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Regeleinrichtung für Koks- und Gaskammeröfen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für Eoks- und
Gaskammeröfen, deren Heizgas- und Verbrennungsluftzuführungskanäle zu den einzelnen
Heizzügen einen durch Schieberorgane stufenlos veränderbaren Durchströmungsquerschnitt
aufweisen und auch als Abgasabführungskanäle dienen.
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Derartige Einrichtungen werden eingesetzt, um eine möglichst optimale
Beheizung des Ofens zu erzielen, indem die Heizgas-bzw. Verbrennungsluftzufuhr zu
den einzelnen Brennstellen des Ofens individuell dem jeweiligen Wärmebedarf angepaßt
wird.
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Bei den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art sind die einzelnen
Zuführungskanäle mit Schieberplatten versehen, die entweder von Hand oder mechanisch
über Gestänge und dergleichen eingestellt werden (siehe DT-Auslegeschriften 1 132
892 und 1 147 559).
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Die Vielzahl der zu regulierenden Kanäle und die Anordnung der Schieber
in schwer zugänglichen Stellen machen die Einstellung von Hand sehr umständlich.
Bei den Einrichtungen mit mechanischen Stellvorrichtungen ist der konstruktive Aufwand
und dadurch auch die Störungsanfälligkeit entsprechend groß.
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Durch die manuelle oder mechanische Verstellung der Schieber ist außerdem
die Regulierung der einzelnen Durchströmungsquerschnitte ungenau und darüber hinaus
nicht betriebssicher, entweder weil die Schieberplatten undicht sind oder weil ihre
Verstellung nicht vollkommen oder gar nicht durchgeführt wird. Hierdurch besteht
die Gefahr, daß die strömenden Gase eine explosive Gasmischung bilden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die mit konstruktiv einfachen Mitteln eine individuelle
vollautomatische Regelung der Heizgas- und Verbrennungsluftzufuhr zu den einzelnen
Brennstellen der Heizzüge ermöglicht, genau und betriebssicher arbeitet und außerdem
als Umstelleinrichtung zum periodischen Umschalten der auf- bzw. abbrennenden Heizzüge
dient.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Regeleinrichtung
vorgeschlagen, welche gekennzeichnet ist durch ein Hauptgehäuse mit einer ersten
Abteilung, die an eine Heizgas-bzw. Verbrennungsluftzuführungsleitung anschließbar
ist und einer zweiten Abteilung, die mit einer Abgasabführungsleitung
verbindbar
ist, sowie durch eine Anzahl von im Hauptgehäuse angeordneten Schieberventilen,
deren Schiebergehäuse mit zwei in Je einer Abteilung des lIauptgehäuses liegenden
Durchgangsöffnungen versehen sind und deren Steuerschieber je zwei mit den Durchgangsöffnungen
des entsprechenden Schiebergehäuses zusammenwirkenden Steueröffnungen aufweisen
und durch je ein. druckmittelbetätigbares Steuerorgan verstellbar sind, welches
mit einem an der Ofenkammer angeordneten Temperaturfühler über eine elektrische
oder elektronische Regeleinheit verbunden ist, wobei die Durchgangsöffnungen bzw.
die Steueröffnungen der einzelnen Schieberventile in einem axialen Abstand voneinander
angeordnet sind, derart, daß bei geöffnetem Abgasdurchgang der Heizgas- bzw. Verbrennungsluftdurchgang
geschlossen ist.
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Auf diese Weise ist es möglich, den Querschnitt der Heizgas-und Verbrennungsluftzuführungskanäle
zu den einzelnen Brennstellen der Heizzüge mittels eines kompakten Gerätes mit einer
Anzahl gleichgebildeter Schieberventile selbsttätig nach jedem beliebigen Programm
zu regulieren, ohne daß die unterschiedlichen Regelstellungen der einzelnen Ventile
die Funktion der übrigen Ventile beeinträchtigen. Die erfindungsgemäße Einrichtung
dient auch zum periodischen Ablassen des Abgases durch Umschalten der Ventile. Hierbei
wird durch die gewählte Anordnung der Durchgangs- bzw. Steueröffnungen der Ventile
verhindert, daß es zu einer Vermischung der verschiedenen Gase in der Regeleinrichtung
kommen kann. Außerdem braucht man nicht mehr das Abgas durch die sonst in der Regel
gedrosselten Durchgänge für das Heizgas bzw. für die Verbrennungsluft abzuführen,
sondern es kann durch gesonderte, voll geöffnete Durchgänge abgeführt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die
einzelnen Schieberventile mit einem rohrförmigen Schiebergehäuse und einem in ihm
verschiebbaren, ebenfalls rohrförmigen Schieber mit einer abgeschlossenen Bodenwand
ausgebildet sind.
