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Verfahren und Vorrichtung zur zonenweisen Ausnutzung der fühlbaren Wärme von glilhendem Koks 11. dgl.
Es ist bekannt, die Wärme des aus Retorten, Kammern und Koksofen kommenden glühenden
Kokses dadurch nutzbar zu machen, dass man unbrennbare Gase über den Koks führt und diese Gase einer Kesselanlage zuführt. Da bei diesen Einrichtungen das gesamte Temperaturgefälle des Kokses von etwa 10000 C bis etwa 2000 C ausgenutzt wird, so sind ausserordentlich grosse Mengen unbrennbarer
Gase für die Wärmeübertragung nötig und auch sehr grosse Dampfkesselanlagen. Der dadurch entstehende hohe Anlagepreis wägt in den meisten Fällen den Nutzen aus der wiedergewonnenen Wärme zum grossen Teil auf.
Es ist zwar bekannt, die Wärme von Koks zonenweise abzuführen, aber dies geschieht bei den bekannten Einrichtungen nicht in in sieh geschlossenen Kreisläufen, sondern es kehren bei allen diesen Einrichtungen die abgekühlten Gase aller Zonen wieder in ein und dasselbe Gebläse zurück. Dadurch treten verhältnismässig kalte Gase auch durch die heisseste Zone, wodurch der Gesamtwirkungsgrad auf dem Kessel wesentlich herabgesetzt wird und somit die die Wärme aufnehmenden Flächen des Kessels wesentlich grösser sein müssen als bei der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Da bei den bekannten Einrichtungen nur ein Gebläse für sämtliche Zonen vorhanden ist. so muss dieses auch voll in Betrieb bleiben, wenn nur einzelne Zonen ausgenutzt werden sollen.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird nicht das ganze Temperaturgefälle des glÜl1en- den Kokses mit einem Male ausgenutzt, sondern es wird das Gefälle in mehrere Stufen zerlegt, die gleichzeitig und kontinuierlich ausgenutzt werden. In der ersten Stufe, die etwa die Temperaturen von 1000 bis zu 700 C umfasst, wird die Wärme des Kokses einer Hoehdruckkesselanlage zugeführt. In der zweiten Stufe von etwa 700 bis 3000 C wird die Wärme einem Wasservorwärmer zugeführt, dessen Wasser gege- benenfalls dam Hochdruckkessel als Speisewasser dient.
Das letzte Temperaturgefälle wird durch Ablöschen des Kokses mit warmem Wasser bzw. niedrig gespanntem Dampf bewirkt, wobei der entstehende Wasserdampf dazu dient, den Luftabschluss zu bewirken und damit zu verhindern, dass der Koks an der Luft verbrennt. Eine Ausnutzung dieser letzten Wärmestufe lohnt sieh nicht.
Gemäss der Erfindung wird jedem der Wärmeaufnehmer die Wärme der ihm zugeordneten Wärmezone des Kokses durch je einen in sich geschlossenen und von einem besonderen Gebläse bewegten Gasstrom zugeführt. Durch diese Unterteilung des gesamten Wärmegefälles in mehrere Stufen wird die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wesentlich erhöht.
Zwei beispielsweise Ausführungsformen derartiger Anlagen sind in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform, bei der der glühende Koks teilweise auf einem Treppenrost und teilweise auf einem Wanderrost ruht. Bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 2 wird lediglieh ein Treppenrost für den Koks benutzt.
Was zunächst die Ausführungsform nach Fig. 1 anbelangt, so ist hier ein Einwurftrichter j ! vorgesehen, unter dem ein Treppenrost 2 zur Aufnahme des glühenden Kokses dient. Der Trichter 1 ist durch eine Klappe 3 luftdicht abzuschliessen. Über dem Treppenrost 2 liegen die Heizröhren eines Hoch-
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Gebläse zieht bei 9 die so abgekühlten Gase wieder zurück. Diesen ständig zirkulierenden inerten Gasen können noch weitere inerte Gase, vorzugsweise Rauchgase einer Feuerungsanlage, zugeführt werden, damit im ganzen Kühlraum immer etwas Überdruck gegen die Atmosphäre herrscht und gegebenenfalls ein Verlust an inerten Gasen ersetzt wird.
