Vorwärmvorrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen elektrisch betriebenen Vorwärmer für Trockenstoffe zur Herstellung grüner kohlenstoffhaltiger Massen. Ein bekannter Vorwärmer hat den Nachteil des inhomogenen Masseflusses und der inhomogenen Vorwärmung des Trockenstoffes. Dieser Nachteil ist mit der erfindungsgemässen Ausführungsform vermieden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung Zur Vorwärmung von Trockenstoffen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Massen zur Herstellung von Elektroden (Anoden, Kathoden) für die Aluminiumerzeugung durch Schmelzflusselektrolyse bestehen aus Trockenstoffen - Trockenstoffe sind Mischungen aus Petrolkoks und körnig aufbereiteten Elektrodenresten -, denen unmittelbar vor der Formgebung Pech als Bindemittel zugegeben wird. Massen dieser Zusammensetzung werden auch grüne Massen genannt, aus ihnen werden die Elektroden geformt und anschliessend gebrannt. Zur Beimischung von Bindemitteln ist der Trockenstoff Zu erwärmen, diesbezüglich wird von Vorwärmen gesprochen, was in sogenannten Vorwärmern geschieht, in die einends über Dosierwagen Trockenstoffe gefördert, das Fördergut im Vorwärmer erwärmt, und aus denen anderenends erwärmte Trockenstoffe in Richtung von Mischern angetragen werden. Als Vorwärmer sind Heizschnecken, Heizsilos und Heiztrommeln bekannt. Die Erfindung hat ein Heizsilo Zum Gegenstand.

[0003] Bekannt ist ein Heizsilo - in der Fachsprache sind sie als Batchvorwärmer bezeichnet -, in dem Trockenstoff durch elektrische Widerstandsheizung vorgewärmt wird. Im Inneren des Vorwärmers sind mehrere übereinander angeordnete Elektroden - Vorwärmerwandungen isoliert durchgreifend - zur Ein- und Ableitung des den Trockenstoff durchfliessenden und damit aufheizenden Stromes (Gleich- oder Wechselstrom) vorgesehen. Die bekannte, im Grundriss mehreckige Vorrichtung kennzeichnet sich durch einen inhomogenen Massenfluss, und ungleichmässige Erwärmung, die bis zur Graphitisierung nicht ausgetragener Masse auf den Elektroden und Durchbrennen der Isolation führt. Diese Nachteile werden durch die Anordnung von Vorwärmern in Anlagen zur Herstellung grüner Massen verstärkt, indem Anordnungen so getroffen sind, dass die Reparatur eines Vorwärmers ganze Herstellungsanlagen stillsetzt.

[0004] Hiervon ausgehend hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, einen Vorwärmer der vorstehend erwähnten Art zu schaffen, indem durch einen homogenen Massefluss Trockenstoff gleichmässig erwärmt wird und die Aufgabe wird vermittels der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Zur Erfindung soll auch gehören, zwei Vorwärmer so anzuordnen, dass Reparaturen vermittels kürzest möglicher Stillstandszetien der Gesamtanlage für grüne Massen möglich sind.

[0005] Die Erfindung wird vorteilhaft weitergebildet durch die Gegenstände der dem Anspruch 1 folgenden Ansprüche.

[0006] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1

Vorwärmer in schematischer Darstellung zwischen Waage und Mischer angeschlossen an einen Gleichrichter,

Fig. 2

einen erfindungsgemässen Vorwärmer im Schnitt, mit einem zweiten in Revolveranordnung schematisch gezeigt.

[0007] Fig. 1 zeigt schematisch zwei Vorwärmer 10, 11, die auf einem Gestell 12 angeordnet sind. Der Vorwärmer 10 ist unterhalb einer kontinuierlich arbeitenden Waage 13 und oberhalb eines kontinuilierlich arbeitenden Mischers 14 angeordnet. Ueber Befüllrohre 19 und 20 wird der Vorwärmer 10 und der Mischer 14 ausgehend von der Waage 13 beschickt. In Fig. 1 ist der Vorwärmer 10 über Elektroden 16, 17 und Anschlusskabel 18 mit einem Gleichrichter 15 verbunden. Vorwärmer 10 und 11 sind auf einem waagerechten Gestell 12 angeordnet, das um eine senkrechte Drehachse 19 um 360% drehbar ausgebildet ist. Sollten am Vorwärmer 10 Reparaturen notwendig werden, so kann der Gleichrichter 15 abgehängt (Lösen der Anschlusskabel 18), das Gestell 12 um 180% gedreht, damit der Vorwärmer 11 unter die Waage 13 und über den Mischer 14 gefahren, und die Anschlusskabel 18 wieder mit den Elektroden 16, 17 (Teile gleicher Art und Funktion sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet) verbunden und Vorwärmer 11 in Betrieb genommen werden. Mit dieser Möglichkeit des Einfahrens eines Ersatzvorwärmers (entweder 10 oder 11) können Betriebsunterbrüche zeitlich auf ein Mindestmass gedrückt werden.

