DD227947A1 - Verfahren zur energiegewinnung bei der kuehlung von calciumcarbidschmelzen - Google Patents

Abstract

Die Aufgabe, ein Verfahren zur Energiegewinnung bei der Kuehlung von Calciumcarbidschmelzen, die aus einem Elektro-Reduktionsofen mit etwa 2 300 K abgestochen werden, zu entwickeln, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass zunaechst ein grossflaechiger Kontakt zwischen der Rohcarbidschmelze einerseits und in Bewegung befindlichen, waermeaufnehmenden Festkoerpern andererseits hergestellt und dadurch eine schnelle Erstarrung und Abkuehlung des Carbids auf weniger als 1 500 K erreicht wird. Anschliessend gibt es durch ein Foerdermittel wie Kuehltrommel, Wanderrost oder Stahlplattenfoerderer bewegte Schuettgut aus Carbid und Festkoerpern Waerme durch Strahlung und direkte oder indirekte Beruehrung an einen fluiden Waermetraeger ab, der in bekannter Weise zur Energiegewinnung in Waermeaustauschsystemen verwendet wird.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Energiegewinnung bei der Kühlung von GaIciumcarbidsohmelzen

Anwendungsgebiet der Brfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energiegewinnung bei der Kühlung von Galoiumcarbidschinelzen, welches bei der Calciumcarbidherst ellung im großtechnischen Maßstab angewendet werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der großtechnischen Herstellung von Calciumcarbid aus Branntkalk und Koks im Blektro-Reduktionsofen wird

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bei einer -Semper a tür von etwa 2070 "bis 2370 K eine überwiegend aus Calciumcarbid und Galciumosyd bestehende Schmelze gebildet, die periodisch durch eine (mehrere) Abstichöffnung(en) des Ofengsfäßes abgelassen wird. Die.vor der Weiterverarbeitung des technischen Calciumcarbids herbeizuführende Erstarrung und Abkühlung der Rohcarbidschmelze erfordert die Abführung des Wärmeinhalts der Schmelze von ca» 800 kWh/t. Die großtechnisch dafür genutzten und von Wildhagen in "Calciumkarbid und die Karbidindustrie" (Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig Leipzig 1953) beschriebenen Verfahren des sog. iiegelabstichs und des sog. Trommelabstichs sehen keine Nutzbarmachung dieses Abwärmestromes vor.

Bs ist ein Vorschlag (DE 3 111 237) zur kontinuierlichen Oarbidkühlung- mit gleichzeitiger Abwärmenutzbarmachung bekannt, bei dem die Hohcarbidschmelze zunächst dispergiert -wird, die dabei erhaltenen Oarbidgranalien anschließend stufenweise durch Inertgas in Wirbelschichtkühlern gekühlt werden und der #ärmeinhalt der Eohcarbidschmelze zumindest teilweise zur Dampferzeugung genutzt wird. Der iTachteil dieses Verfahrens liegt wesentlich darin, daß die Aufrecht erhaltung der Funktionstüchtigkeit von Dispergierdüse und Carbidzulaufrinnen unter den am Garbidofen gegebenen Betriebsbedingungen und auf Grund der Stoffeigenschaften der Hohcarbidschmelze nur vorübergehend möglich ist und ein kontinuierlicher Carbidofenbetrieb damit unmöglich wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, die kontinuierliche Energiegewinnung bei der Kühlung der aus einem Slektro-Eeduktionsofen abgestochenen Oalciumcarbidschmelze zu ermöglichen,

wobei wenigstens 60 % des Wärme in ha Its der Schmelze als Nutzenergie "bereitgestellt und Beeinträchtigungen des Carbidofenbetriebes infolge der Abwärmenutzung weitestgehend vermieden werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

- Die technische Aufgab'e

Die technische Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Energiegewinnung bei der Kühlung von Calciumcarbidschmelzen zu entvjickeln, welches die schnelle Erstarrung und Abkühlung der aus dem Oarbidofen abgestochenen Sohcarbidschmelze bis auf Temperaturen von weniger als 1500 K gleichzeitig mit der stetigen Abführung des Garbids aus dem Ofenbereich herbeiführt und die dabei und bei der weiteren Oarbidkühlung bis auf Temperaturen von weniger als 400 K abgegebene Wärme weitestgehend als Sekundärenergie nutzbar macht.

