DE1934382B2

DE1934382B2 - Verfahren und vorrichtung zum abfuehren von ofenabgasen

Info

Publication number: DE1934382B2
Application number: DE19691934382
Authority: DE
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1968-07-30
Filing date: 1969-07-07
Publication date: 1978-01-05
Also published as: NL165792C; GB1200880A; DE1934382C3; NL165792B; FR2014006A1; CH471897A; NL6910305A; AT288043B; DE1934382A1; CA938157A; US3708414A; DE6926970U; YU186769A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abführen von Ofenabgasen aus offenen Elektrolyseöfen, insbesondere aus öfen zur Herstellung von Aluminium durch Schmelzflußelektrolyse.

Es ist bekannt, daß das Problem der Ofenabgase bei der industriellen Herstellung von Aluminium eine bedeutende Rolle spielt. Um in der Ofenhalle eine gute Arbeitsatmosphäre zu schaffen, sind kostspielige Einrichtungen notwendig. Die Ofenabgase müssen also aufgefangen und, bevor man sie in die Atmosphäre entläßt, gereinigt werden.

Zu diesem Zweck bediente man sich bis heute verschiedener Systeme.

Beim einen, das zur Anwendung kommt in Hallen, in denen die öfen offen aufgestellt sind, so daß die Abgase in die Halle entweichen, wird die ganze in der Halle enthaltene Luftmenge abgesaugt und durch das Hallendach abgeführt. Dies bedingt starke und teuere Ventilatoren, sowie umfangreiche, die ganze Hallenlänge unifassende, meist auf dem Hallendach angebrachte Gasreinigungsanlagen. Bei diesem System müssen pro kg produziertes Aluminium ca. 2000 Nm³ abgesaugt werden.

Bei einem andern System werden die Abgase direkt am einzelnen Ofen erfaßt; dazu müssen die Öfen ganz eingekapselt werden. Da in diesem Fall die abzuführende Luftmenge nur etwa 10% derjenigen beträgt, die bei ^r> der Ventilation der ganzen Halle zu bewältigen ist, genügen schwächere Ventilatoren; das System bietet also in dieser Beziehung bereits erhebliche Vorteile. Auch können die Gase durch einen Absaugkanal einer zentralen Reinigungsanlage zugeführt werden, so daß

ίο die umfangreichen, sich über die ganze Hallenlänge erstreckenden Waschanlagen auf dem Hallendach nicht notwendig sind. Dagegen hat dieses zweite System mit den verschalten öfen den großen Nachteil, daß die Bedienung der öfen (Metallentnahme, Tonerdezugabe usw.) kompliziert und damit verteuert wird; ja die ganze Abg.asentfernung wird teilweise illusorisch. Für die Bedienung der öfen müssen nämlich die Verschalungen weggenommen werden. Dies bedeutet einerseits eine zusätzliche Arbeit, und andererseits können bei entfernter Verschalung die Abgase doch in die Halle entweichen, so daß die Reinhaltung der HaJlenatmosphäre zum mindesten unvollständig ist.

Ein weiteres bekanntes System besteht darin, daß über den öfen Absaughauben angebracht werden. Auch hier geht, besonders bei der Bedienung des Ofens, ein Großteil der Abgase in die Hallenatmosphäre. Das abzusaugende Gas-Luft-Gemisch ist mengenmäßig größer als beim vorstehend beschriebenen System.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile

jo der bekannten Systeme. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die öfen seitlich von einem gegen eine Absaugvorrichtung gerichteten Druckluftschirm umgeben werden, der ein Entweichen der Abgase in den Hallenraum verhindert

J5 Der die öfen abschirmende Druckluftschirm kann im Prinzip nach jeder Richtung gerichtet werden. Vorzugsweise wird er jedoch in die Richtung der infolge des thermischen Auftriebs aufsteigenden Gase nach oben gerichtet, wobei die Abgase vollständig als Sekundärluft mitgerissen werden. Die Absaugvorrichtung kann dabei direkt über den Öfen angeordnet werden. Es kann sich aber auch um eine bekannte Absauganlage handeln, die im Dachfirst der Halle angeordnet ist. Die abzusaugende Luftmenge ist hierbei wohl größer als bei direkt über

den öfen angeordneter Absaugvorrichtung; der nach oben gerichtete Luftschirm verhindert aber das seitliche Entweichen der Ofenabgase. Bei nach unten gerichtetem Luftschirm wird nur ein Teil der aufsteigenden Abgase als Sekundärluft mitgerissen. Die Absaugvor-

M richtung müßte deshalb in zwei Teile getrennt werden, einen unteren Teil für die Absaugung des Druckluftschirmes und einen über dem Ofen angeordneten Teil für die Hauptmenge der aufsteigenden Gase.
Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des oberen Randes der Kathodenwanne ein Druckluftkanal mit auf seiner ganzen Länge angebrachten, schräg nach oben über die Wanne gerichteten Austrittsöffnungen für die Druckluft und über der

ho Kathodenwanne eine Gasabsaugvorrichtung angeordnet sind. Dabei können die Austrittsöffnungen als Düsen oder Schlitze ausgebildet sein.

