DE52206C - Universal-Koksofen. - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 10: Brennstoffe.

Dr. C. OTTO in DAHLHAUSEN und FRITZ W. LÜRMANN in OSNABRÜCK.

Universal-Koksofen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 22. October 1889 ab.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die Möglichkeit zu bieten, dieselben Koksöfen zu verwenden:

1. für alle Sorten Kohlen, welche in Oefen nach System Coppee,Otto und ähnlichen, d. h. bei unterbrochenem Betrieb verkokt werden können, also:

a) für reine Fettkohle,

b) für Fettkohlen mit geringem Zusatz von mageren Kohlen;

2. für alle Sorten Kohlen und Kohlenmischungen, welche in Oefen. nach System Lürmann, d.h. bei ununterbrochenem Betrieb verkokt werden müssen, also:

a) für Mischungen von Fettkohlen mit bedeutendem Zusatz von mageren Kohlen,

b) für halbfette" Kohlen,

c) füs alle Mischungen dieser Kohlensorten und

d) für Mischungen von Kohlen mit Rückständen der Theerdestillation (Kohlenpech etc.)

i. Unterbfochener Betrieb.

Bei Verwendung von fetten Kohlen werden diese bei der Anordnung der Universal-Koksöfen nach Fig. 1, 2 und 3 durch /₂/₃ und /₄ eingefüllt; /_x wird geschlossen gehalten. Die sich entwickelnden Gase treten, nachdem ihnen bei Bedarf schon durch Z₄, also im Ofen, etwas erwärmte Verbrennungsluft zugeführt ist, durch V₁ und V₂ in den Raum S₁, in welchen durch Z₁ und Z₂ die ferner nöthige vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt wird.

Die durch Z₄ zugeführte Luft dient lediglich zur Vorverbrennung der an der Oeffnung von Z₄ vorbeiströmenden Gase und veranlafst keinen Abbrand an Koks im Ofen.

Die Erwärmung der Luft in Z₁ und Z₂ bewirkt eine Abkühlung des feuerfesten Materials, welches in den Ofentheilen, welche Z₁ und Z₂ berühren, am meisten zu leiden hat, und dessen Erhaltung ohne diese Abkühlung schwer hält.

Aus S₁ fallen die brennenden Gase durch die Wandkanäle 1 bis 6 hinunter in den Sohlkanal S₃, steigen in den Schächten 7 bis 15 auf, ziehen durch S₂ und die Schächte 16 bis 24 nieder in den Sohlkanal S₄ und gelangen von dort in den Abhitzekanal S.

Wenn die in S₁ verbrannten Gase, bevor sie die Schächte 16 bis 24 erreichen, schon so abgekühlt sind, dafs sie für den guten Betrieb der Oefen diese Schächte und damit die Seitenwände nicht nehr genügend heizen können, wird die dritte Gasentnahme durch v» mit Luft-Zuführung durch Z₃ in Betrieb genommen und durch dieselhe so viel Gase zur Verbrennung in S₂ gebracht, als die Erhitzung des neben den Schächten 16 bis 24 liegenden Ofentheiles erfordert.

Da V₃ näher am Abhitzekanal 5 liegt, werden möglichst viel Gase diesen nächsten Weg benutzen wollen. Weil diese Gase aber am wenigsten ausgenutzt werden, so mufs der Verbindungskanal zwischen V₃ und S₂ durch Einlegen feuerfester Steine so weit verengt werden, dafs hier nicht mehr Gase austreten können, als der Betrieb erfordert. Wie viel Gase hierzu nöthig sind, ist nach einiger Beobachtung leicht festzustellen.

Diese Beobachtung geschieht sowohl zur Beurtheilung der Gasentnahme, als auch für die Verbrennung und die richtige Abmessung der Luftmengen, also für die Führung des ganzen Betriebes durch die Gucklöcher g_x und g_v

Die in Fig. ι, 2 und 3 gezeichnete Anordnung des Universal-Koksofens wird bei Kohlen mit einem Gasgehalt von _+ 20 pCt. die Benutzung von v₃ nicht erfordern.

Die kleinen Aenderüngen an V₃ sind, ohne den Ofengang zu stören,, in wenigen Minuten ausführbar.

Bei der in Fig. 4 gezeichneten Anordnung der Universal-Koksöfen ist der Weg der Gase und Verbrennungsproducte ein längerer, indem dieselben in der Ofenwand dreimal hinunter und zweimal hinaufsteigen.

