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Koksofen mit unter den Ofenkammern liegenden Wärmespeicher und Verfahren zum
Betrieb des Ofens.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Koksofen mit unter den Ofenkammern liegenden und zu ihnen parallelen Wärmespeicher, wobei diese sowie die Heizwände zwischen den Ofenkammern in Abteile geteilt sind, von denen abwechselnd die einen von den Verbrennungsgasen von unten nach oben und die andern von oben nach unten durchströmt werden. Der vorliegende Ofen ist hauptsächlich zur Erzeugung von Koks für metallurgische Zwecke und von Leuchtgas bestimmt ; er kann mit reichem Gas (Heizweit 3400 Kal. und mehr) oder mit armem Gas (Heizwert 750-3400 Kal.) betrieben werden. Im letzteren Falle wird das Gas in den Wärmespeichern vorgewärmt.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Verbindungen der Kanäle in den Heizwänden mit den Eintrittsöffnungen für die Luft und das brennbare Gas und mit den Abteilen der Wärmespeicher derart angeordnet sind, dass jederzeit die Strömungsrichtung der Verbrennungsgase in allen Heizwandabteilen, die symmetrisch zu der durch die Längenmitte der Heizwände gedachten lotrechten Ebene liegen, dieselbe ist.
Die Verbindungen und der Gasverlauf werden so gewählt, dass die Strömungsrichtung der Ver-
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mitte erfolgt, was verschiedene Vorteile mit sich bringt. Zunächst ist die Länge des Feuergaswcgcs vom Entstehungspunkt der Flamme bis zum Eintritt in den Wärmespeicher wesentlich kürzer als bei den gebräuchlichen Öfen, es ist daher unnütz, die Flammenlänge durch äusserste Einschränkung der Luft- zufuhr vergrössern zu wollen, was eine unvollkommene Verbrennung und einen schlechten thermischen
Wirkungsgrad zur Folge hat.
Man erzielt im vorliegenden Falle die gewünschte Konstanz der Temperatur auf dem ganzen Weg der Feuergase in der Heizwand, indem man dem Gase sofort die ganze erforderliche
Luftmenge zuführt, was eine höhere Verbrennungstemperatur und damit einen besseren thermischen
Wirkungsgrad zu erzielen gestattet.
Da die Feuergase während einer Periode in allen Endabteilen der Heizwände gleichzeitig empor- steigen, wogegen sie während der folgenden Periode in allen inneren Abteilen emporsteigen, so kann man den Heizperioden der Endteile des Ofens eine etwas längere Dauer erteilen als den Heizperioden der
Innenteile. Hiedurch wird ermöglicht, die Wärmeverluste auszugleichen, die durch Strahlung an der
Ofenwand entstehen. Man vermeidet so die Verzögerungen und Unregelmässigkeiten der Verkokung der Kohlenmasse an den Enden der Ofenkammern.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Heizzüge und Wärmespeicher des Ofens, wobei die linke Seite den Schnitt nach der Linie A-A und die rechte Seite den Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 2 darstellt. Die Fig. 2 und 3 sind Horizontalschnitte nach der Linie C-C bzw. D-D der Fig. 1. Die Fig. 4 und 5 zeigen Ver- tikalschnitte nach der Linie E-E bzw. F-F der Fig. 2 und 3. Die Fig. 6 und 7 stellen schematisch die
Betriebsweise des Ofens bei Beheizung mit reichem Gas und die Fig. 8 und 9 gleichartige Schemas bei
Beheizung mit armem Gas dar. In diesen schematischen Figuren bezeichnen a, g, f die von Luft, armem Gas und Rauchgasen durchströmten Kammern der Wärmespeicher.
Beheizung mit reichem Gas. Das Gas strömt beständig durch die Leitungen 1, l'zu. Während der ersten Periode, (etwa eine halbe Stunde) wird das Gas durch die Leitungen 2, 2'und während der zweiten Periode durch die Leitungen 3, 3'an die Heizwände abgegeben. Die Ausströmung des Gases in die vertikalen Feuetzüge 5, 7 erfolgt durch eine Reihe von kalibrierten Öffnungen oder Düsen 18.
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während der ersten Periode des Betriebes in die linke Hälfte der betreffenden Heizwände, um dort die Verbrennung des Gases zu bewirken. Die Düsen 18 sind vom oberen Teile des Ofens durch aushebbare Pfropfen 20, 19'zugänglich, so dass die gleichmässige Regelung der Gaszufuhr längs der Ofenwand erleichtert ist.
Diese Regelung kann auch noch durch Verstellung von Schiebern 19 durchgeführt werden. Die Feuergase steigen durch die Feuerzüge 5 empor, strömen durch den horizontalen Kanal 6 (Fig. l), um hierauf durch die Feuerzüge 7 nach abwärts zu den entsprechenden Abteilungen 8, 8'der Wärmespeicher zu gelangen. Für die rechte Hälfte der Heizwände vollzieht sich die gleiche Zirkulation symmetrisch zur linken Hälfte desselben.
