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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung von Einlassöffnungen in eine Sammelleitung für Verbrennungsluft auf der Decke von Koksofenkammern vom Typ „Heat-Recovery”, durch die Verbrennungsluft in eine Sammelleitung eingelassen wird, die zur Versorgung von primärer Verbrennungsluft für die Öffnungen der Koksofenkammer in der Koksofenkammerdecke dient, wodurch eine gerichtete, windgeschützte und gleichzeitige Einleitung von primärer Verbrennungsluft in die Öffnungen der Koksofenkammerdecke einer Koksofenkammer erfolgt, und der Druckverlust durch die Anordnung der Einlassöffnungen in der Sammelleitung durch die kurze Wegstrecke geringer ist als im Stand der Technik, und die Regelung durch Schiebeklappen erfolgt. Beansprucht wird auch ein Verfahren, mit dem primäre Verbrennungsluft in den Gasraum einer Koksofenkammer eingelassen werden kann, wobei eine gleichzeitige Regelung der Einlassöffnungsventile der Sammelleitung möglich ist, und weiterhin eine Regelung der Schiebeklappen in Anpassung an den Verkokungsverlauf möglich ist.
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Koksöfen vom Typ ”Non-Recovery” oder ”Heat-Recovery”, wobei letztere mit einer Einrichtung zur Wärmerückgewinnung ausgestattet sind, sind mit einer Koksofenkammer ausgestattet, welche aus seitlichen Koksofenkammerwänden, einem Koksofenkammerboden, einer Koksofenkammerdecke, welche in der Regel eine Gewölbeform besitzt, und frontalen Koksofenkammerwänden besteht, wobei letztere die Koksofenkammertüren enthalten, die zur Beladung und auf der entgegengesetzten Seite der Koksofenkammer zur Entladung vorgesehen sind. Die Beheizung dieser Ofentypen erfolgt durch das Verkokungsgas, welches sich während der Verkokung aus dem zu verkokenden Kohlekuchen bildet. Hierzu wird die Koksofenkammer während des Betriebes nur bis zu einer bestimmten Höhe beladen, so dass über dem Kohlekuchen ein Gasraum freibleibt. Der sich bildende Gasraum wird auch Primärheizraum genannt, und dient zur Verbrennung des direkt aus dem Kohlekuchen entstehenden Verkokungsgases, welches mit einer unterstöchiometrischen Menge an Verbrennungsluft, der sogenannten Primärluft, teilweise verbrannt wird.
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Zur Zuführung von Verbrennungsluft in den Primärheizraum ist dieser mit Öffnungen ausgestattet, welche in der Koksofenkammerdecke angeordnet sind. Diese sind üblicherweise in einer Mehrzahl über die gesamte Koksofenkammerdecke verteilt. Diese können auch mit einem Luftzuführungssystem verbunden sein, welches die Luft über ein Verteilungssystem den Öffnungen in der Koksofenkammerdecke zuführt. Diese können auch geregelt sein, um zu jedem Zeitpunkt eine optimale Menge an Verbrennungsluft zuführen zu können, welche dem Bedarf an Verbrennungsluft je nach Verlauf des Verkokungsprozesses angepasst ist.
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Die
WO2010102707A1 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dosierung von primärer Verbrennungsluft, die durch eine Luftzuführung in den primären Verbrennungsraum einer Koksofenkammer strömt, wobei diese Vorrichtung beispielsweise als umgedrehter Becher, als nach unten offener Hohlkegel oder als massiver Kegel geartet ist, und diese Vorrichtung manuell oder automatisiert in die Vorrichtung zur Luftzuführung eingelassen oder herausgezogen wird, so dass die Vorrichtung zur Dosierung und Abdeckung die Luftzuführung in einer Stufenzahl von zwei bis unendlich schließt. Durch die Vorrichtung kann die Belüftung eines Kokskammerofens mit Primärluft so gesteuert werden, dass die Primärluft genau dosiert und je nach Aufstellungsort genau verteilt in den Primärheizraum einer Koksofenkammer eingelassen wird.
