DE2332067A1 - Verfahren zum brennen von kohlenstoffkoerpern - Google Patents
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Description
SIGRI ELEKTROGRAPHIT GMBH Meitingen bei
Augsburg, den
Verfahren zum Brennen von Kohlenstoffkörpern
2 2. ja« 1973
73/12
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von Kohlenstoffkörpern in einem Tunnelofen mit Vorwärmzone,
Schwelzone, Brennzone und Kühlzone.
Es ist bekannt, durch Formen einer gemahlene Peststoffe,
wie Koks, Anthrazit, Ruß und dergleichen und teer- oder pechhaltige Bindemittel enthaltenden
plastischen Masse hergestellte Formkörper zum Herstellen von Kohlenstoffkörpern in Kammerringöfen unter
Luftabschluß auf Temperaturen von etwa 800 - 13000C zu erhitzen, wobei das Bindemittel in starren, die
Feststoffkörner verbindenden Koks übergeführt wird. Die im Temperaturbereich zwischen etwa 350 und 5000C
und in größerer Menge zwischen etwa 400 und 4500C gebildeten
.Zersetzungsprodukte des Bindemittels - im folgenden Schwelgase genannt - werden zusammen mit
den Rauchgasen 'am Ende der Vorwärmzone des Kammerringofens
abgezogen und nach Abscheidung teerhaltiger Kondensationsprodukte über einen Kamin in die
Atmosphäre abgeführt.
Ein wesentlicher, die Qualität von Kohlenstoffkörpern
bestimmender Verfahrensparameter ist die Einhaltung der für die jeweilige Zusammensetzung als günstig
ermittelten Aufheizgeschwindigkeit. So entstehen besonders im Bereich der Schwelzone und in dem sich
anschließenden Wiederverfestigungsbereich bei zu
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schneller Erwärmung in den Körpern qualitätsmindernde Risse. Ursache schädlicher Temperatursprünge ist
oftmals die Entzündung der Schwelgase, die eine wirksame Regelung der Temperaturgradienten in der
Vorwärmzone unmöglich machen. Weitere Nachteile des Brennens in Kammerringöfen sind der Verlust der
in den Schwelgasen enthaltenen Wärmeenergie sowie die Notwendigkeit, die Teer- und Ölanteile des Rauchgas-Schwelgas-Gemisches
vor dessen Ableitung in die Atmosphäre abzutrennen. Die bekannten Trennverfahren
sind aufwendig und die bekannten Trennvorrichtungen bedürfen zur Erhaltung ihrer Punktionstuchtigkeit
einer-ständigen Überwachung und Reinigung.
Die deutsche Patentschrift 1 508 515 schlägt ein Brennverfahren vor, das die Nachteile des Brennens
von Kohlenstoffkörpern in Kammerringöfen im wesentlichen vermeiden soll. In einem Tunnelofen, durch den
das Brenngut kontinuierlich bewegt wird, wird das entstandene Schwelgas abgezogen und katalytisch verbrannt.
Das Rauchgas wird zu einem Teil im Gleichstrom mit dem Brenngut an der Ofeneinfahrt in die
Vorwärmzone gedrückt und zu einem zweiten Teil nach Entzug der fühlbaren Wärme in Wärmeaustauschern im
Gegenstrom mit dem Brenngut in die Kühlzone des Ofens eingespeist. Ein weiterer Teil des abgezogenen Rauchgases
wird dem Kamin zugeführt« Das vorgeschlagene Verfahren nutzt zwar die Verbrennungswärme der
Schwelgase, es ist jedoch für das Brennen von Kohlenstoffkörpern insoweit nachteilig als die Temperatur
der in die Vorwärmzone gedrückten Rauchgase an der
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Ofeneinfahrt am größten ist, so daß die in den Ofen eingeführten Kohlenstoffkörper einem Temperaturschock
ausgesetzt sind· Die Einstellung eines günstigen, Brennfehler ausschließenden und die Brennzeit
nicht unnötig ausdehnenden Temperaturgradienten ist wegen der schnellen Angleichung der Temperaturen
von Brenngut und Rauchgas ebenfalls sehr schwierig, da zusätzliche Wärmeenergie dem Brenngut nur indirekt
über im Ofenmauerwerk angeordnete von Rauchgas durchströmte Kanäle möglich ist. Ein weiterer Nachteil
ist die vorgesehene Kühlung des Brenngutes mit Rauchgas, dessen Temperatur zuvor in einem Wärmeaustauscher
gesenkt wurde. Abgesehen von dem unvermeidbaren Wärmeverlust beeinträchtigt der zusätzliche technische Aufwand
die Wirtschaftlichkeit des Brennverfahrens.
