DE3201607C2 - Koksofenbatterie - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemäße Koksofenbatterie umfaßt ein durchgehendes Ofendach (3) sowie Ständer (1, 2) sowohl an der Einstoß- als auch an der Koks(austrag)seite. Die Ständer (1, 2) sind dabei durch Zuganker (5) verbunden, die in das Ofendach (3) eingelassene oder eingebettete Rohre (4) durchsetzen. Zur Kühlung der Zuganker (5) erstreckt sich ein massives Metall-Kühlelement von jedem Rohr (4) aufwärts zur Oberseite des Ofendaches (3), um Wärme vom Rohr (4) abzuführen. Das Kühlelement kann eine Kammer aufweisen, die ein Verdampfungskühlsystem bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Koksofenbatterie mit einem durchgehenden Ofendach sowie einer Anzahl von Ständern an der sog. Maschinen- und an der Koksscitc der Batterie. Diese Ständer sind durch Spann- und Zugclemente, z. B. Zuganker, miteinander verbunden, welche innerhalb von in das Ofcndaeh eingebauten Rohren aneeordnet sind.

Bei einer Koksofenbsiterie mit dem beschriebenen Aufbau bilden die Ständer und die Zuganker einen typischerwcisc aus Stahl bestehenden Rahmen, welcher den feuerfesten Aufbau von Verkokungskammeni, der Brennkammern und der Wärmespeicher trägt Die Zuganker sind typischerweisc Ankerbolzen.

Bei Temperaturänderungen des Aufbaus dehnen sich der Rahmen und der feuerfeste Aufbau in unterschiedlichem Maß aus. Üblicherweise werden daher die Zuganker unter Verwendung von elastischen oder federnden Elementen vorgespannt, um sicherzustellen, daß der feuerfeste Aufbau unter Druckeinwirkung intakt bleibt. Die für diesen Zweck für die Zuganker erforderliche Bewegungsfreiheit relativ zum Ofendachaufbau läßt es ratsam erscheinen, die Zuganker innerhalb von Rohren im Ofendach anzuordnen. Zu diesem Zweck werden die Zuganker im allgemeinen in einer Tiefe von etwa 100 mm von der Ofendach-Oberseite aus in das etwa 1 —1,5 m dicke Ofendach eingelassen.

Zur Gewährleistung der Aufrechterhaltung der Zuganker-Vorspannung muß die Zugspannung der Zuganker in regelmäßigen Zeitabständen überprüft und nötigenfalls korrigiert, d. h. neu eingestellt werden. Aufgrund der großen Zahl der Zuganker und ihrer Unzugänglichkeit ist die erforderliche regelmäßige Überprüfung der Zugspannungswerte mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Darüber hinaus kann sich die Temperatur der Zuganker infolge von Undichtigkeiten durch das Ofendach oder eines Herausschlagens von

Flammen beim öffnen der Verkokungskammern innerhalb sehr kurzer Zeit beträchtlich erhöhen. Diese Umstände können zu einem ziemlich schnellen und starken Spannungsabfall in einem oder mehreren Zugankern führen, so daß sich demzufolge die mit diesen Zugankern verbundenen Ständer der Koksofenbatterie bewegen und dabei ihrerseits weitere Undichtigkeiten z. B. zwischen den Ständern und dem feuerfesten Aufbau verursachen können. Es hat sich auch gezeigt, daß die Zugspannung plötzliche, starke Anstiege zeigen kann, unter deren Einfluß die Zuganker brcctien können.

An den Zugankern einer Koksofenbatterie vorgenommene Temperaturmessungen ergaben Werte in der Größenordnung von 400⁰C mit erheblichen Temperaturunterschieden zwischen einzelnen Zugankern. Im Hinblick auf die Länge dieser Zuganker, die zwischen etwa 12 m und 16 m liegen kann, können diese Temperaturanstiege und -Schwankungen in den Zugankern zu beträchtlichen Änderungen der Zugspannung führen, die von elastischen oder Federnden Bauteilen nur

'Jo schwer aufgefangen werden können.

