DE60014213T2

DE60014213T2 - Koksofen und Verfahren zum Betrieb desselben

Info

Publication number: DE60014213T2
Application number: DE60014213T
Authority: DE
Inventors: Shuhei Osaka-shi Yoshida; Syoji Osaka-shi Takase; Makoto Osaka-shi Uchida; Takafumi Kashima-shi Saji; Hiroyuki Kokurakita-ku Koyama
Original assignee: Japan Iron and Steel Federation
Current assignee: Japan Iron and Steel Federation
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2020-03-03
Also published as: DE60014213D1; EP1033396A2; KR100494822B1; US6797122B1; EP1033396A3; KR20000062730A; EP1033396B1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Koksofen, der verbesserte Brennkammern aufweist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb dieses Koksofens. Mit dem erfindungsgemäßen Koksofen wird es möglich, eine gleichmäßige Verbrennung in Richtung der Höhe der Brennkammern zu erreichen, was den Anteil an Stickoxiden (NO_x) in dem bei der Verbrennung erzeugten Abgas vermindert.
ZUM HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zu den Hauptforderungen, die an einen Koksofen gestellt werden, gehört es, qualitativ hochwertigen Koks zu erzeugen, den Brennstoffverbrauch gering zu halten und diese Ziele bei niedrigen Kosten zu erreichen. Zusätzlich zu diesen Hauptforderungen ist in den letzten Jahren der Ruf laut geworden, die NO_x Anteile im Abgas zu vermindern.
Von Jahr zu Jahr sind die aus dem Umweltschutz abgeleiteten Forderungen strenger und strenger geworden. Die behördlichen Auflagen hinsichtlich der NO_x Emissionen, die für neu zu errichtende Koksöfen gesetzlich vorgeschrieben sind, sind vergleichsweise streng im Vergleich zu den Vorschriften für bereits bestehende Koksöfen. Deshalb können neue Koksöfen nicht länger auf den Vorschlägen nach dem Stand der Technik errichtet werden.
Der NO_x-Gehalt im Abgas nimmt mit steigender Verbrennungstemperatur zu. Deshalb kann der NO_x Gehalt im Abgas eines Koksofens vermindert werden, indem die Verbrennungstemperatur in den Brennkammern abgesenkt wird. Andererseits müssen die Verbrennungstemperaturen höher sein als eine, zum Zwecke der Kokserzeugung vorgegebene Temperatur und höhere Durchsätze und Förderleistungen erfordern unausweichlich höhere Brenntemperaturen. Deshalb würde die am meisten realistische Maßnahme zur Verminderung des NO_x Gehaltes im Abgas darin bestehen, örtliche, ungewöhnlich hohe (anomale hohe) Temperaturen dadurch zu beseitigen, dass eine gleichförmige Verbrennung in Richtung der Ofenhöhe der Brennkammern erreicht wird. Weil jedoch jede einzelne Brennkammer eines Koksofens eine schlanke, mit Rillen versehene Bauweise aufweist (das heißt: die Brennkammer ist in vertikaler Richtung bemerkenswert hoch im Vergleich zum Querschnitt in horizontaler Richtung), ist es gerade wegen dieser Struktur bzw. wegen dieses Aufbaus schwierig eine gleichmäßige Verbrennung zu erreichen. Diese Schwierigkeit erhöht sich ganz besonders bei großen Koksöfen.
Die Verbrennungstemperatur kann örtlich herabgesetzt werden, indem die Flammenlängen erhöht werden, beispielsweise durch Verminderung des Brennwertes eines Brenngases, wenn dieses Brenngas mit Abgas verdünnt wird. Für diese besonderen Maßnahmen stehen nachstehende Verfahren zur Verfügung:

(1) Ein Verfahren, bei welchem das Abgas in der Brennkammer zirkuliert wird, wodurch die Flammenlängen gesteigert und dadurch die Flammentemperaturen abgesenkt werden. Dieses Verfahren ist in den Zirkulations-Koksöfen der Firma Koppers verwirklicht.
(2) Ein Verfahren, bei welchem die Verbrennungszonen) verstreut bzw. verbreitet ist/sind, in dem sowohl die Verbrennungsluft, wie das Schwachgas oder lediglich die Verbrennungsluft in mehrere Anteile aufgeteilt durch eine Vielzahl von in der Höhenrichtung versetzt angeordneten Öffnungen zugeführt wird (vgl. die nicht-geprüfte jedoch offengelegte Japanische Patentanmeldungen Nr. 61-133286 (1986) und Nr. 1-306494 (1989) sowie die veröffentlichte Japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nr. 4-501876 (1992). Dieses Verfahren wird angewandt in den Koksöfen der Firma Carl Still, in den Koksöfen der Firma Otto und in den Koksöfen der Nippon Steel Corporation, als ein mehrstufiges Zuführungssystem für lediglich die Verbrennungsluft, insbesondere wenn ein Starkgas als Brennstoff verwendet wird. Dieses Verfahren wird in der Fachwelt als "mehrstufiges Verbrennungsverfahren" bezeichnet.

