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Koksofenbatterie mit schrägliegenden Retorten. Die Erfindung bezieht
sich auf Koksofenbatterien mit geneigten Retorten, paarweise durch über die Retorten
hinweggehende Querkanäle verbundenen Heizwänden mit senkrechten Heizzügen und mit
den Heizwänden verbundenen Wärmespeichern. Die Heizwandpaare gemäß der Erfindung
sind mit entsprechenden umsteuerbaren Regeneratoren verbunden, so daß die senkrechten
Züge von paarweise durch obere Querkanäle verbundenen Heizwänden abwechselnd als
Verbrennungszüge und Abgaszüge wirken; die
senkrechten Heizzüge
jeder Wand sind gruppenweise in unabhängig voneinander regelbaren seitlichen und
in der Mitte liegenden Gruppen angeordnet.
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Die Bauart gemäß der Erfindung stellt also die Anwendung des aus der
amerikanischen Patentschrift 1 374 546 bekannten Prinzips der Verbindung
paarweise angeordneter Heizwände durch über die dazwischenliegende Retorte hinweggehende
Querkanäle in Verbindung mit umsteuerbaren Regeneratoren auf Schrägkammeröfen dar.
Dadurch; daß die Heizzüge in der angegebenen Art gruppenweise angeordnet sind, wird
der Vorteil erzielt, -daß mit äußerst einfachen Mitteln eine sehr vollkommene Regelung
der Verbrennung erzielt wird. In jeder Gruppe kann die Zuführung von Heizgas und
von vorgewärmter Luft unabhängig von den anderen Gruppen geregelt werden. Man kann
daher insbesondere auch die Erhitzung der beiden Enden .der Retorten unabhängig
voneinander regeln und so eine sehr gleichförmige Erhitzung und gute Verkokung erhalten.
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Die Regeneratoren sind zweckmäßig quer zur Batterieachse in zu den
einzelnen Heizwänden gehörigen Gruppen angeordnet. Die Bodenkanäle aller Regeneratoren
einer Gruppe münden in einen gemeinsamen Sammelkasten an der Beschickungsseite der
Batterie. Die Sammelkästen jeder Quergruppe von Regeneratoren liegen in einer Reihe,
und jeder von ihnen ist mit einem Lufteinlaßventil und einem Abgasauslaßventil zur
Regelung der Strömungsrichtung durch die Regeneratoren versehen.
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Vorzugsweise ist jeder zur Verbindung zweier benachbarter Heizwände
dienende Querkanal mit schrägliegenden, in diesen Heizwänden angeordneten Sammelkanälen
verbunden, mit deren jedem alle Heizzüge je einer Gruppe von Heizzügen in Verbindung
stehen.
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Wenn der Ofen als Verbundofen betrieben werden soll, so sind Kanäle
zur Zuführung heißen Gases zu den Heizwänden vorgesehen und die Regeneratoren so
angeordnet, daß jede der schrägliegenden Retorten oder deren Gesamtheit entweder
mit reichem oder mit armem Gas als Brennstoff betrieben werden kann.
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In den Zeichnungen ist beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, ohne daß letztere auf das gegebene Beispiel beschränkt
wäre.
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Abb. i ist ein senkrechter Schnitt durch: einen Ofen mit schrägliegenden
Retorten, der die angegebenen Merkmale aufweist und gemäß der Erfindung gebaut ist.
Der Schnitt ist quer durch eine Heizwand und die Degeneratoren in einer senkrechten
Ebene nach der Linie C-C in Abb. 2 gelegt. Abb. 2 ist ein zusammengesetzter senkrechter
Schnitt in der Längsrichtung einer Batterie mit schrägliegenden Retorten in den
Ebenen nach den Linien A-A und B-B in Abb. i.
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Abb.3 ist ein anderer Querschnitt durch die Retortenbatterie in einer
Ebene nach der Linie D-D in Abb. 2.
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Abb. 4 ist ein zusammengesetzter Schnitt in geneigten Ebenen nach
den Linien E-E, F-F und G-G in Abb. r.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Erfindung in ihrer Anwendung
auf einen Verbundkoksofen mit schrägliegenden Retorten dargestellt, der zur Heizung
mit Koksofengas oder mit Gas aus einer äußeren Quelle, z. B. Generatorgas, eingerichtet
ist.