[0008] Fig. 2 zeigt gemäss der Erfindung ausgebildete Vorwärmer 10 (in Betrieb) und 11 (in Betriebsbereitschaft). Die Vorwärmer 10 und 11 sind identisch ausgebildet, so dass sich die Beschreibung auf die des Vorwärmers 10 beschränkt.

[0009] Der erfindungsgemässe Vorwärmer 10 besteht aus einem runden Hohlköper 22, folgend auch Silohäuse 22 genannt, das aus konzentrisch übereinander angeordneten Ringen 23 (im dargestellten Fall sechs Ringen 23) gebildet ist.

[0010] Die Konzentrizität wird gewährleistet durch stirnflächig augeordnete Stufungen 24, 25, die ineinander passend, die Ringe 23 zueinander zentrieren, so dass eine stufenlos runde Innen- 26 und Assenfläche 27 des Silogehäuses 22 ensteht. Die das Silogehäuse 22 bildenden Ringe 23 bestehen aus einem wärmebeständigen, in elektrisch nicht leitendem keramischen Material, beispielsweise einem wärmebeständigen (unter wärmebeständig soll Beständigkeit bis 500°C verstanden werden) Beton. Das aus keramischem Material bestehende Silogehäuse 22 ist in Abstand konzentrisch umgeben von einem metallischen Mantelrohr 28, dass allseits aequidistant über Abstützungen 29 zum Silogehäuse 22 gehalten ist. Der sich so zwischen Silogehäuse 22 und metallischem Mantelrohr 28 einstellende Luftraum 30 dient auch zu Isolationszwecken.

[0011] Obenendig, d.h. in Richtung auf die Waage 13 sind das Silogehäuse 22, der Luftraum 30 und das Mantelrohr 28 durch einen entfernbaren Deckel 31 verschlossen, der eine mittige Oeffnung 32 aur weiterleitung des aus dem Befüllrohr 19 austretenden Trockengutes in das Silogehäuse 22 aufweist. Untenendig, d.h. in Strömungsrichtung des Trockengutes in Richtung auf den Mischer, ist das Silogehäuse 22 gleichermassen mit einem Deckel 33 mit einer Oeffnung 33a verschlossen, in den das Befüllrohr 20 mündel.

[0012] Konzentrisch innerhalb des Silogehäuses 22 und gleichgerichtet dazu verlaufend befindet sich ein runder Kern 31. Der Kern 34 besteht aus Ringen 35, die aufeinander angeordnet vermittels eines Zugankers 36 und einer Ankerplatte 36a zusammengehalten sind.

[0013] Zwischen innerer Umfangswandung des Silogehäuses 22 und äusserem Umfang des Kerns 34 verbleibt ein Ringraum 37, der obendendig von einem Verteilkegel 38 auf dem Kern 34 mengenmässig gleichmässig nach allen Seiten beschickt wird, wobei die Spitze 39 des Veteilkegels 38 zu diesem Zweck konzentrisch zur Oeffnung 32 augeordnet ist. Die Ringe 35 bestehen aus einem gleichen keramischen Werkstoff wie die Ringe 23 des Silogehäuses 22. Obeuendig ragen in den Ringraum 37 an einem oder wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt an zwei Ringen 23 befestigte innere Elektroden 41. Dargestellt sind zwei sich radial gegenüberliegende, zwischen sich den Kern 34 aufnehmende innere Elektroden 41. Tatsächlich sind am inneren Umfang in gleichmässiger Teilung mehrere solcher innerer Elektroden 41 den Ringraum 37 bis zum Kern 34 durchgreifend vorgesehen, wobei diese Elektroden 41 elektrisch leitend, d.h. einen Strom leitend miteinander verbunden sind. Die obere Elektrode 16, die mit dem Gleichrichter 15 verbunden ist, durchgreift (isoliert) das Mantelrohr 28, der) Luftraum 30 und schliesst Ringe durchgreifend an eine innere Elektrode 41 oder an die Einrichtung zur elektrischen Verbindung der inneren Eletroden 41 an. Die konzentrische und axiale Halterung des Kernes 34 in dem Silogehäuse 22 kann bezüglich der Konzentrizität vermittels der inneren Elektroden 41 erfolgen, die axiale Halterung könnte über einen metallischen Ring 42 - am oberen Ende des Kernes 34 befestigt und vermittels einer Schulter 40 auf den innereu Elektroden 41 aufliegend, der auch als elektrische Verbindung der inneren Elektroden dienen könnte - vollzogen werden.