Gegebenenfalls kann noch ein Teil der zu beheizenden Röhren des Kessels 5 bei 10 abgezweigt sein und durch eine zusätzliche Brennereinrichtung 11 etwa durch Gasbrenner erhitzt werden, wenn gelegentlich ein forcierter Betrieb des Hochdruckkessels nötig ist.
An den Treppenrost 2. schliesst sich ein Wanderrost 12 an, der aus einer Kette mit Platten 13 od. dgl. besteht, die über die Kettenräder. M und 15 läuft. Auf diesem Rost wird die zweite Temperaturstufe ausgenutzt, u. zw. wiederum dadurch, dass durch ein eigenes Gebläse 16 mittels der Leitung 11 inerte
Gase durch den Rost 12 und die auf ihm liegende glühende Koksschicht geblasen werden, welche Gase dann eine Wasservorwärmvorrichtung 18 umspülen und bei 19 wieder in das Gebläse 16 eintreten. Auch dem Gebläse dieser-Stufe können Rauchgase irgendeiner Feuerungsanlage zugeführt werden, damit auch in diesen Räumen Überdruck gegen die Atmosphäre und gegen den Nasslöschraum herrscht, um unnötiges
Uberrteten von Dampf der letzten Stufe, der Nasslöschstufe, in den Kühlraum zu vermeiden.
Die Wasser- vorwärmvorrichtung kann dazu dienen, den Hochdruckkessel mit Speisewasser zu versehen.
Der von dem Wanderrost 12 kommende Koks fällt sodann in einen Bunker 20, der unten durch einen Drehschieber 21 verschlossen ist. Über dem Bunker 20 ist ein Abzugsrohr 22, in dem zwei Klappen 23 und 24 liegen. Die Klappe 23 ist mit der Klappe 21 durch das Gestänge 25 verbunden, u. zw. derart, dass, wenn die eine Klappe zu ist, die andere geöffnet ist, und umgekehrt.
Durch die Düseneinrichtung 26 kann zweckmässig warmes Wasser auf den glühenden Koks im
Bunker 20 gespritzt werden bzw. kann durch die Düse 27 Niederdruckdampf durch den Koks geblasen werden, um ihn vollständig abzukühlen. Der entstehende bzw. erhitzte Dampf entweicht dabei teilweise durch das Abzugsrohr 22, erfüllt aber mit einer niederen Spannung den ganzen Raum 28 über dem
Bunker 20 und schliesst diesen gegen Lufteintritt ab.
Die Klappe 24 ist durch das Gestänge 29 mit der Klappe 3 verbunden, wiederum in der Weise, dass, wenn eine Klappe offen, die andere geschlossen ist, und umgekehrt.
Die Wirkungsweise ist folgende :
Der aus der Retorte bzw. dem Koksofen kommende glühende Koks fällt nach Öffnung der Klappe 3 zunächst in den Trichter 1 und damit auf den Treppenrost 2. Der Ventilator 6 bläst unbrennbares Gas durch den Rost und den Koks, und dieses Gas umströmt die Heizröhren 4 des Hochdruckkessels 5 und gibt seine fühlbare Wärme an diese ab. Dadurch wird Hochdruckdampf erzeugt. Auf dem Rost 2 erfolgt die Abkühlung des glühenden Kokses von etwa 10000 bis 600 bzw. 7000 C. Der Koks fällt dann auf den
Wanderrost 12, der ihn mitnimmt und durch den mittels des Gebläses 16 gleichfalls unbrennbare Gase eventuell mit Zusatz von Rauchgasen geblasen werden, die die Vorwärmeröhren 18 umziehen und ihre
Wärme an diese abgeben.
