DE4006217C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beheizungssystem gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der europäischen Patentanmeldung 01 83 908 ist ein Behei­ zungssystem mit paarweise zusammenarbeitenden Heizzügen, hoch und tief liegenden Luftzuführungsstufen sowie einer Rauchgas­ rückführung in Höhe der Heizzugsohle bekannt. Bei diesen nur zwei Luftzuführungsstufen über der Höhe des Heizzuges bildet die Zufuhr von Luft und Gas an der Sohle jedes Heizzuges die erste Stufe und die Zufuhr über Hohlbinderkanäle und auf glei­ cher Höhe zu beiden benachbarten Heizzügen liegende Austritts­ schlitze die zweite Stufe. Die Beheizung mit nur zwei Luftzu­ führungsstufen ist dabei in Hinblick auf eine optimale Ver­ brennung und Minimierung der NOx-Bildung bei Verkokungsöfen mit z.B. mehr als 4 m Kammerhöhe nicht ausreichend.

In der DE-AS 16 71 348 ist außerdem ein Beheizungssystem für verbundbeheizbare Verkokungsbatterien mit zwei- oder viergeteilten Heizwänden beschrieben, wobei jeweils eine Gruppe von mindestens 5 nebeneinanderliegenden Heizzügen die gleiche Strömungsrichtung besitzt und über einen oberen Horizontalkanal mit einer anderen Gruppe von Heizzügen entgegengesetzter Strömungsrichtung in Verbindung steht. Zur Zuführung der Verbrennungsmedien Luft und/oder Schwachgas ist dabei eine Basis- und Stufenbeheizung vorgesehen, wobei einerseits die Basis bzw. Heizzugsohle und andererseits die oberen Höhenabschnitte jedes Heizzuges je aus einem separaten Regenerator für Luft und je einem separaten Regenerator für Schwachgas versorgt werden. Die oberen Höhenabschnitte stehen dabei über einen gemeinsamen Hohlbinderkanal mit den Regeneratoren in Verbindung, wobei allerdings eine getrennte Regelung der mit dem Hohlbinderkanal in Verbindung stehenden höhengestuften Austrittsschlitze nicht möglich ist.

Aufgabe des erfindungsgemäßen Beheizungssystem ist es nun, auch bei größerer Ofenhöhe eine gleichmäßige Beheizung der Ofenkammern bei möglichst geringer NOx-Bildung zu erreichen, wobei auch eine optimale Regelung jeder einzelnen Verbren­ nungsstufe auch während des laufenden Betriebes insbesondere nach einem Wechsel der Gasart möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Beheizungssystem vorge­ schlagen, das durch die Kombination der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale a) bis d) gekennzeichnet ist. Dieses neue Beheizungssystem zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Menge der in drei oder mehr Höhenstufen zugeführten Ver­ brennungsluft für jede einzelne Stufe auch während des laufen­ den Betriebes von außen eingestellt werden kann. Die drei- oder mehrstufige Luftzufuhr ermöglicht sowohl eine mehrstufige Verbrennung zur Beheizung der Ofenkammern über die Höhe als auch zur Verringerung der Stickoxidbildung eine unterstöchio­ metrische Verbrennung in den unteren Verbrennungszonen des Heizzuges sowie niedrigere Flammentemperaturen. Gleichzeitig wird neben der stufenweisen Zuführung der Verbrennungsluft mit der Rauchgasrückführung eine weitere Möglichkeit zur Verringe­ rung der Stickoxidemissionen ausgeschöpft.

Neben der inneren Rückführung mit den sogenannten Kreisstrom­ öffnungen wird erfindungsgemäß die Rückführung vergleichsweise kalter Rauchgase aus dem Schornsteinkanal und deren Zumischung zur Verbrennungsluft als externe Rauchgasrückführung vorge­ schlagen. Dabei kann insbesondere das rückgeführte Rauchgas der Verbrennungsluft zugemischt und gemeinsam mit dieser in den Regeneratoren auf die Vorwärmtemperatur erhitzt werden.