Die GB-PS 6 67 566 beschreibt das Hindurchleiten von Kühlflüssigkeit durch hohle Zuganker in einem Koksofen, während die GB-PS 4 28 268 vorschlägt, Luft entweder durch die Ankerbolzen oder durch einen diese umgebenden Ringraum zu leiten.

Nach der D'ti-PS 2 31 043 soll Wasser durch ein einen Ofen-Zuganker umgebendes Rohr geleitet werden.

Obgleich diese Kühlvcrfahren eine gute Kühlung der Zuganker zu gewährleisten vermögen, sind sie deshalb

w) nachteilig, weil zusätzliche Hinrichtungen, die ihrerseits einer Warning und Steuerung bedürfen, für die Zufuhr des Kühlmittels erforderlich sind. Außerdem können sich dabei möglicherweise Korrosionsproblcmc ergeben.

h^r) Der Erfindung liegt damit insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion zu schaffen, bei welcher die Zugspannung der Zuganker weniger anfällig ist für Änderungen infolge der Betriebsbedingungen der

32 Ol 607

Koksofenbatterie und der einzelnen Verkokungskammern.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß sind die von den Zugankern durchsetzten Rohre mit massiven riach oben abstehenden Kühlelementen zu~ Kühlung der Zuganker versehen. Es hat sich herausgestellt, daß dann, wenn die Temperatur der Zuganker durch Kühlung um durchschnittlich etwa 200° C gesenkt wird, eine deutliche Verringerung der Zugspannungsunterschiede der Zuganker, sowohl bei kalter als auch bei heißer Koksofenbatterie gemessen, sowie der Zugspannungsunterschiede zwischen den einzelnen Zugankern festzustellen ist. Dieser Umstand ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb mit erheblich weniger intensiven Oberprüfungen der Zugspannungswerte der Zuganker. Die Zuganker sind dabei auch weniger empfindlich für zeitweilige Gasleckagen durch das Ofendacii und für F'amrncnausbrüchc aus den Keksofentüren. Als Folge ihrer verringerten Temperatur behalten die Zuganker zudem ihre Festigkeit in größerem Maß bei, was — wie sich gezeigt hat — zu einer verminderten Bruchgefahr an den Zugankern führt; diese Tatsache bedeutet nicht nur eine Kosteneinsparung, sondern auch die Verringerung der Gefahr für ein Verbiegen der Ständer.

Erfindungsgemäß ist vorzugsweise ein sich etwa bis zur Oberseite des Ofendaches erstreckender Metallblock an der Oberseite jede Rohrs angebracht. Der Mctallblock kann entweder in das Ofendach eingelassen sein oder über dieses hinausragen. Typischerweise kann er mit dem oberen Metallmantel des Ofendaches in Berührung stehen. Die Abmessungen dieses Blocks können so gewählt werden, daß von der Rohrwand(ung) ein intensiver Wärmefluß durch das Ofendach stattfindet, aufgrund dessen die Zuganker wesentlich weniger Wärme von den Rohren aufnehmen.

Falls das Ronr durch diesen Metallblock nicht ausreichend gekühlt wird, kann die Kühlwirkung durch ein Verdampfungskühlsystem weiter verbesser; werden, z. B. in Form einer Hohlblockkonistruktion, bei der eine im Block ausgebildete Kammer teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die durch die Wärme vom Rohr verdampft und in einer Kühlzone z. B. an oder über der Oberseile des Ofendaches kondensiert wird. Diese Kammer kann zum Teil mit beispielsweise Wasser gefüllt sein, das ständig in der Nähe der Rohrwand verdampft und im Bereich dec Oberseite des Ofendaches kondensiert. Die entsprechenden Abmessungen eines solchen Veruampfungskühlsystems hängen von den Bedingungen in der jeweiligen Koksofenbatterie ab und lassen sich durch den Fachmann ohne weiteres auf empirischem Wege ermitteln.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, ein gasförmiges, unter Druck"stehendes Kühlmittel durch die Rohre zu leiten.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformcn der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Ks zeigt

Fig. 1 eine schematische Teilansicht eines sich über eine Koksofenbattcric gemäß der Erfindung erstrekkenden Zugankers,

F i g. 2 einen in siark vergrößertem Maßstab gehaltenen Querschnitt durch einen in einem Rohr angeordneten Zuganker gemäß F i g. ,,

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Zuganker gemäß F i g. 1 und 2 zur Darstellung des Ofendaches und eines Metall-Kühlekmcnts und

Fig.4 eine Fig.3 ähnelnde Darstellung einer Abwandlung der Ausführungsform nach F i g. 1 bis 3.