Die Gasentnahme V₃ ist hier so angebracht, dafs sie in den' Kanälen ι ο bis 24 wirkt.

Bei der in Fig. 5 gezeichneten Anordnung der Universal-Koksöfen liegt der Abhitzekanal S oben auf den Oefen und führt dementsprechend der Zug die Verbrennungsproducte in der Wand zweimal hinunter und zweimal hinauf.

Diese Gase, welche durch V₃ austreten, wirken hier in der zweiten Hälfte des Ofens. Welche' von diesen Zuganordnungen anzuwenden ist, hängt von localen Verhältnissen ab und kann nur für jeden einzelnen Fall entschieden werden.

Weil bei den Universal-Koksöfen die Oeffnungen zur Gasentnahme im Scheitel des Ofengewölbes liegen, eignen sich diese Oefen auch besonders zum Zusammendrücken der Füllung im Ofen bei sonst unverändertem Betrieb.

Bei dieser Art des Betriebes werden zunächst durch /₄ einige Wagen voll Kohlen in den Ofen gefüllt und fest gegen die geschlossene Thür am Entleerungsende geprefst; dann werden weiter durch f₃f₂ und schliefslich durch J₁ Kohlen eingefüllt und festgedrückt, so dafs auch der letzte Theil der Füllung auf der Maschinenseite festgedrückt werden kann, was bei Koksöfen bisheriger Anordnung unmöglich ist. Dafs es trotzdem bei dieser Betriebsweise ermöglicht wird, in Oefen bisheriger Anordnung eine wesentlich magerere Beschickung zu gutem Koks zu verarbeiten, als dies ohne Druck möglich, ist bekannt, wie auch dafs das Ausbringen an Koks dadurch erhöht wird.

2. Ununterbrochener Betrieb.

Einen besseren Erfolg in der Verarbeitung einer möglichst mageren Beschickung hat man jedoch, wenn man diese Universal - Koksöfen nach System Lürmann, d.h. ununterbrochen betreibt, wobei jedesmal nur ein Theil der Ofenfüllung auf der Entleerungsseite als fertiger Koks ausgedrückt, während an der Beschickseite eine entsprechende Menge Kohlen eingedrückt wird.

Bei Anwendung dieser Betriebsweise ist die gröfste Magerkeit der Kohlenbeschickung möglich, weil die Oefen nie ganz entleert, d. h. abgekühlt werden, und weil der Betrieb so geführt wird, dafs die frisch hinzukommenden Kohlen immer in den heifsesten Theil des Ofens fest hineingeprefst werden.

Bei diesem Betrieb sind die Fülllöcher f₂ f_s und f_i überflüssig, werden also geschlossen.

An der Maschinen- oder Beschickseite mufs die Thür in die Oeffnung des Ofens passen und durch eine einfache Vorrichtung an der Kopfplatte der Koksausdrückmaschine leicht zu befestigen und davon wieder zu lösen sein. .

Der Ofen wird in Zwischenräumen von etwa 12 Stunden mit drei bis fünf Wagen Kohlen, jeden zu etwa 400 kg, beschickt.

Die Wagen werden vorher auf dem Geleise über J₁ bereit gestellt.

Soll ein Ofen beschickt werden, so wird die Maschine vor denselben gefahren, die Kopfplatte der Maschine wird bis gegen die Thür vorgeschoben, daran befestigt, diese durch die Maschine etwa 900 mm vorangedrückt und wieder zurückgezogen.

Durch /j werden nun die Kohlen aus dem ersten Wagen in den entstandenen leeren Raum eingefüllt; die Maschine schiebt dann die Thür und die Kohlen etwa 900 mm voran und zieht die Thür wieder zurück.

Ebenso wird der Inhalt des zweiten Wagens eingefüllt, voran- und festgedrückt.

Der Inhalt des dritten Wagens wird aber nur etwa 600 mm vorangedrückt; dann wird die Thür durch die Maschine zurückgezogen, so dafs in dem entstehenden leeren Raum der Inhalt des vierten und letzten W^Tagens nicht ganz Platz findet und noch etwas Kohlen im unteren Theil des Füllloches f_x steht.

Jetzt wird die Thür nur etwa 1 50 mm vorwärts geschoben, was genügt, um diese letzten Kohlen festzudrücken. Die Thür wird hierauf von der Maschine gelöst und durch irgend eine Vorrichtung festgestellt, also vor Zurückgehen und Umfallen geschützt.

