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Einrichtung zur Erhitzung von mit Gas beheizten Koksöfen u. dgl.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung an mit Gas beheizten Koksöfen u. dgl., die ein Heizsystem aufweisen, in welchem die Heizgase lotrechte Heizkanäle durchströmen und dabei vom unteren Ende jedes Heizkanals gegen dessen oberes Ende ziehen und nach Umkehr ihrer Bewegungslichtung innerhalb desselben Heizkanals aus diesem an dem unteren Ende entweichen.
Gemäss der Erfindung werden die heissen Abgase bei ihrem Austritt an den unteren Enden eines jeden Heizkanals durch eine Röhrenwärmeaustauscheinrichtung hindurchgeführt, wobei an die eintretenden Gase oder einen Teil derselben Wärme abgegeben wird.
Die Rohre dieser Wärmeaustauschvorrichtung oder des Rekuperators sind vorzugsweise von dem den Koksofen od. dgl. tragenden Hauptaufbau eingeschlossen, aber nicht in den Ofen eingebaut ; es ist sonach auch eine Beeinflussung der genannten Teile durch die Ausdehnung und Kontraktion des Ofens nicht möglich und wird vermieden, dass die Hitzebeanspruchungen des Ofens eine Zerstörung oder ein Undiehtwerden des Rekuperatorsystems oder eine andere seine Wirksamkeit schädigende Störung herbeiführen können.
Der Teil des Rekuperators, der von den erwähnten Kanälen oder Rohren gebildet wird, kann so ausgestaltet werden, dass dessen leichte Entfernbarkeit als Ganzes für Zwecke der Untersuchung, Ausbesserung oder Auswechslung von Teilen gewährleistet ist.
Für jede Heizkanaleinheit können ein oder mehrere Rekuperatoren oder es kann ein Rekuperator für zwei oder mehrere benachbarte Heizkanaleinheiten vorgesehen werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Anordnung einer auswechselbaren Düse am oberen Auslass jedes Rekuperators, zu dem Zweck, die Art und Gestalt der Flamme innerhalb der Heizkanaleinheit verändern zu können.
Wenn der Ofen mit Reichgas erhitzt wird, z. B. mit Koksofengas oder Ölgas, kann das Gas in die Heizkanaleinheit durch eine oder mehrere Rohre eingeführt werden, die annähernd bis zur oberen Düse des Rekupatorelementes reicht bzw. reichen ; es kann auch das Gas in einen der Luftkanäle des Rekuperators in beliebiger Höhe desselben unter solchen Bedingungen eingeführt, d. h. das Mengenverhältnis zwischen Gas und der für den Durchtritt durch das Rekuperatorrohr zugelassenen Luft so eingestellt werden, dass eine vorzeitige Verbrennung nicht eintritt.
Wenn der Ofen mittels Armgas (z. B. Generator-oder Gichtgas) geheizt wird, so wird der Rekuperator für die Erhitzung von Armgas und Verbrennungsluft oder von einem der beiden ausgestaltet.
Sowohl bei Verwendung von reichem als auch von armem Gas werden die Verbrennungsprodukte nach dem Hindurchtreten durch den Rekuperator durch entsprechende Kanäle oder Rohrleitungen weitergeführt und dem Kamin oder einer andern ähnlichen Zugeinrichtung, z. B. einem Ventilator, zugeführt.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in Anwendung bei einem Koksofen beispielsweise veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen lotrechten Schnitt durch einen eine Einheit einer Batterie bildenden Koksofen mit Rekuperatorelementen für zwei benachbarte Heizkanäle, wobei die linke Hälfte des Schnittes längs der Linie 1-1 und die rechte Hälfte längs der Linie la-la der Fig. 2 verläuft. Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1. Fig. 3 ist ein Schnitt eines Rekuperatorelementes im grösseren Massstab
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Rekuperativelemente für zwei benachbarte Heizkanäle. Fig. 5 ist ein lotrechter Schnitt, der eine Ab- änderung in der Bauart der Heizkanaleinheit zeigt. Fig. 6 ist ein waagrechter Schnitt zu Fig. 5.
