201144. lajstromszámú szabadalom • Berendezés és eljárás az égés optimalizálására, kamrás kemencékben előnyösen gyűrűs kamrás kemencékben
HU 201144 B A találmány tárgya berendezés és eljárás kamrás kemencékben az égés optimalizálására akkor, ha széntartalmú egységeket égetünk benne, különösen előnyösen alkalmazható a találmány szerinti berendezés és eljárás a Hall-Heroult eljárásnál az alumínium előállításához, de általában előnyösen használható az elektrometallurgiában. Az előbb említett széntartalmú egység kifejezés minden olyan gyártmányra vonatkozik, amelyek különféle széntartalmú masszák alakításával és az alakítást követő égetésével van kapcsolatban, és amelyeket általában elektrokohászati kemencékben alkalmaznak. Széntartalmú anódokat használnak például azokban a berendezésekben, ahol olvadt kriolitból, amely alumíniumoxidban van feloldva, elektrolízissel alumíniumot állítanak elő. Ezek a széntartalmú anódok különféle széntartalmú paszták, szurok és zúzott koksz keverékéből készülnek 120-200 °C-on. Az alakra formázást követően az anódokat néhány száz órán keresztül 1100-1200 °C-on kiégetik. Természetesen más technológiai folyamatoknál is használnak hasonló eljárással készült széntartalmú egységeket. Ismeretesek különféle eljárások, például a folyamatos égetés alagútkemencékben, ezeket a világ minden táján széles körben elterjedten alkalmazzák, és ezeknek egyik típusa a kamrás kemence, amit például gyűrűs kemencének is hívnak vagy fokozott égetéssel működő kemencének. Ezeket a kemencéket általában két nagy csoportba osztják, az egyik csoportba tartoznak a zárt kemencék, míg a másik csoportba az ún. nyitott kemencék tartoznak. Ez utóbbiakat részletesen ismerteti a 2 699 931 sz. US szabadalom. A találmány nyitott kamrás kemencékre vonatkozik elsősorban, amelyek két parallel sort tartalmaznak, amelyeknek a hossza adott esetben több száz méter is lehet. Mindegyik sor egy sor kamrát tartalmaz, amelyek egymástól függőleges falakkal vannak elválasztva, és amelyeknek a felső része nyitott, lehetővé téve a kamráknak a megtöltését egy sor blokkal, és lehetővé téve a már kihűtött készterméknek a kivételét. Mindegyik kamra a főtengellyel párhuzamosan, amely főtengely alatt a kemence főtengelyét értjük, egy sor üreges válaszfalat tartalmaz, amely vékony falakkal van kiképezve, amelyekben az égetési hatást létrehozó forró gáz cirkulál, és ezek a válaszfalak váltakozva vannak a rekeszekkel elhelyezve, amely rekeszekben az égetendő széntartalmú egységek vannak, amely lényegében széntartalmú por, koksz, antracit, vagy ezeknek az aprított vagy porszerű formája van töltve. Ha például hat rekesz van, ahhoz hét válaszfal tartozik és ezek váltakozva vannak elrendezve kamránként. Az üreges válaszfalak felső része zárható nyílásokkal van ellátva, amelyekben terelőlemezek vannak a hosszának a megnövelésére és az éghető gázok áramlásának egyenletesebb áramlására elhelyezve. A kemencét egy sor égővel fűtik, amelynek hossza megegyezik a kamra szélességével, és amelyeknek injektorai a kérdéses kamrák bemeneténél vannak elhelyezve. Az égőknél fel-irányban, amely irány az égetés haladási irányára vonatkozik, levegő befúvó cső van, míg le-irányban az elégett gázt szívó cső van elhelyezve. A hevítés a beinjektált tüzelőanyag elégetésére vonatkozik, amely lehet gáz vagy olaj. de vonatkozik a széntartalmú egység által emittált szurokgőzök hevítésére is. Ahogyan az égetés folyamata elkezdődik, az együttes, amely tartalmazza az éghető levegőt befújó csövet, az égőket és az égett gázt elvezető csövet, mindig továbblép, például 24 óránként, és mindegyik kamra egymás után különböző funkcióknak tesz eleget, azaz meg van töltve a nyersanyaggal, amely jelen esetben a széntartalmú egységhez szükséges, ezt követően jön a természetes előfűtés az éghető gáz segítségével, majd a fokozott előfűtés. majd pedig az égetés 1100- 1200 °C-on, ezt követi a hűtés, amely már a kész széntartalmú egységre vonatkozik, és a kiégetett széntartalmú egységnek a kiemelése, majd az adott kamrának a javítása, amennyiben szükséges, és az újratöltése egy új ciklus kezdésével. A széntartalmú egységek, amelyek lehetnek anódok, katódok vagy más elemek, minősége igen nagy mértékben függ az alkalmazott technológiától, illetőleg a Hall-Heroult eljárás esetében annak gazdaságosságától, hiszen minden esetben optimalizálni kell az égetési viszonyokat, egyrészt azért, hogy megfelelő minőséget éljünk el a kész gyártmányban, másrészt pedig azért, hogy a kemence energia fogyasztását csökkenteni lehessen, amely pl. anódok gyártása esetében 870-930 kwh/103 kg. Az égetési folyamat megfelelő szabályozása lehetővé teszi, hogy minden egyes kamránál a programnak megfelelő égetési hőmérsékletet biztosítsuk, miközben elkerüljük a különféle gázoknak és füstöknek és gőzöknek a képződését és optimális feltételeket biztosítunk a kemence számára is, ami annyit jelent, hogy egyrészt a válaszfalak tűzálló anyagának az élettartama lényegesen megnő, másrészt pedig az üzemanyag fogyasztás minimális értéken van tartva. A találmánnyal célul tűztük ki, hogy széntartalmú egységek égetésénél biztosítsuk annak optimális előállításához szükséges hőmérsékletemelkedési görbét, és összhangba hozzuk az égetési folyamat különböző fázisait. Elvileg megállapítható egy olyan elméleti görbe, amely az egyes kamrák válaszfalaiban lévő gáz hőmérsékletemelkedését adja meg, és amely figyelembe veszi az illő anyagként alkalmazott különböző anyagoknak a fejlesztett hőjét. Ez a görbe általánosságban tartalmaz egy lineáris szakaszt, amely körülbelül 1200 °C-ig tart, és ezután ennél a hőmérsékletnél egy vízszintes szakasza van a görbének. Ha például anódok égetésénél, az égetés végső hőmérséklete 1100 és 1200 °C között van, akkor ez a végső hőmérséklet függ egyrészt a nyersanyagtól és megfelelően kell szabályozni a hőmérsékletet ahhoz, hogy az anódnak optimális karakterisztikát biztosítsunk. Az üzemanyagként alkalmazott éghető gáznak vagy olajnak a fokozott előfűtés és a teljes égetés tartományában az égését automatikus berendezésekkel szabályozzák, amelyek a válaszfalakban mért hőmérséklet függvényében szabályozzák az égők lángját. A természetes előfűtés, amely nagymértékben függ a ventilációs hatás szabályozásától, gyakran kézi szabályozással van működtetve. A válaszfalakban létrejövő ventilációs hatás általában úgy van megválasztva, illetőleg vezérelve, hogy a periódus során a kemencében a depresszió közel konstans maradjon. A kemence kezelője a depressziót egy megadott referenciaértékhez képest kisebb vagy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 j
