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Kammerofen zur Koks- und Gaserzeugung für wahlweise Beheizung durch
Starkgas oder Schwachgas Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Koksofen mit senkrechten
Heizzügen und je einem Binderkanal in jeder Bindertrennwand sowie in verschiedenen
Höhenlagen angeordneten, nach beiden Seiten ausmündenden Auslässen der Binderkanäle
in die Heizzüge.
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Erfindungsgemäß wird dieser Regenerativ-Koksofen so ausgebildet, daß
die Binderkanäle abwechselnd mit einem Gas- und Luftregenerator verbunden sind,
so daß die Schwachgas-und Luftzuführung bzw. die Abgasabführung lediglich durch
die Binderkanäle erfolgt.
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Dabei kann zweckmäßig jeder Heizzug zur Ermöglichung der wahlweisen
Beheizung mit Schwachgas oder Starkgas in bei Verbundöfen an sich bekannter Weise
mit einer besonderen Starkgaszufuhr versehen sein. Vorteilhaft werden ferner die
lichten Öffnungsweiten der Auslässe der einen Gruppe von Binderkanälen verschieden
von den lichten Öffnungsweiten der Auslässe der zweiten Gruppe von Binderkanälen
ausgebildet.
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'.Ulan hat bereits einen Koksofen mit Regenerativfeuerung, senkrechten
Heizzügen sowie Luft- und Gaszuführungskanälen und in verschiedener Höhenlage angeordneten,
nach beiden Seiten ausmündenden Auslässen der Kanäle in die Heizzüge in Vorschlag
gebracht. Bei der bekannten Anordnung liegen aber die Vertikalkanäle nicht in Bindertrennwänden,
sondern in einer Mittelwand, die bei dieser Ofenkonstruktion mit sogenannten doppelten
Heizwänden durchlaufend angeordnet ist. Bei dieser Anordnung liegen die Luft- und
Gaszuführungskanäle so nahe aneinander, daß eine Vermischung von Gas und Luft durch
waagerechte Fugen eintritt. Dies führt zur Schädigung des Mauerwerks durch Flammenbildung
an den Vermischungsstellen.
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Demgegenüber wird erfindungsgemäß in jeder Bindertrennwand nur je
ein Kanal angeordnet, die Kanäle für Luftzufuhr einerseits und für Gaszufuhr andererseits
werden also nicht paarweise in ein und derselben Bindertrennwand zusammengelegt.
Sie werden zwar gruppenweise zusammengefaßt, bleiben dabei aber doch im einzelnen
voneinander getrennt, so daß ein Vermischen von Luft und Gas in Spalten oder Fugen
des Mauerwerks unbedingt ausgeschlossen ist. Irgendwelche Undichtigkeiten in den
waagerechten Fugen würden hier nur einen unschädlichen Austritt von Luft oder Gas
in den benachbarten Heizzug bewirken. Bei dieser Anordnung ist man auch in der Stärkebemessung
der Bindertrennwände nahezu unabhängig, während man bei der bekannten Konstruktion
genötigt ist, verhältnismäßig sehr große Mauerstärken anzuwenden, wenn man die Gefahr
der Vermischung nur einigermaßen vermeiden will.
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Als weiterer Vorteil tritt bei der Ausbildung eines Regenerativ-Koksofens
nach der Erfindung eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer der Bindertrennwände
ein. Man kann sagen, daß der Erfindungsvorschlag den Gedanken der abwechselnden
Anordnung von Luft- und Gaskanälen in den Bindertrennwänden
erst
praktisch möglich macht. Bei Regeneratorenbetrieb hat man nämlich regelmäßig mit
verhältnismäßig sehr hoher Vorwärmung zu rechnen. Dementsprechend sind auch die
Flammentemperatur und die Beanspruchungen des von den Flammen umhüllten Mauerwerks,
insbesondere der Bindertrennwände, die nicht in der Lage sind, Wärme abzugeben,
sehr hoch. Durch den Zugwechsel beim Regenerator tritt nun eine regelmäßig wiederkehrende
Ruhepause für das hochbeanspruchte Mauerwerk der Bindertrennwände ein. Andererseits
ist die hohe Temperatursteigerung, die in den Regeneratorkammern möglich ist, außerordentlich
förderlich als Triebmittel, um in den Kanälen einen gehörigen Auftrieb und einen
schnellen Durchsatz der Heizmittel ohne Übertreibung des an den Heizwänden angreifenden
Schornsteinunterdrucks zu ermöglichen. Ein hoher Schornsteinzug hätte den Nachteil,
daß Destillationsgase aus den Kammern in die Heizwände gesaugt` würden. Der starke
Auftrieb, der bei einem Regenerativ-Koksofen eintritt, ermöglicht nun im vorliegenden
Falle wieder eine sparsame Bemessung der in den Bindertrennwändenliegenden Kanäle,
so daß dieselben ohne allzu starke Schwächung des Bindermauerwerks angeordnet werden
können.
