DE203673C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es sind bereits paarweise zusammenarbeitende Kokskammern mit Innenheizung bekannt geworden, bei welchen die Wärme der garen Koksmasse der einen Kammer mittels hindurchgeleiteter Gase in die noch in Destillation befindliche Kohlenmasse der Nachbarkammer übertragen wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Arbeitsverfahren für Kokskammern dieser Art sowie

ίο ein für dieses Verfahren geeigneter Ofen. Gemäß dem neuen Verfahren werden jedoch die Destillationsgase der einen Kokskammer nach Durchleitung durch die gare, noch glühende Koksmasse der anderen Kammer und durch unter den Kammern liegende Kanäle in die in Destillation befindliche Kohle der ersten Kammer im Kreislauf zurückgeführt, und nach Beendigung der Verkokung in der ersten Kammer und Entleerung der zweiten Kammer werden . 20 letztere sowie die Kanäle durch Verbrennung einer kleinen Menge des Kokses der noch gefüllten ersten Kammer oder der aufgefangenen Destillationsgase oder eines anderen Gases vorgewärmt.

Ein Ofen zur praktischen Durchführung dieses Verfahrens ist auf der Zeichnung beispielsweise in einer Ausführungsform dargestellt.

Fig. ι ist ein Schnitt durch die Längsachse einer Ofenkammer. .

Fig. 2 zeigt Querschnitte der Ofenkammern nach den Linien A-A, B-B, C-C in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt die Kammern von oben gesehen sowie wagerechte Schnitte nach den Linien D-D, E-E, F-F in Fig. 2.

Die auf der Zeichnung dargestellten Kammern a¹, a^a sind paarweise aneinandergereiht, so daß jede Kammer a¹ mit der benachbarten Kammer a² in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen je zwei Kammern ist durch mehrere parallele Kanäle b hergestellt, welche den unteren Raum der Kammern vollständig einnehmen. Die Kanäle b tragen die besonderen Ziegelsteine, die die durchbrochenen Sohlen c¹ und c² der Kammern bilden; die Durchbrechungen dieser Sohlen sind genügend schmal, damit kleinere Kohlenstücke nicht hindurchfallen.

Die Sohlen c¹, c² der Kammern bilden demnach einen geräumigen, feuerfesten Rost, auf welchem der zu destillierende Brennstoff ausgebreitet wird. Das Mauerwerk der Kanäle b ruht auf Längswandungen, die weitere senkrechte Kanäle d¹, i² bilden, in welchen die Asche und der Kohlenstaub, die durch den .,Rost hindurchfallen, sich ablagern, so daß es möglich ist, diese Verbrennungsrückstände von Zeit zu Zeit durch die Türen f herauszuziehen.

Das Gas verläßt die Kammern durch die Öffnungen g¹, g² oder durch die öffnungen h¹, h^%.

Durch eine Vorrichtung j wird das Gas aus dem Kanal k abgesaugt und in den Kanal I gefördert, von wo aus es in die in Destillation befindlichen Kammern zurückkehrt, indem es hierbei die Öffnungen m¹, m² durchströmt, welche durch Glockenventile nach Belieben geöffnet oder geschlossen werden können.,

Durch eine andere, auf der Zeichnung nicht dargestellte und mit der Vorlage 0 in Verbindung stehende Saugvorrichtung wird das über-

schüssige Gas abgesaugt und in gewöhnliche Gaswäscher geleitet, um dort die verflüssigungsfähigen Bestandteile abzugeben, bevor es zu Beleuchtungs- oder Heizzwecken weiter verwendet wird.

Mittels eines durch Kanal q mit einem Luftgebläse in Verbindung stehenden Kanales p kann durch die öffnungen r¹, r² Luft in das Innere der Kammern oder in die Kanäle b eingeblasen werden. In letzterem Falle strömt die Luft über s in den Kanal t und wird von hier aus in mehrere kleine senkrechte Kanäle u geschickt, die zu den Kanälen b führen. Die Öffnungen r¹, r² können durch Glockenventile v¹, v² geöffnet oder geschlossen, die Lüftungsstellen s durch Glockenventile w geregelt werden.

