DE874183C - Verfahren und Ofen zum direkten elektrischen Erhitzen von Schuettmaterial - Google Patents

Description

• Verfahren und Ofen zum direkten elektrischen Erhitzen von Schüttmaterial Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum direkten elektrischen Erhitzen von Schüttmaterial zwischen zwei übereinander angeordneten Elektroden mittels Gleichstrom oder Einphasenwechselstrom, wobei das Schüttgut auch an chemischen Reaktionen teilnehmen kann oder nur als Mittel zur Wärmeerzeugung und -übertragung dient. Nach diesem Verfahren können also beispielsweise folgende Prozesse durchgeführt «-erden: Verkokuna von Kohle, Erhitzen von Gasen, Gewinnung von 1'letallen ausErzen, Schmelzen vonMetallen. Clilorierung von Metallen, Erzeugung vonWassergas. Schwefelkohlenstoff, Phosphor, Calciumkarbid usw.
• Die heute verbreiteten Verfahren und Ofen zur direkten Erhitzung von Schüttmaterial zeichnen sich dadurch aus, daß diejenigen Teile der Elektroden, welche den Strom an das Schüttgut abgeben, sehr heiß werden und deshalb einem starken Verbrauch unterworfen sind. Diese Abnutzung hat zur Folge, daß die Elektroden möglichst gleichmäßig nachgeschoben «-erden müssen. Es hat sich ferner gezeigt, daß eine gasdichte Durchführung dieser beweglichen Elektroden durch den Ofenmantel praktisch unmöglich ist. Der Elektrodenverbrauch -und die komplizierte Elektrodenregulier- und -nachschubvorrichtung belasten den Gestehungspreis der Ofenprodukte stark. Für viele Prozesse ist ein absolut gasdichter Ofen sehr vorteilhaft und oft sogar notwendig.
• ,Es sind bereits verschiedene Vorschläge zur Beliebung dieser Nachteile gemacht worden. So werden bei einer bekannten Konstruktion vertikal gestellte, zvlindrische obere Elektroden durch ein zirkulierendes Kühlmittel innerlich gekühlt. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß zur gleichmäßigen Beschickung eines großen Querschnittes des Schüttgutes mit Strom entweder sehr dicke oder dann sehr viele solcher Elektroden gleichzeitig eingesetzt werden müssen. Dadurch wird ein großer Teil des Ofenraumes versperrt, und die langen zylindrischen Flächen dieser Elektroden entziehen dem Ofen beträchtliche Wärmemengen. Dieser Vorschlag eignet sich außerdem für oben geschlossene Öfen sehr "schlecht, weil die Durchführung der Elektroden durch die Ofendecke, besonders bei größerer Anzahl, sehr schwer abzudichten ist.
• ,Eine andere Konstruktion zeichnet sich dadurch aus, daß die obere Elektrode rahmenförmig ausgebildet ist und gekühlt werden kann. Dieser Ofen läßt sich mit einfachen Mitteln gasdicht schließen, und: die Elektrode weist eine langeLebensdauer auf. Hingegen ist auch hier die Stromverteilung in vielen Fällen ungünstig. Bei einer gewissen Größe des Ofendurchmessers wird entweder der Kern oder eine zu große Mantelzone stromlos bleiben. Wenn außerdem, was in der Praxis oft vorkommt, das Schüttgut unregelmäßig liegt, ergeben sich ganz einseitige Stromdurchgänge, so daß der Strom z. B. nur in einem schmalen Strang auf der einen Seite des Rahmens fließt. Dadurch wird natürlich der Wirkungsgrad des Ofens verschlechtert. Außerdem ist die Reparatur oder Revision dieser Rahmenelektrode schwierig durchzuführen und mit erheblichen Kosten verbunden; meist muß sie zu diesem Zweck nach Abbruch der Ofendecke herausgehoben werden. Diese Elektrode eignet sich höchstens für verhältnismäßig enge und hohe Öfen.
