DE2838719B2

DE2838719B2 - Regenerativ betriebener Verkokungsofen

Info

Publication number: DE2838719B2
Application number: DE2838719A
Authority: DE
Inventors: Folkard Dipl.-Ing. 4630 Bochum Wackerbarth
Original assignee: Dr C Otto & Comp 4630 Bochum GmbH
Current assignee: Dr C Otto & Comp 4630 Bochum GmbH
Priority date: 1978-09-06
Filing date: 1978-09-06
Publication date: 1980-10-23
Also published as: FR2435516A1; GB2031132A; DE2838719A1; IT7949992A0; GB2031132B; US4347106A; JPS5536285A; IT1162651B; FR2435516B1; BR7905697A; CA1146495A

Description

Die Erfindung betrifft einen regenerativ betriebenen Verkokungsofen mit Zuführungen für nicht vorgewärmtes Gas zu den Heizzügen.

Zur Beheizung von Koksöfen dient vielfach das bei der Verkokung entstehende Destillattonsgas, das einen erheblichen Anteil an Methan hat. In manchen Fällen wird auch ein Starkgas verwendet das wie die Syntheserestgase einen noch höheren Gehalt an Kohlenwasserstoffen hat. Bei der Zuführung solcher Starkgase zu den Heizzügen von Verkokungsöfen pflegt sich an den in den Heizzügen angeordneten Brennern Kohlenstoff abzuscheiden, der allmählich zu Grafit erhärtet und den Querschnitt zusetzt Besonders starke Grafitansätze bilden sich bei Brennern, die weit, beispielsweise 1 Meter und mehr, in den Heizzug hineinragen.

Um das Zuwachsen der Brenner zu verhüten, ist es beim Regenerativbetrieb der Verkokungsöfen allgemein üblich, in derjenigen Regenerativhalbperiode, in der kein Gas eingeführt wird, in die Starkgasleitungen zum »Entgrafitieren« Luft einzuführen, wobei der in den Heizzügen wirksame Kaminzug zum Ansaugen der Luft vielfach als ausreichend angesehen wird. Zuweilen wird die Luft zur Entgrafitierung unter Druck zugeführt Man hat auch schon zusätzlich, wenn mehrere Brenner in einem Heizzug vorgesehen sind, in dem gerade 'aufbrennenden Heizzug auch in den jeweils nicht beaufschlagten Brenner Luft eingeleitet Ebenfalls hat man dem den Heizzügen zugeführten Gas kurz vor dem Eintritt in den Heizzug eine geringe Luftmenge ständig zugegeben, um die Grafitabscheidung in Grenzen zu halten.

ίο Die zum Entgrafitieren bestimmte Luft tritt in der Nähe des unteren Endes eines jeweils abbrennenden Heizzuges aus und erhöht den Luftgehalt des zum Kamin ziehenden gasförmigen Produktes des sich in den Heizzügen abspielenden Verbrennungsvorganges, bei den» ohnehin, um eine vollständige Verbrennung zu sichern, mit Luftüberschuß gefahren werden muß. Es ist also zusätzlich Wärme für die in den Gaszuführungen erfolgende Erwärmung der Entgrafitierungsluft aufzuwenden. Der Wärmeverbrauch des Ofens wird dadurch erhöht Wird andererseits Luft nicht in genügender

Menge zugeführt, so besteht die Gefahr einer Störung

des Ofenbetriebes mit dem Zuwachsen der Leitungen und Brenner durch Grafit

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Gefahr

des Zusetzens der zum Heizzug führenden Starkgasleitungen und der in den Heizzug hineinragenden Brenner bei Verkokungsöfen herabzusetzen ode^r ganz zu beseitigen.
Die Wandungen der Starkgasleitungen und der in den Heizzug hineinragenden Brenner bestehen aus einem feuerfesten Werkstoff, der vorwiegend S1O2 enthält Es wurde nun erkannt, daß die sehr rauhe Oberfläche solcher feuerfesten Werkstoffe die Abscheidung des Kohlenstoffes in besonderer Weise begünstigt; darüber hinaus bewirkt der ständige Ansatz des Kohlenstoffes und das Aufzehren desselben mittels der hindurchgeführten Luft, ferner das Hindurchführen des reduzierend wirkenden Starkgases, eine Vergrößerung der an der Oberfläche des feuerfesten Silikawerkstoffes gebildeten Hohlräume.

