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Drehbarer Kammerofen Die Erfindung betrifft einen drehbaren Kammerofen
zur Destillation von Stein- oder Braunkohle bei niederer oder hoher Temperatur mit
einer Hohlachse in der Längsrichtung des Ofens zum Zuführen von Brenngas und Abführen
der verbrannten Gase sowie einer die Hohlachse umgebenden Trommel, in der wechselweise
die Kammern zur Heizung und Destillation enthalten sind. Die bekannten Ofen dieser
Art gestatten nicht die Verarbeitung beliebiger, etwa feuchter, staubförmiger, backender
oder blähender Kohle zu kalibriertern, gleichmäßigem Koks oder Halbkoks unter gleichzeitiger
Gewinnung von fraktionierten Nebenprodukten ohne Verunreinigungen.
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Demgegenüber besteht das Wesen des drehbaren Kammerofens gemäß der
Erfindung, der eine Verarbeitung beliebiger Kohlearten gestattet, darin, daß zwischen
je zwei unabhängigen Destillationskammern, welche radial in vorteilhaft keilförmige
und am Ofenumfang verschließbare Teilräume für entsprechende Kalibrierungsformen
gegliedert sind, entweder wechselweise je eine entsprechend unterteilte Niederschlagskammer
und eine unabhängige Heizkammer oder jedesmal zusammen eine entsprechend unterteilte
Niederschlagskatnmer und eine unabhängige Heizkammer um die Hohlachse angeordnet,
die Teilräume der Niederschlagskammern, entsprechend der Anordnung der von der Hohlachse
in jede Heizkammer mündenden Brenner in axialen Reihen mittels voneinander unabhängigen
Sammelrohren zusammengefaßt und entweder das Hohlachsensystem, das Kammersystem
oder ein Hilfsverteilersystem jeweils einzeln oder in jeder wählbaren Zusammenstellung
drehbar sind.
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Die Hohlachse enthält außer der Brenngaszuleitung und Abgasleitung
eine von den Abgasen gleichzeitig mit den Brenngasen nach dem Regenerativprinzip
beheizte Brennluftleitung und mündet in jede der Heizkammern mit Brennern, Brennlufteinlaß,
Trenn-und Verteilerarmen, Abgasauslaß ein.
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Die Kalibrierungsräume der einzelnen Destillationskammern sind in
bezug aufeinander versetzt, um das Ein- und Austragen des Gutes bzw. der Kalibrierungsformen
in und aus den Kalibrierungsräumen bei ununterbrochener Bewegung der Anlage zu ermöglichen.
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Die Sammelrohre stehen unter Zwischenschaltung von Trennkammern mit
einzelnen in der Verlängerung der Hohlachse vorgesehenen Ableitungen für die verschiedenen
Destillationsprodukte in Verbindung.
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Durch eine derartige Anordnung des Gutes wird die Gewinnung von gleichartigem,
kalibriertem Halbkoks erreicht, und zwar bei langsamer und methodischer Aufheizung,
was
eine günstige Fraktionierung der Destillation zur Folge hat.
Durch die Anordnung des zu behandelnden Gutes derart, daß seine Temperatur an jeder
Stelle in jeweils bestimmten Zonen des Ofens annähernd die gleiche ist, können aus
diesen Bereichen gleichartige Destillationsprodukte geliefert werden, und zwar getrennt
von denen anderer Zonen des Ofens.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt die Abb. i einen drehbaren Kammerofen, zum Teil im Längsschnitt,
zum Teil in Ansicht. Abb.2 ist ein Querschnitt nach A-B der Abb. i.
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Abb. 3 ist ein Querschnitt nach C-D der Abb. i.
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Abb.4 ist ein Querschnitt nach E-F der Abb. r.
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Abb. 5 ist ein Querschnitt nach G-H der Abb. i.
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Abb. 6 ist ein Schnitt durch eine zur Aufnahme der Kohle bestimmte
Form.
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Eine starr gelagerte Mittelachse i des Ofens (s. Abb. i, 2) trägt
ein sektorartig unterteiltes Rohr 16. Die Sektoren 3 und 4 dienen zum Durchleiten
des Frischgases und der Verbrennungsluft zu den Brennern 7, während die verbrannten
. Gase durch den Sektor 2 abgeführt werden, so daß das Rohr als Verteiler wirkt.
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Das Rohr 16 kann zur Einleitung einer Drehbewegung dienen und gegen
die Mittelachse durch Speichen 5 abgesteift sein.
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Am Ende der Hohlachse 16 treten die destillierten Gase und die Teere
aus der Kondensations- und Abscheidekammer aus, wie weiter unten noch näher erläutert
wird.
