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Retortenofen zur ununterbrochenen Erzeugung von Niedertemperaturkoks.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ofen, der bestimmt ist, in kontinuierlicher
und möglichst sparsamer Weise Koks bei niedriger Temperatur zu erzeugen, sogenannteii
Coalite, der sich im Zustand massiver Blöcke befindet, wobei die Destillationsprodukte
gewonnen werden.
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Das Studium und die praktischen Versuche mit der Verkokung von Kohlenstoff
bei niedriger Temperatur haben während der letzten Jahre gezeigt, daß diese Verfahrensweise
beträchtliche Vorteile besitzt, und verschiedene Ofenanlagen sind für die praktische
Ausführung angegeben worden. Man hat zuerst Öfen finit eisernen Retorten angewandt,
die durch Gasbrenner erhitzt werden, aber diese Öfen gaben einen sehr brüchigen
Koks und brachten Nachteile finit sich, die durch die Schwierigkeit der Ausleerung
und die Ausdehnung der Retorten unter der Wärmeeinwirkung entstanden. Bessere Resultate
hat nian mit Öfen erreicht, die den gewöhnlichen Koksöfen ähnlich sind. in denen
die Vcrkokungskaminern mit Heizzügen abwechseln, wobei die Destillationsprodukte
aus jeder Kammer durch einen mittleren Kanal abgezogen werden, der durch zwei Scheidewände
aus durchlochten Steinen in der Verkokungskanmier abgeteilt ist. llan wendet auch
Muftelöfen an, durch welche der Kohlenstoff in fein verteiltem Zustand durch Förderwerke
hindurchgeführt wird, aber diese Öfen geben einen staubförmigen Koks, gleich dein
Kohlenstaub, aus dem er entstanden ist.
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Die vorliegende Erfindung ist auf die Beobachtung gegründet, daß die
bekannten Retortenöfen nicht so konstruiert sind, uni die Verkokung bei niedriger
Temperatur in rationeller Weise durchzuführen, und auf Versuche, die man angestellt
hat, daß die Verkokung in Retorten wesentliche Vorteile hat und insbesondere gestattet,
den Koks im Zustande massiver Blöcke zu erhalten, ohne Abfälle oder Staub, wenn
die Heizung methodisch durchgeführt und die Absaugung der Destillationsprodukte
und die Entleerung in solcher Weise ausgeführt werden, daß eine Verschiebung des
Kokses vermieden wird.
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Diese Bedingungen sind verkörpert in dem Ofen gemäß der Erfindung,
welcher einen ringförmigen Reaktionsraum umfaßt, der durch Scheidewände in eine
Reihenfolge von Kammern zerlegt wird. In diese Kammern sind die Retorten, die das
zu verkokende Material enthalten, eingesetzt. Mit Verschlußorganen versehene Öffnungen
gestatten eine beliebige Verbindung jeder Kammer mit den benachbarten Kammern, mit
der Außenluft und mit einem Abzugskanal für die verbrannten Gase.
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Die Benutzungsweise des Ofens besteht darin, daß eine oder mehrere
Kammern auf die höchste gewünschte Temperatur erhitzt werden, beispielsweise mittels
Gasbrennern, daß die verbrannten Gase durch die folgenden Kammern hindurchziehen,
um eine Vorerwärinung zu erzielen und daß die notwendige Verbrennungsluft durch
die Kammern hindurchgeführt wird, welche vor den beheizten Kammern liegen, um sie
durch Berührung finit denjenigen Retorten vorzuwärmen, in denen die Verkokung vollendet
ist. Jede Kammer wird nacheinander der Vorerwärinung durch die Brenner ausgesetzt,
und da der Ofen einen kontinuierlichen Arbeitsraum darstellt, erfährt jede Kammer
eine allmählich stärker werdende Erhitzung, ehe sie das Maximum erreicht, worauf
eine langsame Abkühlung erfolgt, die der Vorerwärmung der- Verbrennungsluft dient,
bis die Entleerung möglich ist.
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Die. Ofenkammern sind zweckmäßig in zwei Reihen angeordnet, die an
den Enden miteinander verbunden sind. Zwischen diesen Reihen liegt der Kanal zum
Absaugen der verbrannten Gase. Parallel zu diesem befindet sich zweckmäßig ein zweiter
Kanal, welcher ebenso wie der Gasabzugskanal mit jeder Kammer in Verbindung gebracht
werden kann, so daß man auch nach Belieben eine oder mehrere Kammern ausschalten
kann, ohne den Gang des Ofen; zu unterbrechen, was für Reparaturzwecke notwendig
sein kann.
