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Verfahren zum Betrieb batterieweise angeordneter waagerechter Koksofenkammern
Die Erfindung betrfft ein Verfähren zum Betrieb batterieweise angeordneter waagerechter
Koksofenkammern mit dazwischenliegenden, in regenerativ beheizte Zwillingszüge aufgeteilten
Heizwänden, wobei die geradzahligen und ungeradzahligen Heizzüge jeder Heizwand
an je einen, im wesentlichen parallel zur Heizwand verlauf enden Regenerator angeschlossen
sind, ferner eine für die Durch führung eines solchen Verfahrens besonders geeignete
Ausbildung der oberen Gasumkehr.
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Das Ziel der Erfindung geht dahin, bei einem einfachen Aufbau des
Ofens eine leicht durchzuführende Regelung der Beheizung durchzuführen, die eine
möglichst gleichmäßige Wärmelieferung an den Inhalt der Ofenkammern erlaubt.
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Eines der Hauptprobleme für den Bau und den Betrieb von Eoksöfen ist
eine Zuführung der Wärme zur Heizwand, bei der über die ganze Länge der Ofenkammern
eine gleichmässige Erhitzung des Eammerinhalts gegeben ist. Dabei ist insbesondere
der erhöhten Wärmeabstrahlung in der Nähe der Ofenköpfe und außerdem dem Umstand
Rechnung zu tragen, daß die seitlich eines jeden Heizzuges liegende Kohlenmenge
unterschiedliche Werte hat; diese beruhen einmal auf einer unterschiedlichen Schüttdichte,
zum anderen darauf, daß man, um das Ausdrücken des Kokses zu
erleichtern,
der Kammerbreite einenvon der Koks- zur flaschinenseite abnehmenden Wert gibt. Um
den Kammerinhalt gleichmäßig zu beheizen, ist es also erforderlich, den einzelnen
Heizzügen entsprechend unterschiedliche Mengen an Heizgas und Luft zuzuführen.
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Für die Aufteilung des als Heizmittel benutzten Starkgases benutzt
man Regeleinrichtungen in Form von kalibrierten Öffnungen oder Metalldüsen, die
in die Leitungen eingebaut sind, welche von den Verteilungsleitungen des Starkgases
unmittelbar zu den einzelnen Heizzügen führen. Derartige Regeleinrichtungen können
nach Einbau und Inbetriebnahme besonders dann leicht eingestellt werden, wenn sie
als sogenannte Unterbrennerdüsen in einem Keller unterhalb der Koksöfen angeordnet
sind.
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Schwieriger liegen die Verhältnisse bei denjenigen Medien, die vor
der Verbrennung in Regeneratoren eingeführt, dort vorgewärmt und erst dann in die
Heizzüge geleitet werden, es sei denn, daß jedem einzelnen Zwillagszag nur zwei
Einzelregeneratoren zugeordnet sind, von denen jeder nur an einen Zug eines Zwillingspaares
angeschlossen ist, so daß in jeder Regeneratorhalbperiode immer einer der Regeneratoren
zur Vorwärmung von Schwachgas bzw. Luft, der andere jeweils zur Aufnahme und Abführung
der in dem Zwillingszug verbrannten Gase dient'.
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Eine Aufteilung in Einzelregeneratoren ist zu aufwendig.
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Man verwendet daher im allgemeinen andere Mittel, um auch bei über
die Kammerlänge durchlaufenden Regeneratoren sicherzustellen, daß jedem Zwillingszug
die erforderliche Menge an vorgewärmter Zuluft bzw. vorgewärmtem Schwachgas zugeführt
wird. Die bisher bekannten Mittel erfordern entweder einen wirtschaftlich beachtlichen,
baulichen und betrieblichen Aufwand oder führen nicht zu einer genügend feinen,
eine gleichmäßige Erhitzung des Kammerinhaltes gewährleistenden Aufteilung der Verbrennungsmedien.
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Eine solche Feinaufteilung der in jedem einzelnen Zwillingspaar einer
Heizwand zur Verbrennung gelangenden, regenerativ vorgewärmten Verbrennungsmittel,
nämlich Ltift bzw. Inift und Schwachgas, soll gemäß der Erfindung durch Einstellen
eines Regelorgans erfolgen, das an der oberen Gasumkehrstelle jedes Zwillingspaares
vorgesehen und von der Ofendecke aus bedienbar ist.