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Die
WO2006128612A1 lehrt eine Vorrichtung zur Verbrennung von Verkokungsgas in einer Verkokungskammer eines Koksofens vom „Non-Recovery-Typ” oder „Heat-Recovery-Typ”, wobei in der Decke jeder Ofenkammer eine Vielzahl von Eintrittsöffnungen für Primärluft derart angeordnet werden, dass das während der Verkokung entstehende Verkokungsgas gleichmäßig mit der gewünschten Menge Primärluft für die Teilverbrennung des Verkokungsgases in Kontakt gebracht wird, diese Eintrittsöffnungen für Primärluft oberhalb des Ofens für jede Ofenkammer separat durch ein Luft-Zuführungssystem zusammengefasst werden, die Luft-Zuführungssysteme der einzelnen Ofenkammern an ein für viele Ofenkammern gemeinsames Luft-Zuführungssystem angeschlossen werden, und zwischen dem gemeinsamen Luft-Zuführungssystem und den Luftzuführungen der einzelnen Ofenkammern je ein Steuerorgan zur Veränderung der Primärluft-Menge über der Garungszeit vorgesehen wird. Das gemeinsame Luft-Zuführungssystem kann mit leichtem, konstanten Überdruck beaufschlagt werden.
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Bei der Einleitung der Primärluft in die Koksofenkammern über Sammelleitungen, wie dies in der
WO2006128612A1 beschrieben ist, ergibt sich das Problem, dass diese oftmals eine verlängerte Reaktionszeit zur Regelung bewirken, da die zugeführte Luft durch die Länge der eingesetzten Leitungen mit einem Druckverlust in die Leitungen eingeleitet wird. Eine Zuleitung unter Überdruck ist aus Gründen der Verbrennungsregelung im Primärheizraum nicht immer erwünscht. Der Druckverlust in den Leitungen führt bei der Regelung zu einer Verzögerung, die ebenfalls aus Gründen der Verbrennungsregelung unerwünscht ist. Die Zuführung der Verbrennungsluft über Leitungen ist jedoch von Vorteil, da man auf diese Weise die primäre Verbrennungsluft gut verteilen kann, und man in Bezug auf die zugeführte Verbrennungsluftqualität von der Luft über der Koksofenkammerdecke, welche meist stellenweise mit Verunreinigungen behaftet ist, unabhängig ist.
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Aus diesem Grund wird nach Lösungen gesucht, die primäre Verbrennungsluft in den Primärheizraum einer Koksofenkammer weiterhin über Sammelleitungen zuzuführen, ohne bei der Regelung durch einen Druckverlust bei der Einleitung oder durch lange Reaktionszeiten bei der Regelung Einschränkungen in Kauf nehmen zu müssen. Gleichzeitig ist man auch bestrebt, die Leitungen auf der Koksofenkammerdecke mit Einrichtungen zu versehen, welche einen Ausstoß von Verbrennungsgasen durch die Sammelleitungen auffangen und absorbieren können. Bei der Regelung der Zuführung von Verbrennungsluft in die Primärluftöffnungen von Koksofenkammern kommt es häufig zu einer Flammenbildung auf der Koksofenkammerdecke, die durch Druckschwankungen in der Kokskammer und einer zeitweisen Überdruckbildung in dem Primärheizraum hervorgerufen wird.
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Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche Verbrennungsluft über Sammelleitungen in zumindest einen Teil der Öffnungen in der Koksofenkammerdecke des Primärheizraums einer Koksofenkammer führt, und die Verbrennungsluft so in die Sammelleitungen der Koksofenkammer führt, dass der Druckverlust bei der Durchleitung der Verbrennungsluft durch die Sammelleitungen gering bleibt, ohne dass eine Einleitung der Verbrennungsluft unter Überdruck erforderlich ist.