Hier gehören zu den in den Koksöfen verwendeten Brenngasen nicht nur ein Gas mit hohem Brennwert, wie etwa das als Starkgas bezeichnete Koksofengas, sondern auch ein als Schwachgas bezeichnetes Gas. "Starkgas" meint hier ein Brenngas, dessen Brennwert bzw. Heizwert einen Wert im Bereich von 14.700 bis 20.160 kJ/Nm³ (3.500 bis 4.800 kcal/Nm³) hat; "Schwachgas" meint hier ein Hochofengas bzw. Gichtgas oder ein aus Gichtgas und Koksofengas gebildetes Gasgemisch, das einen Brennwert bzw. Heizwert im Bereich von 3.360 bis 5.460 kJ/Nm³ (800 bis 1.300 kcal/Nm³) hat.
Deshalb findet in einem Koksofen sowohl eine (a) Starkgasverbrennung wie eine (b) Schwachgasverbrennung statt. Ein Ofen der lediglich entweder für die Starkgasverbrennung (a) oder für die Schwachgasverbrennung (b) ausgelegt ist, wird als ein Einfachverbrennungs-Koksofen bezeichnet, und ein solcher Ofen, der sowohl für die Starkgasverbrennung (a) wie für die Schwachgasverbrennung (b) ausgelegt ist, wird als Verbundverbrennungs-Koksofen bezeichnet.
Das vorstehend beschriebene Verfahren (1) zielt daraufhin, den Verbrennungsvorgang in Richtung der Ofenhöhe zu verlangsamen, indem der Sauerstoffgehalt und der Brennwert des Brenngases vermindert wird, während das Abgas zirkuliert wird; auf diese Weise kann eine wirksame Kontrolle der erzeugten Menge NO_x erreicht werden. Jedoch nimmt bei diesem Verfahren der Anteil an Abgas zu, und die Energieverluste steigen ebenfalls an, wenn der Anteil an zirkuliertem Abgas erhöht wird. Weiterhin ist es bei diesem Abgas-Zirkulationsverfahren, das auf dem in den Koksöfen der Firma Koppers realisierten Zirkulationssystem beruht, schwierig, das Ausmaß der Abgaszirkulation erheblich zu steigern, wegen des beschränkten Querschnitts einer Zirkulationsöffnung oder eines für die Strömung des zirkulierten Gases benötigten Kanals. Dieses Ausmaß der Abgaszirkulation kann höchstens um etwa 20 % gesteigert werden. Darüber hinaus ist es nicht möglich, denn Anteil an zirkuliertem Abgas nach Wunsch zu variieren.
Das vorstehend beschriebene Mehrstufen-Verbrennungsverfahren (2) zur Verminderung des NO_x Anteils erfordert eine Einstellung des Verteilungsverhältnisses von Verbrennungsluft oder Schwachgas in Richtung der Ofenhöhe während des Betriebs des Koksofens, wenn der Anteil an Brenngas stark variiert. Beim tatsächlichen aktuellen Betrieb eines Koksofens erfordert eine solche Einstellung jedoch viel Zeit, und ferner ist der Platz, an dem eine solche Einstellung vorgenommen werden kann, hauptsächlich auf die Öffnungen, Durchlässe bzw. Kanäle in der aller obersten Stufe und am Fuß des Ofens beschränkt, so dass Schwierigkeiten bei der Einstellung der Öffnungsweiten der Öffnungen, Durchlässe und Kanäle (nachstehend nur kurz: Kanäle für englisch: "ports") auftreten; deshalb kann auf diesem Wege eine zufrieden stellende Verminderung des NO_x Anteils nicht erreicht werden.
Andererseits offenbart das Dokument US-A-2 082 858 Heizgas-Sammelkanäle für Koksöfen, die am Fuß der Verbrennungskammern drei Einlasspunkte aufweisen, nämlich einen Luftkanal, einen weiteren Kanal für Luft oder Schwachgas und einen Starkgaskanal. Weiterhin ist der Durchgang des Starkgaskanals weit getrennt von den Durchgängen für den Luftkanal und für den Schwachgaskanal. Diese Sammelkanäle können mit Hilfe von Schwachgas und Luft oder mit Hilfe von Starkgas und Luft beheizt werden. Diese Technologie löst somit das Problem einer sehr kurzen heißen Flamme, wenn ein Koksofen beheizt wird durch Re-Zirkulation der abgebrannten Gase, welche das Gasgemisch aus Brenngas und Luft verdünnen, wodurch deren Verbrennung verzögert wird, was wiederum zur Bildung einer längeren Flamme führt. Eine längere Flamme führt zu einer niedrigeren Temperatur der Verbrennung, was unausweichlich zur Bildung von weniger NO_x führt.
Weiterhin offenbart das Dokument US-A-5 259 932 ein Heizsystem mit einer Mehrstufenverbrennung, um die Stickoxidbildung zu vermindern; dieses System sieht Regeleinrichtungen für die Kanäle vor.
Die vorstehend bereits erwähnte veröffentlichte japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nr. 4-501876 (1992) sowie eine entsprechende Veröffentlichung in Cokemaking International, Band 4-2, Seiten 71–83 (1992) beschreiben eine beispielhafte Fußkonstruktion der Verbrennungskammer eines Koksofens. Wie mit 9(a) dargestellt, ist ein Starkgaskanal 2 nahe einer Ofenwand 6 eines Koksofens angeordnet, und ein Schwachgaskanal 7 und ein Luftkanal 3 sind hier Seite an Seite in der Mitte angeordnet. Weiterhin offenbart die geprüfte und offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 5-29678 (1993) eine Zeichnung, auf welcher sich ein Schwachgaskanal und ein Luftkanal Seite an Seite, nahezu in der Mitte einer Verbrennungskammer in Richtung der Koksausdrückrichtung (das ist die sich in Ofenlänge erstreckende Richtung) erstrecken. Jedoch gibt es keine Beschreibung hinsichtlich der Anordnung und der Konstruktion des Schwachgaskanals und des Luftkanals, um eine gleichmäßige Verbrennungstemperatur in Richtung der Ofenhöhe zu erreichen, um so den NO_x Anteil im Abgas zu vermindern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die wesentliche und grundlegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Koksofen bereitzustellen, sowie ein Verfahren zum Betrieb dieses Koksofens anzugeben, bei dem ein Abgas erzeugt wird, das weniger NO_x enthält.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ein Koksofen,
mit einer Reihe von Brennkammern,
die über Ofenwände von Kokskammern getrennt sind,
wobei jede Brennkammer aufweist:

– einen Starkgaskanal,
– zwei Schwachgaskanäle, und
– einen Luftkanal,
– wobei diese Kanäle am Fuß der Verbrennungskammer angeordnet sind,

a) diese Brennkammer durch eine, sich parallel zu diesen Ofenwänden über die Länge der Koksausdrückrichtung erstreckende Mittelebene in eine erste Zone und eine zweite Zone unterteilt ist;
b) dieser Starkgaskanal nahe der Ofenwand der ersten Zone angeordnet ist; und
c) der Mittelpunkt zwischen der Mittelachse dieses Schwachgaskanals und der Mittelachse dieses Luftkanals sich in der zweiten Zone befindet. Ausgehend von diesem Aufbau ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass
d) eine solche gegenseitige Anordnung von Schwachgaskanal und Luftkanal innerhalb einer Brennkammer vorgesehen ist, dass bei einer Betrachtung, je in der Koksausdrückrichtung und in der Richtung der Ofenbatterie dieser Brennkammer, dieser Schwachgaskanal und dieser Luftkanal gegenseitig nicht vollständig überlappend angeordnet sind.