Die Zeichnungen erläutern die Erfindung im Sinne eines Beispiels, wobei in allen Figuren die gleichen Teile

(,'s mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind. Es zeigt

Fig. I in Stirnansicht, teilweise im Schnitt, einen Aluminiumelektrolyseofen,
Fig.2 eine Seitenansicht, ebenfalls teilweise im

Schnitt desselben Ofens,

F i g. 3 eine Draufsicht desselben Ofens,

Fig.4 einen schematischen Querschnitt durch den Boden einer Ofenhalle mit zwei Elektrolyseöfen und dem Weg der Druckluft sowie der Abgase im Bereich der öfen.

Über dem gewachsenen Boden 1 ruht auf einer Unterkonstruktion 2 der eigentliche Hallenboden 3, in dem die Kathodenwanne 4 des Elektrolyseofens eingelassen und ebenfalls auf der Unterkonstruktion 2 abgestützt ist Hie Wand 5 der Kathodenwanne 4 weist auf ihrem ganzen Umfang einen Hohlraum 6 auf, der als Druckluftkanal dient. Bei neu zu erstellenden öfen wird man die gezeigte Lösung wählen, d. h. den Druckluftkanal 6 von Anfang an in die Wannenwand einbeziehen. Bei schon bestehenden Anlagen kann ein besonderer Druckluftkanal ζ. B. in Form eines Rohres auch nachträglich um die Wanne herumgelegt werden. Die Austriitsöffnung 7 für die Druckluft wird vorzugsweise in der oberen Abdeckung des Druckiuftkanals 6 angebracht Sie kann als ein sich über die ganze Länge des Kanals erstreckender Schlitz, dessen Ränder die notwendigen Luftführungsorgane 8 aufweisen, oder als eine Reihe dicht nebeneinander angeordneter Düsen gestaltet sein. Jedenfalls hat die Austrittsöffnung mit ihrer Gestaltung aber die gewünschte Richtung des Luftschirms 9 zu gewährleisten. Damit auf dem ganzen Umfang der Kathodenwanne eine gleichmäßige Geschwindigkeit der aus dem Druckluftkanal austretenden Luft, und damit eine ringsherum gleiche Höhe des Luftschirms erreicht wird, ist der Querschnitt des Druckluftkanals 6 zweckmäßigerweise so bemessen, daß er als Druckkammer wirken kann. Da die aus dem Kanal 6 austretende Luft nicht die gleiche Temperatur hat wie die Ofenabgase, ist bei der Bestimmung des Austrittswinkels des Luftschirms diese Temperaturdifferenz zu berücksichtigen, wegen der Verschiedenheit des thtermischen Auftriebes. Auch die Größe und spezifische Bauart des Ofens, die Menge der entstehenden Abgase beeinflussen die Größe des Austrittswinkels der Druckluft. Der geeignete Winkel läßt sich durch einige Versuche sehr einfach bestimmen.

Die Zufuhr der Druckluft erfolgt vorzugsweise von einer zentralen Verstelleitung IO aus, welche sämtliche öfen einer Halle oder doch einen Teil versorgt, und von der aus die Zuleitungen 11 (eine oder merhere pro Ofen, je nach dessen Größe) zu den einzelnen öfen abzweigen. Diese Verteilleitung kann, wie im gezeigten Beispiel, im Hallenboden verlegt oder auch anderswie angeordnet sein.

Der aus dem Druckluftkanal 6 austretende Luftschirm 9 wird in der ihm durch die Austrittsöffnung 7 vermittelten Richtung schräg nach oben gepreßt, so daß die von den verschiedenen Seiten der Kathodenwanne 4 ausgehenden Teilluftschirme im Räume über der Mittelachse des Ofens konvergieren. Dabei reißt die den Luftschirm bildende Druckluft die Ofenabgase als Sekundärluft schräg nach oben mit und verhindert sie daran, in den Hallenraum zu entweichen. Sie verhindert aber auch das Nichtabsaugen der Abgase, wie dies bei Absauganlagen ohne Luftschirm beobachtet werden kann, wenn die durch den thermischen Auftrieb und eventuelle sekundäre Luftströmungen in der Halle verursachte Eigengeschwindigkeit der Abgase im Verhältnis zur Gasgeschwindigkeit in der Absaugöff-

■> nung des Abgaskanals zu groß ist.