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Die durch den Kanal 2 austretenden verbrannten Gase geben ihre Wärme
an die in den Kanälen 3 und 4 -einströmenden Brenngase sowie die Verbrennungsluft
ab.
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Die Brenngase werden in einer Mischdüse 6 mit warmer Verbrennungsluft
vereinigt und gelangen so zu den Brennern 7. Durch eine Öffnung 8 kann zusätzliche
Warmluft eintreten, die Wärme aus dem Halbkoks bei dessen Abkühlung aufnimmt.
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Der Verteiler besitzt zwei Ansätze g und i o. Durch den Ansatz g werden
die verbrannten Gase von der Verbrennungsluft getrennt, der Ansatz io dient dazu,
die heißen Brenngase zur Erzielung einer gleichmäßigen Heizung am Ofenrand entlangzuführen,
bevor sie durch die Öffnung i i in den Kanal :2 und den Kamin abziehen. Dieser zur
Wäirmeverteilung dienende Ansatz i o kann gegebenenfalls mehrere Arme aufweisen.
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Die Ofentrommel 12, die von unteren Rollen 34 aufgenommen und durch
in Zahnungen 36 eingreifende Schnecken 35 in Drehung versetzt wird, besteht aus
einer Wechselanordnung von Einzelkammern, die - bei waagerechter Drehachse - folgendermaßen
aneinandergereiht sind: Niederschlagskammer 13, Destillationskammer 14, Verbrennungskammer
15, Destillationskammer 14, Niederschlagskammer 13, Destillationskamrr:er
14, Verbrennungskammer 15, Destillationskammer 14, Niederschlagskammer 13 usw. Wenn
die Drehachse des Ofens jedoch senkrecht gerichtet ist, so folgen jeweils Niederschlagskammer
13, Destillationskammer 14, Verbrennungskammer 15 regelmäßig aufeinander.
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Der Verteiler und die Ofentrommel können aus Gußeisen, Eisen, Stahl,
aas feuerfesten oder beliebigen anderen Baustoffen hergestellt sein.
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An den Seitenwänden der Ofentrommel sind Abdichtungen 37 angeordnet,
die ein Eindringen von Luft zwischen die Ofentrommel und den Verteiler verhindern.
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Die Abb.2, 3 und 4 zeigen jeweils einen Schnitt durch eine Verbrennungskammer
15, eine Destillationskammer 14 und eine Niederschlagskammer 13.
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Die Verbrennungskammer 15 stellt einen freien Ringraum dar, in dem
sich lediglich der Lochreihenbrenner 7 und die Ansätze g, i o des Verteilers bewegen.
Das in der Kammer 15 verbrennende Gas-Luft-Gemisch erhitzt die Wände der Destillationskammern.
In der Außenwand der Verbrennungskammer befinden sich Schauöffnungen i7.
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Eine größere Öffnung 18 gestattet eine Regelung der Gas- und Warmluftzufuhr
zur Beeinflussung der Temperatur.
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Die Destillationskammer 14 ist in eine Reihe von Einzelzellen ig zerlegt,
die zur Aufnahme von Formen 32 (s. Abb. 6) mit der zu destillierenden Kohle dienen.
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Diese Formen werden nur von der Seite geheizt, die an der Verbrennungskammer
15 anliegt. Wie die Abb. 6 zeigt, wird die Kohle in der Form mit einem durchbrochenen
Deckel 2o abgedeckt, der ein Aufblähen der Kohle verhindert, aber ein Entweichen
der Gase und Teere gestattet. Wenn der Ofen mit seiner großen Achse senkrecht gerichtet
ist, ist die Abdeckplatte 2o überflüssig.
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Die Zellen ig werden durch Türen 21 abgeschlossen, die mit geeigneten
Sperrgliedern dicht zugeschlossen werden. Ein Verlagern oder Verschieben der Formen
in den Zellen wird durch Vorsprünge der Zellenwände verhindert, die die Formen in
den Destillationskammern festhalten.
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Die Abscheidekammer 13 ist durch Zwischenwände 22 in den Zellen ig
der Destillationskammer 14 in entsprechende Abteile
zerlegt. Die
Zellengruppen, die sich jeweils im gleichen Destillationszustand befinden, stehen
durch Abscheiderohre 23 für die Gase und Teere in Verbindung. Jedes Abscheiderohr
23 führt zu einer Drehkammer 24, in die die Gase und Teere abfließen.
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Eine Fördervorrichtung 25 dient zum Ausbringen der Formen mit dem
Halbkoks oder Stückkoks. Eine andere Fördervorrichtung 26 führt die wieder mit Kohle
gefüllten Formen zur Beschickungsstelle des Ofens.
