本发明涉及用于封闭焙烧碳块用的“环形炉”或“步进燃烧”开式分室炉的隔墙的装置和方法,所述碳块是诸如用于在采用霍尔-赫罗尔特电解法生产铝时作为阳极。 用于通过电解溶于熔融的冰晶石中的氧化铝生产铝的电解槽的碳素阳极是在大约120℃-200℃成形由沥青和焦碳粉拌合成的碳糊而制得的。成形以后,阳极在大约1100°-1200℃温度下焙烧大约100小时。其它类型的碳块也用同样的方法制成。
虽然有一些在隧道式炉中连续焙烧的方法,但世界上目前所使用的焙烧设备大部分是称做“环形炉”或“步进燃烧炉”的“分室炉”。这些炉子分成两类,即封闭式炉和“开室”炉,它们的应用非常广泛,第2,699,931号美国专利或Aluminium Pechineg的第2,535,834号法国专利C=GB2,129,918,专门描述了这种炉子。本发明特别地适用于开室炉。这种类型的炉子包括两个平行跨,其全长可达一百多米。每一跨2有一系列的室1,这些室由横向壁分隔,使得上部敞开,以装入生料块和取出焙烧过的冷却地碳块。平行于炉子的长轴线XX′的各室包括薄壁空心隔墙3组件,热的焙烧气体在空心隔墙中循环,这些隔墙与空腔5交替,欲焙烧的碳块6堆放在空腔5中,埋入碳粉(焦碳、无烟煤、碳屑或任何其它粉末填料)。举例说,每一室可有6个空腔和7道交替的隔墙。
空心隔墙的上部有称做“通风孔”或“隔墙通风孔”的可封闭开口,空心隔墙还有挡板4,以延长燃烧气体的通路和使其分布更为均匀。此外,一个室的每道隔墙通过开口8(称作壁通风孔)与上游室和下游室的相应隔墙连通,开口8开在横向壁的上部并可通过将称为“节气门”的闸板装入壁上部的窄口而封闭。
图1中,各行隔墙通风孔从管子9由标号7A、7B和7C表示,标号7一般地表示隔墙通风孔。
炉子由成排长度等于室的宽度的燃烧器和定位在相应室的通风孔中的喷射器加热。燃烧器的上游(相对于燃烧的前进方向)装设有助燃空气吹管,下游装有用于抽出已燃气体的管子。加热作用由喷射的燃料(气或燃油)的燃烧和碳块在焙烧时放出的沥青蒸气的燃烧产生。每根管子,如9,有与一行(此处为7)中的隔墙通风孔7相同数目的出口管10,出口管10穿入隔墙通风孔。
在焙烧过程中,例如每24小时,吹管-燃烧器-抽气管组件逐步前进,各室依次装入生碳块、自然预热(借助已燃气)、在1100℃-1200℃(称作高燃烧区)中强制预热、碳块冷却(助燃气体预热)、取出已焙烧的碳块、进行可能的维修等等。
开室环形炉的最佳管理包括监控大量参数,特别是由“燃烧”区上游的至少一根吹管和位于该区下游并有燃烧器的抽出管形成的空气和已燃气体,欲焙烧的阳极在该区由已燃气体预热。抽气管必须只吸入已燃气体和尽可能最少量的外部空气。为此目的,必须封闭最后的预热室和紧接的称做“死室”的下游室之间的气体通道,这通常由放入壁通风孔的节气门完成。
经验表明,这种封闭常常是远非完善的,而且常常因渗透作用而吸入大量的周围空气。本发明旨在克服这些缺点并保证最后的自然预热室和死室之间的密封。
本发明的第一目的是用于封闭一个室的每道隔墙和相邻室的相应隔墙之间的连通开口的一种可展开的活动封闭装置,特别是用在最后的自然预热室和其后下流方向(相对于气体的循环方向)的死室之间。
本发明的第二目的是使用可展开的封闭装置封闭分室炉的隔墙,以中断两道连续的隔墙之间的空气循环的一种方法,这种方法的特征在于:封闭装置在折叠状态被放入隔墙的通风孔,然后展开。
之后,可通过折叠隔墙中的封闭装置并在折叠状态将其从通风孔抽出而恢复上述的循环。
本发明的可展开封闭装置包括:一封闭件,它是柔性的,矩形的、不通气的,其两个相对的长边各由一刚性件支撑,这两个刚性件的端部通过两根连杆相连,连杆的一端铰接在刚性件上,另一端铰接在它们的连接点上,另一铰接点设置在形成支撑的一主部件上,第二铰接点设置在可沿主部件活动的牵引臂上。牵引臂在其与铰接头相反的上端有用于相对于主部件移动它的一装置和用于相对于该主部件锁定它的装置。
