DE2164994A1 - Rekuperativkoksofen - Google Patents

Description

rail 2 VXR/p/Su/l/e.

DIDIKR-KELLOGG Industrieanlagenbau GmbH.

43 Essen_r Alfredstr. 28

und

Bergwerksverband GmbH., 43 Essen

Rekuperativkoksofen.

Die Erfindung betrifft einen Rekuperativkoksofen, bei dem eine Ofenkammer zwischen zwei Heizwänden liegt, deren in Gruppen zusammengefaßte Heizzüge zwecks Wärmeaustausch von Schwachgas und/oder Luft mit Abgas mit unterhalb der Ofenkammern und Heizwänden angeordneten Rekuperatorzellen in Verbindiing stehen.

Derartige Öfen sind beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 959 726 bekannt. Sie haben gegenüber regenerativ beheizter Öfen den grundsätzlichen Vorteil, daß die Zugwechsel-Vorrichtungen und deren Bedienung fortfallen, da die Beflammung der Heizzüge ständig in gleicher Zugrichtung erfolgt. Andererseits werden Rekuperatoren, die aus keramischem oder metallischem Material sein können, verhältnismäßig leicht undicht, weil die Trennwände für die verschiedenen Medien im Interesse einer guten Wärmeleitung dünn gehalten werden müssen. Sind erstmal Undichtigkeiten aufgetreten, ist, abgesehen von einer nachteiligen Beeinflussung der Kammerbeheizung, Explosionsgefahr gegeben, Das ist neben dem geringen thermischen Wirkungsgrad bei der Wärmerückgewinnung auch der Grund, weshalb die an sich einfache Rekuperativbeheizung bis in die jüngste Zeit hinein im Koksofenbau kein Anklang fand.

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Üblicherweise wird heute die Verkokung von Steinkohlen in Horizontalkammerofen mit regenerativer Wärmerückgewinnung durchgeführt. Bei solchen öfen sind eine Anzahl Ofenkammem von Heizwänden flankiert zu einer Batterie zusammengefaßt. Die mit einem Gemisch aus Gas und Luft beheizten Heizwände bestehen vornehmlich aus einer Anzahl von in Gruppen zusammengefaßten Heizzügen, von denen abwechselnd die eine Hälfte beflammt ist, während durch die andere Hälfte die Abgase abgeführt werden. Entsprechend der wechselnden Beheizung werden unterhalb der Ofenkammern angeordnete Regeneratorzellen abwechselnd mit Luft oder Abgas (Starkgasbeheizung) und Luft und Schwachgas oder Abgas (Schwachgasbeheizung) beaufschlagt·

Erklärtes Ziel im Koksofenbau ist, die Durchsatzleistung von Koksöfen zu erhöhen. Die Anstrengungen in Verfolgung dieses Ziels sind mannigfaltig und reichen beispielsweise vom Vergleichsmäßigen der Kokskohle über die Anwendung bestimmten Steinmaterials für die Heizwände bis zu zahlreichen Beheizungsmethoden und Regeleinrichtungen zur besseren Anpassung des Wärmeangebotes an den Wärmebedarf "der Ofenkammer bzw. an deren Füllung (Kammerbesatz). . -

Man kann davon ausgehen, daß eine gleichmäßige und zügige Ausgarung eines Kammerbesatzes besonders von der Einstellmöglichkeit der Wärmestromdichte in den Heizwänden abhängig ist. Die bisher hierfür angewendeten Mittel bestehen in der Anwendung des Regelstromprinzips, nach dem die Durchflußmengen der strömenden Medien (Gas, Luft und Abgas) pro Zeiteinheit dosiert sind, ferner darin, daß die Heizzüge in Längsrichtung der Heizwände einzeln oder in Gruppen abwechselnd auf- und abbrennen und innerhalb eines Heizzuges mehrere Brennstellen in unterschiedlichen Höhenlagen vorgesehen sind.

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Nachteilig bei dem Regenerativsystem ist die geringere Wärmestromdichte in den nicht beflammten Heizzügen, die Heizwandflächen mit niedrigerem Wärmeübergang zum Ofen— lammerbesatz entstehen läßt. Außerdem ist jede Heizwand an der Beheizung zweier Ofenkammern beteiligt, deren Besatz in Bezug auf die Ausgarung oft unterschiedlich weit vorangetrieben ist» was eine die Durchsatzleistung steigernde Anpassung des Wärmebedarfs auf eine einzelne Kammer ausschließt.

