DE3933364A1 - Verfahren und vorrichtung zur heissreparatur der heizzuege einer koksofenbatterie - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur heissreparatur der heizzuege einer koksofenbatterieInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Heißre
paratur der Heizzüge einer Koksofenbatterie.
Bei der Heißreparatur der Heizzüge einer Koksofenbatterie werden die
zu reparierenden bzw. zu erneuernden Heizzüge von den übrigen, noch
heißen Teilen des Koksofens durch mit einer feuerfesten Beschichtung
versehene Trennwände (sogenannte Spiegel) abgeschottet. Während die
Beheizung der zu reparierenden Heizzüge abgeschaltet wird, werden die
übrigen Heizzüge weiter beheizt. Bisher wurden die zu reparierenden
bzw. zu erneuernden Heizzüge zunächst vollständig von der Sohle des
Koksofens bis zur Decke hochgemauert. Erst nach Abschluß dieser Arbeit
wurde das neue Mauerwerk durch eigens dazu angebrachte Öffnungen in
den Trennwänden mit warmer Luft aus dem nicht erneuerten heißen Teil
des Koksofens und gegebenenfalls durch zusätzlich erzeugtes Rauchgas
erwärmt. Das heißt, in dieser Phase wird auf diese Weise Restwärme von
den beheizten Heizzügen durch Konvektion auf die frisch gemauerten
Heizzüge übertragen. Für die im Anschluß an das Anwärmen erforderliche
Aufheizung mußten die neuen Heizzüge wieder an das regenerative Behei
zungssystem des Koksofens angeschlossen werden.
Die vorstehend skizzierte Arbeitsweise läßt sich jedoch nur bei Koks
öfen mit einer Kammerhöhe bis zu 5 m einsetzen und ist außerdem auch
auf zwei, höchstens drei Heizzüge beschränkt. Bei Koksöfen, deren Kam
merhöhe über 5 m liegt sowie bei mehr als drei zu erneuernden Heizzü
gen ist es mit dieser bekannten Arbeitsweise nicht mehr möglich, den
Anwärm- und Aufheizungsvorgang zu beherrschen. Durch das dabei auftre
tende Wärmegefälle im neuen Mauerwerk kommt es zu unterschiedlichen
Dehnungsverhältnissen. Die Folge hiervon sind die Bildung von Rissen,
Fugen und sogar Brüchen im neuen Mauerwerk. Als Endergebnis liegt dann
ein aufgelockertes Mauerwerk vor, das nicht mehr absolut gasdicht ist.
Wegen der damit verbundenen negativen Auswirkungen auf den Wärmehaus
halt und den Ablauf des Verkokungsprozesses ist dies jedoch eine völ
lig unerwünschte Eigenschaft.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur
Heißreparatur der Heizzüge einer Koksofenbatterie dahingehend zu ver
bessern, daß die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden,
wobei der Einsatz des verbesserten Verfahrens insbesondere auch bei
Koksöfen möglich sein soll, deren Kammerhöhe mehr als 5 m beträgt.
Das der Lösung dieser Aufgabe dienende Verfahren ist erfindungsgemäß
dadurch bekennzeichnet, daß bereits während des Hochmauerns der Heiz
züge eine Erwärmung der schon fertiggestellten Abschnitte des jewei
ligen Heizzuges bis auf eine Temperatur von ca. 25°C erfolgt und un
mittelbar nach Abschluß der Mauerarbeiten die neuen Heizzüge bis auf
eine Temperatur von ca. 500°C aufgeheizt werden, wobei die Erwärmung
und Aufheizung mittels eines gasförmigen Wärmeträgers erfolgt, der in
die Heizzüge eingeblasen wird und der in einem Wärmetauscher unter
Ausnutzung der Wärme der heißen Teile der Koksofenbatterie entspre
chend aufgeheizt wurde.
Hierbei ist es zweckmäßig, die Temperatur während des Hochmauerns ei
nes Heizzuges so einzustellen, daß sie der Temperatur im Nachbarheiz
zug nach dem Abisolieren der Binderwand entspricht. Das heißt, das
neue Mauerwerk sollte horizontal die gleiche Temperatur und damit die
gleiche Dehnung aufweisen wie das benachbarte Mauerwerk.
