WO2005033602A1 - Ringkammerofen und heizwand für einen ringkkammerofen - Google Patents

Ringkammerofen und heizwand für einen ringkkammerofen Download PDF

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WO2005033602A1
WO2005033602A1 PCT/EP2004/010945 EP2004010945W WO2005033602A1 WO 2005033602 A1 WO2005033602 A1 WO 2005033602A1 EP 2004010945 W EP2004010945 W EP 2004010945W WO 2005033602 A1 WO2005033602 A1 WO 2005033602A1
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wall
heating
annular chamber
chamber furnace
heating wall
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Inventor
Wolfgang Johannes Becker
Herwig Lenz
Fred Brunk
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C. Otto Feuerfest Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B13/00—Furnaces with both stationary charge and progression of heating, e.g. of ring type, of type in which segmental kiln moves over stationary charge
    • F27B13/06—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of this type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/06—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces with movable working chambers or hearths, e.g. tiltable, oscillating or describing a composed movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0023—Linings or walls comprising expansion joints or means to restrain expansion due to thermic flows

Definitions

  • the invention relates to an annular chamber furnace and a composite wall made of refractory material or heating wall for an annular chamber furnace for the calcination of shaped carbon bodies, in particular electrodes for aluminum melt flow electrolysis, the annular chamber furnace consisting of a number of chambers connected in series and each chamber comprises several cassettes in which the carbon bodies are located during the calcining process.
  • Annular chamber furnaces also called sectional ring furnaces or cassette ring furnaces, are described in principle according to the principle, for example, in patent specification WO 92/2278, EP 0 328 371 B1 and EP 0541 165 A.
  • anodes and cathodes for aluminum electrolysis are thermally treated (calcined or fired) in special furnaces of the type mentioned above.
  • annular chamber furnaces are constructed by arranging the individual chambers in series in such a way that the firing material is preheated, burned and cooled in individual zones one after the other, the individual zones moving continuously or counterclockwise around the furnace.
  • several revolving lighters are arranged above the chambers, which, among other things, consist of a combustion device and a cooling device.
  • Each chamber is subdivided into so-called cassettes by the arrangement of corresponding cassette walls, which are usually built from refractory solid bricks and / or hollow perforated bricks and / or segments.
  • the chambers are connected to each other in order to be able to lead process gases from one chamber to the next chamber.
  • the green carbon blocks which can have a weight of several tons and a length of more than 1.5 m, are preferably placed in several layers in the cassettes and covered with granular, free-flowing filling material, preferably coke.
  • the cover with coke protects the carbon blocks against oxidation (avoiding so-called air burn-off).
  • Coke which fills the necessary space between the carbon blocks and the cassette walls, ensures sufficient heat transfer from the cassette walls to the firing material (indirect firing process) and supports the carbon blocks during calcination. After the calcination, the remaining filling coke is removed with the aid of a suction device and the carbon blocks are removed. Filling material is continuously consumed due to a process-related burn.
  • the cassette walls running parallel to the direction of the fire circulation are inserted or anchored at both ends in more or less deep recesses in the chamber walls (transverse walls) arranged transversely to the fire circulation direction.
  • the width of a cassette wall is relatively thin compared to its length and height. Due to the size of the walls (example: length 5 m, height 5 m, width 0.3 m), they are usually made up of stones, usually with tongue and groove, in the manner of a wall.
  • the refractory material is heated over a wide temperature range from near room temperature up to 1650 ° C., preferably 1050 ° C.-1350 ° C., and cooled back down to near room temperature.
  • expansion joints In order to absorb material expansions in the longitudinal direction of the wall during the heating process, it is known to arrange expansion joints, preferably on both sides in the joint area (eg US Pat. No. 4,842,511) between a transverse wall and a cassette wall, or, as in FIG DE 41 19 320 C1 describes an expansion joint in the direction of the center of the cassette wall without separating adjacent cassettes in such a way that the joint depth is smaller than the thickness of the cassette wall or heating wall.
  • expansion joints preferably on both sides in the joint area (eg US Pat. No. 4,842,511) between a transverse wall and a cassette wall, or, as in FIG DE 41 19 320 C1 describes an expansion joint in the direction of the center of the cassette wall without separating adjacent cassettes in such a way that the joint depth is smaller than the thickness of the cassette wall or heating wall.
