DE102008004738B4

DE102008004738B4 - Koksofen-Sanierung

Info

Publication number: DE102008004738B4
Application number: DE102008004738.4A
Authority: DE
Inventors: James D. Crane; Robert A. Bloom
Original assignee: VANOCUR REFRACTORIES LLC
Current assignee: VANOCUR REFRACTORIES LLC
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2028-01-17
Also published as: NL2003618A1; CN101225312A; CA2617358C; AU2008200149B2; US20080169578A1; UA95242C2; ZA200800478B; GB0800676D0; NL2001175C2; DE102008004738A1; BRPI0800164A; US7827689B2; CA2617358A1; NL2003617C; BRPI0800164B1; GB2445855A; GB2445855B; RU2008100603A; NL2001175A1; RU2489470C2

Abstract

Verfahren zum Ersetzen einer Koksofendecke einer Verkokungskammer, welches folgendes umfasst: Legen einer ersten Lage Deckenblöcke unter Verwendung wärmebeständiger, modularer dehnungsfester gegossener Blöcke großer Größe, wobei diese gegossenen Blöcke großer Größe dazu ausgelegt wurden, auf dem oberen Teil der benachbarten Heizwände zu ruhen, von denen mindestens eine eine neu hochgezogene Wand ist; Vermörteln der gegossenen Blöcke großer Größe an ihren Platz; Anbringen und Vermörteln nachfolgender Lagen gegossener Deckenblöcke großer Größe auf der ersten Lage Deckenblöcke; und Gießen einer oberen Abdeckung über die gegossenen Deckenblöcke großer Größe; dadurch gekennzeichnet, dass die Deckenblöcke folgendes umfassen: (i) erste im Allgemeinen rechteckige Überbrückungs-Deckenreparaturblöcke großer Größe und (ii) zweite Blöcke, die derart geformt sind, dass sie einen über die Decke führenden Durchgang für den Durchtritt von Gasen von der Verkokungskammer bilden, wobei die Breite jedes der Deckenblöcke größer ist als die Breite der Verkokungskammer.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ersetzen einer Koksofendecke einer Verkokungskammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine sanierte Koksofendecke einer Verkokungskammer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14 sowie eine sanierte Verkokungskammer nach Anspruch 17.
Allgemein betrifft die Erfindung die Sanierung eines Koksofens und insbesondere eine neue, schnellere und effizientere Art und Weise der Sanierung von Heizwänden und Decken bei Koksofenbatterien von der Maschinenseite zur Koksseite, wobei gegossene monolithische Module großer Größe mit einer hohen Abmessungsstabilität, einer vernachlässigbaren Wärmedehnung, einer guten Abriebfestigkeit, einer guten Druckfestigkeit und einer guten Temperaturwechselbeständigkeit im Bereich von –20°C bis 1.565°C verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Viele Koksofenbatterien in den Vereinigten Staaten und weltweit haben ein Alter von mehr als fünfzig Jahren, wobei diese Batterien zum großen Teil aus Silikasteinen hergestellt wurden. Mit zunehmendem Alter beginnen die Silikastein-Heizwände zu zerfallen, und sie benötigen Reparaturen, welche vom Flicken und Aufsprühen von Material, um weitere Rissbildung zu verhindern und den stattfindenden Zerfall zu verlangsamen, bis zum Ersetzen eines Endabschnitts einer Heizwand reichen. Letztendlich werden die Heizwände ersetzt werden müssen. Herkömmlicherweise beinhaltet das Ersetzen ganzer Heizwände die Errichtung einer neuen Heizwand aus Silikasteinen, ein Vorgang, der mit dem Vermauern von über 4.000 Silikasteinen verbunden sein kann und dessen Vollendung bis zu zwei Monate oder länger dauern kann. Es können mehr als 100 verschiedene Formen von Silikasteinen vorhanden sein, und häufig treten Probleme mit den Zulieferern der Silikasteine auf, welche zu einem relativ hohen Prozentsatz zerbrochener Silikasteine führen, was den Vorgang weiter verlangsamt. Aus einer feuerfesten Reparaturmischung hergestellte Steine sind etwas besser, insofern als ein geringerer Prozentsatz der Steine zerbrochen ankommt, aber es müssen nach wie vor Tausende von Steinen mit Hunderten verschiedener Formen vermauert werden, was zu einer langen Ausfallzeit und hohen Kosten führt. Wärmebeständige Blöcke oder Module von großer Größe aus einem dehnungsfesten Material wurden entwickelt, aber diese wurden lediglich für Reparaturen von Stirnwänden verwendet, was bedeutet, dass, wenn Heizwände ersetzt werden mussten, dies mit kleineren Steinen erfolgte.
Verfahren zur Koksofensanierung unter Verwendung von Formsteinen sind aus den Druckschriften EP 0 527 318 A2 , DE 32 42 998 A1 und DE 38 16 396 A1 bekannt. Die Druckschrift DE 41 03 737 A1 offenbart ein gegossenes Reparaturmodul zur Verwendung bei der Reparatur von zwischen den Verkokungskammern in einer Koksofenbatterie angeordneten Heizwänden mit einer aus einem gießfähigen Werkstoff mit hoher Formbeständigkeit hergestellten unitären Struktur, die mehrere vertikale Heizkanäle aufweist.
