DE1796063C - Verfahren zur Beheizung von Ver kokungsofen - Google Patents

Description

lung bleib* die Wärmezufuhr zu den Heizzügen über abhängig von dem Beheizungssystem des Verkokungsdiegesamte Betnebszeit konstant ofens. Es kann deshalb beim separaten Wärmeaus-

Die XMenkammern werden nach bestimmten Füll- tausch die Verbrennungsluft eines jeden Verkokungsrhythmen; beschickt, so daß sich zwei 'jenachbarte ofens geregelt zugeführt werden.
Kammerfüllungen niemals im gleichen Garungszu- 5 Die Bauhöhe der Verkokungsöfen kann durch den stand befinden. Da die Oberflächentemperaturen des Fortfall der Regeneratoren vermindert werden. Glei-Laufers im Heizzug eine Funktion des Garungszu- dies nutzbares Kammervolumen ermöglicht somit bei Standes sind, teilt sich der zugeführte Wärmestrom einer stetigen Beheizung eine höhere Kokserzeugung, ungleichmäßig auf. _{da die} Umstellzeiten, die bisher in dem Heizzug und

Bei den bekannten Regenerativ-Verkokungsöfen io an der Kammerwand immer einen Temperaturabfall wird der Wärmeaustausch in Regeneratoren in der bewirkten, vermieden werden. Der technische Fort-Form vorgenoifimen, daß das Abgas durch die eine schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher oder andere Heizwandhälfte periodisch im Wechsel auch in der Steigerung der Durchsatzmenge durch die mit der Verbrenrungsluft irr den Regenerator geleitet möglich gewordene schnellere Verkokung zu sehen, wird. Die Beheizungseinsteliüng ist, bedingt durch 15 Ein wirtschaftlicher Vorteil liegt in den geringeren die Konstruktionsmerkmale, bisher außerordentlich Investitionskosten und somit in der vermiedenen Beschwierig und erfolgt beim kopfbeheizten Öfen durch lastung der Umwandlungskosten durch den Kapitaldas Aufsetzen von kalibrierten Düseosteinen auf dienst. Die Bergschädensicherung ist eine Funktion Dusensetzsteine. Beim Unterbrennerofen erfolgt in der Bauhöhe und kann somit bei Anwendung des ähnlicher Weise die Gas- und Luftmengenregelung ao Verfahrens gemäß der Erfindung niedriger gehalten durch kalibrierte Bohrungen in den Gaszuführungs- werden.

lcuimgen unterhalb des Regenerators. Die Düsenhöhe ' Es ist bekannt, daß die Verkokung eine Temperakann geringfügig durch Aufsetzen von Flaschenhals- tur-Zeit-Reaktion darstellt. Hieraus resultiert die für düsen geändert werden. Auch beim stufenbeheizten den Ofenbetrieb wesentliche Garungszeit. Auf Grund Verkokungsofen erfolgt die Regelung der Gas- und/ 25 der bisher erfolgten konstanten Wärmezufuhr und be- oder Luftzufuhr in der« verschiedenen Höhen durch dingt durch die Druckfolge stellt sich am Ende der kalibrierte öffnungen. Garung Line bestimmte Temperas des Kokses ein.

Als besonderb vorteilhaft für den Wärmeaustausch die bei einer Heizzugtemperatur von 1250" C ungehat sich wegen der hohen Temperaturen, der großen fähr 1120° C beträgt. Die Koksendtemperatur ändert Gasvolumina und des hohen Wirkungsgrades der 30 sich mit der Heizzugtemperatur gleichsinnig.
Wärmeaustausch mittels bewegter Wärmespeicher- Die Lebensdauer eines Ofens ist abhängig von der teilchen im Gegenstrom erwiesen. Ein solches Ver- durchgesetzten Kokskohlenmenge, dem Temperaturfahren zum stetigen Wärmeaustausch bei hohen Tem- niveau und dom verwendeten feuerfesten Material, peraturen mit bewegten Speicherteilchen ist beispiels- Es ist bekannt, daß insbesondere Temperaturschwanweise aus »Stahl und Eisen«, Bd. 87, 1967, Heft 22, 35 kungen dem feuerfesten Material schaden. Bedingt S. 1348 bis 1355, bekannt. durch den diskontinuierlk'ien Betrieb der Öfen sind

