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WO2009046757A1 - Method and apparatus for using the waste heat of an annular anode furnace - Google Patents

Method and apparatus for using the waste heat of an annular anode furnace Download PDF

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WO2009046757A1
WO2009046757A1 PCT/EP2007/060661 EP2007060661W WO2009046757A1 WO 2009046757 A1 WO2009046757 A1 WO 2009046757A1 EP 2007060661 W EP2007060661 W EP 2007060661W WO 2009046757 A1 WO2009046757 A1 WO 2009046757A1
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WO
WIPO (PCT)
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heat exchanger
flue gas
heat transfer
zone
heat
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PCT/EP2007/060661
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German (de)
French (fr)
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WO2009046757A9 (en
Inventor
Wolfgang Leisenberg
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Innovatherm Prof Dr Leisenberg GmbH and Co KG
Original Assignee
Innovatherm Prof Dr Leisenberg GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of WO2009046757A9 publication Critical patent/WO2009046757A9/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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 or of the type in which a segmental kiln moves over a stationary charge
    • F27B13/06—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of this type
    • 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
    • F27D17/10—Arrangements for using waste heat

Definitions

  • the present invention relates to a method for utilizing the waste heat produced during operation of an anode ring furnace comprising at least one heating zone, a fire zone and a cooling zone, in which a hot gas flow discharged from the anode ring furnace is used to control the temperature of a water flow supplied to a thermal power plant. Moreover, the invention relates to a device for carrying out the aforementioned method.
  • the present process finds application in the production of anodes needed for fused-salt electrolysis to produce primary aluminum.
  • These anodes are prepared from petroleum coke with the addition of pitch as a binder in a molding process as so-called “green anodes” or "raw aodes” which are subsequently sintered in an anode ring furnace following the molding process.
  • This sintering process takes place in a defined heat treatment process in which the anodes pass through three phases, namely a heating phase, a sintering phase and a cooling phase.
  • Rohanoden in the heating zone of the Aufliestzone, the fire zone and the cooling zone, circumferentially formed on the anode ring furnace "fire" and are preheated by the originating from the cooling zone waste heat of already finished sintered anodes before the preheated anodes in the firing zone or to the sintering temperature of about 1050 0 C to be heated.
  • the various zones mentioned above are defined by an alternating circumferential arrangement of different units above furnace chambers, which receive the anodes and act as heat exchangers.
  • the burner means By positioning the burner means above the selected furnace chambers, the burner or fire zone is defined which is located between the heating zone and the cooling zone. In the cooling zone are immediately before fired, ie heated to sintering temperature, finished anodes.
  • a blower device is arranged, is input by means of the air into the chambers of the cooling zone, which by a above the heating zone arranged suction through the chambers interconnecting heating channels from the cooling zone through the fire zone into the heating zone and from this as a flue gas through a Flue gas cleaning system is passed and discharged into the environment.
  • EP 1 785 685 A1 It is proposed in EP 1 785 685 A1 to supply the flue gas flow taken by means of a suction device of the heating zone, which still has a temperature between 150 ° C. and 250 ° C., to a heat exchanger which is heated before forming the "green anodes". and Formaggregat a heating of the petroleum coke to about 150 0 C to allow to ensure an improvement of wettability with liquid pitch in the subsequent mixing process
  • the object of the present invention is therefore to propose a method or a device which enables a considerable reduction of the energy provisioning and the associated cost outlay.
  • the hot gas flow discharged from the anode ring furnace is used for the temperature control of a water flow supplied to a thermal power plant.
  • the invention is based on the finding that the boiler feed water, which is required for operating a thermal power plant, has a low starting temperature and thus represents a virtually unlimited heat sink in relation to the usable waste heat of the anode ring furnace.
  • An approximate calculation shows that when passing the entire boiler water quantity using all waste heat potentials, ie all free energy, the water is heated by only about 2 0 C.
  • the waste heat of the anode ring furnace which is not required for crude anode production, is used to heat the boiler water.
  • a flue gas flow discharged from the fire zone or the heating zone is used for controlling the temperature of the water flow.
  • the flue gas flow leaves the oven with 250 0 C to 350 0 C and must be cooled down to about 1 10 0 C for conditioning a flue gas cleaning system with demineralized water. This is a complex and costly process, especially in hot countries, such as the Gulf States, since seawater often has to be previously desalinated for further use with a large amount of energy.
  • the flue gas flow is passed through a heat exchanger device upstream of a flue gas cleaning device.
  • the flue gas flow still has a temperature of about 100 0 C and thus a usable heat potential, it is advantageous to direct the flue gas flow through a downstream of the flue gas cleaning device heat exchanger device to use even this heat potential ,
  • the heat exchanger device allows heat transfer from the flue gas flow to a heat transfer medium in a first heat transfer phase and heat transfer from the heat transfer medium to the water flow takes place only in a second heat transfer phase, it can be ensured that the high flow temperature difference between the flue gas flow and the water Dew point temperature of acidic flue gas components, which can lead to corrosion in the heat exchanger device is prevented.
  • These constituents are usually sulfur and fluorine, with the dew point in the raw gas, ie before entering the flue gas cleaning device at about 120 0 C and the clean gas, ie after exiting the flue gas cleaning device, at about 50 0 C.
  • an intermediate circuit is defined, so that heat exchanger surfaces can be kept within the heat exchanger device above the dew point temperature of the flue gas components and only in a second heat transfer phase, the heat is transferred to the boiler water.
  • the method takes place in the second heat transfer phase, the heat transfer only to a variable subset of water flow, so that it is not necessary in any case to direct the entire amount of boiler water through the heat exchanger, but only a sufficient temperature increase necessary for the boiler water subset ,
  • the subset of the water flow is adjusted so that the temperature at heat transfer surfaces of the heat exchanger device is above the dew point temperatures of acidic flue gas components in order to prevent the formation of corrosion as far as possible.
  • the waste heat from the cooling zone can be used directly to control the temperature of the boiler water, since the hot gas flow originating from the cooling zone is essentially free from contamination in contrast to the flue gas flow.
  • the device according to the invention has the features of claim 10 and enables the implementation of the method according to the invention with the resulting advantages.
  • a furnace unit of an anode ring furnace 10 which has a heating zone 1 1, a fire zone 12 and a cooling zone 13.
  • burner devices so-called “Rohanoden” are heated to about 1050 0 C and for the production of usable for the fused salt electrolysis anodes sintered.
  • the right of the fire zone 12 is the cooling zone 13, in which Surrounding or fresh air 14 is introduced into the cooling zone and partially led out of the cooling zone 13 by a suction device not shown here as heated by the waste heat of the anodes hot gas flow 15
  • the remaining ambient or fresh air 14 introduced into the cooling zone 13 is introduced through the fire zone 12 into the heating zone 11, in which rawodes are present for preheating, and discharged as flue gas flow 16 out of the heating zone.
  • the flue gas flow 16 is passed through a flue gas cleaning device 17 and finally discharged into the environment. Between the anode ring furnace 10 and the flue gas cleaning device 17, the flue gas flow 16 is passed through a first heat exchanger device 18, which comprises a first heat exchanger unit 19 and a second heat exchanger unit 20.
  • the heat exchanger units 19 and 20 are connected via a thermal oil circuit 21, so that in the first heat exchanger unit 19, a heat transfer from the flue gas flow 16 on a circulating in the thermal oil circuit 21 as a heat transfer medium thermal oil 22 and in the second heat exchanger unit 20, a heat transfer from the thermal oil 22 takes place on a guided through the second heat exchanger unit 21 boiler water flow 23.
  • the heat exchanger device 24 also has a first heat exchanger unit 25 and a second heat exchanger unit 26 which are connected via a thermal oil circuit 21 with each other and thus with the interposition of the thermal oil circuit 21st allow a heat transfer from the flue gas flow 16 to the boiler water flow 23.
  • the heat exchanger units 20 and 26 are each provided with a bypass device 27.
  • bypass devices 27 By means of the bypass devices 27, a regulated division of the boiler water flow 23 into a main flow 28 and a secondary flow 29 is made possible in such a way that the heat transfer surfaces of the heat exchanger units, which are regularly made of metal, can be kept at a temperature above the dew point temperatures of the acid constituents contained in the flue gas lieth.
  • hot gas flow 15 is located downstream of a heat exchanger device 30, which is used for temperature control of a thermal oil flow 31, which is used for the operation of a device not shown here for the production of raw anode, another heat exchanger device 32.
  • a heat exchanger device 32 Via the heat exchanger device 32 takes place in the illustrated embodiment, without the interposition of a circulating heat transfer medium an immediate heat transfer to the boiler water flow 23rd