ZIELE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel dieser Erfindung besteht in der kosteneffektiven Sanierung von Heizwänden und Decken von der Maschinenseite zur Koksseite einer aus Silikasteinen hergestellten Koksofenbatterie, wobei die sanierten Wände und Decken eine bessere Leistung aufweisen werden als die Wände und Decken, die sie ersetzt haben.
Dieses Ziel wird durch ein Verfahren mit der Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1 und eine Koksofendecke mit der Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 14 erreicht.
Genauer besteht ein Ziel dieser Erfindung in der Verwendung gegossener Module großer Größe beim Ersetzen einer Heizwand und in der Verwendung gegossener Blöcke großer Größe beim Ersetzen einer Decke, wobei diese Module und Blöcke aus einem Material hergestellt sind, welches monolithische Module mit einer hohen Abmessungsstabilität, einer vernachlässigbaren Wärmedehnung, einer guten Abriebfestigkeit, einer guten Druckfestigkeit und einer guten Temperaturwechselbeständigkeit im Bereich von –20°C bis 1.565°C schaffen wird. Durch die Verwendung der Module und Blöcke großer Größe aus einem wärmebeständigen Material wird die Reparaturzeit in etwa halbiert, und auch die Kosten werden erheblich gesenkt. Außerdem werden die neuen Heizwände eine bessere Leistung aufweisen als die Wände, die sie ersetzt haben.
Die obigen Ziele und weitere Ziele und Vorteile dieser Erfindung werden offenkundig nach einer Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine recht schematische perspektivische Gesamtansicht einer Koksofenbatterie, von der Teile zur Verdeutlichung entfernt und vereinfacht wurden.
2 zeigt eine Perspektivansicht des vorderen Teils einer Koksofenbatterie, bei welcher drei einander benachbarte Türen entfernt wurden.
3 ist eine Perspektivansicht eines Teils einer Koksofenbatterie, welche den vorderen Teil des in 2 gezeigten Koksofens zeigt, nachdem die Ankerständer neben dem zu sanierenden Teil abgetrennt und entfernt worden sind und nachdem die zugehörigen Verbindungsstangen entfernt wurden, und welche ferner die Verwendung von schwerem Gerät zum Abreißen zweier benachbarter Heizwände bei einem Koksofen zeigt.
4 ist eine Perspektivansicht der Koksofenbatterie, welche zeigt, wie die Luft- und Gasanschlüsse auf der rechten Seite mit einer hochleistungsfähigen industriellen Absauganlage abgesaugt werden und die vorderen Luft- und Gasanschlüsse auf der linken Seite abgedeckt werden, wobei der Baden und die Wände mit Isoliermaterial abgedeckt sind.
5a ist ein vergrößerter Teil von 4, welcher die vorderen Luft- und Gasanschlüsse auf der linken Seite abgedeckt zeigt.
5b–5d sind eine Perspektiv-, Seiten- bzw. Schnittansicht von Luft- und Gasanschlussmodulen.
6a zeigt die Draufsicht eines Reparaturmoduls, welches bei dieser Erfindung verwendet wird.
6b zeigt eine Stirnansicht eines Reparaturmoduls, welche die Feder-Nut-Konfiguration zeigt.
6c zeigt das Modul aus 6a, nachdem Reinigungsanschlüsse ausgeschnitten wurden, und die Ausschnitte oder Stopfen, welche anschließend wieder an ihren Platz vermörtelt werden.
7 ist eine Perspektivansicht, welche zeigt, wie die erste Reihe Module nivelliert wird.
7a zeigt eine alternative erste Lage, welche bei Böden verwendet wird, welche nicht annähernd eben sind.
8a ist eine Perspektivansicht, welche die ersten zwei Reihen Module und die Reinigungsanschlüsse in der ersten Reihe Module zeigt, wobei die sekundären Luftschächte angebracht sind.
8b ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Teils aus 8a.
8c ist eine Perspektivansicht, welche zwei mit den ersten zwei Lagen Module wieder aufgebaute Koksofen-Heizwände zeigt, wobei diese Ansicht auch vertikale Etagenstäbe zeigt, welche aufgestellt wurden, um das Ausrichten und Nivellieren der Module zu unterstützen.
8d und 8e sind Ansichten der gesamten Länge einer Heizwand während der Sanierung, wobei 8d eine oben auf der in der Sanierung befindlichen Heizwand angebrachte ungeradzahlige Lage Module zeigt und 8e eine oben auf der der Sanierung unterzogenen Heizwand angebrachte geradzahlige Lage Module zeigt.
9 ist eine der 8c ähnliche schematische Ansicht, welche jedoch die Heizwände bis zur Deckenhöhe wiederaufgebaut zeigt, wobei vor dem Anbringen der Deckenblöcke die Etagenstäbe entfernt wurden und zur Vereinfachung lediglich einige Lagen gegossener Module großer Größe dargestellt sind.
10 zeigt eine Perspektivansicht eines Teils einer Koksofenbatterie mit zwei fertig gestellten Heizwänden aus Modulen und bei der sich Deckenblöcke an ihrem Platz befinden.
11 ist eine Perspektivansicht eines Teils einer Koksofenbatterie, bei der zwei Heizwände und die Decke mit Modulen und Blöcken großer Größe saniert wurden, wobei der obere Teil der Decke mit bei hohen Temperaturen gießbarem Material gegossen wurde.
12 ist eine Schnittansicht im Wesentlichen entlang der Linie 12-12 in 11, welche eine Kokskammer zeigt, die nach den Prinzipien dieser Erfindung saniert wurde.