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In Gegensatz zu Schiebersteinen, die man bisher in der Bahe der Heizzugsohle
anordnete und mittels deren man die Größe der Öffnungen veränderte, durch die das
vorgewarate Schwachgas bzw. die vorgewärmte litift in den Heizzug eintritt, und
die man nur durch Einführung von Stangen von der Ofendecke her verstellen konnte,
sind Regelorgane an der oberen Gasumkehrstelle jedes Zwillingspaares verhältnismäßig
leicht zu bedienen, wie an dem später noch zu beschreibenden Ausführungsbeispiel
erkennbar ist. Die Feinaufteilung der Gesamtmengen an Luft und Schwachgas erfolgt
also gemäß der Erfindung so, daß der freie Querschnitt der Gasumkehrstelle der einzelnen
Zvillingspaare mehr oder weniger verengt wird, je nachdem, ob dem betreffenden Zwillingspaar
benachbarte Teile der Ofenkammer weniger oder mehr Wärme zugeführt werden soll.
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Es ist üblich, zwischen dem unterhalb der Regeneratoren liegenden
SohIkanal und dem unteren Regeneratoreintritt Regelorgane vorzusehen und im übrigen
den Regenerator in seiner Längsrichtung durch Querwande in einzelne Zellen aufzuteilen,
die mit einem oder mehreren Zwillingszügen in Verbindung stehen. Unter Anwendung
der Regelorgane an der oberen Gasumkehrstelle jedes Zwillingspaares sollen zusätzlich
die Öffnungen zwischen dem Regeneratorsohlkanal und zwischen den einzelnen Zellen
des Regenerators durch entsprechende Einstellung der hier befindlichen Re-
gelorgane
so bemessen werden, daß während des Betriebes oberhalb der Öffnungen in allen Zellen
des Regenerators der gleiche Druck herrscht.
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Gegenstand der weiteren Erfindung ist eine für die Durch führung des
neuen Betriebsverfahrens besonders geeignete Ausbildung der oberen Gasumkehr. Dabei
hat die am oberen Ende der beiden Zwillingszüge in der Binderwand vorgesehene Verbindungsöffnung
einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, aber in der Breite eine geringere
Erstreckung als der Heizzug. kuf dem Boden der Öffnung ist eine quer zur Kammerachse
verlaufende Rinne vorgesehen, die zur Fubrung der paarweise angeordneten Schiebersteine
dient; diese reichen etwa bis zum oberen Rande der Verbindungsöffnung der Heizzüge.
Die Führungsflnne ist nur in der Mitte durch Anschläge unterbrochen und dient als
Bahn zum Verstellen der Schiebersteine; sie setzt sich in an die Öffnung sich anschließenden
Taschen fort, in die die Schiebersteine eingeschoben werden, wenn sie die Öffnung
freigeben sollen. An die Öffnung schließt sich nach oben eine Durchbrechung der
Ofendecke an,die beispielsweise durch einen von oben einsetzbaren Stopfen verschließbar
ist und zum Einführen und Verstellen der Schiebersteine dient; die Steine können
beispielsweise mittels einer in die Durchbrechung eingeführten Stange ver st eibar
sein.
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Auf den anliegenden Zeichnungen ist ein zur Durchführung des neuen
Verfahrens geeigneter Zwillingszugofen sowie die besondere Ausbildung der oberen
Gasumkehr bei diesem dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Unterbrenner- Zwillingszugofen
im teilweisen Längsschnitt durch eine Heizwand, wobei auf dem linken und dem rechten
Teilschnitt unterschiedliche Ausführungsformen für die Anordnung der Schiebersteine
erkennbar sind,
Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch einige benachbarte
Ofen in der Längsrichtung der Batterie, Fig. 3 zeigt - als Ausschnitt aus der linken
Hälfte der Fig. 1 im größeren Maßstab - die Ausführung der oberen Zugumkehr entsprechend
der Schnittlinie A-A der Fig. 5, Fig. 4 zeigt eine Partie der oberen Zugumkehr auf
der linken Hälfte entsprechend der Schnitt linie B-B, auf der rechten Hälfte entsprechend
der Schnittlinie C-O von Fig. 5, Fig. 5 ist ein waagerechter Schnitt entsprechend
der Schnitt linie D-D von Fig. 3.
