PL153132B1 - Electrode firing furnace - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY	153132
wB	Patent dodatkowy do patentu nr--- Zgłoszono: 86 08 20 (P. 261089)	Int. Cl.5 p27B 9/28 //F27B 3/10 (H05B 7/09)
	Pierwszeństwo 85 08 22 Norwegia
URZĄD PATENTOWY	Zgłoszenie ogłoszono: Θ7 06 29
RP	Opis patentowy opublikowano: 1991 08 30

Twórca wynalazku

Uprawniony z patentu: Elkem a/s, Oslo (Norwegia)

PIEC DO WYPALANIA ELEKTROD

Przedmiotem wynalazku jest piec do wypalania elektrod, zwłaszcza do ciągłego wytwarzania wydłużonych korpusów węglowych o jednorodnym przekroju poprzecznym, na przykład elektrod węglowych stosowanych w elektrycznych piecach do wytapiania, bloków okładzinowych, elementów anodowych i katodowych w elektrolitycznych ogniwach do wytwarzania aluminium. Wydłużone korpusy węglowe mogą mieć różne przekroju poprzeczne, tzn. kołowe, prostokątne lub inne.

Znany jest sposób wytwarzania wydłużonych korpusów węglowych, w którym nie wypalona węglista pasta elektrodowa zawierająca materiał węglowy i węgliste spoiwo jest w sposób ciągły wypalana do postaci stałego korpusu węglowego przy doprowadzaniu nie wypalonej pasty elektrodowej do obudowy o przekroju poprzecznym odpowiadającym przekrojowi poprzecznemu korpusu węglowego, który ma być wytworzony oraz w sposób ciągły lub prawie ciągły opuszcza się obudowę w dół poprzez piec do wypalania, do którego to pieca do wypalania doprowadzona jest energia grzewcza. Ponadto znane jest stosowanie perforowanej obudowy, dzięki czemu gazy powstające w paście elektrodowej w wyniku ogrzewania, odpływają od elektrody do pieca do wypalania, gdzie są spalane.

Zaobserwowano , że gazy, które powstają podczas ogrzewania pasty elektrodowej i wpływają do pieca do wypalania poprzez perforację w obudowie, mają tendencję do kondensacji w górnej części pieca do wypalania, gdzie zimna obudowa elektrodowa zawierająca zimną pastę elektrodową wchodzi do pieca do wypalania. Ten kondensat, który zawiera dużą liczbę różnych frakcji węglowodorowych, będzie ewentualnie zwęglany w górnej części pieca do wypalania i powoli będzie osadzana warstwa twardego zwęglonego materiału, aż po pewnym czasie wypełni ona całkowicie pierścień pomiędzy piecem do wypalania a obudową elektrodową. W wyniku tego, po kilku tygodniach pracy pieca nie będzie możliwy ruch obudowy, a przez to ruch elektrody względem pieca do wypalania. Narastanie tej warstwy twardego materiału zwęglonego w górnej części pieca do wypalania musi być mniej więcej ciągle obserwowane i w określonym czasie proces wypalania musi

153 132

153 132 być wstrzymany, piec do wypalania musi być zdemontowany dla usunięcia warstwy zwęglonego materiału. Podczas usuwania warstwy zwęglonego materiału, obszar wypalania w korpusie węglowym zostaje ochłodzony, przez co powstają niejednorodności w wydłużonym korpusie węglowym.

Jeśli piec do wypalania działa w bezpośrednim połączeniu z elektrycznym piecem do wytapiania,dla produkcji elektrody węglowej, która jest bezpośrednio zastosowana w piecu do wytapiania, to działanie pieca do wytapiania musi być również wstrzymane podczas usuwania warstwy zwęglonego materiału w piecu do wypalania. Powoduje to straty produkcyjne dla pieca do wytapiania, a w dodatku występuję wysokie ryzyko uszkodzenia elektrody, gdy część elektrody zawierająca wyżej wspomniane niejednorodności zostaje wprowadzona do pieca do wytapiania.

Celem wynalazku jest opracowanie pieca do wypalania, który zabezpiecza przed odkładaniem się twardego, zwęglonego materiału w górnej części pieca do wypalania. Ponadto celem wynalazku jest opracowanie skutecznego uszczelnienia gazowego pomiędzy obudową elektrodową a górną częścią pieca do wypalania, aby zabezpieczyć przed przeciekami gazu z pieca do wypalania do otaczającego środowiska.

