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Liegender Koksofen mit senkrechten Heizzügen. Die Erfindung betrifft
eine besondere Ausgestaltung der Beheizungseinrichtung für liegende Koksöfen mit
senkrechten Heizzügen, die durch die deutsche Patentschrift 243320 bekannt geworden
ist.
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Diese bekannte Einrichtung besteht in der Hauptsache darin, daß den
Heizzügen das Heizgas unten durch eine Fußdüse und die Verbrennungsluft ebenfalls
von unten her durch senkrechte, in den Heizwandbindern ausgesparte Kanäle zugeführt
wird, welch letztere mit mehreren in verschiedenen Höhenlagen angeordneten Luftauslässen
in die Heizzüge einmünden.
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Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist ein Gesetz für die Größenbemessung
der letzt erwähnten Luftauslässe. Hiernach sollen nämlich die lichten Öffnungsweiten
dieser Auslässe von unten nach oben hin zunehmen; d. h. die untersten Luftauslässe
werden mit d( n kleinsten und die obersten mit den größten Öffnungsweiten ausgestattet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch die Zeichnung und
nachstehende Beschreibung erläutert. Abb. i stellt einen Längsschnitt durch ein
Heizwandstück eines liegenden Koksofens und Abb. 2 einen Querschnitt nach der Linie
A-B von Abb. i dar.
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Die zwischen den Ofenkammern an angeordneten Heizwände besitzen
senkrechte Heizzüge b, die durch Binderschichten a voneinander getrennt
sind. Am oberen Ende stehen die Heizzüge b durch die Mündungen
r mit dem wagerechten Abgassammelkanal s in Verbindung. Am Fuß jedes Heizzuges
b wird durch Düse f Heizgas aus dem Gasverteilungskanal g zugeführt, der in üblicher
Weise mit dem gereinigten Koksofengas gespeist wird. Zur Zufuhr der Verbrermungsluft
in die Heizzüge dienen die in den Heizwandbindern a ausgesparten senkrechten Kanäle
k mit den in verschiedenen Höhenlagen angeordneten Luftauslässen c, d und e. Die
Binderkanäle k empfangen die frische, z. B. in Regeneratoren vorgewärmte Verbrennungsluft
aus den Sohlkanälen k durch Zweigkanäle i und führen sie durch die erwähnten
Auslässe c, d, e den Heizzügen b in verschiedenen Höhenlagen übereinander zu. Die
aus der Verbrennung des Heizgases mit der zugeführten Luft entstehenden Verbrennungsgase
treten durch die oberen Heizzugmündungen y in den wagerechten Sammelkanal s über,
um schließlich als Abgase dem Schornstein zugeführt zu werden. Soweit bis hierher
beschrieben, stimmt diese Einrichtung mit derjenigen des Patents 243320 überein.
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Das Neue besteht darin, daß die lichten Öffnungsweiten der Luftauslässe
e, d, c von unten nach oben hin zunehmen, derart also, daß der Auslaß c die
kleinste, der Aus'.aß c die größte Öffnungsweite besitzt. Um ein Maßbeispiel hierfür
zu geben, sei folgendes mitgeteilt: Die Ofenkammer besitze die übliche Länge von
etwa io m, eine Höhe von 2,8 m und werde durch 3o Heizzüge in jeder Heizwand beheizt.
Der Hchenabstand vom untersten Luftauslaß e, der ungefähr in Höhe der Ofenkammersohle
mündet, bis zum obersten Luftauslaß c betrage etwa 1,2 m. Dann erhält der unterste
Luftauslaß c beispielsweise einen lichten Querschnitt von 70 ':12 = 84o qmm, der
mittlere Auslaß d einen solchen von ioo # 12 = Z 2o0 qmm und der oberste Auslaß
c einen solchen von loo - 15 = i 50o qmm, während der Binderkanal k, um die in ihm
herrschenden Durchströmgeschwindigkeiten kleiner als in den Luftauslässen zu erhalten,
möglichst weit ausgeführt wird, etwa mit den Querschnittsmaßen 16o - 3o - 4 Soo
qmm.