Eine erhebl/iche Durchsatzsteigerung ist nur zu erreichen, wenn die Wärmezufuhr dem Wärmebedarf eines Kammerbesatzes weitgehend genau angepaßt wird, d.h. jede Kammer für sich beheizt wird und die BeMzung zu Beginn der Garungszeit wesentlich intensiver vonstatten geht als dies bei den herkömmlichen Koksöfen möglich ist, während am Ende der Garungszeit eine Drosselung der Wärmezufuhr erfolgt, um den Wärmeausgleich innerhalb des Kammerbesatzes durch den von der Heizwand zur Ofenkammermitte bestehenden Temperaturunterschied zustande kommen zu lassen.

Die unabhängige separate Beheizung jeder Ofenkammer ist unter dem Begriff "programmierte Beheizung" bekannt. Sie erlaubt zu jedem Zeitpunkt der Garung dem Kammerbesatz, die gerade erforderliche Wärmemenge zuzuführen und nach Beendigung der Garung die Wärmezufuhr abzustellen.

Ein Koksofen mit programmierter Beheizung ist aus der dtsch. Offenlegungsschrift 2. 011 261/1 Oa 5/01 bekannt· Jede Ofenkammer des dort gezeigten OFens, der nach dem Regenerativprinzip arbeitet, weist eine linke und rechte Heizwand auf, die mit zwei drunter liegenden wechselweise mit Luft und Abgas beaufschlagten Regeneratoren verbunden sind. Bei diesem Ofen wechseln in Längsrichtung der Heizwände auf- und abbrennende Heizzüge miteinander ab, so daß die der Ofenkammer zugekehrte Fläche jeder Heizwand im Bereich der nicht bef lammten Heizzüge Flächeiiabschnitte mit geringerer Wärinestromdichte hat« Ein gleichmäßiges Angebot an - Warmestromdichte ist durch die 'lo nicht go treiben, v.'odur-ch euch nicht in optimaler

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Weise rait dem Wärnieangebot auf den Wärmebedarf der Kammer eingegangen werden kann. Außerdem ist die Anordnung von zwei Heizwänden für eine Ofenkammer recht aufwendig und kostspielig.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es_t unter Anwendung der Anordnung verschieden hoch liegender Brennstellen in den Heizzügen und des Rekuperativsystems bei einfachem Aufbau des Koksofens die programmierte Beheizung zu verbessern»

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Heizzuggruppen mit ihren aufbrennenden Heizzügen den benachbarten Ofenkammern zugesandt, quer zur Längsrichtung der Heizwände angeordnet sind und für jede Heizzuggruppe ein Rekuperator mit Zellen für Schwachgas und/oder Luft und Abgas vorgesehen ist, die gemeinsam und unabhängig voneinander betätigbare Durchflußregelorgane aufweisen. Auf diese Weise befinden sich an den eine Ofenkammer begrenzenden Außenflächen der Heizwände stets aufbrennende Heizzüge, wodurch die Wärntestromdichte der Flächen zu jedem Zeitpunkt der Garung durch entsprechende Einstellung der Regelorgane der Rekuperatoren optimal gestaltet werden kann unter Ausnutzung des baulichen Vorteils einer einzigen Heizwand, die zwei Qfenkanunern beheizt. Die beflammten Außenflächen einer Heizv/and sind in ihrer Heizwirkung unabhängig voneinander einstellbar, so daß eine Qfenkammer, obu/ohl sie von zwei Heizwänden beaufschlagt wird, an jeder Längsseite ein gleiches Wärmeangebot erhalten kann.

Eine bevorzugte Ausbildung der Heizvand besteht darin, daQ jede Heizzuggruppe einen abbrennenden Heizzug aufweist, der von zwei an den benachbarten Ofenkammern aufbrennenden Heizzügen flankiert ist. Diese Konstruktion ist einfach und billig. Es ist dennoch möglich, zwischen den zwei aufbrennenden Heizzügen svei abbrennende Heizzüge vorzusehen und so jedem aufbrennenden Heizzug seinen ab-

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brennenden Heizzug zuzuordnen· In manchen Fällen kann es von Vorteil sein, die Mzwände in der Mittelachse der abbrennenden Heizzüge durch eine durchgehende Längswand zu stützen·

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Rekuperatoren unmittelbar an die Sohle der Heizzuggruppen angeschlossen, derart, daß ihre Schwachgas- und/oder Luft- und Abgaszellen in vertikaler Fortsetzung der entsprechenden Mediumsschächte der Heizzüge liegen. Dadurch werden kostspielige Verbindungskanäle zwischen Heizzügen und Rekuperatoren eingespart. Die Regelorgane für Abgas, Luft und Schwachgas können am freien kalten Ende der Rekuperatoren vorgesehen sein, so daß sie im Bedarfsfalle leicht zugänglich sind.