Odpowiednio, przedmiotowy wynalazek dotyczy pieca do wypalania dla ciągłego wytwarzania wydłużonych korpusów węglowych mających rzeczywiście jednorodny przekrój poprzeczny, przy czym piec do wypalania jest w sposób ciągły lub prawie ciągły ruchomy względem korpusu węglowego z szybkością, która odpowiada zadanej szybkości wypalania dla korpusu węglowego.

Zgodnie z wynalazkiem piec do wypalania zawiera zewnętrzny płaszcz wykonany ze stali i ogniotrwałą warstwę wewnątrz tego płaszcza, który ogranicza komorę spalania wokół korpusu węglowego, który jest wytwarzany. Komora chłodzenia znajduje sie pomiędzy górną częścią warstwy ogniotrwałej a korpusem węglowym, który jest wytwarzany, dolna cześć komory chłodzenia sięga do komory spalania, a górna cześć komory chłodzenia sięga ponad warstwę ogniotrwałą komory spalania. W dolnej części komory spalania znajduje sie kanał dla odgazowywania komory spalania. Komora chłodzenia ma korzystnie wewnętrzne kanały dla cyrkulacji środka chłodzącego. Nad komorą chłodzenia znajduje się pierścień prowadzący dla prowadzenia korpusu węglowego poprzez piec do wypalania oraz zespół uszczelnienia gazowego, aby zabezpieczyć przed przeciekami gazu z komory spalania. Zespół uszczelnienia gazowego korzystnie zawiera elastyczną uszczelkę umieszczoną pomiędzy pionowo umieszczonymi dolnymi kołnierzami, które są przymocowane do płyty na szczycie komory chłodzenia i pionowo umiezszconymi górnymi kołnierzami, które są przymocowane do drugiej płyty, przy czym odległość pomiędzy górnymi a dolnymi kołnierzami, a przez to zaciśnięcie uszczelki w kierunku korpusu węglowego, może być regulowane za pomocą wielu śrut).

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy przez piec do wypalania według wynalazku, a fig. 2 przedstawia część pieca z fig. 1 w powiększeniu.

Na figurze 1 przedstawiono piec do wypalania 1 dla wytwarzania wydłużonych korpusów węglowych 2. Piec do wypalania jest umieszczony wokół obudowy 3 dla korpusu węglowego 2. Obudowa 3 ma przekrój poprzeczny odpowiadający przekrojowi poprzecznemu korpusu węglowego.

Nie wypalona węglista pasta elektrodowa 4 zawierająca materiał węglowy i węgliste spoiwo jest doprowadzone.do obudowy 3. Przez ogrzewanie pasty elektrodowej 4 w piecu do wypalania 1, pasta elektrodowa zostaje wypalona do postaci stałego korpusu węglowego 2. Obudowa 3 jest korzystnie perforowana (nie przedstawiono), aby umożliwić gazom ulatniającym się podczas ogrze wania pasty elektrodowej wypłynąć przez perforację, do pieca do wypalania.

Piec do wypalania 1 zawiera zewnętrzny płaszcz 5 oraz ogniotrwałą warstwę 6 określającą komorę spalania 7. Komora spalania 7 jest ogrzewana do niezbędnej temperatury wypalania za pomocą przynajmniej jednego palnika 8 na stałe, ciekłe lub gazowe paliwo. Palnik lub palniki 8 są korzystnie stycznie umieszczone względem komory spalania 7. Palnik 8 ma przewody doprowadzające 9 i 10 dla paliwa i powietrza spalania. Poniżej ogniotrwałej warstwy 6 znajduje się kanał 11 dla odprowadzania gazów z pieca do wypalania 1. Gaz wylotowy jest zasysany z kanału 11 poprzez wylotowy przewód 12. W przewodzie wylotowym 12 znajduje się zawór 13 dla regulowania objętości gazu wylotowego z pieca do wypalania. Kanał 11 ma centralny otwór ze średnicą nieco większą niż średnica wypalonego korpusu węglowego 2. Pomiędzy kanałem 11 a

153 132 obudową 3 korpusu węglowego 2 będzie zatem szczelina 14. Jeśli piec do wypalania 1 działa, powietrze z otoczenia jest zasysane przez szczelinę 14 i przez to uzyskuje się uszczelnienie, tak że gazy z komory spalania 8 nie będą się ulatniać przez szczelinę 14.

