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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Koks.
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von Koks, wobei ein Teil der bei der Verkokung entwickelten Gaso zur Erhitzung des zu verkokenden Materials und der Rest zu anderweitigen lIeizzwecken oder auch zur Beleuchtung nutzbar gemacht wird.
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nach der Linie b-b in Fig. 2 ; Fig. 2 ist ein wagrechter Schnitt nach der Linie a-a in Fig. 1 ;
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen der Koksöfen nach der Linie c-c
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von Koksöfen. Zum besseren Verständnis der Erfindung soll zunächst die Ofeneinrichtung und an der Hand dieser das Verfahren beschrieben werden. 1 ist ein Dampferzeuger und Lufterhitzer mit die Wärme nicht leitendem Futter, der von oben bis unten mit Metall-
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Wasser auf die erhitzten Barren zu spritzen ; 4 ist ein Ventil, durch welches Luft am oberen Ende des Lufterhitzers und Dampferzeugers eingelassen wird ; 5 ist eine mit einem Ventil ausgestattete, in den Schornstein 6 führende Öffnung ; 7 ist ein Gasabzugsrohr ;
8 ist
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aufgeschichtete, feuerfeste Ziegel, welche die Kammer 9 bis zum unteren Rand des Kanälen ausfüllen. 12, 13, 14, 15 sind durch Wände 11 voneinander getrennte Koksöfen. 16 ist eine zweite Überhitzungskammer, welche ebenso wie die Kammer 9 ausgestattet ist. 17 ist ein zweites Gasabzugsrohr. 18 ist ein zweiter Dampferzeuger, der dem Dampferzeuger 1 in jeder Hinsicht gleicht. 19 sind bewegliche Türen, um den Koks aus den Öfen zu schaffen.
20 sind Kanäle, durch welche die Gase und Verbrennungsprodukte während des Heizens der Koksöfen hindurchgehen und welche Gas aus diesen Öfen abführen. Jedes dieser Rohre liegt gegenüber einem Pfeiler 21 der Zwischenwand 11. Diese Anordnung bezweckt, in den Strom der erhitzten Gase einen Richtungsbruch herbeizuführen, um die Wölbungen und Zicgotwändt ; der Ofen stärker zu erhitzen, sowie auch die Dämpfe und Gase, welche sich
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mit den Rohren, 23 verbundenes Rohr, das mit nicht gezeichneten Ventilen ausgestattet ist.
Die Rohre 23 sind mit Schlitzen 24 ausgestattet, um atmosphärische Luft in die Rohre 20 gelangen zu lassen. Nach der Zeichnung sind je zwei Ofen an jedes Rohr 23 angeschaltet.
27 ist ein Kolben zum Hinausschieben des Koks aus dem Koksofen auf einen Wagen 28.
35 ist ein Rohr zur Einleitung von Kohlenwasserstoffen (Ölen), von welchem mit Ventilen ausgestattete Zweigrohre 36 zu den Koksöfen und den Überhitzungskammern führen.
Bei der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 werden zunächst die Öfen, die Überhitzer, die Dampferzeuger und die Rohre 20 in irgendeiner geeigneten Weise angewärmt, beispielsweise dadurch, dass man in denselben Generator-oder anderes Gas verbrennen lässt. Es wird dann geeignete Kohle in die Koksöfen 12, 18, 14, 15 durch die Einfüllöffnungen 29 eingebracht.
Die Rohre 7 und 17 werden durch Ventile oder Wasserverschlüsse abgesperrt und das Ventil 5 im Schornstein 6 wird geöffnet ; die Kohle in allen Koksöfen wird bis zur Gasentwicklung erhitzt und ein durch das Ventil 30 eintretender Luftstrom hindurch-
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getrieben, wobei die zwischen den Metallbarron hindurchstreiohende Luft erhitzt wird und nach dem Durchgang durch das Rohr 31 durch die lose aufgeschichteten, feuerfesten Ziegel in der Kammer 16 streicht und schliesslich durch die Rohre 20 über die im Koksofen 15 befindliche Kohle gelangt und sich mit dem aus letzterer aufsteigenden Gas vermischt. Das
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sich die Verbrennungsprodukto wieder mit brennbarem Gas.