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Abstract

The invention relates to a method for using the waste heat produced during the operation of an annular anode furnace (10), which comprises at least a heating zone (11), a firing zone (12) and a cooling zone (13) and in which a hot-gas flow discharged from the annular anode furnace is used for controlling the temperature of a water flow (23) fed to a thermal power generator.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme eines Anoden-Ringofens Method and device for using the waste heat of an anode ring furnace

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der im Betrieb eines zumindest eine Aufheizzone, eine Feuerzone und eine Kühlzone umfassenden Anoden-Ringofens entstehenden Abwärme, bei dem eine aus dem Anoden-Ringofen abgeführte Heißgasströmung zur Temperierung einer einem thermischen Kraftwerk zugeführten Wasserströmung verwendet wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.The present invention relates to a method for utilizing the waste heat produced during operation of an anode ring furnace comprising at least one heating zone, a fire zone and a cooling zone, in which a hot gas flow discharged from the anode ring furnace is used to control the temperature of a water flow supplied to a thermal power plant. Moreover, the invention relates to a device for carrying out the aforementioned method.

Das vorliegende Verfahren findet Anwendung bei der Herstellung von Anoden, die für die Schmelzflusselektrolyse zur Herstellung von Primäraluminium benötigt werden. Diese Anoden werden aus Petrolkoks unter Zusatz von Pech als Bindemittel in einem Formungsverfahren als so genannte „grüne Anoden" oder „Rohanoden" hergestellt, die nachfolgend dem Formungsverfahren in einem Anoden-Ringofen gesintert werden. Dieser Sintervorgang findet in einem definiert ablaufenden Wärmebe- handlungsprozess statt, bei dem die Anoden drei Phasen, nämlich eine Aufheizphase, eine Sinterphase und eine Abkühlphase, durchlaufen. Dabei befinden sich die Rohanoden in der Aufheizzone eines aus der Aufheizzone, der Feuerzone und der Kühlzone zusammengesetzten, umlaufend am Anoden-Ringofen ausgebildeten „Feuers" und werden durch die aus der Kühlzone stammende Abwärme von bereits fertig gesinterten Anoden vorgeheizt, bevor die vorgeheizten Anoden in der Brenn- oder Feuerzone auf die Sintertemperatur von etwa 1050 0C aufgeheizt werden.The present process finds application in the production of anodes needed for fused-salt electrolysis to produce primary aluminum. These anodes are prepared from petroleum coke with the addition of pitch as a binder in a molding process as so-called "green anodes" or "raw aodes" which are subsequently sintered in an anode ring furnace following the molding process. This sintering process takes place in a defined heat treatment process in which the anodes pass through three phases, namely a heating phase, a sintering phase and a cooling phase. Here are the Rohanoden in the heating zone of the Aufheizzone, the fire zone and the cooling zone, circumferentially formed on the anode ring furnace "fire" and are preheated by the originating from the cooling zone waste heat of already finished sintered anodes before the preheated anodes in the firing zone or to the sintering temperature of about 1050 0 C to be heated.

