DD227947A1

DD227947A1 - METHOD FOR GENERATING ENERGY IN THE COOLING OF CALCIUM CARBIDE MELTS

Info

Publication number: DD227947A1
Application number: DD84264121A
Authority: DD
Inventors: Klaus-Dieter Rauchstein; Rolf Walde; Juergen Schaffer; Edgar Pabst; Christof Bartschek; Hans-Dieter Voigt
Original assignee: Buna Chem Werke Veb
Priority date: 1984-06-14
Filing date: 1984-06-14
Publication date: 1985-10-02

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.The task of developing a method for energy recovery during the cooling of calcium carbide melts, which are tapped from an electric reduction furnace with about 2300 K, is achieved according to the invention in that initially a large-area contact between the crude carbide melt on the one hand and heat-absorbing in motion Festkoerpern on the other hand produced and thereby a rapid solidification and Abkusehlung of the carbide is achieved to less than 1 500 K. Subsequently, by means of a conveying means, such as a cooling drum, traveling grate or steel plate conveyor, moving bulk material of carbide and solid bodies is heat by radiation and direct or indirect contact with a fluid heat carrier, which is used in a known manner to obtain energy in heat exchange systems.

Description

Title of the invention

Verfahren zur Energiegewinnung bei der Kühlung von GaIciumcarbidsohmelzenProcess for obtaining energy in the cooling of calcium carbide ohms

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energiegewinnung bei der Kühlung von Galoiumcarbidschinelzen, welches bei der Calciumcarbidherst ellung im großtechnischen Maßstab angewendet werden kann.The invention relates to a method for energy production in the cooling of Galoiumcarbidschinelzen, which can be applied in the Calciumcarbidherst on an industrial scale.

Characteristic of the known technical solutions

Bei der großtechnischen Herstellung von Calciumcarbid aus Branntkalk und Koks im Blektro-Reduktionsofen wirdIn the large-scale production of calcium carbide from quicklime and coke in Blektro reduction furnace is

\ ν; ν!·., i j υ S ^Λ" JL i ο- .0 i \ v; ν! ·., i j υ S ^Λ " JL i ο- .0 i

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.at a temperature of about 2070 "to 2370 K, a melt predominantly composed of calcium carbide and galactoside is formed, which is periodically discharged through a (multiple) tap opening (s) of the furnace vessel Cooling of the raw carbide melt requires the dissipation of the heat content of the melt of about 800 kWh / t The large-scale used and described by Wildhagen in "calcium carbide and the carbide industry" (Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig Leipzig 1953) of the so-called iiegelabstichs and so-called Drum taps do not provide for utilization of this waste heat stream.

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.Bs is a proposal (DE 3 111 237) for continuous Oarbidkühlung- with simultaneous Abwärmenutzbarmachung known in which the Hohcarbidschmelze initially dispersed -wird, the resulting Oarbidgranalien are then gradually cooled by inert gas in fluidized bed coolers and the ärmeinhalt the Eohcarbidschmelze at least partially for steam generation is being used. The iTachteil this method is essential is that the upkeep maintenance of the functionality of dispersing nozzle and Carbidzulaufrinnen under the operating conditions given at the Garbidofen and due to the material properties of the Hohcarbidschmelze only temporarily possible and a continuous Carbidofenbetrieb is impossible.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist, die kontinuierliche Energiegewinnung bei der Kühlung der aus einem Slektro-Eeduktionsofen abgestochenen Oalciumcarbidschmelze zu ermöglichen,The aim of the invention is to enable the continuous generation of energy during the cooling of the Oalciumcarbidschmelze tapped from a Slektro-Eeduktionsofen,

wobei wenigstens 60 % des Wärme in ha Its der Schmelze als Nutzenergie "bereitgestellt und Beeinträchtigungen des Carbidofenbetriebes infolge der Abwärmenutzung weitestgehend vermieden werden.wherein at least 60 % of the heat in the heat of the melt is provided as useful energy and impairments of the carbide furnace operation as a result of the use of waste heat are largely avoided.

Explanation of the essence of the invention

- Die technische Aufgab'e- The technical task

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.The technical object is to develop a method for energy recovery in the cooling of calcium carbide melts, which brings about the rapid solidification and cooling of the tapped from the Oarbidofen Sohcarbidschmelze to temperatures of less than 1500 K simultaneously with the continuous removal of the carbide from the furnace area and the heat released during this process and during the further cooling of the carburetor to temperatures of less than 400 K is largely usable as secondary energy.

- Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

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 bekannterThe technical problem is solved according to the invention by first producing a large-area contact between the crude carbide melt tapped with more than 2300 K from the electric furnace and moving solids which have a temperature of less than 500 K before being contacted by the melt a rapid solidification and cooling of the carbide is achieved to a temperature of less than 1500 K, and then - after the at least approximate temperature balance between solids and carbide - before, during or after separation of these Schuttgutkomponenten from each other by radiation and direct or indirect Contact to a gaseous heat carrier discharged J7ärme in known

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.Way in heat exchange systems z. B. is used for heating and evaporation of water. The contacted with the Bohcarbidschmelze solids are either individual bodies, which are located by gravity on an inclined track in motion, or formed as a heap, the layer as debris on a rotating conveyor such as traveling grate, steel plate conveyor or box belt conveyor or in a rotating Kühltromniel is moved , or rigidly or movably connected body with the revolving conveyor.

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.When using Sinzelkörpern the debris layer formed from them can be dimensioned so that only a salvation of the individual body comes directly into contact with the molten crude carbide, while the non-contacted with the melt individual body form a protective layer the funding.

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.The solid bodies according to the invention are regularly or irregularly shaped, made of the same or different size and made of such a material which does not react chemically or only slightly with the Hohcarbidschmelze, has a sufficiently high melting point in terms of dimensional stability upon contact with the Eohcarbidschmelze and the Use appropriate mechanical and thermal properties such. B, abrasion resistance and thermal conductivity.

embodiments

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele illustrieren das erfindungsgemäße Grundprinzip und haben keinen begrenzenden Charakter.The following exemplary embodiments illustrate the basic principle according to the invention and have no limiting character.

example 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.The continuously moving packed bed of solids is generated in a 2-meter diameter, 10-meter cooling drum 2 rotating at 6 revolutions per minute, associated with a 40-MW carbide furnace (Figure 1). The solids used are steel balls of 30 mm diameter. The total ball mass in the cooling drum 2 is about 25 t. The variable throughput of the cooling drum through the cooling drum is 50 to 80 t / h depending on the actual carbide output of the electric furnace.

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. -In normal operation of the Carbidofens 1 whose tap opening is opened twice per hour for 20 minutes, each about 6 tons of Hohcarbidschmelze from the furnace 1 via the transport path 6 into the cooling drum 2 and almost instantaneously in contact with the moving solid layer in the form of the solids first solidify adhering shells and crusts. Until the discharge from the cooling drum, an approximate temperature compensation of the G components "solid" and "lumpy carbide" is achieved. As a result of the • drum movement, the solids are freed from the originally adhering Garbidkrusten. -

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.The separated discharged solids "solid" and "carbide" are conveyed via the transport routes 7 and 10 in heat exchange systems 3 and 4, where they are cooled by a standing at low pressure (0.12 MPa) nitrogen flow of 45000 m / h, the Outlet temperature of about 900 K reached.

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-The solids are then transported at a temperature of about 370 K via the transport path 8 in the solid bunker 5, from where they are transported via the 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.away 9 are used for re-Drommelbeschickung. The cooled to less than 400 E carbide is transported via the transport path 11 for further processing. The heat flow removed from the heat exchange systems 3 and 4 via the connections 13 duroh the recycle gas (nitrogen) allows the generation of '6.5 t / h medium-pressure steam of 520 K and 1.6 MPa.

Example 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.This embodiment differs from Example 1 only in that the cooling drum was replaced by a steel plate conveyor 14 with downstream Zez reducing and separating device 15 »16. The used slat band.14 "has a length of 8 m and a usable width of 0.5 m and its maximum running speed is 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.The generated on the plate belt 14 bulk layer 17 of steel balls of 30 mm diameter has a thickness of 8 to 12 cm and a mass of 180 to 280 kg per meter conveyor line.

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.The chunks of solids and carbide dropped by the conveyor 14 are crushed in the crusher 15. The separation of carbide and solids takes place in the screening device 16. The further course of the process corresponds to Example 1.

Claims

Brf claim

A process for the energy recovery in the cooling of Galciumcarbidschmelzen which are produced in an electric reduction furnace and tapped from this with a temperature of more than 2200 K, characterized in that the Garbidschmelze after its exit from the electric furnace with heat-absorbing, in motion held up to solidification and cooling to temperatures of less than _e 1500 El in intimate contact and then brought before, during and / or after the separation of the solids with a fluid heat transfer medium directly or indirectly in contact, which the of the Garbid and / or releases heat absorbed by the heated solids thereafter in a known manner in heat exchange systems.

2. The method according to item 1, characterized in that the heat-absorbing plague bodies are in motion by gravity on a path inclined to the horizontal in motion and are brought into contact with the Rohcarbidschmelze.

3. The method according to item 1, characterized in that the heat-absorbing solids are formed as a lump and are brought as a moving through a conveyor bulk layer with the Rohcarbidschmelze in touch.

4. The method according to item 1, characterized in that the heat-absorbing solids are rigidly or movably connected to a rotating conveyor.

5. The method according to one of the items 1 to 4, characterized in that used as a fluid heat carrier inert gas? Jird.

ri / iYz: n X , Wen