DE3916728C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Beheizungsräume in Koksöfen mit Einbauten.

In Koksöfen findet die Verkokung von Kohle unter Luftab­ schluß durch indirekte Beheizung statt. Dazu sind in den Koksofenwänden Beheizungsräume, Heizzüge vorgesehen. Den Beheizungsräumen werden die Verbrennungsmedien Gas und Luft zugeführt, dort gemischt und verbrannt. Die Zufüh­ rung wird zur Verminderung der in den entstehenden Rauch­ gasen enthaltenen Schadstoffen NO_x bevorzugt so angeord­ net, daß die Verbrennungsluft in unterschiedlicher Höhe in den Verbrennungsraum eingeführt wird, um eine zunächst unterstöchiometrische Verbrennung mit möglichst niedrigen Temperaturen an der Flammenspitze zu erzielen.

Stoffe wie NO/NO₂ beschleunigen dabei die Flammenreak­ tion. Um diesen Effekt zu kompensieren bzw. die Flammen­ reaktion zu verlangsamen, kann Rauchgas zugeführt werden. Das Rauchgas kann der Verbrennungsluft zugemischt werden.

Allen bekannten Beheizungsräumen in Koksöfen sind jedoch unkontrollierte Strömungsverhältnisse gemeinsam. Zum Teil bestehen ausgeprägte Rezirkulationsströmungen.

Um die Strömungsverhältnisse in Beheizungsräumen von Koksöfen zu verbessern, ist es aus der DE-AS 7 18 962 be­ kannt, Einbauten vorzusehen, wobei diese Einbauten aus einer unteren Trennwand gebildet werden, die Durchbre­ chungen aufweisen, die von unten nach oben größer werden, sowie im oberen Bereich in Abständen von der Trennwand bzw. voneinander angeordnete Leitelemente vorgesehen sind mit unterschiedlicher Neigung und Neigungsrichtung. Dabei ist es jedoch nachteilig, daß keine stetige und kontrol­ lierte Flammenführung erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strömungs­ führung in Beheizungsräumen mit Einbauten weiter zu ver­ bessern, um zu einer optimierten Flammenführung zu gelan­ gen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einbauten durch Wabengitter und/oder Kugelschüttungen gebildet werden.

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 nie­ dergelegt.

Die Wabengitter und/oder die Kugelschüttungen bewirken eine Strömungsvergleichmäßigung und ggf. eine getrennte Führung von Gas und Luft über eine festzulegende Entfer­ nung, die im einzelnen von der Ofenhöhe und den geometri­ schen Abmessungen des Beheizungsraumes abhängen.

Die Einbauten werden vorzugsweise aus Keramik als feuer­ festem Baustoff hergestellt, die in der Atmosphäre des Beheizungsraumes beständig ist und Temperaturen bis 1800 Grad Celsius standhält.

Vorzugsweise ist der Beheizungsraum in unterschiedliche Zonen eingeteilt, in die Gas und Verbrennungsluft ge­ trennt sowie in unterschiedlicher Höhe eingeführt werden. Dem Gas wird in einer ersten Stufe eine zur deutlichen unterstöchiometrischen Verbrennung benötigte Luftmenge zugeführt, danach in einer weiteren Stufe das noch nicht verbrannte Gas-Rauchgemisch, mit erneut von außen zuge­ führter Luft verbrannt. Auf diese Weise entstehen ein­ zelne Verbrennungszonen, die gesondert mit Luft beauf­ schlagt werden. Im Ergebnis kann auf diese Weise auch über große Höhen eine annähernd gleichmäßige Verbrennung mit niedriger Flammenspitzentemperatur durchgeführt wer­ den.

Durch die unterschiedliche Höhe der einzelnen Waben des Wabengitters über den Querschnitt und die Höhe des Behei­ zungsraumes und durch die getrennten Führungen der Ver­ brennungsmedien bis zum jeweiligen Gitteraustritt kann die Verbrennungsart, abhängig von der in der jeweiligen Höhe benötigten Wärme, selektiv eingestellt werden. Damit wird ein ein- oder zweiseitiger, pyramidenförmiger, über die Höhe abgestufter Flammenfortschritt möglich. Bei sol­ chermaßen gestuftem Flammenfortschritt ist es nicht mehr notwendig, die Verbrennungsluft in unterschiedlichen Hö­ hen zuzuführen.

Die Oberflächen der Waben können zusätzlich mit Katalysa­ tormaterial beaufschlagt sein, das die entstehenden Schadstoffe, z.B. NO_x, am Ort der Entstehung umsetzt.

Über die Stegstärke kann ein zusätzlicher Einfluß auf die Wärmespeicherkapazität genommen werden, die bei momentan erhöhter Wärmeabfuhr den Temperaturabfall ausgleichen kann. Außerdem kann auf die Verbrennung durch Quer­ schnittsänderung Einfluß genommen werden.