  • Expansion joints are usually filled and covered with ceramic fiber materials, the durability of which is limited to just a few firing cycles.
  • a considerable weakness of such wall constructions is that, due to the thermo-mechanical loads, transverse displacements also occur, which in particular lead to irreversible bending or bulging of the cassette walls and to the formation of cracks. This results, for example, in an undesired, uneven distribution of the gas stream, a
  • the wall dressing has a different thermal expansion and contraction behavior compared to the firing material and granular filling material.
  • the cyclical cooling and cooling therefore requires that chamber filling material continuously penetrates into the expansion joints, which also takes place via the recesses arranged between the cassette wall and the transverse wall. Chamber filling material also penetrates open joints. When heating up, this chamber filling material is then compressed due to the development of pressure in these areas and ultimately loses its flowability, e.g. B. by formation of caking on the refractory wall material. A reaction with volatile components progressively reinforces this process. If these difficult to access areas, in particular the expansion joints in the corners of the cassette, are not properly cleaned or maintained, the thermal expansion of the wall is severely hampered, which ultimately leads to the wall bending. Due to the existing temperature-related process conditions, the wall usually bends more strongly in the upper area than in the lower area.
  • the invention is therefore based on the object of creating an annular chamber furnace and a heating wall for an annular chamber furnace, which are those described above
  • the end faces of the end segments of the heating wall facing the gap are designed in such a way that they are smaller than that of the opposite side of the end stones. This is advantageously achieved in that the end segments are formed in the gap direction in such a way that they taper, e.g. B. are acute-angled. This preferred embodiment of the stones facilitates the thermo-mechanical movement of the heating wall within the gap area filled with filler material.
  • this heating wall consists of segments which can be connected on one side to the transverse wall of an annular chamber furnace and on the opposite side there are closing segments which free-end the heating wall in the process gas-carrying area.
  • the length of the heating wall is dimensioned such that the resulting one-sided average distance of the heating wall from a transverse wall of the annular chamber furnace is greater than half of the maximum expected thermal length change of the heating wall.
  • FIG. 1 schematically in perspective sectional view of a chamber of an annular chamber furnace (cover is not shown) according to the prior art
  • 2 a schematic plan view of a heating wall according to the prior art
  • FIG. 3 a schematic plan view of a heating wall in the configuration according to the invention
  • FIG. 4 schematic diagram of a side view of a heating wall in the configuration according to the invention.
  • each chamber 1 comprises a number of parallel heating walls 2, which are arranged between the interconnected transverse walls 3, whereby a number of so-called cassettes 4 are formed.
  • heating gas channels 21 are provided, through which the process gases flow down from the space under the chamber cover (not shown) into the lower floor 5 of the cassettes 4.
  • the heating walls 2 are integrated into the transverse walls 3 on both sides (FIG. 2), expansion joints being provided as described in the introduction.
  • the carbon bodies 6 are located between the heating walls, the distances between the walls 2 and 3 and the carbon bodies 6 being filled with chamber filling material (e.g. filling coke) 7.
  • the heating walls 2 are integrated into the transverse wall 3 only on one side. On the opposite side, the heating walls 2 are no longer integrated into the transverse wall 3 or no longer protrude into the transverse wall 3, which results in a gap 8 extending over the height of the cassette 4 for receiving filler material 7.
  • the heating wall can be constructed from shaped blocks or segments.
  • the bed of filling coke 7 shown in FIG. 3 takes up the dimensions of the furnace body and the heating walls 2, the lateral connection to the next combustion chamber is ensured by the filling coke in a positive and non-positive manner. Bending of the walls 2 is no longer to be expected.
  • the final shaped stones 22 of the heating walls 2 facing the transverse wall 3 are (FIG. 3) tapered towards the transverse wall 3 and thus facilitate the movement of the heating walls 2 in the filling material 7.

