DE2425931B1 - Regeneratorbesatz fuer die Zellen der Regeneratorkammern von Verkokungsoefen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regeneratorbesatz für die Zellen der Regeneratorkammern von Verkokungsöfen aus Waben- und Lamellensteinen mit inneren Gasdurchgängen, die aus einem Rahmen und einem Netzwerk von Stegen und einer Vielzahl von Lamellen, die fest darin angeordnet sind und Kanäle und Schlitze eingrenzen, bestehen.

Technik und Wirtschaft verlangen aus Gründen, die in Fachkreisen bereits erschöpfend erörtert worden sind, nach Verkokungsöfen mit wesentlich erhöhter Durchsatzleistung. Die Erhöhung der Durchsatzleistung erfordert gleichzeitig Erhöhung der Heizgas- und Verbrennungsluft-Menge und diese wiederum Erhöhung der Regeneratorleistungen, es sei denn, man begnügt sich mit geringeren Ausnutzungsgraden der Abwärme der Verbrennungsgase, was aber die Wirtschaftlichkeit der Verkokungsöfen herabsetzen würde.

Höhere Leistungen der Regeneratoren können auf zwei Wegen erhalten werden, nämlich durch:

1. Vergrößerung des Regeneratorvolumens;

2. Erhöhung der Wärmeaufnahme und -abgabe bei gleichbleibendem Regeneratorvolumen.

Es ist in Fachkreisen bekannt, daß bei einer Steigerung des Durchsatzes der Ofenkammern um 65 Prozent eine Vergrößerung des Regeneratorraumes um 50 Prozent und bei einer Steigerung um 150 Prozent eine solche von 110 Prozent erforderlich wird. Damit verringert sich die Verhältniszahl der nutzbaren Ofenkammerhöhe zu der Höhe des Regeneratorraumes von 1,5 bis auf 0,7, d. h., daß der anteilige Bauaufwand für die Regeneratoren zunimmt, was den Bestrebungen zur Verringerung der Investitionskosten beim Bau von neuen Ofenbatterien zuwiderläuft (»Kokereitechnisches Entwicklungsprogramm für Horizontalkammerofen«, Vortrag von K. G. Beck, gehalten auf der Informationstagung »Technik und Entwicklung der Verkokung von Steinkohle« der Kommission der Europäischen Gemeinschaft am 23. und 24. April 1970 in Luxemburg).

Es sind auch bereits Versuche unternommen worden, die volumen-spezifische Regeneratorleistung zu erhöhen. Im allgemeinen wird diese größer mit größerer Besatzmasse und kleinerem freien Regeneratorvolumen und umgekehrt geringer mit kleinerer Besatzmasse und größerem freien Regeneratorvolumen. Der Verringerung des freien Regeneratorvolumens sind dadurch Grenzen gesetzt, daß mit ihr der Strömungswiderstand für die Gase unzulässig erhöht wird, und aus diesem Grunde können in den Regeneratoren die Querschnitte der Gasdurchgangswege nicht beliebig verringert und Spalten und Kanäle nicht beliebig eng gestaltet und umgekehrt die wärmeaufnehmende Masse des Regeneratorbesatzes nicht beliebig vergrößert werden.

Hinzu kommt noch, daß die Gase, die die Regeneratoren durchströmen, Luft und vor allem Schwachgas nicht staubfrei sind, und man hat befürchtet, daß der Staub sich in den Durchgangswegen in unzulässiger Weise auf dem Besatz absetzt und die Durchgangswege verengen kann, was wiederum zur Erhöhung des Strömungswiderstandes und zur Verminderung des Wärmeüberganges beitragen kann.

In der deutschen Patentschrift 12 26 073 ist ein Horizontalkokskammerofen mit regenerativem Wärmeaustausch beschrieben, bei dem die Regeneratorzellen der Regeneratorkammern auswechselbar zwischen je zwei sie abstützenden Zwischenwänden aus hitzebeständigem Stahl gelagert sind und das Gitterwerk der Regeneratorzellen aus Gitterstäben mit einer Breite bis zu 12 mm und dazwischenliegenden Spaltweiten von 5 bis 8 mm gebildet ist.

Dabei können die Regeneratorzellen von einem Metallgehäuse umgeben sein, das unmittelbar an die Seitenwandung der der Zelle benachbarten, ebenfalls mit metallischer Wandung, insbesondere in Form von druckfesten metallischen Rohren mit quadratischem Querschnitt versehenen Sohlkanäle angeschlossen ist und die Verbindungen zwischen den Sohlkanälen und den Zellen durch regelbare Öffnungen unmittelbar hergestellt und die Metallgehäuse der Regeneratorzellen mit von unten bedienbaren Reingungsklappen, die gleichzeitig als Luftzufuhrklappen dienen, versehen sein und ferner die Metallgehäuse der Regeneratorzel-

len mit einer gasdicht verschließbaren Öffnung versehen sein, deren Abmessungen zum Ein- und Ausbau des Gittereinsatzes entsprechend dimensioniert sind.

