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Verfahren und Vorrichtung zum Schwelen bituminöser, gasdicht abgeschlossener
Stoffe im Tunnelofen. Bei den bekannten Tunnelofenverfahren können Tieftemperaturerzeugnisse
nur dann gewonnen werden, wenn die Ofenraumtemperaturen während der Schwelung die
Schweltemperaturen nicht überschreiten.
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Infolge der bei diesen niedrigen Temperaturen sehr langsam erfolgenden
Durchwärtnung des Schwelgutes, bei der Wärmeübertragung durch Leitung sowohl als
auch durch Strahlung, ergeben sich sehr lange Garungszeiten und unwirtschaftlich
geringe Durchsätze.
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Es ist ferner durch Versuche festgestellt worden, daß insbesondere
bei Öfen mit indirekter Beheizung des Schwelgutes durch Wärmestrahlung bei gitterwerkartigem
Aufbau des Schwelgutes, besonders bei senkrechten Heizzügen in der Ofenwand, die
Ofenraumteniperatur reziproke Verlagerung der Heizzugtemperatur annimmt. Es läßt
sich daher eine Überhitzung des Ofengewölbes und folglich eine Zersetzung der Destillationsgase
kaum vermeiden, während andererseits die Destillationsgase in dem über die Ofendecke
hinausragenden Teile der Steigrohre sich teilweise verdichten und das Kondensat
in den Ofen zurückläuft.
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Um die erwähnte geringe Leistung der bisherigen Tunnelöfen zu erhöhen,
soll nach neueren Vorschlägen eine höhere Heizwandtemperatur in Anwendung gebracht
werden. Durch diese Maßnahme soll vorzugsweise bei aus gepreßten Einzelstücken aufgebauten
Gitterwerken eine intensivere Durchstrahlung des Schwelgutes erreicht werden. Aber
auch in diesem Falle darf die resultierende Mischtemperatur des kalt eingebrachten
Schwelgutes und der höheren Heizwandtemperatur keineswegs erheblich über Schweltemperatur
liegen, wenn nicht Zersetzungen eintreten sollen. Hiervon ganz abgesehen, ist überhaupt
eine wirksame Durchstrahlung von frei im Ofenraume gitterwerkartig oder sonstwie
gelagertem Schwelgut unmöglich, weil die für die Durchstrahlung vorgesehenen Zwischenräume
mit den stark absorbierenden Schweldämpfen bzw. -gasen angefüllt sind, so daß die
Wärmestrahlen weniger auf das Schwelgut einwirken als auf die umgebenden Destillationsprodukte.
Um diese Übelstände zu beseitigen, hat man Tunnelöfen in Vorschlag gebracht, in
welchen die bituminösen Stoffe unter gasdichter Abschließung geschwelt werden. Die
hierbei verwendeten, auf den Böden von Transportwagen angeordneten geräumigen Zellen
oder Tiegel sind durch Kappen, deren Ränder in Sandbetten o. ,dgl. eintauchen, gasdicht
gegen den Ofenraum abgeschlossen, während die entstandenen Destillationsgase mittels
Rohre durch die Wagenböden hindurch in. eine unterhalb der letzteren angeordnete
Gasvorlage abgeführt -,verden. Diese Tunnelöfen leiden jedoch an dem Übelstande,
daß die beim Schwelvorgange sich in ,den untersten Schichten des in den Zellen oder
Tiegeln enthaltenen Schwelguts entwickelnden Destillationsgase sich einen langen
Weg durch das ganze darüberliegende Schwelgut bahnen müssen, bevor sie freien Abzug
erhalten, wodurch die Garungszeiten verlängert und die Durchsätze ebenso vermindert
werden wie in den noch älteren Tunnelöfen dieser Art.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Schwelen bituminöser, gasdicht abgeschlossener Stoffe in Tunnelöfen, die in
stehenden oder hängenden, hohlmanteligen Schwelzellen angeordnet sind,,deren Innenwand
durchbrochen ist und das Schwelgut in ihrem Mantelraume aufnehmen und auf ihrer
ganzen Länge in den verschiedenen Tunnelzonen jeweils gleichmäßig beheizt werden,
wobei die Schwelabgänge im wesentlichen in der Lage ihrer Entstehung aus der dünnen
Gutschicht - dadurch den Wärmegang durch diese erleichternd - nach dem inneren Zellenraum
austreten und von hier abgeführt -,verden. Hierdurch wird nicht nur eine überhitzung
des Schwelgutes und die damit verknüpfte Zersetzung der Destillate vermieden, sondern
auch ermöglicht, eine wesentlich höhere Temperatur anzuwenden, wie dies bei der
Schwelung bisher üblich war. Diese Schwelzellen sind in bekannter Weise gegen den
Ofenraum je durch eine oder mehrere temperaturbeständige, feste, gasundurchlässige
Ummantelungen abgeschlossen, die von beliebiger Gestalt (rund, oval, eckig o. dgl.)
sein
können und in beliebiger Zahl mit Zwischenräumen neben- oder übereinander, in vertikaler
oder horizontaler oder geneigter Lage zti einer Schweleinheit vereinigt werden.
