EP1785685A1 - Apparatus and method for heating a starting material - Google Patents

Apparatus and method for heating a starting material Download PDF

Info

Publication number
EP1785685A1
EP1785685A1 EP05024539A EP05024539A EP1785685A1 EP 1785685 A1 EP1785685 A1 EP 1785685A1 EP 05024539 A EP05024539 A EP 05024539A EP 05024539 A EP05024539 A EP 05024539A EP 1785685 A1 EP1785685 A1 EP 1785685A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
anode
flue gas
petroleum coke
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05024539A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Dr. Leisenberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innovatherm Prof Dr Leisenberg GmbH and Co KG
Original Assignee
Innovatherm Prof Dr Leisenberg GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innovatherm Prof Dr Leisenberg GmbH and Co KG filed Critical Innovatherm Prof Dr Leisenberg GmbH and Co KG
Priority to EP05024539A priority Critical patent/EP1785685A1/en
Priority to CA002564789A priority patent/CA2564789A1/en
Priority to US11/595,241 priority patent/US20070125316A1/en
Priority to RU2006139439/02A priority patent/RU2006139439A/en
Publication of EP1785685A1 publication Critical patent/EP1785685A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
    • 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
    • F27B13/14—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or like devices
    • 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
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • 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
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0006—Monitoring the characteristics (composition, quantities, temperature, pressure) of at least one of the gases of the kiln atmosphere and using it as a controlling value
    • F27D2019/0018—Monitoring the temperature of the atmosphere of the kiln
    • F27D2019/0021—Monitoring the temperature of the exhaust gases
    • 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
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0028—Regulation
    • F27D2019/0031—Regulation through control of the flow of the exhaust gases

Definitions

  • the invention relates to a device, a control device and a method for heating a starting material, in particular of calcined petroleum coke, according to the features of the preambles of claims 1, 11 and 14.
  • anodes for fused-salt electrolysis for the production of primary aluminum are produced by the Hall-Heroult process in such a way that the starting material, in particular calcined petroleum coke, is fed to a mixing unit or kneader. Furthermore, a binder is added to the mixing unit.
  • the binder is usually coal tar pitch and is processed together with the calcined petroleum coke to a paste which is shaped as a so-called green anode and then fired in an anode ring furnace.
  • the anodes pass through three phases, namely a heating phase, a firing phase and a cooling phase. This is achieved by moving the suction, heating and cooling devices over the stationary anodes arranged in pits and sealed by the ambient air after a predetermined transfer cycle.
  • part of the waste heat arising in the cooling zone of the anode annealing furnace can be introduced into the supply line, through which the flue gas is sucked into the heat exchanger, by means of suction devices 4, the cooling of the anodes in the cooling zone is improved, since the heated one Air in the cooling zone is transported away faster. Furthermore, the temperature in the kiln hall drops because the extracted waste heat from the cooling zone no longer heats the immediate surroundings. This improves the working conditions in the area of the anode ring furnace.
  • the waste heat of an anode ring furnace 3 is to be made usable.
  • green anodes 4 are first heated to a certain temperature in a part of the furnace 3 functioning as a heating zone 22.
  • the introduced anodes 4 are exposed to an elevated temperature over a predetermined period of time.
  • the anodes 4 are cooled so that they can subsequently be used in an electrolytic cell to produce primary aluminum.
  • the temperature in the Bennzone 23 is achieved by means of burners 25, which are shown schematically.
  • the three zones 22, 23 and 24 are thermally connected to each other, so that the air heated at the hot anodes flows from the cooling zone 24 into the combustion zone 23 and finally into the heating zone 22 where it heats the introduced anodes 4.
  • the starting material for shaping the anode 4 is usually calcined petroleum coke 5 or 6, which is mixed in a defined manner from different grain fractions.
  • the calcined petroleum coke 5, 6 is fed by means of a binder 7, which consists of coal tar pitch 7, a mixing and shaping unit 8, in which the petroleum coke fractions. 5 and 6 and the binder 7 is processed into a paste and deformed to the green anode 4.
  • the device 1 it should be possible to use the waste heat arising in the anode ring furnace 3 for the heating of the petroleum coke 5 and 6.
  • the device 1 may comprise a plant part, through which the flue gas of the anode annealing furnace 3 pre-cleaned and cooled by a flue gas cleaning system is derived.
  • the extracted from the heating zone 22 flue gases are fed from a supply line 12 a heat exchanger 11.
  • the heat exchanger 11 of the calcined petroleum coke 5 and 6 is introduced and flows through the flue gas directly or flows around.
  • the heat exchanger 11 may have 5 or 6 individual units for the different petroleum coke fractions, in which the respective petroleum coke fractions 5 and 6 can be introduced.
  • the heat exchanger 11 is designed as a flow or moving bed heat exchanger, so that the introduced petroleum coke 5 or 6 at a certain speed pass through the heat exchanger 11 and are heated by the incoming flue gas.
  • the thus heated petroleum coke 5 or 6 is subsequently supplied to the mixing and forming unit 8, together with the binder 7, which is otherwise preheated the mixing and forming unit 8 is added.
  • the temperature difference between the heated petroleum coke 5 and 6 and the temperature of the effluent from the heat exchanger flue gas 13 is at least 50 K.
  • the controller 2 is electrically connected to a temperature sensor 19, through which the temperature of the heating zone 22 removed flue gas is measured. If the control device 2 determines that the temperature of the flue gas in the supply line 12 is too low, waste heat from it can be introduced into the supply line 12 via the throttle flap 29 of a suction device 31 which is connected to the cooling zone 24 of the anode ring furnace 3 , Since the supply line 12 is under negative pressure, fans are not required. Furthermore, the suction device 31 is connected via a further throttle valve 30 with the environment, so that optionally the cooling zone 24 removed waste heat with the Ambient air can be enriched to lower them to a certain predetermined temperature.
  • the flue gas in the supply line 12 can be further heated by a heating unit 20, which is also switched on or off by the control device 2.
  • a throttle valve 27 is provided, through which the access cross section of the supply line 12 into the heat exchanger 11 is controllable. Consequently, the amount of the flue gas portion flowing into the heat exchanger 11 can be regulated by the throttle valve 27. If only a partial flow of the flue gas is required for heating, the remainder is passed through a throttle flap 29 integrated in a bypass line 21, so that this flue gas flows directly from the feed line 12 around the heat exchanger 11.
  • the heat exchanger 11 is further connected to a discharge line 13, through which the exhaust gases of the flue gas cleaning system 14 are supplied.
  • the bypass line 21 opens into the discharge line 13, so that all the flue gases and the waste heat from the anode ring furnace 4 through the supply line 12 and the heat exchanger 11 in the discharge line 13 and thus in the flue gas cleaning system 14 or around the heat exchanger 11 through the bypass line 21 are led into the derivative 13.
  • the bypass line 21 can also open via a separate line 9 in a separate part of the flue gas cleaning system 14 in order to achieve a smaller pressure drop for the partial flow in the bypass line 21.
  • the temperature of the formed by the mixing and forming unit 8 anode 4 is about 160 ° C.
  • This temperature of the anode 4 is measured by a temperature sensor 19 and the temperature value of the finished shaped anode 4 is transmitted to the control device 2.
  • Further temperature sensors 19 measure the temperature of the petroleum coke 5 and 6 leaving the heat exchanger 11, as well as the petroleum cokes 5 and 6 to be introduced into the heat exchanger 11, and pass the thus measured temperature values to the control device 2. Due to the obtained temperature values of the petroleum cokes 5 and 6 and the finished shaped anode 4 can be determined by the control device 2, which temperature is required in the supply line 12 and the flaps 29, 30 of the suction device 4 set accordingly.
  • the burners 25 are reacted after a predetermined cycle, so that the former combustion zone 23 becomes the cooling zone 24.
  • the flue gas temperature which is passed through the supply line 12 in the heat exchanger 11 is lowest, but the temperature prevailing in the cooling zone 24 reaches its highest temperature level, a certain balance is already achieved by the opposite temperature profile, because the flue gas mixes with the waste heat removed from the cooling zone 24.
  • the exact required temperature in the supply line 12 is achieved by the control device 2 and by the position of the throttle valve 29 and optionally 30. Also, the maximum temperatures prevailing in the supply line 12 can be limited in this way.
  • the heating of the petroleum coke 5 and 6 is accomplished by the heating unit 20 integrated in the supply line 12.
  • the heat exchanger 11 Since the fumes pass through physical and chemical sorption processes when flowing through the petroleum coke 5 or 6 in the heat exchanger 11, the heat exchanger 11 already takes over a pre-separation function for the flue gas cleaning.
  • the flue gas cleaning system 14 fluidized bed reactor 15, which is operated depending on the requirements of the clean gases with special sorbents, such as ureas NH3 for the Nox deposition and / or activated carbon for the PAH separation and may optionally be designed as a multi-bed reactor, the flue gas is completely cleaned.
  • the fluid bed reactor 16, which is operated with limestone chippings, eliminates sulfur and fluorine residues from the flue gas.
  • the exemplary embodiment is based on an example of an energy balance, which is given below.
  • the ratio of anode mass flow and flue gas mass flow in the anode ring furnace 3 is due to the proportion of false air in the flue gas between 1: 3 and 1: 7 and on average about 1: 5.
  • the specific heats of petroleum coke 5 and 6 are about the same size, so that the flue gas mass flow as a multiple of the petroleum coke mass flow contains enough energy to heat the petroleum cokes 5 and 6.
  • the binder 7 is liquid at a temperature of about 200 ° C the starting material. So the petroleum coke fractions 5 and 6 mixed before their entry into the heat exchanger 11 and thus provides a portion of the required heating energy. Thus, a starting temperature of the petroleum coke 5 and 6 after the heat exchanger 11 of about 150 ° C is sufficient.
  • the temperature of the flue gas in the supply line 12 is affected by the number of fires traveling around the anode furnace 3 and varies between about 150 ° C to 250 ° C within one unit unpacking cycle. Since the temperature difference between the flue gas and the petroleum coke 5 and 6 at the output of the heat exchanger 11 should be about 50 K, it must be ensured that the temperature of the flue gas flowing into the heat exchanger 11, about 200 ° C. With these assumptions and a petroleum coke mass flow 5, 6 and the low green anode waste quantity 7 of 12, 5 t / h, a flue gas mass flow through the heat exchanger 11 of about 30 t / h is required. Since the flue gas mass flow in the supply line 12 is about 70 t / h with an average secondary air fraction, the part of about 40 t / h, which is not required for heating, is led past the heat exchanger 11 via the bypass line 21.
  • a triple-cascaded control with subordinate control is provided.
  • the temperature of the green anode 4 is measured as the main guide variable, that is, when the anode 4 leaves the mixing and shaping system 8.
  • the throttle valve 28 integrated in the bypass line 21 and the throttle valve 27, which is provided immediately before the heat exchanger 11 in the supply line 12, are adjusted in such a way by the control device 2 that by changing the flue gas volume flows in the heat exchanger 11 the desired petroleum coke outlet temperature is achieved.
  • This is expediently carried out by a cascade control with the coking temperature as auxiliary control variable.
  • the total mass flow of the flue gas is regulated by a throttle 30 connected to the environment such that the additional air taken from the cooling zone is minimized, i. only when the petroleum coke above the heating zone 22 exclusively removed flue gas temperature is no longer reached, in addition, the hot air from the cooling zone 24 can be added.
  • control device 2 Since the thermal processes take place relatively slowly, the control device 2 is subordinated to an adaptive control, which sets the control values of the individual throttle valves 27 to 30 in advance based on the empirical data of predetermined operating states and only slightly adjusts them by the control device 2 to the actual actual state Device 1 must be adjusted.
  • the control method according to the invention is preferably based on a neural network or a neuro-fuzzy algorithm.

