DE6926970U - Vorrichtung zum abfuehren von ofenabgasen - Google Patents

Description

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u.Z.: E 1|3 2 (Cy-Ni) 8. J I/U 1969

Schweizerische Aluminium AG., Chippis, Schweiz

Vorrichtung zum Abführen von Ofenabgasen

Priorität: 30.7.1968, Schweiz, Nr. 11 ^39/68

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abführen von Ofenabgasen aus offenen Elektrolyseöfen, insbesondere aus öfen zur Herstellung von Aluminium durch Schmelzflußelektrolyse .

Es ist bekannt, daß das Problem der Ofenabgase bei der industriellen Herstellung von Aluminium eine bedeutende Rolle spielt. Um in der Ofenhalle eine gute Arbeitsatmosphäre zu schaffen, sind kostspielige Einrichtungen notwendig. Die Ofenabgase müssen also aufgefangen und, bevor man sie in die Atmosphäre entläßt, gereinigt werden.

- 2 Zu diesem Zweck bediente man sich bis heute verschiedener Systeme.

Beim einen, das zur Anwendung kommt in Hallen, in denen die Öfen offen aufgestellt Bind, so daß die Abgase in die Halle entweichen, wird die ganze in der Halle enthaltene Luftmenge abgesaugt und duroh das Hallendach abgeführte Dies bedingt starke und teuere Ventilatoren, sowie umfangreiche, die ganze Hallenlänge umfassende, meist auf dem Hallendach angebrachte Grasreinigungsanlagen. Bei diesem System müssen pro kg produziertes Aluminium ca. 2'00O Nm abgesaugt werden.

Bei einem andern System werden die Abgase direkt am einzelnen Ofen erfaßt; dazu müssen die Öfen ganz eingekapselt werden» Da in diesem Fall die abzuführende Luftmenge nur etwa 10 % derjenigen beträgt, die bei der Ventilation der ganzen Halle zu bewältigen ist, genügen schwächere Ventilatoren; das System bietet also in dieser Beziehung bereits erhebliche Vorteile« Auoh können die Gase durch einen Absaugkanal einer zentralen Reinigungsanlage zugeführt werden, so daß die umfangreichen, sich über die ganze Hallenlänge erstreckenden Waschanlagen auf dem Hallendach nicht notwendig sind. Dagegen hat dieses zweite System mit den verschalten Öfen den großen Nachteil, daß die Bedienung der Öfen (Metallentnahme, Tonerdezugabe usw.) kompliziert und damit verteuert wird; ja die ganze Abgasentfernung wird teilweise illusorisch. Für die Bedienung der Öfen müssen nämlich die Verschalungen weggenommen werden. Dies bedeuten einerseits eine zusätzliche Arbeit, und andererseits können bei entfernter

Verschalung die Abgase doch in die Halle entweichen, so daß die Reinhaltung der Hallenatmosphäre -,um mindesten unvollständig ist.

Ein weiteres bekanntet System besteht darin, daß über den Öfen Absaughauben angebracht werden. Auoh hier geht_f besonders bei der Bedienung des Ofens, ein Großteil der Abgase in die Hallenatmosphäre. Das abzusaugende Gas-Luftgemisoh ist mengenmäßig größer als beim vorstehend beschriebenen System.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Systeme. Die Erfindunp·^⁸"'' öLaduroh gekennzeichnet, daß die Öfen se „ich von einem gefen eine Absaugvorrichtung gerichteten Druokxoftsehirm umgaben werden, der ein Entweichen der Abgase in den Hallenraum verhindert.

Der die Öfen abschirmende Druokluftsohirm kann im Prinzip nach jeder Richtung gerichtet werden. Vorzugsweise wird er jedooh in der Riohtung der infolge des thermischen Auftriebs aufsteigenden Gase nach oben gerichtet, wobei die Abgase vollständig alB Sekundärluft mitgerissen werden. Die Absaugvorrichtung kann dabei direkt über den Öfen angeordnet werden, Es kann sieh aber auoh um eine bekannte Absauganlage handeln, die im Dachfirst der Halle angeordnet ist« Die abzusaugende Lu-Ttmenge ist hierbei wohl größer als bei direkt über den Öfen angeordneter Absaugvorrichtung; der nach oben gerichtete Luftsohirm verhindert aber dae seitliche Entweichen der Ofenabgaae. Bei naoh unten gerichtetem Luftsohirm wird nur ein Teil der aufsteigenden Abgase als Sekundärluft mitgerissen. Die Absaugvorrichtung

müßte deehalt in zwei Teile getrennt werden, einen unteren Teil
für die Absaugung des Druckluftsohirmes und einen über dem Ofen
angeordneten Teil für die Häuptlinge der aufsteigenden 3ase„

Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des oberen Randes der Kathodenwanne ein Druckluftkanal mit auf seiner ganzen Länge angebrachten, Bchräg nach oben über die Wanne gerichteten Austrittsöffnungen für die Druckluft und über der Kathodenwanne eine Gasabsaugvorriohtung angeordnet sind. Dabei können die Austrittsöffnungen als Düsen oder Schlitze ausgebildet sein,,

Die beiliegenden Zeichnungen erläutern die Erfindung im Sinne eines Beispiels, wobei in allen Figuren die gleichen Teile mit den gleiohen Bezugsziffern versehen sind.
Es zeigen

Figo 1 in Stirnansicht, teilweise im Sohnitt, einen
Aluminiumelektrolyseofen,

Fig, 2 eine Seitenansicht, ebenfalls teilweise im Schnitt
desselben Ofens,

Figo 5 eine Draufsicht desselben Ofens,

Fig. 4 einen sohematisohen Querschnitt duroh den Boden einer
Ofenhalle mit sswei Elektrolyseöfen und dem Weg der
Druckluft sowie der Abgase im Bereioh der Öfen.

Über dem gewachsenen Boden 1 ruht auf einer Unterkonstruktion 2 der eigentliche Hallenboden 3» in dem die Kathodenwanne 4 des Elektrolysecfβηβ eingelassen und ebenfalls auf der Unterkonstruktion 2 abgestützt ist. Die Wand 5 der Kathodenwanne 4 weist auf ihrem ganzen Umfang einen Hohlraum 6 auf, der als Druokluftkanal dient» Bei neu zu erstellenden Öfen wird man die gezeigte Lösung wählen, d«h. den Druckluftkanal 6 von Anfang an in die Wannenwand •inbeziehen. Bei sohon bestehenden Anlagen kann ein besonderer Druokluftkanal z.B_o in Form eines Rohres auch naohträglioh um die Wanne herumgelegt werden. Die Austrittsöffnung 7 für die Druekluft wird vorzugsweise in der oberen Abdeckung des Druckluftkanals 6 angebrachte Sie kann als ein sich über die ganze Länge des Kanals erstreckender Schlitz, dessen Ränder die notwendigen Luftführungsorgane 8 aufweisen, oder als eine Reihe dioht nebeneinander angeordneter Düsen gestaltet sQii... Jedenfalls hat die Austrittsöffnung mit ihrer Gestaltung aber die gewünschte Richtung des Lufteohirms 9 zu gewährleisten. Damit auf dem ganzen Umfang der Kathodenwanne eine gleichmäßige Geschwindigkeit der aus dem Druokluftkanal austretenden Luft, und damit eine ringsherum gleiohe Höhe des Luftschirms erreicht wird, ist der Querschnitt des Druckluftkanals 6 zweCKmäßigerweise so bemessen, daß er als Druokkammer wirken kann. Da die aus dem Kanal 6 austretende Luft nicht die gleiche Temperatur hat wie die Ofenabgase, ist bei der Bestimmung des Austrittswinkels des Luftschirms diese Temperaturdifferenz zu berücksichtigen, wegen der Verschiedenheit des thermischen Auftriebes. Auch die Größe und spezifische Bauart des Ofens, die Menge der entstehenden Abgase beeinflussen die Größe des Austritts-

winkeli3 der Druokluft. Der geeignefete Winkel läßt sich durch einige Versuche sehr einfach bestimmen.

Die Zufuhr der Druckluft erfolgt vorzugsweise von einer zentralen

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Verteilung 10 aus, welche sämtliohe Öfen einer Halle oder doch einen Teil versorgt, und von der aus die Zuleitungen 11 (eine oder mehrere pro Ofen, je nach dessen Größe) zu den einzelnen Öfen abzweigen. Diese Verteilleitung kann, wie im gezeigten Beispiel, im Hallenboden verlegt oder auch anderswie angeordnet sein.

Der aus dem Druokluftkanal 6 austretende Luftechirm 9 wird in der ihm duroh die Austrittsöffnung 7 vermittelten Riohtung schräg nach oben gepreßt, so daß die von den verschiedenen Seiten der Kathodenwanne 4 ausgehenden Teilluftschirme im Räume über der Mittelachse des Ofens konvergieren. Dabei reißt die den Luftschirm bildende Druokluft die Ofenabgase als Sekundärluft sohräg naoh oben mit und verhindert sie daran, in den Hallenraum zu entweichen. Sie verhindert aber auoh das Nichtabsaugen der Abgase, wie dies bei Absauganlagen ohne Luftschirm beobachtet werden kann, wenn die duroh den thermisohen Auftrieb und eventuelle sekundäre Luftströmungen in der Halle verursachte Eigengeschwindigkeit der Abgaee im Verhältnis zur Gasgeschwindigkeit in der Absaugöffnung des Abgaskanals zu groß ist.