Das heißt, das erfindungsgemäße Verfahren sieht im Gegensatz zu der
bisher üblichen Arbeitsweise bereits eine Erwärmung während des Hoch
mauerns der Heizzüge vor. Dabei ist es angebracht, daß die bereits
fertig gemauerten Abschnitte des jeweiligen Heizzuges nach oben hin
durch eine mit einer feuerfesten Beschichtung versehenen Abdeckplatte
verschlossen werden, in deren Mitte eine Öffnung mit einem z. B. rohr
artigen Kamin angeordnet ist. Der gasförmige Wärmeträger wird hierbei
in den Raum unterhalb der Abdeckplatte eingeblasen und erwärmt auf
diese Weise die bereits fertig gemauerten Abschnitte des jeweiligen
Heizzuges entsprechend. Über den in der Abdeckplatte befindlichen Ka
min kann der entsprechend abgekühlte Wärmeträger anschließend entwei
chen, ohne daß es dadurch zu einer Beeinträchtigung der oberhalb der
Abdeckplatte ausgeführten Mauerarbeiten kommt. Mit dem Fortschreiten
der Mauerarbeiten wird die Abdeckplatte aus ihrer bisherigen Position
entfernt und entsprechend höher gesetzt, so daß die darunter befind
lichen frisch gemauerten Teile des Heizzuges entsprechend erwärmt wer
den können. Das heißt, während des Hochmauerns des Heizzuges wird die
Position der Abdeckplatte schrittweise von unten nach oben verschoben.
Hierbei dient die Abdeckplatte gleichzeitig auch als Steinschutz- und
Mörtelauffangplatte, so daß die darunter liegenden, frisch gemauerten
Teile des Heizzuges nicht durch herabfallenden Steinschutt oder Mörtel
beschädigt werden können. Sobald die Mauerarbeiten abgeschlossen sind,
wird die Abdeckplatte entfernt und der frisch gemauerte Heizzug auf
die gewünschte Temperatur von ca. 500°C aufgeheizt.
Als gasförmiger Wärmeträger für die Erwärmung und Aufheizung kann vor
zugsweise Druckluft verwendet werden. Es ist aber natürlich auch mög
lich, für diesen Zweck ein anderes Gas, wie z. B. Rauchgas oder Stick
stoff, einzusetzen, wenn dies aus bestimmten Gründen, wie z. B. bei der
Aufheizung des Heizuges, angebracht sein sollte. Die für die Durchfüh
rung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche Aufheizung des
gasförmigen Wärmeträgers erfolgt im indirekten Wärmeaustausch mit den
heißen Teilen der Koksofenbatterie, wobei hierfür natürlich unter
schiedliche Möglichkeiten bestehen, auf die beispielsweise weiter un
ten noch näher eingegangen werden wird. Die Konstruktion des für die
sen Zweck eingesetzten Wärmetauschers richtet sich dabei vor allem
nach den örtlichen Gegebenheiten in dem Teil der Koksofenbatterie, in
dem der Wärmetauscher installiert werden soll, sowie nach den Kon
struktiosmerkmalen der jeweiligen Koksofenbatterie. Vorzugsweise wird
der Wärmetauscher in Form einer Rohrschlange ausgeführt, die aus einer
oder mehreren haarnadelförmig gebogenen Windungen besteht. Die Ein
trittsöffnung für den gasförmigen Wärmeträger liegt dabei am kalten
Ende des Wärmetauschers, wobei der Wärmeträger den Wärmetauscher
durchströmt und daran anschließend mit entsprechend erhöhter Tempera
tur dem zu reparierenden Heizzug zugeführt wird. Diese Temperatur kann
in an sich bekannter Weise durch Regelung der Durchflußmenge des Wär
meträgers pro Zeiteinheit gesteuert werden. Hierfür sind Armaturen,
wie z. B. Ventile, Schieber und/oder Lochscheiben vorgesehen, die vor
zugsweise am kalten Ende des Wärmetauschers angeordnet sind.