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Der Aufbau der beschriebenen Einheiten wird erfindungsgemäß zweckmäßig
in vertikaler oder nahezu vertikaler Stellung, und zwar so vorgenommen, daß der
oder die Gasabzugskanäle der einzelnen Schweleinheiten mit dem Innern der unterhalb
dieser Einheiten angeordneten, gegen den Ofenrauen abgeschlossenen Destillationsgassamniler
kommunizieren.
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Der Hohlraum unterhalb der Scliweleiiiheiten bildet mithin den Sammelraum
für die Destillationsgase. Die Abdichtung der einzelnen Schweleinheiten gegeneinander
erfolgt durch an den Kopfe7den der Fahrgestelle angebrachte Dichtungsleisten. Die
Abdichtung gegen den Ofenrauen erfolgt durch an den Fahrgestellen angebrachte Seitenbleche,
welche in Sandbetten eintauchen, die an den seitwärtigen Heizwänden entlanglaufen.
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Aus den Destillationsgassammlern gelangen die Destillationsgase durch
in die Ofensohle einmündende Fallrohre in die im Begehkanal angeordnete Vorlage
und von dort aus in die Kondensationsanlage.
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Durch den Aufbau des Schwelgutes in dünne, die Gasabzugskanäle umhüllende
Schichten sowie durch die Gasabsaugung nach unten und zum kältesten Teile des Ofens
hin wird eine Zersetzung der Destillate vermieden, selbst dann, wenn hohe und höchste
Temperaturen angewandt werden, weil die die Gasabzugskanäle einhüllende Schwelgutsschicht
bis zur vollständigen Entschwelung wärmeschützend auf die Gasabzugskanäle einwirkt.
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Dadurch, daß das Schwelgut jetzt gegen den Ofenraum abgeschlossen
ist und letzterer destillationsgasfrei oder nahezu destillationsgasfrei gehalten
werden kann, wird ferner eine wirksame Bestrahlung erst möglich gemacht. Diese Möglichkeit
einer intensiveren Bestrahlung des Schwelgutes in Verbindung mit einer hohen Heiztemperatur
führt, da die Wärmestrahlung im Sinne der vierten Potenz der absoluten Temperatur
wächst, zu außerordentlich kurzen Garungszeiten und hohen Leistungen.
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Auch in beheizungstechnischer Hinsicht bietet das neue Verfahren große
Vorteile; denn durch .die hohe Wand- bzw. Abgastemperatur ist eine wirtschaftliche
regenerative oder rekuperative Vorwärmung von Luft- und Heizgas ohne weiteres gegeben.
Damit ist eine Möglichkeit geschaffen, beim Schwelen bituminöser Stoffe ohne zusätzliche
Wärmedue;len auszukommen und gegebenenfalls Gasüberschüsse zu erzielen. Die gleichmäßige
Ofenraumtemperatur wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Intensität der
'Beheizung nach unten hin zunimmt.
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In wirtschaftlicher Hinsicht wird durch die Erfindung besonders die
Verschwelung von Steinkohle auf eine neue Grundlage gestellt, insofern, als es möglich
ist, nicht nur einen festen Halbkoks zu erzeugen, sondern auch einen erstklassigen
Hochofen- und Hüttenkoks herzustellen, und zwar nicht wie bisli,2r ül;l@ich, an
die Verschwelung anschließend, sondern während der Verschwelung, so daß die wirtschaftliche
Grundlage der Tieftemperaturteergewinnung beim Koks liegt, ähnlich, wie dies bei
der Hochtemperaturkokerei der Fall ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand zweier Ausführungsformen
beispielsweise dargestellt. Es zeigt: Abb. i einen Querschnitt eines Tunnelofens
mit mehreren Ofenkammern nach Linie A-B der Abb. 2, Abb. 2 einen Horizontalschnitt
des Tunnelofens nach Linie C-D der Abb. i, Abb.3 einen Querschnitt eines Tunnelofens
mit einer Kammer, Abb. q. den Seitenriß einer hängend unterstützten Schweleinheit
und Abb. 5 eine ähnliche Ansicht einer stehend unterstützten Schweleinheit, Abb.
