DE3017939C2 - Teilgeschlossener Elektro-Reduktionsofen - Google Patents

Description

7. ElektroReduktionsofen nach den Ansprüchen 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Beschikkungsrohfe (5) für den Möller an einer Gasabsaugüngsieitüngi (8) angeschlossen sind, die über einen Lüfter ifi den Verbrennungsraum (1) der Rauchgas·' haube (2) zurückgeführt ist.

8. Elektro-Reduktionsofen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß durch die in der Haube (2) angeordneten Eintrittsöffnungen (3) für Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum (1) reichende Stochervorrichtungen (12) vorgesehen sind.

9. Elektro-Reduktionsofen nach den Ansprüchen 1 bis B, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der Rauchgashaube (2) ein verfahrbarer oder abnehmbarer, der Form des Rauchgashaubenmantels angepaßter Schild (15) vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft einen teilgeschlossenen Elektro-Reduktionsofen mit einem Deckel, durch welchen Elektroden sowie Beschickungsrohre hindurchgeführt sind, wobei der Deckel im Bereich der Einmündungen der Beschickungsrohre schräge, tief eingezogene Teile aufweise, deren Abschrägungswinkel in einer bestimmten Beziehung zum natürlichen Böschungswinkel des im Betriebszustand des Ofens den Ofenraum auszufüllenden und mit der Möllersäule in Beschickungsrohren in Verbindung stehenden Möllers steht und wobei im Randbereich des Ofengefäßes Leitungen zur Abführung der beim Prozeß entstehenden Gase vorgesehen sind.

Reduktionsprozesse werden zumeist in Elektroöfen offener oder teilgeschlossener Bauweise durchgeführt. Das in den Reduktionsofen entstehende Reduktionsgas verbrennt auf dei Mölleroberfläche. die dann örtlich überhitzt wird, und der Möller sintert an diesen Überhitzungsstellen zusammen. Durch die so gebildeten Sinterbrücken wird die Gasdurchlässigkeit der Mölleroberfläche stark eingeschränkt. Das Gas sammelt sich unter der Möllerkruste so lange an, bis der Druck ausreicht, die Kruste durchzubrechen. Das ausbrechende (Jas reißt Metall. Schlacke sowie teigigen Möller mit. so daß weitere Teile der Molkroberfläche verklebt und somit wenig gasdurchlässig werden.

Zur Vermeidung der Gasausbrüche, die eine ^Temperatur über 2000 C aufweisen .ind den Ofenprozeß ungünstig beeinflussen, ist es erw ,-derlich, die Mölleroberfläche mechanisch mit Hilfe von Stochern bzw. durch Drehen des Ofengefäßes aufzulockern. Durch Stochern und Drehen wird jedoch der Möller verdichtet und das Möllerfeingut ins Gas gebracht, außerdem wird auf die Pllektroden Seitendruck ausgeübt. Weil die Molleroberfläche stets bearbeitet werden muß. ist eine kontinuierliche Mölleraufgabe nicht gut möglich.

Ein diskontinuierlich aufgegebener Möller trägt aber zum Verdichten der Mölleroberschicht bei und belastet das Gas zusätzlich mit Staub.

Bei den Reduktionspro/essen. die in offenen Reduktionsofen durchgeführt werden, fällt eine sehr große "Nbga^Ttenge an. weil die angesaugte Falschluftmenge ein unkontrollierbares Vielfaches des im Ofen erzeugten Gases ausmacht. Dazu sind große und teure Abgas-Entstaubungsanlagen erforderlich.

Um die Menge der anfallenden Abgase zu verringern, werden geschlossene Reduktionsofen verwendet. Aber auch bei Verwendung von geschlossenen Reduktionsöfen konnten keine voll befriedigenden Ergebnisse erzielt werden. Trot/ der regelbaren Ansaugöffnungen dringt nämlich durch diese noch viel Falschluft in den Öfen ein, so daß auch dort große Abgasmengen anfallen.