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Abstract

Ringkammerofen mit einer Vielzahl von hinter- und/oder nebeneinander angeordneten Kammern, wobei jede Kammer eine Anzahl von Prozessgas führenden parallelen Heizwänden umfasst, die zwischen miteinander verbundenen Querwänden angeordnet sind, wodurch eine Anzahl von Kassetten gebildet wird, wobei die die Kassetten (4) bildenden Heizwände (2) im Prozessgas führenden Bereich mindestens einseitig nicht in die Querwand (3) eingefügt sind oder in die Querwand (3) hineinragen, und von derselben Querwand (3) derart beabstandet sind, dass sich ein über die Höhe der Kassetten (4) erstreckender freier Spalt (8) ergibt, wobei die die mittlere. Breite des Spaltes (8) grösser ist als die Hälfte der maximal zu erwartenden thermischen Längenänderung der Heizwand (2).

Description

Ringkammerofen und Heizwand für einen Ringkammerofen
Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringkammerofen und eine aus feuerfestem Material zusammengesetzte Kassettenwand bzw. Heizwand für einen Ringkammerofen für das Kalzinieren von geformten Kohlenstoff körpern, insbesondere Elektroden für die Aluminiumschmelzflusselektrolyse, wobei der Ringkammerofen aus einer Anzahl von reihenweise miteinander verbundenen Kammern besteht und jede Kammer mehrere Kassetten umfasst, in denen sich die Kohlenstoffkörper während des Kalzinierprozesses befinden. Ringkammeröfen, auch Sektionsringöfen oder Kassettenringöfen genannt, sind dem Prinzip nach beispielsweise in der Patentschrift WO 92/2278, EP 0 328 371 B1 und EP 0541 165 A beschrieben. Zum Beispiel Anoden und Kathoden für die Aluminiumelektrolyse werden in speziellen Öfen der obengenannten Art thermisch behandelt (kalziniert oder gebrannt). Man kann zwischen so genannten geschlossenen und offenen Öfen unterscheiden. Derartige Ringkammeröfen sind durch Serienanordnung der einzelnen Kammern derart konstruiert, dass das Brenngut in einzelnen Zonen nacheinander vorgewärmt, gebrannt und gekühlt wird, wobei die einzelnen Zonen kontinuierlich mit oder gegen den Uhrzeigersinn um den Ofen wandern. Über den Kammern sind im Allgemeinen mehrere umlaufende Feuerzüge angeordnet, welche u. a. aus Brenneinrichtung und Kühlvorrichtung bestehen. Jede Kammer wird durch Anordnung entsprechender Kassettenwände in so genannte Kassetten unterteilt, die üblicherweise aus feuerfesten Vollsteinen und/oder Hohllochsteinen und/oder Segmenten erbaut sind. Die Kammern sind miteinander verbunden, um Prozessgase aus einer Kammer zur nächsten Kammerführen zu können. Üblicherweise geschieht dies dadurch, dass die Kassettenwände (auch Heizwände genannt) mit ' durchgehenden Kanälen aufgebaut sind, durch welche die Rauchgase horizontal und/oder vertikal hindurchströmen. Bei herkömmlichen geschlossenen Öfen wird jede im direkten Feuer befindliche Kammer mit einem Deckel abgeschlossen. In dem Raum unter der Kammer liegen horizontale Prozessgaskanäle, während in dem Hohlraum zwischen Kammerdeckel und den oberen Kassettenwänden ein freier Gasstrom vorherrscht. Die Kassettenwandkanäle verbinden dabei den Hohlraum unter dem Deckel und die Räume unterhalb der Kammern. Die Verbrennung des Brennstoffes kann entweder in separaten Ofenschächten erfolgen oder gänzlich oder teilweise in dem Raum über und/oder unter den Kassetten erfolgen. In Öfen ohne Ofenschächte sind die Kanäle in jeder Kassettenwand durch eine Trennwand in dem Raum unterhalb der Kassetten in einen Teil, wo die Prozessgase aufsteigen und einen Teil, wo die Prozessgase absteigen geteilt. Die Prozessgase werden folglich durch die eine Wandhälfte nach oben geleitet und dann nach unten durch die andere Hälfte der Wand. In offenen Öfen werden die Rauchgase horizontal an einer Stirnseite der Kassettenwand eingeleitet und an der gegenüberliegenden Stirnseite als Einzelgasströmung zur nächsten Kammer geleitet. Offene Öfen weisen daher keine Kammerdeckel auf.