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Die Erfindung bedeutet also einerseits für die Anwendung der Regenerativfeuerung
bei Kammeröfen zweifellos einen Fortschritt und erschließt andererseits erst die
Möglichkeit, die gewünschte Höhenverteilung von Luft und Gas in wirtschaftlicher
Weise und unter Schonung der Bindertrennwände durchzuführen.
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Die Zeichnungen stellen als Ausführungsbeispiel einen liegenden Koksofen
mit senkrechten Heizzügen und mit längs zur ganzen Ofenbatterie verlaufenden tunnelartigen
Regeneratoren dar. Abb. i ist ein nur die linksseitige Hälfte des Koksofens umfassender
senkrechter Längsschnitt, der teils durch die Heizwand nach Linie A-B, teils durch
die Ofenkammer nach Linie C-D der Abb. 2 und 3 gelegt ist; Abb. 2 ist ein senkrechter
Querschnitt nach der Linie E-F und Abb. 3 ein gleichartiger Querschnitt nach der
Linie G-H der Abb. i; Ab. q. ist eine Grundrißdarstellung als waagerechter
Schnitt nach Linie J-K der Abb. i.
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Der Koksofen ist ein Regenerativ-Koksofen mit Unterteilung der Heizwand
in zwei im Zugwechsel betriebene Hälften, bei dem in üblicher Weise jeweils die
eine Heizwandhälfte von aufsteigenden Verbrennungsgasen beheizt wird, während die
andere Heizwandhälfte von absteigenden Abgasen durchzogen wird, die nach den Regeneratoren
abströmen. Die zwischen den Ofenkammern x befindlichen Heizwände besitzen senkrechte
Heizzüge h, die von unten her beflammt werden. Unterhalb jeder Heizwand befinden
sich, jeweils von den Außenseiten bis zur Ofenmitte reichend, ein Gasverteilkanal
a mit Düsen b, der mit einer sich über die ganze Ofenbatterie erstreckenden
Zufuhrleitung g für Starkgas verbunden ist, und zwei Sohlkanäle c und d. In den
Fundamenten unterhalb der Sohlkanäle c und d sind für jede Ofenhälfte zwei Regeneratoren
v und w vorgesehen, die sich gemäß der üblichen tunnelartigen Bauweise in der Längsrichtung
der Ofenbatterie erstrecken. Hierbei ist der Regene# rator v durch senkrechte
Querwände t (Abb. 2) so unterteilt, daß dadurch jeder Heizwand eine Einzelkammer
zugeordnet wird, während der Regenerator w einen einzigen ungeteilten Raum bildet.
Oben stehen die Einzelkammern des Regenerators -v durch Schächte y mit sämtlichen
Sohlkanälen c (vgl. Abb. 2), der Regenerator w dagegen durch Schächte
z mit sämtlichen Sohlkanälen d in Verbindung (vgl.Abb 3,). Jeder der beiden
Regeneratoren v bzw. w arbeitet mit dem entsprechenden symmetrisch in der anderen
Ofenhälfte angeordneten, ganz gleichartigen Regenerator im Zugwechsel zusammen.
Unten liegt parallel zu dem Regenerator v über seine ganze Länge hinweg ein mit
ihm durch Querkanäle verbundener Sammelkanal y; parallel zu dem Regenerator w liegt
gleichartig angeordnet ein mit ihm gleichartig verbundener Sammelkanal s. Der Regenerator
v ist außerdem an eine über die ganze Batterielänge reichende Zufuhrleitung P für
Schwachgas durch die Zweigleitungen q angeschlossen.