Zweckmäßig werden metallische Rekuperatoren Anwendung finden, die im tragenden Mauerwerk unterhalb der Ofenkammern und Heizwände herausnehmbar angeordnet sind. Metallische Rekuperatoren besitzen heutzutrage genügend Betriebssicherheit und einen der Praxis gerecht werdenden Wirkungsgrad. Die mit der Rekuperativbeheizung verbundenen Risiken, die für die Fachwelt Anlass waren, Regenerativkoksöfen bevorzugt zu bauen, ist nicht mehr vorhanden, zumal die einer Heizzuggruppe zugeordneten Rekuperatoren infolge ihrer Abmessungen eine Hantierung zulassen und leicht ausgewechselt werden können, wenn Anlass dazu gegeben ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Rekuperator einer Heizvand mehrteilig auszubilden.

Die Erfindung ist nachstehend anband einer schematischen Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt einen ausschnittsveisen Querschnitt durch Ofenkaaraern und Heisvände eines Koksofens mit Starkgasbeheizung,

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Pig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 1,

Fig. 3 die Prinzipskizze eines Rekuperators für einen Ofen gemäß Fig. 1 und 2,

Fig. 4 veranschaulicht einen Verbundlcoksofen in einer Darstellungsweise wie in Fig. 1 und

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie H-II der Fig. 4.

Im Äusführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 bedeuten 1 die Ofenkammern und 2 die Heizwände, die durch Querbinde:^ in Heizzuggruppen mit drei quer zur Heizwandlängs— richtung hintereinander liegenden Heizzügen 4» 5 und 6 unterteilt sind. Der mittlere Heizzug 5 ist ohne Einbauten, v/ährend die beiden an die Ofenkammern 1 angrenzenden Heizzüge 4 und 6 Luftschächte 7 und 9, einen Bodenlufteintritt 8 und eine sich ebenfalls in Bodenhöhe befindliche Starkgaseintrittsdüse 10 aufweisen. Die beiden Luftschächte 7 und 9 enden in unterschiedlichen Höhen, wobei die jeweils an eine Binderwand 3 angrenzenden Schächte 7 bzw. 9 zweier in gleicher Wandlängsrichtung hintereinander liegender Heiszüge 4 bzw. β gleiche: · Höhen haben können.

Zu jeder Heizzuggruppe 4 bis 6 gehört ein Rekupaator 16, der unmittelbar unterhalb der Heizzüge im tragenden Mauerwerk 17 des Koksofens angeordnet /ist und die Heizzuggruppen 4 bis 6 sozusagen nach miten fortsetzt. Der Rekuperator bestellt aus zwei Teilen 18 und 19, die in nicht dargestellter Weise zu einer Einheit verbunden sind. Diese Einheit hat die Fortsetzung der Luftschächte 7 und 9 und des Bodenlufteintrittes 8 der beiden äußeren Heizzüge 4 und 6 bildende Zellen 19 bis 21 * ferner Zellen 22, die gemeinsam den mittleren Heizzug 5 fortsetzen. Die Zellen 19 bis 22 sind am freien Ende des Rekuperators mit Regelorganen 23 bis 26 versehen, die eine Regelung der Durchsatzraenge erlauben. Im Be»«ich der Kegelorgano 23 bis 26 befindet sich auch das Regelorgan 27 für die Starkgasdüse 10 der äußeren HeiMüge und 6·

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Zur Beheizung einer Ofenkamisiaz· T arbeiten mit Bezug auf Fig. 2 die Heiszugreihen 4 der sich rechts und links der Kammer 1 befindlichen Heizwände 2 zusammen, d.h. an den Regelorganen 23 bis 27 dieser Heizzüge wird der Beheizungsablauf über die gesamte Garungsseit des Kamerbesatzes gesteuert. Dabei strömt das zur Beheizung benutzte Starkgas bei 10 in die Heizzüge ein und verbrennt stufenweise mit den Luftmengen, die am Bodeneintritt 8, am halbhohen Schacht 7 und am hohen Schacht 9 austreten. Dadurch und infolge der an den Kammerseitenflächen durchgehend angeordneten aufbrennenden Heizzüge 4 kann die Wärmestromdichte sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung dem Bedarf des Kammerbesatzes -weitgehend angepaßt werden·

Die Abgase der aufbrennenden Heizzüge gelangen durch die Durchlässe 14 und 1 5 der Wände 11 und 12 in den mittleren Heizzug 5, durchströmen dann die Zellen 26 des Rekuperators, ehe sie über einen Sammelkanal 28 abziehen. Sie fließen im Rekuperator im Gegenstrom zur Luft, so daß es zu einem intensiven Wärmeaustausch kommt. Ein Wärmeaustausch ist auch in den Heizzügen gegeben, da die Luftschächte 7 und an dem von den Abgasen beaufschlagten Heizzug 5 unmittelbar anliegen.

Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen einen Koksofen, der wahlveise mit Starkgas oder Schwachgas betrieben werden kann (Verbundkoksofen). Außerdem ist im Gegensatz zu dem Ofen gemäß Fig. 1 bis 3 die mittlere, abbrennende Heizzugreihe durch eine Stützwand 30 längsgeteilt, die auf der Tragplatte 31 des Ofens a.ufgebaut ist. Durch diese Längsteilung entsteht praktisch eine Heizwand 32 mit quergestellten Heizzuggruppen, die jeweils zwei Heizzüge 33 und 34 mit eigenem Abgasschacht 35 aufweisen. Ferner hat jeder Heizzug 33 und 34 einen Bodeaaustritt für Luft 36 und Gas 37 so*de einen. Luftschacht S8 und einen Gasschacht 39. Beide Schächte enden etva in halber Höhe der Heizzüge 33 und Des weiteren ist in jedem Heiszug eine Storkgasdüse 40 vorgesehen·

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Die unterhalb der Heizzüge 33 und 34 mit Bezug auf Fig. 4 rechts und links der Stützwand 30 angeordneten Rekuperatoren 41 und 42 sind mit einer Abgaszelle 4 3 und Zellen 44 bis für den Lufteintritt 37» den Gaseintritt 38, den Luftschacht 39 und den Gass/chacht 40 versehen. Allen Zellen 44 bis 47 sind, wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, Regelorgane mit gleicher· Bewe?jidtnis zugeordnet, so daß darauf nicht näher eingegangen wird.

Beim Betrieb des Ofens mit Schwachgas bilden die Bodenaus— tritte 36 und 37 eine untere Brennstelle und die Schacht— austritte 38 und 39 eine obere Brennstelle. Die Abgase jedes Heizzuges 33 und 34 ziehen durch den Abgasschacht über die Abgaszelle 43 der Rekuperatoren in einen Abgaskanal 48 ab.

Bei Starkgasbeheizung entströmt der Düse 40 Starkgas, während die Eintritte 36 und 37 und die Schächte. 38 und 39 Luft führen. Auch hierbei brennen die Heizzüge mit zwei Brennstellen in verschiedenen Höhenebenen.

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Claims (5)

1. ⁹." 216A994

   Patentansprüche :

   ./ Rekuperativkoksofen, bei dem eine Ofenkammer zwischen zwei Heizwänden liegt, deren in Gruppen zusammengefaßte Heizzüge zwecks Wärmeaustausch von Schwachgas und/oder Luft mit Abgas mit unterhalb der Ofenkammern und Heizwänden angeordneten Rekupaatorzellen in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzuggruppen (4 bis 6 bzw. 33 bis 35) mit ihren aufbrennenden Heizzügen (4 und 6 bzw. 33 und 34) den benachbarten Ofenkammern (1 ) zugewandt quer zur Längsrichtung der Heizwände (2) angeordnet sind und für jede Heizzuggruppe ein Rekuperator (16, 41 und 42) mit Zellen (19 bis 22 und 43 bis 47) für Schwachgas und/oder Luft und Abgas vorgesehen ist, die gemeinsam und unabhängig voneinander betätigbare Durchfluß-Regelorgane (23 bis 26) aufweisem
2. 2. Koksofen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Heizzuggruppe (4 bis 6) einen abbrennenden Heizzug (5) aufweist, der von zwei an den benachbarten Ofenkammern (1) aufbrennenden Heiszügen (4 und 6) flankiert ist.
3. 3. Koksofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwände (32) in der Mittelachse der abbrennenden Heizzugreihe eine durchgehende, stützende Längswand (30) aufweisen.
4. 4. Koksofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekuperatoren (16, 41 und 42) unmittelbar an die Sohle der Heizzuggruppen (4 bis 6 bzw. 33 bis 35) angeschlossen sind und ihre Schwachgas- und/oder Luf t- und Abgaszellen (19 bis 22 und 43 bis 47) in vertikaler Fortsetzung der entsprechenden Mediumsschächte (5*und 7 bis 9 bzw. 33 bis 35) der Heizzuggruppen liegen«

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5. 5. Koksofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß metallische Rekuperatoren (16) Anwendung finden, die im tragenden Mauerwerk (17) unterhalb der Ofenkammerri (1 ) und Heizwände (2) nach unten herausnehmbar angeordnet sind.

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