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Verfahren und Koksofen oder -batterie zur Verkokung von kohlenstoffhaltigen
Stoffen; z. B. Kohle Die Erfindung bezieht sich auf die Verkokung von Kohle, insbesondere
zu Hüttenkoks, in Her izontalkammeröfen mit Beheizung der Kammerseitenwände unter
gleichzeitiger Erzeugung von Wassergas mittels von unten in den im Innern der Kammer
befindlichen glühenden Koks eingeleiteten Dampfes.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, Wasserdampf in stehenden Entgasungsretorten
in den glühenden Teil des Inhalts einzuleiten, während der Kern noch nicht vollständig
entgast ist, wobei es aber auf Wassergaserzeugung -nicht abgesehen war, und es ist
auch nicht neu, Wassergas in Horizontalkammeröfen dadurch zu gewinnen, daß Wasserdampf
nach Abgarung des Kokskuchens durch Öffnungen der Seitenwände oder des Bodens der
Verkokungskammern in diese eingeführt wird. Diese Maßnahmen haben aber den Nachteil,
daß die Wassergasbereitung praktisch nur während einer verhältnismäßig kurzen Zeit
möglich ist, die. Menge des so gewonnenen Wassergases also relativ gering ist. Abgesehen
davon werden beim Einleiten von Dampf durch Öffnungen der Kammerseitenwände nur
die Randpartien des Kokskuchens vom Dampf bespült, der - nur in einem kleinen Betrage
umgesetzt - durch den zwischen Kokskuchen und Kammerwand bei Beendigung der Garung
sich bildenden Spalt in den Gassammelrauin entweicht. Es wurde nun gefunden, daß
sich eine erhebliche Erhöhung der Ausbeute an Wassergas im Horizontalkoksofen dadurch
erzielen läßt, daß man den Dampf nicht erst nach Beendigung der Verkokung der Kammerladung,
sondern bereits dann in die Kammer einbläst, wenn nur die äußeren Partien der Kammerladung
verkokt sind, in der Mitte der Kammerladung dagegen noch nicht entgaste Kohle sich
befindet. Dabei - ist Bedacht darauf zu nehmen, daß die Einleitung des Dampfes so
erfolgt, daß ein Durchströmen des verkokten Randes der Kammerladung mit Dampf erzwungen
wird, dieser aber nicht unausgenutzt längs der Kammerwand nach oben entweicht, und
daß der Dampf auch nicht in den nicht verkokten mittleren Teil der Kammerbeschickung
eintritt noch durch diese unzersetzt entweicht.
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Gegenstand der Erfindung ist zunächst ein Verfahren, das, auf der
obigen neuen Erkenntnis sich aufbauend, im wesentlichen darin besteht, daß zwecks
Bereitung von Wassergas in Horizontalkoksöfen aus dem bei der Verkokung von Kohle
anfallenden Koks der Wasserdampf bereits vor Verkokung des inneren Teils der Kammerbeschickung
in die Kammer von unten und im Abstand von den Kammerwänden sowohl als auch von
den Türnähten ire,die beiderseits der mittleren Längsachse der Kammer befindlichen,.
bereits verkoktere und glühenden Seitenschichten der Beschickung .eingeführt wird.
Der
mit dieser Erfindung verknüpfte wesentliche Fortschritt liegt in der Hauptsache
darin, daß die Wassergasbereitung bereits vor Ausgarung des mittleren Teils der
Kammerbeschickung und doch in solcher Weise erfolgen kann, daß der Wasserdampf weder
zwischen der Kammerwand und dem garen Teil der Kammerbeschickung, noch in der Kammermitte
durch den noch unverkokten Teil der Kammer entweichen kann.
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Ferner erstreckt sich die Erfindung auf verschiedene Verbesserungen
an Horizontalkoksöfen, die in bekannter Weise mit von den Enden her gespeisten Dampfzuführungs-
und Cberhitzungskanälen in der Sohle und längs den Kammern versehen sind und gemäß
dem obigen, neuen Verfahren auch zur Gewinnung von Wassergas aus dem glühenden Koks
dienen, wobei diese Verbesserungen auch in den Fällen mit Vorteil anwendbar und
von Nutzen sind, in denen die Wassergasgewinnung nicht entsprechend der vorliegenden
Erfindung erfolgt. Durch diese Verbesserungen wird hauptsächlich eine wirksame Überhitzung
des zu den Dampföffnungen der Kammern gehenden Dampfes und ein Schutz der Dampfwege
gegen Absetzen von Koks oder Asche aus den Verkokungskammern, mit denen diese Dampfwege
in Verbindung stehen, erzielt.
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In den Zeichnungen ist beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, auf die aber letztere nicht beschränkt ist.
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Fig. i ist ein senkrechter Querschnitt durch einen Koksofen der oben
bezeichneten Bauart, der mit den Neuerungen geürnäß der Erfindung versehen ist.