图1涉及先有技术并已在前面描述过。
图2表示本发明涉及的开室炉的一跨的一部分的平面示意图。
图3至图8涉及本发明。
图3表示通过分室炉的隔墙之一中的适当位置的可展开封闭装置的截面。
图4表示展开状态的封闭装置的前视图。
图5表示折叠的封闭装置的前视图。
图6和图7表示通过展开的折叠装置的两个高度的截面。
图8表示一道隔墙中的适当位置的展开的封闭装置的截面。
可展开封闭装置包括一个上部和一个下部,上部有一把手和一开/关控制装置,这个上部伸出通风孔,封闭装置装入通风孔,下部包括一封闭件,它一般是一柔性织物,开/关机构,和用于搁在欲封闭的开口的下边上的装置。
所述上部包括一主刚性型条12,它形成例如U形支撑,其上部装有把手13,一牵引臂14沿着这个部件滑动,该部件位于把手13之上的上部连接到一滑动部件,例如与固定到部件12上部的螺纹套筒16配合的螺杆15,螺杆15的旋转通过操纵把手17控制。这样把手17相对于螺杆15(通过一转节连接到臂14)的轴线的旋转根据旋转的方向使牵引臂14相对于刚性部件12上下滑动。所述下部这样组成:部件12的下部装有一铰链18,其上支承两根等长的上连杆19、19′,上连杆设置在牵引臂14的两侧,其下端通过一铰链20/20′连接到一部件(支撑21、21′),该部件作为柔性织物22支撑件,柔性织物22形成开口23的封闭件,开口23通常连通上游相邻室的加热隔墙3。
臂14的下部装有一铰链24,其上支承两根等长的下连杆25、25′的一端,下连杆25的另一端通过铰链26、26′分别连接到部件21和21′的下部。织物22通过,例如,栓接或铆接的副部件27和27′沿各部件21和21′固定。织物22超出一定长度,因此即使在隔墙轻微变形时也可保证密封。织物的宽度可比展开状态的部件21-21′的最大分离距离大5%-50%,超出部分在每一侧相对于牵引臂14的轴线大致对称。
考虑死室的隔墙中的适当温度(低于100℃),织物的选择不是关键性的,而强度和密封则较为重要。已经成功地采用过覆有热固铝聚酯复合材料薄膜或涂硅的矿物纤维(玻璃、各种硅铝)编织物。
封闭操作如下:通过把手17将牵引臂14下降到最大程度。这一操作使铰链24离开铰链18,使部件21、21′相互接近,最终实际接触,如图5所示,可用于将织物围绕该相邻的部件折叠。通过隔墙通风孔7将这个折叠状态的封闭装置放入并倾斜地下降,支承在通风孔的横向边上,直至位于部件21-21′的底部突缘28和28′接触到通道8的下边11。
然后,可沿相反方向转动把手17,使臂14升高,因而使铰链24和铰链18相向移动,连杆19-19′和25-25′张开,因而使部件21-21′平衡于臂14移动到各部件21-21′和隔墙的横向臂29、29′之间接触所允许的最大离开位置,这样展开封闭装置。在此位置,织物阻止空气从与外部空气连通的死室的隔墙进入最后的自然预热室(处于低压)的相应隔墙。
重要的是强调:即使隔墙变形,由于超出部件21、21′以及上游室中的低压,在隔墙的各边仍形成密封。
使用本发明,不是在横向臂的通风孔的高度而是借助隔墙出口的气体通道的密封中断两道连续的隔墙之间的空气循环。实际上,密封装置被放入隔墙通风孔并在其中展开。密封装置不再如过去使用老式节气门那样放在壁通风孔的高度。
在七个隔墙通风孔中放入和取出n个(图示情况为七个)密封装置不但很快而且对人员和设备没有危险。此外它不需要改变现有的隔墙通风孔。
本发明可用于一些改进型,特别是对控制牵引臂14的改型:不采用由把手控制螺杆15的旋转(如螺纹很细,则操作费时),而利用凸轮和杠杆随操纵把手的摆动的移动。
在通过螺杆的旋转控制开口时,这种控制是不可逆的,因而是自锁的,特别是在螺纹很细时。而在采用凸轮杠杆控制的情况下,必须进行控制,以便在把手处于与封闭装置的展开状态对应的极端位置时能够锁定。