Entsprechend dem Stand der Technik, wie er beispielsweise aus der EP 1 785 685 Al bekannt ist, werden dabei die verschiedenen, vorgenannten Zonen durch eine wechselnd umlaufende Anordnung unterschiedlicher Aggregate oberhalb von Ofenkammern definiert, die die Anoden aufnehmen und als Wärmtauscher fungieren. Durch die Positionierung der Brennereinrichtung oberhalb der ausgewählten Ofenkammern ist die Brenner- oder Feuerzone definiert, die zwischen der Aufheizzone und der Kühlzone angeordnet ist. In der Kühlzone befinden sich unmittelbar zuvor gebrannte, also auf Sintertemperatur aufgeheizte, fertiggestellte Anoden. Oberhalb der Kühlzone ist eine Gebläseeinrichtung angeordnet, vermittels der Luft in die Kammern der Kühlzone eingegeben wird, welche durch eine oberhalb der Aufheizzone angeordnete Absaugeinrichtung durch die Kammern untereinander verbindende Heizkanäle von der Kühlzone durch die Feuerzone hindurch in die Aufheizzone und von dieser als Rauchgas durch eine Rauchgasreinigungsanlage geleitet und in die Umgebung abgegeben wird.In accordance with the state of the art, as is known, for example, from EP 1 785 685 A1, the various zones mentioned above are defined by an alternating circumferential arrangement of different units above furnace chambers, which receive the anodes and act as heat exchangers. By positioning the burner means above the selected furnace chambers, the burner or fire zone is defined which is located between the heating zone and the cooling zone. In the cooling zone are immediately before fired, ie heated to sintering temperature, finished anodes. Above the cooling zone, a blower device is arranged, is input by means of the air into the chambers of the cooling zone, which by a above the heating zone arranged suction through the chambers interconnecting heating channels from the cooling zone through the fire zone into the heating zone and from this as a flue gas through a Flue gas cleaning system is passed and discharged into the environment.

In der EP 1 785 685 Al wird vorgeschlagen, die vermittels einer Absaugeinrichtung der Aufheizzone entnommene Rauchgasströmung, die immer noch eine Temperatur zwischen 150 0C und 250 0C aufweist, einem Wärmetauscher zuzuführen, der vor Formung der „grünen Anoden" in einem Misch- und Formaggregat eine Erwärmung des Petrolkoks auf ca. 150 0C ermöglichen soll, um eine Verbesserung der Benetzbarkeit mit flüssigem Pech in dem nachfolgenden Mischvorgang zu gewährleistenIt is proposed in EP 1 785 685 A1 to supply the flue gas flow taken by means of a suction device of the heating zone, which still has a temperature between 150 ° C. and 250 ° C., to a heat exchanger which is heated before forming the "green anodes". and Formaggregat a heating of the petroleum coke to about 150 0 C to allow to ensure an improvement of wettability with liquid pitch in the subsequent mixing process

Lediglich ein Teil der zur Kühlung von Ofenkammern und Anoden in die Kühlzone eingeblasenen Kaltluft, die in der Kühlzone auf ca. 9500C aufgeheizt wird, wird als vorgewärmte Verbrennungsluft für die Feuerzone benötigt. Der Rest der Kühlwärme wird bislang über Abluftöffnungen in der Kühlzone an die Umgebung, also die Ofenhalle, abgegeben. Die in der Abluft enthaltene Wärmeenergie kann ebenfalls zur Erwär- mung des Petrolkokses im Rahmen der Rohanodenherstellung genutzt werden.Only a portion of the injected into the cooling zone for cooling furnace chambers and anodes cold air in the cooling zone to about 950 0 C. is heated, is needed as preheated combustion air for the fire zone. The rest of the cooling heat is previously discharged through exhaust openings in the cooling zone to the environment, ie the furnace hall. The heat energy contained in the exhaust air can also be used to heat the petroleum coke in the context of Rohanodenherstellung.

Unabhängig davon, ob die Abwärme aus der Rauchgasströmung oder aus der der Kühlzone entnommenen Heißgasströmung stammt, die gegebenenfalls zur Erwärmung des Petrolkokses im Rahmen der Rohanodenher- Stellung genutzt wird, bleibt ein erheblicher Anteil der in der Rauchgasströmung bzw. Heißgasströmung enthaltenen freien thermischen Energie ungenutzt. Dies gilt insbesondere deswegen, weil die meisten Aluminiumwerke in Regionen, wie dem mittleren Osten, Indien, China und Südamerika installiert sind bzw. errichtet werden, in denen vergleichs- weise hohe Lufttemperaturen die Regel sind. Eine Nutzung der zurRegardless of whether the waste heat from the flue gas flow or from the cooling zone extracted hot gas flow originates, which is optionally used to heat the petroleum coke in the Rohanodenher- position, a significant proportion of the free thermal energy contained in the flue gas flow or hot gas flow remains unused. This is especially true because most of the aluminum plants are installed in regions such as the Middle East, India, China and South America, where relatively high air temperatures are the norm. A use of the

Verfügung stehenden freien thermischen Energie für Heizzwecke scheidet demnach im Wesentlichen aus.Accordingly, available free thermal energy for heating purposes is essentially eliminated.

