-
Vorrichtung zur gesonderten Abführung der an der Reaktionsstelle elektrothermischer
Öfen, insbesondere Carbiderzeugungsöfen, entstehenden Gase Das Patent 58o:262 betrifft
eine Vorrichtung zur gesonderten Absaugung der an der Reaktionsstelle von elektrothermischen
Öfen, insbesondere Carbiderzeugungsöfen, entstehenden Gase, welche hauptsächlich
aus Kohlenoxyd und Wasserstoff bestehen, um die schädliche Wirkung dieser Gase auf
das Beschickungsgut zu beseitigen und sie zu verwerten.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung der durch das Hauptpatent
geschützten Vorrichtung, wodurch eine bessere Kühlung der durch sie abgeführten
Nutzgase bewirkt und gleichzeitig der Stromübergang von Elektrode zur Elektrode
oberhalb der Reaktionszone, soweit derselbe noch in nennenswertem Maße stattfindet,
beseitigt wird. Erfindungsgemäß geschieht dies durch zweckmäßige Anordnung der Kühlorgane
und der Gasführung innerhalb der Gasabführungsbalken sowie durch Vermeidung der
metallischen Leitung von einer Seite des Gasbalkens nach der anderen. Man erreicht
dies durch Isolierung der metallischen Teile des Gasabführungsbalkens mittels Schamottesteine.
Um die Schamotte gegenüber dem Beschickungsgut haltbarer zu machen, kann ihre Oberfläche
mit einer Metallpanzerung versehen werden, die aber mit den übrigen metallischen
Teilen des Balkens gleichfalls nicht in Verbindung steht. Bei Verwendung der neuen
Gasabführungsbalken werden die Gase bereits innerhalb derselben so stark abgekühlt,
daß sie bei ihrem Eintritt in das Sammelrohr nur noch eine Temperatur besitzen,
die eine Zündung bzw. Explosion ausschließt. Die Balken selbst können gerade, gekrümmte,
zylindrische oder konische Kühlrohre enthalten. Vorteilhafter sind konische Rohre,
um ein Verstopfen zu vermeiden. Ferner können auch gebogene Rohre zur Verwendung
gelangen, um der Ausdehnung Rechnung zu tragen. Werden statt der gekrümmten gerade
Rohre verwendet, dann kann man sie an der Stelle des Gasaustritts zweckmäßig mit
Stopfbüchsen versehen, die eine Längenänderung derselben zulassen. An Stelle -der
Rohre kann. der Balken aber auch mit Kanälen ausgestattet werden, die durch die
Form des Balkens gebildet werden und die eine ähnliche Kühlwirkung für die Gase
besitzen wie die Rohre. Man kann auch Kühlrohre und Kühlkanäle kombiniert im Balken
vorsehen. Der Gasabführungsbalken, welcher,
tim den Stromübergang
von einer Balkenseite zu der anderen zu vermeiden, grundsätzlich aus mehreren Teilen
besteht, welche nicht miteinander in stromleitender Verbindung stehen, kann aus
Schmiedeeisen, Stahlguß, Schamottematerial usw. zusammengesetzt sein, also aus Materialien,
welche dem Verwendungszweck angepaßt sind. Das Kühlmittel wird vorteilhaft im Gegenstrom
zur Stromrichtung der Gase durch den Balken geführt. Bei Ofen mit drei Elektroden
werden grundsätzlich vier Gasabführungsbrücken verwendet, von denen zwei sich zwischen
den Elektroden und zwei außerhalb derselben am Ende des Ofens befinden. An der Längsseite
des Ofens können die vier genannten Brücken durch dort angebrachte Gasbrücken verbunden
sein. Zur Erleichterung der Beschickung sind die Gasabführungsbalken an ihrer Oberfläche
derart nach dem Ofeninnern hin abgeschrägt, daß jede Elektrode gewissermaßen in
einem Trichter hängt.