6 einen Querschnitt der in Abb. 3 und 5 dargestellten Schwelzelle, Abb. 7 einen
Querschnitt einer besonderen Ausführungsform der Schwelzelle, Abb. 8 Einzelheiten.
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In der in Abb. i und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung
sind die Ofenkammern i derart über den Begehkanälen 2 angeordnet, daß die Heizwände
3 senkrecht über den Säulen d. liegen. Diese Heizwände und die zwischen je zwei
Heizwänden liegenden Ofenkammern können in beliebiger Anzahl Verwendung finden und
jede beliebige Länge haben. Die Grundform des Ofens kann den jeweiligen Umständen
entsprechend rechteckig, oval oder kreisrund sein.
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Die das Schwelgut 5 durch die Ofenkammer i zuführenden Schweleinheiten
E bestehen hier gemäß Abb. i, 2 und .4 aus mehreren Schwelzellen Z, deren temperaturbeständige
Ummantelungen 6 in geringen Abständen voneinander angeordnet sind und unten mit
einem Destillationsgassammler 7, oben dagegen mit einem rahmenartigen Kopfstück
8 in Verbindung stehen. Letzteres wird durch Anbringung von Laufrollen g zu einem
Fahrgestell F ausgebildet, das, wie aus Abb. i ersichtlich, auf Schienen io läuft,
die auf den Heizwänden 3. liegen. In jeder Ummantelung
6, die glattwandig
(Abb. i, 2 und q.), gerippt (Abb.3, 5 und 6), gewellt (Abb.7) oder in einer anderen
zweckentsprechenden Weise gestaltet sein können, ist eine Schwelglocken i eingesetzt,
die auf einer abschüssigen Schulter 12 ruht und aus perforiertem Material besteht.
Die Schwelglocke z i kann, wie aus Abb. 2, 6 und 7 ersichtlich, aus einem Mantel
länglichen Querschnitts bestehen, sie kann aber auch aus einem oder mehreren, in
geeigneter Weise miteinander verbundenen Rohren oder rohrartigen Körpern zusammengestzt
sein, die sich der jeweils gewählten Ouerschnittsform der Ummantelung 6 in zweckentsprechender
Weise anpassen. Die Öffnungen der Schwelglocke können irgendwie gestaltet sein,
können aber auch durch jalousieartig ausgebildete Schlitze ersetzt werden. Zwecks
Abdichtung der Ofenkammern gegen die Atmosphäre ist das Fahrgestell F mit Seitenschilden
13 versehen, die mit ihren unteren Rändern in Sandbetten 14 eintauchen, während
das eine ihrer Stirnenden gemäß Abb. q. als Zunge 15, das andere als Schnabel 16
ausgebildet ist. Die so gewonnenen Abdichtungsleisten laufen lückenlos vom unteren
Rand des einen Seitenschildes zum unteren Rande des anderen und spielen beim Vorschub
der Schweleinheiten E in der Ofenkammer derart zusammen, daß die zungenförmige Leiste
15 der einen Schweleinheit in die schnabelförmige Leiste 16 der anderen eingreift,
die zur Herstellung eines gasdichten Stoßes mit einer Asbesteinlage 161 o. dgl.
versehen ist. In derselben Weise sind die Destillationsgassammler 7 mit Dichtungsleisten
17 und 18 ausgerüstet, die mit Hilfe einer Asbesteinlage 181 eine Verbindung des
Ofenkammerraumes mit denn Innern des Destillationsgassammlers 7 verhindern sollen
und dabei von den vorspringenden, in Sandbetten i9 eintauchenden Rändern der Seitenwände
des Sammlers 7 unterstützt werden.
