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Koksofen Die Erfindung bezieht sich auf Koksöfen und ähnliche Erhitzungsv
orrichtungen mit Kammern, die durch mit Zügen versehene Wände beheizt werden, sowie
mit parallel zu den Kammern darunter angeordneten Regeneratoren und mit gemeinsamer
Beheizung einer Anzahl von Zügen einer Heizwand durch Barunterliegende Gasverteilungskanäle.
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Es kommen Verbunrllcolcsöfen und andere Ofen in Betracht.
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Gemäß der Erfindung ist jeder Gasverteilungskanal durch eine Mehrzahl
von in Abständen angeordneten Verbindungskanälen, die bis in eine verhältnismäßig
kühle Zone der Batterie reichen, dort mit einer besonderen jeder Heizwand zugeordneten
Gas:zuführungsleitung verbunden. Die betreffende Gaszuführungsleitung wird ihrerseits
von einer allen Heizwänden gemeinsamen Gashauptleitung gespeist.
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Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Gasverteiltingskanäle
gleichzeitig als Ausgleichkanäle wirken.
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Diese wichtige Funktion einer Wiederverteilung und Ausgleichung der
zugeführten Gase konnten die Gasverteilungskanä 1e bei den bekannten Ofenbauarten
.der eingangs genannten Art mangels Möglichkeit eines Ausgleichs vor C,`bertritt
der Gase in die Heizzuge nicht erfüllen, ob sich nun unter der Heizwand eine für
die Brenner oder Züge gemeinsame Gaszuleitung oder eine in Abschnitte geteilte Gaszuleitung
erstreckte.
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Bei der bisher allgemein üblichen Gaseinführung durch waagerechte
Zuführungsleitungen im oberen Teil der Regeneratortrennwände mußte den Geschwindigkeitsverhältnissen
und den Veränderungen der Gasdichte infolge örtlich verschieden hoher Erhitzung
der Gase durch Abstufung der Düsen in .den senkrechten Kanälen Rechnung getragen
werden, um jedem der aufeinanderfolgenden Züge eine im wesentlichen gleichförmige
Gasmenge zuzuführen.
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Diese Schwierigkeit fällt bei der vorliegenden Erfindung fort.
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Wo andererseits bisher die Zuführungsleitungen unterhalb der Pfeilerwände
der Regeneratorkaminern liegen und unmittelbar durch dort hindurchgeführte senkrechte
Leitungen je mit einzelnen Verbrennungszügen verbunden, sowie an den unteren Enden
metallene Druckregelungsmundstücke vorgesehen sind, werden häufig eine oder mehrere
dieser Düsen durch Schmutz und klebrige Kondensationsprodukte verstopft, die sich
während des Betriebes ansammeln. Infolgedessen wind einigen der senkrechten Züge
die ihnen zukommende Gasmenge entzogen, während an:lere eine erheblich erhöhte Gasmenge
erhalten,
wodurch Unregelmäßigkeiten in der Hitzeverteilung entstehen und unter Umständen
sogar die Züge zum Schmelzen kommen. Auch dieser Übelstand fehlt bei der neuen Anordnung.
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Vorzugsweise sind bei dieser die Gaszuführungsleitungen der Heizwände
außerhalb des Ofens und in der Längsrichtung der Pfeilerwände angeordnet und durch
eine Mehrzahl von vorzugsweise senkrechten Kaniilen mit den Ausgleichkanälen verbunden,
die im wesentlichen dazu parallel und vorzugsweise in dem oberen Teil der Wände
liegen. Die Verbindungskanäle zwischen den Gaszuführungsleitungen und den Ausgleich-Kanälen
können gewünschtenfalls in gleicher Zahl vorhanden sein wie die Züge der entsprechenden
Heizwände, und ihre Verbindungsstellen mit den Ausgleichkanälen sind vorzugsweise
gegen diejenigen 'der Kanäle versetzt, die -die Ausgleichkanäle mit den Heizzügen
verbinden. Gewünschtenfalls können Regelungsmundstücke -vorgesehen werden vorzugsweise
an den unteren Enden der senkrechten Verbindungskanäle zwischen den Zuführungsleitungen
und den Ausgleichkanälen. Bei der neuen Anordnung wird auf einfache Weise die Geschwindigkeit
des Gases, das aus den verschiedenen von der Zuführungsleitung herkommenden Verbindungskanälen
in den Verteilungs- oder Ausgleichkanal strömt, erheblich vermindert. Die Abnahme
der Geschwindigkeit ist proportional der Anzahl und dem Querschnitt der verwendeten
Verbindungskanäle, und der Ausgleich wird ferner durch die versetzte Anordnung der