Andererseits gilt für die vorgenannten Länder bzw. Regionen, dass die dort betriebenen Aluminiumwerke regelmäßig mit einem thermischen Kraftwerk zur Stromerzeugung kombiniert sind. Diese Kraftwerke benötigen große Mengen von Kessel-Speisewasser, das zur Stromerzeugung erhitzt werden muss, so dass ein entsprechender Verbrauch von häufig fossilen Energieträgern die Folge ist. Die Bereitstellung der Energieträger ist mit entsprechendem Kostenaufwand verbunden.On the other hand, for the abovementioned countries or regions, the aluminum plants operated there are regularly combined with a thermal power plant to generate electricity. These power plants require large quantities of boiler feed water, which must be heated to generate electricity, so that a corresponding consumption of fossil fuels is often the result. The provision of energy is associated with corresponding cost.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung vorzuschlagen, das bzw. die eine erhebliche Reduzierung des Energiebereitstellungs- und des damit verbundenen Kostenaufwands ermöglicht.The object of the present invention is therefore to propose a method or a device which enables a considerable reduction of the energy provisioning and the associated cost outlay.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An- spruchs 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.This object is achieved by a method having the features of claim 1 or a device having the features of claim 10 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die aus dem Anoden- Ringofen abgeführter Heißgasströmung zur Temperierung einer einem thermischen Kraftwerk zugeführten Wasserströmung verwendet.In the method according to the invention, the hot gas flow discharged from the anode ring furnace is used for the temperature control of a water flow supplied to a thermal power plant.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Kessel-Speisewasser, das zum Betrieb eines thermischen Kraftwerks benötigt wird eine niedrige Ausgangstemperatur hat und somit eine im Verhältnis zur nutzbaren Abwärme des Anoden-Ringofens nahezu unbegrenzte Wärmesenke darstellt. Eine überschlägige Rechnung zeigt, dass bei Durchleitung der gesamten Kesselwassermenge bei Nutzung aller Abwärmepotentiale, also sämtlicher freien Energie, eine Erwärmung des Wassers um lediglich etwa 2 0C erfolgt.The invention is based on the finding that the boiler feed water, which is required for operating a thermal power plant, has a low starting temperature and thus represents a virtually unlimited heat sink in relation to the usable waste heat of the anode ring furnace. An approximate calculation shows that when passing the entire boiler water quantity using all waste heat potentials, ie all free energy, the water is heated by only about 2 0 C.

Erfindungsgemäß wird daher die für die Rohanodenherstellung nicht benötigte Abwärme des Anoden-Ringofens zur Aufheizung des Kessel- wassers verwendet. Dadurch kann nicht nur der Energiebedarf zum Betrieb des Kraftwerks erheblich reduziert werden, sondern darüber hinaus wird eine um den Feuerungswirkungsgrad höhere effektive Einsparung erzielt werden.According to the invention, therefore, the waste heat of the anode ring furnace, which is not required for crude anode production, is used to heat the boiler water. As a result, not only the energy demand for operating the power plant can be considerably reduced, but also an effective saving higher by the firing efficiency will be achieved.

Gemäß einer vorteilhafteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Temperierung der Wasserströmung eine aus der Feuerzone oder der Aufheizzone abgeführte Rauchgasströmung verwendet. Die Rauchgasströmung verlässt mit 250 0C bis 350 0C den Ofen und muss zur Konditionierung einer Rauchgasreinigungsanlage mit zersträubtem Wasser auf etwa 1 10 0C herunter gekühlt werden. Dies ist insbesondere in heißen Ländern, wie den Golfstaaten, ein aufwendiger und kostenträchtiger Prozess, da häufig Meerwasser unter großem Energieeinsatz zur weiteren Verwendung zuvor entsalzt werden muss. Durch die Verwendung der Rauchgasströmung zur Temperierung der Wasserströmung wird daher nicht nur der Energiebedarf zur Temperierung der Wasser- Strömung reduziert, sondern darüber hinaus erfolgt durch die nicht mehr bestehende Notwendigkeit einer Wasserkühlung der Rauchgasströmung eine Nutzung anstatt einer Vernichtung der im Rauchgas enthaltenen Wärmemenge.According to a more advantageous variant of the method according to the invention, a flue gas flow discharged from the fire zone or the heating zone is used for controlling the temperature of the water flow. The flue gas flow leaves the oven with 250 0 C to 350 0 C and must be cooled down to about 1 10 0 C for conditioning a flue gas cleaning system with demineralized water. This is a complex and costly process, especially in hot countries, such as the Gulf States, since seawater often has to be previously desalinated for further use with a large amount of energy. By using the flue gas flow to control the temperature of the water flow, therefore, not only the energy requirement for controlling the temperature of the water flow is reduced, but beyond that no longer takes place existing need for water cooling the flue gas flow use instead of destruction of the amount of heat contained in the flue gas.

Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn die Rauchgasströmung durch eine einer Rauchgasreinigungseinrichtung vorgeordnete Wärmetauschereinrichtung geleitet wird.For this purpose, it is particularly advantageous if the flue gas flow is passed through a heat exchanger device upstream of a flue gas cleaning device.

Da auch nach dem Verlassen der Rauchgasreinigungsanlage die Rauchgasströmung immer noch eine Temperatur von ca. 100 0C und somit ein nutzbares Wärmepotential aufweist, ist es vorteilhaft, die Rauchgasströ- mung durch eine der Rauchgasreinigungseinrichtung nachgeordnete Wärmetauschereinrichtung zu leiten, um auch dieses Wärmepotential noch zu nutzen.Since even after leaving the flue gas cleaning system, the flue gas flow still has a temperature of about 100 0 C and thus a usable heat potential, it is advantageous to direct the flue gas flow through a downstream of the flue gas cleaning device heat exchanger device to use even this heat potential ,

Wenn die Wärmetauschereinrichtung in einer ersten Wärmeübergangsphase einen Wärmeübergang von der Rauchgasströmung auf ein Wärme- trägermedium ermöglicht und erst in einer zweiten Wärmeübergangsphase ein Wärmeübergang von dem Wärmeträgermedium auf die Wasserströmung erfolgt, kann auch bei großer Temperaturdifferenz zwischen der Rauchgasströmung und dem Wasser sichergestellt werden, dass die Taupunkttemperatur von sauren Rauchgasbestandteilen, die zu einer Korrosion im Bereich der Wärmetauschereinrichtung führen können, verhindert wird. Bei diesen Bestandteilen handelt es sich regelmäßig um Schwefel und Fluor, wobei die Taupunkttemperatur im Rohgas, also vor Eintritt in die Rauchgasreinigungseinrichtung etwa bei 120 0C und beim Reingas, also nach dem Austritt aus der Rauchgasreinigungseinrichtung, bei etwa 50 0C liegt.If the heat exchanger device allows heat transfer from the flue gas flow to a heat transfer medium in a first heat transfer phase and heat transfer from the heat transfer medium to the water flow takes place only in a second heat transfer phase, it can be ensured that the high flow temperature difference between the flue gas flow and the water Dew point temperature of acidic flue gas components, which can lead to corrosion in the heat exchanger device is prevented. These constituents are usually sulfur and fluorine, with the dew point in the raw gas, ie before entering the flue gas cleaning device at about 120 0 C and the clean gas, ie after exiting the flue gas cleaning device, at about 50 0 C.

Durch die zweiphasige Temperaturabsenkung wird ein Zwischenkreis definiert, so dass Wärmetauscherflächen innerhalb der Wärmetauschereinrichtung oberhalb der Taupunkttemperatur der Rauchgasbestandteile gehalten werden können und erst in einer zweiten Wärmeübergangsphase die Wärme an das Kesselwasser übertragen wird. Gemäß einer vorteilhaften Variante des Verfahrens erfolgt in der zweiten Wärmeübergangsphase der Wärmeübergang lediglich auf eine veränderbare Teilmenge der Wasserströmung, so dass es nicht in jedem Fall notwendig ist, die gesamte Kesselwassermenge durch den Wärmetauscher zu leiten, sondern nur eine zur notwendigen Temperaturerhöhung des Kesselwassers ausreichende Teilmenge.Due to the two-phase temperature reduction, an intermediate circuit is defined, so that heat exchanger surfaces can be kept within the heat exchanger device above the dew point temperature of the flue gas components and only in a second heat transfer phase, the heat is transferred to the boiler water. According to an advantageous variant of the method takes place in the second heat transfer phase, the heat transfer only to a variable subset of water flow, so that it is not necessary in any case to direct the entire amount of boiler water through the heat exchanger, but only a sufficient temperature increase necessary for the boiler water subset ,

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Teilmenge der Wasserströmung so eingestellt wird, dass die Temperatur an Wärmeübergangsflächen der Wärmetauschereinrichtung oberhalb der Taupunkttemperaturen von sauren Rauchgaskomponenten liegt, um das Entstehen von Korrosion weitestgehend verhindern zu können.It is particularly advantageous if the subset of the water flow is adjusted so that the temperature at heat transfer surfaces of the heat exchanger device is above the dew point temperatures of acidic flue gas components in order to prevent the formation of corrosion as far as possible.

Wenn zur Temperierung der Wasserströmung eine aus der Kühlzone abgeführte Heißgasströmung verwendet wir, kann die aus der Kühlzone stammende Abwärme unmittelbar zur Temperierung des Kesselwassers genutzt werden, da die der Kühlzone entstammende Heißgasströmung im Gegensatz zur Rauchgasströmung im Wesentlichen frei von Kontaminierungen ist.If a hot gas flow discharged from the cooling zone is used to control the temperature of the water flow, the waste heat from the cooling zone can be used directly to control the temperature of the boiler water, since the hot gas flow originating from the cooling zone is essentially free from contamination in contrast to the flue gas flow.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Heißgasströmung durch eine Wärmetauschereinrichtung geleitet wird, die einer zur Temperierung einer Einrichtung zur Herstellung von Rohanoden dienenden Wärmetauschereinrichtung nachgeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, die aus der Kühlzone entstammende Heißgasströmung nicht nur zur Temperierung des Kesselwassers zu verwenden, sondern darüber hinaus auch zur Temperierung einer Einrichtung zur Herstellung von Rohanoden.It when the hot gas flow is passed through a heat exchanger device which is arranged downstream of a serving for controlling the temperature of a device for producing raw anode heat exchanger device is particularly advantageous. This makes it possible to use the hot gas flow originating from the cooling zone not only for the temperature control of the boiler water, but also for the temperature control of a device for the production of raw anodes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist die Merkmale des Anspruchs 10 auf und ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den sich daraus ergebenden Vorteilen.The device according to the invention has the features of claim 10 and enables the implementation of the method according to the invention with the resulting advantages.