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Zur Füllung der Schweleinheiten E wird das Schwelgut auf die richtige
Korngröße gebracht und dann mittels geeigneter Vorrichtungen zwischen Ummantelungen
6 und Schwelglocken i i eingeführt, worauf der in ein Sandbett o. dgl. 2o eingreifende
Deckel 21 geschlossen wird. Anstatt den Deckelei aus einem Stück herzustellen, kann
er auch in beliebiger Weise unterteilt werden. Die derart beschickten Schweleinheiten
werden dann eine nach der anderen in geeigneter Weise in die Ofenkammer i eingeschleust,
worin sie dann eine lückenlose Reihe bilden, in der jede Schweleinheit gasdicht
gegen die Atmosphäre und den Ofenraum abgeschlossen ist. Die von den Heizwänden
3 ausgestrahlte Wärme, die dank der nach unten zu immer größer werdenden Querschnitte
der Heizkanäle 22 am unteren Ende der dünnen Schwelgutschicht am stärksten zur Geltung
gelangt, veranlaßt beim Fortschritt der hängend unterstützten Schweleinheiten die
gleichmäßige Entgasung des Schwelgutes. Die sich hierbei entwickelnden Destillationsgase
müssen, da sie nicht durch die temperaturbeständigen Ummantelungen 6 in die Ofenkammer
entweichen können, in die als Destillationsgasabzugskanäle wirkenden Schwelglocken
i i eintreten und von hier in die Destillationsgassammler 7 einziehen. Streichen
nun letztere über Fallrohre 23 hinweg, so treten die Destillationsgase durch die
Fallrohre in die Gasvorlage 24 über und gelangen aus dieser in die Konder_sationsanlage.
Die Gasvorlage wird zweckmäßig seitlich von der Symmetrieebene der Ofenkammer angeordnet,
um von unten aus bequemen Zutritt zum Ofeninnern zwecks Temperaturmessungen usw.
erlangen zu können. Damit der in den Schweleinheiten E zurückbleibende feste Destillationsrückstand
die Ofenzelle beim Ausschleusen möglichst kühl verläßt, können die Heizkanäle 22
in bekannter Weise in Vorwärme-, Entschwelungs- und Kühlzone eingeteilt werden,
von welchen erstere am Einschleuseende des Ofens, die zweite im mittleren Teile
des letzteren und die Kühlzone am Aussschleuseende liegt. Das so vorgekühlte feste
Destillationsprodukt kann nach Ausschleusung der Schweleinheit E mit dieser einem
Lagerplatz oder gegebenenfalls einer Kühlanlage o. dgl. zugeführt werden, in der
es mittels indifferenter Gase auf die gewünschte Temperatur abgekühlt werden kann.
Die Entleerung der Schweleinheiten erfolgt in der Weise, daß nach Abnahme des Deckels
21 eine Zugkette, -seil o. dgl. an die Öse 25 der Schwelglocke i i angeschlossen
wird, die beim Anheben einen Austrittsspalt zwischen ihrem unteren Ende und der
abschüssigen Schulter 12 bildet, aus dem dann der feste Destillationsrückstand durch
den Destillationsgassammler 7 in die Kühlanlage o. dgl. übertritt.
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Die in Abb. 3 und 5 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet
sich im wesentlichen von der in Abb. i, 2 und d. dargestellten dadurch, daß nur
eine Ofenkammer i vorgesehen ist, in der die Schweleinheiten E auf ihren fahrbar
ausgebildeten Destillationsgassammlern 26 stehend angeordnet sind. Die Räder 27
der Sammler 26 laufen auf einem auf der Sohle der Ofenkammer i liegenden Gleis 28.
Da die Ofenkammer oben durch ein Gewölbe abgeschlossen ist, ist eine Abdichtung
der Kopfenden der Schweleinheiten E gegen die Atmosphäre überflüssig, so daß hier
ein in
ein Sandbett 29 eintauchender Deckel 30 genügt. Am
unteren Ende der Schweleinheiten E dagegen müssen die Destillationsgassammler 26
in der aus Abb. 5 ersichtlichen Weise mit Dichtungsleisten 31 und 32, von welchen
letztere eine Asbesteinlage 321 erhält, ausgerüstet werden. Diese Leisten, im Verein
mit den in die Sandbetten 33 eingreifenden Rädern 34 der Seitenwände der Destillationsgassammler,
verhüten das Eindringen von Destillationsgasen in die Ofenkammer. Die Heizwände
3 «eisen Heizkanäle 22 auf, deren Querschnitt von oben bis zur Oberseite des bestillationsgassammlers
26 abwärts wächst. Die kleineren Kanäle 221 dienen dazu, daß die in den Destiliationsgassammlern
26 angesammelten Gase nicht die Kondensationstemperatur erreichen. Dabei dieser
Ausführungsform der Erfindung die Schweleinheiten E alle zwischen Füllung und Entleerung
liegenden Arbeitsphasen durchmachen, wie im vorstehenden beschrieben, so kann hier
von einer wiederholten Beschreibung dieser Arbeitsphasen abgesehen werden.
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Selbstverständlich kann die in Abb. 3 dargestellte Ausführungsform
auch als Tunnelofen mit mehreren Kammern ausgebildet werden.