Von dem Wanderrost 12 fällt über das Kettenrad 15 der Koks allmählich herunter in den Bunker 20, wo er entweder durch Warmwasser aus den Düsen 26 oder durch Niederdruck- dampf aus den Düsen 27 abgekühlt wird. Der vom Wanderrost kommende Koks hat noch eine Tempe- ratur von etwa 3000. Aus dem Bunker 20 wird der Koks nach seiner Abkühlung auf etwa 1000 C durch die Klappe 21 abgezogen. Wird diese geöffnet, so schliesst sich durch das Gestänge 25 die Klappe 23, so dass von oben her keine Luft eintreten kann. Der Raum 28 ist ständig mit dem aus dem heissen Koks durch Bespritzen mit Wasser bzw. mit Dampf entstehenden Wasserdampf angefüllt, wodurch der Luft- abschluss gesichert ist. Ein weiterer Abschluss erfolgt durch den Überdruck der zusätzlich an- gesaugten Gase.
Bei Öffnung der Klappe 3 schliesst sich die Klappe 24 und verhindert, dass durch die Öffnung 22
Luft eingesaugt wird. Ferner kann noch durch eine besondere Einrichtung die Klappe 23 mit der Klappe 24 in solcher Verbindung stehen, dass stets, wenn eine dieser beiden Klappen geöffnet ist, die andere ge- schlossen bleibt.
Die Klappen 23 und 24 stehen miteinander in solcher Verbindung, dass beide Klappen nie gleich- zeitig geschlossen sein können ; wenn daher eine der Klappen 23, 24 geschlossen ist, muss die andere Klappe offen stehen. Dies ergibt folgende Abhängigkeit aller Klappen 3, 23,24, 21 untereinander : 1. ist Klappe 3 offen, so ist Klappe 24 geschlossen, daher Klappe 23 offen und Klappe 21 geschlossen ; 2. ist Klappe 21 offen, so ist Klappe 23 geschlossen, daher Klappe 24 offen und Klappe 3 geschlossen ; 3. sind die Klappen 23 und 24 offen, so ist Klappe 3 und Klappe 21 geschlossen. Im Falle 1 und 2 ist also das Klappensystem 23,
24 geschlossen und man sieht, dass von den drei Klappensystemen 3,21 und 23, 24 nur eines immer offen sein kann.
In Fig. 1 ist eine Einrichtung angedeutet, die den eben angedeuteten Zusammenhang zwischen
Klappe 23 und 24 herstellt. Auf den Wellen der Klappen 23 und 24 sitzt je eine eigenartig ausgebildete
Kurvenscheibe 40 und 41, von denen jede einen konvexen Teil 40'bzw. 41'und einen konkaven Teil 40" bzw. 41" besitzt. Jeder konvexe Teil der einen Scheibe kann in den konkaven Teil der anderen Scheibe eingreifen. Wird beispielsweise durch Öffnen der Klappe 3 die Klappe 24 mittels des Gestänges 29 ge- schlossen, so dreht sich mit der Klappe 24 die Kurvenscheibe 41, und deren konvexer Teil 41'legt sich in
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den konkaven Teil 40"der Kurvenscheibe 40 der Klappe 28 und verhindert die Drehung der Klappe 28 und damit auch die Drehung der Klappe 21.
Ist die Klappe 21 offen und damit durch die Zugstange 25 die Klappe 23 geschlossen, so legt sich der konvexe Teil 40'der Kurvenscheibe 40 in den konkaven Teil 41" der Kurve 41 und verhindert damit eine Drehung der Klappe 24 und eine Öffnung der Klappe 3.
Unter dem Wanderrost j ! 2 ist noch eine weitere Klappe.. 30 vorgesehen, durch die der entstehende Feinkoks abgezogen werden kann. Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 ist die Anordnung im ersten Teil die gleiche, nur wird der Wanderrost gleichfalls von einem Treppenrost 31 gebildet, durch den mittels des Gebläses 16 und der Leitung 17 wiederum inertes Gas geblasen wird, das nach Umspülung der Röhren
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Trommel. 32 vorgesehen, die sich in der Pfeilrichtung langsam dreht und unten den Koks allmählich abnimmt und dem Bunker 20 zuführt, der wieder in derselben Weise eingerichtet ist wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Die Trommel 32 kann gegebenenfalls an ihrem Umfang mit Greifern versehen sein, um den Koks besser mitzunehmen.
