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Liegender Kammerofen mit Zugumkehr und senkrechten Heizzügen zur Erzeugung
von Gas und Koks. Die Führung der Beheizung bei den liegenden Koksöfen wird heutzutage
in erster Linie mit durch die Rücksicht auf eine möglichst hohe Ausbeute an Nebenerzeugnissen
bestimmt, und da die Gase bekanntlich stets den Weg an den heißen Wandflächen herauf
nach oben nehmen, so ist es sehr wichtig, daß die Temperatur von der Sohle nach
oben eine abnehmende ist. Man hat deshalb die schon öfter vorgeschlagene und auch
schon gelegentlich angewendete Führung der Heizgase von oben nach unten wieder verlassen
und ist wohl allgemein zu einer Befeuerung von unten nach oben übergegangen, indem
Gas und Luft durch unter den Kammern vorgesehene Kanäle auf die Länge der Heizwand
verteilt werden und in einzelnen Heizzügen emporbrennen.
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Nun steht diese Beheizungsart mit von unten nach oben abnehmender
Wärmemenge -so günstig wie sie in Rücksicht auf die Ausbeute an Nebenerzeugnissen
ist - nicht im Verhältnis zu dem Wärmebedürfnis der in der Kammer enthaltenen Beschickung,
die wiederum von ihrer Menge abhängig ist. Da bisher der senkrechte Querschnitt
der Kammer ein Rechteck bildete, so erhalten die oberen Teile in der Zeiteinheit
weniger Wärme zugeführt als die unteren, und dieses Mißverhältnis wird mit der wachsenden
Höhe der Kammern immer stärker. Da die Garung der öfen durch die am schlechtesten
beheizten Stellen der Beschickung bestimmt wird, so erfahren die unteren Teile des
Kokskuchens eine Überhitzung, unter der der Koks unangenehme Eigenschaften (Schwerverbrennlichkeit)
annimmt, wie auch natürlich die Garungszeit insgesamt verlängert wird.
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Mit der Erfindung wird dieser Widerspruch dadurch beseitigt, daß unter
Beibehaltung der für die Ausbeute an Nebenerzeugnissen günstigen Führung der unter
Zugumkehr erfolgenden Beheizung von unten nach oben das Mißverhältnis zwischen der
Wärmeanlieferung und dem Wärmebedürfnis der Beschickung beseitigt wird, indem die
Kammern einen sich der nach oben abnehmenden Wärmemenge entsprechend verjüngenden
Querschnitt erhalten. Damit wird die in den verschiedenen Höhenschichten lagernde
Kohlenmenge und so das Wärmebedürfnis geringer, so daß die gewünschte gesetzmäßige
Übereinstimmung erzielt wird, womit einmal eine gleichmäßige Garung des Kokskuchens
und weiter eine entsprechende Abkürzung der Garungszeit erzielt wird. Man hat an
sich schon mit der Patentschrift 22111 vorgeschlagen, Koksöfen einen sich nach oben
verengenden Querschnitt zu geben, ohne daß aber damit die vorliegende Vorschrift
gegeben wäre; es handelt sich bei diesen Öfen um die alten Flammöfen, d. h. solche
ohne Gewinnung der Nebenerzeugnisse, bei denen die in der Kokskammer entwickelten
Gase im oberen Teil der Kammer abgezogen und nach unten zur sofortigen Verbrennung
geführt werden; demgemäß ist auch diese Verengung nach oben zu einem anderen Zweck
durchgeführt, nämlich um eine Verkokung der Beschickung unter Belastung durchführen
zu können. Wenn auch nach der Erfindung naturgemäß eine Verengung des Gassammelraumes
oberhalb der Kohle eintritt, so hat auch der Umstand, daß an sich eine solche Verengung
des Rohgassammelraumes zwecks schneller Abführung der Gase bereits bekannt ist,
mit dem Leitgedanken der Erfindung nichts zu tun, da dabei der Querschnitt der eigentlichen
Beschickung nach wie vor ein Rechteck bildet.
In der Zeichnung ist
eine Ausführungsform eines Ofens nach der Erfindung im Querschnitt durch Ofenkammer
und Heizzüge wiedergegeben.