Während des Beschickens ist die Thür am Koksaustritts-, also Entleerungsende des Ofens offen, und schiebt sich jedesmal eine der eingefüllten Kohlenmenge entsprechende Menge Koks heraus.

Es ist zu dem Zwecke nothwendig, dafs an der Entleerungsseite die Hüttensohle niedriger liegt als die Ofensohle, welcher Anordnung man in_ neuerer Zeit bei allen Arten von Koksöfen den Vorzug giebt.

Je nachdem mehr oder weniger Koks im Ofen gar ist, beschickt man auch mehr oder weniger Kohlen.

Bei gutem Betrieb und halbmageren, gasarmen Kohlenmischungen (mit etwa 14 pCt. Gas) wird man in der Regel in 12 Stunden ί 500 bis 2 000 kg Kohlen in den Universal-Koksöfen verkoken können.

Diese Leistung kann bei Verwendung von Mischungen von Magerkohlen mit Steinkohlenpe.ch erheblich gesteigert werden.

Bei diesem ununterbrochenen Betrieb ist die Gasentnahme durch V₃ unnöthig, kann sogar schädlich wirken, da es bei diesem Betrieb

darauf ankommt, die Temperatur an der Beschickseite bis reichlich zur Hälfte der Ofenlä'nge so hoch als möglich zu halten, während im übrigen Theil des Ofens die Wände ohne Schaden erheblich kälter sein dürfen.

V₃ wird deshalb beim ununterbrochenen Betrieb der Universal-Koksöfen durch Einlegen eines Steines in die Verbindung zwischen V₃ und S₂ geschlossen; ebenso wird der Luftkanal Z₃ geschlossen.

Es treten nun sSmmtliche Gase durch V₁ und V₂ aus, nachdem sie durch Z₄ schon im Ofen mit etwas Luft gemischt sind, wodurch sowohl die Temperatur erhöht, als auch eine Graphitbildung vermieden wird, welche V₁ und V₂ verstopfen würde.

In V₁ und V₂, event, auch in S₁, tritt durch Z₁ und Z₂ die zur vollkommenen Verbrennung der Gase nöthige Verbrennungsluft erwärmt ein, und ist durch g₁ und g₂ auch hier zu sehen, ob der Betrieb richtig geführt wird.

Dies ist der Fall, wenn die Temperatur in dem neben den Zügen ι bis 6 liegenden Ofentheil des Ofens, in welchem sich die frischen Kohlen befinden, am höchsten, neben Zug 7 bis 15 wenig niedriger gehalten wird.

Aus den im Ofen von der vorhergehenden Beschickung verbliebenen Kohlen ist während und nach der Beschickung frischer Kohlen die Gasentwickelung in vollem Gange.

Es tritt also durch die Beschickung keine Unterbrechung des Betriebes ein, und die Abkühlung, welche durch die verhältnifsmäfsig geringe Menge frischer Kohlen herbeigeführt werden könnte, bleibt durch die vollkommene Verbrennung der heifsen Gase aus den in der Entgasung befindlichen Kohlen mit heifser Luft ohne Einflufs auf den Gang des Ofens.

Wenn aufserordentlich magere Mischungen (mit etwa 12 bis 14 pCt. Gas) verkokt werden müssen, dann führt man · die Verbrennungsluft, um ihre eine höhere Temperatur zu geben, durch eine Reihe von Kanälen k, welche unter der Sohle der Oefen angeordnet sind.

Es ist dann aber immer anzurathen, die Möglichkeit offen zu halten, dafs die Luft sowohl du'rch die gezeichneten Kanäle k, Fig. 4, und dann durch Z₁ und Z₂, als auch nur durch Z₁ und Z₂ gehen kann, wobei diese unmittelbar mit der äufseren Luft in Verbindung gesetzt werden. Zu dem Ende würden beide Luftzuführungen mit Schiebern zu versehen sein, die nach Bedarf geöffnet oder geschlossen werden können.

Wenn die Luft schon unter der Sohle sehr sark erhitzt ist, kann sie -in Z₁ und Z₂ nur sehr wenig abkühlend wirken.

Beim Zusammentreffen der sehr heifsen Luft mit den heifsen Gasen in S₁ wird sich aufserdem eine so hohe Temperatur entwickeln, dafs das umliegende Mauerwerk ohne entsprechende Abkühlung nicht dauernd Stand halten kann.