Bei beiden Ausführungsformen wandert der eingeworfene glühende Koks allmählich über die beiden Roste und gibt in Stufen seine Wärme an den Hochdruckkessel bzw. an die Wasservorwärmevorrichtung ab.
Gegebenenfalls kann die Unterteilung noch weitergeführt werden, indem man zwischen die beiden ersten Stufen noch eine weitere Stufe zur Erzeugung von Niederdruckdampf einschaltet.
Durch die stufenweise Ausnutzung der Wärme ist es möglich, die wärmeaufnehmenden Apparate in erheblich einfacherer und wesentlich billigerer Form herzustellen. Da obendrein die Abkühlung des Kokses durch inerte Gase nur auf etwa 300 bis 4000 erfolgt, wird die Gebläseleistung erheblich geringer, so dass der wirtschaftliche Wirkungsgrad der Gesamtanlage wesentlich höher wird als wenn die Wärme- ausnutzung in einer einzigen Stufe erfolgt.
Dasselbe Verfahren und dieselbe Vorrichtung kann auch benutzt werden zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme von andern glühenden Massen als Koks, die aus irgendwelchen Brennöfen od. dgl. anfallen. Der glühende Koks kann über die Roste gegebenenfalls auch durch eine besondere Fördervorrichtung geführt werden.
Die Abkühlung des Kokses nach diesem System ergibt einen sehr guten Koks, weil die Nasslöschung des Kokses erst bei einer Temperatur von etwa 3000 erfolgt und dazu noch mit heissem Wasser oder Dampf, so dass hiebei das Wasser oder der Dampf keine zerstörende Wirkung auf den Koks ausüben kann.
Die Stufenlöschung kann auch aufgeteilt werden in Hochdruckdampf, Niederdruckdampf und
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zeitig aus dem Niederdruckkessel Speisewasser für den Hochdruckkessel entnimmt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur zonenweisen Ausnutzung der fühlbaren Wärme von glühendem Koks u. dgl. mittels inerter Gase im kontinuierlichen Betrieb, dadurch gekennzeichnet, dass von mehreren Wärmeaufnehmern, wie Hochdruckkesseln, Niederdruckkesseln, Vorwärmern u. dgl., jeder gleichzeitig je von einem in sich geschlossenen und durch ein besonderes Gebläse bewegten inerten Gasstrom bestrichen wird, dessen besondere Rückführungsleitung an die zugehörige Wärmezone des auf einem oder mehreren Rosten liegenden heissen Kokses angeschlossen ist.
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Method and device for the zonal utilization of the sensible heat of glowing coke 11.
It is well known that the heat emanating from the retorts, chambers and coke ovens is glowing
To make coke usable by passing incombustible gases over the coke and feeding these gases to a boiler system. Since the entire temperature gradient of the coke from about 10,000 C to about 2000 C is used in these devices, extremely large amounts are incombustible
Gases are necessary for heat transfer and also very large steam boiler systems. In most cases, the resulting high system price outweighs the benefits from the recovered heat.
It is known to dissipate the heat from coke zone by zone, but in the known devices this does not happen in closed circuits, but in all these devices the cooled gases from all zones return to one and the same fan. As a result, relatively cold gases also pass through the hottest zone, as a result of which the overall efficiency of the boiler is significantly reduced and the heat-absorbing surfaces of the boiler must therefore be significantly larger than in the device according to the present invention. Since the known devices only have one fan for all zones. this must also remain fully operational if only individual zones are to be used.
In the process of the present invention, the entire temperature gradient of the glowing coke is not used all at once, but the gradient is broken down into several stages, which are used simultaneously and continuously. In the first stage, which includes temperatures from 1000 to 700 C, the heat from the coke is fed to a high-pressure boiler system. In the second stage from around 700 to 3000 C, the heat is fed to a water preheater, the water of which is used as feed water in the high-pressure boiler, if necessary.