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In den Zeichnungen ist ein Ofen mit schrägliegenden Retorten und Nebenproduktengewinnung
dargestellt, wie schon erwähnt. Die Retorte enthält eine Mehrzahl von zwischen den
Heizwänden liegenden, sich in senkrechter Richtung erstreckenden schrägliegenden
Retorten oder Kokskammern 12, die* von dem Ende, wo die Beschickung und der
Austritt des Destillats stattfindet, nach dem Koksaustrittsende hin Gefälle haben,
wie in Abb.3 dargestellt. Die geneigten Heizwände 11 bilden die Seitenwände der
zugehörigen Kokskammern 12, wie insbesondere in Abb. 2 ersichtlich. Bei dem vorliegenden
Beispiel werden die Heizwände unmittelbar von Pfeilerwänden 13 getragen, die sich
quer zur Batterie erstrecken und, wie in Abb.2 ersichtlich, unterhalb der betreffenden
Heizwände i i liegen. Diese Pfeilerwände bilden zusammen mit anderen noch zu beschreibenden
Wänden 22 gemeinsam den Hauptunterbau für den ganzen Oberbau der Batterie und werden
ihrerseits von einem Fundament 14 getragen, auf dem die ganze Batterie ruht.
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Die zu verkokende Kohle wird in die Retorten 12 durch. Beschickungsöffnungen
16 eingeführt. Der fertige Koks wird durch die Türen 17 ausgestoßen. Die Neigung
der Retorten 12 ist im wesentlichen gleich dem Böschungswinkel der zur Beschickung
der Retorten dienenden Kohle, und wenn die Austrittstüren 17 geöffnet sind, so gleitet
der fertige Koks durch seine Schwere aus den Retorten 12 heraus. Während des Verkokungs-oder
Destillationsvorganges. dienen die öffnungen 16 der einzelnen Retorten als Austrittsöffnungen
für die Destillationsprodukte und sind zur Sammlung der Destillate und Gase während
des ganzen Destillations- oder Verkokungsvorganges mit einer Gashauptleitung beliebiger
geeigneter Bauart verbunden. Neben jeder Beschickungs- oder Destillatauslaßöffnung
16 ist in der Decke jeder Retorte ein Rauchloch 18 vorgesehen, das während der
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Destillation durch einen geeigneten Deckel verschlossen
wird, aber während der Beschickung vorzugsweise offen ist, damit der beim Eintritt
der Kohle in die heiße Retorte entwickelte Rauch entweichen kann.
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Wie aus Abb. i ersichtlich, besteht jede Heizwand i i aus einer Mehrzahl
senkrz-chter Heizzüge ig. Die Heizzüge jeder Heizwand arbeiten gemäß der Erfindung
gleichmäßig mit gleichgerichteter Strömung, d. h. es findet keine Gegenströmung
zwischen Heizzügen einer einzelnen Heizwand statt. Wenn indessen in den Heizzügen
auf einer Seite einer Kokskammer Verbrennung stattfindet, also eine aufwärts gerichtete
Strömung, so arbeiten die Heizzüge auf der entgegengesetzten Seite derselben Kokskammer
mit Abwärtsströmung, so daß die Abgase abgeleitet werden können. Demgemäß wird in
allen Heizzügen auf einer Seite der Kohlenbeschickung in jeder Kokskammer eine Verbrennung
aufrechterhalten und die Hitze auf die ganze Länge einer Seite dieser Beschickung
während eines ganzen Heizabschnittes zur Einwirkung gebracht und nach Umkehrung
der Strömungsrichtung auf die ganze Länge der entgegengesetzten Seite der Beschickung
wirken gelassen, bi@ ein neuer Zugwechsel stattfindet.
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Die* Regeneratoren 2o sind in dem geneigten feuerfesten Mauerwerk
unterhalb der Retorten 12 und der Heizwände i i untergebracht. jeder Regenerator
2o enthält Würfelwerk 2i mit einem Verteilungsbodenkanal 23 unterhalb dieses Würfelwerks.