In den Gewölben der Kammern sind Schächte x¹, x² zum Einbringen . der Kohlen mittels kleiner Wagen vorgesehen.

Die Kammern werden in der üblichen Weise durch Verbrennung von Holz zunächst bis zur Rötglut erhitzt, und damit die Wärme ebenfalls die unteren Teile der Kammern erreicht, zwingt man die Flammen, durch die Sohle der Kammern hindurch abwärts zu streichen, was ' durch Einblasen von Luft geschieht. So würde

z. B. durch Einblasen von Luft in Kammer a¹ die Flamme durch die Öffnungen der Sohle c¹ zurückschlagen, durch die Kanäle b abwärts streichen und durch den Rost c² hindurch in Kammer a² wieder aufsteigen. Während dieses Vorganges entweicht der Rauch durch die geöffneten Beschickungsschächte x², während die Beschickungsschächte x¹ geschlossen sind. Damit die Wärme in der angegebenen Weise kreist, müssen sämtliche Gasventile h³ und A*, n¹ und w², g³ und g⁴ sowie die Lüftungsventile v² und w geschlossen sein. Nur das Ventil v¹ wird geöffnet; durch welches der eingeblasene Wind in die Kammer a¹ einströmt.

Sind die Kammern sowie die Kanäle b gut angewärmt, so wird beispielsweise Kammer a² beschickt. Dies geschieht durch Ausbreitung einer Kohlenschicht von nur 10 bis 20 cm Dicke auf dem Rost c². Läßt man die Glockenventile in der genannten Stellung und wird in Kammer α¹ noch mehr Holz eingebracht und Luft eingeblasen, so durchzieht die Wärme die Steinkohlen in der Kammer α², welche rasch destil-Heren, so daß nach einigen Stunden die Gesamtmenge der Kohle der Kammer a² in Koks umgewandelt ist. Das von dieser ersten Beschickung herrührende Gas läßt man durch die Schächte χ ² entweichen.

Nach Beendigung des Verkokens in Kammer a² wird jetzt Kammer a¹ mit Kohle beschickt, und die in Kammer a¹ entstehenden Gase werden gezwungen, die glühende Koksmasse in Kammer a² zu durchziehen, damit sie deren Wärme aufnehmen, worauf diese Wärme sowie diejenige der Kanäle b durch die in Destillation befindliche Kohle der Kammer a¹ hindurchgeleitet werden.

Um diesen Kreislauf zu erzielen, schließt man das Luftventil v¹ sowie sämtliche Schächte x¹ und x². Hierauf öffnet man den Gaseinlaß g¹ sowie den Gasrücklauf m² und setzt den Absauger j in Tätigkeit. So gelangen die Destillationsgase der Kammer a¹ zunächst in die Kammer a²; durchströmen dort die glühende Koksschicht, darauf die Kanäle b und ziehen dann in stark erhitztem Zustande unter die Sohle der Kammer a¹ und durch die Kohlenschicht dieser Kammer unter Abgabe ihrer Wärme, worauf sie mit den frisch entstandenen Destillationsgasen immer wieder von neuem durch die glühende Koksmasse der Kammer a^% sowie durch die Kanäle b hindurchgeleitet werden, so daß sie die in der glühenden Koksmasse der Kammer a² und in den Kanälen b unter den Sohlen c¹ und c² aufgespeicherte Wärme den in Destillation befindlichen Kohlen der Kammer a¹ zuführen.

Durch diesen Kreislauf der Gase wird notwendigerweise eine äußerst rasche Destillation der Kohlen der Kammer a¹ hervorgerufen, so daß sie in einigen Stunden vollendet ist.