verschiedenen Gruppen von 1, Z f ,en erleichtert. Wenn bei dieser. Bauart irgendeine
Unregelmäßigkeit der Strömung in irgendeinem der vorzugsweise senkrechten Verbindungskanäle
auftritt, so wird sie die Gleichförmigkeit des Druckes an den die verschiedenen
Züge speisenden Düsen nicht @wesentlich beeinflussen, da die nicht betroffenen Kanäle
die Sch-,v ankung ausgleichen, indem sie dem Ausgleiichkanal eine größere Gasmenge
zuführen. Hierdurch wird im wesentlichen die Gefahr eines Schmelzens der Heizzüge
infolge ungleichmäßiger Gasverteilung beseitigt. Da die Pfei.lerwände unter. kalt
sind und an ihren oberen Enden heiß werden, so ist die Temperatur des Gases in der
Zuführungsleitung im wesentlichen überall gleichförmig, und die Temperatur in den
Verbindungskanälen zwischen der Zuführungsleitung und den Ausgleichkanälen ändert
sich im wesentlichen gleichförmig in jedem von ihnen von unten nach oben, und infolgedessen
-wird durch jeden von ihnen dem Ausgleichkanal Gas von im wesentlichen gleichförmiger
Temperatur zugeführt. Hierdurch «erden Temperatur- und Druckschwankungen, wie sie
bei bekannten Gasverteilungseinrichtungen auftreten, bei der vorliegenden Vorrichtung
ausgeschlossen, da die Temperatur und der Druck des den verschiedenen Zügen zugeführten
Gases im wesentlichen gleichförmig ist, so daß die Notwendigkeit einer besonderen
Regelung mit Hilfe abgestufter Düsen wegfällt.
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Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die
Ausgleichkanäle an einem Ende durch die Außenseite des Mauer- .erkes hindurchgeführt
sind, so daß sie zur Reinigung zugänglich sind und außerdem Außenluft hindurchgeleitet
werden kann, um Kohlenstoff und teerige oder andere aus dem Gas herrührende Ablagerungen
auszubrennen, die sich häufig an hocherhitzten Stellen bilden.
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Außer den angeführten Merkmalen und Zwecken der Erfindung ergeben
sich noch weitere Vorteile in Bau und Betrieb, wie sie sich aus der weiteren Beschreibung
ersehen lassen.
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Die weitere Beschreibung erfolgt mit Bezug auf einen mit der Neuerung
versehenen Becker-Ofen, und zwar aus folgendem Grunde: Wenn auch die bisher beschriebene
Anordnung von allgemeiner Anwendbarkeit ist, ist sie besonders vorteilhaft, wenn
man sie bei einem Ofen benutzt, dessen entgegengesetzte Wandungen mit Zügen versehen
sind, deren obere Enden durch waagerechte Kanäle verbunden sind und bei dem die
waagerechten Kanäle gegenüberliegender Wandungen ihrerseits durch eine Mehrzahl
von Kanälen verbunden sind (Becker-Ofen). Denn in letzterem Falle wird die Gleichförmigkeit
der Temperatur und des Druckes der aus den Zügen einer Wand, austretenden Gase aufrechterhalten,
und die Gase werden in der Querrichtung . zu den Zügen der gegenüberliegenden Wand
:und durch diese hindurchgeleitet, so daß die Gleichförmigkeit der Temperatur und
des Druckes der Gase an entsprechenden Stellen ihrer Wege durchweg aufrechterhalten
wird.
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Dies wirkt sich aber mit Bezug auf die vorliegende Neuerung günstig
aus. Andererseits beeinflußt die letztere wiederum gerade den Betrieb des Becker-Ofens
außerordentlich günstig, wenn man diesen Ofen mit dem üblichen Unterbrennersystem
beheizt. Denn infolge der erfindungsgemäßen Anordnung wird der Fall nicht eintreten,
daß irgendeiner der Brenner dem von ihm gespeisten Heizwandabschnitt nicht die erforderliche
Menge Brennstoff zuführt und dieser betreffende Abschrnitt daher den entsprechenden
Teil ,der Ofenbeschickung während des ganzen Verhohuiigsvorganges
nicht
ausreichend beheizt, weil die Zugumkehr vorwärts und rückwärts nur durch diesen
bestimmten Abschnitt hindurch stattfindet, der infolgedessen dauernd untererhitzt
wird.
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In den Zeichnungen ist beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung in Anwendung auf einen Becker-Ofen dargestellt, ohne daß letztere
auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt wäre.
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Fig. r ist ein senkrechter Schnitt in der Ouerrichtung zur Ofenbatterie
durch eine Heizwand nach der Linie i-i in Fig. 2.
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Fig. -2 ist ein senkrechter Teilschnitt in der Längsrichtung der Batterie.