In dieses Gemisch tritt abermals Luft durch das mittlere Rohr 23 und Öffnung 24, so dass dieses Gemenge nach dem Durchgang durch die Rohre 20 im Ofen 13 abermals verbrennt, wodurch die Ofenwölbungen von 13 stark erhitzt werden. Die so entstandenen Verbrennungsprodukte nehmen im Ofen 12 wieder brennbares Gas auf, dieses Gemisch wird wieder mit Luft gemischt und zwar mit Luft aus einem weiteren Rohr 23 und verbrennt in der Kammer 9. In dieser Kammer geben die Flamme und die Verbrennungsprodukte ihre Wärme zum grossen Teil an die Ziegelfüllung 10 ab, die verbleibende Wärme der Verbrennungsprodukte geht auf die Metall-
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die mit einem Absperrorgan versehene Öffnung 5 in die freie Luft, nachdem sie den grössten Teil der Wärme abgegeben haben.
Sobald durch diese Operationen die Wölbungen aller Koksöfen stark erhitzt worden sind, schliesst man die Luftleitung 30 und die Öffnung 5 ab, sodann führt man Wasser, zweckmässig in zerstäubter Form, durch das Rohr 32 ein. Die Eisenstäbe sind noch hinreichend heiss, um das auf sie gespritzte Wasser zu verdampfen und dieser Dampf wird auf seinem Wege zum Rohr 31 fortschreitend erhitzt und erfährt eine starke Überhitzung in der Kammer 16, so dass in den Koksöfen Wassergas nebst kohlenwasserstoffbaltigem Gas entsteht. Will man dieses Gas anreichern, um ihm die Leuchtkraft gewöhnlichen Leuchtgases zu geben, so werden flüssige Kohlenwasserstoffe (Öle) durch die Rohre 35 und 36 an einer zwischen den Überhitzungskammern 9 und 16 geeignet gelegenen Stelle in bekannter Weise eingeführt.
Diese Kohlenwasserstoffe verflüchtigen und vermischen sich mit dem Wassergas und ziehen mit letzterem durch die Kammer 9, weiche vorher stark erhitzt worden ist, wobei das Gemenge in bekannter Weise fixiert und hierauf durch das nunmehr geöffnete Rohr 7 in die gebräuchlichen Vorlagen, Skrubber und Waschvorrichtungen und schliesslich an die Verwendungsstellen geleitet wird. Durch die fort- schreibende Entwicklung der Gase aus der Kohle sinkt die Temperatur in den Öfen allmählich ; bevor sie aber zu jenem Punkt gelangt, bei welchem Verkokung und Gasentwicklung nicht mehr stattfinden, wird die Temperatur in den Öfen in nachfolgender Weise wieder hinaufgebracht.
Das Schornsteinventil 33 wird geöffnet und zunächst Wasser durch das Rober 3 in den Dampferzeuger eintreten gelassen, wodurch Wasserdampf entsteht, der durch die Öfen gegen das Ventil 33 streicht, um die in den Ofenräumen noch enthaltenen brennbaren Gase auszutreiben. Sodann wird Luft durch das mittlere und rechtsseitige Rohr 23, sowie durch das Rohr 4 eintreten gelassen. Die aus dem zu verkokenden Material sich noch entwickelnden Gase werden durch diese Luft verbrannt und dadurch erfolgt das Anheizen der Vorrichtung in gleicher Weise wie früher, nur dass jetzt Luft und Gase von links nach rechts streichen, anstatt von rechts nach links und so die Regeneratorkammer 16 und den Y orwiirmer 18 erhitzen.
Da durch Einlassen von Wasserdampf in die Öfen die brennbaren
Gase daraus verdrängt werden, bevor behufs neuerlichen Anheizens Luft durch die Kanäle 4 und 23 eingelassen wird, erscheint jede Explosionsgefahr beseitigt. Ist das neuerliche An- heizen beendigt, so schliesst man das Schornsteinventil 33 und das Ventil 4, spritzt durch das Rohr 32 Wasserdampf ein, der von rechts nach links ziehend, sich mit den in den Öfen entwickelnden Gasen zu einem Gasgemenge vereinigt, das in der Regeneratorkammer 9 fixiert wird und durch das Rohr 7 abzieht. Nach abermaliger Abkühlung der Öfen wird wieder von der rechten Seite der Ofenanlage aus erhitzt und das beschriebene Verfahren widerholt sich bis zur völligen Verkokung der Kohle.
