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Vorrichtung zum Verkoken von Kohle o. dgl. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf Verbesserungen an Vorrichtungen zur Verkokung von Kohle o. dgl.
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Die Erzeugung von festem Koks als Rückstand der Verkokung von Kohle
erfolgt zur Zeit entweder mittels eines Verfahrens der Hochtemperaturverkokung oder
eines Verfahrens der Tieftemperaturverkokung.
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Für Hochtemperaturverfahren besteht die Vorrichtung, wie sie z. B.
in Gaswerken angewendet wird, aus einem Retortenofen oder Koksofen, in dessen Ziegelwerk
eine Heizzugtemperatur von über goo° C herrscht. Der gewonnene Koks gilt im allgemeinen
als metallurgischer Koks und fällt, je nach Art der Vorrichtung und Beschaffenheit
der Kohle, verschieden aus.
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Bei Tieftemperaturverfahren bestehen die Retorten im allgemeinen aus
einer Metallkonstruktion, und es ist hier der Hauptzweck, hohe Ausbeuten an Nebenerzeugnissen
zu .erzielen, die gegenüber dem Hochtemperaturbetrieb etwa 8o bis roo % mehr betragen.
Der erzeugte Koks hat ein hohes Reaktionsvermögen, jedoch nicht immer gute Dichtigkeit
und Festigkeitseigenschaften. Die Gasausbeute beträgt der Menge nach etwa die Hälfte
und dem Wärmewert nach etwa 6o % der in Hochtemperaturvorrichtungen .erzielten Gasausbeute.
Die Funktionen der beiden vorstehend angegebenen Gattungen von Vorrichtungen lassen
sich nicht in wirtschaftlicher Weise gegeneinander austauschen; ferner leiden sie
an einer gewissen betrieblichen Starrheit, da sie nur in Beschränkung auf Kohlen
besonderer Beschaffenheit und Korngröße erfolgreich zu betreiben sind. Die aus einer
Kohle entwickelten Produkte sind sowohl nach Menge als auch nach Art von der Verkokungstemperatur
abhängig. Größte Gasausbeute liefert der Hochtemperaturbetrieb, größte Ausbeute
an Nebenprodukten dagegen der Tieftemperaturbetrieb. Das Reaktionsvermögen von Koks
wird durch Tieftemperaturbetrieb, die mechanische Festigkeit aber durch das Arbeiten
bei mittleren Temperaturen begünstigt; für jede Kohlenart gibt es ferner eine spezifische
Mindesttemperatur für die Erzeugung von widerstandsfähigem Koks. Die Art, wie die
Kohle sich aufbläht, sowie das Reaktionsvermögen des Kokses bilden :eine Frage des
Wärmedurchgangs, und es gibt Kohlen, die bei hohen Temperaturenkeineneinwandfreien
Koks ergeben, jedoch um etwa 6oo° C herum einen ausgezeichneten. Koks liefern. Nun
ist das Maß des Wärmedurchgangs im wesentlichen eine Funktion der Ofenbreite, d.
h. der größten Entfernung zwischen den wärmeübertragenden Flächen und der von diesen
am
weitesten entfernten Kohle. Die Bauart der bestehenden Öfen und Retorten zeigt spezifische,
für den Betrieb unveränderliche Maßverhältnisse.
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Während nun allerdings die Temperaturen der Heizzugwände bei dem Hochtemperaturbetrieb
geändert werden können, ist es dabei doch infolge der Wandstärke und des langsamen
Eindringens der Wärme in die Beschickung nicht möglich, bei besonders niedrigen
Temperaturen mit Bezug auf Durchsatz und Gleichmäßigkeit zu wirtschaftlichen Ergebnissen
zu gelangen. Für den Tieftemperaturbetrieb gibt es wiederum eine Höchsttemperatur,
oberhalb deren man nicht arbeiten darf, wenn man nicht der Anlage Schaden zufügen
oder sie sogar zerstören will. Man sieht sich daher bei den verschiedenen Arten
von Ofenanlagen nicht nur auf bestimmte Kohlen, sondern auch auf bestimmte Betriebstemperaturen
beschränkt, woraus sich auf Grund mangelnder Veränderlichkeit der Erzeugnisse gegenüber
den Absatzverhältnissen eine beschränkte Lage ergibt. Zuzugeben ist, daß gewisse
Arten von Ofenanlagen, die nach Korngröße und Beschaffenheit ausgewählte Kohlen
verarbeiten und durch inneren Umlauf heißer Gase erhitzt werden, eine gewisse Beweglichkeit
des Betriebes zulassen; diese Anlagen eignen sich aber nicht für die Behandlung
feinkörniger, bituminöser Kohlen; da sie ferner in ihrer Beschickung größere Kornklassen
von Kohle enthalten müssen, hat der Koks geringe mechanische Festigkeitseigenschaften.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Ofenbauart zu schaffen,
die es ermöglicht, aus einer gegebenen Kohle und im besonderen aus feinkörnigen,
bituminösen Kohlen Koks und Nebenprodukte in jeder gewünschten Abänderung herzustellen.