Im Hinblick auf eine optimale Verbrennungsführung in den auf­ brennenden Heizzügen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die während einer Beheizungsperiode beaufschlagten Starkgasdü­ sen in Ofenlängsrichtung in einer Ebene in der Nähe der einen Läuferwand vor den zugehörigen Kreisstromöffnungen und die während der anderen Beheizungsperiode beaufschlagten Starkgas­ düsen ebenfalls in Ofenlängsrichtung in einer Ebene in der Nä­ he der anderen Läuferwand vor den zugehörigen Kreisstromöff­ nungen angeordnet sind.

Es hat sich weiterhin als günstig erwiesen, zur Zuführung des Schwachgases bzw. Mischgases in jedem Heizzug nur eine Aus­ trittsöffnung an der Heizzugsohle anzuordnen, die an einen Schwachgas bzw. Mischgas führenden Regenerator angeschlossen ist. In Hinblick darauf, daß dieses Gas in der Regel mit län­ gerer Flamme verbrennt, kann mit dieser ausschließlichen Zu­ führung des Gases an der Heizzugsohle auch bei höheren Kammern eine ausreichende Erwärmung des Ofenbesatzes erreicht werden. Die Austrittsöffnungen an der Heizzugsohle sowohl für die Luft als auch gegebenenfalls für das Schwachgas bzw. Mischgas sind zweckmäßig genau in der Mitte des Heizzuges zwischen den bei­ den zugehörigen Läuferwänden angeordnet.

Als vorteilhafte Ausführungsform wird für ein Beheizungssystem eines Zwillingsofens vorgeschlagen, daß in jeder Binderwand ein Hohlbinderkanal mit nur zu einem benachbarten Heizzug füh­ renden Austrittsöffnungen angeordnet ist. Die Kreisstromöff­ nungen sollen erfindungsgemäß in den Binderwänden angeordnet sein, die sich zwischen auf- und abziehenden Heizzügen einer Zwillingszuggruppe befinden.

Zur Einstellung der Menge der Verbrennungsmedien über der Län­ ge der Regeneratoren sind unter diesen bzw. oberhalb der Rege­ neratorsohlkanäle einstellbare und/oder auswechselbare Regu­ lierbleche angeordnet. Daneben sind die einzelnen Regenerato­ ren durch in Batterielängsrichtung verlaufende Zellenwände in Abschnitte unterteilt, die mit jeweils einem Heizzug in den beiden benachbarten Heizwänden verbunden sind. Hierdurch bil­ det jeder Zwillingsheizzug mit seinem zugehörigen Regenerator­ abschnitt eine Beheizungseinheit, so daß die Zufuhr von Ver­ brennungsluft und Schwachgas bzw. Mischgas zu jeder einzelnen Beheizungseinheit eingestellt werden kann.

In den beigefügten Fig. 1 bis 4 ist das erfindungsgemäße Beheizungssystem beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt in Heizwandlängs­ richtung durch einen Teil einer Heizwand mit zwei benachbarten Zwillingszuggruppen.

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt in Batterielängs­ richtung durch einige Heizwände mit zugehörigen Ofenkammern und Regeneratoren.

Fig. 3 zeigt einen waagerechten Schnitt durch einen Teil einer Heizwand.

Fig. 4 zeigt einen waagerechten Schnitt durch einen Teil mehrerer nebeneinander liegender Heizwände mit sche­ matisch angedeuteten zugehörigen Regeneratoren und den Zuführungskanälen zu den Heizwänden.

In den Figuren ist ein sogenannter Verbundofen dargestellt, der wahlweise mit Starkgas oder Schwachgas bzw. Mischgas be­ heizt werden kann. Für den reinen Starkgasbetrieb wird das Starkgas wechselweise über die Starkgasdüsen (8) oder (9) den aufbrennenden Heizzügen (3) zugeführt. Die Verbrennungsluft wird über die Regeneratorsohlkanäle (12), die Regulierbleche (13), die Regeneratoren (14, 15, 16) und die Austrittsöffnun­ gen (5 bis 7) ebenfalls in die aufziehenden Heizzüge geleitet. Dabei gelangt die Luft aus dem Regenerator (14) über die Aus­ trittsöffnungen (7) an der Heizzugsohle, die Luft aus dem Re­ generator (15) über die Austrittsöffnung (6) an der Heizzug­ sohle und die Luft aus dem Regenerator (16) über die Hohlbin­ derkanäle (4) und die beiden oberen Austrittsöffnungen (5) in den aufziehenden Heizzug (3).