Besondere Ausführungsformen sind Gegenstand der nachfolgenden Unteransprüche, wobei sich deren Vorteile bereits aus den hierdurch ermöglichten, vorstehend erörterten Varianten der Verfahrensdurchführung ergeben.Particular embodiments are the subject of the following subclaims, wherein the advantages thereof already from the hereby made possible variants of the method implementation discussed above.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung und Erläuterung des durchführbaren Verfahrens anhand der Zeichnung näher dargestellt.Hereinafter, a preferred embodiment of the device and explanation of the feasible method will be described with reference to the drawing.

In der Zeichnungsfigur ist eine Ofeneinheit eines Anoden-Ringofen 10 dargestellt, der eine Aufheizzone 1 1 , eine Feuerzone 12 und eine Kühlzone 13 aufweist.In the drawing figure, a furnace unit of an anode ring furnace 10 is shown, which has a heating zone 1 1, a fire zone 12 and a cooling zone 13.

In der Feuerzone 12 werden vermittels hier nicht näher dargestellter Brennereinrichtungen so genannte „Rohanoden" auf ca. 1050 0C aufgeheizt und zur Herstellung von zur Schmelzflusselektrolyse verwendbaren Anoden gesintert. In der Zeichnung rechts von der Feuerzone 12 befindet sich die Kühlzone 13 , in der sich bereits zuvor in einer Feuerzone einer benachbarten, hier nicht dargestellten Ofeneinheit gesinterte Anoden befinden. In die Kühlzone wird Umgebungs- bzw. Frischluft 14 eingeleitet und teilweise durch eine hier nicht näher dargestellte Absaugeinrichtung als durch die Abwärme der Anoden aufgeheizte Heißgasströmung 15 aus der Kühlzone 13 herausgeführt. Die übrige in die Kühlzone 13 eingeführte Umgebungs- oder Frischluft 14 wird durch die Feuerzone 12 hindurch in die Aufheizzone 1 1 eingeleitet, in der sich Rohanoden zur Vorwärmung befinden, und als Rauchgasströmung 16 aus der Aufheizzone abgeführt.In the fire zone 12 by means of here not shown in detail burner devices so-called "Rohanoden" are heated to about 1050 0 C and for the production of usable for the fused salt electrolysis anodes sintered. In the drawing, the right of the fire zone 12 is the cooling zone 13, in which Surrounding or fresh air 14 is introduced into the cooling zone and partially led out of the cooling zone 13 by a suction device not shown here as heated by the waste heat of the anodes hot gas flow 15 The remaining ambient or fresh air 14 introduced into the cooling zone 13 is introduced through the fire zone 12 into the heating zone 11, in which rawodes are present for preheating, and discharged as flue gas flow 16 out of the heating zone.

Die Rauchgasströmung 16 wird durch eine Rauchgasreinigungseinrich- tung 17 geleitet und schließlich in die Umgebung abgeführt. Zwischen dem Anoden-Ringofen 10 und der Rauchgasreinigungseinrichtung 17 wird die Rauchgasströmung 16 durch eine erste Wärmetauschereinrichtung 18 geleitet, die eine erste Wärmetauschereinheit 19 und eine zweite Wärmetauschereinheit 20 umfasst. Die Wärmetauschereinheiten 19 und 20 sind über einen Thermalölkreis 21 verbunden, so dass in der ersten Wärmetauschereinheit 19 ein Wärmeübergang von der Rauchgasströmung 16 auf ein im Thermalölkreis 21 als Wärmeträgermedium zirkulierendes Thermalöl 22 und in der zweiten Wärmetauschereinheit 20 ein Wärmeübergang von dem Thermalöl 22 auf eine durch die zweite Wärmetauschereinheit 21 hindurch geleitete Kesselwasserströmung 23 erfolgt.The flue gas flow 16 is passed through a flue gas cleaning device 17 and finally discharged into the environment. Between the anode ring furnace 10 and the flue gas cleaning device 17, the flue gas flow 16 is passed through a first heat exchanger device 18, which comprises a first heat exchanger unit 19 and a second heat exchanger unit 20. The heat exchanger units 19 and 20 are connected via a thermal oil circuit 21, so that in the first heat exchanger unit 19, a heat transfer from the flue gas flow 16 on a circulating in the thermal oil circuit 21 as a heat transfer medium thermal oil 22 and in the second heat exchanger unit 20, a heat transfer from the thermal oil 22 takes place on a guided through the second heat exchanger unit 21 boiler water flow 23.