Demgegenüber wurde erkannt, daß es Werkstoffe gibt, die den Beanspruchungen durch den Temperaturwechsel in den Verbrennungsräumen von Verkokungsöfen gewachsen sind, aber zu Körpern von einer besonders glatten und porenfreien Oberfläche verarbeitet werden können. Wird über derartige Werkstoffe bei Temperaturen, wie sie in den Heizzügen von Verkokungsöfen herrschen, ein Methan, gegebenenfalls auch andere Kohlenwasserstoffe enthaltendes Gas geleitet, so findet ein Ansetzen von Kohlenstoff nicht statt.

Gemäß der Erfindung bestehen die Wandungen der in den Heizzug hineinragenden Brenner aus einem feuerfesten Werkstoff mit glatter Oberfläche. Wenn erforderlich, können auch die Wandungen der Zu^führungsleitungen für das nicht vorgewärmte Gas, ein sogenanntes Starkgas, soweit sie in heißen Teilen des Ofens liegen, aus einem feuerfesten Werkstoff mit glatter Oberfläche bestehen. Als feuerfester Werkstoff, aus dem sich beim Brennen Teile mit glatter Oberfläche herstellen lassen, hat sich Korund bewährt, insbesondere in einer Reinheit von wenigstens 99,9%. Die Körnung der Rohmasse des feuerfesten Werkstoffes soll unter 50 μ liegen.
Man hat schon bei Untersuchungen über den Bunsenbrenner als Gasinjektor erkannt, daß es darauf ankommt, die aus Metall bestehenden Mischrohre innen glatt zu polieren, um zu geringsten Reibungsverlusten zu kommen (Journal für Gasbeleuchtung und Wasser-

Versorgung, Nov. 1913, Seiten 1097 bis 1102). Auch ist bekannt (Werbeschriften der Dr. C Otto &Comp. GmbH aus dem Jahre 58), das Korundsteine bei ausreichender Temperaturwechselbeständigkeit für höchste thermische Beanspruchung besonders gut geeignet sind, während sie für minder hohe Beanspruchung auch mit abgestuftem Korundgehalt hergestellt werden. Als Anwendungsgebiet für Korund werden u. a. Brenner genannt

Es war überraschend, daß Korundrohre, Rohre aus einer reinen Tonerde, eine so glatte Oberfläche haben, daß bei Temperaturen, bei denen Kohlenwasserstoffe gespalten werden, keine Ansätze von Kohlenstoff erfolgen. Diese Erkenntnis wurde gewonnen in Zusammenhang mit den Arbeiten, einen Aufsatzkörper zu finden für in den Heizzug hineinragende Starkgasbrenner, um bei den mit solchen Brennern versehenen Heizzügen den Beginn der Starkgasflamme weiter in die Höhe zu verlegen.

Rohre geringer Wandstärke und glatter Innenfläche aus einem derartigen Werkstoff können gemäß der weiteren Erfindung in die aus Silikawerkstoff bestehenden Brenner, gegebenenfalls auch in die hohen Temperaturen ausgesetzten unterhalb der Heizungssohle liegenden Τεϋς der Gaszuführungen eingesetzt werden. Die Rohre mit glatter Innenfläche überragen dabei vorteilhafterweise den aus Silikawerkstoff bestehenden oberen Abschlußstein des Brenners um einige Millimeter.

Bei dem Aufbau der in die Heizzüge hineinragenden Brenner kann natürlich von dem weit verbreiteten Prinzip Gebrauch gemacht werden (DE-PS 2 58 248, DE-PS 3 79 505, DE-PS 4 81 882 und US-PS 21 03 620), Brennerrohre in die fest eingebauten Brenner einzusetzen.