Vorzugsweise ist eine solche Anordnung vorgesehen, dass bei einer Betrachtung, je in der Koksdrückrichtung und in der Richtung der Ofenbatterie dieser Brennkammer, die gemeinsame überlappende Länge zwischen diesem Luftkanal und diesem Schwachgaskanal in jeder Richtung 80 oder weniger der Gesamtüberlappungslänge ausmacht.
Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass wenigstens ein Kanal, ausgewählt aus diesem Luftkanal und diesem Schwachgaskanal mit einem Öffnungsweiten-Verstellglied versehen ist, das an wenigstens einem Schwachgaskanal oder an wenigstens einem Luftkanal angebracht ist, um die Schwachgasströmung und/oder die Luftströmung einzustellen.
Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betrieb des vorstehend beschriebenen Koksofens angegeben. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine einstufige Verbrennung durchgeführt wird, in dem die Gesamtmenge Schwachgas aus dem Schwachgaskanal und die Gesamtmenge Luft aus dem Luftkanal bereitgestellt werden, die sich je im Fuß dieser Brennkammer befinden.
Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass
eine mehrstufige Verbrennung durchgeführt wird, indem

– die Gesamtmenge Schwachgas aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Schwachgaskanal bereitgestellt wird;
– 20 bis 70 Vol.-% der Luft aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindliche Luftkanal bereitgestellt werden; und
– die restliche Luft aus einem Kanal oder aus einer Anzahl Kanäle bereitgestellt wird der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand dieser Brennkammer vorgesehen ist/sind.

Noch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass
eine mehrstufige Verbrennung durchgeführt wird, indem

– ein Teil des Schwachgases aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Schwachgaskanal bereitgestellt wird;
– das restliche Schwachgas aus einem Kanal oder aus einer Anzahl Kanäle bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand dieser Brennkammer vorgesehen ist/sind; und
– die Gesamtmenge an Verbrennungsluft aus diesem, im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Luftkanal bereitgestellt wird.

Noch eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass
eine mehrstufige Verbrennung durchgeführt wird, indem

– ein Teil des Schwachgases aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Schwachgaskanal bereitgestellt wird;
– das restliche Schwachgas aus einem Kanal oder aus einer Anzahl Kanäle bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand dieser Brennkammer vorgesehen ist/sind;
– 20 bis 70 Vol.-% der Verbrennungsluft aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Luftkanal bereitgestellt werden; und
– die restliche Verbrennungsluft aus einem Kanal oder aus einer Anzahl Kanäle bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand dieser Brennkammer vorgesehen ist/sind.

Noch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass
eine einstufige Verbrennung durchgeführt wird, indem

– die Gesamtmenge Starkgas aus dem Starkgaskanal, und
– die Gesamtmenge Luft aus dem Luftkanal und/oder aus dem Schwachgaskanal bereitgestellt werden,
– wobei sich je diese Kanäle je im Fuß dieser Brennkammer befinden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch vorgesehen sein, dass
eine mehrstufige Verbrennung durchgeführt wird, indem

– die Gesamtmenge Starkgas aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Starkgaskanal bereitgestellt wird;
– 50 Vol.-% der Luft oder mehr aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Luftkanal und/oder aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Schwachgaskanal bereitgestellt werden; und
– die restliche Luft aus einem Kanal oder aus einer Anzahl Kanäle bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand dieser Brennkammer vorgesehen ist/sind.

Schließlich kann bei den vorstehend beschriebenen Verfahren vorgesehen sein, dass die Spülrichtung bzw. Strömungsrichtung des Schwachgases und/oder der Luft geändert wird, indem auf der Öffnung dieses Luftkanals und/oder auf der Öffnung dieses Schwachgaskanals ein Öffnungsweiten-Verstellglied befestigt wird, und so der Vermischungspunkt von Brenngas und Luft entsprechend eingestellt wird.
Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Koksofen bereitzustellen, der eine Brennkammer hat, die eine örtliche Hochtemperaturverbrennung dadurch beseitigen kann, dass eine gleichmäßige Verbrennung in Richtung der Ofenhöhe erreicht wird, selbst wenn es sich bei dem Ofen um eine große, erhebliche Abmessungen aufweisende Konstruktion handelt.
Noch eine weitere besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Koksofen bereitzustellen, der eine Brennkammer hat, welche die vorstehend beschriebene gleichmäßige Verbrennung unabhängig von der Art des Verbrennungstyps erreichen kann, das heißt sowohl bei einer Einfachverbrennung (bzw. einstufigen Verbrennung), bei welcher entweder Starkgas oder Schwachgas als Brennstoff verwendet wird, oder bei einer so genannten Verbundverbrennung, in welcher sowohl Starkgas wie Schwachgas alternierend verwendet werden.
Noch eine weitere besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betrieb eines Koksofens anzugeben, das es ermöglicht, den Anteil an NO_X im Abgas dadurch zu vermindern, dass innerhalb der Brennkammer eine gleichmäßige Verbrennung erreicht wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Koksofen, wie er in 1 dargestellt ist; hier bezeichnen die Bezugsziffern I, II, III Reihen von Brennkammern und die Bezugziffern i, ii,.... bezeichnen Kokskammern. Die Brennkammern-Reihen und die Kokskammern sind in Richtung der Ofenbatterie (Y-Richtung) alternierend angeordnet. Jede Brennkammer-Reihe besteht aus vielen Brennkammern 1-1, 1-2, 1-3, 1-4...., die sich in Richtung der Koksausdrückrichtung (X-Richtung) erstrecken. Mit der vorliegenden Erfindung wird verbessert die Anordnung, Ausgestaltung, Konstruktion bzw. der Aufbau dieser Brennkammern sowie das Verbrennungsverfahren, das mit diesen Brennkammern durchgeführt wird.
Die Richtung der Ofenbatterie bezeichnet hier diejenige Richtung, in der viele Brennkammern angeordnet sind (insbesondere eine Vielzahl von Brennkammern, die je durch Abzugskanal-Zwischenwände bzw. Abzugskanal-Trennwände oder durch eine so genannte Reihe von Abzugskanälen voneinander getrennt sind) und weiterhin Kokskammern, die sich in alternierender Anordnung parallel zu diesen Brennkammern erstrecken. Weiterhin bezeichnet die Koksausdrückrichtung diejenige Richtung, die rechtwinkelig zu der Richtung der Ofenbatterie und derjenigen Richtung ausgerichtet ist, welche die Ausdrückseite mit der Koksaustragsseite in einem Koksofen verbindet.
Zu dem innerhalb der Brennkammer ausführbaren Verbrennungsverfahren gehört das einstufige Verbrennungssystem, bei welchem die Gesamtmenge an Starkgas oder an Schwachgas als ein Brenngas vom Fuß der Verbrennungskammer her zugeführt wird, und bei welchem die Gesamtmenge an Verbrennungsluft (die nachstehend kurz als "Luft" bezeichnet wird) vom Fuß der Verbrennungskammer her zugeführt wird. Weiterhin gehört zu diesem Verbrennungsverfahren das mehrstufige Verbrennungssystem, bei welchem ein Teil der Luft und/oder ein Teil des Schwachgases vom Fuß der Brennkammer her zugeführt wird, und die restliche Luft und/oder das restliche Schwachgas an einer Stelle oder an einer Vielzahl von Stellen in Richtung der Ofenhöhe her zugeführt wird. Weiterhin gehören zu den Koksofentypen Einfachverbrennungsöfen, bei welchen lediglich ein Starkgas oder Schwachgas als ein Brenngas zugeführt wird und ferner Verbundverbrennungsöfen, denen alternierend ein Starkgas und ein Schwachgas zugeführt werden kann. Die vorliegende Erfindung ist auf einen Koksofen gerichtet, der einen solchen Aufbau aufweist, dass damit alle diese Arten von Verbrennungssystemen durchführbar sind.
Ein erfindungsgemäßer Koksofen weist eine Brennkammer auf, welche ihrerseits die nachstehend beschriebenen charakteristischen Merkmale (1) bis (3) aufweist;