Die 13a–13c sind Unteransichten verschiedener Deckenblöcke, wobei 13a zur Bildung einer Rauchöffnung verwendete Blöcke darstellt, 13b zur Bildung von Beschickungsöffnungen verwendete Blöcke darstellt und 13c zur Bildung eines Gasabzugs verwendete Blöcke darstellt.
14 ist eine Schnittansicht im Wesentlichen entlang der Linie 14-14 in 11, welche eine Heizwand und die Decke über ihr zeigt, die nach den Prinzipien dieser Erfindung saniert wurden.
Die 15a–15d zeigen Unteransichten von Deckenmodulen, welche bei der in 14 gezeigten Deckensanierung verwendet wurden.
15e zeigt einen Gleitblock, welcher bei dem in 15d gezeigten Schiebedecken-Modul verwendet wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Allgemeinen
1 zeigt eine Gesamtansicht eines Teils einer herkömmlichen Koksofenbatterie. Die Batterie wird allgemein bei 10 gezeigt. Flüchtige Stoffe, die während des Verkokungsvorgangs abgetrieben werden, strömen von Steigrohren 12 zu einem Sammelrohr 14 zur weiteren Verarbeitung. Die Koksofenbatterie umfasst eine Mehrzahl Verkokungskammern 16 (2), wobei jede Kammer über die Länge der Batterie von der Maschinenseite 18 zur Koksseite 19 (12) verläuft. Jede Verkokungskammer ist leicht konisch und ist mit vollständig entfernbaren Türen an ihren zwei gegenüberliegenden Enden versehen, wobei sich der Kegel ausweitet, zum Beispiel von sechzehn Zoll an der Tür 20 (2) auf der ersten oder Maschinenseite auf neunzehn Zoll an der Tür (nicht gezeigt) auf der zweiten oder Koksseite. Jede Verkokungskammer kann 15 Meter lang sein und kann eine Höhe von 3 bis 6 Meter aufweisen, auch wenn diese Abmessungen bei verschiedenen Koksofenbatterien variieren.
Die Verkokungskammern 16 sind voneinander durch in 2 allgemein bei 22 gezeigte Heizwände getrennt. Bei einer herkömmlichen Batterie sind die Heizwände aus Reihen oder Lagen von Silikasteinen gebildet, mit Hunderten von Steinen für jede Lage. Jede Heizwand weist eine Mehrzahl Heizzüge 30 auf (8d), welche in oberen Öffnungen 24 enden, wobei diese Heizzüge typischerweise zwischen Heizzyklen und Abzugszyklen alternieren. Gas und erhitzte Luft werden in die Heizzüge durch Gasdüsen 57 und Luftanschlüsse 58 in Luft-/Gasanschlussmodulen 59 unten an den Heizzügen eingeleitet. 4 und 5a–5d zeigen die Luft-/Gasanschlussmodule 59, welche unterhalb der Heizwände angeordnet sind, wobei jedes Modul einen Luftanschluss 58 und einen konischen Gasanschluss 56 aufweist, welcher eine Gasdüse 57 aufnimmt. Die Luft und das Gas werden entzündet, wobei das brennende Gas seinerseits die Heizwände auf eine Temperatur typischerweise im Bereich von 2.100 Grad bis 2.500 Grad Fahrenheit (1.150 Grad bis 1.370 Grad Celsius) erhitzt.
Wenn der Verkokungszyklus für eine bestimmte Verkokungskammer abgeschlossen ist, werden die Türen durch einen nicht gezeigten Türmechanismus entfernt, und dann wird eine Druckmaschine 54 von der Maschinenseite in die Verkokungskammer eingeführt, um den Koks aus dem Inneren der Verkokungskammer auszudrücken, wobei der Koks durch einen Kokskuchenführungswagen 25 und dann in einen Löschwagen 27 abgelassen wird. Es sollte hier angemerkt werden, dass die vorangehende Struktur der Koksofenbatterie und die Art und Weise der Bedienung im Stand der Technik gut bekannt sind.
Ein gegenwärtiges Problem beim Betrieb einer Koksofenbatterie ist der fortschreitende Verfall der Heizwände zwischen den Verkokungskammern. In der Vergangenheit wurde in der Praxis eine Heizwand zunächst repariert, indem die Oberfläche mit einem geeigneten Brei aus sprühbarem feuerfestem Material besprüht wurde. Während hierdurch der Verfall der Wandoberflächen der Verkokungskammer verlangsamt wird, wird es letztendlich erforderlich sein, zumindest einen Endabschnitt der Heizwand zu wieder aufzubauen, und letztendlich kann es erforderlich werden, eine ganze Heizwand zu sanieren. Die Reparatur oder die Sanierung der Wand erfolgt, indem der Luft- und Gasstrom zu der Heizwand abgesperrt wird, so dass keine Verbrennung innerhalb der Heizzüge stattfindet, und indem der Bereich, der repariert oder ersetzt werden soll, isoliert wird, indem Wandisolierung auf die Oberfläche der benachbarten Heizwände aufgebracht wird. Die Wand wird entweder mit neuen Silikasteinen oder aus einer feuerfesten Reparaturmischung hergestellten Steinen repariert oder ersetzt. Aufgrund der großen Anzahl Steine, welche bei einer Heizwand verwendet werden, ist dies ein sehr zeitaufwendiger Vorgang, welcher typischerweise ungefähr 2 bis 3 Wochen im Falle der Reparatur einer Stirnwand und 6 bis 8 Wochen oder länger im Falle der Sanierung einer ganzen Heizwand dauert.