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Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung, welche eine Sammelleitung auf der Decke der Koksofenkammer umfasst, die Verbrennungsluft über mindestens zwei Öffnungen in der Koksofenkammerdecke in die Koksofenkammer eines Koksofens vom Typ „Non-Recovery” oder „Heat-Recovery” einleitet, und die Sammelleitung Einlassöffnungen aufweist, wobei sich diese Einlassöffnungen auf der Sammelleitung innerhalb des Raumes befinden, dessen Grundfläche durch die Decke der Koksofenkammer gebildet wird. Die Verbindung der Sammelleitung zu den Öffnungen in der Koksofenkammerdecke erfolgt dabei über einen Abzweig in der Sammelleitung, während die Öffnungen so verschlossen sind, dass diese die Verbrennungsluft nur über die Sammelleitung erhalten. Die Einlassöffnungen sind als Schiebeklappen geartet und werden über ein Verbindungselement mit einer rundumlaufenden Spindel geöffnet oder geschlossen.
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Die Sammelleitung ist in ihrer Ausdehnung in den meisten Ausführungsformen ebenfalls innerhalb des Raumes angeordnet, dessen Grundfläche durch die Decke der Koksofenkammer gebildet wird. Die Sammelleitung besitzt somit eine Ausdehnung, die nicht über die Decke der Koksofenkammer hinausgeht.
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Beansprucht wird insbesondere eine Vorrichtung zur Regelung von Öffnungen in einer Sammelleitung für Verbrennungsluft auf der Decke von Koksofenkammern vom Typ „Heat-Recovery”, umfassend
- • einen Koksofen, welcher aus einer Koksofenkammer mit seitlichen und frontalen Wänden, einem Koksofenkammerboden und einer Koksofenkammerdecke aufgebaut ist, wobei sich in den frontalen Wänden der Koksofenkammer jeweils eine Koksofenkammertür befindet, und die Koksofenkammer so ausgelegt ist, dass diese im Betrieb nur bis zu einer bestimmten Höhe befüllt wird, so dass der sich über dem Kohlekuchen befindliche Gasraum einen Primärheizraum bildet,
- • Rauchgaskanäle, welche sich unterhalb des Koksofenkammerbodens befinden, und welche einen Sekundärheizraum bilden,
- • Gaskanäle in der seitlichen Wand der Koksofenkammer, welche sich in dem Primärheizraum in einer solchen Höhe befinden, dass diese in den Gasraum münden, welcher sich unterhalb der Koksofenkammerdecke befindet, und welche mit den Rauchgaskanälen verbunden sind,
- • Öffnungen in der Koksofenkammerdecke, durch die die Koksofenkammer mit Primärluft versorgbar ist,
und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass
- • wenigstens zwei Öffnungen verschlossen sind, und stattdessen mit einer Sammelleitung für Verbrennungsluft über einen Abzweig in der Sammelleitung verbunden sind, und
- • sich in der Sammelleitung Einlassöffnungen für Verbrennungsluft befinden, welche mit Schiebeklappen bedeckt sind, und mindestens zwei Schiebeklappen mit jeweils einem Verbindungselement verbunden sind, welches auf der anderen Seite mit einer rundumlaufenden Spindel verbunden ist, so dass die Schiebeklappen bei einer Drehbewegung der Spindel auf diese zu oder von dieser wegbewegt werden, und die Einlassöffnung dadurch geöffnet oder geschlossen wird, wobei sich diese Einlassöffnungen auf der Sammelleitung innerhalb des Raumes befinden, dessen Grundfläche durch die Decke der Koksofenkammer gebildet wird.