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Die Retorten haben eine etwa konische Form und kreisförmigen oder
anderen Querschnitt, wobei große Retorten zweckmäßig ringförmig ausgeführt werden.
Sie sind senkrecht angeordnet und ruhen mit Füßen auf der Ofensohle, während ihre
Spitzen durch Führungen gehalten werden, die eine freie Wärmeausdehnung gestatten.
So gestützt sind sie ganz von der heizenden Kammeratmosphäre umgeben, so daß homogene
Verkokung der ganzen Beschickung eintritt.
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Das Abziehen der Destillationsprodukte geschieht durch ein oder mehrere
durchlochte
Rohre, die soviel wie möglich in der Achse der Retorte
derart angeordnet sind, daß die Gase nur eine kurze Bahn in der in der Verkokung
befindlichen Masse zurückzulegen haben. -Man vermeidet auf diese NVeise die Gefahr,
claß sie sich durch verlängerte Berührung finit dieser Masse zersetzen und in dieser
Hohlräume erzeugen, die den Zusammenhang verhindern. Die :Tasse sintert während
der @"crl;okung zusammen und bildet einen festen Block, der in einem Stück aus der
Retorte lierübergezogeri werden kann.
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Zur Entleerung muß unter der Ofensohle ein freier Raum bleiben, der
mindestens so hoch ist wie eine Retorte. jede Retorte besitzt einen abnehmbaren
Boden und einen Deckel, die in der Arbeitslage durch eine mittlere Verbindung zusaniniengehalten
werden, die sie hermetisch an den konischen Retortenkörpur andrückt. Dieses Organ
kann mit der Rohrleitung zur Aufnahme der Destillationsgase verbunden werden oder,
wenn die Retorten ringförmig :find, durch die innere Wand der Retorten gebildet
sein. In jedem Falle geschieht die Entleerung durch Lösung des beweglichen Bodens,
wobei dieser sich zusammen mit der Beschickung senkt. Das Destillationsgasrohr wird
zweckmäßig von der -Lasse mitgenommen und kann später daraus leicht herausgezogen
werden. 'Man erhält auf diese Weise Koksmasse in Form eines soliden, festen Blockes,
ohne Abfall und Staub.
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Bei der Zeichnung ist schematisch ein Ofen gemäß der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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Abb. i ist eine Seitenansicht des Ofens, teilweise im Schnitt nach
LinieA-B der Abb. 2.-Abb. 2 ist ein wagerechter Schnitt nach Linie C-17 der Abb.
i.
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AM). 3 ist ein Oberschnitt in größerem Maßstabe nach Linie E-F der
Abb. 2.
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AM). d. zeigt in senkrechtem Schnitt die Verbindung zwischen
zwei benachbarten Ofenkainniern.
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Abb.5 -zeigt in größerem Maßstabe eine Retorte in senkrechtem Schnitt.
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Abb. C> ist ein wagerechter Schnitt nach Linie G-11 der Abb. 5.
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Abb.7 ist ein Teilschnitt ähnlich der Abb.5 und zeigt eine abgeänderte
Ausführungsform.
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Abb.8 ist ein senkreclier Schnitt einer Retorte für kleinere cöfen.
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Der dargestellte Ofen besteht aus einer 1Tatierung i, die durch Pfeiler
2 getragen und durch Scheidewände 3 in eine Reihe von Kammern 411, 4b, d.c bis .fh
(Abb. 2) geteilt ist, von denen jede eine Batterie von Retorten 5 enthält. Die aufeinanderfolgenden
Kammern stehen miteinander durch Kanäle 6 in Verbindung, die mit Verscblußventilen
oder Klappen 7 versehen sind, welche durch von der Unterseite des Ofens zugängliche
Stangen 8 verstellt werden können (Abb. .I). Die Ventile bestehen zweckmäßig aus
Platten finit je einem vorspringenden Rand 9, der eine dichte Verbindung mit einer
Sandmasse ergibt, die von einem ringförmigen Rand io an der Wand der Kammer umschlossen
wird.