Da das Gasvolumen während der Destillation ständig wächst, so wird der sich bildende Überschuß in die Vorlage 0 abgesaugt, was mittels einer auf der Zeichnung nicht dargestellten Absaugevorrichtung geschieht. Diese Gase werden zwecks Gewinnung der Nebenerzeugnisse nach bekannten Verfahren gewaschen und dann für Beleuchtungs- oder Heizzwecke verwendet.

Wenn der Koks in der Kammer a² erkaltet ist, so ist die Destillation der Kohle in der Kammer a¹ fast vollständig beendet.

Die Beschickung der Kammer a² wird dann mittels einer gewöhnlichen Entladevorrichtung auf eine beliebige Fläche oder unmittelbar in einen Wagen ζ ausgestoßen.

Bevor die Kammer a² entladen wird, müssen sämtliche Gas- und Luftventile geschlossen werden, um sie von den anderen Kammern abzuschalten. .

Sobald die Kammer a² entladen ist, wird sie, _;: bevor ein neuer Einsatz eingebracht wird, in folgender Weise vorgewärmt:

Die Beschickungsschächte x² werden geöffnet, damit der Rauch entweichen kann, und die Gasentnahmeöffnungen g¹ und h¹ geschlossen. Dagegen öffnet man die Ventile bei r¹ und bei s. Sind die Ventile in dieser Weise eingestellt, so tritt die stets im Kanal unter Druck befindliche Luft durch die Öffnung r¹ in die Kammer a¹, durchzieht von oben nach unten die dort befindliche glühende Koksschicht und verbrennt einen Teil dieses Kokses unter Bildung von Kohlenoxyd, welches in den Kanälen b infolge der durch die kleinen Kanäle u zugeführten

Nebenluft verbrennt, wodurch eine Flamme entsteht, die die Kanäle b, den Rost, c¹ und die Kammer «² erwärmt, bevor das Entweichen durch die geöffneten Beschickungsöffnungen x² erfolgt.

Während dieser Verbrennungszeit erhitzt sich die Koksmasse der Kammer a¹ sehr rasch, und die sich hierbei bildende starke Wärme wird in den Kanälen b, in der Sohle c² und in der

ίο Kammer a¹ aufgespeichert. Ist die Vorwärmung genügend weit getrieben, so beschickt man die Kammer a² von neuem und stellt die Ventile folgendermaßen ein:

Zunächst werden die Luftventile ^¹ und v² geschlossen und die Gas ventile g² und A² der Kammer «² sowie das Ventil des Kaltgasrücklaufes m¹ der Kammer a¹. geöffnet. So strömt das Gas von der Kammer a² teilweise zur Kammer a¹ zurück, in welcher es infolge der Zentrifugalabsaugvorrichtung j eingepreßt wird.

Beim Durchziehen der glühenden Koksmasse in Kammer a¹ erhitzt sich dieses kalte Gas unter Wiedergewinnung der Wärme des Kokses in dieser Kammer. Die Erhitzung wird beim Durchströmen der Kanäle b, welche noch eine hohe Temperatur haben, fortgesetzt, so daß das Gas, sobald es mit der Kohle in Kammer α² in Berührung kommt, genügend erhitzt ist, um dort eine rasche Destillation zu bewirken.

Der sich hierbei bildende Gasüberschuß wird wieder beständig in die Vorlage 0 eingesaugt, gewaschen und gelangt dann zur weiteren Verwendung.

Sobald die Koksmasse in Kammer a¹ abgekühlt ist, so ist auch die Steinkohle in Kammer a^% abdestilliert, vorausgesetzt, daß die Kanäle b und die Sohle c² während der vorausgegangenen Verbrennungszeit genügend Wärme aufgespeichert haben, was sich aber praktisch leicht erreichen · läßt. Sodann wird Kammer a¹ entladen und hierauf auf kurze Zeit das Ganze in der bereits beschriebenen Weise durch Verbrennung vorgewärmt, indem in Kammer α² Druckluft geschickt wird, welche einen geringen Teil der dort befindlichen Koksmasse verbrennt, so daß die Kanäle b und die Sohle c¹ die für die nächstfolgende Verkokung erforderliche Wärme aufspeichern können.