Abstract

An assembly (1) for heating a raw material (5, 6) and especially calcined petroleum coke, to produce an anode (4) for fused-salt electrolysis, has a mixture/shaping system (8) to shape the material into anodes for firing in an anode ring furnace (3). The material is initially heated by exhaust gas in a heat exchanger (11), taken by a feed channel (12) from the ring anode furnace. Fractions are transferred to the mixture/shaping system to give the unfired anodes.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, eine Steuereinrichtung sowie ein Verfahren zur Erwärmung eines Ausgangsstoffes, insbesondere von kalziniertem Petrolkoks, nach den Merkmalen der Oberbegriffe der Patentansprüche 1, 11 und 14.The invention relates to a device, a control device and a method for heating a starting material, in particular of calcined petroleum coke, according to the features of the preambles of claims 1, 11 and 14.

Bislang werden Anoden für die Schmelzflusselektrolyse zur Herstellung von Primäraluminium nach dem Hall-Heroult-Prozess derart gefertigt, dass der Ausgangsstoff, insbesondere kalzinierter Petrolkoks, einem Mischaggregat oder Kneter zugeführt wird. Des Weiteren wird ein Bindemittel in das Mischaggregat gegeben. Das Bindemittel besteht gewöhnlich aus Steinkohleteer-Pech und wird zusammen mit dem kalzinierten Petrolkoks zu einer Paste verarbeitet, die derart geformt als so genannte grüne Anode anschließend in einem Anoden-Ringofen gebrannt wird.Heretofore, anodes for fused-salt electrolysis for the production of primary aluminum are produced by the Hall-Heroult process in such a way that the starting material, in particular calcined petroleum coke, is fed to a mixing unit or kneader. Furthermore, a binder is added to the mixing unit. The binder is usually coal tar pitch and is processed together with the calcined petroleum coke to a paste which is shaped as a so-called green anode and then fired in an anode ring furnace.

Im Anoden-Ringofen durchlaufen die Anoden drei Phasen, nämlich eine Aufheizphase, eine Brennphase und eine Abkühlphase. Dies wird durch das Wandern der Absaug-, Beheizungs- und Kühlvorrichtungen über die stationären in Gruben angeordneten und von der Umgebungsluft abgeschlossenen Anoden nach einem vorgegebenen Umsetzzyklus erreicht.In the anode ring furnace, the anodes pass through three phases, namely a heating phase, a firing phase and a cooling phase. This is achieved by moving the suction, heating and cooling devices over the stationary anodes arranged in pits and sealed by the ambient air after a predetermined transfer cycle.

Durch das Vorwärmen des Petrolkokses wird dessen Benetzbarkeit verbessert und die Porosität der ungebrannten Anode wird verringert. Die Erwärmung des Petrolkokses erfolgt mittels eines Wärmeträger-Öls, das dem Mischaggregat zugeführt wird. Dieses Öl wird in einem öl- oder gasbefeuerten Heizaggregat auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt. Dieser Wärmeprozess benötigt erhebliche Energie.By preheating the petroleum coke its wettability is improved and the porosity of the green anode is reduced. The heating of the petroleum coke takes place by means of a heat transfer oil, which is supplied to the mixing unit. This oil is heated to the required temperature in an oil or gas fired heating unit. This heat process requires considerable energy.

Bislang wird die im Rauchgas des Anoden-Ringofens vorhandene Abwärme einer Rauchgasreinigungsanlage zugeführt, gereinigt und abgekühlt. Die Abgase werden also weitgehend energetisch ungenutzt an die Umgebung abgegeben.So far, the existing waste heat in the flue gas of the anode ring furnace is fed to a flue gas cleaning system, cleaned and cooled. The exhaust gases are therefore largely released energetically unused to the environment.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung bereitzustellen, mittels der die in dem Anoden-Ringofen entstehende Abwärme für die Erwärmung des Ausgangsstoffes zur Herstellung der Anode genutzt werden kann. Des Weiteren soll eine Steuereinrichtung zur Verfügung gestellt werden, mittels der die Nutzung der Abwärme des Anoden-Ringofens thermisch optimiert ausgenutzt werden kann. Darüber hinaus soll die Erfindung ein Verfahren angeben, durch das die Wärme für die ungebrannte Anode zur Verfügung gestellt wird. Auch soll die Rauchgasreinigung des Anoden-Ringofens verbessert werden.It is therefore an object of the invention to provide a device of the type mentioned, by means of which the heat generated in the anode ring furnace waste heat for heating the starting material for the production of the anode can be used. Furthermore, a control device is to be made available by means of which the utilization of the waste heat of the anode ring furnace can be utilized in a thermally optimized manner. In addition, the invention is intended to specify a method by which the heat is provided for the green anode. Also, the flue gas cleaning of the anode ring furnace is to be improved.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Patentansprüche 1, 11 und 14 gelöst.These objects are achieved by the features of the characterizing parts of claims 1, 11 and 14.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Dadurch, dass dem Anoden-Ringofen aus dessen Aufheizzone heißes Rauchgas und ggf. aus dessen Abkühlzone Abwärme entnommen wird und diese in einem Wärmetauscher auf den aufzuheizenden Petrolkoks als Ausgangsstoff übertragen wird, wird die in dem Anoden-Ringofen vorhandene bisher ungenutzte thermische Energie zur Herstellung der ungebrannten Anoden genutzt. Dies ergibt eine erhebliche Energieeinsparung, denn die Energie, die notwendig ist, um den Petrolkoks aufzuheizen, bevor dieses dem Mischaggregat zugeführt wird, um die Benetzbarkeit des Petrolkokses zu verbessern, muss nicht durch ein zusätzliches Heizaggregat aufgebracht werden.The fact that the anode-ring furnace from the heating zone hot flue gas and possibly from the cooling zone waste heat is removed and this is transmitted in a heat exchanger on the petroleum coke to be heated as starting material, existing in the anode ring furnace previously unused thermal energy for the production of used unfired anodes. This results in a considerable energy saving, because the energy necessary to heat the petroleum coke before it is fed to the mixing unit in order to improve the wettability of the petroleum coke need not be applied by an additional heating unit.