Mit einer solchen Ausbildung der Regeneratoren wird dem Sinn und Zweck entsprechend eine besonders gleichmäßige Bezeichnung der Ofenkammern erreicht, und es ergeben sich dabei Umstellzeiten von 5 bis 15 Minuten. Gleichzeitig wird bei derart engen Durchgangswegen und den geringen Materialstärken der Gitterstäbe eine Erhöhung der raumspezifischen Regeneratorleistung erreicht und eine Verkleinerung des Regeneratorraumes möglich gemacht, also das Höhenverhältnis der nutzbaren Ofenkammerhöhe zur Regeneratorhöhe günstig gestaltet.

Jedoch besteht bei dieser bekannten Ausführung der Regeneratorbesatz bzw. sein Gitterwerk lediglich aus Gitterstäben, für deren Anordnung in den Regeneratorzellen besondere Halterahmen mit inneren abstandhaltenden Führungsleisten, zwischen die die Gitterstäbe eingeschoben werden, und Zwillingwände sowie Aüflageplatten verschiedener Abmessungen und Fußleisten erforderlich sind. Zur Ausrüstung eines Regenerators sind demnach zahlreiche einzelne Steinelemente notwendig und ihre Anordnung wird in der Weise vorgenommen, daß die Regeneratorzellen selbst, ihr Besatz und schließlich auch die einzelnen Gitterstäbe mitsamt ihren Haltern leicht ausgebaut und ausgewechselt werden können, wenn sie mit den Gasdurchgang hindernden Staubbelegungen belegt sind.

Insgesamt ist der technische Aufwand für diese bekannte Ausführung der Regeneratoren mit seinen vielen Einzelteilen, die ebenso viele Steinformen erfordern, und den konstruktiven Maßnahmen für die Auswechselbarkeit der Regeneratorzellen vergleichsweise hoch.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Regeneratorbesatz aus Waben- und Lamellensteinen der eingangs beschriebenen Gattung für Verkokungsofenbatterien mit hoher Durchsatzleistung der Ofenkammern und einem für den Bauaufwand günstigen Höhenverhältnis von Ofenkammern zu Regeneratoren zu finden, der in seinem Aufbau einfacher als der bisher bekannte ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung eines Regeneratorbesatzes aus Waben- und Lamellensteinen, deren Rahmen bis zu 20 mm, deren Stege und Lamellen bis zu 10 mm Materialstärke und deren Kanäle und Schlitze bis zu 16 mm Durchmesser und Weite besitzen.

Diese Waben- oder Lamellensteine können aus allen dafür üblichen Materialien, wie Schamotte oder auch hochwertigen Stoffen, wie sie z. B. unter dem Namen Silika, Mullit, Sillimanit im Handel sind, gefertigt werden.

Sie können in an sich bekannter Weise mit Fuß-Stützen oder Fußleisten versehen sein, und man kann sie in den Regeneratorzellen so aufeinanderschichten, daß sie von durchgehenden Kanälen und Schlitzen durchzogen sind. Für die Ausfüllung der Regeneratorkammern mit ihren Zellen genügt eine einzige Steinform und in besonders gelagerten Fällen können auch mehrere Formen, z. B. Wabensteine und Lamellensteine eingesetzt werden.

Bei über Jahre währendem Betrieb der erfindungsgemaß ausgestalteten Regeneratoren hat sich auch gezeigt, daß keine besonderen Vorkehrungen für ein leichtes und schnelles Auswechseln der Zellen getroffen werden müssen. Überraschenderweise werden die vergleichweise engen Gasdurchgangswege weder verlegt noch so verengt, daß der Wärmeübergang merklich vermindert wird.

Aus Gründen des vereinfachten Einbaues empfiehlt es sich, die Waben- oder Lamellensteine in Kassetten anzuordnen, bevor sie im Ganzen fertig gepackt in die Regeneratorkammern eingesetzt werden.

Die Verbindung der Regeneratorkammern mit den Sohlkanälen und den Heizzügen der Heizwände erfordert keinerlei Besonderheit.

Die erfindungsgemäßen Waben- und Lamellensteine haben sich bei ihrer Handhabung trotz der geringen Materialstärken als nicht sonderlich empfindlich erwiesen.

Ihre Herstellung erfordert nur wenig mehr Sorgfalt als von bisher in der Verkokungstechnik verwendeten feuerfesten Erzeugnissen.

Ihre Länge kann 200 bis 400 mm, ihre Breite ebenfalls 200 bis 400 mm und ihre Höhe 100 bis 200 mm betragen, und sie können mit Zwischenwänden versehen sein.

Die Kanäle in den Wabensteinen können kreisrund, oval und vieleckig, z. B. vier- oder sechseckig im Querschnitt sein.