W górnej części 15 ogniotrwałej warstwy 6 pieca do wypalania 1 znajduje się otwór na obudowę 3. Ten otwór ma trochę większy przekrój poprzeczny niż przekrój poprzeczny obudowy

3. W pirrścinniowej szczeiinie omraidózą ó^nąą czśścąą 55 ggniotrwałe- j warstwy 6 a buddoąą 3 znajduje się komora chłodzenia 16 dla cyrkulacji środka chłodzącego* Komora chaodcwnCa 16 ma zasilający przewód 17 i zwrotny przewód 18 dla środka chłodzącego, którym korzystnie jest woda. Komora chłodzenia 16 może być podzielona na sekcje, a każda sekcja może być wyposażona w ^^ζΟ^μ ścianki (nie przedstawiono) , aby zapewnić właściwy przepływ środka chłodzącego poprzez komorę chłodzenia 16.

Komora chłodzenia 16 jest umieszczona w ten sposób, że jej dolny koniec jest prawie na tym samym pdcComie co dolny koniec górnej części 15 ogniotrwałej warstwy 6, jak to przedstawiono na fig. 1. Komora chłodzenia 16 rozciąga się pionowo do poziomu przynajmniej ponad górny koniec górnej części 15 ogniotrwałej warstwy 6. Komora chłodzenia 16 jest przymocowana do cwrgiOrznegd płaszcza 5 przez pierścieniową płytę 20, która jest połączona z płaszczem 5 za pomocą śrub 21.

Jeśli piec do wypalania 1 jest stosowany do wypalania elektrod węglowych w bezpośrednim połączeniu z elektrycznym piecem do wytapiania, pomiędzy płaszczem 5 pieca do wypalania 1 a pierścieniową płytą 20 wprowadzona jest korzystnie elektryczna izolacja 25. Ponad komorą chłodzenia 16 przymocowany jest pierścień prowadzący 22 wykonany z pręta stalowego lub Op. Przeznaczeniem pierścienia prowadzącego 22 jest prowadzenie obudowy względem pieca do wypalania. W obszarze powyżej pierścienia prowadzącego 22 znajduje się zespół uszczelnienia gazowego 23 dla zabezpieczenia przed ulatnianiem się gazu pomiędzy obudową 3 a piecem do wypalania 1.

Zespół uszczelnienia gazowego 23 jest przedstawiony w powiększeniu na fig. 2. Zespół uszczelnienia gazowego 23 zawiera dolną pierścieniową płytę 24, która jest przymocowana do komory chłodzenia 16. Do płyty 24 przymocowane są dwa pierścieniowe pionowo biegnące kołnierze 26 i 27. Pomiędzy kołnierzami 26 i 27 znajduje się elastyczna uszczelka 28 wykonana z materiału mającego wysoką temperaturę topnienia. Górny koniec uszczelki 28 znajduje się pomiędzy pCerścCenCdwwmi pionowymi kołnierzami 29 i 30, które są połączone z drugą pierścieniową płytą 31. Druga pierścieniowa płyta 31 jesO przymocowana do kołnierza 26 za pomocą wielu gwintowanych śrub 32 mających uchwyty 33. Przez regulacji odległości pomiędzy pierwszą płytą 24 a drugą płytą 31 za pomocą uchwytów 33, elastyczna uszczelka 28 jesO dociskana lub luzorana. Uszczelka 28 może być nastawiana lokalnie wokół obwodu obudowy 3 przez działanie na uchwyty 33.