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Die Sohlkanäle c und d dienen in demjenigen Betriebsstadium, wo die
betreffende Heizwandhälfte durch aufsteigende Verbrennungsgase beheizt wird, zur
Verteilung der aus den Regeneratoren v und w abziehenden vorgewärmten
Heizgase bzw. Verbrennungsluft über die Heizwandlänge auf die einzelnen Heizzüge
lt. Die hierzu erforderliche Verbindung der Sohlkanäle c und d mit
den Heizzügen lt wird nun gemäß der Erfindung durch senkrechte, in den Heizwandbindern
in und n (Abb. i) ausgesparte Kanäle i und y hergestellt, die je mit
mehreren in verschiedenen Höhenlagen angeordneten Auslässen o und u versehen und
durch Zweigkanäle e und f an die Sohlkanäle c und d angeschlossen
sind. Hierbei ist die Anordnung getroffen, daß jeweils die Binderkanäle i der ungeradzahligen
Binderwände in mit den Sohlkanälen c und den Regeneratoren v, dagegen die Binderkanäle
j der abwechselnd dazwischen liegenden geradzahligen Binderwände n'mit den Sohlkanälen
d und Regeneratoren w in Verbindung stehen.
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Eine Besonderheit der vorgenannten erfindungsgemäßen Anordnung besteht
ferner noch darin, daß die lichten Öffnungsweiten der Auslässe o der einen Gruppe
von Binderkanälen i verschieden von den lichten Öffnungsweiten der
Auslässe
it der anderen Gruppe von Binderkanälen y sind. Die Bedeutung dieser Besonderheit
wird weiter unten erläutert werden.
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Um die Betriebsweise des vorbeschriebenen Koksofens zu erläutern,
sei als erstes Beispiel angenommen, daß die Beheizung mittels Schwachgases erfolgt
und daß die in Abb. i und 4 gezeichnete Ofen- bzw. Heizwandhälfte durch aufsteigende
Verbrennungsgase beheizt wird. In diesem Falle ist die Zufuhrleitung g für Starkgas
von den Gasverteilkanälen ct abgeschaltet, so daß die Kanäle a unbenutzt liegen,
der Regenerator v dient zur Vorwärmung des Heizgases, der Regenerator w zur Vorwärmung
der Verbrennungsluft. Der Sammelkanal r des Regenerators v in Abb. i ist nach außen
hin abgeschlossen. Das Heizgas wird aus der Zufuhrleitung P mittels der Zweigleitungen
q in den Regenerator z, eingeleitet, hierin vorgewärmt und durch die Schächte y
in die Sohlkanäle c überführt, von denen aus es sich durch die Abzweigkanäle c,
die Binderkanäle i und deren Auslässe o in die einzelnen Heizzüge h, und zwar in
verschiedenen Höhenlagen, verteilt. Die Verbrennungsluft wird durch den Sammelkanal
s in Abb. i, der am Ende der Ofenbatterie an eine Umsteuervorrichtung angeschlossen
ist und hier mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht, herangebracht, in den
Regenerator w übergeleitet, hier vorgewärmt und durch die Schächte z in die
Sohlkanäle d übergeführt, von denen aus sie sich durch die Abzweigkanäle
f, die Binderkanäle y und die Auslässe it in die Heizzüge, ebenfalls in verschiedenen
Höhenlagen, verteilt. Das durch die Auslässe o eintretende Heizgas und die durch
die Auslässe u zutretende Verbrennungsluft bilden die Heizflamme, die zufolge der
stufenweisen Zufuhr beider Medien eine sehr gleichmäßige Höhenbeheizung bewirkt.
Die Verbrennungsgase steigen in den senkrechten Heizzügen lt hoch, treten
in den Barüberliegenden waagerechten Sammelkanal k über und fallen schließlich in
der anderen (nicht mitgezeichneten) Heizwandhälfte abwärts, um von da in die dortigen
Regeneratoren v und w zu gelangen und diese aufzuheizen. Die somit abgekühlten Abgase
ziehen durch die auf der rechten Ofenseite vorgesehenen Sammelkanäle r und s, die
dann als Abgaskanäle wirken und deshalb beide durch die am Ende der Ofenbatterie
befindliche Umsteuerv orrichtung mit dem Schornstein verbunden sind, in diesen ab.