Bei den aus Silika bestehenden mit ringförmigen senkrechten Ansätzen ineinandergefügten den Brenner bildenden Steinen kann der Innendurchmesser entsprechend größer bemessen werden, um Platz für die eingesetzten Rohre zu belassen. Diese Rohre können sogleich beim Aufbau des Mauerwerks eingebracht werden. Sie können bei hohen Brennern aus mehreren aufeinanderzusetzenden Teilstücken bestehen. Es ist auch denkbar, die Einsatzrohre erst nach dem Aufheizen des Ofens auf die Betriebstemperatur durch in der Ofendecke vorgesehene Schaulöcher einzuführen, wozu allerdings besondere Geräte erforderlich sind, die das genaue Einsetzen der Rohre in die öffnungen der Brenner ermöglichen.

Der Vorteil der Ausbildung der Brennerwandungen aus einem feuerfesten Werkstoff mit glatter Oberfläche besteht darin, daß der Ansatz von Grafitschichten beim Hindurchleiten von Gasen, die Kohlenwasserstoffe enthalten, verhütet wird. Ein Entgrafitie-en der Starkgaszuführung kann bei einem derartigen Verkokungsofen entweder ganz unterbleiben, zumindest kann die Menge der zugeführten Entgrafitierungsluft geringer gehalten werden. Damit wird der Wärmeverbrauch des Verkokungsvorganges erheblich herabgesetzt.

Die Erfindung ist bei allen Ofenbauarten anwendbar, wenn eine Beheizung durch Starkgas erfolgt, also sowohl beim sogenannten Unterbrennerofen, bei dem das Starkgas zu jedem einzelnen Brenner durch eine in den Regeneratortrennwänden aufsteigende Leitung aus der Unterkellerung über eine regelbare dort eingebaute Düse zugeführt wird, als auch bei einem sogenannten kopfbeheizten Ofen, bei dem die Zuführung des Starkgases von den beiden Ofenköpfen über eine oberhalb der Regeneratoren verlaufende Leitung erfolgt von der Abzweigungen zur Sohle der einzelnen Heizzüge führen, wo vielfach Regelorgane angebracht sind.

Auf den beiliegenden Zeichnungen ist die Anwendung der Erfindung bei einem Unterbrennerofen dargestellt Es ist

F i g. 1 ein senkrechter Schnitt durch eine Batterie von Verkokungsöfen mit waagerechten Kammern,

ic teilweise durch eine Ofenkammer, teilweise durch eine in Zwillingszüge aufgeteilte Heizwand;

F i g. 2 als Ausschnitt aus F i g. 1 in größerem Maßstab der untere Teil eines Paares von Zwillingszügen;
Fig.3 die in Fig.2 dargestellten Teile in einem Schnitt senkrecht dazu entsprechend der Schnittlinie III-IIIvonFig.Z

Mit 10 ist die Ofenkammer bezeichnet; 11 sind die ungeradzahligen, 12 die geradzahligen Züge der Heizwand, wobei jeweils ein aufbrennender und

abbrennender Heizzug durch die öffnung 13 verbunden sind. 14 ist der oberhalb der KohlefüJlung freibleibende Gassammeiraum, an den die die Ofendecke 19 durchsetzende öffnung 15 angeschlossen ist, auf die das zur Gasvorlage führende Steigrohr aufgesetzt wird. 16 ist die auf der Maschinenseite liegende Ofenbühne, 17 sind die in der Ofendecke liegenden Füllöcher, 18 sind die auf der Maschinen- und auf der Koksseite die Kammern abschließenden Ofentüren. 38 sind die die Ofendecke 19 durchsetzenden Schaulöcher, durch die eine Beobachtung der Heizzüge 11 und 12 möglich ist. 26 ist die auf der Koksseite liegende Ofenbühne.