Das Vorhandensein von stetig arbeitenden Wärme- die Kammern besonders bein Füllen starken Tempeaustauschern erlaubt es, auf die Regeneratoren zu raturwechseln unterworfen. Nach dem Drücken eines verzichten, wenn für eine bestimmte Anzahl von Ver- Ofens wird bei einer Heizzugtemperatur von 1250 C kokungsöfen — entsprechend der Wärmeaustausch- 40 eine Kammerwandtemperatur von ungefähr 1050' C kapazität — eine direkte Verbindung zum Aus- gemessen, die beim Einfüllen der Kohle auf ungefähr tauscher für das Abgas und die Verbrennungsluft be- 300^; C kurzzeiiig abfällt. Der sich hieraus ergebensteht. Hierdurch wird die Möglichkeit gegeben, alle den Belastung des Steinmaterials durch unterschied-Heizzüge stetig zu beflammen und die Abgase bei- liehe Ausdehnung ist bei der Konstruktion der Heizspielsweise über einen Sammelkanal dem Wärme- 45 wände Rechnung getragen worden. Es kommt jedoch austauscher zuzuführen. immer wieder vor, daß Risse entstehen und sogar

Der Wärmeaustausch für eine Verkokungsbatterie Steine im Mauerverband oberflächlich abplatzen. Je

erfolgt erfindungsgemäß über zwei Wärmeaustauscher, höher die Temperaturschwankungen sind, um so

von denen jeder Austauscher eine gegebenenfalls für mehr verändern sich im Verlauf eines mehrjährigen

die gesamte Batterie noch ausreichende Wärmemenge 50 Betriebes die Innenabmessungen der Kammern, was

austauschen kann. Auf diese Weise tritt bei einer zu starken Schwankungen in der Koksqualität führen

eventuellen Reparatur keine Unterbrechung des Ver- kann.

kokungsofenbetriebes ein, während beim Regenerativ- Da der Erfindungsgegenstand erstmalig nicht nur verkokungsofen mit den fest unter den Ofenkammern eine geregelte Zufuhr von Gas, sondern auch der angeordneten Regeneratoren das Auswechseln des 55 Verbrennungsluft zu den einzelnen Heizzügen ermög-Gitterwerks im heißen Zustand außerordentlich licht, wird nach einer weiteren Ausführungsform der schwierig und Reparaturen an den aus feuerfestem Erfindung Gas und/oder Luft nach dem Garungszu-Steinmaterial errichteten Regeneratorwänden prak- zustand des Kammerinhaltes eines jeden Verkokungstisch nicht möglich ist, ohne den Verkokungsofen ofens programmiert gesteuert zugeführt. Man hat bzw. wegen der wechselseitigen Beeinflussung be- 60 nämlich schon frühzeitig erkannt, daß die Zeit teilnachbarter Verkokungsöfen eine größere Anzahl von weise den Einfluß der Temperatur zu ersetzen ver-Verkokungsöfen außer Betrieb zu nehmen, was zu mag, wenn die Hauptmenge der Kammerinhalte die einer notwendigen Reparatur des gesamten Ver- Halbkoksbildung überschritten hat. Erfindungsgemäß kokungsofens führt und einen langen Produktions- wird deshalb eine Temperatursteigerung des Kokses ausfall zur Folge hat. 65 durch Wärmezufuhr aus den Heizzügen bis zum Ende

