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Verfahren und Einrichtungen zur Beheizung eines Koksofens Die Erfindung
bezieht sich auf Retortenkoksöfen und im besonderen auf Verfahren und Einrichtungen,
um die Zuführung gasförmiger Mittel zu Koksofenbatterien zu steuern.
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Das eine der Erfindungsmerkmale besteht darin, daß für die Zuführung
gasförmiger Mittel zu Koksofenbatterien eine Verfahrensweise geschaffen wird, wonach
die Wärmeverteilung in letzteren, wenn das Maß oder die Geschwindigkeit der Verbrennung
in ihnen verhältnismäßig niedrig ist, über eine gegebene Periode hin im wesentlichen
gleichmäßig sein kann.
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Weiter bezweckt die Erfindung, ein Verfahren für Zuführung der Verbrennungsmittel
zu Koksofenbatterien in wechselnden Mengen zu schaffen, mit Hilfe dessen die Gesamtmenge
derjenigen entspricht, die für den Verkokungsvorgang notwendig ist, und ferner eine
nahezu gleichmäßige Verteilung in höherem Grade erreicht wird, als wenn die Zuführung
gleichbleibend erfolgte.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht in Einrichtungen, um
die Zuführung von Verbrennungsmitteln zu Retortenkoksöfen innerhalb vorbestimmter
Grenzen periodisch zu verändern, wobei die über eine gegebene Periode hin zugeführte
Gesamtmenge dieser Mittel diejenige ist, die zur Durchführung des Verkokungsvorganges
erforderlich ist. Schließlich hat die Erfindung Einrichtungen zum Gegenstande, um
die Brenngas- und Luftmengen, die zwecks Verbrennung in den Heizwänden von Koksofenbatterien
herangeführt werden, periodisch und gleichzeitig zu ändern. -Für den Betrieb von
Retortenkoksöfen unter Anwendung von - Koksofengas oder Schwachgas, wie Erzeugergas,
zur Unterbefeuerung der Öfen besteht bezüglich der Verteilung dei- Verbrennungswärme
geringe oder keine Schwierigkeit, wenn die Öfen nur mit einer verhältnismäßig kurzen
Verkokungsdauer arbeiten, wie z. B. einer Dauer von 15 bis 16 Stunden für die Erzeugung
von Hochofenkoks. In manchen Fällen kann es jedoch erwünscht sein, die Verkokungsdauer
auf eine Periode von z. B. 24 bis 30 Stunden zur Erzeugung von Gießereikoks
zu verlängern.
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Bei Verwendung der längeren Verkokungsdauer verringert sich natürlich
die den Heizwänden der Batterie zuzuführende Brennstoffmenge erheblich, weil die
Verkokungsgeschwindigkeit sich im umgekehrten Verhältnis zur Verlängerung der Verkokungsdauer
ändert. Wenn die Menge an Brenngas entsprechend den Anforderungen verringert wird,
verkürzen sich die Flammen in den Heizzügen. Es wurde nun festgestellt, daß die
senkrechte Wärmeverteilung in den Heizwänden unter diesen Umständen nicht gleichmäßig
ist
und ein Teil der Beschickung früher als andere Teile der Beschickung verkokt wird.
Diese ungleichmäßige Wärmeverteilung beeinträchtigt die Güte .des Kokses und bildet
infolgedessen einen unerwünschten Umstand.
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Die Erfindung bietet eine Anordnung, um die Wärmeverteilung in senkrechter
Richtung in beinahe vollständiger Gleichmäßigkeit zu erzielen, während die Gesamtwirkung
insofern die gleiche ist, daß eine lange Verkokungsdauer erreicht wird. Bei dieser
Anordnung wird die Zufuhr von Gas und Luft zu den Heizwänden von Koksofenbatterien
periodisch geändert. Während eines Teiles der Beheizungsperiodenfolge ist die Zufuhr
sowohl von Gas als auch von Luft geringer als die erforderliche Durchschnittsmenge.
Während des nächsten Teiles der Periodenfolge liegt die Zufuhr von Gas und Luft
genügend hoch über der erforderlichen Durchschnittsmenge, daß die Heizwirkung die
gleiche ist, als wenn die Zufuhr gleichbleibend wäre und der Durchschnittsmenge
entspräche.
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Der Erfolg besteht darin, .daß die senkrechte Wärmeverteilung, während
sie in jeder der beiden obenerwähnten Perioden nicht gleichmäßig ist, doch in einer
gegebenen Periodenfolge im wesentlichen gleichmäßig ist. Diese Verfahrensart bewirkt
daher eine gleichmäßige Verkokung der'Beschickung im ganzen. Dementsprechend verbessert
sich die Güte des Kokses.
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Die Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnungen
aus nachstehender Erläuterung.
