DE3037950C2

DE3037950C2 - Einrichtung zur Verbesserung des Strömungsverlaufes in den Überführungskanälen, die zwischen den Regeneratoren bzw. Rekuperatoren und den Verbrennungsräumen von technischen Gasfeuerungen, insbesondere von Koksöfen, angeordnet sind

Info

Publication number: DE3037950C2
Application number: DE3037950A
Authority: DE
Inventors: Ralf 5800 Hagen Schumacher; Carl-Heinz Dipl.-Chem. Dr. 4630 Bochum Struck
Original assignee: Dr C Otto & Co 4630 Bochum De GmbH; Dr C Otto & Co 4630 Bochum GmbH
Current assignee: Still Otto GmbH
Priority date: 1980-10-08
Filing date: 1980-10-08
Publication date: 1985-09-12
Also published as: BE890657A; AU7602281A; CA1172987A; GB2085136A; IT1171567B; GB2085136B; AU540742B2; JPS5767683A; NL8104595A; US4392824A; FR2491605A1; IN153281B; IT8149418A0; DE3037950A1

Description

mentemperaturen sind, auch wenn sie örtlich begrenzt ' sind, bei vielen technischen Gasfeuerungen die Ursache ή für eine vermehrte ΝΟχ-Bildung. Die an Strömungsmo- ; dellen durchgefühlten Versuche haben femer ergeben, daß sich die Drift der einströmenden Verbrennungsluft bis in höherliegende Bereiche der Heizzüge fortsetzt ' und damit einer gleichmäßigen Temperaturverteilung in ■ vertikaler Richtung entgegenwirkt

• Aus der DE-PS1 74 671, die einen Koksofen mit senk-

* rechten Heizzügen und darunter angeordneten Luft- to und Gasverteilungskanälen betrifft, ist es bekannt, in die von den Luftverteilungskanälen ausgehenden, seitlich und nach oben geführten Luftkanäle, die in die Heizzüge münden, Düsen mit senkrecht verlaufenden öffnungen einzusetzen. Der Zweck dieser Maßnahme ist es, den Luftstrom parallel zu dem aus den danebenliegenden Sohlenöffnungen der Heizzüge aufsteigenden Gasstrom in die Heizzüge eintreten zu lassen, um der Luft bzw. dem Schwachgas einen senkrechter· Strömungsverlauf zu geben, so daß die beiden Ströme erst im oberen Teil der Heizzüge vollständig vermischt werdea

Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, die Strömung der aus den Regeneratoren zugeführten Medien bei bzw. vor ihrem Eintritt in die Heizzüge bzw. Brennkammern gleichzurichten und ihnen einen senkrechten Strömungsverlauf zu geben, um auf diese Weise ein homogenes Einströmprofil und insgesamt einen gleichförmigen Strömungsverlauf aller in den Brennraum einströmenden gasförmigen Reaktanten zu erreichen, und zwar unter Beibehaltung der bisherigen räumliehen Konstruktion und unter weitgehender Veraieidung von Druckverlusten.

Diese Aufgabe läßt sich mit der aus der DE-PS 174 671 bekannten Einrichtung nicht lösen, da der Querschnitt der Lufteintrittsöffnung von der pro Zeiteinheit einströmenden und zur vollständigen Verbrennung der aufgegebenen Brenngasmenge notwendigen Luftmenge abhängig ist Mit der Höhe eines Koksofens wächst die Unterfeuerungsgasmenge und damit auch die zur Verbrennung notwendige Luftmenge. Mit steigender Luftmenge werden aber auch die Lufteintrittsquerschnitte größer. Um zu erreichen, daß die Luft genau vertikal in den Heizzug eintritt und in diesem aufwärts strömt muß die Länge des senkrechten Teils eines Strömungskanales mindestens 8 mal der Weite seines Durchmessers entsprechen. Um Düsensteine mit derartigen Abmessungen einbauen zu können, wäre es somit erforderlich, dia Zwischendecke zwischen Regenerator und Heizzugsohle entsprechend stärker auszulegen, was aus verschiedenen Gründen äußerst unzweckmäßig wäre. Die Verwendung der in der DE-PS 1 74 671 beschriebenen Einrichtung ist für moderne Koksofenbatterien unbrauchbar, für die in der Zwischenzeit eine andere Entwicklung den Vorrang gehabt hat die darin bestand, die zur Verbrennung notwendige Luft in unterschiedlichen Höhenlagen zuzuführen.

Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß der im Querschnitt rechteckige Düsenstein, der in einen mit einem entsprechend erweiterten Durchmesser ausgeführten Abschnitt jedes Überführungskanals eingesetzt ist, ein keilförmiger Stein mit wenigstens einer schräg verlaufenden Fläche und mehreren senkrecht verlaufenden, vorzugsweise zylindrischen Bohrungen ist, dessen untere schräg verlaufende Fläche in Richtung der Mündung des schräg nach oben ansteigenden Abschnittes des Überführungskanals liegt und daß die Summe der Flächenquerschnitte der zylindrischen Bohrungen das 0,75- bis l,5fache, vorzugsweise das 03 bis l,15fache des Strömungsquerschnittes des Überführungskanals in seinem schräg nach oben ansteigenden Abschnitt beträgt

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 8.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Heizzug eines Horizontalkammer-Koksofens mit den in die Heizzugsohle eintretenden Oberführungskanälen, die den Heizzug mit den darunterliegenden Regeneratoren verbinden,

F i g. 2a und 2b Längsschnitte durch einen keilförmigen Einsatzstein, wobei Fig.2a ein Schnitt gemäß der Linie A-A der F i g. 2b ist

F i g. 2c eine Draufsicht auf diesen Einsatzstein,

Fig.3a und 3b Längsschnitte durch einen Einsatzstein gemäß einer anderen Ausführungsform, wobei F i g. 3a ein Schnitt nach der linie BS der F i g. 3b ist und

Fig. 3c eine Draufsicht auf den Einsatzstein gemäß der zweiten Ausführungsform.

In F i g. 1 ist mit 1 der Heizzug eines Koksofens bezeichnet in dessen Sohle 4 die Überführungsleitungen 2 münden, die die unterhalb der Heizzüge angeordneten Regeneratoren 3 mit den einzelnen Heizzügen verbinden. In üblicher Weise bestehen die Überführungskanäle 2 aus einem schräg nach oben ansteigenden Abschnitt 2b und einem senkrecht verlaufenden Abschnitt 2a, der durch die Regeneratorabdeckung geführt ist und an der Sohle des Heizzuges mündet

Zur Verbesserung des Strömungsverlaufes in den Überführungskanälen 2 sieht die Erfindung vor, den senkrecht verlaufenden Abschnitt 2a jedes Überführungskanals mit einem entsprechend erweiterten Durchmesser auszuführen und in diesen Abschnitt einen keilförmigen Stein aus geeignetem feuerfestem Material einzusetzen. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die auf den F i g. 2a bis 2c dargestellt ist, wird der im Querschnitt rechteckige Stein keilförmig ausgebildet, d. h. mit einer unteren, schräg verlaufenden Fläche 6, sowie einer Anzahl von senkrechten zylindrischen Bohrungen 7 versehen. Die senkrecht verlaufenden Seitenflächen des keilförmigen Steins liegen an den Innenwandungen des Überführungskanals an, wobei die schräg verlaufende Fläche 6 in Richtung der Mündung des schräg ansteigenden Abschnittes 2b des Überführungskanals liegt Wie sich aus F i g. 2b ergibt, setzt die Spitze des keilförmigen Steins am übergang des schräg ansteigenden Teils 2b in den senkrechten Abschnitt 2a des Überführungskanals an.

Die Summe der Flächenquerschnitte der einzelnen zylindrischen Bohrungen soll erfindungsgemäß das 0,75-bis 1,5fache, vorzugsweise das 0,9- bis 1,15fache des Strömungsquerschnittes des Überführungskanals in seinem schräg nach oben ansteigenden Abschnitt betragen. Das Verhältnis der Querschnittsfläche der Oberseite des keilförmigen Steins im Bereich der Regeneratorabdeckung bzw. am Eintritt in die Heizzugsohle zum Querschnitt einer einzelnen zylindrischen Bohrung beträgt 20 bis 200, vorzugsweise 30 bis 60. Der Durchmesser der zylindrischen Bohrung liegt zwischen 10 und 60 mm, vorzugsweise zwischen 20 und 50 mm.

Das Verhältnis des spitzen Winkels β (F i g. 2b), den die schräg verlaufende Fläche mit der Senkrechten bildet, zu dem Winkel «, den der schräg ansteigende Abschnitt 2b des Überführungskanals mit der Waagerechten bildet, beträgt 0,3 bis 1,5, vorzugsweise 0,4 bis 0,7.