Diese Vorgänge wiederholen sich bei jeder neuen Beschickung.

Wird in dieser Weise verfahren, so erhält man einen leichten Koks geringeren Wertes, denn er wird durch die Luft, welche während der kurzen Vorwärmezeit durch die Koksschicht hindurchgeführt wird, teilweise verbrannt.

Dieser Koks hat viel Ähnlichkeit mit demjenigen, den man in den Gasanstalten herstellt; jedoch ist sein Verkaufswert noch erheblich, denn man kann ihn zum Einheizen von Wohnungen und für den Betrieb von Gasmotoren verwenden. Man kann ihn auch unmittelbar in Gaserzeugern verwenden, indem dem Kohlenoxydgas, welches er erzeugt, noch die Gesamtmenge des von den Koksöfen herrührenden Destillationsgases zugeführt wird. In dieser Weise hätte man ein einfaches Mittel an der Hand, ein vorzügliches Brenngas herzustellen und gleichzeitig eine große Menge von Nebenerzeugnissen zu gewinnen, insbesondere Ammoniak, dessen hoher Verkaufswert den Preis der Kohle bedeutend herabsetzen würde. Denn da der aus dem Wasserdampf frei werdende Wasserstoff sich im Entstehungszustande leicht mit dem aus der Steinkohle austretenden Stickstoff bindet, so wird infolge des Durchstreichens der feuchten Gase durch die in Destillation befindliche Steinkohlenschicht die Bildung von Ammoniak stark angeregt, so daß die Kammern bedeutend mehr Ammoniak erzeugen als Gasretorten und Koksöfen mit Gewinnung von Nebenerzeugnissen.

Will man jedoch in diesen Kammern einen für den Hochofenbetrieb genügend dichten Koks herstellen, so kann dies leicht dadurch erreicht werden, daß in den Kanälen b am Ende einer jeden Verkokung etwas Gas verbrannt wird, anstatt den Koks in den Kammern teilweise zu verbrennen. '

Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, verfährt man folgendermaßen. Es sei z. B. angenommen, daß Kammer a¹ entladen ist, während Kammer α² noch mit glühendem Koks gefüllt ist.

Um die Wandungen der Kammer a¹ zu erhitzen, wird durch entsprechende Einstellung der Gasventile die Richtung der Gasströme umgekehrt, und zwar so, daß das durch den Absauger j aus irgendeiner Quelle angesaugte Gas in die Kammer a¹ gedrückt wird. Dieses Gas bewegt sich dann abwärts durch die glühende Koksmasse der Kammer q? und strömt in die Kanäle b, wo es durch öffnen des mit den kleinen Kanälen in Verbindung stehenden Luftventils w verbrannt wird. Die in dieser Weise gebildete Flamme erhitzt rasch die Kanäle b, die Sohle des Ofens a¹ und das Innere dieses Ofens, bevor sie durch die Schächte x¹ heraustritt, welche während dieser Vorwärmung geöffnet sind.

Verfährt man in dieser Weise, so bleibt der Koks nicht nur unverbrannt, sondern das mit schweren Kohlenwasserstoffen beladene kalte Gas wird beim Bestreichen der glühenden Koksmasse durch Spaltung einen Teil seines Kohlenstoffs an den Koks abgeben, wodurch dessen Dichte erhöht wird.

Man könnte sogar die Gesamtmenge des verflüssigten Teeres durch den glühenden Koks der Kammern hindurchführen. Hierzu müßte man die Gase, welche in den Kanal / gefördert werden, zwingen, durch die flüssige Teermasse

hindurchzustreichen, um diese zu destillieren (oder auch den Teer unmittelbar in das Gas zerstäuben), wodurch die Dichtigkeit des Kokses noch mehr gesteigert würde, da er den Teerdämpfen viel Kohlenstoff entziehen würde.

