DE2416948A1 - Kokskammerofenwand und verfahren zu deren aufbau - Google Patents

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Firma Ceramtec GmbH, 43 Sssen, Lindenallee 45

betreffend:
"Kokskammerofenwand und Verfahren zu-ieferen Aufbau"

Die Erfindung betrifft eine Kokskammerofenwand mit den Kokskammern zugekehrten Außenflächen, zwischen denen sich die einzelnen Heizgaskanäle voneinander trennende Querstege erstrecken.

Bekanntlich besteht eine Koksofenbatterie aus einer Mehrzahl von Kammern, in die die Kohle eingesetzt wird und deren Wandungen von Heizgasen auf weit über 1000° C aufgeheizt werden. Diese Wandungen sind mithin von Heizgaskanälen durchzogen, die je nach Bauart des Ofens ausgelegt sind, im allgemeinen aber vertikal auf- und absteigende, durch horizontale Kanalabschnitte verbundene Züge aufweisen.

Diese Wandungen müssen einer ganzen Reihe von Forderungen genügen. Das Baumaterial muß feuerfest sein, darüber hinaus auch hohen Temperaturwechselbeanspruchungen standhalten. Die mechanische Belastung durch die Ofendecke

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und die auf dieser verfahrbaren Ladeeinrichtungen ist abzufangen, ebenso auch die horizontale Druckbelastung beim Einsetzen der Kohle und insbesondere beim Austragen des
garen Kokses, da der Koks in Form eines mehr oder weniger fest verbackenen Kuchens mittels Ausdrückmaschxnen längs
den Heizwänden herausgeschoben wird. Aufgrund der letztgenannten Verfahrensweise müssen die Wände weitgehend parallel sein, und es sind nur Toleranzen in der Größenordnung von Millimetern zulässig.

Herkömmlicherweise wrden die Heizwände aus teuersten Silikatsteinen unter Verwendung von feuerfestem Mörtel gemauert. Diese Arbeit erfordert den Einsatz teurer Fachkräfte und ist gleichwohl langwierig und insgesamt außerordentlich kostspielig. Darüber hinaus müssen die fertigen Batterien einen sich über Wochen hinziehenden Aufheizvorgang durchlaufen, ehe man sie überhaupt einsetzen kann.

Selbst bei sorgfältiger Beachtung aller Vorsichtsmaßnahmen werden von Zeit zu Zeit Reparaturen erforderlich,
insbesondere an den Stellen nahe der Maschinenseite und
der Koksseite, wo sich die Türen ("Stopfen") der Kokskammern befinden. Denn dort treten sowohl maximale thermische wie auch sehr starke mechanische Beanspruchungen auf. Diese Reparaturen gestalten sich besonders schwierig, weil oft
die zu ersetzenden Steine passend zugerichtet werden müssen; gelegentlich bedient man sich deshalb auch feuerfester Spritzmassen.

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Reparaturen werden erforderlich, wenn sich ein Nebenanschluß von einem Heizgaskanal in eine Kokskammer gebildet hat. Die Ursache eines solchen Nebenschlusses ist meist ein Riß, hervorgerufen durch unterschiedliche thermische Ausdehnung einzelner Teile der Heizwand. Diese Rißbildung läßt sich nicht grundsätzlich beseitigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kokskammerofenwand zu schaffen, bei der die Reparaturanfälligkeit stark vermindert ist und die großenteils maschinell innerhalb kurzer Zeit aufbaubar ist. Mit anderen Worten sollen die Investitionskosten bei der Erstellung und bei den Reparaturen gesenkt werden.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Wand aus relativ großen Einzelelementen zusammengestellt ist, deren vertikale Stoßstellen sich von Heizgaskanal zu Heizgaskanal bzw. von Außenfläche zu Außenfläche durch jeweils einen Quersteg (also dort, wo bei der herkömmlichen Aufmauerung sogenannte "Binder" liegen) erstrecken, und daß alle Stoßstellen durch die Elemente miteinander verklammern de Maueranker überbrückt sind. Der Ausdruck "relativ groß" soll dabei auf die Größe der Steine bezogen verstanden werden, die bei herkömmlichen, gemauerten Wänden verarbeitet werden.