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Die Ansaugung der primären Verbrennungsluft erfolgt durch den Unterdruck in der Koksofenkammer in Verbindung mit dem Kamineffekt, welcher sich durch die Installation der Sammelleitung ergibt. Die Spindel kann dabei im oder gegen den Uhrzeigersinn bewegt werden, bis die Schiebeklappen vollständig geöffnet oder geschlossen sind.
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In einer Ausführungsform der Erfindung befinden sich in der Sammelleitung mehr als zwei Einlassöffnungen mit Schiebeklappen, wobei die weiteren Schiebeklappen, welche nicht mit der Spindel verbunden sind, über ein Gestänge mit den Schiebeklappen verbunden sind, welche mit der Spindel verbunden sind. Dadurch lässt sich eine gleichzeitige und unabhängige Regelung aller Einlassöffnungen erreichen, die nur von der Bewegung der Spindel abhängt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Sammelleitung an einem Ende mit einer Fackel versehen, welche aus einem Ausströmrohr mit einer verschließbaren Klappe gebildet wird. Dadurch kann bei einem Zurückschlagen der Flammen in die Sammelleitung das Verbrennungsgas in die Fackel geleitet werden. Das Zurückschlagen der Flammen wird durch Druckschwankungen in der Koksofenkammer hervorgerufen, und stellt für die Bedienmannschaften eine Gefährdung dar, so dass man bestrebt ist, diese Gefahrenquelle auszuschalten. Die Fackel kann Zündmechanismen und Ventile zur Regelung beinhalten.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung befinden sich auf der Koksofenkammerdecke vier bis acht Öffnungen in zwei Reihen, welche mit zwei Sammelleitungen verbunden sind, so dass eine Sammelleitung mit jeweils über zwei bis vier Abzweige mit zwei der vier Öffnungen verbunden ist. In dieser Ausführungsform befinden sich keine weiteren Öffnungen auf der Koksofenkammerdecke, so dass alle Öffnungen mit der Sammelleitung verbunden sind, und die Verbrennungsluft über die Sammelleitung beziehen.
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Bei den Verbindungselementen kann es sich um eine Kette, ein Stahlseil, oder ein Gestänge handeln. Diese stellen eine mechanische Verbindung von den Schiebeklappen zu der Spindel her.
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Beansprucht wird auch ein Verfahren zur gerichteten Einleitung von Verbrennungsluft in die Koksofenkammer eines Koksofens vom Typ ”Non-Recovery” oder ”Heat-Recovery”, in welchem
- • eine Koksofenbank, bestehend aus Koksöfen des genannten Typs, zur zyklischen Verkokung von Kohle genutzt wird, indem ein Koksofen mit einem zur Verkokung von Kohle vorgesehenen Kohlekuchen beladen wird, und über dem Kohlekuchen ein Gasraum als Primärheizraum freigelassen wird, welcher zur unterstöchiometrischen Verbrennung des Verkokungsgases vorgesehen ist, und
- • das teilverbrannte Verkokungsgas aus dem Primärheizraum über in den seitlichen Koksofenkammerwänden angeordnete Gaskanäle in die Rauchgaskanäle unter der Koksofenkammer geleitet wird, in denen das teilverbrannte Verkokungsgas mit einer überstöchiometrischen Menge an Verbrennungsluft vollständig verbrannt wird, und
- • sich in der Koksofenkammerdecke Öffnungen befinden, durch die die Koksofenkammer mit Primärluft versorgt wird,
und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
- • mindestens zwei Öffnungen in der Koksofenkammerdecke mit einem Abzweig verbunden sind, welcher in eine Sammelleitung mündet, durch den die Öffnungen mit primärer Verbrennungsluft versorgt werden, wobei diese Verbrennungsluft über Einlassöffnungen mit Schiebeklappen, die über Verbindungselemente durch eine Drehspindel bewegt und dadurch die Einlassöffnungen öffnen oder schließen, in die Sammelleitungen eingelassen wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Luftzuführung über die Schiebeklappen nach dem zu erwartenden Verlauf des Luftbedarfs in einem standardisierten Verkokungszyklus oder anhand von Messwerten des Druckes oder der Temperatur in dem Koksofen geregelt. Dadurch lässt sich die Zuführung an Verbrennungsluft zu jedem Zeitpunkt dem Bedarf an Verbrennungsluft anpassen. Dieser hängt vom Verlauf des Verkokungsprozesses ab, wie dieses beispielhaft in der
WO2010034383A1 ausgeführt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Drehspindel elektrisch betätigt. Der elektrische Antriebsmechanismus befindet sich dabei vorteilhaft in einer Schutzbehausung, welche den Antriebsmechanismus vor den hohen Temperaturen auf der Koksofenkammerdecke schützt.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Drehspindel über ein separates Gestänge von einem Kontrollpunkt außerhalb des Koksofens betätigt. Das Gestänge kann hierzu mit weiteren mechanischen Übertragungsvorrichtungen ausgestattet sein, welche eine gefahrlose Bedienung der Drehspindel auch von einem Punkt von außerhalb der Koksofenkammer oder der Koksofenbank ermöglichen.