Es sind zwar in der Kokereitechnik schon Waben- und Lamellensteine verwendet worden, deren Kanäle und Schlitze Durchmesser bzw. Breiten besitzen, die mit denen der Steine gemäß der Erfindung vergleichbar sind. Jedoch besitzen ihre Stege und Lamellen wesentlich größere Materialstärken und das bedingt, daß die bekannten Steine ein spezifisches Verhältnis von am Wärmeaustausch beteiligter Oberfläche zu Steinmassen von etwa 0,04 m²/kg besitzen, während es bei den erfindungsgemäß angewendeten Steinen 0,08 bis 0,12 m²/kg, insbesondere 0,10 m²/kg, beträgt, also etwa 2 bis 3mal so groß und deshalb auch wesentlich günstiger für die Wärmeaufnahme und -abgabe des Materials ist.

So sind denn auch bei Anwendung bekannter Steine wesentlich längere Wärmeaufnahme- und -abgabezeiten notwenig, während man bei Anwendung erfindungsgemäß ausgebildeter Steine den bereits erwähnten Vorteil der kurzen Umstellzeit mit der damit verbundenen gleichmäßigen Beheizung hat.

Dabei wird eine bewußte Abkehr von dem in der Kokereitechnik befolgten Prinzip vollzogen, im Regenerator die größtmögliche Steinmasse anzuordnen, damit auch die aufnehmbaren Wärmemengen möglichst groß sind. Erfindungsgemäß wird eher eine Annäherung an das bekannte Rekuperator-Prinzip angestrebt, und man kommt mit erheblich geringeren Austauschmassen und niedrigeren Regeneratoren aus und gegenüber bekannten Bauarten werden mindestens 30 Prozent Steinmasse eingespart.

In der technischen Chemie werden Steinkörper mit wesentlich geringeren Abmessungen, z. B. 90 χ 40 χ 40 mm, mit wesentlich engeren Kanälen sowie sehr geringen Materialstärken angewandt. Sie dienen hier jedoch nicht zum Wärmeaustausch sondern als Katalysatorträger, und sie bestehen aus Aluminiumoxid. Das Gebiet der katalytischen Chemie ist überdies von dem der Beheizung von Kokereinalagen weit entfernt, so daß die Lösung der dieser Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe von dorther nicht als nahegelegt betrachtet werden kann.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele und dienen der Erläuterung der Erfindung.

F i g. 1 ist eine Frontansicht;

F i g. 2 eine Draufsicht von einem Wabenstein;

F i g. 3 ist eine Frontansicht;

F i g. 4 eine Draufsicht von einem Lamellenstein.

Zur Verdeutlichung der Größenverhältnisse sind die Abmessungen in mm angegeben.

In den F i g. 1 und 2 ist 1 der Rahmen des Wabensteines mit den Fußleisten 2. Seine Materialstärke übersteigt nicht 16 mm. 3 sind die Kanäle, deren größter Durchmesser 15,1 mm beträgt. Die zwischen ihnen stehenden Stege 4 haben eine Wandstärke von etwa 4,5 mm. Die äußeren Abmessungen des Steines betragen 375 χ 324 χ 163 mm.

In den F i g. 3 und 4 ist 5 der Rahmen des Lamellensteines mit den Fußleisten 6.7 ist eine Zwischenwand. 8

sind die Lamellen, die die Schlitze 9 eingrenzen. Die Materialstärke des Rahmens und der Zwischenwand übersteigt nicht 18 mm und die der Lamellen beträgt 8,0 mm, während die Schlitze dazwischen eine lichte Weite von 5 mm besitzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Regeneratorbesatz für die Zellen der Regeneratorkammern von Verkokungsöfen aus Waben- und Lamellensteinen mit inneren Gasdurchgängen, die aus einem Rahmen und einem Netzwerk von Stegen oder einer Vielzahl von Lamellen, die fest darin angeordnet sind und Kanäle oder Schlitze eingrenzen, bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen (1,5) bis zu 20 mm, die Stege (4) und Lamellen (8) bis zu 10 mm Materialstärke und die Kanäle (3) und Schlitze (9) bis zu 16 mm Durchmesser und Weite besitzen.

2. Regeneratorbesatz nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an sich bekannte Fußleisten (2, 6) an den Rahmen (1,5).

3. Regeneratorbesatz nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch in den Regeneratorkammern in Kassetten angeordnete Waben- und Lamellensteine.

4. Regeneratorbesatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Waben- und Lamellensteine mit Länge von 200 bis 400 mm, Breite von 200 bis 400 mm und Höhe von 100 bis 200 mm.

5. Regeneratorbesatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er ein spezifisches Verhältnis von am Wärmeaustausch beteiligter Steinoberfläche zu Steinmasse von 0,08 bis 0,12 besitzt.

6. Regeneratorbesatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er ein spezifisches Verhältnis von am Wärmeaustausch beteiligter Steinoberfläche zu Steinmasse von 0,1 m²/kg besitzt.