Zwei benachbarte auf- und abziehende Heizzüge (3, 3a) werden beheizungsmäßig jeweils zu einem Zwillingszug zusammengefaßt, von denen der eine im Wechsel mit dem anderen beflammt (auf­ ziehend) ist bzw. dessen Abgase abführt (abziehend).

Bei Schwachgasbeheizung wird ein Schwachgas bzw. ein Mischgas aus Hochofengas und Koksofengas in den Regeneratoren (14) vor­ gewärmt und über die Austrittsöffnung (7) der Heizzugsohle zu­ geführt. Für die Zuführung der Verbrennungsluft sind in jedem Heizzug mindestens drei Öffnungen in verschiedenen Höhen vor­ gesehen: eine Austrittsöffnung (6) liegt an der Heizzugsohle und zwei oder mehr (5) an einer Binderwand (20, 21) ver­ schiedenen Höhen. Um eine Anpassung der Verbrennungsluftzufuhr in den einzelnen Stufen an die Erfordernisse des Betriebes, insbesondere bei einem Wechsel der Gasart zu ermöglichen, sind die Luftregeneratoren (15, 16) mittels einer Führungswand getrennt und an separate Sohlkanäle angeschlossen. Die eine Regeneratorseite (15) versorgt die Bodenaustritte (6) im Heiz­ zug mit Verbrennungsluft, der andere Regenerator (16) die obe­ ren Binderaustrittsöffnungen (5). Die Beaufschlagung der Aus­ trittsöffnungen (6) an der Heizzugsohle einerseits und der oberen Austrittsöffnungen (5) andererseits kann dadurch außer­ halb des Ofens eingestellt und bei einem Wechsel der Gasart umgestellt werden.

Die in den aufziehenden Heizzügen (3) erzeugten Abgase treten durch Öffnungen oben in den Binderwanden jeweils in den abzie­ henden Nachbarheizzug (3a) über und werden über die Öffnungen (5) und die Hohlbinderkanäle (4a) sowie die Bodenöffnungen (6, 7) dieses Heizzuges, ihre Regeneratoren (14, 15, 16) und die Sohlkanäle (12) abgeführt.

Alle Dosierquerschnitte für Schwachgas bzw. Verbrennungsluft werden nach dem Beheizungswechsel von Abgas durchströmt. Das ergibt für dieses Medium eine analoge Aufteilung auf die Rege­ neratoren. Diese werden so wieder gleichmäßig aufgeheizt und die Abgase gleichmäßig abgekühlt. Sollte sich eine Veränderung der Verbrennungsluftmengen zwischen den beiden oberen Aus­ trittsöffnungen (5) als notwendig erweisen, so ist dieses durch Ändern der Austrittsöffnungen z.B. mit Hilfe von Schie­ bersteinen (17) (vgl. Fig. 1a) möglich.

Als weitere Maßnahmen neben der stufenweisen Zuführung der Verbrennungsluft sind innere und äußere Rückführungen von Rauchgas zur Minimierung der Stickoxidbildung vorgesehen. Für die innere Rauchgasführung befinden sich unten in jeder zwei­ ten Binderwand (21) zwei sogenannte Kreisstromöffnungen (18, 19). Obwohl in beiden Heizzügen Auftrieb herrscht, ist dieser im aufziehenden Heizzug (3) größer. Auf diese Weise entsteht am Fuß der Heizzüge ein solches Druckgefälle, daß dort Rauch­ gase aus dem abziehenden Heizzug (3a) in den aufziehenden Heizzug (3) überströmen.