Außerdem treten bekanntlich auch in den geschlossenen öfen örtliche Überhitzungen der Mölleroberfläche auf und damit auch die durch die Bildung der Sinterbrücken Verursachten Heißgasausbrüche. Um die schädlichen Auswirkungen dieser Gasausbrüche auf die

Ofenteüe einzuschränk-n, muß ein grc£er Abstand des Deckels von der Mölleroberfläche vorgesehen sein und für den Deckel teure, hochtemperaturbeständige Werkstoffe verwendet werden.

Mit der Problematik der schädlichen Auswirkungen der Gasverbrennung auf der Mölleroberfläche befaßt sich die Fachwelt bereits seit Jahrzehnten, und es sind zahlreiche Versuche unternommen worden, die oberhalb der Möllerschicht im Ofen herrschenden Verhältnisse zu verbessert.

So sind geschlossene elektrische Schmelzofen bekannt (DE-PS 8 24 813), bei denen die parallel zur Elektrodenachse verlaufenden Teile der Beschickungsschächte in einem solchen Abstand von der Elektrode angeordnet sind, daß ein Raum zwischen dem π Beschickungsschacht und der Elektrode gebildet ist, der sich zum Sammeln der Ofengase eignet. Hierbei kann die Größe des Gasraumes reguliert werden

Aus der DE-PS 24 37 245 ist ein geschlossener Reduktionsofen bekannt, in dessen Arbeitsraum durch ^o in der Rauchgashaube angeordnete Düsen Verbrennungsluft geführ! wird. Durch diese Düsen wird die Verbrennungsluft auf die ganze Möllerororfläciie kontrolliert verteilt.

Ein anderer geschlossener Elektroreduktionsofen ist aus der DE-PS 10 75 841 bekannt. Dieser Ofen ist insbesondere für die Erzeugung von Ferro-Silizium vorgesehen. Der Deckel dieses Ofens ist im Bereich der mittig angeordneten Elektrodendurchführungen in Richtung zum Ofengefäß hin tief eingezogen. An den obersten, d. h. dem Gefäß entferntesten Stellen des Deckels, wo sich tote Räume geringer Gasgeschwindigkeit befinden, sind Gasableitungsrohre angeschlossen.

Eine andere Anordnung eines geschlossenen Reduktionsofens mit Gasrückgewinnung zeigt die DE-OS 26 10 592. Zwischen der Ofen-Außenwand und jeder Elektrode ist eine zur Elektrode konzentrisch angeordnete, senkrechte Zwischenwand vorgesehen, die oben an dem Ofendeckel angeschlossen ist. Das untere freie Ende dieser Wand liegt ungefähr in derselben Höhe wie das Ende d<"- sich in Arbeitsstellung befindlichen Elektrode. Der beschickungsfreie Raum /wischen der Außenwand und der Zwischenwand dient als Gasabzugskanal.

Die Schmel/reduktion in diesem Ofen findet im Roheisenbad statt, auf dem sich eine Schicht gasdurchlässigen Kokses befindet. Für übliche Reduktionsverfahren, bei denen ein /um sintern neigender Möller verwendet wird, ist der letztbcschriebene Ofen nicht geeignet, weil die Eigenschaften sowie die Verteilung 5n des Mollers unterschiedlich von denen von Koks sind.

Schließlich ist aus der DE-PS 7 40 8 30 ein geschlossener Reduktionsofen bekannt, dessen Deckel sowohl in Richtung nach der Elektrode als auch nach außen hin entsprechend dem Böschungswinkel der Beschickung abgeschrägt ist. Die Ofengase, die sich an den obersten, d. h. vom Ofengefäß entferntesten Stellen ansammeln, werden von diesen Stellen durch Leitungen abgeführt. Zweck dieser Anordnung ist es. die Bauhöhe des Ofens zu verringern. Das Reduktionsgas sammelt sich M) oberhalb der ganzen Mölleroberfläche.