The last temperature gradient is brought about by extinguishing the coke with warm water or low-pressure steam, with the resulting water vapor serving to seal off the air and thus prevent the coke from burning in the air. It is not worth making use of this last heat level.
According to the invention, the heat of the heat zone of the coke assigned to it is supplied to each of the heat absorbers by a gas flow which is closed in itself and moved by a special fan. This subdivision of the entire heat gradient into several stages significantly increases the economic efficiency of the process.
Two example embodiments of such systems are shown in the accompanying drawings, u. FIG. 1 shows an embodiment in which the glowing coke rests partially on a step grate and partially on a traveling grate. In the second embodiment according to FIG. 2, only a step grate is used for the coke.
As far as the embodiment according to FIG. 1 is concerned, here is an insertion funnel j! provided, under which a step grate 2 is used to receive the glowing coke. The funnel 1 is to be closed airtight by a flap 3. The heating tubes of a high-
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At 9, the fan withdraws the gases that have been cooled in this way. Further inert gases, preferably flue gases from a furnace, can be added to these constantly circulating inert gases so that there is always a slight overpressure against the atmosphere in the entire cooling space and, if necessary, a loss of inert gases is replaced.
If necessary, some of the tubes of the boiler 5 to be heated can be branched off at 10 and heated by an additional burner device 11, for example by gas burners, if forced operation of the high-pressure boiler is occasionally necessary.
A traveling grate 12 adjoins the step grate 2, which consists of a chain with plates 13 or the like, which over the chain wheels. M and 15 runs. The second temperature level is used on this grate, u. zw. Again by the fact that by means of its own fan 16 by means of the line 11 inert
Gases are blown through the grate 12 and the glowing layer of coke lying on it, which gases then wash around a water preheating device 18 and re-enter the fan 16 at 19. Flue gases from any combustion system can also be fed to the fan of this stage, so that there is overpressure against the atmosphere and against the wet extinguishing chamber in these rooms, too
Avoid getting into the cold room with steam from the last stage, the wet extinguishing stage.
The water preheating device can be used to provide the high-pressure boiler with feed water.
The coke coming from the traveling grate 12 then falls into a bunker 20 which is closed at the bottom by a rotary valve 21. Above the bunker 20 is a flue pipe 22 in which two flaps 23 and 24 are located. The flap 23 is connected to the flap 21 by the linkage 25, u. between. Such that when one flap is closed, the other is open, and vice versa.
Through the nozzle device 26 can expediently warm water on the glowing coke in the
Bunker 20 are injected or can be blown through the nozzle 27 low-pressure steam through the coke in order to cool it completely. The resulting or heated steam escapes partially through the exhaust pipe 22, but fills the entire space 28 above the with a low voltage
Bunker 20 and closes it against air entry.
The flap 24 is connected to the flap 3 by the linkage 29, again in such a way that when one flap is open, the other is closed, and vice versa.
The mode of action is as follows:
The glowing coke coming from the retort or the coke oven falls after opening the flap 3 first into the funnel 1 and thus onto the step grate 2. The fan 6 blows incombustible gas through the grate and the coke, and this gas flows around the heating tubes 4 of the High-pressure boiler 5 and gives off its sensible heat to this. This creates high pressure steam. On the grate 2, the glowing coke is cooled from about 10,000 to 600 or 7000 C. The coke then falls onto the
Traveling grate 12, which takes it along and by means of the fan 16 also non-combustible gases are blown possibly with the addition of flue gases, which move the preheater tubes 18 and their
Give off heat to them.
The coke gradually falls from the traveling grate 12 via the chain wheel 15 into the bunker 20, where it is either cooled by hot water from the nozzles 26 or by low-pressure steam from the nozzles 27. The coke coming from the traveling grate still has a temperature of about 3000. The coke is withdrawn from the bunker 20 through the flap 21 after it has cooled to about 1000.degree. If this is opened, the flap 23 closes through the linkage 25 so that no air can enter from above. The space 28 is constantly filled with the water vapor generated from the hot coke by spraying it with water or with steam, whereby the air seal is ensured. A further closure takes place through the overpressure of the additionally sucked in gases.