(1) Wie in 3 dargestellt, ist der Starkgaskanal 2 am Fuß 5 der Brennkammer angeordnet und befindet sich nahe an der Ofenwand 6, welche die Grenze zur Kokskammer bildet.
(2) Wie in 6(a) dargestellt, befindet sich die Öffnung des Schwachgaskanals 7 und des Luftkanals 3 je im Fuß der Brennkammer, und ist eine solche gegenseitige Anordnung von Schwachgaskanal 7 und Luftkanal 3 innerhalb der Brennkammer vorgesehen, dass bei einer Betrachtung je in der Koksausdrückrichtung (X-Richtung) und in der Richtung der Ofenbatterie (Y-Richtung) diese Kanäle in jeder dieser Richtungen nicht vollständig überlappen, bzw. nicht vollständig überlappend angeordnet sind.
(3) Wie in 4 dargestellt, befindet sich der Mittelpunkt P3, welcher die Mitte bzw. Mittelachse P des Schwachgaskanals 7 und die Mitte bzw. Mittelachse P2 des Luftkanals am Fuß verbindet, auf der Seite, gegenüber zu dem Starkgaskanal 2 jenseits der Mittelebene (die hier als Mittellinie- oder Mittelebene oder "CL" bezeichnet wird).

Hierzu ist aus 3(b) ersichtlich, dass die Brennkammer durch diese Mittelebene CL in zwei Zonen 5-1 und 5-2 unterteilt ist, die hier als erste Zone bzw. als zweite Zone bezeichnet werden.
Wie oben beschrieben, können der Schwachgaskanal 7 und der Luftkanal 3 teilweise überlappen, bei einer Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung (X-Richtung) oder bei einer Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie (Y-Richtung), wie aus den 7(b) und (c) ersichtlich ist. Hierbei ist es wünschenswert, dass die Länge der überlappenden Öffnungen 80 % oder weniger der Gesamtüberlappungslänge (L in 8) ausmacht. Weiterhin kann an wenigstens einem dieser Kanäle, nämlich an dem Schwachgaskanal 7 oder an dem Luftkanal 3 ein Öffnungsweiten-Verstellglied 9 angebracht sein, wie aus 5 ersichtlich, um auf diese Weise das ursprüngliche Überlappungsausmaß von Y₂ zu Y₂₁ zu verengen, so dass das vorstehend genannte Überlappungsausmaß von 80 % oder weniger erreicht werden kann. Hier bezeichnet "die Öffnung eines Kanals" eine ursprünglich bei der Errichtung des Ofens vorgesehene Öffnung oder eine solche Öffnung, die mit Hilfe des Öffnungsweiten-Verstellglied verengt worden ist.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um die Betriebsverfahren zum Betrieb des vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Koksofens; zu typischen Verfahren gehören hier:

(1) Ein Verfahren zur Durchführung einer einstufigen Verbrennung, bei welcher die Gesamtmenge Schwachgas aus dem Schwachgaskanal und die Gesamtmenge Luft aus dem Luftkanal bereitgestellt werden, die sich je am Fuß der Verbrennungskammer befinden.
(2) Ein Verfahren zur Durchführung einer mehrstufigen, Verbrennung, bei welcher – die Gesamtmenge Schwachgas aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Schwachgaskanal bereitgestellt wird; – ein Teil der Luft (20 bis 70 Vol.-%) aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Luftkanal bereitgestellt werden; – die restlichen Luft aus einem Kanal oder aus einer Anzahl Kanäle bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand dieser Brennkammer vorgesehen ist/sind.
(3) Ein Verfahren zur Durchführung einer mehrstufigen Verbrennung, bei welcher – ein Teil des Schwachgases aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Schwachgaskanal bereitgestellt wird; – das restliche Schwachgas aus den Kanälen bereitgestellt wird, die in einer Abzugskanal-Zwischenwand dieser Brennkammer vorgesehen sind; und – die Gesamtmenge an Luft aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Luftkanal bereitgestellt wird.
(4) Ein Verfahren zur Durchführung einer mehrstufigen Verbrennung, bei welcher – ein Teil des Schwachgases aus dem im Fuß in dieser Brennkammer befindlichen Schwachgaskanal bereitgestellt wird; – das restliche Schwachgas aus einem Kanal oder aus einer Kanäle bereitgestellt wird, die in einer Abzugskanal-Zwischenwand dieser Brennkammer vorgesehen ist/sind; – ein Teil der Verbrennungsluft (20 bis 70 Vol.-%) aus dem im Fuß dieser Brennkammer befindlichen Luftkanal bereitgestellt werden; und – die restliche Luft aus einem Kanal oder aus einer Anzahl Kanäle bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand dieser Brennkammer vorgesehen ist/sind.
(5) Ein Verfahren zur Durchführung einer einstufigen Verbrennung, bei welcher die Gesamtmenge Starkgas und die Gesamtmenge Luft je aus Kanälen bereitgestellt wird, die sich am Fuß der Verbrennungskammer befinden.
(6) Ein Verfahren zur Durchführung einer mehrstufigen Verbrennung, bei welcher – die Gesamtmenge Starkgas aus dem am Fuß der Verbrennungskammer befindlichen Kanal bereitgestellt wird; – ein Teil der Luft (50 Vol.-% oder mehr) aus einem Kanal bereitgestellt wird, der sich am Fuß der Brennungskammer befindet; und – die restliche Luft aus einem Kanal oder aus einer Anzahl Kanäle bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand dieser Brennkammer vorgesehen ist/sind.