Die Regeneratoren sind quer zur Batterie in verschiedenen Höhen oder Stufen angeordnet,
und bei dem vorliegenden Beispiel besteht jede Quergruppe von Regeneratoren aus
vier Rügeneratoren, die voneinander je durch innere senkrechte Teilungswände 24
getrennt sind. Wie aus Abb. i und 3 ersichtlich, reichen die Bodenkanäle aus den
einzelnen Regeneratoren in den verschiedenen Höhen oder Stufen jeder Quergruppe
bis zu einem gemeinsamen Sammelkasten 25, der mit einer Ventilvorrichtung zur Regelung
der Strömungsrichtung durch die.ganze Quergruppe von Regeneratoren versehen ist.
Der Sammelkasten 25 ist mit einem Ltiftdeckel 26. und einem Pilzventil 27 versehen,
die je die Zufuhr von Luft zu den Regeneratoren oder das Ausströmen von Abgas durch
eine zum Fuchs 29 führende Leitung 28 gestatten. Der Fuchs erstreckt sich längs
der Batterie und ist mit jeder Quergruppe von Regeneratoren durch einen ähnlichen
Sammelkasten verbunden. Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Abb. i erstrecken
sich die Bodenkanäle aus den einzelnen Regeneratoren jeder Quergruppe je von verschiedenen
Höhen zu dem gemeinsamen Sammelkasten, während bei der Ausführungsform gemäß Abb.3
die Bodenkanäle der beiden unteren Regeneratoren einer Quergruppe sich von derselben
niedrigeren Stufe aus erstrecken, die Bodenkanäle der beiden oberen Regeneratoren
dagegen von derselben höheren Stufe aus.
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Die verschiedenen gasdichten Tragwände 22 erstrecken sich je unmittelbar
unterhalb der Kokskammern in paralleler Richtung zwischen je zwei benachbarten Pfeilerwänden
13. Diese Tragwände 22 ergeben zwei Quergruppen von Regeneratoren G und H, die je
auf entgegengesetzten Seiten der Wände 22 und zwischen benachbarten Pfeilerwänden
13 liegen. Die verschiedenen Wände a2 haben auch die Aufgabe, das Gewicht des. Batterieoberbaus
zu tragen.
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Die Strömung durch die Regeneratoren G und H zwischen je zwei benachbarten
Pfeilerwänden 13 wird gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen aufrechterhalten.
Wenn beispielsweise die Strömung durch einen Regenerator G aufwärts geht, so wird
gleichzeitig Abwärtsströmung durch den Regenerator H aufrechterhalten. jeder Regenerator
ist mit einer Reihe von Kanälen 3o versehen, die sämtlich je zu einzelnen Heizzügen
i9 derselben Heizwand führen, während die Kanäle 3o des anderen Regenerators zwischen
denselben beiden- Pfeilerwänden 13 je zu einzelnen Heizzügen i9 der nächsten benachbarten
Heizwand führen, wie aus Abb. 2 deutlich ersichtlich ist. Infolge dieser Bauart
wirken alle Regeneratoren beider Gruppen entweder mit Einströmung oder mit Ausströmung.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung findet in der ganzen
Reihe von Heizzügen 19 jeder i i entweder Verbrennung oder Abwärtsströmung zur Abführung
von Verbrennungsprodukten zu den Barunterliegenden Regeneratoren statt, und demgemäß
arbeiten die Quergruppen von in Verbindung miteinander stehenden Regeneratoren gleichzeitig
mit Strömung in gleicher Richtung und unter gleichen Bedingungen. Man kann daher
sagen, daß der Zugwechsel durch die Heizzüge i9 auf entgegengesetzten Seiten einer-Kokskammer
oder Retorte und die mit diesen verbundenen Regeneratoren in der Längsrichtung der
Ofenbatterie stattfindet, statt quer dazu, wie es bisher in der Praxis üblich war.
Die Umsteuerung der Batterie geschieht am Ende jedes Arbeits- oder Strömungsabschnittes,
dessen Dauer sich nach praktischer Erfahrung bestimmt, -und erfolgt mittels irgendeiner
beliebigen Umsteuerungsvorrichtung.