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Abb. i ist eine teilweise schematische Darstellung von Stromkreisen
und Apparaten zur Steuerung der Gaszufuhr einer Koksofenbatterie.
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Abb.2 ist eine ähnliche Darstellung von Stromkreisen und Apparaten
zur Steuerung der Luftzufuhr einer Koksofenbatterie.
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Abb. 3 ist ein Querschnitt durch einen Abhitzehauptkanal nach Linie
III-III in Abb. 2. Abb. 4 zeigt gewisse Apparateteile nach Abb. 3 im Grundriß.
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Abb.5 ist eine schematische Darstellung des Systems der Erzeugergaszufuhr
für mehrere Koksofenbatterien.
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Abb.6 ist ein Strömungsschema für Erzeugergas entsprechend dem Verfahren
gemäß der Erfindung.
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Abb_ 7 ist eine schematische Darstellung der Einrichtung zum Abführen
der Abgase aus mehreren Koksofenbatterien.
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Abb. 8 ist ein Strömungsschema der Luftzufuhr für Perioden, die den
Perioden gemäß dem Schema nach Abb. 6 entsprechen.
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In Abb. i ist ein Teil einer Erzeugergashauptleitung i dargestellt,
der mit einer Drosselklappe 2, versehen ist. Letztere wird durch einen Hebel 3 gesteuert,
der an der Außenseite der Leitung i gelagert ist. Der Hebel 3 wird durch einen Elektromagneten
.4 gesteuert, der ihn in seine oberste Lage bewegt, bei der die Drosselklappe 2
offen steht. Der Hebel 3 wird durch ein Gewicht 5 in die dargestellte Neigungslage
gezogen, bei der die Drosselklappe teilweise geschlossen ist. Ein Anschlag 6 begrenzt
die Drehung des Hebels 3 durch das Gewicht 5.
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Der die Drosselklappe 2 steuernde Elektromagnet 4 wird durch ein Uhrwerk
7 gesteuert, das, auf einem geeigneten Schaltbrett 8 angebracht ist und periodisch
die Wicklung 9 eines Schalters io anregt und wieder stromlos macht. Der Schalter
steuert die Kraftstromzufuhr durch Leitungen i i und 12, die mit irgendeiner geeigneten
- (nicht dargestellten) Stromquelle für Gleichstrom verbunden sein können und zu
Leitungen 13 und 14 führen, die mit dem Elektromagneten 4 verbunden sind. Der Stromkreis
der Wicklung 9 geht über die Leitungen 15 und 16 und kann mit Wechselstrom gespeist
werden, der über Leitungen 17 und i8 von irgendeiner geeigneten (nicht dargestellten)
Quelle kommt.
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Das Uhrwerk 7 kann irgendeine Bauart haben, wie sie zum Schalten elektrischer
Stromkreise üblich und geeignet ist, und kann für irgend beliebige Perioden eingestellt
werden. Bei dem dargestellten System ist das Uhrwerk aus Zweckmäßigkeitsgründen
so gezeichnet, wie es für Perioden von 15 Minuten eingestellt ist, die einer Hälfte
jeder Umkehrperiode entspricht. Eine Umkehrperiode bildet die Hälfte einer Beheizungsperiodenfolge
für eine Koksofenbatterie.
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In den Abb. 2, 3 und 4 ist dargestellt, wie die Wirkungsweise des
Uhrwerks unter Vermittlung gewisser damit in Beziehung gebrachter Teile dazu herangezogen
wird, die Strömung der Abgase durch die üblichen Züge oder die Abgashauptleitung
einer Koksofenbatterie zu steuern. Die vorhin mit Bezug auf Abb. i erwähnten Leitungen
13 und 14 sind ferner mit einem Elektromagneten 2o verbunden. Dieser ist durch ein
Glied 21 mit einem Hebe122 verbunden, der einen in der Hauptableitung 24 angebrachten
Schieber 23 (Drehschieber) steuert. Der Schieber 23 wird in die teilweise geschlossene
Stellung, wie sie in Abb. 4 veranschaulicht ist, durch ein Gewicht 25 gezogen, das
mit _ dem Hebel 22 durch ein Seil 2,6 verbunden ist. Letzteres läuft über
Scheibenräder 27.
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Dieser Mechanismus arbeitet wie folgt: Wenn der Elektromagnet 2o erregt
wird, veranlaßt er, daß der Schieber 23 in volle Offen-Stellung gebracht wird. Wird
der Elektromagnet stromlos, dann bringt das Gewicht 25 die betreffenden Teile in
die Lage zurück, die
der teilweise geschlossenen Stellung des Schiebers
23 entspricht. Der letztere regelt den gewöhnlich durch den Kamin erzeugten Zug
und damit auch den Grad der Saugung, der auf die Luft ausgeübt wird, die durch die
üblichen Luftkammern der Batterie eintritt. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Zug
oder die Saugwirkung am größten ist, wenn sich der Schieber 23 in vollständiger
Offenlage befindet sowie daß in einer gegebenen Zeit weniger Luft in die Batterie
hineingesaugt werden kann, wenn der Zug durch teilweises Schließen der Klappe erniedrigt
wird.