Um mit der inneren Rauchgasrückführung eine möglichst große Wirkung hinsichtlich der Verringerung der Stickoxidbildung zu erzielen, werden die Starkgasdüsen (8, 9) jeweils vor einer Kreisstromöffnung (18, 19) angeordnet, so daß unterhalb der eigentlichen Verbrennungszone ein Einhüllen bzw. Vermischen des Koksofengases mit zurückgeführtem Abgas erfolgen kann. Die Kreisstromöffnungen (18, 19) können bei Bedarf mittels auf der Heizzugsohle vorhandener Einstellrollen (10, 11) verschlossen werden.

Zur äußeren Rauchgasrückführung wird die Rückführung ver­ gleichsweise kalter Rauchgase aus dem Schornsteinkanal und de­ ren Zumischung zur Verbrennungsluft vorgesehen, wodurch auch die zugemischten Rauchgase in den Regeneratoren auf die Vor­ wärmtemperatur, die etwas unterhalb der Heizzugtemperatur liegt, erhitzt werden. Die Rückführung der Rauchgase erfolgt mittels Ventilator, wobei die Abgase über umschaltbare Leitun­ gen jeweils aus einem der Schornsteinkanäle zweier benachbar­ ter Batterien entnommen werden.

Da während der periodischen Beheizungsumstellung der Batterie keine Abgase produziert werden, wird die Absaugung vorher auf den Schornsteinkanal der jeweils anderen Batterie umgeschal­ tet. Anschließend werden die Abgase der Verbrennungsluft zuge­ mischt, die aus diesem Grunde ebenfalls mittels Ventilator an­ gesaugt und über Leitungen oder Kanäle den Batterien zugeführt wird. Durch die Zwangszuführung der rückgeführten Abgase mit der Verbrennungsluft ist es zusätzlich möglich, oberhalb der Koksofentüren abgesaugte und gefilterte Leckgase als Verbren­ nungsluft zu verwenden. Durch die Zuführung der Verbrennungs­ luft unter Druck über Leitungen und Hähne sind Vorteile hin­ sichtlich der exakten Regelbarkeit der Gesamtmenge und Dosie­ rung der Einzelströme zu erwarten.

Insgesamt ergibt sich, unter anderem bedingt durch die exakte Regelbarkeit der Luftmenge, die Möglichkeit einer genauen Tem­ peraturführung in den Heizzügen sowie einer genauen Einstel­ lung der Luftzahl an den einzelnen Verbrennungsstufen, wodurch eine Stickoxidminderung erwartet werden kann.

Aus Fig. 1 ist zusätzlich die abwechselnde Anordnung von durchgehenden Binderwänden (20), die zwei Zwillingszuggruppen voneinander trennen, und kurzen Binderwänden (21) ersichtlich.

Oberhalb einer Zwillingszuggruppe befindet sich ein Differen­ tialkanal (22), der bei Öffnen der Schieber (24) zur zusätzli­ chen Beheizung eines höheren Ofenbereiches beaufschlagt werden kann. Oberhalb eines jeden Heizuges befindet sich unter ande­ rem zur Überwachung der Temperaturen in den Heizzügen und Ein­ stellung der Schiebersteine (17) bzw. Einstellrollen (10, 11) die Schauöffnung (23).

In Fig. 4 sind noch die gestrichelt dargestellten Regenerera­ torzellenwände (25) zu erwähnen.

Bezugszeichenliste

 1 Ofenkammer
 2 Läuferwände
 3 Heizzüge, aufziehend
 3a Heizzüge, abziehend
 4 Hohlbinderkanäle, aufziehend
 4a Hohlbinderkanäle, abziehend
 5 obere Austrittsöffnungen für L
 6 Austrittsöffnungen an der Heizzugsohle für L
 7 Austrittsöffnungen an der Heizzugsohle für L oder G
 8, 9 Starkgasdüsen
10, 11 Einstellrollen
12 Regeneratorsohlkanal
13 Regulierbleche
14 Regenerator für L bzw. A oder G bzw. A
15, 16 Regenerator für L bzw. A
17 Schiebestein
18, 19 Kreisstromöffnungen
20 durchgehende Binderwand
21 kurze Binderwand
22 Differentialkanal
23 Schauöffnung
24 Schieberstein
25 Regenerator-Zellenwände
A Abgas, Rauchgas
G Schwachgas, Mischgas
L Luft