Im Prinzip nimmt man also bewußt in Kauf, daß "Trennungen" an den Stoßstellen vorhanden sind. Diese Trennungen ermöglichen also, daß die einzelnen Elemente relativ zueinander unterschiedlich thermisch expandieren und kontrahieren können, ohne daß unzulässig hohe, zum Bruch führende Spannungen auftreten. Die Trennungen aber sind nicht dort vorgesehen, wo sie gewöhnlich bei herkömmlichen Heizwänden ent-

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stehen, nämlich in dem Wandungsteil zwischen Heizgaskanal und Außenfläche; dort würde nämlich in unzulässiger Weise anstelle der Verkokung eine Verbrennung der eingesetzten Kohle eintreten. Ein Nebenschluß über die Stoßstellen bei der Heizwand gemäß der Erfindung liegt vielmehr im Bereich zwischen zwei Heizgaskanälen vor (wo er aufgrund der geringen Druckdifferenz kaum stört) bzw. zwischen zwei benachbarten Kokskammern, wo er ebenfalls nicht stört. Vorzugsweise wird man die "Trennungen" noch als Labyrinth ausbilden, um den Kriechweg zu verlängern. Die horizontal verlaufenden Trennungen könnten zwar Brücken zwischen den Heizgaskanälen undden Kokskammern bilden, werden aber durch das Gewicht der auf ihnen lastenden Massen immer geschlossen gehalten, so daß die Flammen nicht durchschlagen können.

Durch die nut- und federartige Verklammerung der Maueranker werden die an sich lose nenbenexnanderstehenden Wandhälften zusaramengespannt; die Trennungen können sich dann nicht mehr zu Rissen erweitern. Die Maueranker liegen ihrersäts "lose" in der Masse der Elemente, da sie fertiggebrannt eingesetzt werden. Man kann als Maueranker solche einsetzen, wie sie üblicherweise zur Verankerung einer Ofenauskleidung an einer Meta11sehalung verwendet werden; es ist aber auch möglich, speziell für den erfindungsgemäßen Anwendungsfall zugerichtete Modelle zu schaffen.

Der Aufbau einer solchaiHeizwand gestaltet sich nun besonders einfach, wenn die einzelnen Elemente in situ gefertigt werden. Man kann dabei eine Hilfsschalung für diejenigen Flächenabschnitte eines ersten Elements vorsehen,

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an denen später eine Stoßstelle entsteht; auch die Maueranker werden provisorisch gehaltert. Dann wird das erste Element gegossen, gespritzt und/oder durch Stampfen verdichtet. Die Hilfsschalung wird nach dem Abbinden der Masse entfernt, und die Schalung für das anstoßende Element wird errichtet. Die Maueranker ragen schon mit ihrer einen Hälfte in den Schaltungsraum, während ihre andere Hälfte in das erste Element eingebettet ist. Eine Hilfsschalung für das zweite Element ist nicht erforderlich, weil dieses direkt an das erste, bereits abgebundene Element angegossen, gespritzt oder gestampft werden kann, ohne mit diesem eine materialschlüssige Verbindung einzugehen. Ebensowenig erfolgt ein Kraft- oder Materialschluß mit dem oder den Maueranker (n) .

Es ist, wie der Fachmann ohne weiteres erkennt, durchaus möglich, das beschriebene Verfahren nicht nur für den Aufbau neuer Koksofenbatterien einzusetzen, sondern man kann auch nur eine einzige Wand in einer im übrigen konventionell gemauerten Batterie gemäß der Lehre der Erfindung aufbauen. Es ist sogar möglich, nur bestimmte defekte Teile einer herkömmlich gemauerten Koksofenwand durch ein Wandungsstück zu ersetzen, das gemäß der Lehre der Erfindung aufgebaut wird.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert; diese Zeichnungen sind stark schematisiert, um die Darstellung auf das Wesentliche zu konzentrieren.