Der vorliegendeil Erfindung liegt die Aufgäbe ,ziigründcj einen; Reduktionsofen der eingangs, genannt ten Art zu schaffen,, bei dem der Rcduktiörisgäs-Ver' brennUngsvorgang kontrollierbar in einem vorbestimnv ten Bereich der Mölleroberfläche stattfindet, wobei eine kontinuierliche Mölleraufgabe gewährleistet wird. Erfirtdüngsgemäß wird diesr Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ofendeckel sich über dem Bereich der Elektrodendurchführungen sowie der Einmündungen der Beschikkungsrohre für den Möller erstreckt, an seinem Umfangsrand mit einer ringförmigen, allseitig geschlossenen, jedoch in Richtung zum Ofenrand hin offenen, ausgemauerten, gekühlten, einen Verbrennungsraum für Rektionsgase mit Eintrittsöffnungen für Verbrennungsluft sowie Abführkaminen für Verbrennungsabgase einschließenden Rauchgashaube dicht, jedoch lösbar verbunden ist und daß die in unmittelbarer Umgebung der Einmündungen der Beschickungsrohre befindlichen Deckelteile steiler geneigt ausgeführt sind als dem jeweiligen natürlichen Böschungswinkel des Möllers entspricht.

Nach der Erfindung dienen die an der Innenseite der Rauchgashaube angeordneten Kühlvorrichtungen, vorzugsweise Kühlschlangen, als Wärmetauscher zur Gewinnung der Wärmeenergie des Ofengases. Diese Wärmetauscher sind als auswechselbare, segmentförmige Teile ausgebildet.

Nach einem weiteren Merkmal der Frfindung besteht der Ofendeckel aus einem die Elektro^endurchführungen sowie die Möllerbeschickungsrohre umschließenden Umfangsring. der mit die Elektroden umgebenden Ringen verbunden ist, wobei der Umfangsring. die Ringe um die Elektroden und die Möllerbeschickungsrohre durch die steil ausgeführten Deckelteile miteinander verbunden sind.

Zur Einstellung der Möllerhöhe im Ofenraum ist die mit dem Ofendeckel zusammengefügt Haube höhenverstellbar angeordnet.

Die Größe der Eintrittsöffnungen kann nach einem weiteren Erfindungsmerkmal veränderbar sein.

Damit die geringe Menge des durch die in den Beschickungsrohren anstehende Mollersäule entweichten Gases im Ofen verbleibt, ist nach einem anderen Merkmal der Erfindung an den Beschickungsrohren eine Gasableitung angeschlossen, die über einen Lüfter in den Verbrennungsraum der Rauchgashaube zurückgeführt ist. Weil sich in dem Randbereich der Mölleroberfläche. die sich im Verbrennungsraum der RaucHgashaube befindet. Sinterbrücken bilden, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung Stochervorrichtungen vorgesehen, deren Arme durch die in der Haube angeordneten Eintrittsöffnungen für Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum reichen.

Am Außenumfang der Rauchgashaube ist ein verfahrbarer oder abnehmbarer, der Form des Rauch gashaubenmantels angepaßter Schild vorgesehen. Dieser Schild soll im Falle, daß ein Wärmetauschersegment zwecks Reparatur ausgebaut wird, die Hauben-Außenseite an der Reparaturstelle abschließen, damit der Ofenbetrieb ungestört fortgesetzt werden kann.

Auf diese Weise wird die Verbrennung des ReduktioMSgases auf der gesamten Mölleroberfläche oder ihrem überwiegenden Teil weitgehend verhindert, weil der Möller bis dicht an die Unterseite des Ofendeckels reicht Somit sind auf der Oberfläche keine Stellen vorhanden, an denen sich die Gase ansammeln können oder die Verbrennung stattfinden kann. Der Verbrennungsbereich ist auf den Randbereich des Möllers beschränkt, der durch die Räuchgashaube begrenzt ist. Ledigliph in diesem VerbrennUngSrauni findet eine kontrollierte Verbrennung des Reduktiönsgases statt.

Die Unterhalb des Ofendeckels befindliche Mölleroberfläche behält während des Reduktionsprozesses ihre ursprüngliche Beschaffenheit, sintert Und verklebt nicht und ermöglicht daher eine kontinuierliche

Möllerbeschickung durch die Beschickungsrohre. Lediglich in ihrem Randbereich muß die Mölleroberfläche durch Stochern bearbeitet werden.

Durch die Anordnung ist es möglich, die Menge, die Temperatur und den Staubgehalt des Gases so gering ί wie möglich zu halten. Damit ist auch die anfallende Staubmenge kleinen und es können entsprechend kleinere Entstaubungsanlagen verwendet werden.