Dieneue Bauart ist eine solche, daß der Wärmedurch@ gang auf wirtschaftlicher Grundlage
nach Belieben geändert werden kann; es lassen sich daher Kohlen, die in ihrer Beschaffenheit
weitestens voneinander abweichen, in einer einzigen Anlage behandeln, die auf wirtschaftlicher
Grundlage bei hohen, tiefen oder irgendwelchen dazwischenliegenden Temperaturen
betrieben werden kann; dadurch :erhält man bezüglich Beschaffenheit und Anteiligkeit
der Einzelerzeugnisse Bewegungsfreiheit und gewinnt infolgedessen den wirtschaftlichen
Vorteil, sich ändernden Absatzverhältnissen Rechnung tragen zu können. Z. B. wechselt
in Gaswerken der Gasbedarf mit der Jahreszeit; mittels einer Einrichtung gemäß der
Erfindung ist es aber möglich, während der Dauer verminderten Absatzes ,eine geringere
Menge an Gas, dafür aber einen Koks herzustellen, der infolge seines höheren Reaktionsvermögens
einen weit größeren Marktwert hat und sich für praktisch alle die gleichen Verwendungszwecke
wie Kohle und Koks absetzen läßt. Dieselbe Einrichtung vermag naphthalinfreie Teeröle
mit einem Minimum an Pech, also verhältnismäßig hohe Ausbeuten an Motorbetriebsstoff
und Brennöl, zu ergeben, oder sie kann statt dessen auf die Erzeugung hoher Gaserträge,
eines Kokses metallurgischen Charakters sowie von Benzol und Nebenprodukten umgestellt
werden, die als Kohlenteerprodukte allgemein bekannt sind, wobei sich als Begleiterscheinung
ein höheres Pechausbringen ergibt. Diese Vorrichtung ist auch nicht auf eine festgelegte
Kohlenart beschränkt und vermag Kohlen zu verarbeiten, die ein geringeres Bindevermögen
besitzen, als für hohe Temperaturen erforderlich ist.
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Die vorliegende Erfindung ist im besonderen für eine Tieftemperatur-Retortenanlage
nach I 1 l i n g w o r t h solcher Art verwendbar, wie sie in den britischen Patentschriften
223 62q., 22¢ 505 und 245 igo angegeben und an Hand welcher die Erfindung veranschaulicht
und im nachstehenden erläutert ist.
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Diese Ilhngworth-Retortenöfen haben einen Ziegelwerkumbau und einen
oder mehrere Sätze von Metallröhren, welche die Verkokungsretorten bilden und vorteilhaft
so aufgestellt sind, daß jedes schadhaft gewordene Rohr herausgezogen Zver den kann;
außen um den oder die Sätze von Metallretorten erstrecken sich Kanäle aus feuerfestem
Material, die die Züge für die Heizgase bilden. Hauptsächlich betrifft die vorliegende
Erfindung eine derartige Konstruktion eines solchen Retortenofens, daß letzterer
sowohl für Hochtemperatur- als auch für Tieftemperaturverkokung verwendbar ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Metallretorten auf Tragstücke
gestellt, die unten an dem Ziegelwerkumbau abnehmbar befestigt sind, so daß die
Retorten für den Fall einer Hochtemperaturverkokung vollständig herausgezogen werden
können.
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Will man also von Tieftemperaturbetrieb zu Hochtemperaturbetrieb übergehen,
dann werden die Tragstücke entfernt, und jede Metallretorte kann nunmehr durch den
Boden des Retortenofens nach unten herausgezogen werden. Wünschenswert für diesen
Zweck ist, daß zwischen den Seitenflächen der Metallretorten und der Innenfläche
des Ziegelwerkumbaues ein erheblicher Spielraum vorgesehen ist.
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Der Ziegelwerkumbau wird ferner vorteilhaft dadurch abgeändert, daß
man ihn mit dickeren Ziegeln von etwa annähernd 9 cm Dicke baut und seine einen
Verkokungsraum einschließenden Wände nach oben gegeneins
ander neigt,
letzteres, um die Austragung des Brennstoffs bei Verwendung des Retortenofens für
Hochtemperaturbehandlung zu erleichtern.