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Jede Kammer -4 ist ini unteren Teil finit einer geeigneten Anzahl
von Brennern i i versehen, die durch Zweigrohre 12 (Abb. 3 j einer Gasleitung 13
mit Gas gespeist werden. Unter jeder Retorte oder unter jeder Reilie von Retorten
ist eine Tür 1.1 vorgesehen, die einerseits zum Einlassen von Luft zum Ofen dient,
anderseits zur Entleerung des Kokse, wie unten erklärt wird.
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Zwischen den beiden Kammerreihen .4 befindet sich ein Kanal 15 zur
Abführung der verbrannten Gase, der in einen Kamin mündet oder zweckmii.ßig mit
einem Exhaustor verbunden ist. Jede Kammer kann mit dein Abzug 15 durch einen Kanal
16 verbunden werden, dessen Öffnung durch ein Ventil 17 gesteuert wird, das durch
Sand gedichtet wird und einen Bewegungshandgriff i8 trägt (Abb. 3).
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Parallel zum Kanal 15 liegt ein zweiter Kanal ig, der keine Verbindung
mit dem äußeren hat, aber mit den Kammern d. durch Kanäle 2o verbunden werden kann,
die mit Ventilen versehen sind, welche durch Handgriffe 22 verstellt werden können.
Dieser Kanal ig kann jede Kammer aus dem Kreislauf ausschalten, wie für Reparaturen
notwendig sein kann.
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Die in Abb. 3 und 5 dargestellten Retorten besitzen einen konischen
Blechkörper 5, der finit Füßen 24 auf Schienen 23 auf der Ofensohle aufruht. Sie
sind mit einem beweglichen Boden 25 versehen, der ein Stück mit der konischen Innenwand
26 bildet, die sich über die ganze Höhe der Retorte erstreckt, so (lad diese einen
ringförmigen Rauire bildet. Auf den konischen Körper 5 ist ein Deckel aufgebracht,
welcher durch eine Schraubenmutter 28 an dem Konus 26 befestigt wird. Diese Schraubenmutter
ist auf einen finit Gewinde versehenen Rohransatz 29 aufgeschraubt, welcher am Scheitel
des Konti. 26 angeschweißt oder sonstwie befestigt ist. An seinem oberen Ende ist
der Körper der Retorte 5 mit Armen 30 versehen, die in die Schienen 31 der
Ofendecke eingreifen, so daß die Retorte senkrecht gehalten wird und dabei für die
freie Wärmeausdehnung genügendes Spiel bleibt. Während des Betriebes des Ofens bildet
der Konus 26, der mit dem Rohransatz 29 versehen ist, im Innern der
Retorte
einen Kanal mit zwei offenen Enden, durch «-elchen der Gasinhalt der Kammer frei
zirkulieren kann.
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Längs des inneren Konus 26 sind durchlochte Blechstreifen, die in
Form eines [J gebogen sind, angebracht (Abb.6), derart, daß auf der ganzen Höhe
der Retorte aufsteigende Kanäle gebildet «-erden, die die abdestillierenden Gase
nach Maßgabe ihrer Eiitstehung im Innern der zu verkokenden Masse aufnehmen. Diese
Gase treten am oberen Ende der Kanäle 32 in den Raunt 33 unter den Retortendeckel
und von cla durch einen Stutzen 34 und ein Rohr 35 in ein äußeres Sammelrohr 36,
welches die ganzen Destillationsprodukte der in einer einzelnen Kamnier enthaltenen
Retorten aufnimmt.
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Wenn man stark bituminöse Kohlenstoffe bearbeitet, beispielsweise
die schottischen Bogheads, ist es zweckmäßig, die in der Verkokung befindliche -lasse
zusanunenzudrücken, und zti diesem Zweck wird auf die Beschickung ein Ring 37 aufgelegt,
der durch Stangen 39, durch die Stoffbüchsen .Io des Deckels hindurch mit einem
Gewicht 38 verbunden ist. Da der Kohlenstoff die Tendenz hat, zusainmenzusintern,
kann man zwischen dem Ring 37 und den Wänden 5 und 26 genügenden ZWischenranin
lasen, so daß der Ring unter dein Einfluß der Gewichtsbelastung im Ofen niedersinken
kann, gemäß der Volumenverminderung der Beschickung.
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Wenn die Retorten kleine Größen haben, so kann man die in Abb.8 gezeichnete
Ausführungsform wählen. Bei diesem Beispiel ist der innere Konus 26 weggelassen,
und der bewegliche Boden 25 ist mit einer mittleren Stange .I1 verbunden, auf deren
Ende die Schraube 28 des Deckels aufgesetzt ist. Die Abzugsleitung für die Destillation,-gase
wird durch ein perforiertes Rohr gebildet, welches frei um die Stange 41 herumgesetzt
ist. Die Körper 5 mehrerer Retorten können gruppenweise durch Ansätze .I3 verbunden
werden.