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich der Garungszeit bei Erreichen einer Kammermitten-

ferner eine direkte Regelmöglichkeit für den Gas- temperatur zwischen 750 und 1000° C, vorzugsweise

und Lufteinfall an jedem einzelnen Heizzug und un- zwischen 800 und 920° C, unterbunden. Der Zeit-

punkt und das Ausmaß der Temperatursubstitutiori bildenden etwa vier bis acht Verkokungsöfen. Die durch die Zeit sind von der Kohlenart abhängig, maximale Differenz zwischen den Garungszuständen denn bei gleicher Heizzugtemperatur findet man bei einer solchen Gruppe soll sich zweckmäßigerweisc verschiedenen Kohlen unterschiedliche Temperatur- höchstens etwa 30 Minuten voneinander unterscheifelder des Verkokungsofenbesatzes. Besonders gute 5 den. Hierdurch ist es möglich, gemäß der Erfindung Ergebnisse werden erhalten, wenn die Unterfeuerungs- den Wärmebedarf von einer für die Koksqualität ausgase auf 5 bis 3O°/o, vorzugsweise auf 10 bis 2O°/o, reichenden Kammermittentemperatur ab voll einzuder zu Beginn der Verkokung zugeführten Menge ge- sparen,
drosselt werden. Bei einer Kokskohle mit 25 %> flüchtigen Bestand-

Um die Verminderung der Wärmezufuhr durch- io teilen (i. waf), die bei 1250° C Heizzugtemperatur

führen zu können, dürfen benachbarte Öfen sich verkokt wird und eine exotherme Reaktionsenthalpie

nicht wesentlich, d. h. um mehrere Stunden, im Ga- von ~ 45 kcal/kg Kohle aufweist, wird beispielsweise

rungszustand unterscheiden. Im Idealfall müßte bei zur fünfzehnten Garungsstunde eine Temperatur in

allen öfen gleichzeitig die Wärmezufuhr vermindert der Kammermitte von 830° C erreicht. Zu diesem

und die Kammer entleert und gefüllt werden, was 15 Zeitpunkt kann gemäß Erfindung die Unterfeuerungs-

sich betrieblich natürlich nicht ermöglichen läßt. Be- gasmenge auf 18% vermindert werden. Bis zum

dingt durch den Druck- und Füllvorgang der Ver- Ende der Ausgarung findet sodann nur noch eine

kokungsofenkammern, der im allgemeinen etwa Zeitreaktion der Verkokung bei quasi stationärer

6 Minuten dauert, tritt eine geringfügige Verschie- Temperatur statt,

bung im Garungszustand benachbarter Brände ein. so An Hand der Zeichnung, die schematisch ein Aus-

Die verminderte Wärmezufuhr wird dadurch er- führungsbeispiel der Erfindung für einen stark gasreicht, daß die Unterfeuerungsgasmenge gedrosselt beheizten Verkokungsofen darstellt, sei dieselbe näher wird. Damit die geringere Gasmenge nicht mit sehr beschrieben:

großem Luftüberschuß verbrannt und der Wärmeaus- Die Verkokungsofenkammer 1 wird beidseitig über tauscher durch höheren Luft- und geringeren Abgas- as Heizzüge 2 beheizt Die vom Wärmetauscher mit durchsatz nicht gekühlt wird, ist entsprechend der festen Speicherteilchen 3 vorerhitzte Verbrennungsjeweiligen Unterfeuerungsgasmenge die Verbrennungs- luft wird über den Heizluftsammelkanal 4 dem Heizluft unter Einhaltung einer Luftverhältniszahl von 1,1 luftkanal 5 und über das Reglerorgan 6 dem Heizbis 1,2 zu drosseln. zug 2 zugeführt. Das Heizgas wird über ein Regel-