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Diese Konstruktion gewährleistet sowohl eine gasdichte und sichere
Führung der einzelnen Ventilschieber in ihren Gehäusen als auch einen ausreichenden
Durchströmungsquerschnitt für das jeweils strömende Gas durch das Ventil.
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Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Schieberventile in dem Hauptgehäuse
achsparallel in Reihen angeordnet sind, wobei die einzelnen Schiebergehäuse eine
die beiden Abteilungen trennende Wand gasdicht durchdringen. Diese Anordnung ermöglicht
eine Vereinfachung der Fertigung und auch einen erheblich einfacheren Anschluß der
Regeleinrichtung an die Heizgas- und Verbreimungsluftzuführungskanäle durch die
reihenweise Zuordnung der Schieberventile zu den verschiedenen eizzügen gemäß dem
jeweils vorgesehenen Regelprogramm.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Vorderansicht einer Koksofenbatterie
mit drei erfindungsgemäßen Beheizungs- und Umstelleinrichtungen, teilweise schematisch
dargestellt, Fig. 2 einen Schnitt durch die eine Beheizungs- und Umstelleinrichtung
entlang der Linie 11-11, in Fig. 1, wobei die Regeleinrichtung in schematisch dargestellter
Wirkverbindung mit einer elektronischen Regeleinheit auf "Heizgas" bzw. "Verbrennungsluft"
geschaltet ist.
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Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie lIl-Ill in Fig. 1, wobei die
Regeleinrichtung auf "Heizgas" bzw. "Verbrennungsluft" geschaltet ist.
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Fig. 4 einen >clmitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1, wobei die
Regeleinrichtung auf t'Abgas" geschaltet ist.
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Die Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer Koksofenbatterie mit drei schematisch
dargestellten Ofenkammern 1, 2 und 3 und dazwischen liegenden Heizwänden 4, 5, 6
und 7. In jeder IIeizwand sind bekanntlich mehrere nebeneinander liegende Ifeizzüge
angeordnet, die ihrerseits eine oder mehrere in verschiedenen Höhen liegende Brennst
ellen aufweisen können. In der Fig. 1 sind ferner drei Regeleinrichtungen 8, 9 und
10 dargestellt, die an die Heizgas- bzw. Luftzuführungskanäle zu den Brennstellen
der einzelnen Heizzüge anschließbar sind. Den übrigen Kammern bzw. Heizwänden des
Ofens sind weitere identisch ausgebildete Regeleinrichtungen zugeordnet.
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Die Regeleinrichtungen 8, 9 und 10 sind andererseits über Umschaltventile
11a, lib bzw. 11c und Zufuhrleitungen 12a, 12b bzw. 12c mit einer Heizgasspeiseleitung
13 verbindbar. Sie können außerdem über Umschaltventile 14a, 14b und 14c, und ferner
silber Zufuhrleitungen 15a, 15b bzw. 15c mit einer Verbrennungsluftspeiseleitung
16 verbunden werden.
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Die Regeleinrichtungen 8, 9 und 10 stehen auch mit je einer Abgasabfuhrleitung
17a, 17b bzw. 17c in Verbindung. Alle Regeleinrichtungen des Ofens sind identisch
ausgebildet. Es wird daher nachfolgend lediglich die Regeleinrichtung 8 unter Bezugnahme
auf die Figuren 1 bis 4 näher beschrieben.
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Die Regeleinrichtung 8 weist ein quadratisches Hauptgehäuse 18 auf,
das durch eine mittige Trennwand 19 in einer Abteilung 20 fUr EIeizgas bzw. Verbrennungsluft
und einer Abteilung 21 für Abgas unterteilt ist.
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Die Gehäuseabteilung 20 ist mit Rohrstutzen 22 und 23 versehen, durch
welche sie über die Umschaltventile 11a und 14a mit den Zufuhrleitungen 12a bzw.
15a verbindbar ist.
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Die Gehliuseabteilung 21 ist ihrerseits über einen Rohrsutzen 24 mit
der Abgasabfuhrleitung 17a verbunden.