Der Querschnitt geht längs durch eine Kokskammer und die darunterliegenden Regeneratoren
in einer Ebene nach der Linie B-B in Fig. 3.
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Fig.2 ist ein waagerechter Schnitt durch eine der Kokskammern oder.
Retorten (in obigem Sinne) und die anstoßenden Heizwände in einer Ebene nach der
Linie C-C in Fig. i.
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Fig.3 ist ein zusammengesetzter, senkrechter Schnitt in der Längsrichtung
der Ofenbatterie in verschiedenen Ebenen nach den Linien A-A und D-D in Fig. 2,
und Fig. q. ist in vergrößertem Maßstäbe ein senkrechter Schnitt durch die Dampfzutrittskanäle
in einer Ebene nach der Linie D-D in
Fig. 2.
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Die dargestellte Kammerafenbatterie hat liegende Kokskammern 12 mit
mit senkrechten Heizzügen versehenen Heizwänden i i, umsteuerbare Regeneratoren
18 unterhalb der Kammern und in der Querrichtung zur Batterie, d. h. parallel zu
den Kokskammern und den Heizwänden. Der Ofen kann mit Starkgas betrieben «-erden,
das durch die Kanäle 29, Düsen 32 und Öffnungen 31 verteilt wird, oder wahlweise
mit Schwachgas, das in einigen der Regeneratoren vorgewärmt wird. Die Heizzüge (Fig.2)
abwechselnder Heizwände i i .stehen mit den Zügen (Fig. 3) einer benachbarten Heizwand
durch Kanäle 26 in Verbindung, die über die Decke der dazwischentiegenden Kokskammer
12 hinweggehen (Fig.3).
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Alle Heizzüge jeder Heizwand arbeiten gleichzeitig mit Aufwärts- oder
Abwärtsströmung, und wenn die Heizzüge auf einer Seite der Kokskammer mit Verbrennung
oder Aufwärtsströmung arbeiten, so findet in den Heizzügen auf der entgegengesetzten
Seite derselben Kokskammer Abwärtsströmung statt, so daß die Abgase entweichen können.
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Die Regeneratoren 18 sind durch eine mittlere senkrechte Teilungswand
i9 getrennt, und vorzugsweise ist jeder halbe Regenerator noch in eine innere und
eine äußere Abteilung durch eine senkrechte Teilungswand io9 unterteilt, die zwischen
der vorher erwähnten Teilungswand i9 und der Seite der Batterie liegt. Die-Teilungswände
iog erstrecken sich indessen nicht ganz bis zum Boden der über dem Regenerator liegenden
Kokskammer.
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Gemäß der Erfindung sind die Sohlen oder Böden 33 der verschiedenen
Kokskammern oder Retorten 12 j e mit einem Kanal 3¢ versehen. Die verschiedenen
Kanäle 34 erstrecken sich in der Längsrichtung der Kokskammer und von einer Seite
der Batterie zur anderen und bilden Dampfkanäle, die unmittelbar oberhalb der Tragwände
22 der Kokskammern und in der Nähe der Decken der Regeneratoren 18 liegen. Es kann
gleichzeitig Dampf in beide Enden der Kanäle 34 durch Dampfzuleitungsrohre 35 eingeführt
werden, die auf den entgegengesetzten Seiten der Ofenbatterie angeordnet sind und
von denen jedes mit Regelungsventilen 36 versehen ist. Die Austrittsenden der verschiedenen
Dampfzuleitungsrohre 35 sind in abnehmbare, mit Bohrungen versehene Pfropfen 37
eingeführt, die in die entgegengesetzten Enden der Kanäle oder Dampfwege 34 eingesetzt
werden können. Die Kanäle 34 erhalten den Dampf unmittelbar von den Zuleitungsrohren
35, und da sie in der Nähe der heißen, durch die Regeneratorkanäle 23 zu den Heizwänden
strömenden Gase und der Decken der Regeneratoren 18 liegen, so wirken sie als Überhitzungswege,
in denen der durch die Rohre 35 eingeführte Dampf auf eine hohe Temperatur, z. B.
65o° C, überhitzt werden kann. Dadurch, daß Dampfzuleitungsrohre an beiden Enden,
der Kanäle 3¢ vorgesehen sind, kann diesen Kanälen schnell Dampf zugeführt werden,
obwohl sich letzterer nur mit sehr geringer Geschwindigkeit bewegt.