Dadurch, dass ein Teil der in der Kühlzone des Anoden-Ringofens anfallende Abwärme mittels Absaugeinrichtungen 4 in die Zuführleitung, durch die das Rauchgas in den Wärmetauscher gesaugt wird, eingebracht werden kann, wird die Kühlung-der Anoden in der Abkühlzone verbessert, denn die aufgeheizte Luft in der Abkühlzone wird schneller abtransportiert. Des Weiteren sinkt in der Ofenhalle die Temperatur, denn die abgesaugte Abwärme aus der Abkühlzone erhitzt nicht mehr die unmittelbare Umgebung. Dies verbessert die Arbeitsbedingungen im Bereich des Anoden-Ringofens.By virtue of the fact that part of the waste heat arising in the cooling zone of the anode annealing furnace can be introduced into the supply line, through which the flue gas is sucked into the heat exchanger, by means of suction devices 4, the cooling of the anodes in the cooling zone is improved, since the heated one Air in the cooling zone is transported away faster. Furthermore, the temperature in the kiln hall drops because the extracted waste heat from the cooling zone no longer heats the immediate surroundings. This improves the working conditions in the area of the anode ring furnace.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, das nachfolgend näher erläutert wird. Im Einzelnen zeigt die Figur:

  • eine Vorrichtung sowie eine Steuereinrichtung zur Nutzung der Abwärme eines Anoden-Ringofens, die in einem Wärmetauscher an einen Ausgangsstoff übertragen wird.
In the drawing, an inventive embodiment is shown schematically, which will be explained in more detail below. In detail, the figure shows:
  • a device and a control device for using the waste heat of an anode ring furnace, which is transmitted in a heat exchanger to a starting material.

In einer thermisch in sich geschlossenen Vorrichtung 1, die von einer Steuereinrichtung 2 überwacht und nach einem nachfolgend näher erläuterten Prozessführungsschema gesteuert wird, soll die Abwärme eines Anoden-Ringofens 3 nutzbar gemacht werden. In dem Anoden-Ringofen 3 werden grüne Anoden 4 zunächst in einem als Aufheizzone 22 fungierenden Teil des Ofens 3 auf eine bestimmte Temperatur erwärmt. In der nachfolgend vorgesehenen Brennzone 23 des Anoden-Ringofens 3 werden die eingebrachten Anoden 4 über einen vorgegebenen bestimmten Zeitraum einer erhöhten Temperatur ausgesetzt. In einer Abkühlzone 24 werden die Anoden 4 abgekühlt, so dass diese nachfolgend in einer Elektrolysezelle zur Herstellung von Primäraluminium verwendet werden können.In a thermally self-contained device 1, which is monitored by a control device 2 and controlled according to a process control scheme explained in more detail below, the waste heat of an anode ring furnace 3 is to be made usable. In the anode ring furnace 3, green anodes 4 are first heated to a certain temperature in a part of the furnace 3 functioning as a heating zone 22. In the combustion zone 23 of the anode ring furnace 3 provided below, the introduced anodes 4 are exposed to an elevated temperature over a predetermined period of time. In a cooling zone 24, the anodes 4 are cooled so that they can subsequently be used in an electrolytic cell to produce primary aluminum.

Die Temperatur in der Bennzone 23 wird mittels Brennern 25, die schematisch dargestellt sind, erzielt. Die drei Zonen 22, 23 und 24 sind thermisch miteinander verbunden, so dass die an den heißen Anoden erwärmte Luft aus der Kühlzone 24 in die Brennzone 23 und schließlich in die Aufheizzone 22 strömt und dort die eingebrachten Anoden 4 erwärmt.The temperature in the Bennzone 23 is achieved by means of burners 25, which are shown schematically. The three zones 22, 23 and 24 are thermally connected to each other, so that the air heated at the hot anodes flows from the cooling zone 24 into the combustion zone 23 and finally into the heating zone 22 where it heats the introduced anodes 4.

Als Ausgangsstoff zur Formung der Anode 4 wird üblicherweise kalzinierter Petrolkoks 5 bzw. 6 verwendet, der aus unterschiedlichen Kornfraktionen definiert gemischt wird. Der kalzinierte Petrolkoks 5, 6 wird mittels eines Bindemittels 7, das aus Steinkohlenteer-Pech 7 besteht, einem Misch- und Formaggregat 8 zugeführt, in dem die Petrolkoksfraktionen 5 und 6 sowie das Bindemittel 7 zu einer Paste verarbeitet und zur ungebrannten Anode 4 verformt wird.The starting material for shaping the anode 4 is usually calcined petroleum coke 5 or 6, which is mixed in a defined manner from different grain fractions. The calcined petroleum coke 5, 6 is fed by means of a binder 7, which consists of coal tar pitch 7, a mixing and shaping unit 8, in which the petroleum coke fractions. 5 and 6 and the binder 7 is processed into a paste and deformed to the green anode 4.

Durch die Vorrichtung 1 soll es ermöglicht werden, die in dem Anodenringofen 3 anfallende Abwärme für die Aufheizung des Petrolkokses 5 und 6 zu verwenden. Des Weiteren kann die Vorrichtung 1 einen Anlagenteil aufweisen, durch den das Rauchgas des Anodenringofens 3 vorgereinigt und abgekühlt durch eine Rauchgasreinigungsanlage abgeleitet wird.By the device 1 it should be possible to use the waste heat arising in the anode ring furnace 3 for the heating of the petroleum coke 5 and 6. Furthermore, the device 1 may comprise a plant part, through which the flue gas of the anode annealing furnace 3 pre-cleaned and cooled by a flue gas cleaning system is derived.

Die aus der Aufheizzone 22 abgesaugten Rauchgase werden von einer Zuführleitung 12 einem Wärmetauscher 11 zugeführt. In dem Wärmetauscher 11 wird der kalzinierte Petrolkoks 5 bzw. 6 eingebracht und von dem Rauchgas unmittelbar durch- bzw. umströmt. Der Wärmetauscher 11 kann für die unterschiedlichen Petrolkoksfraktionen 5 bzw. 6 einzelne Aggregate aufweisen, in denen die jeweiligen Petrolkoksfraktionen 5 bzw. 6 einbringbar sind. Der Wärmetauscher 11 ist dabei als Fließ- oder Wanderbett-Wärmetauscher ausgebildet, so dass der eingebrachte Petrolkoks 5 bzw. 6 mit einer bestimmten Geschwindigkeit den Wärmetauscher 11 durchlaufen und dabei von dem einströmenden Rauchgas aufgeheizt werden. Der derart erwärmte Petrolkoks 5 bzw. 6 wird nachfolgend dem Misch- und Formaggregat 8 zugeführt, und zwar zusammen mit dem Bindemittel 7, das anderweitig vorgewärmt dem Misch- und Formaggregat 8 zugegeben wird.The extracted from the heating zone 22 flue gases are fed from a supply line 12 a heat exchanger 11. In the heat exchanger 11 of the calcined petroleum coke 5 and 6 is introduced and flows through the flue gas directly or flows around. The heat exchanger 11 may have 5 or 6 individual units for the different petroleum coke fractions, in which the respective petroleum coke fractions 5 and 6 can be introduced. The heat exchanger 11 is designed as a flow or moving bed heat exchanger, so that the introduced petroleum coke 5 or 6 at a certain speed pass through the heat exchanger 11 and are heated by the incoming flue gas. The thus heated petroleum coke 5 or 6 is subsequently supplied to the mixing and forming unit 8, together with the binder 7, which is otherwise preheated the mixing and forming unit 8 is added.