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Mit 1 sind in Fig. 1 und 2 die Heizwände, mit 2 die Reg.-neratoren,
mit 3 allgemein die Sohlkanäle, mit 4 die Sohlkanaldecken bezeichnet. 7 sind die
Luftklappen, bei deren Offenstellung die Verbrennungsluft in Richtung des Pfeiles
51 in die Sohlkanäle 3 einströmt. 8 sind die kbgasventile, 9 ist der ibgaskanal.
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Mit 10 sind die Verkokungskwnmern bezeichnet, mit 40 die darin lagernde
Kohlefüllung. 39 sind die die Ofendecke 36 durchsetzenden Füllöcher.
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Die Ofenkammern 10 sind beiderseits von Heizwänden 1 umgeben. Diese
sind aufgeteilt in Zwillingszüge 41, die mit einander durch eine obere Öffnung 48
an dem sogenannten Ummehrpunkt 43 in Verbindung stehen.
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Mit 11 ist die längs der Batterie verlaufende Starkgasverteilungsleitung
bezeichnet, mit 12 und 13 die an diese angeschlossenen, in der Unterkellerung 35
verlauf enden Düsen-
leitungen. Von diesen zweigen die Düsenrohre
14 ab, in die auswechselbare Düsen 30 eingesetzt sind und die in Düsenkanäle 15
münden, die in den Regeneratortrennwänden 27 aufsteigen und am Fuß 42 der Heizzüge
41 münden.
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Mit 16 sind die Umstellhshne für das Starkgas, mit 17 die Absperrhähne
für das Starkgas bezeichnet.
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Mit 18 ist die längs der Batterie verlaufende Schwachgasverteilungsleitung
bezeichnet. 19 sind die Schwachgasumstellhähne, 20 sind die Schwachgasabsperrhähne.
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21 bis 24 sind Regeneratorkanaera. In einer bestimstn Regenerativ-Halbp
eriode dienen bei Schwachgasbeheizung die Kammern 21 zur Vorwärmung des Gases, die
Kammern 22 zur Vorwärmung der Luft, während die Kammern 23 und 24 zur Speicherung
der in dan durchgeleiteten verbrannten Gasen enthaltenden fühlbaren Wärme dienen.
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Die Regeneratorkammern sind durch Querwände 25 in einzelne Zellen
26 unterteilt. Durch die kalibrierten Öffnungen 28 der Sohlkanaldecke 4 wird der
Anteil der aus den Regeneratorsohlkanälen in die einzelnen Regeneratorsellen 26
eintretenden Mengen des vorzuwärmenden gasförmigen Mittels, nämlich Luft oder Schwachgas,
bestimmt. Die in Fig. 2 mit 31, 32, 33 bzw. 34 bezeichneten Sohlkanäle werden mit
den gleichen gasförmigen Mitteln beaufschlagt wie die darüberliegenden, oben erwähnten
Regeneratorkammern 21, 22, 23 bzw. 24.
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In Fig. 1 sind zwei verschiedene Ausführungen des Uskehrpunktes zwischen
den beiden Zwillingszügen 41 dargestellt.
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An jeden der beiden Züge 41 schließen sich nach oben Schauöffnungen
37 an, die durch Stopfen verschließbar sind und in die von der Ofendecke 36 aus
die Heizzüge 41 beobachtet werden können. Oberhalb der Verbindungsöffnung
zwischen
den beiden Heizzügen befindet sich eine Durchbrechung 38, die ebenfalls durch einen
Stopfen verschließbar ist.
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In Fig. 1 ist links ein Schieberstein 44 in Eingriffsstellung, ein
Schieberstein 45 in derjenigen Stellung, in der die Durchtrittsöffnung 48 freiliegt,
dargestellt. Auf der rechten Seite der Fig. 1 befinden sich die mit 46 bezeichneten
Schieb erst eine in der Eingriffsstellung und verdecken teilweise die Öffnungen
48. Die mit 47 bezeichneten Schiebersteine geben den vollen Querschnitt der Öffnungen
48 frei.