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Die Ofenkammer a ist in der üblichen Weise von den Heizwänden b eingeschlossen,
die in einzelne Heizzüge aufgeteilt ist, von denen jedem Gas und Luft in geregelter
Menge zugeführt wird; die Luft tritt dabei aus dem Wärmespeicher c durch Durchbrechungen
d ein, während das Gas durch die Leitung e und die Düsen f zugeführt wird. Die verbrannten
Gase treten durch Bohrungen g in den oberen Horizontalkanal f ein, in dem sie gesammelt
und abgeführt werden; mit Hilfe von Durchbrechungen z ist eine Beobachtung der Heizzüge
und nach Maßgabe dieser ein etwa notwendiger Eingriff möglich. Nun -sind die Ofenkammern
im Querschnitt nach oben zusammengezogen, und zwar entweder, indem die Wände sich
nach oben verjüngen, oder besser, indem die einzelnen die Wände bildenden Läufersteine
treppenartig vorgekragt sind. Damit nimmt der Querschnitt und die Menge der in der
Kammer liegenden Beschikkung ab, so daß eine wenigstens ungefähre gesetzmäßige Übereinstimmung
mit der abnehmenden Wärmemenge der in den Heizzügen aufsteigenden Heizgase erzielt
wird. Im gleichen Sinne wirkt auch die hierdurch bedingte Erweiterung der Heizzüge
nach oben hin, indem damit die Strömungsgeschwindigkeit der aufsteigenden, verbrennenden
Gase geringer wird bzw. eine stärkere Wirbelbildung erzielt wird, unter der die
Abgabe der überschießenden Wärme sich vervollkommnet.
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Mit der beschriebenen Anordnung wird noch insofern ein weiterer Vorzug
erreicht, als jetzt in dem dickeren Mauerwerk im oberen Teil der Heizwände die Aussparung
des zum Sammeln der Abhitze dienenden oberen Horizontalkanals ohne jede Beeinträchtigung
der Standfestigkeit des Ofens durchgeführt werden kann, wobei die großen Steindicken
auch eine unnötige bzw. sogar unerwünschte Beheizung des Gassammelraumes über der
Kohle verhindern. Man hatte bisher diesen Horizontalkanal tief gelegt, um eine Beheizung
des Gassammelraumes oberhalb der Kohle zu vermeiden, hatte aber damit eine unerwünschte
Schwächung der die eigentliche Tragkonstruktion der Öfen bildenden Heizwände in
Kauf nehmen müssen. Mit der vorliegenden Bauart ist eine Form gefunden, die es erlaubt,
diesen Horizontalkanal unmittelbar unter die Ofenabdeckung neben dem sehr eng zusammengezogenen
Gassammelraum so unterzubringen, daß bezüglich der eigentlichen Wandbeheizung, der
Isolierung des Gassammelraumes und der Standfestigkeit des Ofens gleichzeitig die
größten -Vorteile erzielt werden. So kann z. $. der Raum oberhalb der Kohlefüllung
auf ein Maß von 300 mm zusammengedrückt werden, wodurch zwischen je zwei
Gassammelräumen ein Massiv von mindestens 70o mm entsteht. Da nun die Wand nach
der Erfindung von unten nach oben in der Breite wächst, so findet ein sanfter Übergang
zu diesem Massiv statt, und da für den oberen Horizontalkanal etwa 8 qdcm 'Querschnitt
genügen, so bleiben für die Innenwände zwischen Gassammelraum und Horizontalkanal
Wände von Zoo mm Dicke.
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Es ist an sich bekannt, durch Zusammenziehen des Gassammelraumes oberhalb
der Kohle ein Massiv zu schaffen, in dem Kühl-und Gasverteilungskanäle vorgesehen
sind. Ganz abgesehen davon, daß diese Kanäle nicht die Aufgabe besitzen und bei
weitem auch nicht die Abmessungen aufweisen wie ein zum Sammeln der Abhitze dienender
oberer Horizontalkanal, würde auch die unterstellte Aussparung eines derartigen
Sammelkanals in dieser Verdickung des Mauerwerks nicht die Wirkengen haben, die
bei dem Erfindungsgegenstand erreicht werden: Da sich nämlich hier das erwähnte
Massiv mit starker Auskragung auf der normal starken Heizwand aufbaut, so könnte
die Deckenlast nur unter Inanspruchnahme der Scherfestigkeit der feuerfesten Steine
aufgenommen werden, die besonders bei der im Betriebe herrschenden hohen Temperatur
eine ganz geringe ist. Im vorliegenden Falle liegen die Verhältnisse insofern anders,
als sich infolge der Verbreiterung der Heizwand nach oben hin das Massiv ohne scharfe
Übergänge, d. h. ohne Auskragungen aufsetzt, so daß bei Aussparung eines Abhitzesammelkanals
selbst von reichlichem Querschnitt durchaus eine unmittelbare Druckübertragung bei
Abstützung der Deckenlast gewährleistet ist.