Da sich jeweils vier bis acht benachbarte öfen in 30 ventil 7 zudosiert. Die Abhitze wird durch einen Ab-

einem nahezu gleichen Garungszustand befinden, soll hitzekanal 8, der in gleicher Höhe oder unterhalb des

die Beheizung einschließlich des Wärmeaustausches Gassammelraumes der Verkokungsofenkammer 1 an-

gruppenweise für isweils vier bis acht öfen erfolgen. geordnet ist, über den Abhitzesammeikanal 9 dem Aus diesem Grunde erfolgt zweckmäßigerweise auch Wärmetauscher 3 zugeführt und geht nach erfolgten die Drosselung der Beheizung bei jeweils eine Gruppe 35 Wärmeaustausch durch den Fuchs 10 zum Kamin.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2

Querrekuperatoren in der Kammerlängsachse die

.Patentansprüche: -ganze Ofenlänge durchlaufend unterhalb -der Ofen

kammern im Verkokungsofen angeordnet sind, daß

■ 1. Verfahren zur Beheizung von Verkpkungs- ihr Wirkungsgrad gering ist. Dieso Koksöfen wurden öfen mit Stark- und/oder Schwachgas unter Rück- 5 daher schon bald durch die auch heute noch in der gewinnung des Wärmeinhaltes der Abgase in Mehrzahl benutzten, nach dem Wännespeicherprinaußerhalb des Verkokungsofens befindlichen zip arbeitenden Regenerativ-Verkokungsöfen abgeseparaten Wärmeaustauschern durch Aufheizung löst, die eine weitgehende Ausnutzung des Wärmeder Verbrennungsluft und gegebenenfalls des inhaltes der Abgase ermöglichen. Bei diesem Verfah-SchwachgaseSj dadurch gekennzeichnet, io ren wird abwechselnd das Gitterwerk der Regeneradiiß der Wärmeaustausch in an sich bekannter toren zunächst beim Durchströmen der heißen Ab-Weise mittels bewegter Wärmespeicherteilchen im gase aufgeheizt, worauf anschließend die gespeicherte Gegenstrom durchgeführt wird, wobei der Wärme- Wärme an durchströmende kalte Verbrennungsluft austausch für eine Ofenbatterie oder Ofengruppe abgegeben wird. Hierdurch ist ein ständiger Wechsel über zwei Wärmeaustauscher erfolgt. 15 der Strömungsrichtung im Heizsystem des Ver-

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch ge- kokungsofens bedingt, so da3 keine stetige Beheizung kennzeichnet, daß Gas und/oder Luft nach dem der Verkokungsofenkammern möglich ist Auch diese Ganmgszustand des Kammerinhaltes eines jeden Regeneratoren wurden als Querregeneratoren unter Verkokungsofens geregelt zugeführt wird. den Verkokungsofenkammern und den Heizzügen an-

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ao geordnet, wodurch sich beträchtliche Bauhöhen für gekennzeichnet, daß eine Temperatursteigerung die Verkokungsöfen, in der Regel das Doppelte der des Kokses durch Wärmezufuhr aus den Heiz- Höhe der eigentlichen Verkokungbofcnkaiiwiei, ei zügen bis zum Ende der Garungsperiode bei Er- gaben.

reichen einer Kammermittentemperatur zwischen Bedingt durch den Wärmeaustausch in einem Re-

7.'5O und 1000° C, vorzugsweise zwischen 800 und 35 generator, der fest unter jedem Ofen installiert und 920° C, unterbunden wird. für eine mittlere Beheizung — entsprechend einer

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- Heizzugtemperatur von etwa 125O⁰C — ausgelegt ist, kennzeichnet, daß die Unterfeuerungsgase auf 5 ergeben sich deshalb unabhängig von der nutzbaren bis 30%, vorzugsweise auf 10 bis 20%, der zu Kammerhöhe feststehende Bauabmessungen für die Beginn der Verkokung zugeführten Menge ge- 30 Verkokungsöfen. Die Konstruktionsmerkmale des drosselt werden. herkömmlichen Ofens können daher nicht grundsätz-

