and tear, the electrodes must be pushed in as evenly as possible. It is therefore practically impossible for these movable electrodes to pass through the furnace jacket in a gas-tight manner.
The electrode consumption and the complicated electrode regulation and follow-up device are also expensive.
Various proposals for overcoming these disadvantages have already been made. In a known construction, for example, vertically positioned, cylindrical upper electrodes are internally cooled by a circulating coolant. However, this arrangement has the disadvantage that for uniform loading of a large cross-section of the Sehütt-;
good with current either very thick or then very many such electrodes must be used at the same time. As a result, a large part of the furnace space is blocked and the long cylindrical surfaces of these electrodes draw considerable amounts of heat from the furnace. This proposal is also very unsuitable for ovens closed at the top.
because the passage of the electrodes through the furnace roof is very difficult to seal, especially if there are large numbers.
In another construction, the upper electrode is frame-shaped and can be cooled. This furnace can be closed gas-tight with simple means and the electrode has a long service life. In contrast, the power distribution is unfavorable in many cases. With a certain size of the furnace diameter, either the core or an excessively large cladding zone remains currentless.
If, in addition, which often happens in practice, the bulk material lies irregularly, the result is very one-sided current passages, so that the current z. B. only flows in a narrow strand on one side of the frame. This of course degrades the efficiency of the furnace. In addition, the repair or revision of this frame electrode is difficult to perform and verbun with considerable costs; for this purpose it usually has to be lifted out after the furnace roof has been demolished.
This electrode is only suitable for relatively narrow and tall furnaces.
The present invention consists in that the upper electrode consists of several electrode elements, which are designed as inner Lich cooled, horizontal, bar-shaped hollow bodies. This furnace has considerable advantages over the previously known. Through a suitable arrangement of these hollow bodies, any cross-section can be supplied with electricity almost evenly, without this preventing the bulk material from slipping. If z.
B. a furnace with an inner diameter of 4 m and a distance of 2 m between the upper and lower electrode is to be charged evenly with electricity over the entire cross-section, this can be done with z. B. seven parallel arranged horizonta len, bar-shaped hollow bodies at intervals of about 0.4 m can be approximately achieved.
The lower electrode can be designed in any known manner.
Two examples of the furnace according to the invention are explained below with reference to the drawing: A furnace for the generation of water gas is shown in elevation in FIG. 1 and in section through the line A-A / B in FIG > shown. It consists of the masonry shaft 1 with the sheet metal jacket 2. On the constriction 3, which is also made of masonry, lie three hollow bodies 4, which together form the upper electrode. They consist of four iron pipes placed one on top of the other, to which cooling water is supplied at 5 and which drains again at 6.
The three hollow bodies are connected to the same electrical voltage. They are inserted into the furnace insulated from each other and can be individually connected to the power supply line 7 through the switch 8 for the purpose of regulating: the power distribution and the furnace current. They are also installed in such a way that they can easily be pulled out of the furnace in their longitudinal direction for revision or repair.
The lower electrode 9 consists of an iron plate lying on the shaft bottom. 10 is the opening for refilling coal or coke. Through the nozzle 11 water vapor is fed into the furnace, which heats up in the coal bed 12 and converts to water gas, which leaves the furnace through the pipe 13 again. The opening 14 is used to. Removal of the slag and for emptying the furnace.
Fig. 3 shows another arrangement of the hollow body 4. Here they are arranged in a star shape and so movably installed that they can be moved horizontally even under tension in their longitudinal direction, where the power distribution and the furnace current can be continuously regulated through see. The other parts of the furnace are built like that shown in FIG.
A furnace for the extraction of metals from oxide ores by reduction with coal is shown in elevation in FIG. 4 and in section through line B-B in FIG. 5. It also consists of a brick shaft. 1 with a sheet metal jacket 2. The upper electrode 3 is set. See four parallel, horizontal rod-shaped hollow bodies made of cast steel. The Stromzufüh ments 4 also serve as a carrier of the electrode, the weight of which is taken up here by the furnace ceiling.
The hollow bodies can also be suspended vertically slidably on the furnace roof. The cooling water enters through the nozzle 5 and protects the Stromzu guides 4 and the hollow body 3 from overheating. At 6 the cooling water flows out. 7 is the electrical line from the transformer. The shaft bottom 8 is lined with rammed coal and also serves as a lower electrode. Through the opening 9 coal and ore are refilled. 10 is that stalkilocli for the liquid: metal and slag.
The bulk material 17 is located inside the shaft. The exhaust gases leave the furnace through the pipe 1.2.
The hollow bodies can be of any cross-section, e.g. B. round, angular, narrow and high, or wide and a little high, etc. But since they liauptsä, clilicli have the purpose of transmitting the electric current with the least possible resistance to the bulk material, without the movement of bulk material, gases and liquids in the To hinder furnace, a narrow, raised cross-section is chosen before geous enough. The coolant used can be, for example, water that is pressurized to generate high-pressure steam.