Der Temperaturunterschied zwischen dem aufgeheizten Petrolkoks 5 und 6 und der Temperatur des aus dem Wärmetauscher ausströmenden Rauchgases 13 beträgt mindestens 50 K. Die Steuereinrichtung 2 ist mit einem Temperatursensor 19 elektrisch verbunden, durch den die Temperatur des der Aufheizzone 22 entnommenen Rauchgases gemessen wird. Stellt die Steuereinrichtung 2 fest, dass die Temperatur des Rauchgases in der Zuführleitung 12 zu niedrig ist, kann über die Drosselklappe 29 einer Absaugeinrichtung 31, die mit der Abkühlzone 24 des Anoden-Ringofens 3 verbunden ist, Abwärme aus dieser in die Zuführleitung 12 eingebracht werden. Da die Zuführleitung 12 unter Unterdruck steht, sind Ventilatoren nicht erforderlich. Des Weiteren ist die Absaugeinrichtung 31 über eine weitere Drosselklappe 30 mit der Umgebung verbunden, so dass gegebenenfalls die der Abkühlzone 24 entnommene Abwärme mit der Umgebungsluft angereichert werden kann, um diese auf eine bestimmte vorgegebene Temperatur abzusenken.The temperature difference between the heated petroleum coke 5 and 6 and the temperature of the effluent from the heat exchanger flue gas 13 is at least 50 K. The controller 2 is electrically connected to a temperature sensor 19, through which the temperature of the heating zone 22 removed flue gas is measured. If the control device 2 determines that the temperature of the flue gas in the supply line 12 is too low, waste heat from it can be introduced into the supply line 12 via the throttle flap 29 of a suction device 31 which is connected to the cooling zone 24 of the anode ring furnace 3 , Since the supply line 12 is under negative pressure, fans are not required. Furthermore, the suction device 31 is connected via a further throttle valve 30 with the environment, so that optionally the cooling zone 24 removed waste heat with the Ambient air can be enriched to lower them to a certain predetermined temperature.

Des Weiteren kann das Rauchgas in der Zuführleitung 12 durch ein Heizaggregat 20, das ebenfalls von der Steuereinrichtung 2 ein- oder ausgestellt wird, weiter erwärmt werden. Unmittelbar vor dem Wärmetauscher 11 ist eine Drosselklappe 27 vorgesehen, durch die der Zugangsquerschnitt von der Zuführleitung 12 in den Wärmetauscher 11 steuerbar ist. Folglich kann die Menge des in den Wärmetauscher 11 einströmenden Rauchgasanteils durch die Drosselklappe 27 geregelt werden. Wird nur ein Teilstrom des Rauchgases zur Aufheizung benötigt, wird der Rest durch eine in einer Bypassleitung 21 integrierte Drosselklappe 29 geleitet, so dass dieses Rauchgas unmittelbar aus der Zuführleitung 12 um den Wärmetauscher 11 fließt. Der Wärmetauscher 11 ist des Weiteren mit einer Ableitung 13 verbunden, durch die die Abgase der Rauchgasreinigungsanlage 14 zugeführt werden. Die Bypassleitung 21 mündet in die Ableitung 13, so dass sämtliche Rauchgase und die Abwärme aus dem Anoden-Ringofen 4 durch die Zuführleitung 12 und dem Wärmetauscher 11 in die Ableitung 13 und damit in die Rauchgasreinigungsanlage 14 oder aber um den Wärmetauscher 11 herum durch die Bypassleitung 21 in die Ableitung 13 geführt werden. Die Bypassleitung 21 kann auch über eine separate Leitung 9 in einen separaten Teil der Rauchgasreinigungsanlage 14 einmünden, um für den Teilstrom in der Bypassleitung 21 einen kleineren Druckverlust zu erreichen.Furthermore, the flue gas in the supply line 12 can be further heated by a heating unit 20, which is also switched on or off by the control device 2. Immediately before the heat exchanger 11, a throttle valve 27 is provided, through which the access cross section of the supply line 12 into the heat exchanger 11 is controllable. Consequently, the amount of the flue gas portion flowing into the heat exchanger 11 can be regulated by the throttle valve 27. If only a partial flow of the flue gas is required for heating, the remainder is passed through a throttle flap 29 integrated in a bypass line 21, so that this flue gas flows directly from the feed line 12 around the heat exchanger 11. The heat exchanger 11 is further connected to a discharge line 13, through which the exhaust gases of the flue gas cleaning system 14 are supplied. The bypass line 21 opens into the discharge line 13, so that all the flue gases and the waste heat from the anode ring furnace 4 through the supply line 12 and the heat exchanger 11 in the discharge line 13 and thus in the flue gas cleaning system 14 or around the heat exchanger 11 through the bypass line 21 are led into the derivative 13. The bypass line 21 can also open via a separate line 9 in a separate part of the flue gas cleaning system 14 in order to achieve a smaller pressure drop for the partial flow in the bypass line 21.

Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, wenn die Temperatur der durch das Misch- und Formaggregat 8 geformten Anode 4 etwa 160°C beträgt. Diese Temperatur der Anode 4 wird durch einen Temperatursensor 19 gemessen und der Temperaturwert der fertig geformten Anode 4 wird der Steuereinrichtung 2 übermittelt. Weitere Temperatursensoren 19 messen die Temperatur des den Wärmetauscher 11 verlassenden Petrolkokses 5 und 6 sowie die in den Wärmetauscher 11 einzubringenden Petrolkokse 5 und 6 und geben die derart gemessenen Temperaturwerte an die Steuereinrichtung 2 weiter. Aufgrund der erhaltenen Temperaturwerte der Petrolkokse 5 und 6 sowie der fertig geformten Anode 4 kann durch die Steuereinrichtung 2 ermittelt werden, welche Temperatur in der Zuführleitung 12 benötigt wird und die Klappen 29, 30 der Absaugeinrichtung 4 entsprechend einstellen.It has been found to be particularly advantageous when the temperature of the formed by the mixing and forming unit 8 anode 4 is about 160 ° C. This temperature of the anode 4 is measured by a temperature sensor 19 and the temperature value of the finished shaped anode 4 is transmitted to the control device 2. Further temperature sensors 19 measure the temperature of the petroleum coke 5 and 6 leaving the heat exchanger 11, as well as the petroleum cokes 5 and 6 to be introduced into the heat exchanger 11, and pass the thus measured temperature values to the control device 2. Due to the obtained temperature values of the petroleum cokes 5 and 6 and the finished shaped anode 4 can be determined by the control device 2, which temperature is required in the supply line 12 and the flaps 29, 30 of the suction device 4 set accordingly.

Für den Betrieb des Anoden-Ringofens 3 werden die Brenner 25 nach einem vorgegebenen Zyklus umgesetzt, so dass die vormalige Brennzone 23 zur Abkühlzone 24 wird.For the operation of the anode ring furnace 3, the burners 25 are reacted after a predetermined cycle, so that the former combustion zone 23 becomes the cooling zone 24.

Da nach dem Umsetzen der Brenner 25 die Rauchgastemperatur, die durch die Zuführleitung 12 in den Wärmetauscher 11 geleitet wird, am Niedrigsten ist, die in Abkühlzone 24 herrschende Temperatur jedoch ihr höchstes Temperaturniveau erreicht, wird durch den gegenläufigen Temperaturverlauf bereits ein gewisser Ausgleich erzielt, denn das Rauchgas vermischt sich mit der Abwärme, die der Abkühlzone 24 entnommen wurde. Die genaue erforderliche Temperatur in der Zuführleitung 12 wird durch die Steuereinrichtung 2 und durch die Stellung der Drosselklappen 29 und gegebenenfalls 30 erreicht. Auch können auf diese Weise die in der Zuführleitung 12 herrschenden Maximal-Temperaturen begrenzt werden.Since after the reaction of the burner 25, the flue gas temperature, which is passed through the supply line 12 in the heat exchanger 11 is lowest, but the temperature prevailing in the cooling zone 24 reaches its highest temperature level, a certain balance is already achieved by the opposite temperature profile, because the flue gas mixes with the waste heat removed from the cooling zone 24. The exact required temperature in the supply line 12 is achieved by the control device 2 and by the position of the throttle valve 29 and optionally 30. Also, the maximum temperatures prevailing in the supply line 12 can be limited in this way.