Die lotrechten Kanäle in den Heizwänden des Koksofen A sind durch Querwände B in einzelne lotrechte Kanaleinheiten unterteilt. Jede dieser lotrechten Einheiten ist mit Einrichtungen für die gewöhnlich unter Druck erfolgende Einführung von Heizgas und Luft an ihrem unteren Ende versehen. so dass die Flamme in jeder Kanaleinheit nach oben gerichtet wird und die Flammengase, die ihre Strömungsrichtung am oberen Ende jedes Kanals oder nahe demselben umkehren, am unteren Ende jedes Kanals austreten, durch den Rekuperator, der aus dem Rohrsystem und den umgebenden Kanalwandungen besteht, strömen und dann durch Auslässe C mit Schiebern in zum Kamin führende Kanäle D eintreten.
Die Abgase und die Heizgase bestreichen in entgegengesetzten Richtungen die Aussen-bzw. Innenwände der Re1. ìlperatorrohre E, mit welchen jede Kanaleinheit am unteren Ende versehen ist. Die Rekuperatorrohre sind in entsprechender Weise in Leitungsabschnitten , aus feuerfestem, metallischem oder anderem Material auf einem hohlen BasisteilF aufgebaut, der von Platten G getragen wird. Eine Dichtung H bildet einen gasdichten Abschluss um den Basisteil. Es ist ersichtlich, dass durch Abnahme der Platten G und Lösung der Gas-und Luftleitungen das ganze Rekuperatorsystem E leicht entfernt werden kann.
Die rohrförmigen Leitungen in dem Rekuperator führen zu einer Düse 1, die von dem Rekuperatorelement abgenommen werden kann und somit zum Zwecke der Änderung der Art und Form der Flamme austauschbar ist. Die Düsen 1 können nach oben in die Gaskanäle jeder Einheit weiter hineinreicl en als in den Zeichnungen veranschaulicht ist und irgendeine beliebige Form erhalten (z. B. können sie als sogenanntes Venturirohr ausgebildet werden), um dem austretenden Strahl eine zylindrische, divergierende oder konvergierende Form an der Austrittsstelle und darüber hinaus zu erteilen.
Wie in den Fig. 1 und 4 veranschaulicht ist, bilden die Rekuperatorrohre E ein Doppelelement, d. h. sie dienen für zwei benachbarte Heizkanaleinheiten, wobei dieses Doppelelement von einem einzigen hohlen Basisteil F getragen wird und mit demselben als Ganzes entfernt werden kann. An Stelle dieser dargestellten, nur beispielsweisen Ausführungsform des Rekuperators können jedoch verschiedene Anordnungen Verwendung finden.
Wenn der Ofen mit Armgas, z. B. Generatorgas oder Gichtgas, beheizt wird, kann das Rekuperatorelement in mehrfacher Anzahl vorgesehen oder unterteilt sein, wie dies z. B. aus Fig. 4 deutlich ersichtlich ist, wobei der Teil zur Vorwärmung der Verbrennungsluft, die dem Luftkasten F durch die Hauptluftleitung J und die Zweigleitung zugeführt wird, und der Teil zur Vorwärmung des Armgases, das dem Gaskasten jF durch eine Hauptgasleitung K und eine Zweigleitung zugeführt wird, dient.
Die Luft und das Armgas vereinigen sich in der Düse 1, die die Flamme nach oben in den betreffenden Gaskanal hineinlenkt.
Wenn der Ofen mit einem Reichgas beheizt wird, z. B. mit Kohlengas, kann dasselbe in ein rohrförmiges Element des Rekuperators durch eine Rohrleitung L, die aus einer Hauptgasleitung M gespeist wird, eingeführt werden. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Gasleitung L in das Innere der mittleren Luftleitung eines Dreiröhrenrekuperatorelementes geführt, wobei das Verhältnis zwischen Gas und der für den Durchtritt durch das Rekuperatorrohr zugelassenen Luft so eingestellt wird, dass eine vorzeitige Verbrennung verhindert wird. Die zwei äusseren Rohre werden nur mit Luft aus dem Luftkasten F gespeist, die sich mit dem Luft-und Gasgemisch in der Düse 1 mischt, um eine aufwärts gerichtete Flamme zu bilden.