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Durch die Ausgestaltung und Bemessung der Luftauslässe c, d, e,
wie beschrieben und an einem Beispiel erläutert, wird eine allmähliche Verbrennung
des am Fuß zugeführten Heizgases erreicht, die eine ganz hervorragende Gleichmäßigkeit
der Wärmeabgabe der Verbrennungsgase über den ganzen Heizzug verbürgt, wie nach
Erfahrungen der Praxis durch unmittelbare pyrometrische Messungen einwandfrei festgestellt
worden ist. Die Erscheinungen einerseits des Überhitzens des Ofenbaustoffs durch
zu hohe Flammentemperaturen am Fuße der Heizzüge und andererseits des zu geringen
Beheizens der oberen Teile der Ofenkammern wegen zu weit fortgeschrittener Abkühlung
der Verbrennungsgase
werden mit Sicherheit vermieden; die zu beobachtenden
Temperaturunterschiede in den einzelnen Partien des Heizzugs halten sich in engen
Grenzen. Der Erfolg der gleichmäßigen Beheizung tritt im Betriebe durch eine wesentliche
Verkürzung der Verkokungsdauer praktisch in Erscheinung, ohne daß dabei die feuerfesten
Bausteine des Ofens überanstrengt werden, die darum sogar beschränkteren Güteanforderungen
genügen dürfen. Infolge dieser erzielten Gleichmäßigkeit des Beheizens kann mit
der Erfindung auch die neuerdings immer wichtiger und dringender werdende Aufgabe
der Schaffung und Beheizung von Koksöfen mit bedeutender Kammerhöhe (bis zu 3 m
und mehr) aufs beste und einfachste gelöst werden. Der Einfluß der richtigen Beme_sung
der Luftauslässe c, d, e hinsichtlich Vergleichmäßigung der Beheizung
ist so wirksam, daß dagegen das im Patent 243320 mitgeschützte Mittel der symmetrischen
Gegenüberstellung der Luftauslässe im Heizzug an Bedeutung zurücktritt, so daß man
gegebenenfalls auf diese letztere Besonderheit verzichten, d. h. sich mit einseitigen
Luftzuführungen begnügen kann, was die Bauweise der Heizwände zu vereinfachen geeignet
ist.
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Das vorstehend mitgeteilte Gesetz für die Bemessung der Luftauslässe
c, d, c ist durchaus überraschend und im Gegensatz zu dem, was nach bisherigen
Erfahrungen mit ähnlich(n Fällen hätte erwartet werden müssen. Es sei beispielsweise,
um den hier nächstliegenden Vergleichsfall eines vollkommen analogen Kanalsystems
anzuführen, daran erinnert, daß für die Einmündungen y der Heizzüge b in
den wagerechten Sammelkanal s erfahrungsgemäß ein gerade entgegengesetztes Gesetz
gilt, indem nämlich diese Öffnungen y, gerechnet in der Gasströmungsrichtung des
Kanals s, zunehmend kleiner bemessen werden müssen (man vgl dieserhalb die ausführlichere
und deutlichere Abb. i der Zeichnung vom Patent 243320; ferner die Abhandlung von
C. Still in »Glücl;auf<(, Jahrgang igo8, S. 961: ff., 993 ff., besonders
S. 966 bis 969). In Anlehnung an diesen Analogiefall hätte man auch für die
Bemessung der Luftauslässe e, d, c längs des Heizzuges das Ergebnis erwarten
müssen, daß die untersten Auslässe am weitesten und die obersten am engsten auszuführen
gewesen wären. Diese Forderung müßte sogar noch verstärkt gelten deshalb, weil damit
zu rechnen ist, daß den unteren Luftauslässen größere Anteilmengen der Luftzufuhr
als den oberen zugeteilt werden müssen. Wenn ungeachtet dieser nahehegenden Erwartungen
durch die Erfindung das Gegennil als zutreffend festgestellt, nämlich das Zunehmen
der Öffnungsweiten der Luftauslässe nach oben hin als notwendig gefunden worden
ist, so erklärt sich dies die Erfinderin - jedoch ohne sich damit für eine restlos
zutreffende Aufklärung verbürgen zu wollen - durch Störungen und Unregelmäßigkeiten
der Gasdruckverteilung innerhalb der Verbrennungsgassäule im Heizzug, die durch
die örtlichen Entflammungs- und Verbrennungsvorgänge erzeugt werden. Diese örtlichen
Druckunregelmäßigkeiten im Heizzuge scheinen solche Rückwirkungen auf die Luftauslässe
auszuüben, daß zu ihrer Ausgleichung eben eine Bemessung der Luftauslässe nach dem
hier mitgeteilten Gesetz nötig wird. Eine Vorausberechnung dieses Ergebnisses wäre
zumindest schon wegen jener unberechenbaren Druck- und Strömungsverhältnisse innerhalb
eines verbrennenden Gasstromes unmöglich und würde um so mehr auf unüberwindliche
Schwierigkeiten stoßen deshalb, weil zur Zufuhr und Verteilung der Verbrennungsluft
und überhaupt zur Bewegung der Verbrennungsgase innerhalb eines Heizzuges oder der
Heizwand eines Koksofens mir ganz geringfügige Druckunterschiede in der Größenordnung
von Bruchteilen eines Millimeters Wassersäule verfügbar sind. Die gefundene Erkenntnis
und Gesetzmäßigkeit, die, wie erläutert, allen Erfahrungen und Erwartungen widerspricht,
konnte bei dieser Sachlage durch die Erfinderin im Verlaufe der praktischen Verwertung
ihres erwähnten Patents 24332o nur durch langwierige planmäßige Untersuchungen und
durch vielfach wiederholte Nachprüfung der Untersuchungsergebnisse an neu zu errichtenden
Koksöfen ermittelt und klargestellt werden. Die diesem Vorgehen entgegenstehenden
Widerstände und Schwierigkeiten, die u. a. auch durch die baulichen Eigentümlichkeiten
solcher Koksofenheizwände und durch die Unmöglichkeit nachträglicher baulicher Änderungen
im Betriebe bedingt «erden, rechtfertigen den Erfindungscharakter der ermittelten
Gesetzmäßigkeit.