Eine Möglichkeit zur Aufheizung des gasförmigen Wärmeträgers besteht
beispielsweise darin, daß der Wärmetauscher, der in diesem Falle als
haarnadelförmig gebogene Rohrschlange ausgebildet ist, auf der Ober
kante des dem zu reparierenden Heizzug zugeordneten Regenerators an
geordnet wird. Der Wärmeträger wird hierbei beim Durchströmen der
Rohrschlange durch die vom Regenerator abgegebene Wärme entsprechend
erhitzt und wird anschließend am heißen Ende der Rohrschlage in den
Verbindungskanal zwischen dem Regenerator und dem zu reparierenden
Heizzug eingeblasen. Über diesen Verbindungskanal gelangt der Wärme
träger dann in den Heizzug, in dem er, wie weiter oben beschrieben,
verwendet wird. Bei dieser Methode ist für jeden zu reparierenden
Heizzug eine separate Rohrschlange erforderlich.
Eine andere Möglichkeit zur Aufheizung des gasförmigen Wärmeträgers
besteht darin, daß die als Wärmetauscher dienende haarnadelförmig ge
bogene Rohrschlange nicht auf dem Regenerator, sondern auf der Sohle
der Ofenkammer angeordnet ist, die neben dem zu reparierenden Heizzug
liegt. Bei dieser Anordnung, die speziell für die Reparatur der vor
deren, im Bereich der Heizzugköpfe liegenden Heizzüg geeignet ist,
werden die zu reparierenden Heizzüge von den übrigen, noch heißen
Heizzügen durch eine innerhalb der Ofenkammer angeordnete, mit einer
feuerfesten Beschichtung versehenen Trennwand abgetrennt. Diese Trenn
wand weist hierbei an ihrem unteren Ende Durchtrittsöffnungen für die
Rohrschlange auf, so daß sich diese bis in den heißen Teil der Ofen
kammer erstrecken kann. Die für die Aufheizung des Wärmeträgers erfor
derliche Wärme wird hier deshalb vom heißen Teil der Ofenkammer zur
Verfügung gestellt.
Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der dazu
gehörigen Vorrichtung ergeben sich aus den vorliegenden Unteransprü
chen und sollen nachfolgend an Hand der Abbildungen erläutert werden.
Hierbei zeigen in vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch zwei Heizzüge einer
Koksofenbatterie mit der dazwischen liegenden Ofen
kammer, wobei die als Wärmetauscher dienende Rohr
schlange auf dem Regenerator des zu reparierenden
Heizzuges angebracht ist
Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch zwei Heizzüge einer
Koksofenbatterie mit der dazwischen liegenden Ofen
kammer, wobei in diesem Falle die als Wärmetauscher
dienende Rohrschlange auf der Sohle der Ofenkammer
angeordnet ist
und
Fig. 3 eine besondere Ausführungsform der als Wärmetauscher
dienenden Rohrschlange.
Fig. 1 zeigt die Ofenkammer 1 mit den beiden gegenüber liegenden Heiz
zügen 2 und 3. Hierbei soll der linke Heizzug 2 einer Heißreparatur
unterworfen werden. Zu diesem Zweck ist auf der Oberkante des zu die
sem Heizzug gehörenden Regenerators 4 die als Wärmetauscher dienende
Rohrschlange 5 angeordnet, die an ihrer außerhalb des Regenerators
liegenden Eintrittsöffnung mit Druckluft beaufschlagt wird. Die Aus
trittsöffnung 6 der Rohrschlange 5 mündet dabei in den Verbindungska
nal 7, der den Regenerator 4 mit dem Heizzug 2 verbindet. Die in der
Rohrschlange 5 entsprechend erhitzte Druckluft gelangt deshalb aus dem
Verbindungskanal 7 in den Heizzug 2. Die erforderliche Abdichtung zwi
schen der Austrittsöffnung 6 und dem Verbindungskanal 7 wird über die
Platte 9 erreicht, die aus VA-Stahl besteht und mit einer feuerfesten
Beschichtung versehen ist. Im Heizzug 2 sollen im vorliegenden Falle