In den Kassetten werden die grünen Kohlenstoffblöcke, welche ein Gewicht von mehreren Tonnen und eine Länge von mehr als 1 ,5 m aufweisen können, vorzugsweise in mehreren Lagen platziert und mit körnigem, rieselfähigem Füllmaterial, vorzugsweise Koks abgedeckt. Die Abdeckung mit Koks schützt die Kohlenstoffblöcke gegen Oxidation (Vermeidung von sog. Luftabbrand). Koks, der den notwendigen Freiraum zwischen den Kohlenstoffblöcken und den Kassettenwänden ausfüllt, stellt einen ausreichenden Wärmetransport von den Kassettenwänden zum Brenngut sicher (indirekter Brennvorgang) und stützt die Kohlenstoffblöcke beim Kalzinieren. Nach dem Kalzinieren wird der verbliebene Füllkoks mit Hilfe einer Absaugvorrichtung entnommen und die Kohlenstoffblöcke herausgenommen. Durch einen verfahrenstechnisch bedingten Abbrand wird kontinuierlich Füllmaterial verbraucht. Nach dem Stand der Technik werden die parallel zur Feuerumlaufrichtung verlaufenden Kassettenwände an beiden Enden in mehr oder weniger tiefe Aussparungen der quer zur Feuerumlaufrichtung angeordneten Kammerwände (Querwände) eingefügt bzw. verankert. Die Breite einer Kassettenwand ist im Vergleich zu ihrer Länge und Höhe relativ dünn bemessen. Aufgrund der Größe der Wände (Beispiel: Länge 5 m, Höhe 5 m, Breite 0,3 m) werden sie üblicherweise aus Steinen, in der Regel mit Nut und Feder, nach Art einer Vermauerung zusammengesetzt. Innerhalb eines vollständigen Brennzyklus wird das feuerfeste Material über einen weiten Temperaturbereich von nahe Raumtemperatur auf bis zu 1650 °C, vorzugsweise 1050 °C-1350 °C, aufgeheizt und wieder zurück auf nahe Raumtemperatur abgekühlt. Um Materialausdehnungen in Wandlängsrichtung beim Aufheizvorgang aufzufangen, ist es bekannt, Dehnfugen anzuordnen, vorzugsweise beidseitig im Stoßbereich (z.B. US-PS 4842511) zwischen einer Quer- und einer Kassettenwand, oder, wie in der DE 41 19 320 C1 beschrieben, eine Dehnfuge in Richtung der Kassettenwandmitte ohne dabei benachbarte Kassetten zu trennen derart, dass die Fugentiefe kleiner ist als die Dicke der Kassettenwand bzw. Heizwand.
Dehnfugen werden üblicherweise mit keramischen Fasermaterialien, deren Haltbarkeit auf nur wenige Brennzyklen beschränkt ist, gefüllt und überdeckt. Eine erhebliche Schwäche derartiger Wandkonstruktionen ist, dass aufgrund der einwirkenden thermo-mechanischen Belastungen auch Querverschiebungen auftreten, welche insbesondere zum irreversiblen Durchbiegen bzw. Ausbeulen der Kassettenwände und zu Rissbildungen führen. Hieraus ergeben sich beispielsweise eine unerwünschte ungleichmäßige Verteilung des Gasstromes, eine
Verschlechterung der Qualität der Kohlenstoffblöcke und eine höherer Verbrauch von Feuerfestmaterial und Füllkoks. Bei extremem Durchbiegen bzw. Ausbeulen ist das Be- und Entladen der Kohlenstoffblöcke problematisch oder nur unter partieller mechanischer Zerstörung der Kassettenwand möglich oder sogar unmöglich. Kohlenstoff blocke und Füllkoks dehnen sich beim Aufheizen aus und bilden auch Drücke quer zur Kassettenwand aus. Unterschiede zwischen der Befüllung zweier benachbarter Kassetten und/oder unterschiedliche lokale Temperaturen führen zu einer einseitig höheren Druckbelastung quer zur Wand, welches eine der Ursachen für das Durchbiegen bzw. Ausbeulen der beidseitig verankerten Wand darstellt und zum Abreißen bzw. Öffnen von Mörtelfugen führen kann. Beim Kalzinieren entweichen insbesondere aus den Kohlenstoffblöcken flüchtige Bestandteile, die korrosiv mit den Kassettenwandmaterialien reagieren, dass zum Beispiel in den offenen Fugen eingedrungenes Kammerfüllmaterial haften bleibt. Hierdurch wird die Kassettenwand beim folgenden Aufheizzyklus am Ausdehnen in Längsrichtung behindert, welches zusätzlich Spannungen derart hervorruft, dass der Vorgang des Wanddurchbiegens verstärkt wird. Veränderungen dieser Art können leicht von Brennzyklus zu Brennzyklus zunehmen.