Bei einem solchen Betrieb ist demnach eine besondere Aufmerksamkeit darauf zu richten, dafs man, bevor das Mauerwerk zu heifs wird, die Züge Z₁. und Z₂ mit der äufseren Luft in Verbindung setzt. Auch kann man die oben erwähnten Schieber der Luftzuführungen so stellen, dafs eine Mischung von heifser und kalter Luft in S₁ eintritt.

Es kann demnach die Temperatur in diesem Raum S₁ nach Bedarf erhöht oder erniedrigt werden.

Selbst solche Universal-Koksöfen, welche für gewöhnlich mit sehr mageren Mischungen als_s. Lü rm a nn - Oefen betrieben werden sollen, setzt man zweckmäfsig mit Fettkohlen in Betrieb, wenn nöthig unter Benutzung von V₃. Wenn dann einige Male fette Kohlen beschickt sind, d. h. wenn die Oefen heifs genug sind, geht man zum Lürmann-Betrieb über. ,

Diese Art der Inbetriebsetzung ist besonders anzurathen, wenn gasarme Kohlenmischungen verwendet werden sollen.

Wenn bei dem Betrieb mit solchen Mischungen eine zu grofse - Abkühlung eines Ofens vorkommt, ist es ebenfalls räthlich, denselben einige Male mit Fettkohlen zu beschicken.

Bei sehr gasreichen mageren Kohlen ist eine derartige Vorsicht weniger nöthig.

Aus Vorstehendem ergiebt sich, dafs die Anwendung der Construction der Universal-Koksöfen vor bekannten Oefen folgende Vortheile bietet:

ι. Man ist unabhängig von den Eigenschaften der zu verkokenden Kohlen. Die fettesten sowohl als die magersten Kohlen, diejenigen mit hohem oder niedrigem Gasgehalt, alle können in diesen Universal-Koksöfen verkokt werden und können zu diesen Zwecken die weitgehendsten Aenderungen der Betriebsführung sofort und ohne Störung des Betriebes vorgenommen werden, und zwar einfach dadurch, dafs die Führung des letzteren entsprechend obiger Beschreibung verändert wird.

2. Diese Universal-Koksöfen bieten die Möglichkeit, durch eine einfache Luftführung sowohl einen heifsen Gang wie ein hohes Ausbringen zu erreichen und dabei zugleich durch die Erwärmung der Luft in den Wandungen des Ofens selbst die gefährdetsten Theile des feuerfesten Materials vor dem Schmelzen zu schützen.

3. Bei den Universal-Koksöfen ist der Mangel vieler sonst guter Oefen vermieden, der dadurch entsteht, dafs ein Theil der Gase in den Zügen des Ofens einen für eine vortheilhafte Ausnutzung zu geringen Weg zu machen hat und deshalb gröfstentheils erst im -Abhitzekanal S verbrennt, d. h. für den Betrieb des Koksofens verloren ist. Bei aller! Oefen, bei welchen die Gasentnahme durch auf die ganze Ofenlänge vertheilte Löcher geschieht, ist dieser Uebelstand nicht zu vermeiden, und ebensowenig ist. bei denselben zu vermeiden, dafs einzelne

Züge zu viel, andere zu wenig Gase abführen, also auch an verschiedenen Stellen des. Ofens verschiedene Temperaturen herrschen, und infolge dessen das Garwerden des Ofens nicht gleichmäfsig erfolgt.

Bei diesen Universal-Koksöfen dagegen ist eine richtige Vertheilung der Gasentnahme und der Luftzuführung an bestimmten Stellen, also voUkommeneVerbrennung, gleichmäfsigeTemperatür und damit richtige Entgasung in leichtester Weise zu bewirken und im Erfolg zu beobachten.

4. Veranlafst 'die Anlage dieser Universal-Koksöfen nicht mehr¹ Kosten als die anderer, z. B.Coppee'scher, Otto'scher, Lürmannscher Oefen.

Der Betrieb mit Gewinnung der Nebenproducte kann in diesen Universal - Koksöfen ebensowohl nach dem unterbrochenen Betrieb (Co ρ pee, Otto u. s. w),, als nach dem un-, unterbrochenen Betrieb (L ür mann) geführt werden.

In jedem dieser Fälle werden für den Betrieb mit Gewinnung der Nebenproducte die Gasaustrittsöffnungen V₁ V₂ und V₃ geschlossen.