Der rechte Teil der Figur ist ein Schnitt nach der Linie B-B in Fig. i und der linke
Teil ein Schnitt nach der Linie A-A in Fig. i.
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In den Zeichnungen ist eine Mehrzahl von Heizwänden i i dargestellt,
deren L ängsausdehnung quer zur Batterie liegt, und eine :Mehrzahl von Kokskammern
12, deren Längsausdehnung ebenfalls quer zur Batterie liegt.
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Zur Unterstützung dienen starke Trag-oder Pfeilerwände 13, die sich
quer zur Batterie erstrecken und, wie in Fig. 2 dargestellt, unterhalb der einzelnen
Heizwände i i liegen. Diese Pfeilerwände bilden zusammen mit anderen Wänden gemeinsam
den tragenden Unterbau für den ganzen Oberbau der Ofenbatterie und ruhen selbst
auf einer flachen Platte 1q., die ihrerseits auf Tragwänden 15 liegt, die mit Türen
16 versehen sind, durch die die von diesen Wänden unterhalb des Ofens gebildeten
Gänge zugänglich sind. Diese Gänge sind ferner mit Lüftungsöffnungen 19 versehen.
Jede der Heizwände i i ist mit einer -Mehrzahl von Heizzügen 17 z-ersehen, die in
üblicher Weise mit den Regeneratoren 1S zwischen den Pfeilerwänden 13 und Zwischentragwänden
22 verbunden sind. Jeder Heizzug 17 jeder Heizwand hat an seinem oberen Ende eine
Öffnung 2.4, die zti einem Sammelkanal 25 in der Heizwand führt. In dem Ausführungsbeispiel
sind zwei solche waagerechten Sammelkanäle dargestellt, die mit ihren Enden aneinanderstoßen
und je auf der entgegengesetzten Seite der Batterie liegen. Jeder dieser Sammelkanäle
ist mit dein entsprechenden Sammelkanal der Wand auf der entgegengesetzten Seite
der Ofenkammer durch eine Mehrzahl von Ouerkanälen 26 verbunden. In der Zeichnung
sind drei solche Ouerkanäle für jeden waagerechten Kanal25 dargestellt, jedoch kann
natürlich jede beliebige Anzahl zwischen eins und der Zahl der in den waagerechten
Kanal mündenden Heizzüge benutzt werden.
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Ouer zur Batterie und durch die Lüftungsöffnungen i9 hindurchgehend
liegen an der Decke der Gänge und unterhalb jeder Pfeiler-«-aii#113 Gaszuführungsleitungen
29 und 30 auf beiden Seiten der Batterie. Diese Kanäle führen den verschiedenen
Heizzügen Koksofengas zu, wenn der Ofen mit solchem Gas betrieben wird. Die Verbindungskanäle
31, die an ihren unteren Enden mit den üblichen feuerfesten Düsen 32 versehen sind,
führen zu dem Boden jedes Heizzuges 17, um ihm das Gas zuzuführen. Früher war es
üblich, diese Kanäle unmittelbar mit den Gaszuführungsleitungen 29, 30 zu
verbinden. Diese Verbindung hat aber alle vorher erwähnten Nachteile. Gemäß der
Erfindung sind Strömungsausgleichkanäle 35, 36 vorgesehen, die sich vorzugsweise
durch die oberen Enden jeder Pfeilerwand und auf entgegengesetzten Seiten von deren
Mitte erstrecken und mit denen die Verbindungskanäle 31 an ihren unteren Enden unmittelbar
verbunden sind. Diese Ausgleichkanäle sind mit den Gaszuführungsleitungen 29,
30 durch eine Mehrzahl senkrechter Kanäle -to verbunden, die vorzugsweise
innerhalb der Pfeilerwände liegen und zweckmäßig an ihren unteren Enden mit Regelungsmundstücken
-.i versehen sind, die von den Gängen aus zugänglich sind. Diese Kanäle d.o münden
in die Ausgleichkanäle an Stellen, die zu den Verbindungsstellen der Kanäle 31 versetzt
sind. Hierdurch wird die Neigung des Gases vermieden, unmittelbar und ununterbrochen
aus der Leitung 40 durch eine Leitung 3 z zu strömen; dadurch, daß man das aus den
Kanälen .to austretende Gas auf die obere Wand des Ausgleichkanals auftreffen läßt,
wird die gleichförmige Verteilung des Gases in diesem Ausgleichkanal bewirkt. Durch
die Anwendung einer Mehrzahl von Verbindungskanälen .I0 wird die Geschwindigkeit
des dein Ausgleichkanal zugeführten Gases erheblich vermindert und seine gleichförmige
Verteilung längs des Kanals bewirkt, so daß der Druck in letzterem ausgeglichen
wird. Es ist auch ersichtlich, daß die Verbindungskanäle 40 durch Zonen mit einander
entsprechenden Temperaturverhältnissen hindurchgehen, die unten kälter und oben
heißer sind, so daß die aus den einzelnen Verbindungskanälen austretenden Gase im
wesentlichen die gleiche Temperatur haben. Daraus folgt, daß das Gas im Ausgleichhanal
überall gleiche Temperatur und gleichen Druck hat. Die Anzahl der Verbindungskanäle
kann vorteilhaft gleich der Anzahl der Querverbindungskanäle 26 gewählt «-erden,
wobei beide mit Bezug auf die Heizzüge 17 versetzt sind, obwohl man natürlich auch
irgendeine andere Anzahl von Verbindungskanälen verwenden kann.