Will man dagegen in diesen Öfen Gas von hoher Leuchtkraft erzeugen, so vermeidet man die Zersetzung der schweren Kohlenwasserstoffe und läßt durch die ausgebrannten Kammern ' ι ο nur das nicht leuchtende Gas strömen, welches sich am Ende der Destillation in jedem Ofen

- bildet.

Um dies zu erreichen, sammelt man in der Vorlage ο sämtliche Gase von hoher Leuchtkraft, indem hierzu die Gasentnahmerohre h¹ und A² während der ganzen Dauer der ersten Destillationsperiode geöffnet, die Ventile g³ und g^l dagegen geschlossen bleiben. Dann öffnet man gegen Ende der Destillation die Ventile g³ und g⁴ und schließt die Ventile A³ und A⁴, so daß durch die Absaugevorrichtung j ununterbrochen Gas von geringer Leuchtkraft in den Kanal k angesaugt wird. Dieses Gas wird dann in den. Kanal I zurückgedrückt und strömt sodann wieder durch die Kammern, um die Wärme der ausgebrannten Kammern in die verkokenden überzuführen.

Verfährt man in dieser Weise und wird in den Kanälen b, um sie nach jeder Verkokung zu erwärmen, ein Teil der vom Ende der Destillation herrührenden armen Gase verbrannt, so wird das erhaltene Gas mehr Leuchtkraft haben als dasjenige; das man in gewöhnlichen Retorten herstellt. Denn dieses Gas ist von einem Teil seiner armen Gase befreit, nämlich von dem Teil, der in den Kanälen b verbrannt wurde. Außerdem ist der in dieser Weise erhaltene Koks sehr dicht, insbesondere wenn man dafür Sorge trägt, daß die armen und vom Ende der Destillation herrührenden,.noch verhältnismäßig heißen Gase den Teer durchstreichen, bevor sie durch den Kanal I in die Kammern zurückgeleitet werden.

Dieser Koks ist nicht nur dicht, sondern auch gegen Zerdrücken sehr widerstandsfähig, weil er keiner plötzlichen Ablöschung durch kaltes Wasser unterworfen wird, wie dies bei gewöhnlichen Öfen geschieht, so daß er nicht rissig wird.

Anstatt sich des von der Steinkohlendestillation herrührenden Gases zu bedienen, um die Wärmeeinheiten von einem Ofen auf den anderen zu übertragen, kann man auch in bekannter Weise ein anderes beliebiges, z. B. von einem besonderen Gaserzeuger herrührendes Gas verwenden, z. B. Wassergas, das in einem Koksgaserzeuger gewonnen und unmittelbar in den Kanal I geleitet wird. Dieses Gas trägt die Wärmeeinheiten von einer Kammer zur folgenden und schließt sich an die Destillationsgase an. Die Anwendung dieses Verfahrens empfiehlt sich insbesondere in Werken, wo Wassergas bereits mit Destillationsgas gemischt wird. In diesem Falle würde man sich nach jeder Verkokung zur Erwärmung der Kammern vorzugsweise des Wassergases bedienen.

Diese neue Art der Steinkohlendestillation durch innere Erhitzung ist aus folgenden Gründen sehr vorteilhaft:

1. Die' aus den Kammern heraustretenden Gase sind im Vergleich mit den Gasen anderer Verkokungsräume kalt. Denn in gewöhnlichen Verkokungsräumen verkokt die Kohle vom Umfang aus nach dem Mittelpunkt, so daß das Gas den glühenden Koks und somit die Wandüngen der Retorten bestreicht und so mindestens auf 650° erhitzt wird. Dabei findet eine teilweise Zersetzung der Kohlenwasserstoffe statt, wodurch die Leuchtkraft verringert wird. Im Gegensatz hierzu wird bei Öfen mit innerer Beheizung die Kohlenschicht von unten nach oben in Koks umgewandelt (wie in einem Gaserzeuger). Demnach tritt da Gas kalt aus der Kohle heraus, und zwar fast während der ganzen Daiier der Destillation. Nur gegen Ende der Verkokung, wo der letzte Zentimeter zu verkoken beginnt, tritt das Gas warm aus der Kammer heraus. Sowohl die Kohlen- als die Koksschicht können als vollkommene Wärmefilter angesehen werden, und gerade aus diesem Grunde erfolgt der Wärmeaustausch vorzüglich und gestaltet sich die Wiedergewinnung der Wärme vollkommen. In dieser Weise beseitigt man die. Wärme Verluste, die durch das warme Gas der gewöhnlichen Öfen sowie durch den glühenden Koks hervorgerufen werden.

2. Die Wandungsverluste werden ebenfalls sehr herabgemindert, da die Destillation in den Kammern mit innerer Beheizung bedeutend rascher erfolgt als in gewöhnlichen Kammern, woraus folgt, daß bei gleicher Erzeugung eine bedeutend kleinere Kammerreihe ausreicht, ■ wodurch die Wandungen und die durch diese entstehenden Verluste herabgesetzt werden.

Es wird infolgedessen die Ersparnis an Brennstoff nicht nur beträchtlich sein, sondern die Koksöfen mit innerer Beheizung werden auch bedeutend weniger Baukosten erfordern als die gewöhnlichen Öfen mit Gewinnung von Nebenerzeugnissen. Ihr Anschaffungspreis wird insbesondere bedeutend niedriger sein als der der Gasretortenöfen von Gasanstalten, und letzteren Öfen gegenüber ist noch eine große Ersparnis an Arbeitskräften zu erwarten, da das Beschicken der Kohle und Ausstoßen des Kokses wie bei gewöhnlichen Koksöfen auf mechanischem Wege erfolgt.

Unabhängig von der Ersparnis an Brennstoff und an Arbeitskräften wird man auch in diesen Öfen, wenn es wünschenswert erscheint, Gas von hoher Leuchtkraft und Hochofenkoks sowie eine Menge von Nebenerzeugnissen er-

halten können. Man kann auch in diesen Öfen Gas für. Heizungszwecke und Hochofenkoks erzeugen oder auch Gas für Heizungszwecke

. und leichten Koks durch Zuführung von Wasserdampf in den Gaskreislauf, um so die Erzeugung von Ammoniak und das Volumen der erzeugten Gase bedeutend zu steigern.

Das Anwendungsgebiet der Koksöfen mit innerer Beheizung ist demnach ein vielseitiges.

Claims (2)

1. Patent- Ansprüche :

   i. Arbeitsverfahren für paarweise zusammenarbeitende Kokskammern mit Innenheizung und Übertragung der Wärme der garen Koksmasse der einen Kammer mittels hindurchgeleiteter Gase in die noch in Destillation befindliche Kohlenmasse der Nachbarkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillationsgase der einen Kokskammer - nach Durchleitung durch die gare, noch glühende Koksmasse der anderen Kammer und durch unter den Kammern liegende Kanäle in die in Destillation befindliche Kohle der ersten Kammer zurückgeführt werden, und daß nach Beendigung der Verkokung in der ersten Kammer und Entleerung der zweiten Kammer letztere sowie die Kanäle durch Verbrennung einer kleinen Menge des Kokses der noch gefüllten ersten Kammer oder der | aufgefangenen Destillationsgase oder eines anderen Gases vorgewärmt werden.
2. 2. Koksofen, bei welchem die Kokskammern mittels Kanäle paarweise miteinander verbunden und mit rostartig durchbrochenen Sohlen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß unter jeder Kammer ein mit ihr durch die durchbrochene Sohle verbundenes, wärmeaufspeichernd wirkendes Kanalsystem liegt, und daß die Kanalsysteme zweier Kammern miteinander in Verbindung stehen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.