-
Bei Ofen, welche mit den neuen Gasabführungsbalken ausgestattet werden,
sind die Strahlungsverluste nach außen sowie die Verluste an Reaktionsmaterial,
die an der brodelnden Oberfläche, insbesondere bei nicht abgedeckten Ofen infolge
des Saugzuges entstehen, gegenüber den bekannten sehr gering. Es hat sich gezeigt,
daß bei Verwendung der neuen Einrichtung infolge der geringen Strahlungsverluste
der Stromverbrauch pro Tonne der im elektrothermischen -Ofen erzeugten Fertigfabrikate
bedeutend herabgesetzt wird.
-
Infolge der besseren Kühlung der neuen Absaugungsbalken können dieselben
so hoch ausgeführt werden, daß sie bis dicht an die Reaktionszone herabreichen.
Hierdurch wird neben der praktisch restlosen Absaugung der entstehenden Nutzgase
erreicht, daß die Schichthöhe des Beschickungsgutes größer gewählt werden kann als
bisher und gleichzeitig auch die Eintauchtiefe der Elektroden vergrößert wird. Da
dem elektrischen Strome zum übergang von einer zu anderen Elektroden nur der Raum
unterhalb des isolierend wirkenden Absaugungsbalkens zur Verfügung steht, werden
alle unerwünschten Stromverluste vermieden. Infolge der hohen Materialsäule oberhalb
der Reaktionszone kann das Beschickungsgut längere Zeit im Ofen verbleiben, ehe
es in die Reaktionszone gelangt, und trocknet hierbei in einwandfreier Weise.
-
In der beiliegenden Zeichnung sind eine Anzahl verschiedener Ausführungsbeispiele
für den neuen Gasabführungsbalken dargestellt. Auf besondere Vorteile der einzelnen
Bauarten wird bei der nachfolgenden Beschreibung hingewiesen werden. In den Abb.
i bis 4 sind verschiedene Ausführungsformen der Gasabführungsbalken in vertikalem
Querschnitt dargestellt. Abb. i zeigt eine Ausführungsform aus Gußeisen oder Stahlguß,
dessen Seitenwände 45 und 45' durch Schamottesteine 46 mit der metallenen Schutzkappe
47 überbrückt sind und sowohl gegenseitig als auch gegenüber der Schutzkappe elektrisch
isoliert sind. Der Dorn 47' dient zur Befestigung der Schutzkappe gegen seitliche
Verschiebung. Um die gekühlten metallenen Seitenwände gegen die Einwirkung der Hitze
zu schützen, sind seitlich derselben Schamotteschutzsteine 48 eingeschoben. Durch
die Kanäle 5 fließt ein Kühlmittel. Die Reaktionsgase werden aus dem Kanal 6 durch
das Rohr 6a abgesaugt. Abb. 2 zeigt eine ähnliche Ausführung des Gasabführungsbalkens
wie Abb. i, nur besteht derselbe hier aus Schmiedeeisen. Bei dem Gasabführungsbalken
gemäß Abb.3 sind die Seitenwände 45 und 45' durch Schamottesteine 49 an ihrer unteren
Fläche gegen die Einwirkung der Hitze geschützt. Die Befestigung dieser Schamottesteine
erfolgt, wie beispielsweise angedeutet, durch gekühlte Balken 5o, welche durch Bolzen
51 mittels der Keile 52 angezogen werden können. Gemäß Abb. 4 bestehen die Seitenwände
aus je einem oberen gekühlten Balken 53 bzw. 53' und aus je einem unteren, ebenfalls
gekühlten Balken 54 b.zw. 54', welche durch Lamellen 55, Bolzen 51 oder in beliebiger
anderer Weise mitenander verbunden sind. Zwischen den ge-- Iten Balken 53 und 54
bzw. 53' und 54' sind Schamottesteine 56 eingesetzt.
-
In den Abb. 5 bis 8 sind zwei weitere Ausführungsformen des Gasabführungsbalkens
dargestellt. Gemäß Abb. 5 besteht hier der Balken aus drei Teilen 45, 45' und 45".