Bei einem möglichen Störfall am Anoden-Ringofen 3 wird die Aufheizung des Petrolkokses 5 und 6 durch das in der Zuführleitung 12 integrierte Heizaggregat 20 bewerkstelligt.In the event of a possible fault on the anode ring furnace 3, the heating of the petroleum coke 5 and 6 is accomplished by the heating unit 20 integrated in the supply line 12.

Da beim Durchströmen des Petrolkokses 5 bzw. 6 in dem Wärmetauscher 11 das Rauchgas physikalische und chemische Sorptionsvorgänge ablaufen, übernimmt der Wärmetauscher 11 bereits eine Vor-Abscheidefunktion für die Rauchgasreinigung. Durch den in der Rauchgasreinigungsanlage 14 eingebauten Fließbettreaktor 15, der je nach Anforderungen an die Reingase mit speziellen Sorptions-Stoffen, beispielsweise Harnstoffen NH3 für die Nox-Abscheidung und/oder Aktivkohle für die PAH-Abscheidung betrieben wird und gegebenenfalls als Mehrbettreaktor ausgebildet sein kann, wird das Rauchgas vollständig gereinigt. Der Fließbettreaktor 16, der mit Kalkstein-Splitt betrieben wird, eliminiert Schwefel- und Fluorrückstände aus dem Rauchgas. Es besteht erfindungsgemäß auch die Möglichkeit, anstatt des Fließbettreaktors 15 einen Sorptionsreaktor mit der Feinstfraktion des Petrolkokses 5 oder 6 als Sorptionsmittel zu betreiben.Since the fumes pass through physical and chemical sorption processes when flowing through the petroleum coke 5 or 6 in the heat exchanger 11, the heat exchanger 11 already takes over a pre-separation function for the flue gas cleaning. By the installed in the flue gas cleaning system 14 fluidized bed reactor 15, which is operated depending on the requirements of the clean gases with special sorbents, such as ureas NH3 for the Nox deposition and / or activated carbon for the PAH separation and may optionally be designed as a multi-bed reactor, the flue gas is completely cleaned. The fluid bed reactor 16, which is operated with limestone chippings, eliminates sulfur and fluorine residues from the flue gas. According to the invention, it is also possible, instead of the fluidized-bed reactor 15, to operate a sorption reactor with the ultrafine fraction of petroleum coke 5 or 6 as sorbent.

Sinnvollerweise werden auch die Pechdämpfe 10 aus der Misch- und Formgebungsanlage 8 zur Reinigung dem Rauchgas in der Abführleitung zugegeben. Dadurch wird die sonst erforderliche separate Reinigungsanlage hinfällig.It makes sense, the pitch vapors 10 are added from the mixing and shaping system 8 for cleaning the flue gas in the discharge line. As a result, the otherwise required separate cleaning system is obsolete.

Dem Ausführungsbeispiel liegt beispielhaft eine Energiebilanz zugrunde, die nachfolgend angegeben wird. Das Verhältnis von Anoden-Massenstrom und Rauchgas-Massenstrom bei dem Anoden-Ringofen 3 liegt infolge des Falschluftanteils im Rauchgas zwischen 1:3 und 1:7 und im Mittel etwa bei 1:5. Die spezifischen Wärmen von Petrolkoks 5 und 6 sind etwa gleich groß, so dass der Rauchgas-Massenstrom als ein Vielfaches des Petrolkoks-Massenstromes genügend Energie enthält, um die Petrolkokse 5 und 6 zu erwärmen. Das Bindemittel 7 wird flüssig mit einer Temperatur von etwa 200°C dem Ausgangsstoff. also den Petrolkoksfraktionen 5 und 6 vor deren Eintritt in den Wärmetauscher 11 zugemischt und liefert folglich einen Teil der benötigen Erwärmungsenergie. Somit genügt eine Ausgangstemperatur des Petrolkokses 5 und 6 nach dem Wärmetauscher 11 von etwa 150°C.The exemplary embodiment is based on an example of an energy balance, which is given below. The ratio of anode mass flow and flue gas mass flow in the anode ring furnace 3 is due to the proportion of false air in the flue gas between 1: 3 and 1: 7 and on average about 1: 5. The specific heats of petroleum coke 5 and 6 are about the same size, so that the flue gas mass flow as a multiple of the petroleum coke mass flow contains enough energy to heat the petroleum cokes 5 and 6. The binder 7 is liquid at a temperature of about 200 ° C the starting material. So the petroleum coke fractions 5 and 6 mixed before their entry into the heat exchanger 11 and thus provides a portion of the required heating energy. Thus, a starting temperature of the petroleum coke 5 and 6 after the heat exchanger 11 of about 150 ° C is sufficient.

Die Temperatur des Rauchgases in der Zuführleitung 12 wird beeinflusst durch die Anzahl der Feuer, die um den Anoden-Ofen 3 wandern, und schwankt etwa zwischen 150°C bis 250°C innerhalb eines Unsetzzyklus der Aggregate. Da die Temperaturdifferenz zwischen dem Rauchgas und dem Petrolkoks 5 und 6 am Ausgang des Wärmetauschers 11 etwa 50 K betragen soll, ist zu gewährleisten, dass die Temperatur des Rauchgases, das in den Wärmetauscher 11 einströmt, etwa 200°C aufweist. Bei diesen Annahmen und einem Petrolkoks-Massenstrom 5, 6 und der geringen Grünanoden-Abfallmenge 7 von 12, 5 t/h ist ein Rauchgas-Massenstrom durch den Wärmetauscher 11 von etwa 30 t/h erforderlich. Da der Rauchgas-Massenstrom in der Zuführleitung 12 bei einem mittleren Falschluftanteil etwa 70 t/h beträgt, wird der zur Aufheizung nicht benötigte Teil von etwa 40 t/h über die Bypassleitung 21 am Wärmetauscher 11 vorbeigeführt.The temperature of the flue gas in the supply line 12 is affected by the number of fires traveling around the anode furnace 3 and varies between about 150 ° C to 250 ° C within one unit unpacking cycle. Since the temperature difference between the flue gas and the petroleum coke 5 and 6 at the output of the heat exchanger 11 should be about 50 K, it must be ensured that the temperature of the flue gas flowing into the heat exchanger 11, about 200 ° C. With these assumptions and a petroleum coke mass flow 5, 6 and the low green anode waste quantity 7 of 12, 5 t / h, a flue gas mass flow through the heat exchanger 11 of about 30 t / h is required. Since the flue gas mass flow in the supply line 12 is about 70 t / h with an average secondary air fraction, the part of about 40 t / h, which is not required for heating, is led past the heat exchanger 11 via the bypass line 21.

Bei einem 3-Feuer-Anoden-Ringofen 3, einer Zykluszeit von 24 h und in zeitlich gleichmäßigen Abständen durchgeführten Umsetzungen der Aggregate 25 ist der Verlauf der Rauchgastemperatur sägezahnförmig mit einer Periodendauer von 8 Stunden. Dabei steigt die Rauchgastemperatur in der Zuführleitung 12 von etwa 150°C auf etwa 250°C an und fällt beim nächsten Umsetzen der Aggregate 25 wieder auf 150°C zurück.In a 3-fire anode ring furnace 3, a cycle time of 24 h and carried out at equally spaced intervals reactions of the aggregates 25, the course of the flue gas temperature is sawtooth with a period of 8 hours. In this case, the flue gas temperature rises in the supply line 12 from about 150 ° C to about 250 ° C and drops the next time the units 25 react again to 150 ° C.

Um nunmehr die geforderte Mindesttemperatur des Rauchgases von 200°C vor dessen Eintritt in den Wärmetauscher 11 zu gewährleisten, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren aus der Abkühlzone 24 des Anoden-Ringofens 3 durch Absaugeinrichtungen 31 zeitweise Heißluft mit etwa 400°C abgesaugt und in der Zuführleitung 12 dem Rauchgas zugemischt. Im vorgenannten Beispiel sind das etwa 14 t/h unmittelbar nach dem Umsetzen der Brenner 25 mit linear abnehmender Tendenz bis auf Null nach 4 Stunden.In order to ensure now the required minimum temperature of the flue gas of 200 ° C before it enters the heat exchanger 11, by the inventive Process from the cooling zone 24 of the anode-ring furnace 3 by suction 31 temporarily extracted hot air at about 400 ° C and mixed in the supply line 12 to the flue gas. In the above example, this is about 14 t / h immediately after the reaction of the burner 25 with a linear decreasing tendency to zero after 4 hours.