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Das Beheizungsverfahren spielt sich im Fall der Verwendung von Starkgas,
z. B. einem eigenerzeugten Koksofengas, folgendermaßen ab: Das Starkgas wird mit
einem Überdruck von etwa 300 mm WS der Verteilungsleitung 11 zugeführt und bei geöffneten
Hähnen 16 und 17 auf die Düsenleitungen 12 und 13 verteilt. Diese Düsenleitungen
sind bei einem Unterbrennerofen gewöhnlich Stahlrohre, in denen noch ein Gasdruck
von etwa 50 mm WS aufrechterhalten wird, indem die in die Düsenrohre 14 eingesetzten
Düsen 30 entsprechend eng bemessen werden. Mittels solcher engen Düsen von z. B.
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10 mm Durchmesser können genau differenzierte Gasmengen den einzelnen
Düsenrohren zugeleitet werden. Ublicherweise sind unter jeder Heizwand zwei Düsenleitungen
12 und 13 vorhanden, von denen die eine an die geradzeiligen Heizzüge, die andere
an die ungeradzeiligen Heizzüge angeschlossen werden. Die Düsenrohre 12 und 13 erhalten
in halbstündigem Wechsel Starkgas und Luft zum Entgraphitieren. Die Starkgäsmenge,
die jedem einzelnen Heizzug 41 zugeführt wird, ist durch die Einstellung der Düsen
30 genau festgelegt.
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Die Verbrennungsluft wird bei dem dargestellten Ofen durch den Saugzug
des Kamins in der einen Regenerativ-Ealbperiode in die Sohlkanäle 31 und 32 angesaugt
und zieht durch die Regeneratorkammern 21 und 22. Durch Einlegen von Drosselscheiben
in die Klappen 7 kann die jedem Regenerator zuzuleitende Luftmenge geregelt werden.
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Die jedem Zwillingszug 41 zugeführte Starkga@menge verbrennt mit der
in den Regeneratorkammern 21 und 22 vorerhitzten und durch die Verbindungskanäle
6 in die Zwillings-Züge 41 geleiteten Luft und strömt in der durch den Pfeil 52
angedeuteten Richtung. Sie strömt über den Umkehrpunkt 43 in den anderen Zug des
Zwillingspaares und gelangt von hier über entsprechende Verbindungskanäle 6 in die
mit 23 und 24 bezeichneten Regeneratorkammern.
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Nach der Umstellung wechseln die Sohlkanäle ihre Funktion.
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Den Sohlkanälen 33 und 34 wird Luft zugeführt und diese werden in
den Regeneratorkammern 23 und 24 vorgewärmt1 und in dem anderen Zug jedes Zwillingspaares
strömt das verbrennende Starkgas in der durch den Pfeil 53 angedeuteten Richtung.
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Durch Verstellen des Schiebersteines 44 bzw. der Schi ebersteine 46
hat man es in der Hand, am Umkehrpunkt 43 die freien Öffnungsquerschnitte 48 bei
denjenigen Reizzügen, die weniger Starkgas bekommen als der am stärka4ten beheizte,
mehr oder weniger zu verengen. Durch die Verengung der freien Querschnitte tritt
in den betroffenen Zwillingssügen ein zusätzlicher Druckwiderstand ein und demzufolge
eine Druckerhöhung, die sich auch auf die Luftv.rbindungakanäle 6 überträgt. Infolgedessen
strömt den Heizzügen in demjenigen Maße, in dem am Umkehrpunkt 43 die Querschnitte
48 verengt sind, weniger Luft zu. Die Starkgasmenge dagegen wird durch die Verengung
der Offnungen 48 praktisch
nicht beeinflußt. Es wird also die gewünschte
Verteilung der Verbrennungsluft durch Einflußnahme auf die Rauchgasmenge am Umkehrpunkt
43 gemäß der Erfindung erreicht.
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Bei Verwendung von Schwachgas, z. B. Eochofengichtgas, das man durch
Beimischen einer begrenzten Menge Starkgas auf einen Heizwert von beispielsweise
1000 Ecal/Nm3 verbessern kann, spielt sich der Beheizungsvorgang folgendermaßen
ab: Das Schwachgas wird in gereinigtem Zustand mit etwa Zimmert emp eratur unter
einem Druck von etwa 300 mm WS der Schwachgasverteilungsleitung 18 und den Sohlkanälen
31 zugeführt. In die Sohlkanäle 32 tritt über die Klappen 7 die Verbrennungsluft
ein. Das Schwachgas strömt durch die Regeneratorkammern 21, die Luft durch die Regeneratorkammern
22. Am Fuß 42 der Heizzüge vereinigen sich die beiden durch die Verbindungskanäle
6 zugeführten Verbrennungsmedien.