Um die Nachteile gewöhnlicher Steine zu beseitigen, wurde ein gegossenes monolithisches feuerfestes Reparaturmodul großer Größe entwickelt. Diese Module sind in der US 5 423 152 A offenbart. Jedes Modul ist aus einer feuerfesten Mischung des Typs gebildet, welcher, wenn er ausgehärtet und angemessen gebrannt ist, eine hohe Abmessungsstabilität und eine gute Temperaturwechselbeständigkeit im Bereich von 0 Grad bis 2.850 Grad Fahrenheit (–17 Grad bis 1.566 Grad Celsius) aufweist. Außerdem ist die Oberfläche der Module beständig gegen Abrieb, wie er während des Ausdrückens von Koks aus der Verkokungskammer am Ende des Verkokungsvorgangs auftreten kann. Jedes gegossene monolithische feuerfeste Reparaturmodul großer Größe umfasst mindestens einen ganzen Heizzug von einer Seite der Heizwand zur anderen Seite und kann zwei oder mehr Heizzüge umfassen, wobei drei Heizzüge typisch für ein Modul für eine nicht am Ende befindliche Wand sind. Andere gegossene Reparaturblöcke können bei Deckenreparaturen verwendet werden, wobei diese Reparaturblöcke auch aus der gleichen oder einer vergleichbaren feuerfesten Mischung hergestellt sind. Somit wird eine Vielfalt von neuartigen gegossenen Reparaturmodulen und -blöcken zur Verwendung bei der Reparatur von Heizwänden zwischen Koksofenkammern und zur Reparatur von Decken über den durch die benachbarten Heizwände begrenzten Verkokungskammern geschaffen. Jedoch wurden diese Module und Blöcke vor dieser Erfindung lediglich zur Reparatur von Stirnwänden bei Koksöfen verwendet.
VERFAHREN ZUM ERSETZEN EINER HEIZWAND
In der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen bezieht sich der Begriff ”gegossenes Modul großer Größe” auf ein Modul, welches aus einer feuerfesten Mischung des Typs gebildet ist, welcher, wenn er ausgehärtet und angemessen gebrannt ist, eine hohe Abmessungsstabilität und eine gute Temperaturwechselbeständigkeit im Bereich von 0 Grad bis 2.850 Grad Fahrenheit (–17 Grad bis 1.566 Grad Celsius) aufweist, wobei die Oberfläche des Moduls beständig gegen Abrieb ist, wie er während des Ausdrückens von Koks aus der Verkokungskammer am Ende des Verkokungsvorgangs auftreten kann, und wobei das Modul großer Größe mindestens einen Heizzug und möglicherweise nicht weniger als drei Heizzüge umfasst und von einer Seite einer Heizwand zur anderen Seite der Heizwand verläuft. Der Begriff ”gegossener Block großer Größe” bezieht sich auf einen bei einer Deckenreparatur verwendeten Block, welcher aus einer feuerfesten Mischung des Typs gebildet ist, welcher, wenn er ausgehärtet und angemessen gebrannt ist, eine hohe Abmessungsstabilität und eine gute Temperaturwechselbeständigkeit im Bereich von 0 Grad bis 2.850 Grad Fahrenheit (–17 Grad bis 1.566 Grad Celsius) aufweist.
Bei dem Ersetzen einer Heizwand wird eine Anzahl vorbereitender Schritte durchgeführt, die nicht in den Zeichnungen dargestellt sind, da es sich um herkömmliche Schritte handelt, welche bei dem Ersetzen einer Koksofenwand mit Silikasteinen eingesetzt werden. So werden die Koksofentüren 20 und Türrahmen 21 an den Enden der benachbarten Verkokungskammern 16 entfernt. Wie in 4 gezeigt, wird eine Isolierung 31 auf die Seiten der nahe gelegenen Heizwände 22 aufgebracht, welche nicht saniert werden, und eine Isolierung 31 kann auch auf den Boden 26 aufgebracht werden. Auch wird zur Vereinfachung der Sanierung und zur Erleichterung des Einführens der Reparaturmodule großer Größe in den zu reparierenden Bereich der Ankerständer 28 an jedem Ende der Heizwand auf Bodenhöhe abgetrennt und zusammen mit den zugehörigen Verbindungsstangen 29 entfernt.
Wie oben ausgeführt, sind die beim Ersetzen von Heizwänden zu verwendenden Module gegossene monolithische Module großer Größe 44, wie sie am besten in 6a gezeigt sind. Der Ofen wird sorgfältig ausgemessen, und die Module 44 werden einzeln in einem eigenständigen Vorgang vor dem Ersetzen der Wand konstruiert. Aufgrund der konischen Form der Ofenwand ist jedes Modul 44 für eine bestimmte Steile oder Stellen in der Ofenwand gebaut. Die Module werden in einer derartigen Konfiguration hergestellt, dass jedes Modul typischerweise einen vertikalen Abschnitt mindestens eines Heizzugs 30 begrenzt, wobei drei Heizzüge pro Modul typisch sind, wie in 6a gezeigt. Wenn sie zusammen gestapelt sind und der Bau der Wand vollendet ist, sind die Öffnungen, welche die Heizzugabschnitte begrenzen, in einer Reihe miteinander angeordnet, um Heizzugabschnitte zu bilden, und jedes Modul ist so ausgebildet, dass, wenn er an seinem Platz ist, jeder Heizzug eine Gasdüse und einen Luftanschluss an seinem unteren Teil aufweist. Es saute angemerkt werden, dass, da die Koksofenkammer eine Verjüngung von ungefähr 3 Zoll aufweist, also an der Koksseite 3 Zoll breiter als an der Maschinenseite ist, es ebenfalls erforderlich ist, die Module so zu bemessen, dass die konische Form der Verkokungskammer berücksichtigt wird.
