-
Anordnung der Elektroden von elektrisch beheizten rotierenden Öfen
Die vorliegende Erfindung bezweckt Vorrichtungen an rotierenden Ofen, z. B. zur
Reduktion von Eisenerz mit Kohle ohne Schmelzung oder für andere ähnliche Zwecke,
wobei die für den Prozeß erforderliche Wärme in der Beschickung mittels elektrischen
Stromes erzeugt wird, der durch dieselbe hindurchgeleitet wird.
-
Von wesentlicher Bedeutung für den Betrieb von für dieses Verfähren
bestimmten Rollöfen ist die Verwendung einer passenden Elektrodenkonstruktion. Wenn
die Elektroden, wie seither gebräuchlich ist, in Form von Ringen ausgeführt werden,
die in der Längsrichtung des Ofens in gewissem Abstand voneinander angeordnet sind
und gegen die Ofenwand anliegen oder in dieselbe eingelassen sind, so kann leicht
zwischen den Elektroden ein Stromverlust entstehen. Bei der zufällig erhöhten Temperatur
kann es nämlich vorkommen, daß der sich bildende Eisenschwamm an irgendeiner Stelle
zwischen den Elektroden an der Wand festsintert. Hierdurch wird der elektrische
Widerstand an diesem Punkt vermindert, was eine Stromkonzentration nach dieser Stelle
verursacht, wodurch die Temperatur weiter erhöht und ein vermehrtes Festsintern
des Eisens veranlaßt wird. Auf solche Art kann sich schnell eine Brücke von Eisen
zwischen den Elektroden bilden, was Kurzschluß mit dadurch verursachter Unterbrechung
des Betriebes veranlaßt. Nach der Erfindung werden die Elektroden so angeordnet,
daß die Elektrode, mittels welcher der Heizstrom durch die Beschickung geleitet
wird, und die in der Längsrichtung des Ofens hintereinander angeordnet sind, nicht
oder nur an einigen Punkten des Ofenumfanges mit der Ofenwand im heißesten Teil
des Ofens in Berührung stehen.
-
Das Hauptgewicht liegt darauf, daß in der heißesten Zone des Ofens
der Kontakt zwischen den Elektroden und dem Mauerwerk vermieden oder möglichst kurz
bemessen wird. In den kälteren Teilen des Ofens kann ein solcher Kontakt keine Ungelegenheiten
verursachen. Das Tragen der Elektroden-im Ofen kann mit Vorteil mittels Stützen
geschehen, die an der Ofenwand ein Stück von der stromleitenden Zone befestigt sind.
-
Ein anderer Vorteil, der durch die Ausführung der Elektroden gemäß
der Erfindung gewonnen wird, besteht darin, daß die wesentliche Wärmeerzeugung in
einem gewissen Abstand von der Ofenwand stattfindet, demzufolge diese kälter gehalten
werden kann und somit die Ausstrahlungsverluste geringer werden.
-
Als Material für die Elektroden kann Kohle, Graphit, Eisen, eine wärmebeständige
Legierung
oder ein anderes elektrisch leitendes Material von passender Beschaffenheit angewendet
werden.
-
Der Ofen kann sowohl für Einphasen- als auch für Mehrphasenstrom ausgeführt
werden. Eine Elektrodenanordnung für Zweiphasenstrom in Scottscher Schaltung ist
besonders einfach und zweckmäßig für den in Rede stehenden Zweck. Hierbei werden
drei Elektrodensysteme in einer Reihe, in der Längsrichtung des Ofens gerechnet,
angeordnet, die beiden äußeren Elektrodensystemefür je eine Phase und die mittlere
für die gemeinsame rückführende Phase.
-
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt,
angewendet an einem rotierbaren Ofen, sog. Rollofen.
-
Abb. i zeigt den Ofen im Längsschnitt. Abb.2 ist ein Querschnitt nach
der Linie C-C der Abb. i.
-
Abb. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie B-B der Abb. i.
-
Abb. q. zeigt einen Schnitt nach der Linie A-A der Abb. i.
-
Abb.5 zeigt einen Teil des Ofens im Längsschnitt mit einer anderen
Ausführungsform der Elektroden.
-
i bezeichnet den rotierenden Ofen selbst, der in an sich bekannter
Weise von Rollen 2 getragen wird, die paarweise mittels einer Achse 3 miteinander
verbunden und eventuell so ausgebildet sind, daß sie dazu dienen können, den Ofen
in Rotation zu versetzen. q. bezeichnet ein im Innern des Ofens zentral angeordnetes
Rohr oder einen rohrförmigen Verbrennungsraum, der von Stützen 5 getragen wird und
einerseits durch die Öffnung 6 mit dem Innern des Ofenraumes kommuniziert und anderseits
am Beschickungsende mit einer Öffnung 7 versehen ist zur Einführung der Beschickung.