W czasie pracy piec do wypalania 1 jest w sposób ciągły lub prawie ciągły przesuwany względem obudowy 3 z szybkością odpowiadającą szybkości wypalania zadanej dla korpusu węglowego 2. Jeśli obudowa 3 z nie wypaloną pastą elektrodową 4 wchodzi do pieca do wypalania 1, pasta elektrodowa jest ogrzewana i wówczas pasta elektrodowa staje się ciekła, a następnie pasta zostaje wypalona na stały korpus węglowy. Podczas wypalania, wiglisOi gazy wwdzCalają się w paście elektrodowej. Te gazy odpływają do pieca do wypalania 1 poprzez perforację obudowy 3 c większość tych gazów zostaje natychmiast spalona przez pdriiOtsi spalania, które zostaje doprowadzone do pieca do wypalania. Część gazów będzie jednakże ulegać kondensacji w obszarze chłodzenia 19 na dolnej pionowej części komory chłodzenia 16, gdzie jest utrzymywana ^m^ratara ^ntaej ⁴⁰⁰°C ^zez ^środe^k ch^ad^dząś^y ś^wtku^łuj^ąc^w w komorze chodzenia. Pdg^cerα^ż temperatura w ^π^ήζ w^atanta mta^i. sta w ^antaach ^pdm^Cędz^{w 700} a n00°C, część gazów, która wchodzi w kontakt z obszarem chłodzenia 19, będzie ulegała kondensacji. Temperatura w obszarze komory chłodzenia 16 jest jednakże tak niska, że skondensowane gazy niw ulegną katbonCzacjC. Skondensowane gazy będą więc spadać w dół w kroplach do komory spalania, gdzie natychmiast zostaną spalone. Komora chłodzenia powoduje ponadto, że gaz w pierścieniu pomiędzy obudową 3 a komorą chłodzenia jest utrzymywany w niższej temperaturze. Uszczelka 28 jest w ten sposób zabezpieczona przed działaniem wysokiej temperatury.

153 132

W ten sposób wydłuża się czas używania uszczelki 28. Rozwiązanie według wynalazku zapewnia piec do wypalania, który może pracować dla bardzo długich procesów bez kłopotów spowodowanych odkładaniem się warstw zwęglonego materiału. Ponadto uzyskuje się bardzo dobre uszczelnienie gazowe pomiędzy korpusem węglowym a piecem do wypalania, przez co zostaje zminimalizowana możliwość ulatniania się niebezpiecznych gazów z pieca do wypalania do otaczającego środowiska.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Piec do wypalania elektrod, zwłaszcza do ciągłego wytwarzania wydłużonych korpusów węglowych o jedorodnym przekroju poprzecznym, który to -piec jest ruchomy w sposób ciągły lub prawie ciągły względem obudowy obejmującej nie wypaloną węglistą pastę elektrodową z szybkością odpowiadającą szybkości wypalania zadanej dla korpusu węglowego, znamienny tym, że piec do wypalania (1) zawiera zewnętrzny płaszcz stalowy (5) oraz warstwę ogniotrwałą (6) znajdującą się wewnątrz tego płaszcza (5), która to warstwa ogniotrwała (6) ogranicza komorę spalania (7), przy czym pomiędzy górną częścią (15) warstwy ogniotrwałej (6) a obudową (3) znajduje się komora chłodzenia (16),a- ponad tą komorą chłodzenia (16) znajduje się zespół uszczelnienia gazowego (23) , a ponadto poniżej warstwy ogniotrwałej (6) znajduje się kanał (11) dla gazów wylotowych.
2. 2. Piec według zastrz. 1, znamienn-y tym, że dolny koniec (19) komory chłodzenia (16) znajduje się prawie na tym samym poziomie co dolny koniec górnej części (15) warstwy ogniotrwałej (6).
3. 3. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że ponad komorą chłodzenia (16) znajduje się pierścień prowadzący (22) dla prowadzenia obudowy (3).
4. 4. Piec według zastrz. 1, znamienny tym,że zespół gazowego uszczelnienia (23) zawiera elastyczną uszczelkę (28) znajdującą się pomiędzy pionowymi dolnymi kołnierzami (26, 27) przymocowanymi do płyty (24) i pionowymi górnymi kołnierzami (29, 30) przymocowanymi do płyty (31), przy czym odległość pomiędzy dolnymi kołnierzami (26, 27) i górnymi kołnierzami (29, 30) jest regulowana.
5. 5. Piec według zastrz. 4, znamienny tym, że odległość pomiędzy dolnymi kołnierzami (26, 27) a górnymi kołnierzami (29, 30) jest regulowana za pomocą wielu śrub (32).
6. 6. Piec według zastrz. 1,znamienny tym, że ma przynajmniej jeden palnik (8) na stałe, ciekłe lub gazowe paliwo.
7. 7. Piec według zastrz. 6,znamienny tym, że palnik (8) jest stycznie umieszczony względem komory spalania (7).
8. 8. Piec według zastrz. 7,znamienny tym, że palnik (8) ma przynajmniej jeden przewód doprowadzający (10, dla doprowadzania powietrza spalania do komory spalania (7) .

   153 132

   153 132 ^33

   FIG.2

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł