NO164801B - Sideisolasjon i kammerovn for innbrenning av karbonblokker - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en sideisolasjon som ligger i

området mellom den ytterste ildsjakt og ytterveggen i en kam-

merovn for innbrenning av karbonblokker, særlig anoder for fremstilling av aluminium ved smelteelektrolyse.

Kammerovner for innbrenning av karbonblokker, som særlig

tjener som anoder ved elektrolytisk utvinning av aluminium,

har vært kjent i lengre tid. De består av flere kamre anord-

net i rekke etter hverandre, som enten er innebygd i gulvet eller er anordnet umiddelbart på dette. Mellom brennkamrene,

som opptar karbonblokkene, er det anordnet ildsjakter.

Kamerne står for det meste loddrett og er alt etter sin kon-struksjon åpne oventil eller forsynt med et avtagbart deksel.

For fremstilling av karbonblokkene blir en deiglignende

blanding under påvirkning av en presse eller i en rystemaskin formet til blokker, som så bringes til innbrenningsovnen.

Disse ferske karbonblokker stables på hverandre i innbrenningskamerne og innleires i koks- eller antrasittpulver. Der-

på tilsluttes innbrenningskamerne stort sett lufttett. I

samvirke med det karbonholdige pulver kan da oksydasjon av karbonlegemene forhindres under innbrenningsprosessen. Opp-varmingen finner sted ved hjelp av gass, olje eller elektrisk energi.

Innbrenningsprosessen varer flere dager, hvorunder karbon-

blokkenes temperatur en viss tid ligger over 1100°C. Det er da nødvendig å treffe spesielle tiltak for å begrense energitapene og ikke utsette kammerovnens omgivelser for alt for sterk varmeutvikling. Av denne grunn er det vanlig å

gjøre kammerovnens vegger og bunn forholdsvis tykke og opp-

bygget av ildfast, varmeisolerende kjeramisk material.

Fra AT-PS 261 723 er det kjent en kammerovn med tykk side-

isolasjon som består av schamottstener med stor varmekapasi-

tet. Ved oppvarming av kammerovnen til arbeidstemperatur ut-

øver disse tykke schamott-isolerstener imidlertid et trykk

mot ildsjakten, således at denne til og med kan forskyves ut av sin vertikale stilling.

I fig. 1, som viser et vertikalt delsnitt gjennom- en kammerovn, er det vist en ytterligere kjent utførelsesvariant. Et ovnskar bestående av en bunnplate 10 og en yttervegg 12 av betong, er forsynt med et flersjiktlag av schamottesten 14 eller en sideisolasjon som f.eks. kan bestå av skumstener 16 eller andre isolasjonsstener (i det følgende forenkelthets skyld betegnet som skumstener). Etter et tykt sidesjikt av schamottestener 14 er det anordnet en ytterste ildsjakt 18, som mot det indre av kammerovn oppviser en tynnere vegg av schamottestener 14. Etter den første anodekasse 20, hvori de ferske karbonlegemer er oppstablet, følger en normal ildsjakt 22 som på begge sider er forsynt med en oppmuret tynn vegg av schamottestener 14. Det øverste området av kammerovnen er beskyttet av tildekningsplater 24.

I henhold til den viste kjente utførelsesform av en kammerovn i fig. 1 forekommer således to slags ildsjakter*, nemlig en lettere normals jakt 22 og. en tyngre yttersjakt 18, som ligger i nærheten av ytterveggen 12.

Det er derfor et formål for oppfinnelsen å fremskaffe en sideisolasjon som befinner seg i området mellom den ytterste ildsjakt og ytterveggen av en kammerovn for innbrenning av karbonblokker, særlig anoder for fremstilling av aluminium ved smelteelektrolyse, og som ved sammenlignbar arbeids- og materialinnsats med kjente utførelsesformer oppviser høyere virkningsgrad og lengre levetid.

Dette formål oppnås i henhold til oppfinnelsen ved

anordning av minst et sjikt av henholdsvis schamottestener som vegg for den ytterste ilds.jakt, samt isolerende ildfaste skumstener og moler- eller kalsiumsilikatstener ved kammerovnens yttervegg.

en utkragning av ytterveggen som i avstand overdekker nevnte isolerende sjikt, idet det dannede hulrom er fylt med et komprimerbart, ildfast isolasjonsmaterial, og avtetningselementer for utkragningen og den ytterste ildsjakt står i inngrep med hverandre, og

sjiktet av isolerende ildfaste skumstener uten spillerom

er fiksert i ytterveggen.

I henhold til et første særtrekk ved oppfinnelsen erstattes altså de tunge sjikt av schamottestener med en densitet på ca. 2,1 g/cm^ hovedsakelig av isolermaterial med en densitet på 0,5 g/cm^ og liten varmekapasitet og/eller av like-ledes lettere molerstener (densitet 0,63 g/cm ). Ved lavere volumpris for isolermaterialet oppnås takket være den lavere varmekapasitet for skumstoffstenene også en vesentlig bedre temperaturisolasjonskurve. Temperaturen avtar raskere i isolasjonsmaterialet enn i schamottestenene med større varmekapasitet. Derved skånes i høy grad ovnskaret, som hovedsakelig består av betong og derfor bare dårlig tåler temperaturer over 100°C, hvilket i betraktelig grad øker karets levetid.

I henhold til et ytterligere særtrekk i henhold til oppfinnelsen avtettes fullstendig området mellom kammerovnens yttervegg og den ytterste ildsjakt. Dette området omfatter det eller de foreliggende sjikt av ildfaste isolerskumstener samt et eller sjikt av molerstener. Den som siste særtrekk ved oppfinnelsen patentsøkte fiksering av de isolerende, ildfaste skumstener i ytterveggen uten mellomrom er av vesentlig be-tydning. Ved manglende sådanne fikseringer viser erfaringen at i tidens løp vil fremmedmaterial (f.eks. koks og antrasittpulver) trenge inn mellom isolasjonen og betongkaret, således at isolasjonen irreversibelt vil bli trykket innover. Ved siden av denne holdefunksjon har fikseringene i henhold til oppfinnelsen den vesentlige fordel at sideisolasjonen ved vedlikeholdsarbeidet på ildsjakten ikke skades eller even-tuelt må rives ut. Disse metalliske fikseringen leder rik-tignok noe varme utover, men dette er ikke av vesentlig be-tydning for kammerovnens totale energibalanse.

Som erstatningsmaterial for de isolerende, ildfaste Stener anvendes således såvel skumstener som også såkalte utbrenn-ingsstener eller molerstener.

For sideveggene.i den ytterste ildsjakt benyttes fortrinnsvis et 90-150 mm, og "helst 110-120 mm tykt sjikt av schamottesten. Det eller de tilstøtende sjikt av isolerende ildfaste skumstener er tilsammen fortrinnsvis 230-400 mm, eller helst 300-350 mm tykt. Det eller de sjikt av moler-eller kalsiumsilikatstener som ligger umiddelbart an mot ytterveggen er tilsammen fortrinnsvis 200-300 mm, og helst 240-260 mm tykke. Det i praksis anvendte eksakte„mål på tykkelsen av de enkelte sjikt fremgår i høy grad av de nomi-nelle mål for de tilsvarende Stener, og bare grovtykkelsene fastlegges ved beregning.

Den utkragning som på avstand overdekker de isolerende sjikt av ildfaste skumstener og moler- eller kalsiumsilikatstener, utgjøres fortrinnsvis av et betongf remspring. Vedf-bestående kammerovner tettes dette fremspring hensiktsmessig-på ytterveggen av betong og festes til derane. Ved bygninguav nye kammerovner utføres derimot nevnte- betongfremspring- i ett stykke med ytterveggen.

Hulrommet mellom utkragningen og de ovenfor omtalte isolerende sjikt utfylles fortrinnsvis med slagg eller•silikatull.

Avtetningselementéne i innbyrdes inngrep på henholdsvis utkragningen og den ytterste ildsjakt er hensiktsmessig utformet slik at utkragningen har et stålprofil med U-formet tverrsnitt. På det øverste avsnitt av den ytterste ildsjakt eller dens tildekning er det da festet et L-formet''stålprofil på sådan måte at det fri gren etter innføring i nevnte U-profil forløper vertikalt nedover. Tetningsvirkningen av disse stålprofiler som griper inn i hverandre kan imidlertid ytterligere forbedres, idet et tetningsmaterial i tillegg kan være innføyet.

Fikseringen av de isolerende ildfaste skumstener i ytterveggen oppnås fortrinnsvis ved hjelp av et stålanker, som griper gjennom vedkommende sjikt av moler- eller kalsiumsilikatstener. Feste av dette stålanker i sjiktet av skumstener kan f.eks. oppnås ved hjelp av et innlagt betongfundament på det tilsvarende sted.

Fordelene ved oppfinnelsens sideisolasjon i en kammerovn kan sammenfattes på følgende måte: Det spesifikke energiforbruk nedsettes på grunn av den

lavere varmekapasitet.

Det forekommer ingen kvalitetsforskjell mellom karbonlegemer som er kalsinert i henholdsvis det ytterste og i et normalt innbrenningskammer.

Investeringsomkostningene for de ildfaste materialer er

lavere.

Erstatningsomkostningene for den ytterste ildsjakt redu-seres til mer enn halvparten på grunn av det tynnveggede sjikt av schamottestener og de skumstoffStener som er forankret i ytterveggen.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart ved hjelp av et ut-førelseseksempel og under henvisning til de vedføyde tegning-er, hvorpå: Fig. 2 viser et skjematisk vertikalsnitt gjennom en sideav-slutning av en kammerovn, og Fig. 3 viser et tilsvarende vertikalsnitt gjennom a.vtetnings-elementene på heholdsvis utkragningen og den ytterste ildsjakt.

Det angitte utsnitt av en kammerovn i fig. 2 viser- en- betong-plate 10 og en yttervegg 12 av betong som tilsammen danner ovnskaret. Disse betongdeler er utformet på lignendé måte som ved kjente utførelsesformer. Ytterveggen 12 har imidlertid ved sin øverste ende og utført i ett stykke med veggen et fremspring som rager innover mot den ytterste ilds.jakt 18 og derved danner en utkragning 26.