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Werden die Retorten aus H-förmigen Teilgliedern aufgebaut, so wird
vorteilhaft eine Anordnung verwendet, wonach die Tragstücke mit der Unterkonstruktion
des Retortenofenumbaues abnehmbar verbolzt sind und aus Plattenpaaren bestehen,
die in der Länge den Seiten der Metallretorten entsprechen und zur Aufnahme der
Retorte eine L-förmige Leiste bilden, wobei die beiden L jedes Plattenpaares
nach innen gekehrt sind.
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Bei einer anderen Anordnung können die Retorten von Tragplatten getragen
werden, die auf den Tragstücken ruhen und zur Aufnahme von z. B. zwei Retortenreihen
mit einer Anzahl von Öffnungen versehen sind, wobei sie zur erleichterten Handhabung
über ihre Breite hin in kurze Längen unterteilt sind.
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Oberhalb der Verkokungsretorten befindet sich ein Kanal oder eine
Abzugkammer für die Destillationsgase. Die Kammer kann mit Hilfe einer Kopfplatte
gebildet sein, deren Öffnungen den Ausnehmungen in der Tragplatte entsprechen und
die oberen Enden der Einzelretorten in Stellung bringen und sichern. Die Kammerplatte
ruht auf einer an dem Ziegelwerkumbau in geeigneter Weise ausgebildeten Leiste.
Oberhalb jeder Einzelretorte trägt ein Rahmen heb- und senkbare Türen oder Deckel.
Dieser Türrahmen ruht ebenfalls auf dem Ziegehverkumbau. Andernfalls lassen sich
auch Ringtassen und eine Verschlußplatte verwenden, wie sie in den Abb. 7 und 8
der britischen Patentschrift 244 837 dargestellt sind.
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Die Einzelretorten können ,@entsprecbend der bisherigen Handhabung
der Erfinderin mittels Speiserohre beschickt werden.
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Um von einem Tieftemperaturbetrieb oder der Erzeugung rauchlosen Brennstoffes
zu einer Hochtemperaturverkokung überzugehen, werden der Türrahmen wie auch die
Kopfplatte abgenommen und die Einzelretorten etwas angehoben, um die Grundplatte
von ihrem Gewicht zu entlasten, zu welchem Zweck Hublöcher vorgesehen sein können.
Falls eine Stützplatte verwendet ist, wird diese nunmehr entfernt, indem sie in
der Mitte angehoben und mit der kurzen Seite nach vorn ausgebracht wird. Darauf
werden die Tragstücke nach Lösen der Bolzen von der Unterkonstruktion abgenommen,
wonach die Einzelretorten für das Niederlassen frei sind. In die Unterkonstruktion
werden nunmehr Schließbolzen eingeschraubt, um die Löcher der Haltebolzen für die
Tragstücke wieder zu schließen. Andernfalls können in diese Löcher auch Dampfzuleitungen
eingeschraubt werden, um bei Benutzung des Retortenofens für hohe Temperaturen Dampf
verwenden zu können.
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Wie ersichtlich, bildet die Stützplatte einen falschen Boden oder
einen Bodenabschluß zwischen den Einzelretorten und nimmt während eines Hochtemperaturbetriebsihren
Platz nicht ein. Die Tragstücke, die mit der Unterkonstruktion oder dem Umbau verbolzt
sind, sind ebenfalls auswechselbar, was angesichts der hohen Temperatur, der sie
ausgesetzt werden, für die zweierlei Betriebsweise erwünscht ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner der unterste Heizzug mit
einem Isolierstück ausgestattet, das auf seiner Bodenfläche aufruht und sich über
die ganze Länge das Heizzuges hin bis an jede seiner Seiten heran erstreckt und
den Heizzug gegen die Grundplatte oder die Unterkonstruktion des Retortenofenumbaues
isoliert.
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Dieses Stück kann aus einer oder mehreren Platten geeigneten Materials
bestehen und hat vorzugsweise halbkreisförmigen Querschnitt, um die Hitze abzulenken,
ihr aber den Zutritt zu dem unteren Ende jeder Seitenwand zu ;ermöglichen.
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In der beiliegenden zeichnerischen Veranschaulichung der Erfindung
sind Abb. i ein senkrechter Schnitt eines sowohl für Hoch- als auch für Tieftemperaturbetrieb
verwendbaren Retortenofens, Abb. 2 ein waagerechter Schnitt nach Linie 2-2 in Abb.
i und Abb.3 ein vergrößerter Schnitt, um die Stützplatte und den Bodenverschluß
im einzelnen zu zeigen.
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Abb.4 und 5 veranschaulichen im Aufriß bzw. in schaubildlicher Einzelansicht
eine abgeänderte Ausführung.