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch Hch geändert werden, was somit keine Optimierung gekennzeichnet, daß entsprechend der jeweiligen der Wärmezufuhr im Hinblick auf den Garungszu-Unterfeuerungsgasmenge die Verbrennungsluft stand gestattet. Zusätzlich ist unabhängig von der unter Einhaltung einer Luftverhältniszahl von 1,1 35 Temperaturwechselbeständigkeit des Steinmaterials bis 1,2 gedrosselt wird. der Verkokungsofenkammer keine wirtschaftlich vertretbare Steigerung der Heizzugtemperatur möglich,

da, wie oben angegeben, der Regenerator auf einen

Wärmeaustausch ausgelegt ist, der einer Abgas- und 40 Luftmenge für eine Heizzugtemperatur von etwa

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung 1250° C entspricht.

von Verkokungsöfen mit Stark- und/oder Schwach- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier

gas unter Rückgewinnung des Wärmeinhaltes der Ab- Abhilfe zu schaffen und die Verkokungsöfen so zu gase in außerhalb des Verkokungsofens befindlichen vereinfachen, daß sie eine allen vorkommenden (Jeseparaten Wärmeaustauschern durch Aufheizung der 45 gebenheiten angepaßte Beheizung ermöglichen. Außer-Verbrennungsluft und gegebenenfalls des Schwach- dem soll die Wärmerückgewinnung mit einem weitaus gases. höheren Wirkungsgrad als bisher durchgeführt wer-

Dit; Koksherstellung erfolgt in überwiegendem den können.

Maße in Horizontalkammerofen, die indirekt mit Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

Stark- und/oder Schwachgas beheizt werden. Es ist 50 löst, daß der Wärmeaustausch in an sich bekannter bekannt, den Wärmeinhalt der Abgase nach dem Weise mittels bewegter Wärmespeicherteilchen im Verlassen der Heizzüge auf dreierlei Art auszunutzen. Gegenstrom durchgeführt wird, wobei der Wärme-Zunächst hat man nur daran gedacht, die Abhitze der austausch für eine Ofenbatterie oder Ofengruppe über Verkokungsöfen zur Dampferzeugung zu nutzen. Die- zwei Wärmeaustauscher erfolgt,
ses Verfahren hat sich jedoch nicht durchzusetzen 55 Die Koksherstellung erfolgt zu etwa 9O°/o in Horivermocht. da man Dampf wirtschaftlicher mit ande- zontalkammeröfen, die wechselseitig beheizt werden, ren, minderwertigen Brennstoffen erzeugen kann. Zur Abhitzerückgewinnung in den Regeneratoren Auch Verkokungsöfen mit einer rekuperativen Rück- wird die Beheizung bei Zwillingszug- und halbgeteilgewinnung des fühlbaren Wärmeinhaltes der Abgase ten öfen umgestellt. Die Umstellzeiten variieren gefanden keinen Eingang in die Kokereiindustrie. Bei 60 wohnlich zwischen 5 und 30 Minuten. Die Wärme des diesem nach dem Wärmeaustauschprinzip arbeiten- Abgases wird in den Regeneratoren gespeichert und den Verfahren durchströmen die heißen Abgase und im direkten Wärmeaustausch zur Vorwärmung der die kalte Verbrennungsluft im Gegenstrom ein ge- Verbrennungsluft genutzt. Der Regenerator wird so mauertes Kanalsystem, wobei der Wärmeaustausch ausgelegt, daß das Abgps stark gekühlt wird, um den durch Wärmeleitung durch die Trennwand des Reku- 65 Abgasverlust klein zu halten. Beispielsweise beträgt perators erfolgt. Auf diese Weise ist eine stetige Be- die mittlere Abgastemperatur bei einer Fsizzugtemheizung der Verkokungsöfen möglich. Von Nachteil peratur von 1250° C ungefähr 230 bis 240° C.
ist jedoch bei den bekannten Rekuperatoren, die als Abgesehen von der kurzzeitigen Beheizungsumstel-