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jeder Heizzug ig jeder Heizwand- hat oben eine Zugöffnung 31 zum Durchgang
der Verbrennungsprodukte oder Abgase der innerhalb des Heizzuges brennenden Flamme.
Diese
Öffnungen 31 münden nach oben in schrägliegende Sammelkanäle 32, die in den
Heizwänden vorgesehen sind und alle senkrechten Heizzüge verbinden, die mit diesen
schrägliegenden Kanälen 32 durch die öffnungen 3 i in Verbindung stehen. Gemäß der
Erfindung liegen in jeder Heizwand mehrere, im vorliegenden Beispiel vier, solche
geneigten Sammelkanäle 32 hintereinander und bilden ein inneres Paar von Sammelkanälen
IL' und ein äußeres Paar von Sammelkanälen L. Vermöge der Anordnung einer Mehrzahl
solcher Sammelkanäle in jeder Heizwand brauchen diese Kanäle 32 kein so großes Aufnahmevermögen
zu haben, als bei den bekannten wagerechten Koksöfen notwendig ist, und infolgedessen
kann der Querschnitt jedes Sammelkanals 32 im Verhältnis zu seiner Länge erheblich
verringert werden mit dem Ergebnis, daß die Dicke und Stärke der Heizwände -in der
Gegend der schrägliegenden Sammelkanäle erheblich vermehrt wird. Die inneren und
äußeren Sammelkanäle stehen, wie in Abb. i dargestellt; mit inneren und äußeren
Gruppen V und L' von Heizzügen der zugehörigen Heizwand in Verbindung.
Da jeder Sammelkana132 mit einer beträchtlich verminderten Zahl von senkrechten
Zügen verbunden ist, im vorliegenden Beispiel mit einem Viertel der Heizzüge einer
Heizwand, so wird die Gleichförmigkeit der Zugverteilung erheblich gefördert. Außerdem
bildet jeder Regenerator mit der zugehörigen Gruppe von Heizzügen und den mit diesen
verbundenen schrägliegenden Sammelkanälen eine Arbeitseinheit, die unabhängig von
den anderen Arbeitseinheiben derselben Heizwand geregelt werden kann. Diese Anordnung
ermöglicht nicht allein eine Regelung der äußeren Gruppen L', sondern auch eine
Regelung der Heizwirkung durch die ganze Heizwand hindurch, um eine gleichförmige
Verteilung zu erzielen und die bisher bei Öfen mit schrägliegenden Retorten -vorhandene
Neigung einer Konzentration der Hitze oder Überhitzung im oberen Teil der Schräge
zu vermeiden. Diese Anordnung verhindert eine zu weitgehende Verkokung im oberen
Teile der Batterie und die Gefahr, daß die Destillate der Einwirkung übermäßig konzentrierter
Hitze ausgesetzt und dadurch geschädigt werden.
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Wie dargestellt, sind die inneren Sammelkanäle I( und die äußeren
Sammelkanäle L jeder Heizwand durch Kanäle oder Durchlässe 33 je mit den entsprechenden
Sammelkanälen einer der nächstbenachbarten Heizwände verbunden. Diese Durchlässe
33 liegen über der Decke einer Kokskammer zwischen einem Paar so verbundener Heizwände,
und diese Bauart ermöglicht es, einzelne Verbindungen für die Strömung zwischen
den Heizzuggruppen jeder Heizwand und den entsprechenden Gruppen einer der benachbarten
Heizwände herzustellen. Auf diese Weise geht die gesamte Strömung aus der Heizwand;
in deren Heizzügen Verbrennung stattfindet, durch diese und dann abwärts durch alle
Heizzüge der nächst benachbarten- Heizwand; und bei jeder Umsteuerung erfolgt eine
Umkehrung der Strömungsrichtung in allen Heizzügen jeder Heizwand. Der Zug durch
die Öffnungen 3 i kann mittels der üblichen beweglichen Schieber 3q. geregelt werden,
die in bekannter Weise auf dem Boden der Sammelkanäle 32 angeordnet und durch Öffnungen
35 zugänglich sind, die sich von der Decke der Sammelkanäle 32 in jeder Heizwand
zur oberen Seite der Batterie erstrecken, wobei oberhalb jedes Heizzuges jeder Heizwand
eine solche öffnung 35 liegt. Die Querkanäle 33 sind durch ähnliche Öffnungen 36
zugänglich, von denen je eine für jeden Querkanal vorhanden ist.