Nach der deutschen Patentschrift 1 90 7 984 ist schließlich
ein Brennverfahren für Kohlenstoffkörper bekannt,
nach dem die freiwerdenden Schwelgase in der Schwelzone
eines Tunnelofens verbrannt und die Rauchgase im Gegenstrom zum Brenngut zur Ofeneinfahrt geführt
werden. Die Rauchgase werden anschließend über einen Kamin abgeleitet oder zum Teil - gegebenenfalls nach
Erhitzen - der Schwelzone oder Vorwärmzone wiederum zugeführt. Die maximale Brenntemperatur wird in einer
sich in Ofenlängsrichtung an die Schwelzone anschließende Brennkammer durch elektrische Heizung des Brennguts
erreicht.
Die Teilrückführung von Rauchgasen ermöglicht eine genauere Regelung des Temperatürgradienten in der
Aufheizphase, wohingegen die ungeregelte Verbrennung
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des Schwelgases die Einhaltung des Temperaturgradienten gerade in der kritischen Schwelzone beträchtlich
erschwert. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn Menge und Qualität des Bindemittels nicht
konstant sind, bedingt etwa durch unvermeidbare Fertigungsschwankungen oder auch durch Rezepturänderungen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Verbrennungswärme der beim Brennen von Kohlenstoffkörpern
entstehenden Schwelgase zu nutzen, teerfreies Rauchgas ohne die Nachteile der bekannten
Verfahren herzustellen und insbesondere den Brennausschuß durch Einhaltung von der jeweiligen Materialqualität
angepaßten Temperaturgradienten in der Vorwärmzone und in der Schwelzone zu senken.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren
der eingangs genannten Art vorgeschlagen, nach dem die flüchtigen Pyrolyseprodukte in der
Schwelzone abgezogen und der Brennzone zugeführt, in der Brennzone mit vorgewärmter Luft gemischt und
verbrannt werden und das Rauchgas aus der Brennzone abgezogen und wenigstens zu einem Teil im Gegenstrom
mit dem Brenngut in die Vorwärmzone gedrückt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die unkontrollierte oder wenigstens schwierig zu regelnde
Verbrennung der aus einem breiten Spektrum von Verbindungen mit den verschiedensten Zündpunkten bestehenden
Schwelgase in der Schwelzone. Nach der Erfindung erfolgt die Verbrennung der Schwelgase in
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der Brennzone, in der Schwankungen der Verbrennungswärme
durch geregelte Zuführung von Fremdenergie über in der Brennzone angeordnete Brenner einfach
ausgeglichen werden können. Die hohe Temperatur und der verhältnismäßig große Luftüberschuß in der
Brennzone wirken sich dabei vorteilhaft auf die Verbrennung der teilweise reaktionstragen Schwelprodukte
aus. Durch das im Gegenstrom mit dem Brenngut in die Vorwärmzone eingespeiste teerfreie Rauchgas
ist schließlich eine einfache wirkungsvolle . Regelung der Aufheizgeschwindigkeit möglich.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an der
Ofenausfahrt zum Kühlen des Brennguts Luft in die Kühlzone eingeführt und im Gegenstrom mit dem Brenngut
zur Brennzone des Tunnelofens geführt. Mit dem vorgewärmten Luftstrom werden die in der Schwelzone
abgezogenen und über Wirbeldüsen eingeblasenen Schwelgase gemischt und das Gemisch durch in der
Ofenwandung angeordnete Gas- oder Ölbrenner entzündet. Die Luftmenge ist so bemessen, daß die
brennbaren Anteile des Schwelgases vollständig zu Wasser und Kohlenoxiden oxidiert werden, wobei
im Durchschnitt die für 1 kg Brenngut erforderliche Luftmenge etwa 2 Nm beträgt. Die vollständige Verbrennung
der Schwelgase kann durch Analysen des aus dem Ofen abgezogenen Rauchgases überwacht und die
zugeführte Luftmenge entsprechend geregelt werden. Die in der Brennzone angeordneten Öl- oder Gasbrenner
haben die Aufgabe, die erforderliche maximale Brenntemperatur einzustellen und die Schwelgase auf
die Zündtemperatur aufzuheizen.