Bei jedem der vorstehend beschriebenen Verfahren wird die Luftspülrichtung bzw. die Luftströmungsrichtung dadurch geändert, dass Öffnungsweiten-Verstellglieder 9 befestigt werden auf der Öffnung des Schwachgaskanals 7 und/oder auf der Öffnung des Luftkanals 3, so dass sich diese Strömungsrichtungen erstrecken in Richtung auf den Starkgaskanal 2 zu und hierbei die Mittelebene CL kreuzen, welche sich vom Fuß der Verbrennungskammer in Richtung der Offenbatterie erstreckt, so dass der Vermischungspunkt von Starkgas und Luft eingestellt werden kann. Mit Hilfe dieser Einstellung kann die Luftströmungsrichtung entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung im Starkgaskanal geändert werden. Weiterhin ist es im Fall der Schwachgasverbrennung wünschenswert, diese Öffnungsweiten-Verstellglieder nicht nur auf den Öffnungen der Kanäle zu befestigen, um dadurch das Überlappungsausmaß von 80 % oder weniger zu erreichen, sondern auch um die Schwachgas-Strömungsrichtung sowie die Luftströmungsrichtung zu verändern, um dadurch den Vermischungspunkt von Schwachgas und Luft entsprechend einzustellen. "Vermischungspunkt von Starkgas und Luft oder von Schwachgas und Luft" bezeichnet hier diejenige Position in Richtung der Ofenhöhe vom Fuß der Verbrennungskammer aus gesehen, bei welcher die Ströme von ausgetretenem Brenngas und Luft beginnen, miteinander zu kollidieren.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 einen horizontalen Schnitt eines Ofens zur Erläuterung des allgemeinen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Koksofens;
2 anhand eines Diagramms schematisch die Anordnung von je einem Starkgaskanal, einem Schwachgaskanal und einem Luftkanal am Fuß einer Brennkammer zur Erläuterung der Grundlagen der vorliegenden Erfindung;
3 anhand eines konzeptionellen Diagramms ein Beispiel einer Brennkammer für Einfachverbrennung und für einen Koksofen mit einstufiger Verbrennung;
4 anhand eines konzeptionellen Diagramms ein Beispiel einer Brennkammer für Verbundverbrennung und einen Koksofen mit mehrstufiger Verbrennung;
5 anhand eines Diagramms ein Beispiel, bei welcher die Öffnungsweite eines Schwachgaskanals eingestellt ist;
6 eine Draufsicht auf die Anordnung eines Schwachgaskanals und eines Luftkanals am Fuß der Brennkammer;
7 anhand eines Diagramms schematisch die Anordnung eines Schwachgaskanals und eines Luftkanals zur Erläuterung der Grundlagen der vorliegenden Erfindung;
8 anhand eines Diagramms schematisch die übliche (konventionelle) Anordnung eines Schwachgaskanals und eines Luftkanals;
9 anhand eines Diagramms die übliche Anordnung eines Schwachgaskanals und eines Luftkanals;
10 anhand eines Diagramms einen beispielhaften Aufbau einer Brennkammer für Verbundverbrennung und einen für einstufige Verbrennung ausgelegten, erfindungsgemäßen Koksofen;
11 eine Draufsicht auf die Anordnung eines Schwachgaskanals und eines Luftkanals am Fuß der Brennkammer in einem für Verbundverbrennung ausgelegten Ofen;
12 anhand einer Draufsicht verschiedene Zustände, die sich dann ergeben, wenn die Öffnungsweiten-Verstellglieder an einem Schwachgaskanal und an einem Luftkanal am Fuß der Brennkammer angeordnet sind;
13 anhand eines Diagramms die in einem Beispiel erhaltenen Versuchsergebnisse;
14 anhand eines Diagramms die in einem Beispiel erhaltenen Versuchsergebnisse;
15 anhand eines Diagramms die in einem Beispiel erhaltenen Versuchsergebnisse;
16 anhand eines Diagramms ein Beispiel einer Brennkammer, wobei je ein Öffnungsweiten-Verstellglied an dem Schwachgaskanal und an dem Luftkanal am Fuß dieser Brennkammer angebracht ist;
17 anhand eines Diagramms ein anderes Beispiel einer Brennkammer, wobei je ein Öffnungsweiten-Verstellglied an dem Schwachgaskanal und an dem Luftkanal am Fuß dieser Brennkammer angebracht ist;
18 anhand eines Diagramms die in einem Beispiel erhaltenen Versuchsergebnisse; und
19 anhand eines Diagramms die in einem Beispiel erhaltenen Versuchsergebnisse.
DETAILLIERTE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
1. Der erfindungsgemäße Koksofen
Wie bereits vorher ausgeführt, ist die Brennkammer eines Koksofens so aufgebaut, dass sie sich mit ihrer Längsrichtung in Richtung der Höhe des Koksofens erstreckt. Wegen dieser Konstruktion ist es schwierig, eine gleichmäßige Verbrennung innerhalb der Brennkammer zu erreichen. Obwohl das mehrstufige Verbrennungsverfahren oder das Verfahren mit Abgaszirkulation angewandt worden sind, um eine gleichmäßige Verbrennung zu erreichen, wie das bereits vorher beschrieben worden ist, waren die Auswirkungen dieser Verfahren noch nicht zufrieden stellend. Um die Verbrennungsbedingungen innerhalb einer solchen Brennkammer zu untersuchen, haben die zum vorliegenden Patent benannten Erfinder mit einem als Model dienenden Verbrennungsofen Verbrennungsversuche durchgeführt und dabei die nachstehenden Ergebnisse ermittelt:

(a) Das am Fuß der Brennkammer zugeführte Brenngas und die dort zugeführte Luft (Verbrennungsluft) diffundieren ineinander und werden so wechselseitig vermischt; während der Verbrennung steigt dieses Gasgemisch innerhalb der Brennkammer nach oben. Bei der Verbrennung innerhalb der Brennkammer eines Koksofens, d. h. innerhalb eines engen und begrenzten Raums erfolgt die Unterstützung und Fortschreitung der Verbrennung in einem begrenzten Bereich in Richtung der Höhe der Brennkammer, in welchem das Brenngas gut mit der Luft vermischt wird (dies erfolgt besonders wirkungsvoll im unteren Bereich der Brennkammer), obwohl sich die höchsten, auftretenden Brenntemperaturen unterscheiden und abhängen von dem Anteil an zugeführtem Brenngas und dessen Brennwert bzw. Heizwert, dem Verhältnis von Brenngas zu Verbrennungsluft (Luft) und weiteren Parametern. In diesem Bereich wird nicht nur eine Hochtemperaturzone gebildet, was den Anteil an gebildeten NO_x ansteigen lässt, sondern es tritt auch eine Tieftemperaturzone auf, die in einen anderen Bereich gebildet wird (dem oberen Bereich der Brennkammer), was die Gleichförmigkeit der Temperaturverteilung innerhalb der Brennkammer beeinträchtigt.
(b) Um die Bildung der vorstehend beschriebenen, örtlichen Hochtemperaturzone innerhalb der Brennkammer zu unterdrücken ist es wichtig, das Mischungsverhältnis von Brennstoff und Luft in diesem unteren Bereich der Brennkammer abzusenken; oder mit anderen Worten ausgedrückt, in diesem Bereich soll das Brenngas nur teilweise mit Luft vermischt werden.
(c) Besondere Maßnahmen, um die vorstehend beschriebene, nur teilweise Vermischung zu erreichen bestehen darin, die Anordnung der Kanäle zur Zuführung des Brenngases und der Luft am Fuß der Brennkammer zu optimieren, wodurch die örtliche Hochtemperaturzone nicht länger gebildet wird, wodurch wiederum der NO_x-Anteil im Abgas minimiert werden kann.
(d) Im Falle eines für eine Verbundverbrennung ausgelegten Ofens, dem als Brennstoff Starkgas und Luft (anstelle von Schwachgas) aus einem Schwachgaskanal zugeführt wird, ist es notwendig, die Anordnung des Starkgaskanals, des Schwachgaskanals und des Luftkanals je am Fuß der Brennkammer zu optimieren.
(e) In dem Falle, wo anstelle von Starkgas als Brennstoff Schwachgas verwendet wird, ist es notwendig, die Anordnung des Schwachgaskanals und des Luftkanals zu optimieren.

Die vorliegende Erfindung ist auf der Basis der vorstehend beschriebenen Gesichtspunkte entwickelt worden. Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Koksofens und je dessen Betriebsweise beschrieben.
Wie bereits oben ausgeführt, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine(n) verbesserten Aufbau, Ausgestaltung bzw. Konstruktion (für englisch: structure) der Brennkammern (1-1, 1-2, 1-3, 1-4,....) des in 1 dargestellten Koksofens bereitzustellen. In 1 bezeichnen:

– die Bezugziffer 2 einen Starkgaskanal,
– die Bezugziffer 3 einen Luftkanal,
– die Bezugziffer 7 einen Schwachgaskanal,
– die Bezugziffern 8 und 8-1 je einen Luftkanal, der in einer Abzugskanal-Zwischenwand (für englisch: flue partition wall) 4 ausgebildet ist.