Um eine effektive Prozessführung sicherzustellen, ist eine dreifach kaskadierte Regelung mit unterlagerter Steuerung vorgesehen. Zunächst wird als Hauptführungsgröße die Temperatur der grünen Anode 4 gemessen, also wenn die Anode 4 die Misch- und Formgebungsanlage 8 verlässt. In Abhängigkeit davon werden die in der Bypassleitung 21 integrierte Drosselklappe 28 und die Drosselklappe 27, die unmittelbar vor dem Wärmetauscher 11 in der Zuführleitung 12 vorgesehen ist, in der Weise durch die Steuereinrichtung 2 eingestellt, dass durch die Veränderung der Rauchgas-Volumenströme in dem Wärmetauscher 11 die gewünschte Petrolkoks-Ausgangstemperatur erzielt wird. Dies erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Kaskadenregelung mit der Kokstemperatur als Hilfsregelgröße. Durch die zusätzliche Heißluftmenge, die über Absaugaggregate 31 der Abkühlzone 24 entnommen wird, wird der gesamte Massenstrom des Rauchgases durch eine mit der Umgebung verbundene Drosselklappe 30 derart geregelt, dass die der Kühlzone entnommene Zusatzluft minimiert wird, d.h. erst wenn die Petrolkokstemperatur über die der Aufheizzone 22 ausschließlich entnommene Rauchgastemperatur nicht mehr erreicht wird, kann zusätzlich die Heißluft aus der Abkühlzone 24 zugemischt werden.To ensure effective process control, a triple-cascaded control with subordinate control is provided. First, the temperature of the green anode 4 is measured as the main guide variable, that is, when the anode 4 leaves the mixing and shaping system 8. Depending on this, the throttle valve 28 integrated in the bypass line 21 and the throttle valve 27, which is provided immediately before the heat exchanger 11 in the supply line 12, are adjusted in such a way by the control device 2 that by changing the flue gas volume flows in the heat exchanger 11 the desired petroleum coke outlet temperature is achieved. This is expediently carried out by a cascade control with the coking temperature as auxiliary control variable. By virtue of the additional quantity of hot air extracted via suction units 31 of the cooling zone 24, the total mass flow of the flue gas is regulated by a throttle 30 connected to the environment such that the additional air taken from the cooling zone is minimized, i. only when the petroleum coke above the heating zone 22 exclusively removed flue gas temperature is no longer reached, in addition, the hot air from the cooling zone 24 can be added.

Da die thermischen Vorgänge relativ langsam ablaufen, wird der Steuereinrichtung 2 eine lernfähige Steuerung unterlagert, die anhand der empirischen Daten vorgegebener Betriebszustände die Stellwerte der einzelnen Drosselklappen 27 bis 30 vorab einstellt und diese durch die Steuereinrichtung 2 nur noch geringfügig an den tatsächlichen Ist-Zustand der Vorrichtung 1 angepasst werden müssen. Dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren liegt vorzugsweise ein Neuronales Netz oder ein Neuro-Fuzzy-Algorithmus zugrunde.Since the thermal processes take place relatively slowly, the control device 2 is subordinated to an adaptive control, which sets the control values of the individual throttle valves 27 to 30 in advance based on the empirical data of predetermined operating states and only slightly adjusts them by the control device 2 to the actual actual state Device 1 must be adjusted. The control method according to the invention is preferably based on a neural network or a neuro-fuzzy algorithm.

Claims (16)