die Reparaturarbeiten im unteren Abschnitt desselben bereits abge
schlossen sein. Oberhalb dieses bereits reparierten Abschnittes befin
det sich deshalb die Abdeckplatte 10, die den bereits reparierten Teil
von dem noch nicht reparierten Teil des Heizzuges 2 abtrennt. Die in
den Heizzug 2 eingeblasene erhitzte Druckluft kann daher nicht unge
hindert in den oberen Teil des Heizzuges gelangen. Diese Druckluft
dient vielmehr der Erwärmung des bereits fertig gemauerten Teiles des
Heizzuges, der sich unterhalb der Abdeckplatte 10 befindet. Die
entsprechend abgekühlte Druckluft kann anschließend über den in der
Abdeckplatte 10 befindlichen Kamin 11 entweichen, ohne daß es dadurch
zu einer Beeinträchtigung der Mauerarbeiten oberhalb der Abdeckplatte
10 kommt. Mit dem Fortschreiten dieser Arbeiten wird die Position der
Abdeckplatte 10 sukzessive nach oben verschoben, so daß die schon fer
tig gestellten Abschnitte des Heizzuges 2 jeweils bereits auf ca. 250°C
erwärmt werden können, obwohl die Reparatur des Heizzuges noch nicht
abgeschlossen ist. Nachdem die Reparatur des Heizzuges 2 abgeschlossen
worden ist, wird die Abdeckplatte 10 entfernt und die Temperatur der
zugeführten Druckluft so gesteigert, daß der Heizzug auf eine Tempera
tur von ca. 500°C aufgeheizt wird. Auf eine für diesen Zweck besonders
geeignete Ausgestaltung der Rohrschlange 5 wird weiter unten noch im
Zusammenhang mit Fig. 3 eingegangen werden. Das Bezugszeichen 12 kenn
zeichnet den Übertritt zum benachbarten Heizzug. Der Aufbau des Heiz
zuges 3 entspricht prinzipiell dem Aufbau des Heizzuges 2, so daß auf
Einzelheiten hier nicht noch einmal eingegangen zu werden braucht.
In Fig. 2 ist die Rohrschlange 5 auf der Sohle der Ofenkammer 1 ange
ordnet. In diesem Falle sollen die im Bereich des Heizzugkopfes lie
genden vorderen Heizzüge 13, 14 und 15 gleichzeitig repariert werden.
Der hintere, heiße Teil der Ofenkammer 1 ist deshalb durch die Trenn
wand 16, die mit einer feuerfesten Beschichtung 17 versehen ist, vom
vorderen Teil abgetrennt. Die Trennwand 16 weist dabei an ihrem unte
ren Ende Durchtrittsöffnungen für die Rohrschlange 5 auf, so daß diese
in den heißen Teil hineinrangen kann. Die über die Eintrittsöffnung 18
in die Rohrschlange 5 eingeblasene Druckluft wird daher im hinteren
heißen Teil der Ofenkammer 1 entsprechend erhitzt. Am heißen Ende der
Rohrschlange 5 sind die Stichleitungen 19, 20 und 21 angeordnet, durch
die die erhitzte Druckluft in die zu reparierenden Heizzüge 13, 14 und
15 eintreten kann. An die Stichleitungen 19, 20 und 21 sind die By
pass-Leitungen 22, 23 und 24 angeschlossen, durch die kalte Druckluft
aus der Rohrschlange 5 zur Temperaturregulierung in die Stichleitungen
19, 20 und 21 eingeblasen werden kann. Die Ventile 25, 26 und 27 die
nen hierbei der Regulierung der Druckluftzufuhr durch die Bypass-Lei
tungen 22, 23 und 24. Die Druckluftzufuhr in der Rohrschlange 5 kann
außerdem durch den Schieber 28 gesteuert werden. Selbstverständlich
ist es hierbei möglich, daß die Ventile 25, 26 und 27 sowie der Schie
ber 28 über Thermoelemente in Abhängigkeit von der gewünschten Tempe
ratur gesteuert werden. Auf der Abbildung in Fig. 2 erkennt man ferner
die Ankerständer 29 mit den dazugehörigen Federelementen 30. sowie die
Wandschutzplatte 8. Bezüglich des Aufmauerns der zu reparierenden
Heizzüge wird auf die Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen.