Um die Elektroden wird eine gleichmäßige Möllerabdeckung erreicht.

Schließlich bringt die erfindungsgemäße Anordnung auch wesentliche konstruktive Vorteile mit sich: Die Konstruktion des Ofendeckels, insbesondere der feuerfesten Ausmauerung sowie die Wärmeisolierung kann kostengünstiger ausgeführt werden, da die Deckeltem- t5 peraturen niedriger sind. Die Elektrodenstrang-Bauteile, wie Fassung. Abdichtzylinder und Kontaktbacken, die sich oberhalb des Deckels befinden, sind besser abgeschirmt.

Das in der Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zur Erläuterung der Erfindung im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. I den erfindungsgemäßen Elektro-Reduktionsofen in Draufsicht und

Fig. 2einen Vertikalschnitt gemäß Linie I-I in Fig. I. In Fig. 1 ist ein leiigeschlossener Elektro-Reduktionsofen dargestellt, mit einem Ofendeckel 4, an dessen Umfangsring 4a eine ringförmige Rauchgashaube 2 dicht angeschlossen ist. so daß sie mit dem Deckel 4 eine jo zusammengefügte Baueinheit bildet. Die Verbindung zwischen der Haube 2 und dem Deckel 4 ist lösbar, damit bei Reparaturen der Haube, die einer höheren Wärmebelastung als der Deckel ausgesetzt ist, eine Ersatzhaube eingesetzt und an den Deckel angeschlossen werden kann.

An die Rauchgashaube 2 sind drei Kamine 11 angeschlossen, die zur Abführung der Verbrennungsgase dienen. Am Außenrand der Haube 2 ist ein Schild 15 vorgesehen, der am Haubenmantel verfahrbar angeordnet ist und im Falle, daß ein Wärmetauschersegment zwecks Reparatur ausgebaut werden muß, die Außenseite der Haube 2 an der Reparaturstelle abschließen soll, damit der Ofenbetrieb ungestört fortgesetzt werden kann.

Aus F i g. 1 ist ferner der Aufbau des Ofendeckels 4 ersichtlich: Der Deckel 4 besteht aus dem bereits erwähnten Umfangsring 4a, aus eine jede Elektrode 7 umschließenden Ringen 4b sowie aus abgeschrägten Deckelteilen 6. die die Ringe 4a und Ab miteinander verbinden. Die Elektroden 7 führen durch den Ofendeckel 4 hindurch.
In F1 g. 2 ist das Ofengefäß 14 dargestellt, welches bis dicht an den Ofendeckel 4 mit Möller 13 gefüllt ist. Der Möller 13 steht mit den Möllersäuleiij die in Beschikkungsrohren 5 ständig aufrechterhalten werden, während des Ofenbetriebes in Verbindung* Die im Bereich der Elektroden 7 befindlichen Deekelleile 6 sind steiler ausgeführt als dem jeweiligen natürlichen BÖschungs^ winkel des Möllers 13 entspricht. Damit isl es möglich, den Ofenraum unterhalb des Ofendeckels 4 so dicht auszufüllen, daß zwischen dem Deckel 4 und der Mölleroberfläche kein Raum besteht, in dem sich Gase ansammeln bzw. verbrennen können. Die Verbrennung der Gase auf der Mölleroberfläche kann lediglich im kreisringförmigen Bereich der Mölleroberfläche stattfinden, die (wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist) durch die Ofengefäß-Innenwand sowie durch den unteren Innenrand der Rauchgashaube 2 begrenzt ist. Ein Verbrennungsraum 1, in dem allein die Reduktionsgase verbrennen, ist durch die mit feuerfester Auskleidung und Kiihlerschlnngen versehene Innenwandung der Rauchgashaube 2 sowie die bereits erwähnte, unterhalb der Haube 2 liegende, kreisringförmige Randzone des Möllers 13 begrenzt. In der Haube 2 sind Eintrittsöffnungen 3 für die Zuführung von Verbrennungsluft vorgesehen.