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Die Beschickung der Retorten kann auf jede geeignete Weise geschehen.
In Abb.3 ist ein Beschickungsgefäß d..1 angedeutet, welches mit Rädern auf Schienen
45 läuft, die an der Decke des Ofens angebracht sind. V'ber jeder Retorte ist eine
Öffnung in der Ofendecke angebracht, die mit einem durch Sand gedichteten Deckel
46 verschlossen ist. Während der Beschickung unterstützt man vorübergehend den Boden
mittels Balken, die auf die Schwelle der Sohle aufgelegt werden.
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Die Entzündung der Brenner i i kann durch Schaulöcherd.7 (Abb. i)
erfolgen, die in den Seitenwänden des Ofens angebracht sind. Die Gaszuführung für
jedes Rohr 12 kann durch einen Hahn 48 geregelt werden. -Man kann auch zweckmäßig
die Rohre 12 mit der Leitung 13 durch Schlauchanschlüsse .f9 verbinden und dann
diese Rohre durch Haken 5o unterstützen, derart, daß jedes Rohr 12 abgenommen und
gesenkt «-erden kann, um die Zündung zu bewirken, so daß jede Explosionsgefahr vermieden
ist.
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Zur Entleerung des Ofens öffnet man die Türen 14 der betreffenden
Kammer und löst die Verschlußschrauben 28 der Retorten. NTan bringt dann unter die
Retorten einen Wagen 5 i, der mit einer Plattform 52 versehen ist, die in der Höhe
verstellbar ist und durch Gegengewichte 53 ausbalanciert ist. Wenn die Plattform
52 angehoben ist, genügt es, gegen den Körper der Retorte zu klopfen, uni die Koksmasse
zu lösen, die einen massiven Block bildet, der zusammen mit dem Boden 25 und dem
Konus 26 von der Plattform 52 getragen wird. Letztere wird dann gesenkt und der
`Vagen weggefahren, beispielsweise zu einem Koksbrecher. Infolge der konischen Forin
kann man die Stücke 25, 26 leicht vom Koksblock lösen, ohne daß es erforderlich
ist, diesen zu zerbrechen.
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Der vorliegende Ofen gestattet, die Verkokung in einer kontinuierlichen.Weise
auszuführen, wobei die Kammern d.d, 411, -.c nacheinander einer direkten Erhitzung
durch ihre Brenner unterworfen werden, während die anderen Kammern eine Vorwä rniung
erfahren oder sich abkühlen oder entleert werden. Wenn beispielsweise die Brenner
in der Kaminer .Ia entzündet sind, sind die Türen 14 der Kammer I', offen, zum Zweck
der Entleerung unddesEintrittsvonLuftin denOfen. Die-Ventile 7 zwischen den Kammern
sind offen, mit Ausnahme derjenigen zwischen .l!1 und .Ie, und die Ventile 17 sind
finit Ausnahme derjenigen der Kammer .I'1 geschlossen, derart, daß die bei .Ie eintretende
Luft-.f, 4.g, .Ih durchläuft, sich dabei erhitzt und in .Ia der Verbrennung dient,
während die verbrannten Gase die Kammern ,Ib, 4c, d.d durchziehen, sie vorwärmen
und dann durch den Kanal 15 entweichen. Die Periode der direkten Beheizung der Kammer
.I" entspricht der Entleerungszeit für die Kammer .If usw. Man erhält auf diese
Weise eine vollständige Ausnutzung der im Ofen entwickelten Wärine, nur eine fortschreitende
und gleichmäßige Erhitzung der in jeder Kammer angebrachten Beschikkung.
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Die Ventile -21 sind normalerweise geschlossen, aber wenn aus irgendeinem
Grunde eine Kammer zeitweilig außer Betrieb ist, genügt es, die Ventile 2i der benachbarten
Kaininern zu öffnen, um diese durch den Kanal i9 in Verbindung zu bringen, ohne
den Gang des Ofens zu unterbrechen.
Die Beschreibung der Konstruktion
und der Wirkungsweise des Ofens ist nur ein Beispiel, und es können Änderungen getroffen
«-erden, ohne vorn Rahmen der Erfindung abzuweichen.