When the flap 3 is opened, the flap 24 closes and prevents the opening 22
Air is sucked in. Furthermore, by means of a special device, the flap 23 can be connected to the flap 24 in such a way that whenever one of these two flaps is open, the other one remains closed.
The flaps 23 and 24 are connected to one another in such a way that both flaps can never be closed at the same time; therefore, when one of the flaps 23, 24 is closed, the other flap must be open. This results in the following interdependence of all flaps 3, 23, 24, 21: 1. If flap 3 is open, flap 24 is closed, therefore flap 23 open and flap 21 closed; 2. if flap 21 is open, flap 23 is closed, therefore flap 24 open and flap 3 closed; 3. If the flaps 23 and 24 are open, flap 3 and flap 21 are closed. In cases 1 and 2, the flap system 23 is
24 closed and you can see that only one of the three flap systems 3, 21 and 23, 24 can always be open.
In Fig. 1 a device is indicated which the just indicated relationship between
Flap 23 and 24 produces. On the shafts of the flaps 23 and 24 sits a peculiarly designed one
Cam 40 and 41, each of which has a convex part 40 'or. 41 ′ and a concave part 40 ″ or 41 ″. Each convex part of the one disk can engage the concave part of the other disk. If, for example, the flap 24 is closed by means of the linkage 29 by opening the flap 3, the cam disk 41 rotates with the flap 24, and its convex part 41 ′ lies in FIG
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the concave part 40 ″ of the cam disk 40 of the flap 28 and prevents the rotation of the flap 28 and thus also the rotation of the flap 21.
If the flap 21 is open and thus the flap 23 is closed by the pull rod 25, the convex part 40 ′ of the cam disk 40 lies in the concave part 41 ″ of the curve 41 and thus prevents the flap 24 from rotating and the flap 3 from opening .
Under the traveling grate j! 2 another flap .. 30 is provided through which the fine coke that is produced can be drawn off. In the embodiment of FIG. 2, the arrangement in the first part is the same, only the traveling grate is also formed by a step grate 31, through which inert gas is blown again by means of the fan 16 and the line 17, which after flushing the tubes
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Drum. 32 is provided, which rotates slowly in the direction of the arrow and gradually decreases the coke at the bottom and feeds it to the bunker 20, which is again set up in the same way as in the embodiment according to FIG. 1. The drum 32 can optionally be provided with grippers on its circumference to better take the coke with you.
In both embodiments, the injected glowing coke gradually migrates over the two grates and gives off its heat in stages to the high-pressure boiler or to the water preheating device.
If necessary, the subdivision can be continued by switching on a further stage for generating low-pressure steam between the first two stages.
By using the heat in stages, it is possible to manufacture the heat-absorbing apparatus in a considerably simpler and considerably cheaper form. Since the coke is only cooled to around 300 to 4000 using inert gases, the fan output is considerably lower, so that the economic efficiency of the entire system is significantly higher than if the heat is used in a single stage.
The same method and the same device can also be used to utilize the sensible heat of glowing masses other than coke, which arise from any kiln or the like. The glowing coke can optionally also be conveyed over the grates by a special conveying device.
The cooling of the coke according to this system results in a very good coke, because the wet quenching of the coke only takes place at a temperature of around 3000 and in addition with hot water or steam, so that the water or the steam have no damaging effect on the coke can.
The stage cancellation can also be divided into high pressure steam, low pressure steam and
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takes feed water for the high pressure boiler from the low pressure boiler early.
PATENT CLAIMS:
1. Method for the zonal utilization of the sensible heat of glowing coke u. Like. By means of inert gases in continuous operation, characterized in that several heat absorbers, such as high-pressure boilers, low-pressure boilers, preheaters and. Like., Each is simultaneously brushed by a self-contained inert gas stream moved by a special fan, the special return line of which is connected to the associated heat zone of the hot coke lying on one or more grates.