Claims (9)

1. Beheizungssystem für mit Stark- und/oder Schwachgas beheizbare Regenerativverkokungsofenbatterien mit zu Zwillingszuggruppen zusammengefaßten senkrechten Heizzü­ gen (3, 3a), die mit Regeneratoren zur Vorwärmung der Luft (15, 16) bzw. bei Schwachgasbetrieb auch des Schwachgases bzw. Mischgases (14) in Verbindung stehen, gekenn­ zeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• a) zur Zuführung der Verbrennungsluft sind in jedem Heizzug (3) Austrittsöffnungen (5, 6, 7) in mindestens drei Hö­ henstufen angeordnet, wobei eine Austrittsöffnung (6, 7) an der Heizzugsohle direkt und die darüber angeordneten Austrittsöffnungen (5) über in den Binderwänden angeord­ nete Hohlbinderkanäle (4) oder separate Kanäle an die Regeneratoren (14, 15, 16) angeschlossen sind;
• b) die Regeneratoren (15, 16) zur Vorwärmung von Luft sind in Ofenlängsrichtung geteilt, wobei ein Teil mit den Austrittsöffnungen (6) an der Heizzugsohle, der andere Teil mit den Hohlbinderkanälen (4) oder separaten Kanä­ len in Verbindung steht und die Luftmengen für beide Teile von außen getrennt einstellbar sind;
• c) zur Einstellung der Luftverteilung sind die Austritts­ öffnungen (5) oberhalb der Heizzugsohle mit von außen einstellbaren Schiebersteinen (17) ausgerüstet und
• d) zur inneren Rauchgasführung sind am Heizzugfuß in der Binderwand zwischen den auf- und abbrennenden Heizzügen (3, 3a) verschließbare Öffnungen (Kreisstromöffnungen) (18, 19) angeordnet.

2. Beheizungssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß außerhalb des Ofenblocks Einrichtungen zur externen Rauchgasrückführung zu den Zu­ führungseinrichtungen von mindestens einem der Verbren­ nungsmedien angeordnet sind.

3. Beheizungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die während einer Be­ heizungsperiode beaufschlagten Starkgasdüsen (z.B. 8) in Ofenlängsrichtung in einer Ebene in der Nähe der einen Läu­ ferwand vor den zugehörigen Kreisstromöffnungen (18) und die während der anderen Beheizungsperiode beaufschlagten Starkgasdüsen (9) ebenfalls in Ofenlängsrichtung in einer Ebene in der Nähe der anderen Läuferwand vor den zugehöri­ gen Kreisstromöffnungen (19) angeordnet sind.

4. Beheizungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung des Schwachgases oder Mischgases (G) in jedem Heizzug eine Aus­ trittsöffnung (7) an der Heizzugsohle angeordnet ist, die an einen Schwachgas bzw. Mischgas führenden Regenerator (14) angeschlossen ist.

5. Beheizungssystem nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (6, 7) an der Heizzugsohle in der Mitte zwischen den beiden zugehörigen Läuferwänden (2) angeordnet sind.

6. Beheizungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Binderwand ein Hohlbinderkanal (4, 4a) mit nur zu einem benachbarten Heizzug führenden Austrittsöffnungen (5) angeordnet ist.

7. Beheizungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisstromöffnungen (18, 19) in der Binderwand (21) angeordnet sind, die sich zwischen den auf- und abbrennenden Heizzügen einer Zwil­ lingszuggruppe befinden.

8. Beheizungseinrichtung nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Einstellung der Verbrennungsmedien unter den Regeneratoren (14-16) oder oberhalb der Regenerator­ sohlkanäle (12) einstellbare und/oder auswechselbare Regu­ lierbleche (13) angeordnet sind.

9. Beheizungseinrichtung nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die einzelnen Regeneratoren (14-16) durch in Batterielängsrichtung verlaufende Zellenwände (25) in Abschnitte unterteilt sind, die mit jeweils einem Heizzug in den beiden benachbarten Heizwänden verbunden sind.