• Die Erfindung besteht nun darin, daß der elektrische Strom mittels mindestens eines innerlich gekühlten, horizontalen stabförmigen Hohlkörpers oben auf das Schüttgut übertragen wird. Mehrere solcher Hohlkörper können auch zu beliebigen rost-oder gitterartigen Gebilden kombiniert werden.. Diese Konstruktion der oberen Elektrode weist erhebliche Vorteile gegenüber den bisher bekannten auf. Durch geeignete Kombination dieser Hohlkörper kann jeder beliebige Querschnitt annähernd gleichmäßig mit Strom beschickt werden, ohne daß dadurch das Nachrutschen des Schüttmaterials behindert wird. Die Hohlkörper können außerdem z. B. seitlich in der Ofenwand so befestigt werden, daß sie sich nötigenfalls in kürzester Zeit herausziehen, und ersetzen lassen, ohne daß dazu der Ofen entleert werden mülßte. Es ist ferner möglich, wenn einzelne Hohlkörper von den andern isoliert in das Schüttgut eingeführt werden, diese nach Belieben ein- oder auszuschalten und dadurch den Ofenwiderstand und die Stromverteilung zu regulieren. Außerdem können die Hohlkörper in ihrer Längsrichtung verschiebbar eingebaut werden, wodurch sich der Ofenwiderstand und die Stromverteilung ebenfalls verändern lassen. Falls die Hohlkörper an der Ofendecke aufgehängt sind, können sie auch vertikal verschiebbar eingebaut sein.
• Die obere Elektrode kann mit Vorteil an einer Verengung des Ofenschachtes eingebaut werden. So kann neben: einer Vereinfachung der Elektrodentragkonstruktion auch erreicht werden, daß der elektrische Strom in genügender Entfernung von den seitlichen OfenwInden fließt und diese nicht gefährdet. Solche Verengungen im Ofenschacht sind bereits bekannt.
• Die Hohlkörper können von beliebigem Querschnitt sein, z. B. rund, eckig, schmal und hoch oder breit und wenig hoch usw. Da sie aber hauptsächlich den Zweck haben, den elektrischen Strom mit möglichst kleinem Widerstand an das Schüttgut zu übertragen, ohne die Bewegung von Schüttgut, Gasen und Flü fssigkeiten im Ofen zu behindern, wird vorteilhafterweise ein schmaler, hochgestellter Querschnitt gewählt. Ein Hohlkörper kann z. B. aus mehreren Rohren aufgebaut sein oder aus einem Gußstück mit zweckentsprechenden Hohlräumen, bestehen. Als Kühlmittel kann beispielsweise Wasser verwendet werden, das zwecks Erzeugung von hochgespanntem Dampf unter Druck steht.
• Die untere Elektrode kann in beliebiger bekannter Weise ausgebildet sein.
• Zwei Beispiele für das erfindungsgemäße Verfahren und für die Konstruktion des zu seiner Ausführung dienenden Ofens sind nachstehend an--gegeben. Beispiel i Für die :Erzeugung von Wassergas wird der Ofen vorteilhaft gemäß Fig. i (.Aufriß) und Fig. 2 (Schnitt durch die Linie A-A) ausgebildet. Er besteht aus dem gemauerten Schacht i mit dem Blechmantel s. Auf der ebenfalls aus Mauerwerk bestehenden Einschnürung 3 liegen die drei Hohlkörper 4; welche insgesamt die obere Elektrode bilden. Sie besteht aus je vier aufeinandergelegten. Eisenrohren, denen bei 5 Kühlwasser zugeführt wird, das bei 6 wieder abfließt. Die drei Hohlkörper sind an der gleichen elektrischen Spannung angeschlossen. Sie sind gegeneinander isoliert in den Ofen eingeführt und können in der Stromzuleitung 7 durch die Schalter 8 einzeln ein- oder ausgeschaltet werden zwecks Regulierung der Stromverteilung .und des Ofenwiderstandes. Sie sind ferner so eingebaut, daß sie zur Revision oder Reparatur leicht in Richtung der Stromzuführung herausgezogen werden können. Die untere Elektrode 9 besteht aus einer auf dem Schachtboden aufliegenden eisernen Platte. io ist die Öffnung für das Nachfüllen von Kohle oder Koks. Durch den Stutzen i i wird Wasserdampf in den Ofen geleitet, der sich in der Kohlenschüttung 12 erhitzt und zu Wassergas umsetzt, das den Ofen durch das Rohr 13 verläßt. Die Öffnung 14 dient zur Entfernung der Schlacke und zum Entleeren des Ofens.
• Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung dieser Hohlkörper 4. Hier sind sie radial gerichtet und so beweglich eingebaut, daß sie sich auch unter Spannung, in ihrer Längsrichtung horizontal verschieben lassen, wodurch sich die Stromverteilung und der Ofenwiderstand kontinuierlich regulieren lassen. Der Ofen ist in den übrigen Teilen wie der in Fig. i dargestellte gebaut. Beispiel ?- Zur Gewinnung von Metallen aus oxydischen Erzen durch Reduktion mit Kohle kann der Ofen wie in Fig.4 (Aufriß) und Fig. 5 (Schnitt durch die Linie B-B) dargestellt, ausgeführt werden. Er besteht wiederum aus einem gemauerten Schacht i mit einem Blechmantel 2. Die obere Elektrode 3 setzt sich aus rostförmig angeordneten horizontalen stabförmigen Hohlkörpern aus Sta!hlguß zusammen. Die Stromzuführung 4 dient gleichzeitig als Träger der Elektrode; deren Gewicht hier von: der Ofen decke aufgenommen wird. Durch den Stutzen ,5 tritt das Kühlwasser ein, das die Stromzuführung und die Hohlkörper 3 vor Überhitzung schützt. Bei 6 fließt das Kühlwasser ab. 7 ist die elektrische Leitung von Transformator. Der Schachtboden 8 ist mit Kohlestampfmasse ausgefüttert und dient gleichzeitig als untere tElektrode. Durch die Öffnung g wird Kohle und Erz nachgefüllt. io ist das Abstichloch für das flüssige Metall und die Schlacke. Im Schachtinnern befindet sich das Schüttgut i i. Die Abgase verlassen den Ofen durch das Rohr 12.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum direkten elektrischen Erhitzen von Schüttmaterial, wobei diesem der elektrische Strom durch zwei übereinander angeordnete Elektroden zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß oben der elektrische Strom mittels mindestens eines innerlich gekühlten, horizontalen stabförmigen Hohlkörpers auf das Schüttgut übertragen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Schüttmaterial chemische Reaktionen. durchgeführt werden.
3. 3. Verfahren. nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Gase durch das heiße Schüttmaterial geleitet und so erhitzt werden.
4. 4. Elektrischer Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach .Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabgebende Teil der oberen Elektrode durch mindestens einen: innerlich gekühlten horizontalen stabförmigen Hohlkörper gebildet wird.
5. 5. Elektrischer Ofen -nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabgebende Teil der oberen lElektrode durch mehrere parallel zueinander angeordnete Hohlkörper gebildet wird.
6. 6. Elektrischer Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabgebende Teil der oberen Elektrode durch mehrere radial gerichtete Hohlkörper gebildet wird.
7. 7. Elektrischer Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabgebende Teil der oberen Elektrode durch rostförmig angeordnete Hohlkörper gebildet wird. B. Elektrischer Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Hohlkörper elektrisch isoliert von den andern in den Ofen eingeführt wird und für sich ein-und ausgeschaltet werden kann. g. Elektrischer Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Hohlkörper so eingebaut ist, daß er in seiner Längsrichtung verschoben werden kann. io. Elektrischer Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Hohlkörper so eingebaut ist, daß er in vertikaler Richtung verschoben werden kann. i i. 'Elektrischer Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom von: oben durch die Ofendecke zugeführt wird. r2. Elektrischer Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom seitwärts durch die Ofenwand zugeführt wird. 13. Elektrischer Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Elektrode durch die Seitenwände getragen wird. 14. Elektrischer Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Elektrode an der Ofendecke aufgehängt ist. 15. Elektrischer Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabgebenden Teile der oberen: Elektrode in einer Einschnü4 rung des Ofenschachtes liegen.