F i g. 1 veranschaulicht in schematischem Umriß die Anordnung eines Zugar.kers bzw. Ankerbolzens im Ofendach einer Koksofenbatterie. Das feuerfeste Ofendach 3 erstreckt sich durchgehend zwischen Ständern 1 und 2 an der Maschinenseite bzw. an der Koksseite der

ίο Koksofenbatterie. An jeder Seite sind mehrere derartige Ständer vorhanden. In das Ofendach 3 sind Rohre 4 (von denen nur eines dargestellt ist) in einer Tiefe von etwa 100 mm von der Ofendach-Oberseite eingelassen. Jedes Rohr 4 wird von einem Stahlzuganker 5 durchsetzt, der am einen Ende mittels einer Mutter 6 am Ständer 2 und am anderen Ende mittels einer Mutter 8 unter Zwischenfügung eines Federelements 7 am Ständer 1 verankert ist. Durch Anziehen der Mutter 8 gegen die Kraft des Federelements 7 kann die Zugspannung im Zuganker 5 eingestellt werden.

F i g. 2 zeigt den Zuganker im Rohr » -m Querschnitt in vergrößertem Maßstab. Die Abmessungen von Zugankern und Rohren können von Fall zu Fall beträchtlich variieren. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Durchmesser des Zugankers 52 mm bei einem Rohr-Außendurchmesser von 76 mm und einer Rohrwanddicke von etwa 3 mm. Die Breite des Zwischenraums zwischen dem Zuganker und dem Rohr beträgt in diesem Fall etwa 14 mm bzw. 9 mm.

Gemäß Fig.3 ist an der Oberseite der Wand des Rohres 4 ein langgestreckter Metall- Kühlblock 18 angebracht, der sich nach oben in Berührung mit dem oberseitigen Metallmantel 17 des Ofendaches 3 erstreckt und der ausreichend massiv ist, um vom Rohr 4 beträchtliche Wärmemengen aufzunehmen und die Wärme über den Mantel 17 an die Außenluft bzw. Atmosphäre abzugeben. Bei Wahl entsprechender, geeigneter Abmessungen für den Kühlblock 18 kann das Rohr 4 so stark gekühlt werden, daß die Temperatur des Zugankers 5 auf einem gewünschten niedrigen Wert gehalten w'.d.

F i g. 4 veranschaulicht eine Abwandlung des Kühlblocks 18 gemäß Fi g. 3 für solche Anwendungsfälie, in denen ein besonders hoher Kühlgrad für das Rohr 4 erforderlich ist, um die Temperatur des Zugankers 5 ausreichend niedrig zu halten. In diesem Fall ist der Kühlblock ein hohler Block 19, dessen Hohlraum 20 zum Teil mit einer Flüssigkeit 22, z. B. Wasser, gefüllt ist. Dieses Wasser kann über eine verschließbare Öffnung

so 21 eingefüllt und nachgefüllt werden. In der Öffnung 21 kann auch ein Überdruckventil angeordnet sein, um den im Hohlraum 20 herrschenden Druck zu begrenzen. Im Betrieb entsteht ein Temperaturgefälle im Block 19 zwischen dem Rohr 4 und der Oberseite des Ofendaches.

Vj Infolgedessen verdanrpft die Flüssigkeit am Hoden des Hohlraums 20, worauf sie an dessen Oberseite kondensiert und dann zurückfließt. Dieses Verdampfungskühlsystem gewährleistet eine beträchtliche Wärmeabfuhr durch Ausnutzung der Verdampfungswärme von Was-

ho ser.

GemiiU Fig. 1 ist über einen Flanschanschluß P eine Leitung 10 im Mittelbereich des Rohres 4 mit diesem verbunden. Die Leitung 10 ist über Absperrschieber 12 und 13 an eine Druckluftanlage 11 mit einem Druck von

ho 3 bar angeschlossen. Durch entsprechende Einstellung der Absperrschieber 12 und 13 kann der Luftdruck an der Eintrittsstelle in das Rohr 4 geregelt und damit die Druckluft-Durchsatzmenge eingestellt werden. Zu die-

32 Ol 607

sem Zweck ist der Kreislauf mit einem Volumenmesser 14 und zwei Druckmessern 15 und 16 verschen. Die Druckluft durchströmt dabei das Rohr 4 in beiden Richtungen und tritt an den offenen Enden des Rohres 4 aus, wobei sie die Rohrwandung und den jeweiligen Zugan- -. ker 5 kühlt.

Obgleich bei dieser Ausführungsform die Druckluft vom Mittelbereich des Rohres 4 in beiden Richtungen nach außen strömt, kann auch eine Anordnung vorgesehen werden, bei der die Druckluft am einen Ende des Rohres 4 eingeführt wird und am anderen F.nde austritt. Auf diese Weise kann unter bestimmter Voraussetzung eine noch größere Kühlwirkung erzielt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

32 Ol 607 Patentansprüche:

1. Koksofenbatterie mit einer Maschinen- und einer Koksseite, einem sich durchgehend zwischen diesen Seiten erstreckenden und eine Oberseite aufweisenden Ofendach, mehreren Ständern sowohl an beiden Seiten, mehreren die Ständer an der Maschinenseite mit den Ständern an der Koksseitc verbindenden, sich durch das Ofendach erstreckenden Spannelementen bzw. Zugankern und mehreren in das Ofendach eingelassenen Rohren zur Aufnahme der Zuganker, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Rohr (4) mindestens ein Metall-Kühlelement (18; 19) vorgesehen ist, das eine Wärmeübergangsstrecke vom Rohr (4) zur Oberseite des Ofendaches (3) bildet

2. Koksofenbatterie nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Ofendaches (3) durch einen Metallmantel (17) gebildet ist und daß sich das Mfciall-Kühlelement (18) vom Rohr (4) aufwärts in Berührung mit dem Metallmantel (17) erstreckt.

3. Koksofenbatterie nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Metall-Kühlelement (19) ein Verdampfungskühlsystem mit einer teilweise mit einer Flüssigkeit (22) gefüllten Kammer (20) vorgesehen ist und daß die Kammer (20) zumindest teilweise innerhalb de: Metall-Kühlelcments (19) und so angeordnet ist, daß durch Verdampfung der Flüssigkeit \n der Kammer (20) und ihre anschließende Kondensation an einem kühleren Bereich Wärme vom Rohr(4)abführbfc. ist.

4. Koksofenbatterie nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, aß eine Einrichtung (9 bis 16) zur Einleitung eines gasförmigen Kühlmittels für die Zuganker (5) in die Rohre (4) vorgesehen ist.

5. Koksofenbatterie mit einem durchgehenden Ofendach und einer Anzahl von jeweils an der Maschinen- und Koksseite angeordnelcn Ständern, die durch Spannelemente bzw. Zuganker miteinander verbunden sind, welche sich durch das Ofendach innerhalb von in diesem angeordneten Rohren erstrecken, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß massive Metall-Kühlelemente (18; 19) vorgesehen sind, die sich von den Rohren (4) aufwärts erstrecken und die so angeordnet sind, daß sie Wärme von den Rohren (4) aufwärts zur Oberseite des Ofendaches (3) ableiten.

6. Koksofenbatterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Verdampfungskühler vorgesehen sind, die jeweils eine zum Teil mit einer Flüssigkeit (22) gefüllte und zumindest teilweise im massiven Metall-Kühlelement (19) angeordnete Kammer (20) aufweisen.