Die Gase treten alsdann aus dem Ofen durch g in die Theervorlage t, Fig. 6, gelangen von da in die Condensationsapparate und werden von dem Exhaustor oder mittelst eines gut ziehenden Schornsteins je nach der Stellung der in den Hauptgaszuleitungsröhren befindlichen GashähneüT^J und H², Fig. 7, abwechselnd in die Gaszuleitungsröhren R¹ und R² geführt. Aus R¹ und i?² gelangen die Gase unter die Sohle eines jeden Ofens durch kleine Gaszuführungsrohre r¹ und r² (Fig. 6 und 7).

Der Gang des Betriebes der Oefen mit Gewinnung der Nebenproducte ist folgender:

i. Steht der Hahn H¹ des Gaszuleitungsrohres R¹ so, dafs die Gase, welche von der Condensation zurückkehren, in das Zuführungsrohr K ¹ und durch r¹ in den Sohlkanal s ^l treten (Fig. 6 und 7), so mufs gleichzeitig die Wechselklappe n>, Fig. 8, so gestellt werden, dafs die Luft, welche zur Verbrennung der. Gase dienen soll, von dem Regenerator B¹ in den Sohlkanal s^l strömt. '

In s¹ findet also in diesem Falle die Verbrennung statt; deren heifse Producte steigen in einem Theil der Schächte der Seitenwände in die Höhe, und -zwar in dem gezeichneten Falle in sechs Schächten, sammeln sich in dem darüber angeordneten Kanal S₂, Fig. 7, fallen in den nächsten (sechs) Schächten der Seitenwand herunter, sammeln sich in dem Sohlkanal s³, steigen in ferneren (sechs) Schächten der Seitenwand in die Höhe, sammeln sich in dem darüber befindlichen Kanal A₄, um durch die letzten Schächte in der Seitenwand in den Sohlkanal S₅ und dann in den Regenerator B² zu gelangen.

Nachdem die Abhitze die Steinausfüllung in Z?² erhitzt hat und so abgekühlt ist, gelangt dieselbe durch die Kanäle -D² in den Abhitzekanal S (Fig. 6 und 8).

- 2. Wird der Gashahn H¹ geschlossen, der Gashahn H^ dagegen geöffnet und die Luftwechselklappe umgestellt, so gelangen die Gase durch i?² und. r₂ nach r₆, die Luft ebenfalls durch B² nach :s₅, und findet dann hier die Verbrennung statt. Die heifsen Verbrennungsproducte gelangen in der Richtung, welche der oben beschriebenen entgegengesetzt ist, in den Regenerator B\ dessen Steinausfüllung sie erhitzen. Die so abgekühlten Verbrennungsproducte gelangen durch die Kanäle D¹ und den Abhitzekanal S zum Schornstein.

Claims (1)

1. Pate nt-An Spruch:

   Universal-Koksofen, bei welchem zwecks Ermöglichung eines unterbrochenen sowohl, als eines ununterbrochenen Betriebes in ein und demselben Ofen und zur Erleichterung der Umwandlung der einen in die andere Betriebsweise die Einrichtungen so getroffen sind, dafs:

   a) die Hauptmenge des. Gases durch zwei bis drei Oeffhungen V₁ V₂ nahe am Ende des Ofens an der Maschinenseite in den. Kanal S₁ und unter Umständen auch Gas durch die Oeffnung V₃ in .der Nähe der Ofenmitte in¹ den Kanal S₂ tritt;

   b) die Luftkanäle Z und Z₂ zur Erwärmung der Verbrennungsluft und zum Schutz der gefährdetsten Stellen des feuerfesten Mauerwerkes gegen das Schmelzen durch Abkühlen der letzteren dienen;

   c) dieVerbrennungsproducte durch dieSchächte ι bis 24 zickzackförmig nieder und herauf, sowie durch die Sohlkanäle S₃ und S₄ geführt werden, wobei zur Aenderung dieser Richtung nur der obere Kanal S₂ als Vermittler dient;

   d) Luft durch Z₄, also durch das Gewölbe in den Entgasungsraum geführt wird, so dafs kein Koksabbrand veranlafst, wohl aber die Bildung von betriebsstörenden Graphitansätzen verhindert und zugleich wesentlich zum heifsen Ofengang beigetragen wird;

   e) die wichtigsten Zuführungskanäle und Oeffnungen für Gas V₁ V₂ V₃, für Luft Z₁ Z₂ Z₃ und Z₄, sowie für Verbrennungsproducte ^ _und s₂ im oberen Theil des Ofens liegen, also leicht, verändert und leicht wieder hergestellt werden können, ohne den Betrieb zu stören.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.