Der Wandverband besitzt im Vergleich zum Brenngut und gekörntem Füllmaterial ein unterschiedliches thermisches Dehnungs- und Kontraktionsverhalten. Das zyklische Auf- und Abkühlen bedingt daher, dass Kammerfüllmaterial kontinuierlich insbesondere in die Dehnfugen eindringt, welches auch über die zwischen der Kassettenwand und Querwand angeordneten Aussparungen erfolgt. Des Weiteren dringt Kammerfüllmaterial auch in offene Fugen ein. Beim Aufheizen wird dieses Kammerfüllmaterial dann aufgrund einer sich ausbildenden Druckeinwirkung in diesen Bereichen verdichtet und verliert letztendlich seine Rieselfähigkeit, z. B. durch Bildung von Anbackungen am feuerfesten Wandmaterial. Eine Reaktion mit flüchtigen Bestandteilen verstärkt diesen Vorgang progressiv. Bei mangelnder Reinigung oder Instandhaltung dieser schwer zugänglichen Bereiche, insbesondere der Dehnfugen in den Kassettenecken, wird die thermische Ausdehnung der Wand stark behindert, welches letztendlich zum Verbiegen der Wand führt. Aufgrund der vorliegenden, verfahrenstechnisch bedingten Temperaturverhältnisse verbiegt sich üblicherweise die Wand insbesondere im oberen Bereich stärker als im unteren Bereich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ringkammerofen und eine Heizwand für einen Ringkammerofen zu schaffen, die die zuvor beschriebenen
Nachteile überwinden, wobei die Heizwand auch in einen bestehenden Ofen integriert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den jeweils zugehörigen Ansprüchen enthalten.
Die Erfindung beinhaltet demgemäß einen Ringkammerofen und eine Heizwand der eingangs genannten Art, wobei die die Kassetten bildenden Heizwände im Prozessgas führenden Bereich mindestens einseitig nicht in die Querwand eingefügt sind oder in die Querwand hineinragen und von derselben Querwand derart beabstandet sind, dass sich ein über die Kassettenhöhe erstreckender freier Spalt zur Aufnahme von Kammerfüllmaterial ergibt, wobei die mittlere Breite des Spaltes größer ist als die Hälfte der maximal zu erwartenden thermischen Längenänderung der Heizwand. Vorzugsweise entspricht die mittlere Breite des Spaltes das 3- bis 5- fache der maximal zu erwartenden thermischen Längenänderung der Heizwand. Der erfindungsgemäß geschaffene Spalt zwischen Querwand und der Stirnseite einer Heizwand ist dabei in der Lage, anders als eine herkömmliche Dehnfuge, ausreichend Füllmaterial aufzunehmen, welches die durch die Längenausdehnung der Heizwand hervorgerufenen Spannungen absorbiert, ohne dabei seine Rieselfähigkeit zu verlieren. Die lockere Füllmaterial-Schüttung im Spaltbereich passt sich dabei dem jeweiligen vorherrschenden zyklischen Dehnungs- und Kontraktionsverhalten der Heizwand durch eine reversible Änderung der Schütthöhe bzw. Packungsdichte an. Überraschender weise hat sich gezeigt, dass auch eine einsatzbedingte Druckbelastung quer zur Wandlängsrichtung nicht zu einem irreversiblen Durchbiegen bzw. Ausbeulen derselben führt. Im Stand der Technik können sich in die Kassettenecken unerwünschte Hohlräume in der Füllmaterial-Schüttung bilden. Ursache hierfür sind unter anderem die vorliegenden Reibungskräfte und/oder Anbackungen, die einem freien Nachfließen von Füllmaterial entgegenwirken. Dieses wird mittels der vorliegenden Erfindung vermieden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Stirnflächen der zum Spalt weisenden Abschlusssegmente der Heizwand derart ausgebildet, dass sie geringer sind als die der entgegengesetzten Seite der Abschlusssteine. Vorteilhafter Weise wird dieses erreicht, indem die Abschlusssegmente in Spaltrichtung derart ausgebildet werden, dass sie sich verjüngen, z. B. spitzwinklig sind. Diese bevorzugte Ausbildung der Steine erleichtert die thermo-mechanisch bedingte Bewegung der Heizwand innerhalb des mit Füllmaterial gefüllten Spaltbereiches.