Wie bereits erwähnt, kehren die heissen Verbrennungsgase ihre Strömungsrichtung am oberen Ende jedes Heizkanals oder in der Nähe desselben um und streichen längs den Wänden des Kanals nach unten zu der Rekuperatoreinheit E, wobei sie über die Aussenflächen der rohrförmigen Rekuperatorwände streichen und nach Abgabe ihrer Wärme durch Kanäle D zu den Hauptkanälen D', die zur Esse führen, gelangen. In den Auslässen 0 und Kanälen D können Klappen 00, DO od. dgl. zur Regelung des Zuges vorgesehen werden.
Es ist verständlich, dass Kohlengas, Generatorgas, Ölgas und andere gasförmige Brennstoffe gemäss der Erfindung Verwendung finden können : Weiter ist darauf hinzuweisen, dass bei Anwendung entsprechender Drucke für die Luft-und Gaszufuhr und bei Verwendung von Düsen geeigneter Beschaffenheit der aus der Düse austretende Gasstrom in seiner Gestalt verändert und demselben eine solche Geschwindigkeit erteilt werden kann, dass der aufsteigende Gasstrom sozusagen verfestigt wird und dass infolgedessen, sobald die Strömungsrichtung der Gase umgekehrt ist, der zurück- fliessende Gasstrom den eintretenden Gasstrom mehr oder weniger einhüllt. Diese Wirkung kann durch Abänderung der Düsen in mannigfache Weise verändert werden. Es kann z.
B. ein Paar von zueinander geneigten Düsen oder von solchen Düsenöffnungen Verwendung finden, durch die die austretenden Gasströme in eine flache Gasschichte verwandelt werden.
Überdies können die Wände der einzelnen Heizgaskanäle zur Führung oder Regelung der Strömung und der Rückkehr der heissen Gase eingerichtet werden. Es kann z. B. die in den Fig. 5 und 6 veranschaulichte Anordnung verwendet werden. Bei dieser Anordnung werden die Heizgase längs den gegenüberliegenden Wänden B des Heizkanals aufwärts geleitet, u. zw. durch nicht dargestellte Düsen, die in der Basis der Heizwände die bei 10 angedeuteten Lagen einnehmen.
Die zwei Heizgasströme oder flachen Gasschichten treffen im Scheitel des Heizkanals aufeinander, der, wie in Fig. 5 dargestellt ist, gestaltet sein
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kann, um die Gasströme einwärts zu führen, wobei dieselben ihre Strömungsrichtung umkehren und dann längs des mittleren Teiles desselben Heizkanals nach unten ziehen, um den Rekuperator gemeinsam zu durchströmen.
Zwecks Führung und Regelung der auf-und abwärts ziehenden Heizgasströme, können die Wände jeder Heizkanaleinheit so gestaltet sein, dass sie annähernd lotrechte Kanäle für die verschiedenen Gasströme bilden. Es können z. B., wie in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht ist, gegenüberliegende Wände der Heizkanäle mit mehr oder weniger in jeden Heizkanal vorragenden Rippen BO ausgestattet werden, die sich jedoch in der Querrichtung nicht ganz durch die Kanäle erstrecken und so diese in einzelne Strömungskanäle unterteilen. Die Rippen BO können dabei ununterbrochen oder unterbrochen sein ; in ersterem Falle können sie sich über die ganze lotrechte Länge des Heizkanals, wie in Fig. 5 veranschaulicht ist, oder über einen beliebig bestimmten Teil der Kanallänge erstrecken.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Erhitzung von mit Gas beheizten Koksöfen u. dgl., bei welcher die Heizgase lotrechte Heizkanäle durchströmen und dabei mit der Verbrennungsluft vom unteren Ende jedes Heizkanals gegen dessen oberes Ende ziehen und nach Umkehr ihrer Bewegungsrichtung innerhalb desselben Heizkanals in verbranntem Zustande aus diesem an dem unteren Ende entweichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizgase bei ihrem Austritt an den unteren Enden eines jeden Heizkanals eine Röhrenwärmeaustauscheinrichtung durchströmen, wobei an die eintretenden Gase oder einen Teil derselben Wärme abgegeben wird.