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Das Rauchgas wird an der Grenze zwischen Brennzone und Schwelzone abgesaugt und in Kanäle, die sich
in der Wandung von Schwelzone und Vorwärmzone bis zur Ofeneinfahrt erstrecken, gedrückt. Die Längskanäle
sind in Höhe der Vorwärmzone über mehrere mit Regelschiebern versehene Querkanäle mit dem
Ofenraum verbunden, über die eine dem jeweiligen Temperaturgradienten angemessene Rauchgasmenge in
den Ofenraum zurückgeführt wird. Unter Abgabe seiner fühlbaren Wärme an das Brenngut strömt
das Rauchgas zur Ofeneinfahrt, wo es abgesaugt und dem Kamin zugeführt wird.
Die Erfindung ermöglicht die Nutzung der Verbrennungsenergie der Schwelgase und ergibt teerfreie Rauchgase,
so daß aufwendige Vorrichtungen zum Abscheiden von Teerprodukten entfallen. Nach der Erfindung
wird gleichzeitig die für das jeweilige Brenngut günstigste Aufheizgeschwindigkeit eingehalten und das
Entstehen von qualitätsmindernden Brennfehlern und Brennausschuß werden vermieden.
Die Erfindung wird anhand der Figur 1 erläutert: Durch den Tunnelofen 1 mit der Vorwärmzone A, der
Schwelzone B, der Brennzone C und der Kühlzone D wird das Brenngut in Richtung des Pfeils 2 geführt.
Es ist in Tiegeln aus temperaturbeständigem Stahl oder Keramik angeordnet und mit körnigem Koks,
Anthrazit, Sand oder anderen den Abbrand und die Verformung der Körper in der Erweichungsphase verhindernden
Stoffe umschüttet. Die Bewegung des Brennguts erfolgt in bekannter Weise, z.B. mit
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einem Förderband, einer Rollenbahn oder Brennwagen. Beim Durchlaufen der Vorwärmzone A wird das
Erenngut durch das in Richtung der Pfeile 3, 31
strömende Rauchgas auf etwa 400 C erwärmt, wobei der Temperaturgradient im Brenngut durch Änderung des
Verhältnisses der Teilströme 3 und 3' in der Ofenwandung bzw. im Ofenraum geregelt wird. In der
Schwelzone B, in der die Hauptmenge der gasförmigen Pyrolyseprodukte gebildet wird, steigt die
Temperatur des Brenngutes von ca. 400 auf 500 C. Die Beheizung der Zone erfolgt indirekt durch Rauchgas
3, das zwischen Schwelzone und Brennzone aus dem Ofenraum abgezogen und in Kanälen parallel zur Ofenlängsachse
im Gegenstrom zum Brenngut geführt wird. Das Schwelgas 4 wird aus der Schwelzone B abgesaugt,
in die Brennzone C eingedrückt und dort mit vorgewärmter Verbrennungsluft 5 gemischt. Schwelzone und
Verbrennungszone sind durch eine Verengung des freien Tunnelquerschnitts voneinander getrennt. Da
die Verbrennungswärme des Schwelgases im allgemeinen nicht zum Erhitzen des Brennguts auf die erforderliche
Maximaltemperatur von etwa 800 - 1300 C ausreicht, wird der Brennzone zusätzlich Brennstoff 6, z.B. Gas
zugeführt und in Brennern, die in der Wandung der Brennzone angeordnet sind, verbrannt. Die Regelung
der Maximaltemperatur erfolgt über Änderungen der Zusatzgasmenge. Das Zusatzgas dient gleichzeitig
dazu, die Schwelgasverbrennung einzuleiten und zu vergleichmäßigen. Die an der Ofenausfahrt in die
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Kühlzone D gedrückte Verbrennungsluft 5 umströmt
das Brenngut im Gegenstrom, wobei sie sich auf eine Temperatur von etwa 500 - 600 C
erwärmt.
1 Figur 1 Patentanspruch
BAD ORiGiNAL PA 73/12 Dr.We/häu - 9 -
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Claims (1)
1. Verfahren zum Brennen von Kohlenstoffkörpern
in einem Tunnelofen mit Vorwärmzone, Schwelzone, Brennzone und Kühlzone, dadurch gekennzeichnet, daß die flüchtigen Pyrolyseprodukte
in der Schwelzone abgezogen und der Brennzone zugeführt werden, daß die Pyrolyseprodukte
in der Brennzone mit vorgewärmter Luft gemischt und verbrannt werden und daß das Rauchgas
aus der Brennzone abgezogen und wenigstens zu einem Teil im Gegenstrom mit dem Brenngut in
die Vorwärmzone gedrückt wird.
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40 9 8 83/0613
BAD ORIGINAL
AO
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| DE (1) | DE2332067A1 (de) |
Cited By (4)
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-
1973
- 1973-06-23 DE DE19732332067 patent/DE2332067A1/de active Pending
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