Auf den F i g. 3a bis 3c ist eine zweite Ausführungsform eines Einsatzsteines gemäß vorliegender Erfindung dargestellt, bei dem außer der unteren schräg verlaufenden Fläche 6, die der Mündung des schräg nach oben ansteigenden Abschnittes 2b des Überführungskanals gegenüberliegt, auch die obere Fläche 8 schräg, und zwar parallel zu der unteren Schrägfläche 6 verläuft. Das obere Ende der Schrägfläche endet dabei kurz unterhalb des Eintrittes in den Brennraum des Heizzuges. Wie sich aus Fig.3b ergibt, hat der so ausgebildete Einsatzstein die Form eines Rhomboids. Der Einbau erfolgt in der Weise, daß die Verlängerung der Mittelachse 9 des schräg ansteigenden Abschnittes 2b des Überführungskanal mit der unteren schräg verlaufenden Fläche 6 des Einsatzsteins einen rechten Winkel bildet und daß der Schnittpunkt S in der Mittelachse 10 des senkrechten Abschnittes 2a des Überführungskanals liegt (F ig. 3b).

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung gelten für das Verhältnis der Querschnittsfläche zum Querschnitt einer einzelnen zylindrischen Bohrung, sowie den Durchmesser der zylindrischen Bohrungen die gleichen Bedingungen wie bei der ersten Ausführungsform, wobei an die Stelle der Querschnittsfläche der Oberseite des keilförmigen Steins die aus F i g. 2c ersichtliche Projektion auf eine waagerechte Ebene tritt

Das Verhältnis des Winkels /zum Winkel «(Fig. 3b) beträgt bei dieser Ausführungsform 0,5 bis 1,5, vorzugsweise 03 bis 1,2. Ferner soll die an der Seitenwand des senkrechten Abschnittes 2a des Überführungskanals anliegende Einbaufläche eine Höhe L haben, deren Wert das 5- bis 1 Ofache des Durchmessers einer der senkrechten zylindrischen Bohrungen beträgt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

40

45

50

55

i ⁶⁰ ι

65

Claims

1 2 Einbausteins einen rechten Winkel bildet und daß Patentansprüche: der Schnittpunkt 5 in der Mittelachse (10) des senk rechten Abschnittes (2a) des Überführungskanals

1. Einrichtung zur Verbesserung des Strömungs- liegt

Verlaufes in den Überführungskanälen, die zwischen s 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, daden Regeneratoren bzw. Rekuperatoren und den durch gekennzeichnet, daß die an der Seitenwand Verbrennungsräumen von technischen Gasfeuerun- des senkrechten Abschnittes (2a) des Überführungsgen mit regenerativer oder rekuperativer Wärme- kanals anliegende Einbaufläche eine Höhe L hat, derückgewinnung aus den Verbrennungsabgasen, ins- ren Wert das 5- bis 1Of ache des Durchmessers einer besondere von Koksöfen, angeordnet sind und über io der senkrechten zylindrischen Bohrungen beträgt
die vorgewärmte Verbrennungsmedien wie Luft bei 8. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, da-Starkgasfeuerung bzw. Luft und Schwachgas bei durch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des spit-Schwachgasbetrieb vom Austritt der Wärmetau- zen Winkels/?, den die schräg verlaufende Fläche (6) scher in die Heizzüge eingeleitet wird, wobei in den mit der Senkrechten bildet, zu dem Winkel α, den senkrechten, in die Heizzugsohle eintretenden Ab- 15 der schräg ansteigende Abschnitt (2b) des Überfühschnitt jedes Überführungskanals ein mit zylindri- rungskanals mit der Waagerechten bildet, 0,5 bis IA sehen Bohrungen versehener Düsenstein eingesetzt vorzugsweise 0,8 bis 1,2 beträgt
ist, dessen senkrecht verlaufende Seitenflächen an

den Innenwandungen des Überführungskanals an-

liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der 20
im Querschnitt rechteckige Düsenstein (5), der in

einen mit einem entsprechend erweiterten Durch- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verbessemesser ausgeführten Abschnitt (2a) jedes Überfüh- rung des Strömungsverlaufes in den Überführungskanärungskanals (2) eingesetzt ist, ein keilförmiger Stein len, die zwischen den Regeneratoren bzw. Rekuperato-

(5) mit wenigstens einer schräg verlaufenden Fläche 25 ren und den Verbrennungsräumen von technischen