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Heiz- bzw. Kassettenwand ist, dass sie auch an bestehenden Ringkammeröfen nachrüstbar ist, weshalb sich die Erfindung auch auf eine Heizwand an sich bezieht. Erfindungsgemäß besteht diese Heizwand aus Segmenten, die einseitig mit der Querwand eines Ringkammerofens in Verbindung bringbar sind und auf der entgegengesetzten Seite sind Abschlusssegmente vorgesehen, die die Heizwand im prozessgasführenden Bereich freistehend abschließen. Die Länge der Heizwand ist derart bemessen, dass der sich daraus ergebende einseitige mittlere Abstand der Heizwand von einer Querwand des Ringkammerofens größer ist als die Hälfte der maximal zu erwartenden thermischen Längenänderung der Heizwand.
Bezüglich der übrigen Merkmale der Heizwand wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen zum Ringkammerofen verwiesen.
Im Folgenden wird eine veranschaulichende Beschreibung der Erfindung gegeben, welche auf der Verwendung eines Beispiels für den geschlossenen Ringkammerofen beruht und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 : schematisch in perspektivischer Schnittansicht eine Kammer eines Ringkammerofens (Deckel ist nicht dargestellt) nach dem Stand der Technik, Fig. 2: eine schematische Aufsicht auf eine Heizwand nach dem Stand der Technik, Fig. 3: schematisch eine Aufsicht auf eine Heizwand in erfindungsgemäßer Ausbildung, und Fig. 4: schematisch eine Seitenansicht auf eine Heizwand in erfindungsgemäßer Ausbildung.
In der Figur 1 wird die Kammer 1 eines Ringkammerofens nach dem Stand der Technik der geschlossenen Bauart in perspektivischer Ansicht im Schnitt gezeigt. Jede Kammer 1 umfasst eine Anzahl von parallelen Heizwänden 2, die zwischen den miteinander verbundenen Querwänden 3 angeordnet sind, wodurch eine Anzahl von so genannten Kassetten 4 gebildet wird. In den Heizwänden 2 sind Heizgaskanäle 21 vorgesehen, durch die die Prozessgase von dem Raum unter dem Kammerdeckel (nicht dargestellt) nach unten in den unteren Boden 5 der Kassetten 4 strömen. Die Heizwände 2 sind beidseitig in die Querwände 3 eingebunden (Figur 2), wobei wie einleitend beschrieben, Dehnungsfugen vorgesehen sind. Die Kohlenstoffkörper 6 befinden sich zwischen den Heizwänden, wobei die Abstände zwischen den Wänden 2 und 3 und den Kohlenstoffkörpern 6 mit Kammerfüllmaterial (z.B. Füllkoks) 7 aufgefüllt sind.
In den Figuren 3 und 4 sind erfindungsgemäße Lösungen dargestellt. Die Heizwände 2 sind nur auf einer Seite in die Querwand 3 eingebunden. Auf der gegenüberliegenden Seite sind die Heizwände 2 nicht mehr in die Querwand 3 eingebunden bzw. ragen nicht mehr in die Querwand 3 hinein, wodurch sich ein über die Höhe der Kassette 4 erstreckender Spalt 8 zur Aufnahme von Füllmaterial 7 ergibt. Die Heizwand kann aus Formsteinen oder Segmenten aufgebaut sein. Die in der Figur 3 dargestellte Schüttung aus Füllkoks 7 nimmt die Ausdehnungen des Ofenkörpers und der Heizwände 2 auf, die seitliche Verbindung zum nächsten Brennraum wird durch den Füllkoks form -und kraftschlüssig gewährleistet. Eine Verbiegung der Wände 2 ist nicht mehr zu erwarten. Die zur Querwand 3 weisenden Abschlussformsteine 22 der Heizwände 2 sind (Figur 3) in Richtung Querwand 3 spitz zulaufend ausgebildet und erleichtern damit die Bewegung der Heizwände 2 im Füllmaterial 7.