Fig. 3 zeigt schließlich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform
der als Wärmetauscher dienenden Rohrschlange 5. Diese besteht in die
sem Falle aus zwei haarnadelförmig gebogenen Rohrstücken A und B. Für
die Erwärmung der Druckluft oder eines anderen gasförmigen Wärmeträ
gers während des Aufmauerns der Heizzüge wird der verwendete Wärmeträ
ger bei geöffnetem Ventil 32 über den Anschluß 31 in die Rohrschlange
5 eingeleitet. Da das Ventil 34 hierbei geschlossen bleibt, durch
strömt der Wärmeträger nur das Rohrstück A und gelangt anschließend
über die Austrittsöffnung 6 in den in der Abbildung nicht dargestell
ten Heizzug. Sobald nach Abschluß der Reparaturarbeiten von der Erwär
mung des Heizzuges auf dessen Aufheizung umgestellt werden soll, wird
das Ventil 32 geschlossen und das Ventil 34 geöffnet, so daß der Wär
meträger über den Anschluß 33 zunächst in das Rohrstück B eintritt und
sowohl das Rohrstück B als auch anschließend das Rohrstück A durch
strömt. Wegen des damit verbundenen längeren Strömungsweges kommt es
natürlich zu einer stärkeren Aufheizung des Wärmeträgers in der Rohr
schlange 5, so daß dieser die für die Aufheizung des Heizzuges erfor
derliche höhere Temperatur aufweist.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich wie folgt
zusammenfassen:
- 1. Durch die Erwärmung während des Aufmauerns der Heizzüge werden Spannungsrisse, Fugenabhebungen oder das Öffnen von Anschluß fugen vermieden. Die neuen Heizzüge sind daher von vornherein absolut gasdicht.
- 2. Die Aufheizung der neuen Heizzüge erfolgt gleichmäßig, wobei die Aufheizzeit stark verkürzt wird.
- 3. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet auch die Reparatur der Heizzüge von Koksöfen, deren Kammerhöhe über 5 m liegt. Dadurch wird in diesen Fällen ein Neubau vermieden, was natürlich zu einer ganz erheblichen Kosteneinsparung führt.
- 4. Der Produktionsausfall während der Reparaturarbeiten wird da durch minimiert, daß die übrigen, nicht betroffenen Koksöfen der Koksofenbatterie weiterbetrieben werden können.
Claims (6)
1. Verfahren zur Heißreparatur der Heizzüge einer Koksofenbatterie,
dadurch gekennzeichnet, daß bereits während des Hochmauerns der
Heizzüge eine Erwärmung der schon fertiggestellten Abschnitte
des jeweiligen Heizzuges bis auf eine Temperatur von ca. 250°C
erfolgt und unmittelbar nach Abschluß der Mauerarbeiten die
neuen Heizzüge bis auf eine Temperatur von ca. 500°C aufgeheizt
werden, wobei die Erwärmung und Aufheizung mittels eines gasför
migen Wärmeträgers erfolgt, der in die Heizzüge eingeblasen wird
und der in einem Wärmetauscher unter Ausnutzung der Wärme der
heißen Teile der Koksofenbatterie entsprechend aufgeheizt wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gas
förmiger Wärmeträger Druckluft verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß während des Hochmauerns der Heizzüge die schon fertigge
stellten Abschnitte des jeweiligen Heizzuges durch eine mit
einem Kamin versehene Abdeckplatte von dem noch nicht fertig
gestellten Teil des Heizzuges abgetrennt werden, wobei die Po
sition der Abdeckplatte mit dem Fortschreiten der Mauerarbeiten
schrittweise nach oben verschoben wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher auf dem dem zu reparierenden Heizzug zuge
ordneten Regenerator oder auf der Sohle der dem zu reparierenden
Heizzug benachbarten Ofenkammer angeordnet ist.
5. Wärmetauscher zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprü
chen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe als Rohr
schlange (5) ausgebildet ist, die aus einem oder zwei haarna
delförmig gebogenen Rohrstücken (A; B) besteht, wobei jedes
dieser Rohrstücke (A; B) mit einem durch Ventile (32, 34) ab
sperrbaren Anschluß (31, 33) für die Zufuhr von kaltem gasför
migen Wärmeträger versehen ist.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rohrschlange (5) mehrere Stichleitungen (19, 20, 21) zum An
schluß einer entsprechenden Anzahl von Heizzügen aufweist, wobei
an jede Stichleitung (19, 20, 21) eine durch Ventile (25, 26,
27) absperrbare Bypass-Leitung (22, 23, 24) für die Zufuhr von
kaltem gasförmigen Wärmeträger angeschlossen ist.
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