Nach der gezeigten Ausführungsform ist der Raum q. außerhalb des eigentlichen Ofens
i zu einem erweiterten Teil 8 ausgebildet, der als Vorwärmungsraum dient und von
einer mit dem Ofen verbundenen Trommel 9 umgeben ist. Das während der Reduktion
im Ofen sich bildende Gas streicht durch das Rohr q. und die Vorwärmungskammer 8,
und die brennbaren Teile desselben werden mittels Luft verbrannt, die durch die
Leitung io eingeführt wird. Die Kohle und eventuell auch anderes Beschickungsmaterial
wird durch die Öffnung 29 in die Trommel i i, die die Vorwärmungskammer 8 umgibt,
beschickt, wo sie vorgewärmt und getrocknet wird, um darauf durch eine Schleusenvorrichtung
12 in den eigentlichen Ofenraum 13 zu gelangen. Die Schleusenvorrichtung kann zweckmäßig
von einer Anzahl Scheidewände 14 gebildet sein, die an der Peripherie mit je einem
Ausschnitt 15 versehen und so im Verhältnis zueinander angeordnet sind, daß
während der Rotation des Ofens eine dieser Öffnungen sich ganz unten in dem beschickten
Material oder Kohle befindet, die demnach verhindert, daß das Gas aus dem Innern
des Ofens durch die Beschikkungsöffnung herausdringt. Eine ähnliche Schleusenvorrichtung
z2' ist auch am Entleerungsende des Ofens, das mit einer Abflußöffnung 17 versehen
ist, angebracht, so daß das behandelnde Material aus dem Ofen ausgehen kann, ohne
daß das Gas aus dem Innern des Ofens oder ein nennenswerter Teil desselben auf demselben
Wege ausströmt. Zur Abkühlung des behandelten Produktes kann der Ofen am Entleerungsende
mit einer Kühlkammer i8 ausgebildet sein, die in einen Kühlwasserbehälter ighineinragt.
Die Wände in der Kammer i 8 können, wie aus Abb. 3 ersichtlich, eventuell gewellt
sein, um eine größere Kühlfläche zu erreichen. Die Kühlkammer i 8 kann eventuell
auch zu einer Schleusenvorrichtung in analoger Weise wie die oben beschriebene ausgebildet
sein, wodurch die Schleusenvorrichtung i2' entbehrlich wird.
-
Die Elektrodenanordnungen sind laut Abb. i und 2 in Form von Stäben
22 ausgeführt, die von einem zentralen Teil 23 ausgehen in ähnlicher Weise
wie die Speichen eines Rades. Wie aus Abb. 2 hervorgeht, sind diese Stäbe an ihren
äußeren Enden 2q., die mit dem Mauerwerk in Berührung stehen, verjüngt, so daß das
Stück des Umkreises, längs welchem jede Elektrode mit dem Mauerwerk in Berührung
ist, sehr kurz wird im Vergleich zu deh wirksamen Flächen der Elektroden 25, d.
h. den Flächen, welche die Stromüberführung von der einen Elektrode zur anderen
durch die Beschickung vermitteln.
-
Jede der Elektroden 25 ist mit einem Teil 26 ausgebildet, der in an
sich bekannter Weise mit Leitungen 28', 28 zur Zuleitung des elektrischen Stromes
in leitender Verbindung steht.
-
Nach der in Abb. 5 gezeigten Ausführungsform sind die Elektroden zu
ringförmigen Scheiben 25' von kleinerem Durchmesser als der innere Durchmesser des
Ofens ausgebildet und werden getragen von Stützen 27, die durch die Teile der Wände
des Ofenraumes hinausgehen, wo die Temperatur nicht so hoch ist wie in der eigentlichen
Erhitzungszone, d. h. der Zone, die zwischen den Elektroden 25' oder in unmittelbarer
Nähe derselben liegt.
-
Hierdurch wird der obenerwähnte Nachteil, daß sich im Verlauf des
Prozesses durch Eisenschwamm oder ein anderes ausreduziertes, elektrisch leitendes
Produkt an der Ofenwand
eine leitende Brücke zwischen den Elektroden
bildet und so lokale Überhitzungen und Störungen des Prozesses auftreten, vermindert
oder ganz vermieden.
-
Dadurch, daß der Abfluß des fertigen Produktes durch eine Schleusenvorrichtung
12@, wie oben beschrieben, reguliert wird, wird eine gleichmäßige Ableitung des
erzeugten Produktes erreicht und einer für den gleichmäßigen Gang des Prozesses
nachteiligen Anhäufung von Material zwischen den Elektroden vorgebeugt, was auch
dazu beiträgt, die Möglichkeiten lokaler Überhitzungen zwischen den Elektroden in
der eigentlichen Erhitzungszone zu verringern.
-
Die Linie H-H bezeichnet die Horizontalebene. Der Ofen ist im Verhältnis
zur Horizontalebene so geneigt, daß seine geometrische Achse am Beschickungsende
höher liegt als am Abflußende, so daß während der Rotation des Ofens das Material
automatisch durch den Ofen hindurchgeführt wird.