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Quer zur Batterie erstreckt sich in jeder Pfeilerwand 13 und unterhalb
der Barüberstehenden Heizwand i i ein-Gaszufuhrkanal 37. Diese Gaszufuhrkanäle 37
dienen zur Zufuhr von Koksofengas zu den verschiedenen Heizzügen der entsprechenden
Heizwände und stehen mit den einzelnen Heizzügen i 9 durch Gasleitungen 38 in Verbindung,
die von den Kanälen einzeln zu den Böden der einzelnen Heizzüge führen. Innerhalb
der Leitungen 38 sind die üblichen Düsen 39 angeordnet. Die Zufuhr von Koksofengas
zu den Kanälen 37 geschieht aus Koksofengashauptleitungen üblicher Bauart, die je
auf entgegengesetzten Seiten der Batterie liegen können. Zum Anstellen und Absperren
der Gaszufuhr zu den Kanälen 37 sind geeignete Vorkehrungen getroffen, und zwar
derart, daß die Gaszufuhr zu abwechselnden Kanälen erfolgt, während sie bei den
dazwischenliegenden Kanälen abgesperrt wird.
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Um die Batterie wahlweise mit einem besonderen Heizgas, z. B. Generatorgas,
zu betreiben, können die verschiedenen Regeneratoren H gewünschtenfalls mit einer
Generatorgashauptleitung verbunden werden, so daß das Generatorgas in diejenigen
Gruppen der Regeneratoren H geleitet werden kann., die mit Einströmung arbeiten
und durch die es zu den Heizzügen 19 gelangt, in denen Verbrennung stattfindet.
Der Betrieb der Batterie mit schrägliegenden Retorten bei Benutzung eines gewöhnlichen
armen Gases, wie Generatorgas, als Brennstoff, geschieht wie folgt. Die Zufuhr von
Koksofengas zur Koksofengashauptleitung und zu sämtlichen Koksofengaskanälen 37
wird abgesperrt. Man läßt GeneratQrgas in die abwechselnden Regeneratoren H strömen,
die mit Einströmung arbeiten, und indem es durch diese Regeneratorgruppen
strömt,
wird es vorgewärmt, ehe es in die Heizzüge eintritt und dort verbrennt. Während
der Einströmung von Generatorgas durch diese abwechselnden Regeneratorgruppen H
strömt Abgas aus den mit Abwärtsströmung arbeitenden Heizzügen durch die AusströmungsTegeneratoren
G sowie durch diejenigen Regeneratoren H, die die zwischen den abwechselnden Regeneratoren
liegenden Gruppen bilden. In den Regeneratoren G der vorher erwähnten abwechselnden
Gruppen mit Einströmung wird Luftzufuhr aufrechterhalten und die durch diese Regeneratoren
aufsteigende Luft tritt schließlich in die Heizzüge ein, in denen Verbrennung stattfindet,
um die Verbrennung des Generatorgases zu unterstützen, das durch die abwechselnden
Regeneratoren H zugeführt wird. Bei Zugwechsel werden die Regeneratoren mit Einströmung
zu solchen mit Ausströmung und gleichzeitig die Regeneratoren mit Ausströmung zu
solchen mit Einströmung.
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Beim Betrieb der Batterie mit Koksofengas wird die Zuführung von Generatorgas
zu den Regeneratoren H mit Einströmung abgesperrt und Luft an Stelle von Generatorgas
in diese Regeneratoren einströmen gelassen. Während des Betriebes mit Koksofengas
wird eine Zufuhr von Koksofengas zu den Kanälen 37 aufrechterhalten, die die Heizzüge
mit aufsteigender Strömung speisen. Die Umsteuerungsvorrichtung wird bei jedem Zugwechsel
so betätigt, daß alle mit Einströmung arbeitenden Regeneratoren mit der Außenluft
in Verbindung gebracht werden und gleichzeitig alle mit Ausströmung arbeitenden
Regeneratoren mit der Abgasleitung.