3 stellt ein neuartiges Merkmal dieser Erfindung dar, bei welchem schweres Gerät 32 eingesetzt wird, um die zu ersetzenden Heizwände zusammen mit der zugehörigen Decke einzureißen und zu entfernen. Auch wenn gezeigt wird, wie zwei Wände eingerissen werden, so kann auch eine einzige Wand eingerissen werden, oder es können mehr als zwei Wände eingerissen werden. Das Mauerwerk wird bis zur Höhe des Bodens 26 der Verkokungskammer entfernt. Die Heizwände der benachbarten Verkokungskammern können vor Abreißen der zu sanierenden Wände mit Isoliermaterial 31 bedeckt werden, wie in 4 gezeigt. Auch kann Blech auf der Isolierung gelegt werden, um die benachbarten Heizwände während des Abreißens der zu sanierenden Wände noch mehr zu schützen. Sobald der Schutt 34 aus dem Inneren des Ofens entfernt wurde, wird eine schwere Absauganlage 36, wie sie schematisch in 4 gezeigt ist, verwendet, um jeglichen verbleibenden Schutt von den Gasdüsen 56 und Luftanschlüssen 58 in dem Boden abzusaugen. Nachdem festgestellt wurde, dass die Gasdüsen 56 und Luftanschlüsse 58 rein und schuttfrei sind, werden sie mit bahnförmigem Material wie einem schweren Papier, Aluminiumblechen oder einer gleichwertigen Lage 38 von ausreichender Stärke bedeckt, um zu verhindern, dass Mörtel in die Düsen fällt und sie verstopft, und das Papier oder die Lage wird an seinem Platz befestigt, wie in 5a gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt werden die benachbarten Wände isoliert, wenn dies nicht früher geschehen ist.
Der Boden wird dann sorgfältig ausgemessen, um zu ermitteln, wie eben er ist. Wenn er relativ eben ist, beispielsweise eine Variation um nicht mehr als 1½ Zoll über die Länge des Ofens aufweist, wird die erste Lage Module 44 gelegt, wie in 7 gezeigt. Zu diesem Zweck werden geeignete Messwerte zwischen der ersten Lage Module und den vorhandenen Wänden festgelegt, um eine geeignete Verjüngung des Ofens sicherzustellen. Die erste Lage Module wird aus den Modulen großer Größe ausgewählt, welche für diese Sanierung gegossen wurden, und die ausgewählten Module werden dann unter Verwendung schweren Geräts wie eines Krans gelegt, um sie zu legen und anschließend die Lage zu Nivellieren und Auszurichten. Wenn der Boden relativ eben ist, können die erste und zweite Lage derart vermörtelt werden, dass die obere Oberfläche der zweiten Lage (8a) eben ist. In diesem Zusammenhang können bis zu ¾ Zoll Mörtel zwischen dem unteren Teil der ersten Lage und dem Boden aufgebracht werden, und ebenso können bis zu ¾ Zoll Mörtel zwischen der ersten und zweiten Lage aufgebracht werden. Der Mörtel zwischen den zusätzlichen Lagen ist vorzugsweise mehr als ¼ Zoll dick.
Die erste Lage kann mit Reinigungsanschlüssen 46 versehen sein. Zu diesem Zweck werden Stopfen 47 ausgeschnitten, wobei diese Stopfen mit geeigneten Markierungen versehen werden, so dass sie nach dem Reinigen und bevor die Wand beheizt wird, zurück an ihre ursprüngliche Stelle vermörtelt werden können. In manchen Situationen ist der Boden 26 nicht ausreichend eben, um eine erste Lage Module großer Größe zu legen. Wenn dies geschieht, kann die erste Lage aus Bodenauskragungen 39 und geeigneten Abschlusskappen 41 zusammengesetzt werden, wobei deren unterer Teil mit einer Maurersäge zugeschnitten werden kann, so dass die Oberseiten eine im Wesentlichen ebene Oberfläche bilden. Wasserwaagen 40 helfen, einen ebenen Aufbau zu beizubehalten, wie in 7 gezeigt, und würden auch bei Bodenauskragungen 39 verwendet.
Nachdem die erste (oder zweite) Lage gelegt wurde, werden vertikale Etagenstäbe 60 (8c) an jeder Lage befestigt, und eine Führung wird befestigt, um die korrekte Ausrichtung beizubehalten. Bei dieser und nachfolgenden Lagen werden die Module so hergestellt und gelegt, dass die vertikalen Fugen zwischen den Modulen nicht zu den Fugen in der Reihe unmittelbar darunter ausgerichtet sind.