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i ist der Retortenofenumbau, und 2 sind die in der Fachsprache als
Konduktoren (Wärmeleiter) bezeichneten Verkokungsretorten für Tieftemperaturverkokung,
deren Querschnitt ellipsoidisch, kreisförmig oder sonstwie gestaltet sein kann.
3 sind die Kanäle (Abb. i, 3 und 4) für die Heizgase. 16 ist der Abzug für
die flüchtigen Stoffe.
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Bei der vorliegenden Erfindung ruhen die Konduktoren 2 an ihren unteren
Enden auf Stützplatten a (Abb. i bis 3), die mit Ausnehmungen b gleichen Umrisses
wie die Retorten versehen sind. Nach der Darstellung sind sie darauf eingerichtet,
zwei Reihen von Konduktoren zu tragen. Zur erleichterten Handhabung können sie in
der Querrichtung so in Abschnitte geteilt sein, daß jeder Abschnitt zwei solcher
Konduktorpaare trägt. Die Platte- na ruhen auf Tragstücken c, die an einem Teil
der Grundplatte oder Unterkonstruktion d mittels Bolzen e abnehmbar befestigt
sind.
Für diesen Zweck können die Tragstücke mit Federn e1 in entsprechende Nuten des
Teils d eingreifen. Die Teiled werden mit dem Ziegelwerkumbau gemeinsam ausgeführt
oder, wie dargestellt, daran befestigt. Sie haben ferner die geeignete Ausrüstung
zum Anbringen des Bodenverschlusses und können, ebenso wie die Tragstücke c mit
einer Auswärtsbiegung oder Verjüngung f versehen sind, auch ihrerseits entsprechend
gestaltet sein, um zusammen mit dem Bodenverschluß eine wirksame Abdichtung herzustellen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die Innenwände g des Retortenofenumbaues
gegeneinander geneigt sind und an ihren oberen, Enden einen Sitz für eine Kopfplatte
h bilden, die entsprechend den Ausnehmungen in den Stützplatten a mit Öffnungen
versehen ist. Oberhalb jeder Retorte sind Bedienungstüren i angeordnet, die in den
Sitzen eines an dem Umbau befestigten Rahmens j ruhen.
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Die vorstehend beschriebene Anordnung, wonach für die Unterstützung
der Konduktoren die Platten a vorgesehen sind, ist in erster Linie für die Verwendung
von Konduktoren kreisförmigen Querschnitts bestimmt.
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Die Konstruktion gemäß den Abb. q. und 5 ist im besonderen mehr für
die Verwendung bei Konduktoren aus H-förmigen Abschnitten bestimmt; dabei werden
die Retorten z an ihren unteren Enden unmittelbar auf die Tragstücke c gesetzt.
Letztere haben eine Leiste k von im wesentlichen gleicher Länge wie die Seitenflächen
oder senkrechten Teile der H-Konduktoren.
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Der Ziegelwerkumbau ist aus Feder- und Nutsteinen l errichtet, die
vorzugsweise solche Dicke haben, daß sie je eine annähernd 9 cm starke Wand ergeben.
Die eine Kammer für Hochtemperaturbehandlung einschließenden Wände sind nach oben
gegeneinander geneigt. Die Heizkanäle sind zwischen zwei senkrechten Steinschichten
dadurch gebildet, daß jeder Heizzug durch einen Ziegel m abgetrennt wird, der quer
liegt und in beide Schichten eingebaut ist.
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Auf der Bodenplatte a des untersten Heizkanals liegt ein Isolierstück
o, das aus einer oder mehreren Platten geeigneten Materials besteht und halbkreisförmigen
Querschnitt hat, um die Hitze abzulenken, ihr aber den Zutritt zu dem unteren Ende
jeder Seitenwand zu ermöglichen. Die Platten o reichen über die ganze Länge des
Heizkanals und isolieren ihn gegen die Bodehplatte tt, die ihrerseits gegen die
eigentliche Grundplatte bzw. gegen den Unterbau des Ofens durch ein Zwischenstück
p isoliert ist.
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Wenn man beim Betrieb der Anlage von Tieftemperatur- auf Hochtemperaturverkokung
übergehen will, dann werden die Konduktoren von ihren Tragstücken abgehoben, worauf
letztere entfernt werden, um die Konduktoren nach unten herausziehen zu können.
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Man ersieht außerdem, daß auf Grund der vorliegenden Erfindung die
Tragstücke für die Metallretorten von der Grundplatte bzw. dem Unterbau des Retortenofens
getrennt sind, was an sich schon den Vorteil ergibt, daß die Tragstücke erneuerbar
sind; eine solche Erneuerung ist manchmal erforderlich im Hinblick auf die Hitze,
der die Tragstücke ausgesetzt sind.