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In den Abb. 5 und 7 ist das Zufuhrsy stem und das zum Abführen der
Abgase dienende System einer Koksofenbatterie schematisch veranschaulicht. Eine
Erzeugergas-Hauptleitung 29 ist mit zwei Abzweigungen versehen, von denen jede z.
B. die Hauptleitung i gemäß Abb. i bilden kann. jede Zweigleitung r ist mit einer
Drosselklappe 2, die wie bei der Einrichtung nach Abb. i elektrisch gesteuert wird,
und außerdem mit einem handgesteuerten Ventil 30 versehen. Längs jeder Seite
der Batterien 32 und 33 verläuft eine Hauptleitung 31 zur Zuführung von Erzeugergas
durch die üblichen Gaskammern hindurch zur Verbrennung in der Batterie.
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Gemäß Abb.7 sind längsseitig zu den Batterien 32 und 33 Abgas-Sammelleitungen
24 angeordnet, wie sie an Hand der Darstellung in Abb. 2, 3 und 4 erläutert sind.
Die Leitungen 24 - haben an ihren aneinanderliegenden Enden einen der elektrisch
gesteuerten Schieber 23 und einen handgesteuerten Schieber 34. Eine Sammelleitung
35 verbindet die Abgas-Sammelleitungen oder Kanäle 24 mit dem Schornstein 36.
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Die Abb.6 und 8 veranschaulichen die prozentualen Strommengen von
Erzeugergas bzw. Luft während der Betriebsperioden der Drosselventile :2 und Schieber
23. Es sei angenommen, daß die Durchschnittsmenge von Gas und zur Verbrennung erforderlicher
Luft über eine gegebene Periode hin ioo "/o ausmache. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird die Gasmenge z. B. auf 75 °/o der Durchschnittsmenge erniedrigt und
diese Strömungsgeschwindigkeit für eine Periode von 15 Minuten oder ein Viertel
einer Beheizungsperiodenfolge beibehalten.
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Während der gleichen Periode wird das Volumen der Luft entsprechend
erniedrigt. Während der folgenden 15 Minuten bzw. des folgenden Viertels der Beheizungsperiodenfolge
befinden sich die Ventile zur Steuerung des Erzeugergases und die Schieber zur Regelung
des Kaminzuges in Offenstellung, und die Gas- und Luftmengen betragen 12,5 °/o der
erforderlichen Durchschnittsmenge. Wenn am Ende der halben Heizungsperiodenfolge
Umsteuerung erfolgt, umfaßt die Arbeitsfolge bei entgegengesetzter Gasströmungsrichtung
in den Koksofenbatterien zwei Perioden, die mit den soeben für die andere Hälfte
der Heizungsperiodenfolge beschriebenen Perioden übereinstimmen.
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Während die Abweichungen von dem Durchschnittsmaß der Zuführung von
Verbrennungsmitteln zu der Batterie beispielshalber sowohl oberhalb als unterhalb
des Durchschnitts als gleich angegeben sind, ist aber zu bemerken, daß die Abweichungen
auch ungleich sein können und daß solche ungleichen Abweichungen durch Abweichungen
in den bezüglichen Periodenlängen, in denen die betreffenden Geschwindigkeiten herrschen,
ausgeglichen werden können. Indem mit Bezug auf die vorstehend beschriebene Verfahrensausführung
verschiedene Werte angegeben sind, so handelt es sich bei diesen Werten doch nur
um Beispielsangaben, und die Werte können entsprechend den Betriebsbedingungen verschiedentlich
abgeändert werden.
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Es ist zwar beispielshalber die Verwendung von Erzeugergas angegeben
worden; die Erfindungsgrundsätze sind jedoch auch auf andere Arten von Brenngasen
anwendbar.
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Durch die Anordnung der selbsttätigen Einrichtungen zur periodischen
Veränderung des den Batterien zugeführten Volumens von Gas und Luft wird das vorteilhafte
Ergebnis erzielt, daß eine gleichmäßigere senkrechte Verteilung der Verbrennungswärme
gesichert wird, als dies möglich wäre, wenn eine gleichmäßige Menge von Gas und
Luft zugeführt werden würde. Die in dieser Weise gesicherte gleichmäßige Wärmeverteilung
bietet die Gewähr dafür, daß die gesamte Beschickung in gleicher Zeit vollständig
verkokt und die Güte des Kokses wegen des gleichmäßigen Verhältnisses, in dem die
Verkokung erfolgt, verhältnismäßig hoch ausfallen wird.