- Merkmale der Erfindung

Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst ein großflächiger Kontakt zwischen der mit mehr als 2300 K aus dem Elektroofen abgestochenen Rohcarbidschmelze und in Bewegung befindlichen Festkörpern, die vor der Berührung durch die Schmelze eine Temperatur von weniger als 500 K aufweisen, hergestellt und dadurch eine schnelle Erstarrung und Abkühlung des Garbids auf eine Temperatur von weniger als 1500 K erreicht wird, und anschließend - nach dem zumindest näherungsweisen Temperaturausgleich zwischen Festkörpern und Carbid - vor, während oder nach einer Trennung dieser Schuttgutkomponenten voneinander die von diesen durch Strahlung und direkte oder indirekte Berührung an einen gasförmigen Wärmeträger abgegebene J7ärme in bekannter

Weise in Wäriaeaustauschsystemen z. B. zur Erwärmung und Verdampfung von Wasser verwendet wird. Die mit der Bohcarbidschmelze in Berührung gebrachten Festkörper sind entweder Einzelkörper, die durch Schwerkraftwirkung auf einer geneigten Bahn in Bewegung befindlich sind, oder als Haufwerk ausgebildet, das als Schutt schicht auf einem umlaufenden Fördermittel wie Wanderrost, Stahlplattenförderer oder Kastenbandförderer oder in einer rotierenden Kühltromniel bewegt wird, oder mit dem umlaufenden Fördermittel starr oder beweglich verbundene Körper.

Bei der Verwendung von Sinzelkörpern kann die aus ihnen gebildete Schutt schicht so bemessen werden, daß nur ein Heil der Einzelkörper unmittelbar mit dem schmelzflüssigen Rohcarbid in Berührung kommt, während die nicht mit der Schmelze kontaktierten Einzelkörper eine das Fördermittel schützende Schicht bilden.

Die erfindungsgemäß geeigneten Festkörper sind regelmäßig oder unregelmäßig geformt, von gleicher oder unterschiedlicher Größe und aus einem solchen Material gefertigt, das mit der Hohcarbidschmelze chemisch nicht oder nur geringfügig reagiert, einen hinreichend hohen Schmelzpunkt im Hinblick auf die Formbeständigkeit beim Kontakt mit der Eohcarbidschmelze aufweist und dem Verwendungszweck entsprechende mechanische und thermische Eigenschaften wie z. B, Abriebfestigkeit und 'üemperaturleitvermögen besitzt.

Ausführungsbeispiele

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele illustrieren das erfindungsgemäße Grundprinzip und haben keinen begrenzenden Charakter.

Beispiel 1

Die kontinuierlich bewegte Festkörper-Schüttschicht wird in einer mit 6 Umdrehungen pro Minute rotierenden Kühltrommel 2 von 2 m Durchmesser und 10 m Länge erzeugt, die einem 40 MW-Carbidof en 1 zugeordnet ist (Fig. 1). Als Festkörper werden Stahlkugeln von 30 mm Durchmesser verwendet. Die Kugelgesamtmesse in der Kühltrommel 2 beträgt etwa 25 t. Der variable in Abhängigkeit vom aktuellen Carbidausstoß des Elektroofens gesteuerte Kugeldurchsatz durch die Kühltrommel beträgt 50 bis 80 t/h.