Die 2 zeigt anhand eines Diagramms eine beispielhafte Anordnung des Starkgaskanals 2' des Schwachgaskanals 7 und des Luftkanals 3 je am Fuß der Brennkammer. Wie in 2 dargestellt, ist hier der Starkgaskanal 2 nahe an der Ofenwand 6 der ersten Zone 5-1 angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt: Diese Zone, in der sich der Starkgaskanal 2 befindet, wird als "die erste Zone" bezeichnet. Weiterhin ist eine zweite Zone 5-2 vorhanden, wobei sich diese erste Zone 5-1 und diese zweite Zone 5-2 je gegenüber zueinander auf den gegenüberliegenden Seiten bezüglich einer Mittelebene CL befinden. Der Luftkanal 3 hat ein Zentrum bzw. eine Mittelachse (für englisch: _Center) P. In gleicher Weise hat der Schwachgaskanal 7 ein Zentrum bzw. eine Mittelachse P2. Der Mittelpunkt P3 zwischen dieser Mittelachse P des Luftkanals 3 und der Mittelachse P2 des Schwachgaskanals 7 befindet sich in der vorstehend erläuterten zweiten Zone 5-2.
Die 2 zeigt ein Beispiel, bei welchem der Luftkanal 3 und der Schwachgaskanal 7 bei einer Betrachtung je in der Koksausdrückrichtung (X-Richtung) und in der Richtung der Ofenbatterie (Y-Richtung) überhaupt keine Überlappung in jeder dieser Richtungen aufweisen.
3 zeigt anhand eines konzeptionellen Diagramms ein Beispiel einer Brennkammer für Einfachverbrennung, sowie ein Beispiel eines für eine einstufige Verbrennung ausgelegten Koksofens. Hierbei zeigt 3(a) einen vertikalen Schnitt eines Teils der Brennkammern, die je Seite an Seite angeordnet sind, in Richtung der Koksausdrückrichtung bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie; hierbei handelt es sich um einen Schnitt längs der Schnittlinie B-B aus 3(b). Die 3(b) zeigt eine Draufsicht auf einen Teil der Brennkammern, die je Seite an Seite angeordnet sind, in Richtung der Koksausdrückrichtung, mit der Anordnung des Starkgaskanals und der Luftkanäle am Fuß der Brennkammer; hierbei handelt es sich um einen Schnitt längs der Schnittlinie A-A aus 3(a). 3(c) zeigt einen vertikalen Schnitt eines Teils des Fußes der Brennkammer, bei Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung; hierbei erstreckt sich die "Z"-Richtung in Richtung der Ofenhöhe.
Die 4(a) zeigt einen vertikalen Schnitt eines Teils der je Seite an Seite angeordneten Brennkammern in Richtung der Koksausdrückrichtung bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie; hierbei handelt es sich um einen vertikalen Schnitt längs der Schnittlinie D-D aus 4(b). Die 4(b) zeigt eine Draufsicht eines Teils der je Seite an Seite angeordneten Brennkammern in Richtung der Koksausdrückrichtung; hierbei handelt es sich um einen horizontalen Schnitt längs der Schnittlinie C-C aus 4(a). Die in 4(b) dargestellte Reihe von Brennkammern ist über ihre Ofenwände 6 zwischen die (nicht dargestellten) Kokskammern eingesetzt. Die 4(c) zeigt einen vertikalen Schnitt eines Teils des Fußes der Brennkammer bei Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung.
Bei der mit 4 dargestellten Ausführungsform ist jede Brennkammer 1-1 bis 1-4 von ihren benachbarten Brennkammern durch eine Abzugskanal-Zwischenwand 4 bzw. durch eine Zwischenwand 4-1 getrennt. In jeder Abzugskanal-Zwischenwand 4, sind zwei, in der Höhe versetzt angeordnete Zweitluftkanäle 8 vorgesehen, denen Luft aus der Zweitluft-Versorgungsleitung 8-1 zugeführt wird. Im Fuß befinden sich je eine Schwachgas-Versorgungsleitung 7-1, eine Frischluft-Versorgungsleitung 3-1 und der Starkgaskanal 2. Der Schwachgaskanal 7 ist an die Schwachgaskanal-Versorgungsleitung 7-1 angeschlossen, und der Frischluftkanal 3 ist an die Frischluft-Versorgungsleitung 3-1 angeschlossen.
Die 3 und 4 zeigen einen Fall, wo die Brennkammern 1-1 und 1-2 als Baugruppe verwendet werden. Das bedeutet, wenn in einer dieser Brennkammern eine Verbrennung stattfindet, beispielsweise in der Brennkammer 1-1, dann dient die andere Brennkammer (im vorliegenden Falle die Brennkammer 1-2) als eine Abgas-Abzugsleitung. Wenn die Richtung der Verbrennung umgekehrt wird, so kehren sich auch diese Funktionen um. Das gleiche gilt für diejenige Baugruppe, die aus den Brennkammern 1-3 und 1-4 besteht. Für die nachfolgende Beschreibung dient die aus den Brennkammern 1-1 und 1-2 bestehende Baugruppe als repräsentatives Beispiel.
Bei der Einfachverbrennung und bei der einstufigen Verbrennung je mit Hilfe von Starkgas, wird der Brennkammer 1-1 das Starkgas (g) aus dem im Fuß 5 der Brennkammer befindlichen Starkgaskanal 2 (vgl. 3(a)) zugeführt, mit Luft (a) vermischt, die über die Luftkanäle 3 zugeführt wird; es erfolgt eine Verbrennung und ein Anstieg des Gasgemisches, wodurch die Ofenwände 6 aufgeheizt werden. Ein Abgas (e) wird aus den Luftkanälen 3 in einen (nicht dargestellten) Regenerator abgegeben; dieses Abgas (e) gelangt – wie mit dem Pfeil angedeutet – über die Zwischenwand 4-1 und strömt dann nach unten in die Brennkammer 1-2. In der 3(a) zeigt jeder Pfeil in diejenige Richtung, in welche das Gas strömt. Die Luft (a) wird der Brennkammer aus den Luftkanälen 3 durch die Rohrleitungen 3-1 zugeführt, die im Fuß 5 der Brennkammer vorgesehen sind. Obwohl entsprechend der Darstellung nach 3(a) im Fuß 5 der Brennkammer zwei Luftkanäle 3 vorgesehen sind, könnte genauso gut auch nur ein einziger Luftkanal vorgesehen werden.
Im Fuß der Brennkammer befindet sich der Starkgaskanal 2 in einer Position nahe der Ofenwand 6 der ersten Zone 5-1, die an die Kokskammern (i, ii in 1) angrenzt, wie das in 3(b) dargestellt ist. Der Mittelpunkt P1 zwischen den beiden Mittelachsen (P) und (P) der beiden Luftkanäle 3 befindet sich in der zweiten Zone 5-2 der Brennkammer. Bei dieser Anordnung wandert der Vermischungspunkt des ausströmenden Starkgases (g) und der Luft (a) nach oben. Mit anderen Worten ausgedrückt, der Brennstoff und die Luft werden teilweise miteinander vermischt, und die Verbrennung erfolgt im unteren Bereich der Brennkammer, und der größere Anteil an Brennstoff und Luft werden verbrannt, während sie allmählich in die Höhe steigen und dort miteinander vermischt werden. Deshalb kann in der Höhe eine gleichmäßige Verbrennungstemperatur erreicht werden, und die unübliche (anomale) Hochtemperaturverbrennung mit entsprechender NO_x Erzeugung kann vermindert werden. Hier meint "eine Position nahe der Ofenwand" irgendeine Position, die durch einen Abstand bestimmt ist, der 40 % oder weniger der Innenlänge (Abstand zwischen den Ofenwänden 6) des Fußes der Brennkammer ausmacht, bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie von der Innenseite derjenigen Ofenwand 6, welche an die Kokskammer grenzt, bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie.