Über der Kathodenwanne, in der Regel über deren Mittelachse, ist bei den dargestellten Aluminiumelektrolyseöfen der Anodenträger 12 angeordnet. In dessen Bereich treffen sich die Teilluftschirme von den

iü verschiedenen Seiten des Kathodenwannenrandes her und in diesem Bereich ist auch der Abgaskanal 13 angeordnet. Bei neu zu erstellenden öfen wird der Abgaskanal vorteilhafterweise mit dem Anodentriiger zu einer Konstruktionseinheit zusammengefaßt, wie dies zum Beispiel F i g. 1 zeigt. Bei bestehenden Anlagen kann ein. besonderer Abgaskanal unter, über oder neben dem Anodenträger nachträglich eingebaut werden.

Der Abgaskanal 13 ist mit mindestens einer, vorzugsweise zwei schlitzförmigen Absaugöffnungen 14 versehen, die sich im letzteren Fall entlang den Seiten des Abgaskanals über dessen Länge erstrecken. Durch diese Absaugöffnungen werden die Abgase in den Abgaskanal hineingesaugt und in bekannter Weise über Abgasleitungen 15 weiterbefördert, einer Abgasreini-

2^r> gungsanlage zugeführt und in gereinigtem Zjstand in die Atmosphäre ausgestoßen.

Die Absaugventilatoren können entweder für jeden Ofen einzeln oder zentral für eine Gruppe von Öfen angeordnet sein. Bekanntlich ist bei derartigen Absaugvorrichtungen mit schlitzförmigen Absaugöffnungen die Absaugleistung um so größer, je näher der betreffende Abgasleitungsteil beim Absaugventilator liegt. Um deshalb auf der ganzen Länge des Absaugkanals eine gleichmäßige Absaugleitung zu erzielen, ist mit Vorteil der Absaugschlitz um so breiter, je weiter er vom Ventilator entfernt ist. Im Interesse einer einwandreien Funktion der Anlage wird außerdem die Absaugleistung größer gehalten als die Einpreßleistung des Druckluftschirms, so daß in der Halle ständig ein geringer

to Unterdruck herrscht. Für den Luftschirm genügt eine Luftmenge von ca. 100 Nm³ pro kg produziertes Aluminium, wobei das im Abgaskanal 13 abzuführende Gas-Luft-Gemisch ca. 200 NmVkg Aluminium beträgt.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ist im

■ίϊ Prinzip bei allen zur Zeit gebräuchlichen Typen von Aluminium-Elektrolyseöfen anwendbar. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um einen Ofen mit vorgebrannten Anoden. Bei öfen mit Söderberg-Anoden kann die Gasabsaugvorrichtung am Anodenmantel rings um den Anodenblock herum angeordnet werden.

Da mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Abgase direkt am Ofen in verhältnismäßig konzentrierter Form erfaßt werden, genügen kleinere Gasförder-

■55 und Reinigungsanlagen, was zur Senkung der Kosten für die Abgasreinigung beiträgt. Auch wird durch die beschriebene Vorrichtung die Ofenbedienung nicht behindert, ein Vorteil im Hinblick auf deren Mechanisierung und Automatisierung, und umgekehrt beeinflußt

ω) die Ofenbedienung das Abführen der Ofenabgase nicht in ungünstigem Sinne.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungtn

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abführen von Ofenabgasen aus offenen Elektrolyseöfen, insbesondere aus öfen zur Herstellung von Aluminium durch Schmelzflußelektrolyse mit Hilfe einer Absaugvorrichtung, d a durch gekennzeichnet, daß die öfen seitlich von einem gegen eine Absaugvorrichtung gerichteten Druckluftschirm umgeben werden, der ein Entweichen der Abgase in den Hallenraum verhindert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch am Rand der Ofenwanne angeordnete Luftaustrittsöffnungen ein nach oben, gegen eine Absaugvorrichtung gerichteter Druckluftschirm gebildet wird, durch welchen die aus der Ofenwanne aufsteigenden Abgase als Sekundärluft mitgerissen werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 — 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugleitung größer als die Auspreßleistung des Druckluftschirmes gehalten wird.

4. Vorrichtung zur Duchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des oberen Randes der Kathodenwanne (4), ein Druckluftkanal (6) mit nach oben gerichteten Austrittsöffnungen (7) für die Druckluft und über der Kathodenwanne (4), eine Gasabsaugvorrichtung (13) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (5) der Kathodenwanne (4) als Druckluftkanal (6) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei öfen mit an einem Anodenträger aufgehängten, vorkalzinierten Anoden die Absaugvorrichtung als im Bereich des Anodenträgers (12) angeordneter Abgaskanal (13) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaskanal (13) ein konstruktiver Bestandteil des Anodenträgers (12) ist.