Die zwischen denselben befindlichen Gaskanäle 6 gehen über die ganze Brückenlänge
und sind durch dazwischengesetzte Schamotteformsteine 57 bzw. 57' elektrisch gegeneinander
isoliert. Um die Teile 45, 45' und 45" in ihrer gegenseitigen Lage zu erhalten,
sind dieselben am unteren Ende mit hakenartigen Klauen 58 versehen, welche sich
innerhalb der Kanäle 6 befinden. Diese hakenartigen Klauen stehen einander nicht
gegenüber, sondern sind seitlich etwas versetzt und ragen in an dieser Stelle eingesetzte
Schamotteformsteine 59
derart ein, daß die Teile 45 gegeneinander verankert
sind. Die Kanäle 6 sind nach oben zu konisch verjüngt, um eine Verstopfung zu vermeiden.
Die Bauart des oberen Teiles dieses Führungsbalkens ist die gleiche wie diejenige
bei den Ausführungsbalken gemäß Abb. i bis 4. In Abb. 8 ist die Verankerung zweier
Teile 45' und 45" durch die Haken 58 in den Schamottesteinen 59 in größerem
Maßstabe
deutlicher veranschaulicht. Die Hohlräume 5 der einzelnen
Balkenteile 45, 45' und 45" dienen wiederum zur Durchführung eines Kühlmittels.
Bei der Ausführungsform des Gasabführungsbalkens nach Abb.6 besteht derselbe wieder
aus zwei Teilen 45 und 45', welche wieder durch die Schamottesteine 57 gegeneinander
isoliert sind. Der Unterschied gegenüber der Bauart gemäß Abb. 5 besteht darin,
daß innerhälb der Balkenteile 45 und 45' sich konische Rohre 6' befinden, welche
ebenfalls zur Durchführung der heißen Nutzgase dienen. Da diese Rohre 6' völlig
vom Kühlmittel umgeben sind, werden die hier hochsteigenden Gase ganz besonders
gut abgekühlt. Abb. 7 zeigt einen vertikalen Querschnitt gemäß Linie 28-28 der Abb.
6. Wie hieraus ersichtlich, sind die Rohre 6' S-förmig gebogen, um die Längsausdehnung
derselben zu erleichtern.
-
Eine ähnliche Ausführungsform des Gasabführungsb.alkens, wie in den
Abb. 6 und 7, ist in den Abb. 9 und io veranschaulicht. Der Gasabführungsbalken
besteht hier wiederum aus zwei Teilen 45 und 45', welche durch die Schamottesteine
57 elektrisch voneinander isoliert sind. Der ganze Unterschied besteht hier darin,
daß statt der gebogenen Rohre 6' gemäß Abb. 6 und 7 hier gerade verlaufende Rohrstutzen
6" verwendet sind, so daß hier die Wärme des Nutzgases in ähnlicher Weise auf das
die Rohre 6" umgebende Kühlmittel wirkt wie die Siederohre bei einem Dampfkessel.
Um die Längsausdehnung der geraden Rohrstutzen 6" zu ermöglichen, können dieselben
an der Austrittsstelle der Gase mit einer Stopfbüchse versehen sein, welche in der
Zeichnung nicht dargestellt ist.
-
Bei der in den Abb. i i und 12 dargestellten Ausführungsform besteht
der Gasabführungsbalken wiederum aus zwei Teilen 45 und 45'. Statt jedoch in denselben
gebogene oder gerade Gasabführungsrohre 6' bzw. 6" einzubauen, ist bei dieser Ausführungsform
in dem breit gehaltenen Mittelkanal 6 eine Kühlschlange 6o eingebaut, durch welche
ähnlich Brie durch die Hohlräume der Seitenteile 45 und 45' ein Kühlmittel fließt,
welches die hochsteigenden Gase in ihrer Temperatur stark herabsetzt.
-
Der Gegenstand der Erfindung ist durch die in der Beschreibung erläuterten
und in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele nicht erschöpft, sondern
umfaßt auch alle übrigen Ausführungsformen, welche auf dem gleichen Grundgedanken
der Erfindung beruhen.