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Die Erfindung besitzt den Vorteil, eine gemeinsame gerichtete Zuführung von primärer Verbrennungsluft in die Öffnungen von Koksofenkammern zu ermöglichen, wobei die Zuführung der Verbrennungsluft auch ohne Überdruck auf einem möglichst kurzen Zuführungsweg erfolgen soll, so dass die Luftzuführung direkt und ohne lange Reaktionszeiten erfolgen kann.
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Die Erfindung wird anhand von zwei Zeichnungen genauer erläutert, wobei diese nur beispielhafte Ausführungsformen darstellen, welche nicht auf diese beschränkt sind.
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1 zeigt eine Anordnung von zwei Sammelleitungen auf der Decke einer Koksofenkammer mit Ansicht von oben. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Sammelleitung mit Schiebeklappen auf der Koksofenkammerdecke.
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1 zeigt eine Koksofenkammerdecke (1), welche mit acht Öffnungen (2) zum Einlass von primärer Verbrennungsluft (3) ausgestattet ist. Auf der Decke (1) befinden sich weiterhin zwei Sammelleitungen (4) für primäre Verbrennungsluft (3), die über Abzweige (5) mit den Öffnungen (2) verbunden sind, so dass insgesamt jeweils vier Öffnungen (2) mit einer Sammelleitung (4) verbunden sind. Andere Einlassmöglichkeiten für Verbrennungsluft (3) sind auf der Ofendecke (1) nicht vorhanden, so dass die Verbrennungsluft nur über die Sammelleitungen (4) in die Koksofenkammer (1) gelangen kann. Die Sammelleitungen (4) besitzen über den Abzweigen (5) Einlassöffnungen (6), welche die Sammelleitungen (4) mit Verbrennungsluft (3) versorgen. Die mittleren Einlassöffnungen (6) sind mit Schiebeklappen (7) versehen, die über eine Kette (8) als Verbindungselement (8) mit einer Drehspindel (9) verbunden sind. Die Drehspindel (9) öffnet oder schließt über die Drehbewegung (9a) und das Verbindungselement (8) die Schiebeklappen (7), die den Drehspindeln (9) am nächsten sind. Die weiteren Schiebeklappen (7), welche nicht mit der Spindel (9) verbunden sind, sind über ein Gestänge (10) mit den Schiebeklappen (7) verbunden, welche mit der Spindel (9) verbunden sind. Durch lässt sich eine zuverlässige und einheitliche Regelung aller Öffnungen (2) auf der Koksofenkammerdecke (1) und gleichzeitig eine Vergleichmäßigung des Verbrennungsluftstroms (3) in alle Öffnungen (2) auf der Koksofenkammerdecke (1) erreichen. Die Drehspindeln (9) sind mit einem elektrischen Antriebsmechanismus (11) verbunden, über den diese angetrieben werden, der in einem Schutzgehäuse (11a) sitzt, und der über elektrische Steuerleitungen (11b) angetrieben wird. Zu sehen sind auch die Koksofenkammertüren (12) auf beiden frontalen Seiten (13) der Koksofenkammer (14) und die seitlichen Koksofenkammerwände (15).