In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich nachgeordnet der Rauchgasreinigungseinrichtung 17 eine zweite Wärmetauschereinrichtung 24. Die Wärmetauschereinrichtung 24 weist ebenfalls eine erste Wärmetauschereinheit 25 und eine zweite Wärmetauschereinheit 26 auf, die über einen Thermalölkreis 21 unter einander verbunden sind und somit unter Zwischenschaltung des Thermalölkreises 21 einen Wärmeübergang von der Rauchgasströmung 16 auf die Kesselwasserströmung 23 ermöglichen. Die Wärmetauschereinheiten 20 und 26 sind jeweils mit einer Bypass-Einrichtung 27 versehen.In the embodiment shown in the drawing is located downstream of the flue gas cleaning device 17, a second heat exchanger means 24. The heat exchanger device 24 also has a first heat exchanger unit 25 and a second heat exchanger unit 26 which are connected via a thermal oil circuit 21 with each other and thus with the interposition of the thermal oil circuit 21st allow a heat transfer from the flue gas flow 16 to the boiler water flow 23. The heat exchanger units 20 and 26 are each provided with a bypass device 27.

Durch die Bypass-Einrichtungen 27 wird eine geregelte Aufteilung der Kesselwasserströmung 23 in eine Hauptströmung 28 und eine Nebenströmung 29 derart ermöglicht, dass die regelmäßig in Metall ausgeführten Wärmeübertragungsflächen der Wärmetauschereinheiten auf eine Temperatur gehalten werden können, die oberhalb der Taupunkttemperaturen der im Rauchgas enthaltenen sauren Bestandteile lieget.By means of the bypass devices 27, a regulated division of the boiler water flow 23 into a main flow 28 and a secondary flow 29 is made possible in such a way that the heat transfer surfaces of the heat exchanger units, which are regularly made of metal, can be kept at a temperature above the dew point temperatures of the acid constituents contained in the flue gas lieth.

In der der Kühlzone 13 entnommenen Heißgasströmung 15 befindet sich nachgeordnet einer Wärmetauschereinrichtung 30, die zur Temperierung einer Thermalölströmung 31 dient, welche für den Betrieb einer hier nicht näher dargestellten Einrichtung zur Herstellung von Rohanoden verwendet wird, eine weitere Wärmetauschereinrichtung 32. Über die Wärmetauschereinrichtung 32 erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ohne Zwischenschaltung eines zirkulierenden Wärmeübertragungsmediums eine unmittelbare Wärmeübertragung auf die Kesselwasserströmung 23. In the cooling zone 13 removed hot gas flow 15 is located downstream of a heat exchanger device 30, which is used for temperature control of a thermal oil flow 31, which is used for the operation of a device not shown here for the production of raw anode, another heat exchanger device 32. Via the heat exchanger device 32 takes place in the illustrated embodiment, without the interposition of a circulating heat transfer medium an immediate heat transfer to the boiler water flow 23rd