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Bekanntlich sind die Ofenwände im Grundriß konisch, die Flächen der
Heizwände laufen also im wagerechten Querschnitt nicht parallel. Die Anordnung des
Horizontalkanals in der großen Verdickung der Wand neben dem Gasraum der Kammer
gestattet nun, die ganze Wand mit rechtwinkligen Steinen auszuführen, ohne daß ein
verwickelter Übergang von der im wagerechten Schnitt konischen Wand zu dem mit parallelen
Seitenflächen ausgestalteten Horizontalkanal nötig ist; bisher mußte man bei den
konischen Ofenwänden sehr viel -verschiedene Formsteine anwenden, um diesen r bergang
von der konischen Wand zu den Decklagen, die parallel laufen, zu bekommen. Diese
bauliche Vereinfachung ist um so wichtiger, als man jetzt die Ofenwände aus kalkgebundenen,
feuerfesten Steinen, sogenanntem Silikamaterial, ausführt, das die Wärme besser
leitet, viel widerstandsfähiger
gegen Erweichen bei höheren- Temperaturen
ist und auch nicht dem Einfluß der Alkalien öder der Asche der Kohle so sehr unterworfen
ist, also nicht rauh wird, womit längere Zeit Ausbesserungen vermieden werden. Nun
läßt sich aber das kalkgebundene Material nicht so leicht wie das bisher übliche
tongebundene Material zu verwickelten Formen verarbeiten, weil es beim Brennen große
Formänderungen durchmacht. Da die neue Ofenform, wie erwähnt, mit einfacheren Steinformen
auskommt, so ist damit eine besonders gute Grundlage für die Anwendung des Silikamaterials
gegeben.
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Mit dem Breiterwerden der Heizwand nach oben hin und der dementsprechenden
starken Verdickung der den oberen Sammelkanal einschließenden Wände ohne Beeinträchtigung
seines zum Abziehen der verbrannten Gase erforderlichen Querschnitts ist auch der
Gedanke, eine Heizwirkung von diesem Horizontalkanal auf den Gassammelraum in der
Kammer auszuschließen, in besonders guter Weise durchzuführen. Werden nämlich die
die seitliche Begrenzung dieses Kanals bildenden Steine so unterteilt, daß sich
in ihrem Verband in parallelen Ebenen zu den Kammerwänden laufende Fugen K ergeben,
so erhält man einmal Formsteine von handlicher Größe, weiter aber eine gute Wärmeisolierung,
weil die Fugen dem Wärmedurchgang einen großen Widerstand entgegensetzen. Beim Aufbau
der eigentlichen Heizwände wird aus diesem Grunde die Entstehung derartig verlaufender
Fugen gerade vermieden.
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Die bei stehenden Kammern bekannte Verjüngung des senkrechten Querschnitts
nach oben hin hat bekanntlich andere Bedeutung. Aber auch die entsprechende Verjüngung
des Kammerquerschnitts bei bekannten liegenden Koksöfen hat nicht die Bedeutung,
die ihr bei der die Erfindung bildenden Kombination zukommt, und zwar selbst nicht
bei einem bekannten liegenden Koksofen mit senkrechten Heizzügen und Zugumkehr.
Denn dort kann die Verjüngung des Kammerquerschnitts nach oben hin infolge paarweiser
Zusammenfassung der Heizzüge in der Längsrichtung der Kammern zu zweischenkeligen
Heizgasführungen nicht so zur Geltung kommen wie bei der bestimmten Kombinationsanordnung
gemäß der Erfindung. Bei dieser geben die nebeneinander hochstreichenden Flammen
nur an die Kammern und ihren Inhalt Wärme ab und wirken sich bis zum oberen Ende
der Heizzüge mit höchstmöglicher Temperatur aus, was sie ohne Schaden tun können,
weil die bei diesem Ofen Platz. greifende Zugumkehr in höherem Maße ausgleichend
auf das Mauerwerk wirkt als die Zugumkehr bei dem letztbesprochenen bekannten Ofen.