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Koksofen zur Erzeugung von Gas und. Koks mit senkrechten Heizzügen
Die Erfindung bezieht sich auf Koksöfen zur Erzeugung von Gas und Koks mit senkrechten
Heizzügen, in denen auf die Lufteintrittskanäle auswechselbare Düsen aufgesetzt
sind, und wahlweiser Beheizung mittels Stark- und Schwachgas.
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Zweck der Erfindung ist, die Beheizungseinrichtung bei solchen Koksöfen
derart auszubilden, daß die Heizwände auf ihrer ganzen Höhe gleichmäßig beheizt
werden, wobei diese gleichmäßige Beheizung den jeweiligen, Ve@rkolcungsverhäItnissen
leicht angepaßt werden kann. Die bei der Verkokung der Kohle erzeugten Gase ändern,
sich in ihrer Zusammensetzung je nach der Eigenschaft der zu verkokenden Kohle,
der Garungszeit, der Destillationstemperatur und aus anderen Gründen. Erfolgt die
Beheizung der Koksöfen mit den im Koksofen erzeugten Destillationsgasen oder anderen
Starkgasen, so ergibt sich demnach die Aufgabe, den für die Verkokung des Kammerinhaltes
erforderlichen Wärmebedarf diesen jeweiligen, durch die veränderte Zusammensetzung
der Heizgase bedingten verschiedenartigen Brenneigenschaften anzupassen. Starkgas,
das mehr oder weniger Wasserstoff oder Wasserstoff- und Kohlenwasserstoffverbindungen
enthält, - bildet bei der Verbrennung eine kurze heiße Flamme, durch die bekanntlich
eine unerwünschte örtliche Überhitzung der Koksofenwände im unteren Teil der Ofenkammern
erfolgt, wogegen
bei Heizgasen, die größere Mengen von kohlenstoffhaltigen
Verbindungen enthalten, die Verbrennung langsamer verläuft und eine längere Flamme
erzeugt wird, wodurch die Verbrennungswärme gleichmäßiger verteilt wird.
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Es ergibt sich daraus, daß bei derart verschiedenen Zusammensetzungen
der Heizgase entweder eine örtlich zu schnelle Verkokung der Ofenbeschickung bei
unzulässig hohen Temperaturen in bestimmten Teilen des Mauerwerks erfolgt oder aber,
daß die Heizwandzonen eine niedrigere Temperatur als erforderlich ist, erhalten.
Bei derartigen Schwankungen der Zusammensetzung der Heizgase sind auch die bekannten
Regeleinrichtungen zum regelbaren Zuführen der Heizmittel am Fuß der Heizzüge nicht
geeignet, beispielsweise ein mit kurzer Flamme verbrennendes Gas so zuzuführen,
daß eine lange Flamme erzeugt wird.
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Die Erfindung sieht nun vor, bei Koksöfen mit wahlweiser Beheizung
mit Stark- und Schwachgas eine gleichmäßige Beheizung der Ofenkammerwände in der
Höhenrichtung dadurch zu erzielen, daß die Austrittsöffnungen für Verbrennungsluft
mittels etwa in Höhe der Ofensohle auf die Lufteintrittskanäle aufsetzbarer, auswechselbarer
Luftdüsen höher gelegt werden, derart, daß die Luft in einer bestimmten Höhe oberhalb
der etwa in Höhe der Ofensohle endenden Starkgasaustrittsöffnungen in die Heizzüge
mündet. Diese Düsensteine können während des Betriebe ausgewechselt bzw. bei einer
Umstellung auf Starkgasbeheizung aufgesetzt werden. Dadurch wird bei Schwachgasbeheizung
der Verbrennungsbeginn des mit langer Flamme verzögert verbrennenden Schwachgases
in Höhe der Ofensohle gelegt und auch hierfür eine gleichmäßige Höhenbeeheizung
gesichert.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Luftaustrittsöffnungen in den Heizzügen
hat gegenüber den bekannten Einrichtungen, bei denen eine Höherlegung des Verbrennungsbeginnes
durch Anordnung der Starkgasaustrittskanäle oberhalb der Ofensohle erfolgt, den
Vorteil, daß eine pyrogene Zersetzung des Starkgases in den hocherhitzten Heizzügen
vermieden wird. In solchen oberhalb, der Heizzugsohle mündenden Starkgaskanälen
setzen sich leicht erhebliche 11lengen von elementarem Kohlenstoff ab, der ständig
beseitigt werden muß, um die Zufuhr einer gleichmäßigen 'senge Gases durch die Leitungen
aufrechtzuerhalten.