Sekundäre Luftschächte 42 können in den Modulen der ersten beiden Lagen angebracht werden, wenn sie bedarfsgemäß gelegt sind, wie in 8a gezeigt. Die sekundären Luftschächte sind aus dem gleichen feuerfesten Material hergestellt, das bei der Herstellung der Module 44 verwendet wird. Schlitze (nicht gezeigt) können in die Module gegossen werden, damit die Luftschächte dort eingesetzt werden können. Die Luftschächte werden dann in ihrem Platz vermörtelt. In jeder anderen Hinsicht, abgesehen von mit ihrer Anordnung in dem Ofen zusammenhängenden Unterschieden in den Abmessungen, sind die übrigen Module im Wesentlichen gleich. Sie sind im Allgemeinen in Form und Abmessungen ähnlich dem, was in der US 5 423 152 A beschrieben wurde.
Die Module 44 sind vertikal mit einer Nut-Feder-Konstruktion zusammengefügt, wobei die obere Oberfläche der ersten Lage Module mit zwei Längsnuten 48 versehen ist, welche jeweils über die Länge einer der Seiten verlaufen, und wobei die Module, welche höheren Lagen als der ersten innerhalb des Ofens entsprechen, passende Nut-Feder-Oberflächen 50, 48 an den unteren bzw. oberen Oberflächen aufweisen, um die Möglichkeit von Emissionen zu reduzieren, wie am besten in 8b gezeigt ist.
Wie in den 8d und 8e zu sehen ist, umfasst jede Lage eine Mehrzahl gegossener Module großer Größe mit mehreren Heizzügen und ein gegossenes Endmodul großer Größe, welches nur einen einzigen Heizzug enthält. So ist in 8d, welche die dritte Lage bei der Sanierung einer Heizwand verwendeter gegossener Module großer Größe zeigt, zu sehen, dass 8 gegossene Module großer Größe 44 vorhanden sind, welche jeweils 3 Heizzüge enthalten, und außerdem ein einziges gegossenes Modul großer Größe 45 vorhanden ist, welches an einem Ende, in diesem Fall der Maschinenseite, angeordnet ist. In 8e, welche die geradzahlige Lage darstellt, ist zu sehen, dass 8 gegossene Module großer Größe 44 vorhanden sind, welche jeweils 3 Heizzüge enthalten, und außerdem ein einziges gegossenes Modul großer Größe 45 vorhanden ist, welches an einem Ende, in diesem Fall der Koksseite, angeordnet ist. In jeder dieser Lagen sind 7 der 8 gegossenen Module großer Größe im Wesentlichen gleich ausgebildet, auch wenn sie eine von der Maschinenseite zur Koksseite fortschreitend abnehmende Breite aufweisen. Jedoch enthält eines der gegossenen Module großer Größe 44 einen Nasenabschnitt 44a, der ausgelegt ist, um neben einem Ankerständer 28 angeordnet zu werden. Sowohl in den in 8e gezeigten geradzahligen Lagen als auch in den in 8d gezeigten ungeradzahligen Lagen ist ein weiteres gegossenes Modul großer Größe 45 vorhanden, welches lediglich einen einzigen Heizzug enthält, wobei diese Module 45 auch einen Nasenabschnitt enthalten, der ausgelegt ist, um neben einem Ankerständer angeordnet zu werden. Der Grund, dass die ungeradzahligen und geradzahligen Lagen alternieren, wobei das Modul 45 zuerst auf der Maschinenseite und dann auf der Koksseite angeordnet ist, liegt darin, dass Enden der Module 44 andere Module überlappen sollen, um Emissionen zu reduzieren und die Stabilität der Heizwand, die saniert wird, zu verbessern. Dies ist ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung.
Es werden so viele Lagen gelegt, wie erforderlich ist, um die Wände bis zur Höhe der Decke zu ersetzen, wobei nur einige in 9 dargestellt sind. Wenn die unteren Abschnitte der Wände fertig gestellt sind, weisen die Wände eine ausreichende Festigkeit auf, um ein Gerüst abzustützen, um eine leichtere Konstruktion höherer Abschnitte der Wände zu ermöglichen. Bezug nehmend auf die 14 und 15, wird jede Wandsanierung fertig gestellt mit, von oben nach unten, Übergangsmodulen 62, 64, 66, Auskragungsmodulen 72 ähnlich den in 7a gezeigten Auskragungsmodulen 39 und Gleitblockmodulen 68, welche Gleitblöcke 70 aufnehmen. Es sollte angemerkt werden, dass jedes der gegossenen Module großer Größe 44, der Übergangsmodule 62, 64 und 66, und der Gleitblockmodule 72 eine große Anzahl Silikasteine ersetzt. Beispielsweise ersetzen die Gleitblockmodule und jedes der Module 44 siebenundzwanzig Silikasteine.