Während der zweiten Betriebsperiode (Fig. 7) kehrt sich die Gaszirkulation um. Die Gase steigen
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9, 91 für die linke Heizwandhälfte und 10, 10'für die rechte Hälfte. Unter einer und derselben Ofenkammer sind von den vier einen Wärmespeicher bildenden Kammern zwei symmetrisch zur vertikalen Ebene ss-G* gelegene Kammern, während einer bestimmten Betriebsperiode von zu erhitzender Verbrennungsluft und während der folgenden Betriebsperiode von den Rauchgasen, deren Wärme ausgenutzt werden soll, durchströmt. So sind z. B. während der ersten Betriebsperiode die Kammern 9, 9' und 10, 10'von Ver-
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Jeder der Wärmespeicherkammern entspricht ein an der Basis der Wärmespeicher angeordneter Kanal 12, 13, 14, 15. An einem Ende sind diese vier Kanäle mit Klappen versehen und am andern Ende münden sie in ein T-förmiges, mit einer Klappe versehenes Gussstück 16. Mittels dieser Klappen wird die Luftzufuhr und der Abzug der Rauchgase in jeder Kammer des Wärmespeichers geregelt. Die Rauchgase werden von dem T-Stück 76 durch das Rohr 21 und den Rauchgassammler 22 in den Schornstein geleitet.
Beheizung mit armem Gas. Gegenüber der vorherbesehriebenen. Betriebsweise weist die Betriebsweise mit armem Gas folgenden wesentlichen Unterschied auf : Die Kammern der Wärmespeicher der einen Gruppe Z, III, V (Fig. 8 und 9) sind von armem Gas und Rauchgasen und diejenigen der andern Gruppe 11, IV, VI von Verbrennungsluft und Rauchgasen durchströmt. Es kann daher in keiner Kammer des Wärmespeichers ein explosives Gemisch von Gas und Luft entstehen. In diesem Falle findet die Zufuhr von Heizgas nur durch eine einzige Leitung 17 statt, während im vorherbesprochenen Falle die Zufuhr durch zwei Leitungen erfolgte. Während das reiche Gas an der Basis der Heizwände zugeführt wurde, erfolgt die Einströmung des armen Gases am Fusse der Wärmespeicher.
Unter einem und demselben Ofen werden von den vier einen Wärmespeicher bildenden Kammern, zwei symmetrisch zur vertikalen Ebene G-G (Fig. 1) liegende Kammern während einer bestimmten Betriebsperiode von Verbrennungsluft oder vorzuwärmendem armen Gas durchströmt, während durch die beiden andern Kammern die Rauchgase geleitet werden. Während der folgenden Betriebsperiode werden durch die vorher von armen Gas oder Verbrennungsluft durchströmten Kammern die Rauchgase und durch jene Kammern, welche vorher von den Rauchgasen durchströmt wurden, armes Gas oder Verbrennungsluft geleitet.
Während der ersten Betriebsperiode wird das arme Gas den Wärmespeicherkammern 9', 10'durch die Hauptleitung 17 und die mit Absperrhahn 24 versehenen Verteilungsrohre 23 zugeleitet. Die Verbrennungsluft gelangt durch die mit Klappen 26 versehenen Rohre 25 in die Wärmespeicherkammern 9, 10.
Nachdem das arme Gas und die Verbrennungsluft die Wärmespeieherkammern durchstrichen haben und hiebei hoch erhitzt wurden, mischen sie sieh beim Austritt aus den Öffnungen 4. Die Feuergase durchströmen hierauf aufeinanderfolgend die Feuerzüge 5,6, 7, verteilen sich hierauf in die Wärmespeicherkammer 8, 8'und 11, 11'und gelangen schliesslich durch die Kanäle 12, 15 zum Rauchgassammler 21, der in den Schornstein mündet. Während der zweiten Betriebsperiode strömt die Verbrennungsluft durch die Kammern 8, 11 und das arme Gas durch die Kammern 8', 11', die Mischung und Entzündung des Gasluftgemisches erfolgt im unteren Teil der vertikalen Feuerzüge 7.
Die Feuergase durchströmen dann aufeinanderfolgend die Feuerzüge 7,6, 5, verteilen sich in die Kammern 9, 9'und 10, 10', um schliesslich durch die Kanäle 13, 14 zum Rauchgassammler 22 zu gelangen.
Jede Kammer des Wärmespeichers kann auch durch eine Längswand in zwei gegeneinander abgeschlossen Abteilungen geschieden werden, um die gleichmässige Verteilung der zur Heizwand strömenden Medien bzw. der abströmenden Rauchgase zu erleichtern. Diese zusätzliche Anordnung ändert weder die beschriebene Strömung von Gas und Luft, noch überhaupt die Betriebsweise des Ofens.
Die Heizwände sind der Länge nach in vier gleiche Teile geteilt, von welchen die äusseren von zwei parallelen, glühenden Gasströmen in gleicher Richtung durchströmt werden. Es ist daher möglich, die Dauer der Beheizung durch nach aufwärts strömende Gase länger zu halten als die Dauer der Beheizung dieser gleichen äusseren Teile durch nach abwärts strömende'Verbrennungsgase. Hiedurch werden die unvermeidlichen Wärmeverluste durch Strahlung durch die Ofentür kompensiert. Die Dauer der direkten Beheizung der mittleren Teile ist dabei verringert, was aber keinen Nachteil darstellt, da sich diese Teile inmitten des Ofenmassivs befinden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform sind sowohl die Wärmespeicher, als auch das Ofengewände in vier Kammern unterteilt. An Stelle vier solcher Kammern kann auch eine andere, ein Vielfaches von zwei bildende Anzahl Kammern verwendet werden, ohne dass das Wesen der Elfindlmg verändert würde.