Über der Kathodenwanne, in der Regel über deren Mittelachse, ist bei den dargestellten /lujniniumelektrolyseöfen der Anodenträger 12 angeordnet. In dessen Bereich treffen sich die Teilluftschirme von

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den verschiedenen Seiten des Kathodenwannenrandes her und in diesem Bereich ist auoh der Abgaskanal 13 angeordnet« Bei neu zu erstellenden Öfen wird der Abgaskanal vorteilhafterweise mit dem Anodenträger zu einer Konstruktioneeinheit zusammengefaßt, wie dies z.B. Fig. 1 zeigt. Bei bestehenden Anlagen kann ein besonderer Abgaskanal unter, über oder neben dem Anodenträger nachträglioh eingebaut werden«,

Der Abgaskanal 13 ist mit mindestens einer, vorzugsweise zwei schlitzförmigen Absaugöffnungen I4 versehen, die sioh im letzteren Fall entlang den Seiten des Abgaskanals über dessen Länge erstrekken. Duxeh diese Absaugöffnungen werden die Abgase in den Abgaskanal hineingesaugt und in bekannter Weise über Abgasleitungen I5 weiterbefördert, einer Abgasreinigungsanlage zugeführt und in gereinigtem Zustand in die Atmosphäre ausgestoßen.

Die Absaugventilatoren können entweder für jeden Ofen einzeln, oder zentral für eine Gruppe von Öfen angeordnet sein₀ Bekanntlich ist bei derartigen Absaugvorriohtungen mit schlitzförmigen Absaugöffnungen die Absaugleistung umso größer, je näher der betreffende Abgasleitungsteil beim Absaugventilator liegt. Um deshalb auf der ganzen Länge des Absaugkanals eine gleichmäßige Absaugleistung zu erzielen, ist mit Vorteil der Absaugschlitz umso breiter, je weiter er vom Ventilator entfernt ist«. Im Interesse einer einwandfreien Funktion der Anlage wird außerdem die Absaugleistung größer gehalten als die Einpreßleistung des Druokluf tschirms, so daß aecr Halle ständig ein geri: s;er Unterdruck herrscht. Für den Luft schirm genügt

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•ine Luftmenge Ton oa₀ 100 Nm" pro kg produziertes Aluminium, wobei das im Abgaskanal 13 abzuführende Gas-Luftgemisoh oa„ 200 Nm / kg Aluminium beträgt.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ist im Prinzip bei allen nur Zeit gebräuchlichen Typen von Aluminium—Elektrolyseöfen anvendbaro Im dargestellten Beispiel handelt es sioh um einen Ofen alt vorgebrannten Anoden« Bei Öfen mit Säderberg-Anoden kaiin die Gasabsaugvorriohtung am Anodenmantel rings um den Anodenblock herum angeordnet werden.

Da mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Abgase direkt am Ofen in verhältnismäßig konzentrierter Form erfaßt werden, genügen kleinere Gasförder- und Reinigungsanlagen, was zur Senkung der Kosten für die Abgasreinigung beiträgt. Auch wird duroh die beschriebene Vorrichtung die Ofenbedienung nicht behindert, ein Vorteil im Hinblick auf deren Mechanisierung und Automatisierung, und umgekehrt beeinflußt die Ofenbedienung dae Abführen der Ofenabgase nicht in ungünstigem Sinne_β

Claims (3)

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Abführen von Ofenabgasen aus offenen Elektrolyseöfen, insbesondere aus Öfen zur Herstellung von Aluminium durch Schmelzflußelektrolyse, dadurch g e k en η -zeichnet , daß im Bereich des oberen Randes der oder jeder Kathodenwanne (^) ein Druckluftkanal (6) mit nach oben gerichteten Austrittsöffnungen (7) für die Bildung eines den Ofen seitlich umgebenden Druckluftschirmes und über der Kathodenwanne (¹J) eine Gasabsaugvorrichtung (13) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e v( η -zeichnet , daß die Wand (5) der Kathodenwanne (4) als Druckluftkanal (6) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e/h η -

zeichnet , daß bei Öfen mit an einem Anodenträger aufgehängten, vorkalzinierten Anoden die Absaugvorrichtung als im Bereich des Anodenträgers (12) angeordneter Abgaskanal (13) ausgebildet ist.

H. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e r/n -

v zeichnet , daß der Abgaskanal (13) ein konstruktiver

Bestandteil des Anodenträgers (12) ist.