Bei erfindungsgemäßer Verwendung von Kugeln als einzige oder zusätzliche Einbauten besteht die Möglichkeit der Füllung des Beheizungsraumes mit gleich großen kerami­ schen Kugeln, so daß ein Freiraum von ca. 25% (hexago­ nale, dichteste Kugelpackung) verbleibt. In diesem Fall wird neben der ausgeprägten Führung mit intensiver Vermi­ schung der Verbrennungsmedien die Wärmespeicherkapazität des Beheizungsraumes wesentlich erhöht, so daß auch eine verfahrenstechnisch bedingte momentan erhöhte Wärmeabfuhr nicht zu Temperatursenkungen im Heizzug führt.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt in einer Einzelansicht einen Heizzug eines Koksofens. Der Koksofen besitzt neben dem dargestellten Heizzug 1 noch eine Vielzahl weiterer Heizzüge, die gleich ausgebildet sind. Der Heizzug 1 hat im Ausfüh­ rungsbeispiel eine Länge von 7650 mm. Unten besitzt der Heizzug 1 eine Gas- und eine Luftzuführung. Im Heizzug 1 sind zwei wabenförmige Einbauten 2 und 3 übereinander an­ geordnet. Beide besitzen eine Länge von je 2000 mm. Der Einbau 2 ist ca. 1165 mm über der Gas- und Luftzuführung angeordnet. Der Abstand der beiden Einbauten 2 und 3 von­ einander ist gleich dem Abstand des wabenförmigen Einbaus 2 von der Gas- und Luftzuführung.

Im Heizzug 1 wird Luft jeweils oberhalb der wabenförmigen Einbauten bei 4 und 5 zugeführt.

Fig. 2 zeigt die Einbauten im Querschnitt entlang der Linie A-A. Im Querschnitt ergeben sich Kantenlängen von 1165 mm und 1498 mm. Die Einbauten 2 und 3 besitzen einen allseitigen Abstand 6 von 83 mm von den Umgebungswänden des Heizzuges 1. Die einzelnen Waben haben quadratischen Querschnitt mit ca. 50 mm Kantenlänge.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen einen weiteren Heizzug 10 mit gleichen Abmessungen wie der Heizzug 1. Im Unterschied zu dem Heizzug 1 ist der Heizzug 10 mit einer Gitterwaben­ konstruktion 11 versehen, die sich bei sonst gleichen Verhältnissen unter Freilassung einer sich nach oben er­ weiternden Hälfte des Heizzuges 10 in diesem erstreckt. Die hier relevante Grenzlinie 12 verläuft in der Zeich­ nung von der rechten oberen Heizzugkante zur linken un­ teren Heizzugkante.

Der Verlauf ist einer idealen Flammenführung angepaßt. Die Flammenführung basiert auf den örtlichen Gegebenhei­ ten, insbesondere den zugeführten Verbrennungsmedien.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-8 in Fig. 3.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen einen weiteren Heizzug 20, der identisch mit den Heizzügen 1 und 10 ist, jedoch einen anderen Einbau 21 besitzt. Der andere Einbau 21 ist pyramidenförmig ausgebildet und erstreckt sich bis zu einer Höhe von 5660 mm. Diese Ausbildung des Einbaus 21 entspricht dem hier optimalen Flammenverlauf.

Fig. 8 beinhaltet eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C in Fig. 6.

Die Fig. 9 und 10 zeigen einen gleichen Heizzug 30, der als Einbau eine Schüttung von Kugeln 31 besitzt. Die Kugelschüttung ist über die Länge des Heizzuges 30 unterschiedlich. Es werden Hohlräume 32, 33, 34 und 35 gebildet. Der obere Hohlraum 35 und der untere Hohlraum 32 haben gleiche Länge von 1165 mm und gleichen Abstand von dem nächstliegenden Heizzugende von 500 mm.

Der Hohlraum 33 hat eine Länge von 333 mm, der Hohl­ raum 34 eine Länge von 1498 mm. Die Breite aller Hohlräume beträgt ca. 1166 mm.

Verbrennungsluft wird unten zugeführt sowie in die Räume 33 und 35. Auch hier ist die Hohlraumbildung und Verbrennungsluftzuführung im Sinne einer optimalen Flammenführung gestaltet.

Claims (5)

1. Beheizungsräume in Koksöfen mit Einbauten, gekennzeich­ net durch durchlässige Wabengitter (2, 3, 11, 21) und/oder Kugelschüttungen (31).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten aus Keramik bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine abschnittsweise Rauchgasführung.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch sich über die Länge der Beheizungsräume verjüngende und/oder erweiternde Ein­ bauten.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten mit Katalysatorenmaterial beschichtet sind.