Claims

Patentansprüche claims 1. Verfahren zur Nutzung der im Betrieb eines zumindest eine Aufheizzone (11), eine Feuerzone (12) und eine Kühlzone (13) umfassenden Anoden-Ringofens (10) entstehenden Abwärme, bei dem eine aus dem Anoden-Ringofen abgeführte Heißgasströmung zur Temperierung einer einem thermischen Kraftwerk zugeführten Wasserströmung (23) verwendet wird.1. A method for using in operation of at least one heating zone (11), a fire zone (12) and a cooling zone (13) comprehensive anode ring furnace (10) resulting waste heat, wherein a discharged from the anode ring furnace hot gas flow for the temperature of a a thermal power plant supplied water flow (23) is used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a dur c h g e k e nn z e i c hn e t, dass zur Temperierung der Wasserströmung (23) eine aus der Feuerzone (12) oder der Aufheizzone (11) abgeführte Rauchgasströmung (16) verwendet wird.2. Method according to claim 1, wherein a flue gas flow (16) discharged from the fire zone (12) or the heating zone (11) is used to control the water flow (23). 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a dur c h g e k e nnz e i c hn e t, dass die Rauchgasströmung (16) durch eine einer Rauchgasreini- gungseinrichtung (17) vorgeordnete Wärmetauschereinrichtung (18) geleitet wird. 3. The method according to claim 2, since durge chgeke nnz eic hn et that the flue gas flow (16) by a flue gas cleaning device (17) upstream heat exchanger device (18) is passed. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a dur c h g e k e nn z e i c hn e t, dass die Rauchgasströmung (16) durch eine der Rauchgasreinigungs- einrichtung (17) nachgeordnete Wärmetauschereinrichtung (24) gelei- tet wird.4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the flue gas flow (16) is passed through a heat exchanger device (24) arranged downstream of the flue gas cleaning device (17). 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, d a dur c h g e k e nn z e i c hn e t, dass in der Wärmetauschereinrichtung (18) in einer ersten Wärmeübergangsphase ein Wärmeübergang von der Rauchgasströmung (16) auf ein Wärmeträgermedium (22) erfolgt und in einer zweiten Wärmeübergangsphase ein Wärmeübergang vom Wärmeträgermedium auf die Wasserströmung (23) erfolgt.5. The method of claim 3 or 4, da dur chgeke nn zeic hn et, that in the heat exchanger device (18) in a first heat transfer phase, a heat transfer from the flue gas flow (16) to a heat transfer medium (22) and in a second heat transfer phase, a heat transfer from the heat transfer medium to the water flow (23). 6. Verfahren nach Anspruch 5, d a dur c h g e k e nnz e i c hn e t, dass in der zweiten Wärmeübergangsphase der Wärmeübergang lediglich auf eine veränderbare Teilmenge der Wasserströmung erfolgt.6. The method according to claim 5, characterized in that the heat transfer takes place in the second heat transfer phase only to a variable subset of the water flow. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, d a dur c h g e k e nnz e i c hn e t, dass die Teilmenge der Wasserströmung so eingestellt wird, dass die Temperatur an Wärmeübergangsflächen der Wärmetauschereinrichtung (18) oberhalb der Taupunkttemperaturen definierter Rauchgaskomponenten liegt.7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the subset of the water flow is adjusted so that the temperature at heat transfer surfaces of the heat exchanger device (18) is above the dew point temperatures of defined flue gas components. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a dur c h g e k e nnz e i c hn e t, dass zur Temperierung der Wasserströmung (23) eine aus der Kühlzone (13) abgeführte Heißgasströmung (15) verwendet wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, since dur chgeke nnz eic hn et, that for controlling the temperature of the water flow (23) from the cooling zone (13) discharged hot gas flow (15) is used. 9. Verfahren nach Anspruch 8, d a dur c h g ek ennz e i c hnet, dass die Heißgasströmung (15) durch eine Wärmetauschereinrichtung (32) geleitet wird, die einer zur Temperierung einer Einrichtung zur Herstellung von Rohanoden dienenden Wärmetauschereinrichtung9. The method according to claim 8, characterized in that the hot gas flow (15) is passed through a heat exchanger device (32), which is used for controlling the temperature of a device for producing raw anode heat exchanger device (30) nachgeordnet ist.(30) is subordinate. 10. Vorrichtung zur Nutzung der im Betrieb eines zumindest eine Aufheizzone (11), eine Feuerzone (12) und eine Kühlzone (13) umfassenden Anoden-Ringofens (10) entstehenden Abwärme mit einer Wärmetauschereinrichtung (18, 24, 32) an die eine Heißgas aus dem10. Apparatus for utilizing the heat generated during operation of an at least one heating zone (11), a fire zone (12) and a cooling zone (13) comprising anodes ring furnace (10) with a heat exchanger means (18, 24, 32) to a hot gas from the Anoden-Ringofen abführende Heißgasleitung und eine zu einem thermischen Kraftwerk Kesselwasser (23) führende Wasserleitung angeschlossen sind.Anode ring furnace laxative hot gas line and a to a thermal power plant boiler water (23) leading water line are connected. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a dur c h g ek ennz e i c hnet, dass die Heißgasleitung durch eine an die Feuerzone (12) oder die Aufheizzone (11) angeschlossene Rauchgasleitung gebildet ist.11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the hot gas line is formed by a flue gas duct connected to the fire zone (12) or the heating zone (11). 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, d a dur c h g ek ennz e i c hnet, dass die Wärmetauschereinrichtung (18) einer Rauchgasreinigungs- einrichtung (17) vorgeordnet ist.12. Device according to claim 10 or 11, characterized in that the heat exchanger device (18) is arranged upstream of a flue gas cleaning device (17). 13. Vorrichtung nach einem Ansprüche 10 bis 12, d a dur c h g ek ennz e i c hnet, dass eine weitere Wärmetauschereinrichtung (24) der Rauchgasreini- gungseinrichtung(17) nachgeordnet ist. 13. The device according to any one of claims 10 to 12, since dur chg ek ennz eic hnet, that a further heat exchanger means (24) of the flue gas cleaning device (17) is arranged downstream. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, d a dur c h g ek ennz e i c hnet, dass die Wärmetauschereinrichtung (18, 24) eine erste und zumindest eine weitere Wärmetauschereinheit (19, 25; 20, 26) umfasst, wobei in der ersten Wärmetauschereinheit (19, 25) ein Wärmeübergang von der Rauchgasströmung (16) auf ein Wärmeträgermedium (22) erfolgt und in einer zweiten Wärmetauschereinheit (20, 26) ein Wärmeübergang vom Wärmeträgermedium auf die Wasserströmung (23) erfolgt.14. Device according to claim 12, characterized in that the heat exchanger device (18, 24) comprises a first and at least one further heat exchanger unit (19, 25, 20, 26), wherein in the first heat exchanger unit (19 , 25) a heat transfer from the flue gas flow (16) to a heat transfer medium (22) takes place and in a second heat exchanger unit (20, 26) there is a heat transfer from the heat transfer medium to the water flow (23). 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, d a dur c h g ek ennz e i c hnet, dass die weitere Wärmetauschereinheit (20, 26) mit einer Bypass- Einrichtung (27) versehen ist, die zur Einstellung einer durch die Wärmetauschereinheit hindurch geleiteten Teilmenge des Kesselwassers (23) dient.15. Device according to claim 14, characterized in that the further heat exchanger unit (20, 26) is provided with a bypass device (27) which can be used to set a subset of the boiler water (23) passed through the heat exchanger unit. serves. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, d a dur c h g ek ennz e i c hnet, dass die Heißgasleitung durch eine an die Kühlzone (13) angeschlossene Heißgasleitung gebildet ist.16. Device according to one of claims 10 to 15, d a dur c h g ek ennz e i c hnet that the hot gas line is formed by a to the cooling zone (13) connected hot gas line. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a dur c h g ek ennz e i c hnet dass die Wärmetauschereinrichtung (32) einer zur Temperierung einer Einrichtung zur Herstellung von Rohanoden dienenden Wärmetauschereinrichtung (30) nachgeordnet ist. 17. Device according to claim 16, characterized in that the heat exchanger device (32) is arranged downstream of a heat exchanger device (30) serving for tempering a device for the production of raw nodules.
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