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Falls die Ofentrommel liegend angeordnet ist und sich allein dreht,
werden beim normalen Betrieb nach Einsetzen der gefüllten Formen die Heizgase durch
den Sektor 3 und die Verbrennungsluft durch den Sektor q. des Verteilers zugeführt.
Die jeweils einströmende, regelbare Gasmenge mischt sich in der Düse 6 mit einer
ebenfalls regelbaren Menge warmer Verbrennungsluft undgelangt dann zu den Brennern
7. Ein anderer Teil der warmen Verbrennungsluft tritt durch die ebenfalls veränderlich
einstellbare Öffnung 8 hindurch.
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Die Brenngase bestreichen nun die Wände der Destillationskammern,
umziehen den Ansatz io und treten dann in den Kanal 2 des Verteilers ein, von wo
sie dem Kamin zugeführt werden.
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Die Kohle in den Zellen i9 der Destillationskammern 1q. befindet sich
in verschiedenen Zuständen der Verkokung, je nach der Stellung der Kammern. Befindet
sich die Kohle in der Nähe der Brenner, so ist sie bereits zu Koks oder Halbkoks
verkokt, während die in der Nähe der Austrittsöffnungen für die verbrannten Gase
befindliche Kohle erst ihren Wassergehalt abzugeben beginnt. Die einzelnen Abscheiderohre
23 enthalten somit gänzlich verschiedene Produkte: Wasserdampf, fast reine Gase
sowie Teere von verschiedenem Gehalt.
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Die Abscheiderohre 23 für die Gase und Teere führen zu der Drehkammer
24, die durch eine Stopfbüchse 27 auf der Achse i 6 abgedichtet ist. Durch Hähne
28 an den Rohren 23 können die zu entleerenden von den zu beschickenden Kammern
getrennt «-erden, so daß in die Drehkammern 24. keine Luft eindringen kann.
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Der Teer oder das Wasser jeder Destillationsstufe fließt in eine Vorlage
29 und wird mittels einer Saugpumpe durch ein Rohr 30 abgezogen, das die Mittelachse
16 durchsetzt und in einen Teersammelbehälter führt.
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Die teerfreien Gase werden ebenfalls abgesaugt, und zwar durch eine
Mittelöffnung 31 der Achse 16 und entweder in einen Rekuperator oder unmittelbar
in einen Gasometer geschickt. Von dem Gasometer aus werden sie wieder zur Beheizung
der Öfen herangezogen. Während dieses gesamten Betriebes dreht sich die Ofentrommel
sehr langsam. Wenn eine Zellengruppe i 9 bei der Fördervorrichtung 25 angelangt,
wird die Drehbewegung stillgesetzt, die Türen 2 i der entsprechenden Zellen der
Destillationskammern geöffnet und die den Halbkoks oder Stückkoks enthaltenden Formen
auf die Transporteinrichtung gebracht, von wo sie zur Entleerungs- und schließlich
wieder zur Beschickungsstelle gelangen.
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Die Formen werden nach erneuter Füllung durch die Fördervorrichtung
26 wieder dem Ofen zugebracht und in entsprechende Zellen eingeführt (s. Abb. 3).
Die Ofentrommel wird in Drehung versetzt, bis die nächstfolgende Zellengruppe in
die gleiche Stellung gelängt, und die Entleerung und Beschickung erfolgt in der
gleichen Weise wie vorher.
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Die Formen können auch bei ununterbrochenem Betrieb nacheinander entnommen
werden, so daß die Ofentrommel zum Entleeren und Beschicken nicht stillgesetzt werden
muß. Jede Form wird beim Erreichen der entsprechenden Transporteinrichtung ausgebracht
und wieder eingeführt.
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Der Kammerofen kann schließlich auch leicht gegen die Waagerechte
geneigt werden, um den Ausfluß der Teere zu erleichtern. Dabei können die Fördervorrichtungen
25 und 26 dieser Neigung folgen.
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Die Heizung ist wirtschaftlich und praktisch dank der Wiedergewinnung
des Wärmeinhaltes aus den verbrannten Gasen und dem Stück- oder Halbkoks. Auch ist
die Bedienung infolge der zweckmäßigen Einrichtung äußerst einfach und leicht. Infolge
der Beheizung der Destillationskammern nur von einer Seite und der starren Einlagerung
der Kohle in den Zellen wird Halbkoks von bester O_ualität erhalten.
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Man kann guten Koks, selbst Hüttenkoks, erhalten und dabei alle Nebenprodukte
der Tieftemperaturverkokung gewinnen, während man in gewöhnlichen Koksöfen mit derselben
Kohle nur schlechten Koks erhalten würde. Diese Vorteile werden infolge dei# Zusammenpressung
der Kohle in den Formen, der langsamen Beheizung, die ein langsames Ausscheiden
des Teeres mit sich bringt, und der zweckmäßigen Abkühlung erreicht. Die Heizung
jedes Ofens kann gesondert geregelt werden, da man die Menge des einzuführenden
Gases und der Verbrennungsluft geeignet wählen kann.