Fig. 1 zeigt einen Horizontalschnitt nach Linie 1-1 der

Fig. 2 durch einen einfachen Abschnitt einer Koksofenheizwand gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ist eine Teilseitenansicht der Heizwand, und Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den oberen Bereich zweier nebeneinander liegender Kokskammern mit dem oberen Abschnitt der Heizwand gemäß der Erfindung, um den Anschluß an die Decke zu illustrieren,

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Fig. 5 zeigt eine reparaturbedürftige, in herkömmlicher Weise gemauerte Heizwand, und

Fig. 6 und 7 zeigen schematisch, wie man zu diesem Zweck nach der Lehre der Erfindung vorgeht.

Die Ofenwand befindet sich zwischen zwei (nicht dargestellten) Kokskammern, die von den Außenflächen 10, 12 je einer Ofenwand begrenzt sind. (Am Ende jeder Batterie ist natürlich auch je eine Ofenwand vorgesehen, bei der sich nur auf einer Seite eine Kokskammer, auf der anderen dagegen die Außenabstützung der Batterie befindet.) Vertikal erstrecken sich Heizgaskanäle 14 - 16 - 18 - 20 etc. durch die Ofenwand. Diese Kanäle sind hier alle gleichartig dargestellt. Sie können unterschiedliche Querschnittsformen und -abmessungen besitzen, um etwa brennbare Gase und Luft getrennt bis zu einer Mischungsstelle zu führen; dies hat äaer im Zusammenhang mit der Erfindung keine Bedeutung; nur bei der Herstellung der Schalung wären dann die entsprechenden Formen zu berücksichtigen.

Zuerst wird beispielsweise das aus diesem Grunde schraffiert dargestellte Element 24 in eine entsprechende Schalung eingebracht. Dabei werden die Maueranker - 26, 28, 30 etc. - gehalten von irgendeiner provisorischen Halterung - miteingebettet, jedoch nur etwa bis zur Hälfte ihrer Länge (vgl. Fig. 3). Aufgrund der nut- and federartigen Ausbildung der Ankerkontur sitzt der Anker nach dem Abbinden der Masse natürlich formschlüssig in dieser. Ferner ist zu beachten, daß die Schalung auch den labyrinthartigen Verlauf der Stoßstellen 32, 34, 36, 38, 40 definiert.

Nachdem das erste Element 24 fertiggestellt ist, kann das Einbringen z.B. am anderen Ende der Ofenwand beginnen, solange das Element 24 noch abbindet. Nach dem Abbinden werden zumindest diejenigen Teile der Schalung abgebaut, die im Bereich der Stoßstellen liegen, und auch die HaI-

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terung für die Maueranker kann entfernt werden. Dann wird die Masse beispielsweise für das Element 42 in die zugehörige Schalung eingebracht, wobei die Masse sowohl in die Nuten der Labyrinth-Stoßstellen wie auch der Maueranker eindringt, ohne jedoch eine materialschlüssige Verbindung einzugehen.

Mit den weiteren Elementen wird dann entsprechend ver fahren.

An den Übergangsstellen zu horizontal verlaufenden Heizkanalabschnitten wird man die Stoßstellen natürlich entsprechend anders auslegen (vgl. Fig. 4), was aber für den Fachmann unter Berücksichtigung der oben dargelegten Gesichtspunkte dann ohne weiteres möglich ist.