Im Normalbetrieb des Carbidofens 1 wird dessen Abstichöffnung stündlich zweimal für jeweils 20 Minuten geöffnet, wobei jeweils ca. 6 t Hohcarbidschmelze aus dem Ofen 1 über den Transportweg 6 in die Kühltrommel 2 fließen und beim Kontakt mit der bewegten Festkörperschicht nahezu augenblicklich in Form von den Festkörpern zunächst anhaftenden Schalen und Krusten erstarren. Bis zum Austrag aus der Kühltrommel wird ein näherungsweiser Temperaturausgleich der G-emengebestandteile "Festkörper" und "stückiges Carbid" erreicht. Infolge der •Trommelbewegung werden die Festkörper von den ursprünglich anhaftenden Garbidkrusten befreit. -

Die getrennt ausgetragenen Schüttgüter "Festkörper" und "Carbid" werden über die Transportwege 7 und 10 in Wärmeaustauschsysteme 3 und 4 gefördert, wo sie durch einen unter geringem Überdruck (0,12 MPa) stehenden Stickstoffstrom von 45000 m /h gekühlt werden, der eine Austrittstemperatur von etwa 900 K erreicht.

Die Festkörper werden anschließend mit einer Temperatur von etwa 370 K über den Transportweg 8 in den Festkörperbunker 5 befördert, von wo aus sie über den Transport-

weg 9 zur erneuten Srommelbeschickung eingesetzt werden. Das auf weniger als 400 E gekühlte Carbid wird über den Transportweg 11 zur Weiterverarbeitung transportiert. Der aus den Wärmeaustauschsystemen 3 und 4 über die Anschlüsse 13 duroh das Kreislaufgas (Stickstoff) abgeführte Wärmestrom ermöglicht die Erzeugung von' 6,5 t/h Mitteldruckdampf von 520 K und 1,6 MPa.

Beispiel 2

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Beispiel 1 lediglich dadurch, daß die Kühltrommel durch einen Stahlplattenförderer 14 mit nachgeschalteter Zezkleinerungs- und trenneinrichtung 15» 16 ersetzt wurde. Das verwendete Plattenband.14" hat· eine Länge von 8 m und eine nutzbare Breite von 0,5 m. Seine maximale Laufgeschwindigkeit beträgt 0,4 m/s.

Die auf dem Plattenband 14 erzeugte Schüttschicht 17 aus Stahikugeln von 30 mm Durchmesser hat eine Dicke von 8 bis 12 cm und eine Masse von 180 bis 280 kg je Meter Förderstrecke.

Die vom Förderer 14 abgeworfenen Brocken aus Festkörpern und Carbid werden im Brecher 15 zerkleinert. Die trennung von Carbid und Festkörpern erfolgt in der Siebvorrichtung 16. Der weitere Prozeßverlauf entspricht Beispiel 1.

Claims (5)

1. Brf indungsanspruch

   1. Verfahren zur Energiegewinnung bei der Kühlung von Galciumcarbidschmelzen, die in einem Elektro-Reduktionsofen erzeugt und aus diesem mit einer temperatur von mehr als 2200 K abgestochen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Garbidschmelze nach-ihrem Austritt aus dem Elektroofen mit wärmeaufnehmenden, in Bewegung befindlichen Pestkörpern bis zur Erstarrung und Abkühlung auf lemperaturen von weniger als _e1500 El in innigen Kontakt gebracht und anschließend vor, während und/oder nach der Trennung von den Festkörpern mit einem fluiden Wärmeträger direkt oder indirekt in Berührung gebracht wird, welcher die vom Garbid und/oder von den erwärmten Festkörpern aufgenommene Wärme danach in bekannter Weise in Wärmeaustauschsystemen abgibt.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeaufnehmenden Pestkörper durch Schwerkraftwirkung auf einer gegen die Horizontale geneigten Bahn in Bewegung befindlich sind und dabei mit der Rohcarbidschmelze in Berührung gebracht werden.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeaufnehmenden Festkörper als Haufwerk ausgebildet sind und als eine durch ein Fördermittel bewegte Schüttschicht mit der Rohcarbidschmelze in Berührung gebracht werden.
4. 4. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeaufnehmenden Festkörper starr oder beweglich mit einem umlaufenden Fördermittel verbunden sind.
5. 5. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als fluider Wärmeträger Inertgas verwendet ?jird.

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