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Das Ofeninnere ist durch Öffnungen in den Wänden der Destillationskammern
zugänglich, so daß die Abscheidekammern gereinigt werden können.
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Die Nebenprodukte werden in besonderer Reinheit erhalten, da weder
ein Einströmen
von Luft noch von verbrannten Gasen in die Abscheidekammern
zu befürchten ist.
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Die Destillation kann abgestuft werden, um den größten Teil an Phenolen
auszuscheiden und die Beschaffenheit des Teeres zu verbessern. Diese abgestufte
Destillation kann sogar sehr weit getrieben werden, wenn man die Anzahl der Vorlagen
29 in der Drehkammer 24 erhöht.
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Die Stärke der Halbkoksplatten und die Stückgröße des Kokses ist veränderlich.
Es genügt die Höhe der durchbrochenen Abdeckplatte 2o der Form 32 zu verändern.
Die Abdeckplatte kann mittels leicht lösbaren kegeligen Zapfens 33 befestigt werden
(Abb. 6).
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Eine beschädigte Form kann ohne weiteres ausgewechselt und die durchbrochene
Abdeckplatte bei jedem Ausbringen gereinigt werden.
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Die Einrichtung gestattet die Anwendung von Kohlenmischungen, Fett-
und Magerkohle, Fettkohle und Koksasche, Schlamm usw., wofern die Mischung genügenden
Zusammenhalt hat.
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Die Anwendung von Braunkohle zur Gewinnung von Halbkoks ist hier ohne
weiteres möglich, da das Zusammenbacken während der Verkokung nicht stört. Mit dem
Ofen ist vor allem deshalb eine große Ausbeute zu erzielen, da etwa der dritte Teil
des gesamten Ofenraumes von verkokender Kohle eingenommen wird.
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Der Betrieb des Ofens bedarf nur geringer Energie, da die Widerstände
unbedeutend sind.
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Infolge der Drehung des Ofens und der leichten Beschickungs- und Entleerungsmöglichkeit,
ferner infolge der besonderen Anordnung von Füll- und Ausbringstellen für die Formen
ist nur eine geringe Handarbeit notwendig.
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Im dargestellten Beispiel ist der Verteiler starr, die Ofentrommel
mit den Formen drehbar gelagert. Es kann aber auch bei gleicher Wirkungsweise die
Ofentrommel mit den Formen starr gelagert sein, während sich der Verteiler dreht.
Welcher dieser Teile auch drehbar angeordnet ist, stets wird die in dem angegebenen
Beispiel geschilderte günstige Heizung der Ofentrommel erreicht.
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Wenn etwa bei starr gelagertem Ofen die Formen drehbar sind oder bei
starr gelagerten Formen der Ofen drehbar ist, so muß - um das Beschicken und Entleeren
zu ermöglichen - die Ofenwand bogenförmig ausgeschnitten und im Ausschnitt eine
Sondervorrichtung angeordnet sein, um entweder die Form festzuhalten oder ihr eine
entsprechende Vorschubbewegung zu erteilen. In diesen Fällen muß die Form ringförmig,
nicht unterbrochen und durch Wände unterteilt sein, um Halbkoks oder Stückkoks zu
gewinnen.
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Wenn sich der Verteiler mit dem Ofen dreht, so erfolgt die Zuleitung
von Gas und Luft durch ein Rohr, das im Mittelpunkt des Ofens liegt. Die Verteilung
erfolgt von einer Haube, von der die Zuführungsrohre zum Ofen abzweigen. Das Entweichen
von Gas wird durch Wasservorlagen verhindert.
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Es ist sogar möglich, daß die drei Teile Verteiler, Ofentrommel und
die Formen starr gelagert sind. Dann muß allerdings der Verteiler mehrteilig ausgebildet
sein, und die Heizflamme muß - durch ständigen Zündwechsel der einzelnen Zweige
des Verteilers -wandern können. Um die beschriebene günstige Heizung ausführen zu
können, genügt es, die Anordnungen für die gegenseitige Erwärmung von Luft und Gas
entsprechend durchzuführen. Man kann dann auf die Vorkammern verzichten und den
ununterbrochenen Betrieb verwirklichen.
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Zusammenfassend kann man sagen, daß, wie auch die einzelnen drehbaren
Teile des Ofens (Verteiler, Ofentrommel, Form, selbst die Brenner) ausgestaltet
sein mögen, diese Bestandteile immer so ausgestaltet werden können, daß sie ihrem
Zweck entsprechen.