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Wenn man die Batterie mit Koksofengas oder anderem brennbaren Gas
betreibt, wird letzteres aus der Hauptleitung M in die Gaszuleitungen
29,
30 geleitet und aus diesen durch die Mundstücke 41, die so eingestellt «-erden,
daß man die gewünschte Verteilung erhält. Die Gase strömen dann durch die Verbindungskanäle
40 -zu den Ausgleichkanälen 35, 36, dann weiter aufwärts durch die Düsen
32 und die Verbindungskanäle 31 zu den Heizzügen 17, w o sie sich mit der den Heizzügen
zugeführten Luft in üblicher Weise verbinden, wie beispielsweise in -der amerikanischen
Patentschrift 1 374 546 beschrieben ist. Die Verbrennungsprodukte strömen vom oberen
Ende der Züge 17 durch die öffnungen a4 in die waagerechten Kanäle 25 und
von dort durch die Querverbindungskanäle 26 zu den Zügen auf der entgegengesetzten
Seite der benachbarten Ofenkammer und von da abwärts durch die Züge nach außen durch
den Abgasregenerator und zu dem Abgaskanal F, wie dies üblich ist.
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Wenn der Ofen mit Generatorgas betrieben wird, so wird er in üblicher
Weise von der Generatorgashauptleitung P gespeist.
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Die Ausgleichkanäle 35, 3b sind an ihren äußeren Enden offen, so daß
man sie reinigen oder Luft zwecks Ausbrennung von Kohlenstoff-, Teer- oder sonstigen
Ablagerungen einführen kann, wie beschri;eab;en. Während des gewöhnlichen Betriebes
sind ihre offenen Enden durch Entkohlungsrohre 45 verschlossen. Da die erwähnte
Luft unter niedrigem Druck eingeführt wird, so hat sie kein Bestreben, durch undichte
Hähne oder infolge anderer mechanischer Mängel oder Fehler im Betriebe in die Gaszuleitung
zurückzutreten, wodurch sich gefährliche Mischungen bilden könnten, wie es möglich
ist, wenn die Luft von unten unter Druck durch die Zuführungsleitung und kleine
metallene für Druckbetrieb eingerichtete Mundstücke eingepreßt wird. Der Ausgleichkanal
kann an einer Stelle liegen, die so ausgewählt ist, daß gewöhnlich keine Neigung
zu Kohlenstoff- oder Teerablagerungen an tiefer liegenden Stellen vorhanden ist,
wodurch die Notwendigkeit einer Reinigung der kleinen darunterliegenden Metallmundstücke
vermieden wird. Zur Entkohlung dienende Luft kann indessen gewünschtenfalls von
unten in üblicher Weise durch die Zuführungsleitungen 29, 30 eingeführt werden.
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In Übereinstimmung mit der als die beste angesehenen praktischen Arbeitsweise
ist bei der Darstellung angenommen, daß die Luft durch Sohlenkanäle ungeteilten
Regeneratoren zugeführt wird, die nach der Umsteuerung zur Ableitung der Abgase
dienen. Die Luft kann indessen auch durch besondere Kanäle und geteilte Regeneratoren.
eingeführt werden. Die besten Ergebnisse werden indessen durch Einführung der Luft
in der zuerst angegebenen Weise -erhalten, weil die iii den ungeteilten Regeneratorkammern
zwischen den Gasen von verschiedener Temperatur entstehenden Überführungsströme
eine schnelle Diffusion hervorrufen, so daß sowohl die Luft als auch nach der Umsteuerung
die Abgase innerhalb solcher Regeneratorkam-. mern schnell überall eine gleichförmige
Temperatur und einen gleichförmigen Druck annehmen, so daß man einen vollkommenen
Ausgleich erhält. Die umständliche bauliche Ausführung und die höheren Baukosten
der weniger wirksamen Einzelkanäle und geteilten Regeneratoren, die keine Vorteile
mit sich bringen, machen daher diese Bauart vom technischen Standpunkt aus nicht
empfehlenswert.