Vorrichtung (1) zur Erwärmung von Ausgangsstoffen, insbesondere von kalziniertem Petrolkoks (5, 6), aus denen eine Anode (4) für eine Schmelzfluss-Elektrolyse herstellbar ist, bestehend aus einem Misch- und Formaggregat (8), in dem die Ausgangsstoffe (5, 6) zu Anoden (4) formbar sind, die nachfolgend in einem Anoden-Ringofen (3) zu brennen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausgangsstoffe (5, 6) in einem Wärmetauscher (11) durch Rauchgas erhitzbar sind, das durch eine Zuführleitung (12) dem Anoden-Ringofen (3) entnommen ist, und dass die derart aufgeheizten Petrolkoksfraktionen (5, 6) in das Misch- und Formaggregat (8) zur Formung der ungebrannten Anode (4) einbringbar sind.Device (1) for heating starting materials, in particular calcined petroleum coke (5, 6), from which an anode (4) for melt flow electrolysis can be produced, consisting of a mixing and shaping unit (8), in which the starting materials ( 5, 6) to form anodes (4) which are subsequently to be fired in an anode ring furnace (3),
characterized,
in that the starting materials (5, 6) can be heated in a heat exchanger (11) by flue gas which has been taken from the anode ring furnace (3) through a feed line (12) and in which the heated petroleum coke fractions (5, 6) are mixed - And forming unit (8) for forming the green anode (4) can be introduced. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmetauscher (11) als Fließ- oder Wanderbett-Wärmetauscher ausgebildet ist und/ oder dass der Wärmetauscher (11) aus einem oder mehreren Aggregaten besteht, in denen Petrolkoks (5 bzw. 6) mit unterschiedlichen Kornfraktionen unmittelbar von dem aufgeheizten Rauchgas des Anoden-Ringofens (3) anströmbar sind.Device according to claim 1,
characterized,
that the heat exchanger (11) as a flow or moving bed heat exchanger is formed and / or that the heat exchanger (11) consists of one or more units in which petroleum coke (5 or 6) with different grain fractions directly from the heated flue gas of the anode-ring furnace (3) are flowed. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass an die Zuführleitung (12), durch die das Rauchgas in den Wärmetauscher (11) eingeleitet ist, ein Absaugaggregat (31) mit einer steuerbaren Drosselklappe (29, 30) anschließbar ist, durch das Heißluft aus der Kühlzone (24) in die Zuführleitung (12) einleitbar ist.Apparatus according to claim 1 or 2,
characterized,
in that a suction unit (31) with a controllable throttle flap (29, 30) can be connected to the supply line (12) through which the flue gas is introduced into the heat exchanger (11), through the hot air from the cooling zone (24) into the feed line (12) can be introduced. Vorrichtung nach einem oder mehreren
der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Zuführleitung (12) vor dem Wärmetauscher (11) eine Bypass-Leitung (21) integriert ist, durch die das Rauchgas um den Wärmetauscher (11) geleitet ist.Device according to one or more
the aforementioned claims,
characterized,
in that a bypass line (21) through which the flue gas is passed around the heat exchanger (11) is integrated in the feed line (12) upstream of the heat exchanger (11). Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zuführleitung (12) mit der Aufheizzone (22) und/ oder mit der Abkühlzone (24) des Anoden-Ringofens (3) verbunden ist.Device according to one or more of the preceding claims,
characterized,
that the supply line (12) to the heating zone (22) and / or the cooling zone (24) of the anode ring furnace (3) is connected. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass in die mit der Abkühlzone (24) des Anoden-Ringofens (3) verbundene Absaugaggregat (31) eine steuerbare Drosselklappe (30) integriert ist, durch die Umgebungsluft einströmt und dass die von der Abkühlzone (24) kommende Abwärme durch eine Drosselklappe (29) regelbar in die Zuführleitung (12) einbringbar ist.Device according to claim 5,
characterized,
that in the with the cooling zone (24) of the anode ring furnace (3) connected to the suction unit (31) is a controllable throttle (30) is integrated, flows through the ambient air and that coming from the cooling zone (24) waste heat through a throttle valve (29 ) adjustable in the supply line (12) can be introduced. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in die Zuführleitung (12) eine Zusatzheizung (20) zur Erzeugung von Heißluft integriert ist, durch die das Rauchgas in der Zuführleitung (12) auf ein bestimmtes Temperaturniveau vor dem Eintritt in den Wärmetauscher (11) erhitzbar ist.Device according to one or more of the preceding claims,
characterized,
in that an additional heater (20) for generating hot air is integrated in the feed line (12), by means of which the flue gas in the feed line (12) can be heated to a specific temperature level prior to entry into the heat exchanger (11). Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmetauscher (11) mit einer Ausgangsleitung (13) verbunden ist, die in ein Reinigungsaggregat (14) mündet, das als Mehrbettreaktor (15) und/oder als Fließbettreaktor (16) und/oder als Staubabscheider (17) aus Zyklon- oder Textilfilter ausgebildet ist.Device according to one or more of the preceding claims,
characterized,
in that the heat exchanger (11) is connected to an outlet line (13) which opens into a purification unit (14) serving as a multi-bed reactor (15) and / or as a fluidized bed reactor (16) and / or as a dust separator (17) made of cyclone or Textile filter is formed. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die in dem Misch- und Formaggregat (8) anfallenden Pechdämpfe durch eine Rohrleitung (10) der Ableitung (13) des Wärmetauschers (11) zugeführt sind.Device according to claim 8,
characterized,
in that the pitch vapors arising in the mixing and shaping unit (8) are fed through a pipe (10) to the discharge (13) of the heat exchanger (11). Vorrichtung nach einem oder mehreren der
vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in das Misch- und Formaggregat (8) zusammen mit den erwärmten Petrolkoksfraktionen (5,6) ein unbehandelter Anteil von Anodenabfall eingebracht ist.Device according to one or more of
the aforementioned claims,
characterized,
in that an untreated portion of anode waste is introduced into the mixing and shaping unit (8) together with the heated petroleum coke fractions (5, 6). Steuereinrichtung (2) zur Nutzung der Abwärme eines Anoden-Ringofens (3), insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, bestehend aus einer Zuführleitung (12), durch die die Abwärme des Anoden-Ringofens (3) aus der Aufheiz- (22) und/ oder Abkühlzone (24) entnommen ist, aus einer Reinigungsanlage (14), durch die das Rauchgas in die Umgebung abgekühlt und gereinigt abströmt,
dadurch gekennzeichnet,
dass in die Zuführleitung (12) mindestens eine Drosselklappe (27, 28, 29, 30) integriert sind, dass der Öffnungswinkel der Drosselklappe (27-30) mittels der Steuereinrichtung (2) einstellbar ist, dass der Steuereinrichtung (2) eine Vielzahl von Volumen- und/ oder Temperaturmesssensoren (19) zugeordnet sind, durch die in den einzelnen Abschnitten der Zuführleitung (12) der Volumenstrom des Rauchgases und dessen Temperatur messbar sind, dass die Abwärme der Aufheizzone (22) und/ oder die Warmluft der Abkühlzone (24) des Anoden-Ringofens (3) einem Wärmetauscher (11) über die Zuführleitung (12) zugeleitet sind, der vor der Rauchgasreinigungsanlage (14) angeordnet ist, dass in dem Wärmetauscher (11) das zur Formung der Anode (4) notwendige Petrolkoks (5, 6) auf einen vorgegebenen Temperaturwert erhitzbar ist, in dem das Rauchgas den Petrolkoks (5, 6) unmittelbar in dem Wärmetauscher (11) umströmt, dass der derart erwärmte Petrolkoks (5, 6) in einem nachfolgenden Misch- und Formaggregat (8) zu der Anode (4) formbar ist und dass in Abhängigkeit der durch die Sensoren (19) gemessenen Volumenstrom und/ oder Temperatur der geformten Anode (4) durch die Steuereinrichtung (2) die Öffnungswinkel der jeweiligen Drosselklappen. (27-30) regelbar ist.Control device (2) for utilizing the waste heat of an anode ring furnace (3), in particular for use in a device (1) according to one or more of the preceding claims, consisting of a supply line (12) through which the waste heat of the anode ring furnace ( 3) is removed from the heating (22) and / or cooling zone (24), from a cleaning system (14), through which the flue gas is cooled and cleaned in the environment flows,
characterized,
in that at least one throttle flap (27, 28, 29, 30) is integrated in the feed line (12) such that the opening angle of the throttle flap (27-30) is adjustable by means of the control device (2) that the control device (2) has a plurality of Volume and / or temperature measuring sensors (19) are assigned by the volume flow of the flue gas and its temperature can be measured in the individual sections of the supply line (12) that the waste heat of the heating zone (22) and / or the hot air of the cooling zone (24 ) of the anode ring furnace (3) to a heat exchanger (11) via the feed line (12) are arranged in front of the flue gas cleaning system (14) that in the heat exchanger (11) for forming the anode (4) necessary petroleum coke ( 5, 6) can be heated to a predetermined temperature value, in which the flue gas flows around the petroleum coke (5, 6) directly in the heat exchanger (11) that the thus heated petroleum coke (5, 6) in a subsequent mixing and Forma (8) to the anode (4) is malleable and that in dependence of the measured by the sensors (19) volume flow and / or temperature of the shaped anode (4) by the control device (2) the opening angle of the respective throttle. (27-30) is adjustable. Steuereinrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Steuereinrichtung (2) eine Software und/oder ein Mikroprozessor zugeordnet ist, mittels der und/oder dem die Nutzung der Abwärme des Anoden-Ringofens (3) in Abhängigkeit des gemessenen Volumenstroms des Rauchgases und dessen Temperatur in den jeweiligen Abschnitten der Zuführleitung (12) einstellbar ist.Control device according to Claim 11,
characterized,
in that the control device (2) is assigned a software and / or a microprocessor, by means of and / or utilizing the waste heat of the anode ring furnace (3) as a function of the measured volume flow of the flue gas and its temperature in the respective sections of the supply line ( 12) is adjustable. Steuereinrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass in die Zuführleitung (12) vor dem Wärmetauscher (11) eine Bypassleitung (21) vorgesehen ist, durch die die Abwärme um den Wärmetauscher (11) unmittelbar in die Rauchgasreinigungsanlage (14) einleitbar ist, und dass der Volumenstrom in der Bypassleitung (21) durch die Steuereinrichtung (2) einstellbar ist.Control device according to claim 11 or 12,
characterized,
that in the supply line (12) upstream of the heat exchanger (11) a bypass line (21) is provided, through which the waste heat to the heat exchanger (11) directly into the flue gas purification plant (14) can be introduced, and that the volume flow in the bypass line (21 ) is adjustable by the control device (2). Verfahren zur Nutzung der Abwärme eines Anoden-Ringofens (3),
gekennzeichnet durch
die nachfolgend ablaufenden Verfahrensschritte: Zuführen des Rauchgases aus der Aufheizzone (22) und/ oder der Abwärme aus der
Abkühlzone (24) des Anoden-Ringofens (3) in einen Wärmetauscher (11), - Einbringen von Petrolkoksfraktionen (5, 6) in den Wärmetauscher (11), die in diesem durch das Rauchgas aufgeheizt werden, - Einbringen des aufgeheizten Petrolkokses (5, 6) in ein Misch- und Formaggregat (8), in
dem der Petrolkoks (5, 6) zu einer ungebrannten Anode (4) geformt wird, Method for using the waste heat of an anode ring furnace (3),
marked by
the following process steps: Supplying the flue gas from the heating zone (22) and / or the waste heat from the
Cooling zone (24) of the anode ring furnace (3) in a heat exchanger (11), Introducing petroleum coke fractions (5, 6) into the heat exchanger (11), which are heated by the flue gas therein, - Introducing the heated petroleum coke (5, 6) in a mixing and forming unit (8), in
in which the petroleum coke (5, 6) is formed into an unfired anode (4), Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Temperatur der ungebrannten Anode (4) gemessen wird, dass die Temperatur des Rauchgases in der Zuführleitung (12) in Abhängigkeit von der gemessen Temperatur der ungebrannten Anode (4) einstellbar ist.Method according to claim 14,
characterized,
in that the temperature of the green anode (4) is measured such that the temperature of the flue gas in the supply line (12) is adjustable in dependence on the measured temperature of the green anode (4). Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Temperatur des Rauchgases in der Zuführleitung (12) durch Erhitzen mittels eines Heizaggregates (20) oder durch die Zumischung von kalter Umgebungsluft beeinflussbar ist.Method according to claim 15,
characterized,
that the temperature of the flue gas in the supply line (12) by heating by means of a heating unit (20) or by the admixture of cold ambient air can be influenced.
EP05024539A 2005-11-10 2005-11-10 Apparatus and method for heating a starting material Withdrawn EP1785685A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05024539A EP1785685A1 (en) 2005-11-10 2005-11-10 Apparatus and method for heating a starting material
CA002564789A CA2564789A1 (en) 2005-11-10 2006-10-20 Device and process for heating a primary material
US11/595,241 US20070125316A1 (en) 2005-11-10 2006-11-09 Device and process for heating a primary material
RU2006139439/02A RU2006139439A (en) 2005-11-10 2006-11-09 DEVICE AND METHOD FOR HEATING THE BACKGROUND MATERIAL