Bei Aufbau einer neuen Koksofenbatterie kann man Schalungen benutzen, die sukzessive hochgezogen werden; dies verringert den Schalungsaufwand und ermöglicht, das Material möglichst bald an seiner Außenseite zu belüften, damit Feuchtigkeit und Gase beim Abbnden ungehindert entweichen können. An bestimmten Stellen wird es jedoch nicht möglich sein, die Schalung zu entfernen, so etwa, wenn Reparaturarbeiten an einer schon stehenden Koksofenbatterie vorzunehmen sind, wofür das Verfahren gemäß der Erfindung ebenfalls gut geeignet ist. Der Innenraum der Heizgaskanäle ist dann naturgemäß nicht mehr zugänglich. In diesem Falle hat es sich als vorteilhaft erwiesen, für die Schalung einen Holzrahmen zu verwenden, auf den Felder aus Drahtgaze ("Fliegendrahtgitter¹·) aufgenagefc ^werden. Dieses

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Material ist hinreichend stabil für die Schalung, gas- und feuchtedurchlässig beim Einbringen der Masse und bei deren Abbinden sowie hinreichend formbeständig, um dem Druck beim Aufbau der Wand standzuhalten. Die Gaze bleibt dann einfach auf der Innenseite der Heizgaskanäle, da sie durch Eindringen von Masse festhaftet; im Laufe des Betriebs erfolgt dann langsame Oxidation, Verzunderung und Abbau.

Dies wird deutlich, wenn man die Fig. 5-7 betrachtet. Die Heizwand gemäß Fig. 5 ist in Seitenansicht gezteigt; sie ist im wesentlichen aus den längsliegenden "Läufer"-Steinen 50 und den querliegenden "Binder"-Steinen 52 gemacht, wobei für Viele Stellen noch Spezialformen verwendet werden.

An den Stellen 54 )Stirnwand), 56, 58 sind jeweils zahlreiche übereinanderliegende Läufer aus dem Wandverband herausgerissen worden, an der Stelle 60 ist die Wand auf einer erheblichen Höhe auf einer Breite von zwei Läufern und einem Binder herausgebrochen, und noch größer ist der Schaden an den Stellen 62, 64, 66 und im Bereich des Füll-Loches 68.

Fig. 6 bzw. 7 zeigen, wie die Teilstücke einer Heizwand gemäß der Erfindung für die Reparatur "angeflickt" werden. Die Reparaturstellen sind dabei mit dem durch einen Strich 'markierten Bezugszeichen der entsprechenden Stelle an der Heizwand aus Fig. 5 markiert. Die Innenausschalung mit Gaze, die oben erwähnt wurde, ist bei 70 angedeutfit.

- Patentansprüche -

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Claims (5)

• a- Patentansprüche

1. Kokskammerofenwand mit den Kokskainraern zugekehrten Außenflächen, zwischen denen sich die einzelnen Heizgaskanäle voneinander trennende QuerStege erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand aus Einzelelementen (24, 42) zusammengestellt ist, deren vertikale Stoßstellen (32-34-36-38) sichVDn Heizgaskanal (14, 16, 18, 20, 22) zu Heizgaskanal bzw. von Außenfläche (10, 12) zu Außenfläche durch jeweils einen Quersteg erstrecken, und daß alle Stoßstellen durch die Elemente miteinander verklammernde keramische
Maueranker (26, 28, 30) überbrückt sind.

2. Kokskammerofenwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stoßstellen labyrinthartig ausgebildet sind.

3. Verfahren zum Aufbau einer Kokskammerofenwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in situ aus fließfähigen Material gefertigt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Hilfsschalung für den Bereich der Stoßstellen zweier aneinanderstoßender Elemente und für die
provisorische Positionierung der Anker aufgebaut wird,
daß dann ein erstes Element gefertigt wird, daß man dessen Material abbinden läßt, die Hilfsschalung abbaut, die Schalung für das bzw. die anstoßende(n) Element(e) aufbaut und dann das bzw. die letztere(n) fertigt.

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5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Schalung für ein Element aufgebaut wird, dieses gefertigt und die Schalung - soweit zugänglich abgebaut wird, während die Stellen, die nach dem Einbringen des Materials nicht mehr zugänglich sind, aus Drahtgaze aufgebaute Schalung belassen wird.

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