Claims

Patentansprüche
1 . Ringkammerofen mit einer Vielzahl von hinter- und/oder nebeneinander angeordneten Kammern, wobei jede Kammer eine Anzahl von Prozessgas führenden parallelen Heizwänden umfasst, die zwischen miteinander verbundenen Querwänden angeordnet sind, wodurch eine Anzahl von Kassetten gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kassetten (4) bildenden Heizwände (2) im Prozessgas führenden Bereich mindestens einseitig nicht in die Querwand (3) eingefügt sind oder in die Querwand (3) hineinragen, und von derselben Querwand (3) derart beabstandet sind, dass sich ein über die Höhe der Kassetten (4) erstreckender freier-Spalt (8) ergibt, wobei die die mittlere Breite des Spaltes (8) größer ist als die Hälfte der maximal zu erwartenden thermischen Längenänderung der Heizwand (2).
2. Ringkammerofen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Spaltes (8) im unteren Wandbereich größer ist als im oberen.
3. Ringkammerofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwand (2) Abschlusssegmente (22) aufweist, die in Spaltrichtung derart ausgebildet sind, dass die zum Spalt (8) weisende Stirnfläche kleiner ist als die entgegengesetzte Stirnfläche der Abschlusssegmente (22).
4. Ringkammerofen nach einem der o.g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusssegmente (22) in Richtung des Spaltes (8) verjüngend, vorzugsweise spitzwinklig, ausgebildet sind.
5. Ringkammerofen nach einem der o.g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Breite des Spaltes (8) das 3- bis 5-fache der maximal zu erwartenden thermischen Längenänderung der Heizwand (2) entspricht.
6. Heizwand in einem Ringkammerofen zum Kalzinieren von Kohlenstoffkörpern, insbesondere Elektroden für die Aluminiumschmelzflusselektrolyse, wobei der Ringkammerofen eine Vielzahl von hinter- und/oder nebeneinander angeordneten Kammern umfasst, und jede Kammer eine Anzahl von Prozessgas führenden parallelen Heizwänden aus Segmenten aufweist, die zwischen den miteinander verbundenen Querwänden angeordnet sind, wodurch eine Anzahl von Kassetten gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwand (2) aus Segmenten besteht, die einseitig mit der Querwand (3) eines Ringkammerofens in Verbindung bringbar sind und auf der entgegengesetzten Seite Abschlusssegmente (22) vorgesehen sind, die die Heizwand (2) im prozessgasführenden Bereich freistehend abschließen, wobei die Länge der Heizwand (2) derart bemessen ist, dass der sich daraus ergebende einseitige mittlere Abstand der Heizwand (2) von einer Querwand (3) des Ringkammerofens größer ist als die Hälfte der maximal zu erwartenden thermischen Längenänderung der Heizwand (2).
7. Heizwand nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese im unteren Wandbereich kürzer ist als im oberen.
8. Heizwand nach einem der o.g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwand (2) Abschlusssegmente (22) aufweist, die in Spaltrichtung derart ausgebildet sind, dass die zum Spalt (8) weisende Stirnfläche kleiner ist als die entgegengesetzte Stirnfläche der Abschlusssegmente (22).
9. Heizwand nach einem der o.g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusssteine (22) in Richtung der Querwand eines Ringkammerofens verjüngend, vorzugsweise spitzwinklig, ausgebildet sind.
10. Heizwand nach einem der o.g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Heizwand (2) und der sich daraus ergebende einseitige mittlere Abstand der Heizwand (2) von einer Querwand (3) des Ringkammerofens größer, vorzugsweise das 3- bis 5-fache ist, als die Hälfte der maximal zu erwartenden thermischen Längenänderung der Heizwand (2).
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