Sideveggene av den ytterste ildsjakt 18 holdes ved'hjelp av avstands- og støttestener 28 i nøyaktig innbyrdes avstand. En avdekningsplate 30 med vanlig isolasjon 31 avstenger den ytterste ildsjakt 18. Denne ytterste ildsjakt 18 er utført nøyaktig på samme måte som alle de øvrige, normale ildsjakter.

På betongplaten 10 er det anordnet flere sjikt 14 av schamottestener, hvori også veggene i ildsjakten er utført.

Mellom den ytterste ildsjakt 18 og ytterveggen 12 er det først anordnet et sjikt av isolerende, ildfaste skumstener 16, og derpå to sjikt av molerstener■32.

I ytterveggen 12 er det på et vertikalprofil 36 festet stålankere 34, som griper igjennom sjiktene av molerstener 32, samt rager inn i sjiktet av skumstener 16 og der er festet i betongfundamenter 38.

Hulrommet mellom betongfremspringet 26 og de isolerende sjikt av skumstener 16 og molerstener 32 er fylt med slagg eller silikatull 40.

De avtetningselementer på henholdsvis betongfremspringet 26 og den ytterste ildsjakt 18 som innenfor det viste området A i fig. 2 står i innbyrdes inngrep, er vist i større målestokk i fig. 3. På det betongfremspring 26 som er forsynt med armeringer 42 er det over et holdeflak 44 festet et U-profil 46 av stål. På et vinkelprofil 48 på dekkplaten 30 for den ytterste ildsjakt 18 er det påsveiset et L-formet stålprofil 50, således at dette profils frie gren 52 forløper vertikalt nedover og derved griper inn i U-profilet 46 på betongfrem-

springet 26. Mellom de to stålprofiler 46,' 50 i innbyrdes inngrep er det videre anordnet en tetningsmasse 54, som be-

står av ettergivende material; f.eks. asbestfritt ildfast flettverk.

Claims (10)

1. Sideisolasjon i området mellom den ytterste ildsjakt (18) og ytterveggen (12) i en kammerovn for innbrenning av karbonblokker, særlig anoder for fremstillning av aluminium ved smelteelektrolyse, karakterisert ved at: - det er anordnet minst et sjikt av henholdsvis schamottestener (14) som vegg i den ytterste ildsjakt (18), isolerende ildfaste skumstener (16), samt moler- eller kalsiumsilikatstener (32) ved kammerovnens yttervegg (12), en utkragning (26) på ytterveggen (12) overdekker på av stand de isolerende sjikt (16, 32), mens det dannede hulrom er fylt med et komprimerbart, ildfast isolasjonsmaterial (40), og avtetningselementer (46, 52) på henholdsvis utkragningen (26) og den ytterste ildsjakt (18) står i innbyrdes inngrep, samt sjiktet av isolerende, ildfast skumsten (16) uten spille rom er forankret i ytterveggen (12).

2. Isolasjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at sjiktet av schamottestener (14) har en tykkelse på 90-150 mm, mens vedkommende sjikt av skumstener (16) er 230-400 mm tykt og vedkommende sjikt av moler- eller kalsiumsilikatstener (32) er 200-300 mm tykt.

3. Isolasjon som angitt i krav 2, karakterisert ved at sjiktet av schamottestener (14) har en tykkelse på 110-120 mm, mens vedkommende sjikt av skumstener (16) er 300-350 mm tykt og tilsvarende sjikt av moler- eller kalsiumsilikatstener (32) er 240-260 mm tykt.

4. Isolasjon som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at utkragningen (26) som på avstand overdekker de isolerende sjikt (16, 32) utgjøres av et betongfremspring.

5. Isolasjon som angitt i krav 4, karakterisert ved at nevnte utkragning (26) utgjøres av et betongfremspring som er utført i ett stykke med ytterveggen (12).

6. Isolasjon som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at hulrommet mellom utkragningen (26) og de isolerende sjikt (16, 32) er fylt med slagg eller silikatull (40).

7. Isolasjon som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at de avtetningselementer (46, 50) på henholdsvis utkragningen (26) og den ytterste ildsjakt (18) som står i innbyrdes inngrep utgjøres av et U-formet og et L-formet stålprofil som griper inn i hver-a ndre.

8. Isolasjon som angitt i krav 7, karakterisert ved at det mellom de grener av stålprofilene (46, 50) som griper inn i hverandre er anordnet et tetningsmaterial (54).

9. Isolasjon som angitt i krav 1-8, karakterisert ved at vedkommende sjikt av isolerende ildfaste skumstener (16) er forankret i ytterveggen (12) ved hjelp av stålankere (34) som griper gjennom vedkommende sjikt av moler- eller kalsiumsilikatstener (32).

10. Isolasjon som angitt i krav 9, karakterisert ved at stålankerne (34) er festet i skumstenene (16) ved hjelp av et betongfundament (38) .