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05024539A EP1785685A1 (en) 2005-11-10 2005-11-10 Apparatus and method for heating a starting material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1785685A1 true EP1785685A1 (en) 2007-05-16

Family

ID=36095667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05024539A Withdrawn EP1785685A1 (en) 2005-11-10 2005-11-10 Apparatus and method for heating a starting material

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20070125316A1 (en)
EP (1) EP1785685A1 (en)
CA (1) CA2564789A1 (en)
RU (1) RU2006139439A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009036799A1 (en) * 2007-09-18 2009-03-26 Innovatherm Prof. Dr. Leisenberg Gmbh + Co. Kg Method and device for heat recovery
WO2009046757A1 (en) * 2007-10-08 2009-04-16 Innovatherm Prof. Dr. Leisenberg Gmbh + Co. Kg Method and apparatus for using the waste heat of an annular anode furnace
CN101307985B (en) * 2007-05-18 2010-12-01 贵州世纪天元矿业有限公司 Calcining method and calcining device
WO2013044968A1 (en) 2011-09-29 2013-04-04 Innovatherm Prof. Dr. Leisenberg Gmbh + Co. Kg Monitoring method
CN103160862A (en) * 2011-12-14 2013-06-19 贵阳铝镁设计研究院有限公司 Device for purifying high-concentration smoke in an aluminum electrolytic cell
WO2013110330A1 (en) 2012-01-25 2013-08-01 Innovatherm Prof. Dr. Leisenberg Gmbh + Co. Kg Method for operating an anode furnace and control device
CN104748570A (en) * 2015-04-10 2015-07-01 中国瑞林工程技术有限公司 Method of using hot air of air cooler

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3492850B1 (en) * 2011-03-29 2021-08-04 Kellogg Company Method of recycling waste treatment air used in a downstream oven zone of an oven
CN111748827A (en) * 2020-07-29 2020-10-09 济南万瑞炭素有限责任公司 Equipment and process for recycling and applying kneading of asphalt-adsorbed flue gas powder

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3173980A (en) * 1962-11-21 1965-03-16 Wheelabrator Corp Furnace dust and fume collection system
DE3013294A1 (en) * 1979-04-05 1980-10-23 Alusuisse METHOD FOR MIXING AND COOLING ELECTRODE GROUND
DE3538151A1 (en) * 1985-10-26 1987-04-30 Schultze Rhonhof Ernst Dr Process and apparatus for the manufacture of artificial carbon articles

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3703366A (en) * 1970-11-20 1972-11-21 John T Cullom Process for producing copper and elemental sulfur
DE2633789C3 (en) * 1976-07-28 1980-08-14 Wintershall Ag, 3100 Celle Method and apparatus for the production of petroleum coke calcine
US5012751A (en) * 1990-04-18 1991-05-07 Giant Resource Recovery Company, Inc. Process and apparatus for treating solid refuse
EP0529095B1 (en) * 1991-03-02 1999-08-04 Sony Corporation Method for producing an anode material and a non-aqueous electrolyte cell employing such anode material
US6039791A (en) * 1997-10-23 2000-03-21 Kazeef; Michael G. Fused calcined petroleum coke and method of formation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3173980A (en) * 1962-11-21 1965-03-16 Wheelabrator Corp Furnace dust and fume collection system
DE3013294A1 (en) * 1979-04-05 1980-10-23 Alusuisse METHOD FOR MIXING AND COOLING ELECTRODE GROUND
DE3538151A1 (en) * 1985-10-26 1987-04-30 Schultze Rhonhof Ernst Dr Process and apparatus for the manufacture of artificial carbon articles

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101307985B (en) * 2007-05-18 2010-12-01 贵州世纪天元矿业有限公司 Calcining method and calcining device
WO2009036799A1 (en) * 2007-09-18 2009-03-26 Innovatherm Prof. Dr. Leisenberg Gmbh + Co. Kg Method and device for heat recovery
CN101606036B (en) * 2007-09-18 2011-12-28 德国伊诺瓦有限公司 Method and device for heat recovery
US8651856B2 (en) 2007-09-18 2014-02-18 Innovatherm Prof. Dr. Leisenberg Gmbh Method and device for heat recovery
WO2009046757A1 (en) * 2007-10-08 2009-04-16 Innovatherm Prof. Dr. Leisenberg Gmbh + Co. Kg Method and apparatus for using the waste heat of an annular anode furnace
WO2013044968A1 (en) 2011-09-29 2013-04-04 Innovatherm Prof. Dr. Leisenberg Gmbh + Co. Kg Monitoring method
US9927175B2 (en) 2011-09-29 2018-03-27 Innovatherm Prof. Dr. Leisenberg Gmbh + Co. Kg Monitoring method
CN103160862A (en) * 2011-12-14 2013-06-19 贵阳铝镁设计研究院有限公司 Device for purifying high-concentration smoke in an aluminum electrolytic cell
CN103160862B (en) * 2011-12-14 2015-11-18 贵阳铝镁设计研究院有限公司 Aluminium cell high-concentration fume is through the refining plant of hopper
WO2013110330A1 (en) 2012-01-25 2013-08-01 Innovatherm Prof. Dr. Leisenberg Gmbh + Co. Kg Method for operating an anode furnace and control device
US9714791B2 (en) 2012-01-25 2017-07-25 Innovatherm Prof. Dr. Leisenberg Gmbh + Co. Kg Method for operating an anode furnace and control device
CN104748570A (en) * 2015-04-10 2015-07-01 中国瑞林工程技术有限公司 Method of using hot air of air cooler

Also Published As

Publication number Publication date
CA2564789A1 (en) 2007-05-10
US20070125316A1 (en) 2007-06-07
RU2006139439A (en) 2008-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1785685A1 (en) Apparatus and method for heating a starting material
EP3672919B1 (en) System and method for producing cement clinker
DE10158968A1 (en) Process for reducing emissions of the pollutants dioxins and / or furans in a cement clinker production line
DE102004018571A1 (en) Plant and process for the production of cement clinker
EP3154664A1 (en) Installation comprising an exhaust gas-generating treatment device, an oxidation catalytic converter and a reduction catalytic converter, as well as a method for treating exhaust gas in such an installation
EP3099647B1 (en) Method for heat-treating a material flow and for cleaning resulting exhaust gases
DE102005019147B4 (en) Method of optimizing the combustion process for a glassmaking furnace
EP2709962A1 (en) Method and device for removing mercury during the production of cement clinker
WO2015155339A1 (en) Method and system for the denitrification of flue gases by means of sncr (selective non-catalytic reduction) and downstream catalyst for ammonia decomposition
EP2694902A1 (en) Process and plant for producing cement clinker and for purifying the offgases formed
EP2310333B1 (en) Cement system and method for operating a cement system
EP3149422B1 (en) Apparatus for producing cement clinker
EP2129985B1 (en) Method and device for heat recovery
DE102014106991A1 (en) Device for catalytic denitrification and regenerative thermal afterburning
WO2015189104A1 (en) Method and system for the catalytic cleaning of exhaust gas
EP3695181B1 (en) Method and plant for producing cement clinker or another mineral product
EP3155342B1 (en) Method for exhaust gas treatment, and system comprising an exhaust gas treatment device
EP2893258B1 (en) System for regenerative thermal oxidation (rto)
DE102017212322A1 (en) Method and system for purifying a gas stream
LU103009B1 (en) Thermal treatment of mineral material, in particular clays, for the cement industry, in particular for the production of artificial pozzolans
WO2017186778A1 (en) Plant for producing cement or processing ores and method for operating a plant of this type
WO2024061687A1 (en) Thermal treatment of mineral material, especially clays, for the cement industry, in particular for the production of artificial pozzolans
DE102022209827A1 (en) Thermal treatment of mineral material, especially clays, for the cement industry, especially for the production of artificial pozzolans
AT17227U1 (en) Process for cleaning a flue gas
DE10316207A1 (en) Clinker production unit, comprises sinter furnace, bypass system with heating unit, spray unit and separator for the removal of solidified droplets

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20061209

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK YU

17Q First examination report despatched

Effective date: 20071019

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20080430