In bzw. an der feuerfesten Ausmauerungsschicht der Haube 2 sind Kühlrohrschlangen vorgesehen, die gleichzeitig die Funktion eines Wärmetauschers 16 haben, ^e segmentförmigen Wärmetauscherteile können leichter als ein ringförmiger Wärmetauscher ausgewechselt werden. Durch die Wärmetauscher kann die Wärme dei Gase sowie die Strahlungswärme des Möllers zur weiteren Nutzung verwendet werden.

Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, ist die Haube 2 bis auf die Eintrittsöffnungen 3 sowie die Öffnungen für die Kamine 11 zur Abführung der Verbrennungsabgase allseitig geschlossen, jedoch in Richtung zum Ofenherd hin offen ausgeführt. Die Elektroden 7 sind mit Hilfe von Abdichtungseinrichtungen 9 gegenüber dem Ofendckkel abgedichtet.

In den Beschickungsrohren sind Gasabsaugleitungen 8 vorgesehen, über die die geringen, im Möller vorhandenen Mengen von Gas über einen nicht dargestellten Lüfter abgezogen und in den Verbrennungsraum eingeblasen werden.

Schließlich sind die mit 12 bezeichneten Stochervorrichtungen vorgesehen, mit denen die Mölleroberfläche im Bereich des Verbrennungsraumes 1 bearbeitet werden kann.

Mit 17 ist die Arbeitsbühne bezeichnet.

Zur Einstellung der Möllerhöhe im Ofenraum kann der Ofendeckel 4 zusammen mit der angeschlossenen Rauchgashaube 2 mit Hilfe von nicht dargestellten Mitteln, wie z. B. Kran, höhenverstellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Teilgeschlossener Elektro-Redukliarbofen mit einem Ofendeckel, durch den Elektroden sowie Beschickungsrohre hindurchgeführt sind, wobei der ·> Ofendecke! im Bereich der Einmündungen der Beschickungsrohre schräge, tief eingezogene Teile aufweist, deren Abschrägungswinkel in einer bestimmten Beziehung zum natürlichen Böschungswinkel des im Betriebszustand des Ofens den in Ofenraum ausfüllenden und mit der Möllersäule in Beschickungsrohren in Verbindung stehenden Möllers steht und wobei im Randbereich des Ofengefäßes Leitungen zur Abführung der beim Prozeß entstehenden Gase vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet.

daß der sich über dem Bereich der Elektrodendurchführungen (7) sowie der Einmündungen der Beschikkungsrohre (5) für den Möller erstreckende Ofendeckel (4) an seinem Umfangsrand mit einer ringförmig"- allseitig geschlossenen, jedoch in Richtung /urn Ofenherd hin offenen, ausgemauerten, gekühlten, einen Verbrennungsraum (1) für Reduktionsgase mit Eintrittsöffnungen (3) für Verbrennungsluft sowie Abführkaminen (11) für Verbrennungsabgase einschließenden Rauchgashaube (2) dicht, jedoch lösbar verbunden ist und daß die in unmittelbarer Umgebung der Einmündungen der Beschickungsrohre (5) befindlichen Deckelleile (6) steiler geneigt ausgeführt sind als dem jeweiligen naiurlichen Böschungswinkel des Möllers entspricht.

2. Elektro-Reduktionsofen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Rauchgashaube (2) angeordnete Kuhlvorrichtungen, j5 Vorzugsweise Rohrschlangen, als Wärmetauscher (16) zur Gewinnung der Wärmeenergie des Ofenga »es dienen.

3. Elektro-Reduktionsofen nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (18) ils auswechselbare, segmentförmige Teile ausgebildet sind.

4. Elektro-Reduktionsofen nach den Ansprüche" 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofendeckel (4) aus einem Umfangsring (4a) besteht, der mit die Elektroden (7) umgebenden Ringen (4b) verbunden ist. wobei der Umfangsring (4a). die Ringe (4b)%ow\e die Mollerbt'ichickungsrohre (5) durch die abgelchrägten Deckelteile (6) miteinander verbunden lind.

5 Elektro-Reduktionsofen nach den Ansprüchen I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Möllerhöhe im Ofenraum die mit dem Ofendeckel (4) zusammengefügte Haube (2) höhenverstellbar angeordnet ist.

6. Elektro-Reduktionsofen nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Eintrittsöffnungen (3) prozeßbedingt veränderbar