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2 zeigt eine Koksofenkammer (14) mit frontalen Koksofenkammerwänden (13), Koksofenkammertüren (12), einem Koksofenkammerboden (16) mit darüberliegendem Kohlekuchen (16a), seitlichen Rauchgaskanälen (15a, „Downcomer”) Rauchgaskanälen (17), einer Sekundärluftsohle (18) unter den Rauchgaskanälen (17) zur Versorgung der Rauchgaskanäle (17) über vertikale Kanäle (17a) mit Verbrennungsluft von außen, einem Primärheizraum (3a) über dem Kohlekuchen (16a), und einer Koksofenkammerdecke (1), in welcher Öffnungen (2) zur Versorgung der Koksofenkammer (12) mit primärer Verbrennungsluft (3) angeordnet sind. An den Türen (12) sind Haltevorrichtungen (12a) zum Öffnen und Schließen der Koksofenkammertüren (12) und an den Sekundärluftsohlen (18) sind Verschlusseinrichtungen (18b) zum Öffnen und Schließen der Sekundärluftsohle (18) gegen die Außenatmosphäre vorhanden. Zu sehen ist außerdem der Abgaskanal (19) zur Ausführung der vollständig verbrannten Verkokungsgase. Die Öffnungen (2) in der Koksofenkammerdecke (1) sind über Abzweige (5) mit einer Sammelluftleitung (4) verbunden. Die Sammelluftleitung (4) besitzt auf der oberen Seite Einlassöffnungen (6), welche mit Schiebeklappen (7) abgedeckt sind. Neben der Sammelleitung (4) befindet sich weiterhin eine Drehspindel (9), welche mit den nächstgelegenen Schiebeklappen (7) verbunden ist. Diese Schiebeklappen (7) wiederum sind über ein Gestänge (10) mit den übrigen Schiebeklappen (7a) verbunden. Durch eine Drehbewegung (9a) verschieben sich diese Schiebeklappen (7, 7a) und öffnen oder schließen dadurch die Einlassöffnungen (6). Am Ende der Sammelleitung (4) befindet sich eine Fackel (20), welche mit einer Klappe (20a) ausgestattet ist, und welche zum Verbrennen der unter Überdruck ausgestoßenen Verkokungsgase (20b) dient.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Koksofenkammerdecke
- 2
- Öffnungen
- 3
- Primäre Verbrennungsluft
- 4
- Sammelleitung
- 5
- Abzweig
- 6
- Einlassöffnung
- 7
- Schiebeklappe
- 7a
- Dahinterliegende Schiebeklappen
- 8
- Verbindungselement
- 9
- Drehspindel
- 9a
- Drehbewegung
- 10
- Gestänge
- 11
- Antriebsmechanismus
- 11a
- Schutzgehäuse
- 11b
- Elektrische Steuerleitungen
- 12
- Koksofenkammertür
- 12a
- Haltevorrichtung
- 13
- Frontale Koksofenkammerwand
- 14
- Koksofenkammer
- 15
- Seitliche Koksofenkammerwand
- 16
- Koksofenkammerboden
- 16a
- Kohlekuchen
- 17
- Rauchgaskanäle
- 17a
- Vertikale Kanäle
- 18
- Sekundärluftsohlen
- 18b
- Verschlusseinrichtung
- 19
- Abgaskanal
- 20
- Fackel
- 20a
- Klappe
- 20b
- Verkokungsgas
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010102707 A1 [0004]
- WO 2006128612 A1 [0005, 0006]
- WO 2010034383 A1 [0018]