Nachdem die Heizwände bis zur Deckenhöhe ersetzt wurden, befindet sich die obere Oberfläche des oberen Übergangsmoduls 62 im Wesentlichen an der unteren Ebene der Decke. Es ist nun erforderlich, den Deckenabschnitt der Koksofenbatterie wieder aufzubauen, nicht nur über der Heizwand, welche ersetzt wurde, sondern auch zwischen der Heizwand und anderen benachbarten Heizwänden. Diese erste Lage der Decke umfasst zunächst im Allgemeinen rechteckige Überbrückungs-Deckenreparaturblöcke großer Größe 52, welche aus dem gleichen feuerfesten Material hergestellt sind, das bei den Modulen 44 verwendet wird, um einen wärmebeständigen, dehnungsfesten gegossenen Block zu erzeugen. Die Deckenblöcke umfassen ebenfalls mehrere Blöcke 53, von denen einige (13c) derart geformt sind, dass sie einen Durchgang für den Durchtritt von Gasen von der Verkokungskammer zu einem Steigrohr 12 bilden, das über der Decke angeordnet werden soll. Andere (13a) bilden Öffnungen für eine Rauchöffnung. Und andere (13b) bilden Öffnungen zum Beschicken der Verkokungskammern. Die Form und Größe jedes Deckenblocks, der eine Öffnung über der Verkokungskammer bildet, ist in den 13a–13c zu sehen, und es sollte angemerkt werden, dass jeder der gegossenen Blöcke die gleiche Breite aufweist. Es sollte angemerkt werden, dass in 10 vier mit Öffnungen versehene Überbrückungs-Deckenblocklagen gezeigt sind, während in den 13a–13c lediglich drei mit Öffnungen versehene Überbrückungs-Deckenblöcke gezeigt sind. Der Grund hierfür ist, dass unterschiedliche Batterien eine unterschiedliche Anzahl Überbrückungs-Deckenblöcke, typischerweise 3–5 Lagen, erfordern. Jeder dieser Deckenblöcke ist dazu ausgelegt, auf der oberen Oberfläche des Deckenblocks oder der Deckenblöcke unter ihm zu ruhen, und sie werden sich etwas über die Heizkammer erstrecken, da ihre Breite größer ist als die Breite der Verkokungskammer. Es sollte angemerkt werden, dass jede der den Wänden, die saniert werden, benachbarten ursprünglichen Wände mit einem Vorsprung 35 (3) versehen sind, und die untersten Deckenblöcke haben eine Seite, welche auf dem Vorsprung ruht, und die andere Seite des untersten Deckenblocks ruht auf der Übergangslage 62. Zwischen benachbarten Deckenblöcken auf der Übergangslage befindet sich eine Mehrzahl voneinander beabstandet angeordneter Heizzugblöcke 74, welche die Öffnungen 24 aufweisen.
Die Balance der Decke oder des Dachs kann nun fertig gestellt werden, indem zusätzliche Lagen Heizzugblöcke und Deckenblöcke darauf gelegt werden. Die Entsprechung der letzten Lage oder der letzten zwei Lagen kann gegossen werden, wie in 11 gezeigt ist. Dies beseitigt die Notwendigkeit der Verwendung von oben aufliegenden Papieren und reduziert die Undichtigkeit oben. Es sollte angemerkt werden, dass, da das auf dem Dach verwendete Material weder Abrieb noch Druckbelastungen ausgesetzt ist, eine Mehrzahl geeigneter Materialien gewählt werden kann. Bei hohen Temperaturen gießbares Material wird bevorzugt. Das Material kann gemischt und vom Boden zum oberen Teil der Batterie gepumpt werden, oder es können andere Verfahren angewendet werden wie das Mischen der Gießmasse oben auf der Batterie. Nach dem Gießen wird die Gießmasse nivelliert und getrieben, um sich dem Umriss der Krone auf dem vorhandenen oberen Teil der Batterie anzupassen und zu ermöglichen, dass Regenwasser abfließt.
Nach dem Ersetzen der Wand wird der Ankerständer erneut angebracht, wie auch der Türrahmen, Tür und Schott, und das Isoliermaterial wird entfernt.
Ein weiteres einzigartiges Merkmal dieser Erfindung ist die verkürzte nach Reparaturen erforderliche Aufheizzeit. Herkömmlicherweise ist nach einer Sanierung unter Verwendung von Silikasteinen eine Aufheizzeit von bis zu neun Tagen erforderlich, um eine Expansion vor der ersten Beschickung zu ermöglichen. Nach Ersetzen einer Wand mit gegossenen Modulen und Blöcken großer Größe müssen Öfen jedoch lediglich bis zu 48 Stunden, und typischer 24 Stunden, von der anfänglichen Beschickung aufheizen.
Auch wenn diese Erfindung oben beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen gezeigt wurde, sollte klar sein, dass die Anmelderin nicht beabsichtigt, auf die oben beschriebenen und in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Details eingeschränkt zu werden, sondern beabsichtigt, lediglich auf den Umfang der Erfindung eingeschränkt zu werden, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zum Ersetzen einer Koksofendecke einer Verkokungskammer, welches folgendes umfasst: Legen einer ersten Lage Deckenblöcke unter Verwendung wärmebeständiger, modularer dehnungsfester gegossener Blöcke großer Größe, wobei diese gegossenen Blöcke großer Größe dazu ausgelegt wurden, auf dem oberen Teil der benachbarten Heizwände zu ruhen, von denen mindestens eine eine neu hochgezogene Wand ist; Vermörteln der gegossenen Blöcke großer Größe an ihren Platz; Anbringen und Vermörteln nachfolgender Lagen gegossener Deckenblöcke großer Größe auf der ersten Lage Deckenblöcke; und Gießen einer oberen Abdeckung über die gegossenen Deckenblöcke großer Größe; dadurch gekennzeichnet, dass die Deckenblöcke folgendes umfassen: (i) erste im Allgemeinen rechteckige Überbrückungs-Deckenreparaturblöcke großer Größe und (ii) zweite Blöcke, die derart geformt sind, dass sie einen über die Decke führenden Durchgang für den Durchtritt von Gasen von der Verkokungskammer bilden, wobei die Breite jedes der Deckenblöcke größer ist als die Breite der Verkokungskammer.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die gegossenen Blöcke großer Größe derart angeordnet werden, dass durch ein Paar der gegossenen Blöcke großer Größe begrenzte Hohlräume in einer Reihe liegen, um einen der folgenden Bestandteile zu bilden: Steigrohröffnungen, Heizzugblöcke oder Beschickungsöffnungen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner Schritte zur Sanierung von Heizwänden von Verkokungskammern in einer Koksofenbatterie von einem Ende der Kammer zum gegenüberliegenden Ende, welches folgendes umfasst: a) Legen einer ersten Lage gegossener Module großer Größe unter Verwendung wärmebeständiger, dehnungsfester modularer gegossener Module großer Größe, wobei jedes Modul mindestens eine vertikale Öffnung aufweist, welche nach dem Zusammensetzen einen Abschnitt eines Heizzugs begrenzt; b) Festlegen geeigneter Messwerte zwischen der ersten Lage gegossener Module großer Größe und den vorhandenen Wänden, um eine geeignete Verjüngung des Ofens sicherzustellen; c) Vermörteln der gegossenen Module großer Größe an ihren Platz; und d) Wiederholen der Schritte (a) und (c), um nachfolgende Lagen gegossener Module großer Größe zur Erzeugung einer neuen Heizwand anzubringen.
Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die zweite und nachfolgende Lagen gegossener Module großer Größe zu der Lage darunter versetzt werden, so dass die Fugen zwischen den gegossenen Modulen großer Größe nicht zu den Fugen von der Reihe unmittelbar unter der Reihe, die gerade angebracht wird, vertikal ausgerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem vertikal verlaufende Heizzüge gebildet werden, indem gegossene Module großer Größe gestapelt werden, so dass die vertikalen Öffnungen zueinander ausgerichtet werden, um vertikale Heizzüge zwischen den Wänden zu bilden, wobei diese Heizzüge alternativ zum Verbrennen von Heizgasen oder zum Ziehen verwendet werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welchem vor Schritt (a) die vorhandenen Wände mit schwerem Gerät oder Schwermaschinen abgerissen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei welchem die Luftanschlüsse im Boden des Ofens für die Heizzüge vor Schritt (a) mit einer schweren Absauganlage oder Gleichwertigem abgesaugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei welchem vor Beginn des Baus die Gasdüsen und Luftanschlüsse im Boden mit einem schweren Papier, Aluminiumblech oder einer ähnlichen Lage überdeckt werden, um zu verhindern, dass Schutt in die Öffnungen fällt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei welchem das Innere des Ofens vor Herstellung der gegossenen Module großer Größe vermessen wird und die gegossenen Module großer Größe für jede Anlage auf der Basis der ermittelten Maße individuell gefertigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei welchem sekundäre Luftschächte angebracht werden, wenn die beiden ersten Lagen gelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, bei welchem während des Baus Reinigungsanschlüsse aus der ersten Lage gegossener Module großer Größe ausgeschnitten werden und die aus den Reinigungsanschlüssen entnommenen Stopfen wieder an ihren Platz vermörtelt werden, bevor die Heizwände vollständig saniert sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Ofen anfänglich beschickt und lediglich während ungefähr 24 bis 48 Stunden vor der ersten Beschickung aufgeheizt wird, wenn er wieder in Gebrauch genommen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Deckenblöcke Blöcke umfassen, die Öffnungen zum Beschicken der Verkokungskammern bilden, sowie Blöcke zum Bilden eines Durchgangs für den Durchtritt von Gasen von der Verkokungskammer zu einem Steigrohr über der Decke.
Sanierte Koksofendecke einer Verkokungskammer, umfassend aufeinander aufliegende Lagen großer gegossener Deckenblöcke und eine oberen Abdeckung über die gegossenen Deckenblöcke großer Größe gegossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckenblöcke folgendes umfassen: (i) erste im Allgemeinen rechteckige Überbrückungs-Deckenreparaturblöcke großer Größe und (ii) zweite Blöcke, die derart geformt sind, dass sie einen über die Decke führenden Durchgang für den Durchtritt von Gasen von der Verkokungskammer bilden, wobei die Breite jedes der Deckenblöcke größer ist als die Breite der Verkokungskammer.
Sanierte Koksofendecke nach Anspruch 14, bei der die gegossenen Blöcke großer Größe derart angeordnet werden, dass durch ein Paar der gegossenen Blöcke großer Größe begrenzte Hohlräume in einer Reihe liegen, um einen der folgenden Bestandteile zu bilden: Steigrohröffnungen, Heizzugblöcke oder Beschickungsöffnungen.
Sanierte Koksofendecke nach Anspruch 14 oder 15, bei der die Deckenblöcke Blöcke umfassen, die Öffnungen zum Beschicken der Verkokungskammern bilden, sowie Blöcke zum Bilden eines Durchgangs für den Durchtritt von Gasen von der Verkokungskammer zu einem Steigrohr über der Decke.
Sanierte Verkokungskammer eines Koksofens umfassend eine saniere Koksofendecke nach einem der Ansprüche 14 bis 16 und ferner umfassend mindestens eine sanierte Heizwand mit Lagen wärmebeständiger, dehnungsfester, gegossener Module großer Größe wobei Modul mindestens eine vertikale Öffnung aufweist, welche nach dem Zusammensetzen einen Abschnitt eines Heizzuges begrenzt, wobei die gegossenen Module großer Größe an ihrem Platz vermörtelt sind.