Der
zu beiden Enden der Kanäle 34 zugeführte Dampf strömt zum mittleren Teil dieser
Kanäle und aus diesem mittleren Teil durch eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen
38 in V erteilungszw ischenkanäle 39. Letztere liegen je über den Überhitzungskanälen
34. Es ist vorzuziehen, die Austrittsöffnungen 38 nur in den mittleren Teilen der
Kanäle 34 anzuordnen, um den Dampf zu zwingen; auf eine genügend lange Strecke durch
die Kanäle 34 zu gehen, um die gewünschte Überhitzung des Dampfes zu erzielen. Aus
jedem Verteilungskanal 39 strömt der Dampf durch eine große Anzahl von Verteilungsöffnungen
40, die mit häufigen Zwischenräumen von einem Ende jedes Kanals 39 bis zum anderen
verteilt sind und in ein Paar von waagerechten Verteilungskanälen 41 münden, die
oberhalb jeden Kanals 39 liegen. Die Kanäle 41 erstrecken sich ebenfalls von einer
Seite der Batterie bis zur anderen und liegen oberhalb der zugehörigen Kanäle 39
auf entgegengesetzten Seiten der Mittelachse der Retorte. Jeder waagerechte Kanä.l
41 steht mit dem Innern der zugehörigen Kokskammer oder Retorte mittels einer Reihe
von Austrittsöffnungen 42 in Verbindung, die ebenfalls in großer Zahl mit Abständen
längs jeden Kanals 41 von einem Ende zum anderen, verteilt sind. Wie in Fig. i dargestellt,
sind die Üffnungen 42, die aus den Kanälen 41 in die Kokskammern führen, vorzugsweise
gegen die Kanäle 4o versetzt, die die Verteilungskanäle 39 mit den waagerechten
Kanälen 41 verbinden. Diese Anordnung verhindert das Absetzen von Asche oder anderen
festen Stoffen in den Verteilungskanälen 39 und sorgt außerdem für eine außerordentlich
feine Verteilung des mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit in die entsprechende
Kokskammer einströmenden Dampfes. Die entgegengesetzten Seiten der waagerechten
Kanäle 41 und der Kanäle 39 können durch Pfropfen 43 verschlossen werden, die in
die Seiten der Batterie eingelassen sind. Die Pfropfen 43 können ebenso wie die
Pfropfen 37 beliebig entfernt werden, wenn man irgendeinen der vom Dampf
durchströmten Räume reinigen will. Durch die Anwendung der großen Zahl von öffnungen
42 und 40 wird die Notwendigkeit der Verwendung von Dampfdüsen zur Einführung des
Dampfes in die Kokskammern oder Retorten vollständig vermieden, während gleichzeitig
die Fläche, auf der Dampf in die Beschickung hinein= diffundiert, sehr vermehrt
wird.
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Bei der Entgasung verläuft die Verkokung der Kohle nach innen von
den entgegengesetzten Seiten der Kohlenbeschickung in jeder Kokskammer her, so daß
die Mitte oder der Kern der Beschickung in einem mehr oder weniger backenden oder
klebenden Zustand verbleibt, bis die Beschickung vollständig verkokt ist. Durch
die besonderen Vorrichtungen zur Zuführung und Verteilung des Dampfes gemäß der
Erfindung diffundiert der Dampf in die Seiten der in der Verkokung befindlichen
Kohlenmasse, so daß der hochüberhitzte und verhältnismäßig langsam durchströmende
Dampf frei durch den bereits auf den entgegengesetzten Seiten der-Kohlenbeschickung
gebildeten Koks hindurchströmen kann. Durch die Überhitzung des Dampfes wird eine
unerwünschte Abkühlung der Beschickung vermieden und die Wassergasreaktion befördert.
Außerdem wird verhindert, daß sich die Masse bis zu dem Punkte abkühlt, wo sie an
dem Boden oder den Seitenwandungen der Retorte anhaften würde, so daß jede Schwierigkeit
beim Ausdrücken der Beschickung vollständig beseitigt wird. -Die Batterie ist so
gebaut, daß die notwendige-waagerechte Ausdehnung infolge, der hohen Temperaturen
möglich ist, ohne daß irgendwelche Dampfleitungen sich so öffnen können, daß einKurzschluß
oder eineUndichtigkeit in den Dampfwegen eintreten könnte. Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt,
sind die senkrechten Ausdehnungsverbindungen 44, die die waagerechte Ausdehnung
ermöglichen, auf entgegengesetzten Seiten des Dampfströmungsraumes und entfernt
von allen Dampfwegen angeordnet. Vermöge dieser Bauart kann die notwendige Ausdehnung
stattfinden, ohne daß der Dampfströmungsraum beeinflußt wird.
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Zwecks Best immung des Zeitpunkts, zu welchem bei geschlossener Verkokungsk.ammer
mit dem Dampfzusatz bei dem neuen Verfahren zu beginnen ist, wird bei einer .bestimmten
Verkokungskammer und einer bestimmten Einstellung der Beheizung einmal der Temperaturverlauf
innerhalb der Kokskammer an verschiedenen Stellen der Kammerbreite oberhalb der
Dampfauslässe 42 gemessen. Aus diesem Temperaturverlauf läßt sich unter Berücksichtigung
der jeweiligen Verkäkungsdauer ohne weiteres ermitteln, wann der für das Verfahren
erforderliche Teil der Kammerladung in Koks übergegangen ist. Wie groß dieser Koksteil
sein muß, hängt im Einzelfalle wieder ab von den Betriebsbedingungen der Verkokungskammer
und von der verarbeiteten Kohle.