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In dem Hauptgehause 18 sind eine Anzahl identisch ausgebildeter Schieberventile
25 achsparallel zueinander in Viererreihen angeordnet. Jedes der Schieberventile
25 besteht aus einem die Trennwand 19 gasdicht durchdringenden rohrförmigen Ventilgehäuse
26 und einem in ihm verschiebbaren, ebenfalls rohrfö.rinigen Ventilschieber 27.
Letzterer ist durch einen hydraulischen Stellzylinder 28 bewegbar. Das Schiebergehäuse
26 ist mit je einer in der Abteilung 20 angeordneten Durchgangsöffnung 29 für das
Heizgas bzw. die Verbrennungsluft und einer in einer Abteilung 21 angeordneten Durchgangsöffnung
30 für das Abgas versehen. Der Ventilschieber 27 weist seinerseits zwei Steueröffnungen
31 und 32 auf, die mit den Durchgangsöffnungen 29 und 30 zusammenwirken.
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Die beiden Durchgangsöffnungen 29 und 30 bzw. die beiden Steueröffnungen
31 und 32 sind in einem axialen Abstand voneinander angeordnet, der so bemessen
ist, daß der Innenabstand 33 zwischen den beiden Durchgangsöffnungen 29 und 30 gleich
groß
oder größer als der Außenabstand 34 zwischen den beiden Steueröffnungen 31 und 32
ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß bei geöffnetem Abgasdurchgang 30 der
Heizgas- bzw. Verbrennungsluftdurchgang 29 geschlossen ist. Somit wird verhindert,
daß es zu einer Vermischung der verschiedenen Gase in der Regeleinrichtung kommen
kann.
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Der Ventilschieber 27 weist eine geschlossene Bodenwand 35 auf. Dessen
Durchmesser ist so bemessen, daß sowohl das Heizgas bzw. die Verbrennungsluft als
auch das Abgas einen ausreichenden Durchströmungsquerschnitt durch den Schieber
erhalten.
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Die Verstellung der einzelnen Ventilschieber 27 erfolgt durch die
Stollzylinder 28 über eine elektrische bzw. elektronische Regeleinheit 36, die ihrerseits
mit Temperaturfühlern 37 verbunden ist, welche an den Wänden der Ofenkammern sowohl
in LFings- als auch in Höhenrichtung in Abstand voneinander liegen. Auch die Umschaltventile
11a, lib und 11c sowie 14a, 14b und 14c für das Heizgas bzw. die Verbrennungsluft
sind an die Steuereinheit 36 angeschlossen.
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Die Regeleinrichtungen 8, 9 und 10 sowie die Umschaltventile 11a,
llb, 11c, 14a, 14b und 14c sind wechselweise so geschaltet, daß die Regeleinrichtung
8 die Regelung der Heizgaszufuhr zu den Brennstellen der ihr zugeordneten Heizzüge
übernimmt, die Regeleinrichtung 9 die Verbrennungsluftzufuhr zu den Brennstellen
der ihr zugeordneten Heizzüge regelt und die Regeleinrichtung 10 zum Ablassen der
Abgase aus den ihr zugeordneten Heizzügen dient.
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Die Schieberventile 25 der Regeleinrichtungen 8 und 9 werden durch
die elektronische Regeleinheit 36 in Abhängiglceit von den von dieser verarbeiteten
SiSlalen der Tcmperaturfühler 37 einzeln so betätigt, daß sie durch die Durchgangsöffnungen
29 die für eine optimale Verkolmng jeweils erforderlichen IIeißgas- bzw. Verbrennungsluftzufuhrmengen
zu den einzelnen Brennst ellen hindurchlassen (Fig. 3). Der Durchgang 30 für das
Abgas ist dagegen bei allen diesen Ventilen abgeschlossen.
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In ähnlicher Weise kn die Heizgas- bzw. Verbrennungsluftzufuhr zu
den übrigen aufbrennenden Heizwänden des Ofens geregelt werden.
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Die Schieberventile 25 der Regeleinrichtung 10 sind ihrerseit zo geschaltet,
daß die Steueröffnungen 32 der Schieber die Dllrchgangsöffnungen 30 ganz freilsl
(Fig. 4). Somit kann das Abgas aus den abbrennenden Heizzügen ungehindert durch
die Schieberventile und die Leitung 17c abgeführt werden. In dieser Weise arbeiten
auch die übrigen auf "Abgas" geschalteten Regeleinrichtungen des Ofens.