Das Erhitzen der Vorrichtung wechselt daher mit dem Ableiten der in den Öfen entwickelnden Gase ab und wenn die gesamte in den verschiedenen Koksöfen enthaltene Kohle vollständig in Koks verwandelt worden ist, sind die gesamten Gase nutzbar gemacht worden, entweder zur Erhitzung der Vor- richtung oder durch Weiterleitung an sonstige Verwendungsstellen.
Nach dem völligen Verkoken wird die Füllung jedes Ofens bei geöffneten Türen 19 mittels der Kolben 27 auf den Wagen 28 gebracht. Der Ofen wird dann durch die Öffnungen 29 frisch beschickt und die Arbeit wieder aufgenommen. Anstatt sämtliche
Ofen auf einmal zu entleeren und zu beschicken, kann man sie auch einzeln in angemessenen
Zeitzwischeftäumen aufeinander folgend füllen und entleeren, so dass in den verschiedenen Öfen Kohle in verschiedenen Verkokungsstadien enthalten ist und der Betrieb der Anlage ein praktisch ununterbrochener wird.
Um Explosionsgefahr zu vermeiden, wird das Ent- leeren der Öfen unmittelbar nach dem Ausblasen der Anlage mit Wasserdampf oder im
Verlauf der Erllit. zungsperiode vorgenommen ; die dann in den geöffneten Ofen eindringende
Luft wird höchstens eine Beschleunigung der Verbrennung in den Nachbaröfen herbei-
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fahren, aber keine Explosion. In manchen Fällen kann man behufs Erhitzens die Luft stets in der einen Richtung, den Wassordamp ! behufs Brenn-oder Leuchtgaserzeugung aber stets in der entgegengesetzten Richtung durch die Anlage ziehen lassen.
Der während der Gasableitungsporiodo und des Durchleitens von Wasserdampf von der in der Verkokung begriffenen Masse in wolkiger, lampenschwarzartiger Form ausgestossene Russ, der bei den bisher üblichen Gaserzeugungsverfahren gewöhnlich im Teer
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Zersetzung des Wasserdampfes vorzüglich geeignet und wird bei dem vorliegenden Verfahren auch zu diesem Zwecke in der unten angegebenen Weise nutzbar gemacht. Es ist dafür Sorge zu tragen, dass über die Kohle nicht mehr Luft oder überhitzter Wasserdampf geleitet wird, als nötig ist, um bloss die Gase zu verbrennen bezw. zu zersetzen. Es soll hiedurch verhindert werden, dass weder die Luft noch der Sauerstoff des Wassers den festen Koks in den Öfen verbrennt.
Es ist deshalb die Verbrennung und Zersetzung der Gase nur eine teilweise, ausser beim Eintritt in die Regeneratorkammer, wo dann eine zur vollständigen Verbrennung der Gase ausreichende Luftmenge einzuleiten ist, um die grösstmögliche Wärmemenge aufzuspeichern.
Der Zweck der zweiten Lage von Eisenstangen im Dampferzeuger oberhalb des Wasserzerstäubers ist der, die während der Erhitzungsperiode eingeblasene Luft derart zu erhitzen, dass sie die Eisenstäbe im unteren Teil des Dampferzeugers nicht bis unter den Punkt abkühlt, bei welchem bei der folgenden Gasableitungsperiode alles eingespritzte Wasser verdampft und der Wasserdampf noch vor dem Eintritt in die Überhitzer stark erhitzt wird. Dadurch wird den Verbrennungsprodukten auch mehr Wärme entzogen, während sie zum Schornstein abziehen.
Beim scharfen Anheizen könnte es geschehen, dass ein Teil der festen Kohle oder des Koks in den Öfen verbrannt wird, insbesondere in den den Überhitzern zunächst gelegenen. Um diese Gefahr einer nutzlosen Verschwendung des Koks zu beseitigen, wird irgendein geeignetes, aschcnfreies, kohle-oder kohlenwasserstoffhaltiges Material, wie Teer, Asphalt, rohe Öle oder Ölrückstände, oberhalb der zu verkokenden Kohlen eingeführt.