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Durch entsprechende Einstellung von Drosselscheiben in den Luftklappen
7 und von Drosselscheiben an den Hähnen 20 wird bezüglich jeder Heizwand das Verhältnis
von Schwachgas und Luft eingestellt.
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Am Umkehrpunkt 43 wird nun mittels der Schiebersteine 44 bzw. 46 eine
Verengung der Öffnungen 48 vorgenommen. Diese Beeinflussung der Abgasmengen wirkt
in gleicher Weise,wie oben bei der Beschreibung der Starkgasheizung dargestellt,
über die Verbindungsöffnungen 6 auf die Verteilung der vorzuwärmenden Medien in
den Regeneratorkammern.
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Nach der Umstellung vertauschen die Sohlkanäle 31, 32 ihre Rolle mit
den Sohlkanälen 33 und 34, ebenso die zugehörigen Regeneratorkammern 21, 22 ihre
Rolle mit den am
mern 23 und 24. Die durch Verengung der Öffnungen
48 vorzunehmende Regelung der Beheizung ist so zu gestalten, daß sich über beide
Hälften der Regenerativ-Periode die richtige Wärmeverteilung über die Heizwand ergibt.
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Fig. 3 bis 5 zeigen eine besonders geeignete konstruktivr Lösung für
die Ausbildung des Umkehrpunktes 43 beinZwillingszugofen mit einer Schieberung,
die der Darstellung auf der linken Hälfte der Fig. 1 entspricht. Die Längs-und Querwandungen
der Heizzüge 41 bilden hier Auskragungen 63,die zu einer Verengung des Querschnittes
der oberen Heizzugenden führen. Die Verbindungsöffnung 48 ist rechteckig ist aber
schmaler als die Heizzugbreite. Auf dem Boden der Öffnung 48 sind Rinnen oder Nuten
61 vorgesehen, in denen die Schiebersteine 44 und 45 laufen. In der Mitte der Heizwand
befinden sich in der Rinne Anschlag ge 62, durch welche die Bahn der beiden Schiebersteine
44 und 45 begrenzt ist. Die Rinnen setzen sich beiderseits in Taschen 57 fort, die
in das Mauerwerk hineinragen.
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In Fig. 5 ist der Schieberstein 44 links in voller Eingriffstellung,
der Schieberstein 45 in einer Stellung dargestellt, bei der die Öffnung zwischen
den Heizzügen völlig freigegeben wird rechts sind beide Schiebersteine außer Eingriff
dargestellt.
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Das Verstellen der Schiebersteine erfolgt, wie dies in Fig. 4 erkennbar
ist, durch eine gegebenenfalls luftgekühlte Stange 65, an der sich ein Haken 66
befindet. Dieser greift in eine an den Schiebersteinen 44 und 45 vorgesehene innere
Aussparung 64 ein. Die Stange 65 kann eingeführt werden durch die mittels eines
Stopfens 56 abgeschlossene Durchbrechung 38, die sich nach oben, wie aus Fig. 4
erkennbar ist, verjüngt. Diese Durchbrechung kann so gestaltet sein, daß durch sie
auch die Schiebersteine 44 bzw. 45
eingeführt und herausgenommen
we@ Der Vorteil des neuen Verb wahren zum Betriebe von Koksöfen besteht darin, daß
an einer Stelle, die von außen ohne Schwierigkeiten erreichbar ist, eine genaue
Einstellung von Regelmitteln, in diesem Falle der am Umkehrpunkt der Zwillingszüge
eingesetzten Schiebersteine, möglich ist. Hierbei wird, indem die in jedem Zwillingsheizpaar
zur Verbrennung kommende Gasmenge beeinflußt wird, die Verteilung der Yerbrennungsmittel
auf dem gesamten Wege zwischen dem Eintritt in die Regeneratorzellen über die Heizzüge
bis zum Austritt der verbrannten Gase in die auf Abgas stehenden Regeneratorsohlkanäle
erfaßte Bei vorgegebener Bemessung des Starkgases und bei Einstellung des richtigen
Verhältnisses von Schwachgas zu Luft (im Falle der Schwachgasbeheizung) wird so
eine jederzeit korrigierbare Feineinstellung der Ofenbeheizung ermöglicht, die zu
einer gleichmäßigen Erhitzung des Brennstoffinhaltes der Ofenkammern führt.