(6) und mehreren senkrecht verlaufenden, Vorzugs- Gasfeuerungen mit regenerativer oder rekuperativer weise zylindrischen Bohrungen (7) ist, dessen untere, Wärmerückgewinnung aus den Verbrennungsabgasen, schräg verlaufende Fläche (6) in Richtung der Mün- insbesondere von Koksöfen, angeordnet sind und über dung des schräg nach oben ansteigenden Ab- die vorgewärmte Verbrennungsmedien wie Luft bei schnittes (2b) des Überführungskanals (2) liegt und 30 Starkgasfeuerung bzw. Luft und Schwachgas bei daß die Summe der Flächenquerschnitte der zylin- Schwachgasbetrieb vom Austritt der Wärmetauscher in drischen Bohrungen (7) das 0,75- bis l,5fache, vor- die Heizzüge eingeleitet wird, wobei in den senkrechten, zugsweise das 0,9- bis l,15fache des Strömungsquer- in die Heizzugsohle eintretenden Abschnitt jedes Überschnittes des Überführungskanals in seinem schräg führungskanal ein mit zylindrischen Bohrungen versenach oben ansteigenden Abschnitt (2b) beträgt. 35 hener Düsenstein eingesetzt ist, dessen senkrecht ver-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- laufende Seitenflächen an den Innenwandungen des zeichnet, daß das Verhältnis der Querschnittsfläche Überführungskanals anliegen.

der Oberseite des keilförmigen Steins (5), die mit der Bei technischen Gasfeuerungen mit regenerativer Heizzugsohle in einer Ebene liegt, zum Querschnitt oder rekuperativer Wärmerückgewinnung aus den Vereiner einzelnen zylindrischen Bohrung (7) 20 bis 200, 40 brennungsabgasen ergeben sich, insbesondere wenn mit vorzugsweise 30 bis 60 beträgt Starkgas gefahren wird, für die räumliche Gestaltung

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, da- der Überführungskanäle, über die die vorgewärmten durch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zy- Verbrennungsmedien vom Regenerator- bzw. Rekupelindrischen Bohrungen (7) zwischen 10 und 60 mm, ratoraustritt in die Verbrennungsräume geleitet wervorzugsweise zwischen 20 und 50 mm liegt 45 den, konstruktive Zwänge, die den gleichmäßigen Ver-

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da- brennungsablauf mit einer gleichförmigen, langgedurch gekennzeichnet daß das Verhältnis des spit- streckten Flamme stören. Beispielsweise bilden die zen Winkels ß, den die schräg verlaufende Fläche (6) Überführungskanäle in Koksofenbatterien infolge der mit der Senkrechten bildet zu dem Winkel «, den bautechnisch notwendigen Anordnung der Regenerader schräg ansteigende Abschnitt (2b) des Überfüh- 50 torzellen je nach dem angewandten Beheizungssystem rungskanals mit der Waagerechten bildet, 0,3 bis 1,5, mit der Horizontalen einen mehr oder weniger spitzen vorzugsweise 0,4 bis 0,7 beträgt Winkel und münden über einen verhältnismäßig kurzen

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da- senkrechten Abschnitt in die Heizzüge. In der Regel durch gekennzeichnet daß außer der unteren, der reicht die Länge dieses senkrechten Abschnittes der Mündung des schräg ansteigenden Abschnittes (2b) 55 Überführungskanäle nicht aus, um das Strömungsprofil des Überführungskanals zugewandten Fläche (6) zu vergleichmäßigen und die Strömungsrichtung bei auch die obere, in Richtung der Mündung des Über- Eintritt in die Heizzüge senkrecht gleichzurichten. Moführungskanals (2) in den Heizzug (1) liegende Flä- dellversuche haben vielmehr bestätigt, daß die vorgeche (8) des Einsatzsteines (5) schräg und parallel zu wärmte Verbrennungsluft mit einer mehr oder weniger der unteren Schrägfläche (6) verläuft, wobei das obe- 60 stark von der Senkrechten abweichenden Drift am Bore Ende der Schrägfläche kurz unterhalb des Ein- den der Heizzüge eintritt. Dadurch kommt es in den tritts in den Brennraum des Heizzuges endet und der unteren Bereichen der Heizzüge zu starken Turbulenso ausgebildete Einbaustein die Form eines Rhom- zen, die durch die waagerechte Geschwindigkeitskom-

- , boids hat. ponente infolge der plötzlichen Querschnittserweite-

>}.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- 65 rung beim Eintritt in die Heizzüge verstärkt werden und

zeichnet, daß die Verlängerung der Mittelachse (9) zu einer intensiven und spontanen Durchmischung von

des schräg ansteigenden Abschnittes (2b) des Über- Brenngas und Luft und damit zu örtlich überhöhten

führungskanal mit der unteren Schrägfläche (6) des Flammentemperaturen führen. Derart überhöhte Flam-