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Es sei nunmehr als zweites Beispiel angenommen, daß zur Beheizung
mittels Starkgas übergegangen werden soll. Hierzu werden die Verbindungen der Starkgaszufuhrleitung
g mit den Gasverteilkanälen a geöffnet, dagegen die Verbindungsleitungen q zwischen
der Schwachgaszufuhrleitung p und den Regeneratoren v gesperrt. Die Regeneratoren
v und ze, dienen jetzt beide nebeneinander zur Vorwärmung von Verbrennungsluft.
Zu diesem Zwecke werden beide Sammelkanäle r und s in Abb. i durch die Umsteuervorrichtung
am Ende der Ofenbatterie mit der freien Atmosphäre in Verbindung gebracht. Die Verbrennungsluft
wird jetzt durch beide Sammelkanäle r und s herangeführt und in beide Regeneratoren
v und w übergeleitet. Nach erfolgter Vorwärmung tritt die gesamte Luft aus v und
w durch die Schächte v und z in die Sohlkanäle c und d über und verteilt
sich durch die Abzweigkanäle e und f, die Binderkanäle i und y und deren Auslässe
o und it in die Heizzüge lt, wodurch die Verbrennung des aus den Gasverteilkanälen
a durch die Düsen b zutretenden Starkgases erfolgt. Hierbei wird durch
die stufenweise Luftzufuhr eine über die ganze Höhe der Heizzüge äußerst gleichförmige
Beheizung erzielt. Der weitere Weg der Verbrennungsgase ist derselbe wie in dem
erstgenannten Beispiel der Schwachgasbeheizung.
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Die Erfindung schafft in erster Linie den höchst wertvollen Vorteil,
daß in jedem Betriebsfall, sei es Starkgas- oder Schwachgasbeheizung, die Verbrennungsluft
ausschließlich stufenförmig in die Heizzüge eingeführt und damit unbedingt stets
eine gleichförmige Höhenbeheizung verbürgt wird. Auf eine Abstufung der Schwachgasmengen,
die der Abstufung der Luftmengen überall genau verhältnisgleich wäre, kommt es im
Betriebe praktisch nicht an, sofern nur, von unten her gerechnet, immer eine den
ausgetretenen Luftmengen mindestens entsprechende oder eine größere Schwachgasmenge
im ganzen zugeführt wird. Den äußersten Grenzfall dieser Art zeigt die Starkgasbeheizung,
wo überhaupt die ganze Heizgasmenge sofort am Fuße des Heizzuges zuströmt. Aus der
geschilderten Sachlage ergibt sich für den Erbauer eine sehr weitgehende Freiheit
hinsichtlich der Bemessung der die Austrittsteilmengen bestimmenden Auslässe o und
it der beiden Gruppen von Binderkanälen i und j. Man kann diese Auslässe o und it
mit untereinander verschiedenen und verschieden gestuften Offnungsweiten ausstatten
und damit beispielsweise die Schwachgasauslässe o der jeweiligen Beschaffenheit
des in Betracht kommenden Gases, wofür die Praxis eine weitgehende Variabilität
und Auswahl bietet, anpassen. Diese verschiedenartige Bemessung der Auslässe o und
it kann weiter dazu dienen, um die Abstufung der in den verschiedenen Höhenlagen
einströmenden Luftmengen für die beiden Fälle der Starkgas- und Schwachgasmengen
in gewissen Grenzen unterschiedlich zu machen. Damit kann bis zu einem gewissen
Grade, sofern das praktische Bedürfnis dazu auftreten sollte, dem verschieden schnellen
Reaktionsablauf der Verbrennung von Starkgas und Schwachgas Rechnung getragen werden.
Die
Anordnung der Erfindung bietet daher Mittel von weitgehender
Anpassungs- und Modulationsfähigkeit, um bei Öfen der vorliegenden Gatiung für die
untereinander stark verschiedenen Betriebsfälle der Beheizung durch Heizgase von
weitgehend variabler Beschaffenheit doch immer eine gleichförmige Höhenbeheizung
zu erreichen.