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In der nächsten Beheizungsphase des Ofens werden dann die Regeleinrichtungen
8, 9 und 10 bzw. die Umschaltventile 11a, 11b, 11c, 14a, 14b und 14c so geschaltet,
daß die Regeleinrichtung 8 nunmehr die Verbrennungsluftzufuhr zu den Brennstellen
der ihr zugeordneten Heizzüge regelt, die Regeleinrichtung 9 zum Ablassen der Abgase
aus den ihr zugeordneten Heizzügen dient und die Regeleinrichtung 10 die Regelung
der Heizgaszufuhr zu den Brennstellen der ihr zugeordneten HeizzUge übernimmt, wobei
die Schieberventile 25 in analoger Weise wie in der ersteo eheizungsphase des Ofens
betätigt werden.
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Die beschriebene Arbeitsweise bezieht sich auf die Beheizung des Ofens
mit Schwachgas. Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung ermöglicht aber auch in vorteilhafter
Weise die Beheizung des Ofens mit Starkgas, insbesondere bei wechselweiser Beheizung
der einzelnen Gaskammern mit Starkgas und Schnachgas. Hierfür ist es lediglich erforderlich,
bei den Regeleinrichtungen für die mit Schwachgas zu beheizenden Kammern die Starkgaszufuhrleitungen
mit Hilfe der entsprechenden Umschaltventile abzusperren und die Verbrennungsluftzufuhrleitungen
zu öffnen, so daß bei sämtlichen Regeleinrichtungen des Ofens die Abteilungen 20
mit Verbrennungsliift beaufschlagt sind. Die Starkgaszufuhr zu den einzelnen Heizzügen
erfolgt bekanntlich durch gesonderte Leitungen, die in den Boden der Heizwände direkt
münden.
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Es ist; selbshverstandlich im Rahmen der Erfindung möglich, je nacli
Bedarf unterschiedliche Steuer- bzw. Regelsysteme vorzusehen, die in einfachster
Weise durch eine entsprechende Schaltung bzw. Programmierung der Regeleinheit 36
verxrirklicht werden können. Auch die Zuordnung der Schieberventile bzw.
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Ventilgluppen zu den einzelnen Brennstellen des Ofens bzw.
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zu den einzelnen zu regelnden Medien kann gegenüber dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel verander werden. Es ist ebenfalls möglich, die Schieberventile
für die Regelung der Heizgas- bzw. Verbrennungsluftzufuhr nicht nur individuell,
sondern auch gruppenweise gekoppelt zu betätigen.
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Auch die Anordnung der Temperaturfühler 37 bzw. deren Zuordnung zu
den einzelnen Schieberventilen oder Ventilreihen der Einrichtung kann eine andere
als in dem beschriebenen Beispiel sein. Die Temperaturfühler 37 können beispielsweise
an den Ofenkammern alle auf einer Ebene liegen oder aber auch nach
einer
bestimmten Raumverteilung gruppiert sein. Entscheidend ist dabei, daß die Temperaturfühler
eine ausreichend differenzierte Messung der Kokstemperatur in allen Bereichen der
Ofenkanimern gewährleisten.
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Die Durchgungs- und Steueröffnungen sind im Ausführungsbeispiel als
kreisrunde Bohrungen ausgebildet. Sie können aber auch als längliche Schlitze, beispielsweise
als etwa dreieckige, sich in einer Richtung verjüngende Längsschlitze ausgebildet
sein.
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Die beschriebene Regeleinrichtung zeichnet sich durch eine sehr einfache
Konstruktion aus, die aufgrund der gewählten zylindrischen Form der einzelnen Ventilteile
eine sichere Führuig der Ventilschieber sowie eine absolute Dichtigkeit der Ventile
gewährleistet. Darüber hinaus sind alle im Hauptgeh»usc untergebrachten Ventile
mit der Ileizgas- bzw. mit der Verbrennungsluft in der entsprechenden Abteilung
des tIauptgehäuses gleichmäßig beaufschlagt.
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Durch die vollständig automatische Regelung des Beheizungs-und Umstellungsvorganges
kann dieser von einer einzigen Schaltstation sehr bequem überwacht werden. Die individuelle
Regelung der Heiz- und Verbrennungsluftzufuhr zu den einzelnen Brennstellen bringt
außerdem eine weitgehend vollständige Verbrennung, und somit eine Abwendung von
Luftverschmutzung mit sich.