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Es ist zwar bekannt, die Luftaustrittskanäle oberhalb der Starkgasaustrittskanäle
in die Heizzüge münden zu lassen. Hierbei ist jedoch die äußerste Lage der lediglich
zwecks Mengenregelung mit Düsen versehenen Mündungen der Luftaustrittskanäle in
Höhe der Ofensohle vorgesehen. Zeck dieser bekannten, nur für Starkgasbeheizung
vorgesehenen Beheizungseinrichtung ist, eine parallele Aufwärtsbewegung von Gas
und Luft bei langsamer Vermischung zu erzielen.
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Es ist ferner bekannt, bei nur für Starkgasbeheizung ausgebildeten
''erl:o@ungskammer5fen die Verbrennungsluft durch in den Heizzugquer-,vänden (Binder)
angeordnete Kanäle und das Starkgas durch Barunterliegende Starl:gasdüsen zuzuführen.
wobei zwei Starkgasdüsen übereinander vorgesehen sind, von denen die untere den
der zuzuführenden Heizgäsmenge entsprechenden und die obere einen größeren Querschnitt
besitzt. Zweck einer solchen Ausbildung der Beheizungseinrichtung ist ebenfalls,
die Stark-asdüsen dem hohen Temperaturbereich zur Vermeidung von Gaszersetzungen
zu entziehen. Eine Anpassung des Verbrenntingsbegiiines an die bei Schwachgasbeheizung
und bei durch Starkgas verschiedener Eigenschaften entsprechenden Verhältnisse ist
hierbei weder möglich noch vorgesehen.
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1Ian hat auch schon vorgeschlagen, eine Zersetzung des Starkgases.
das durch in die Heizzüge mündende Starkgasdüsen zugeführt wird, dadurch zu vermeiden,
daß die Starkgasdüsen von Schwachgas zuführenden Rohren ummantelt sind.
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Es ist auch bekannt. auf die am Boden der Heizzüge mündenden Luft-
und Gaszuführungen sich nach oben verjüngende. auswechselbare 'Mischdüsen
aufzusetzen.
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Schließlich ist es auch bekannt, bei senkrechten Verkokungskammeröfen
mit `ch«-achgasbeheizung durch Anordnung von regelbaren Öffnungen in den Trennwänden
der Schwachgas und Luft den Heizzügen zufÜhrenden waagerechten Kanäle eine Vorverbrennung
zwecks Einstellung dl-rB el:eizungstemperatur im unterenTeil der Ofenkammern zu
erzielen.
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Gegenüber diesen bekannten Einrichtungen vereinigt die erfindungsgemäße
Belieizungseinrichtung die Vorteile einer einfachen Ausbildung und der Möglichkeit
einer C-mStellung der Beheizung von Sch«-achgas auf Starkgas und umgekehrt, wobei
in beiden Fällen der Verbrennungsbeginn durch entsprechende Bemessung der Länge
der aufzusetzenden Luftdüsen oder ohne diese in Anpassung an die Eigenschaft des
vorhandenen Heizgases erfolgen kann.
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Die gemäß der Erfindung auf die Lufteintrittsöffnungen aufsetzbaren
Düsensteine bestehen vorzugsweise aus Silirranit und sind entsprechend der sog.
Horizontalkonizität von der Maschinenseite zur Koksseite der Ofenbatterie so kalibriert,
daß eine gleiclimäßige
Beheizung der ganzen Heizwand entsprechend
dem erforderlichen Wärmebedarf gesichert ist.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausfiihrungsbeispiel
dargestellt.
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Abb,. i zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Teil einer Heizwand
sowie durch einen Teil einer Ofenkammer einer gemäß der Erfindung ausgebildeten
Ofenbatterie; Abb. 2 ist ein vergrößerter Schnitt nach Linie II-II der Abb. i; Abb.
3 stellt einen zusammengesetzten senkrechten OOuerschnitt durch eine Ofenbatterie
mit Schnitten A-A und B-B nach Abb. i dar; Abb,. q. zeigt eine vergrößerte Ansicht
der erfindungsgemäß ausgebildeten Kanalaufsätze mit dem zum Auswechseln des Aufsatzes
erforderlichen Arbeitsgerät.
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In den Zeichnungen ist eine; Kokso@fenbatterie mit Verkokungskammern
1o dargestellt, die in üblicher Weise in abwechselnder Reihenfolge, mit dazwischen
angeordneten Heizwänden i i abwechselnd nebeneinanderliegen. Die Heizwände bestehen
aus einer Reihe senkrechter Heizzüge 12, die in Gruppen von vier Heizzügen oben
mit einem waagerechten Kanal 13 verbunden sind, der wiederum durch einen über die
Decke der Ofenkammer 1o führenden Querkanal 14 mit der in derselben Weise ausgebildeten
Nachbarheizwand derselben Ofenkammer verbunden ist.