[0014] Untenendig am Silogehäuse 22 sind in gleicher Ausbildung und Anordnung innere Elektroden 43 vorgesehen, die mit einer unteren Elektrode 17, die auch mit dem Gleichrichter 15 verbunden ist, elektrisch leitend verbunden sind.

[0015] In Fig. 2 ist mit 45 eine Antriebseinheit bezeichnet, die mit einer Antriebswelle 46, den Deckel 33 durchgreifend ein zwischen Zugankerplatte 36a und Deckel 33 rotierendes Abtragswerkezug 47 antreibt. Das Abtragswerkzeug 42 besteht aus einem (in der Draufsicht, nicht gezeigt) Stern mehrerer kreisförmig gebogener Arme 48, die Trockenstoff abtragen und den Abtrag in das exzentrisch in den Deckel 33 mündende Befüllrohr 20 fördern.

[0016] Die Funktionsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung ist kurz zusammmengefasst folgende. Trockenstoff wird von der Waage 13 kommend durch die Oeffnung 32 in den Ringraum 37, begünstigt durch den Verteilkegel 38 gleichmässig auf den Ringraum 37 verteilt. Im Ringraum 37 entsteht eine Trockenstoff-Säule in Form eines Ringrohres äusserlich begrenzt durch den Innendurchmesser des Silogehäuses 22 und innerlich durch den Aussendurchmesser des Kernes 34. Das Abtragungswerkzeug 47 trägt untenendig ständig Trockenstoff ab und fördert ihn durch das Befüllrohr in Richtung Mischer 14 ab, so dass der Trockenstoff gleichmässig von oben nach unten wandert. Während dieser Wanderung wird er von Strom ausgehend von den oberen 41 verlaufend zu den unteren inneren Elektroden 43 in axialer Richtung durchflossen und auf Grund der herrschenden elektrischen Widerstände des Trockenstoffes aufgeheizt, und zwar auf bis zu 300°C, wobei diese Temperatur wie jede andere auf ±2°C regelbar ist. Aus Vorstehendem wird offensichtlich, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung einen homogenen Massefluss gleichmässig erwärmter Trockenmasse gewährleistet, womit die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile beseitigt sind.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur elektrischen Vorwärmung eines Trockenstoffes zur Herstellung grüner Massen für Elektroden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein rundes Silogehäuse (22) mit einem Kern (34) oben- und untenendig zwischen Silogehäuse (22) und Kern (34) verlaufende, mit einer Stromquelle (15) verbundene Elektroden (41, 43), obenendig ein konzentrisches Befüllrohr (19) und untenendig ein exzentrisches Befüllrohr (20), in das ein rotierendes Abtragswerkzeug (47) fördert, aufweist, wobei das Refüllrohr (19) und das Befüllrohr (20) in Deckeln (31) und (33) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Silogehäuse (22) aus konzentrisch übereinander angeordneten Ringen (23) aus keramisch, elektrisch nicht leitendem Werkstoff besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe durch Stufungen (25) in konzentrischer Lage gehalten sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Silogehäuse (22) von einem Mantelrohr (28) über Abstützungen (29) beabstandet umgeben ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obenendigen (41) inneren Elektroden die konzentrische Lage des Kernes (34) zum Silogehäuse (22) und ein Metallring (42) dessen axiale Lage im Silogehäuse (22) bestimmt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die obenendigen (41) und untenendigen (43) inneren Elektroden über eine obere Elektrode (17) mit einer Stromquelle, vorzugsweise Gleichrichter (15) verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragseinrichtung (47) aus einem Stern mehrerer kreisförmig gebogener Arme (48) besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei um eine senkrechte Achse drehbare Vorwärmer vorgesehen sind.

Zeichnung