Der aus diesem aschenfreien flüchtigen Material erzeugte harte, sehr schwer verbrennbare Koks lagert sich an der Oberfläche der Kohlen ab und schützt letztere gegen den Sauer- stoff der Luft und des Wasserdampfes, so dass selbst, wenn ein Überschuss von über- hitzter Luft oder stark überhitztem Wasserdampf mit der über der Kohle liegenden.
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der aus den Kohlen erzeugte Koks in keiner Weise nachteilig beeinflusst wird, was geschehen würde, wenn die zu verkokende Kohle nicht in dieser Weise geschützt wäre.
Als aschefreies, kohlenstoffhaltiges Material, welches auf die zu verkokende Kohle gebracht wird oder auch mit ihr vor ihrer Einführung in die Öfen vermischt werden kann, findet auch der Russ, welcher aus den Koksöfen mitgerissen und nachher aus den Gasen in der bei Reinigung von Leuchtgas üblichen Weise abgeschieden wird, Verwendung.
Nach dem vorliegenden Verfahren kann man Koks statt aus Kohle auch aus flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Asphalt herstellen, indem man Öl oder gepulverten Asphalt in geringen Mengen in irgendeinen der stark erhitzten Öfen einbläst und mit Wasserdampf in denselben in Berührung bringt, der einem der Dampfüberbitzer entnommen wird, und im übrigen wie vorstehend beschrieben verfährt. Die aus diesem Prozess herrührenden Gase setzen beim Durchgang durch die Vorlagen und Skrubber allen überschüssigen Kohlenwasserstoff und Russ, die nicht vergast worden sind, ab. Diese letzteren können von Zeit zu Zeit wieder in die Öfen eingeführt und zweckmässig auf die Oberfläche des stark er-
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In manchen Fällen kann ein einzelner Regenerator mit mehreren Verkokung- kammern zusammenarbeiten (Fig. 4).
Auch in diesem Falle lässt man Luft in eine Ver- kokungskammer und zwar an der Stelle, wo Gas in den Regenerator übertritt, eintreten und nach Erhitzung des Ofens und des Regenerators wird die Luftzufuhr abgesperrt, Wasserdampf in den Regenerator eingelassen und in der oben beschriebenen Weise Heiz-oder Louchtgas erzeugt.
In Fig. 5 ist eine Reihe von Koksöfen dargestellt, bei welcher die Regeneratoren fortgelassen sind. An einem Ende der Reihe ist ein Rohr 8 angebracht, um erhitzte Luft oder Wasserdampf eintreten oder Verbrennungsprodukte austreten zu lassen. Ferner ist
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für denselben Zweck angeordnet. Die die aufeinanderfolgenden Öfen verbindenden Kanäle 20 sind mit Lufteinlassöffnungen 24 ausgestattet, auch können in diesen Kanälen Öleinlass- öffnungen angebracht sein. Nach Fig. 4 und 5 haben die Öfen bewegliche Böden, die mit geeigneten Verschlüssen ausgestattet sind und auf hydraulischem oder anderem Wege betätigt werden können.
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Bei vorliegendem Verfahren ist die Verwendung von Wasserdampf. zur Gaserzeugung zwar in den meisten Fällen geboten oder doch vorteilhaft, aber nicht unerlässlich, da bei einzelnen Kohlensorten und für gewisse Verwendungsarten der aus den Verkokungsöfen abziehenden Gase die ohne Zuhilfenahme von Wasserdampf erzeugten Gase ganz gut brauchbar sind.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Erzeugung von Koka unter Verwendung geschlossener Öfen, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem zu verkokenden, erhitzten Material sich entwickelnden Gase bis zur vollständigen Verkokung abwechselnd während einer Phase des Prozesses aus der Verkokungsanlage abgeleitet und ausserhalb der Anlage nutzbar gemacht werden und während der anderen Phase des Prozesses in der Verkokungsanlage selbst mit Luft vermischt und verbrannt werden, um die Temperatur der Öfen wieder hinaufzubringen, wobei die abzuleitenden Gase gegebenenfalls in der Ofenanlage selbst durch oberhalb der Kohle hinstreichenden Wasserdampf in an sich bekannter Weise'umgesetzt werden können.