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Jeder Heizzug ist mit einem unterhalb der Ofenkammer angeordneten,
im wesentlichen parallel dazu verlaufenden Regenerator.15 durch einen Kanal 16 verbunden,
durch welchen die Verbrennungsluft, die in den Regeneratoren vorgewärmt ist, den
Heizzügen zugeführt wird. Jeder Heizzug steht ferner mit einer Heizgaszuführung
in Verbindung, die aus. -senkrechten Kanälen 17 besteht, die mit waagerechten, in
den Pfeilerwänden f9 der Regeneratoren angeordneten Kanälen; 18 verbunden sind.
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Die, Beheizung der Heizwände erfolgt demnach derart, daß den eine
Ofenkammer einschließenden Heizwänden Gas und Luft am Fuße derselben zugeführt wird,
wobei die dabei erzeugten Verbrennungsgase über den Querkanal 14 in die damit verbundene
Heizwand und von dieser in den zugehörigen Regenerator strömen, aus, welchem die
Abgase in den Kamin abgesaugt werden, wobei die Beheizungsrichtung nach einer bestimmten
Zeit umgestellt wird.
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Die Mündungen der Luft- und Starkgaskanäle 16, 17 liegen am Boden
der Heizzüge in gleicher Höhe wie die Ofenkammersohle. Jede dieser Öffnungen ist
mit einem auswechselbaren Düs,ens,tein 22, 23 versehen, der mittels einer langen
Stange 26, die durch die Schaulöcher 2o der Ofendecke eingeführt wird, ausgewechselt
werden kann. Die Mündungen der Kanäle 16, 17 besitzen Schrägflächen, die so ausgebildet
sind, daß sie die unten mit entsprechenden Schrägflächen verschenen Aufsatzdüsen
tragen.
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Sind auf die Luftzuführungen 16 keine Aufsätze aufgesetzt, so kann
demnach die Verbrennung unmittelbar am Fuße der Heizzüge erfolgen. Dieses ist beispielsweise
erforderlich, wenn die Beheizung der Ofenbatterie mittels Schwachgas erfolgt, da
hierbei die Verbrennung mit langer Flamme vor sich geht. Die Zeichnungen zeigen
eine Ofenbatterie mit Beheizung nur mit Starkgas, jedoch kann die Ofenbatterie auch
mit Mitteln zur wahlweisen Beheizung mit Starkgas oder Schwachgas ausgebildet sein.
In einem solchen Fall muß der Regenerator 15 nochmals in der Querrichtung unterteilt
sein, wobei der eine der so unterteilten Regeneratoren mit Luft und der andere mit
Schwachgas beaufschlagt und beide Regeneratoren durch entsprechende Kanäle 16 mit
den Heizzügen verbunden sind.
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Je nach der Zusammensetzung des Heizgases werden bei Beheizung der
Ofenanlage mit Starkgas auf die Luftkanäle 16 kanalartige Düsen 22 aufgesetzt, die
so weit in die Heizzüge hineinragen, als dem der Zusammensetzungg der Heizgase erforderlichen
Verbrennungsbeginn entspricht. Die unteren Enden der Düsenaufsätze 22 sind vorzugsweise
in mehrere Flächen, beispielsweise in vier Flächen 2,4 abgeschrägt. Eine solche
Abschrägung hat den Vorzug, d.aß die am oberen Ende der Düsen vorgesehenen Aussparungen25
zum Eingreifender zum Herausziehen bzw. Einsetzen dienenden Stange 26 stets in einer
für alle Düsen gleichen Richtung liegen, so daß die Stange leicht in die Aussparung
25 eingebracht werden kann, ohne daß erst ein mühsames. Suchen dieser Aussparung
erforderlich ist. Der Querschnitt des Kanals 27 ist so groß ausgebildet, als der
den Heizzügen zuzuführenden Gasmenge entspricht, so: da3 also gleichzeitig der Düsenaufsatz
als Regelkörper dient. Die in die Heizzüge auf eine gewisse Strecke oberhalb der
Heizzugsohle ragende Luftdüse 22 hat die Wirkung, d'aß die Luft gewissermaßen eine
aufsteigende Säule bildet, zu der das unterhalb zugeführte Starkgas sich erst allmählich
zumischt, so daß somit eine verzögerte Verbrennung erfolgt und eine lange Flamme
gebildet wird.