20 sind die Regeneratoren, die im Falle der Starkgasbeheizung zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und zur Aufnahme der Abhitze der verbrannten Gase dienen. Sie sind an einen Regeneratorsohlkanal 21 angeschlossen, in den bei geöffneter Luftklappe 24 von der Maschinenseite her Luft eintritt und durch die die verbrannten Gase über die Abhitzeventile 22 in den Rauchgassammelkanal 23 strömen.

Für den Unterbrennerofen typisch ist der Kellerraum 25. Über eine längs der Batterie verlaufende Verteilungsleitung 27 wird das Starkgas zugeführt Dieses wird über Umstellhähne 28 in einzelne im Kellerraum 25 verlaufende sogenannte Düsenleitungen 29 geleitet. Aus diesen gelangt das Starkgas über regelbare, von der Unterkellerung aus bedienbare Düsen 30 in die in den Regeneratortrennwänden aufsteigenden Starkgasleitungen 31, die an der Sohle der Heizzüge münden und auf die Brenner aufgesetzt sind. In den ungeradzahligen Heizzügen 11 sind bei dem dargestellten Ofen niedrige Brenner 32, in den geradzahligen Heizzügen 12 höhere Brenner 33 angeordnet. Diese sind aus ringförmigen Steinen 34 aufgebaut die mit den unteren Ansätzen 35 in den jeweils tieferen Stein hineinragen und an den

Heizzugquerwänden 39 anliegen.

37 sind die Mündungen der vom oberen Ende der Regeneratoren schräg aufsteigenden zu den Heizzügen führenden Verbindungen, durch die die Zuführung der vorgewärmten Luft und der Abzug der verbrannten

Gase erfolgt.

Die Erfindung besteht darin, daß in die mit entsprechenden Aussparungen versehenen Steine 34, aus denen die Brenner aufgebaut sind, dünnwandige Korundrohre 36 eingesetzt sind, die eine glatte Innenfläche haben, so daß an ihnen ein Ansetzen des Kohlenstoffes, der sich beim Einleiten des Starkgases in Zonen höherer Temperatur abscheidet, nicht stattfindet. Die Korundrohre 36 ragen bei dem dargestellten Ofen

auch in die oberen Enden der Steigleitungen 31 hinein. Die Korundrohre 36 überragen die gewöhnlich aus Silika bestehenden Steine 34 des Brenners um einige Millimeter, so daß die Mündung der Brenner immer frei von Grafitansätzen bleibt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regenerativ betriebener Verkokungsofen mit Zuführungen für nicht vorgewärmtes Gas zu den Heizzügen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der in den Heizzug hineinragenden Brenner aus einem feuerfesten Werkstoff mit glatter Oberfläche bestehen.

2. Regenerativ betriebener Verkokungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Wandungen der Zuführungsleitungen für das Starkgas, soweit sie in heißen Teilen des Ofens liegen, aus einem feuerfesten Werkstoff mit glatter Oberfläche bestehen.

3. Regenerativ betriebener Verkokungsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als feuerfester Werkstoff mit glatter Oberfläche gebrannter Korund dient

4. Regenerativ betriebener Verkokungsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feuerfeste Werkstoff mit glatter Oberfläche eine Körnung unter 50 μ hat

5. Regenerativ betriebener Verkokungsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß Rohre (36) geringer Wandstärke und mit glatter Innenfläche in die aus Silikawerkstoff bestehenden Brenner (32,33) eingesetzt sind.

6. Regenerativ betriebener Verkokungsofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Rohre (36) geringer Wandstärke und glatter Innenfläche die aus Silikawerkstoff bestehenden die Brenner (32, 33) bildenden Steine (34) überragen.

7. Regenerativ betriebener Verkokungsofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Rohre (36) geringer Wandstärke und glatter Innenfläche in die hohen Temperaturen ausgesetzten unterhalb der Sohle der Heizzüge (U, 12) liegenden Teile der Gaszuführungen (21) eingesetzt sind.