Bei der in 4 dargestellten Verbundverbrennung und mehrstufigen Verbrennung wird das Starkgas (g) der Brennkammer 1-1 aus dem Starkgaskanal 2 zugeführt und mit Luft (a) vermischt, die aus dem Schwachgaskanal 7 und dem Luftkanal 3 zugeführt wird; es erfolgt eine Verbrennung und Anstieg des Gasgemisches, wodurch die Ofenwände 6 aufgeheizt werden. Das Abgas (e) gelangt – wie mit dem Pfeil dargestellt – über die Zwischenwand 4-1 und sinkt in der Brennkammer 1-2 ab und strömt aus den in der Abzugskanal-Zwischenwand 4 vorgesehenen Luftkanälen 8 und aus den im Fuß 5 der Brennkammer vorgesehenen Luftkanal 3 und Schwachgaskanal 7 in einen (nicht dargestellten) Regenerator. Die Rohrleitung 8-1 befindet sich innerhalb der Abzugskanal-Zwischenwand 4 der Brennkammer und verbindet die Luftkanäle 8 mit dem Regenerator. Die im Fuß 5 der Brennkammer vorgesehene Rohrleitung 3-1 verbindet den Luftkanal 3 mit dem Regenerator. Die 4 zeigt ein Beispiel, bei welchem der Luftkanal 3 und der Schwachgaskanal 7 in Richtung der Ofenbatterie versetzt angeordnet sind:
Die Luft (a) wird der Brennkammer 1 zugeführt aus dem Luftkanal 3 und aus dem Schwachgaskanal 7, die je im Fuß 5 der Brennkammer vorgesehen sind, sowie aus den Luftkanälen 8, die in der Abzugskanal-Zwischenwand 4 vorgesehen sind. Das Gas strömt in gleicher Weise, wie mit Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Am Fuß der in 4 dargestellten Brennkammer befindet sich der Starkgaskanal 2 in einer Position nahe der Ofenwand 6 in der ersten Zone 5-1 wie aus 4(b) ersichtlich, und der Mittelpunkt (P) zwischen der Mittelachse P2 des Schwachgaskanals 7 und der Mittelachse (P) des Luftkanals 3 befindet sich in der zweiten Zone 5-2, d. h. auf der bezüglich der Mittelebene CL gegenüberliegenden Seite zu dem Starkgaskanal 2; diese Mittelebene CL erstreckt sich in Richtung der Ofenbatterie der Brennkammer. Wenn die Luft (a) aus dem Luftkanal 3 und aus dem Schwachgaskanal 7 zugeführt wird, dann befindet sich das Zentrum der Luftausströmposition gegenüber zu dem Zentrum der Starkgas-Ausströmposition; deshalb wandert der Vermischungspunkt zwischen dem Starkgas und der Luft nach oben. Demzufolge wird im unteren Bereich der Brennkammer nur ein Teil der Luft mit dem Starkgas vermischt; andererseits vermischt sich der größere Teil der Luft allmählich mit dem Starkgas, so dass die Verbrennung allmählich in Richtung der Ofenhöhe erfolgt, wodurch eine gleichmäßige Verbrennungstemperatur in Richtung der Ofenhöhe erreicht wird, was die NO_x-Erzeugung vermindert.
Wie mit 4(b) dargestellt, ist es in dem Fall, wo die Kanäle versetzt angeordnet sind, wo ein Teil von beiden Kanälen oder von einem Kanal, nämlich dem Luftkanal und dem Schwachgaskanal 7 näher an dem Starkgaskanal angeordnet ist bei Überqueren der sich in Richtung der Ofenbatterie erstreckenden Mittelebene CL wünschenswert, das auf einem Teil des Kanals, wie beispielsweise in 5 dargestellt, ein Öffnungsweiten-Verstellglied gefestigt ist, um auf diese Weise die Luftausströmrichtung so zu verändern, dass sie sich gegenüber der Starkgas-Ausströmrichtung befindet, um auf diese Weise den Vermischungspunkt von Starkgas und Luft nach oben zu verschieben.
Die 5 zeigt anhand eines Diagramms ein Beispiel, bei welchem sich ein Teil des Luftkanals jenseits der sich in Richtung der Ofenbatterie erstreckenden Mittelebene auf der Seite des Starkgaskanals befindet; in diesem Falle ist die Öffnung des Luftkanals mit den Öffnungsweiten-Verstellglied 9 verschlossen. Hier zeigt 5(a) eine teilweise geschnittene Draufsicht, und die 5(b) zeigt einen vertikalen Schnitt. Wie aus 5(a) ersichtlich, sind der Luftkanal 3 und der Starkgaskanal 7 wechselseitig versetzt angeordnet, und der Mittelpunkt P3 zwischen den jeweiligen Mittelachsen P und P2 befindet sich auf der zum Starkgaskanal 2 gegenüberliegenden Seite bezüglich der sich in Richtung der Ofenbatterie erstreckenden Mittelebene CL am Fuß der Brennkammer. Jedoch überschreitet ein Teil der Öffnung von entweder dem Luftkanal 3 oder dem Schwachgaskanal 7 die Mittelebene CL und befindet sich dann näher an dem Starkgaskanal 2. In einem solchen Falle wird das Öffnungsweiten-Verstellglied 9 auf einem Teil der Öffnung angebracht, so dass die Öffnungsweiten der Kanäle entsprechend eingestellt werden. Bei dieser Anordnung wird die Luft in eine Richtung entgegengesetzt zum Starkgaskanal gespült, wie mit dem Pfeil in 5(b) angedeutet, wodurch der Vermischungspunkt zwischen Starkgas und Luft nach oben in den unteren Bereich der Brennkammer verschoben wird. Demzufolge kann eine gleichmäßige Verbrennungstemperatur in Richtung der Ofenhöhe erreicht werden um so die NO_x Erzeugung zu vermindern.
Wenn in der für eine mehrstufigen Verbrennung ausgelegten Brennkammer die Starkgasverbrennung durchgeführt wird, dann wird, sofern der Anteil der an dem Fuß der Brennkammer zugeführten Luft 50 Vol.-% oder weniger der Gesamtmenge Luft ausmacht, im unteren Bereich der Brennkammer eine unzureichende Verbrennung auftreten, weshalb es im unteren Bereich der Kokskammer zu einem Temperaturabfall kommen kann. Deshalb ist es wünschenswert, wenn der Luftanteil, der dem Fuß der Brennkammer zugeführt wird, 50 Vol.-% oder mehr der Gesamtmenge Luft ausmacht.
Nachfolgend wird die Schwachgasverbrennung beschrieben.
Um die NO_x Erzeugung bei der Schwachgasverbrennung zu vermindern, ist es wünschenswert, die wechselseitige positionelle Beziehung zwischen dem Schwachgaskanal und dem Luftgaskanal so vorzusehen, wie das in 6 dargestellt ist. Bei den 6(a) und (b) handelt es sich je um eine Draufsicht, ähnlich der 4(b); dargestellt sind hier Beispiele verschiedener Anordnungen des Schwachgaskanals 7 und des Luftgaskanals 3.
Die 7 zeigt anhand eines Diagramms, wie der Schwachgaskanal 7 und der Luftgaskanal 3 in einer der Brennkammern nach 6 angeordnet sind. Hierbei ist zu beachten, dass bei irgendwelchen zwei benachbarten Brennkammern (beispielsweise den Brennkammern 1-1 und 1-2 nach 6) der Aufbau der einen Brennkammer umgekehrt ist zum Aufbau der anderen Brennkammer; folglich ist der Aufbau von einer dieser Brennkammern beispielsweise der Brennkammer 1-2 repräsentativ für den Aufbau dieser Brennkammern.
Die 7(a) zeigt ein Beispiel für eine solche Anordnung, bei welcher der Schwachgaskanal 7 und der Luftkanal 3 nicht überlappen, bzw. nicht überlappend angeordnet sind, sowohl bei der Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie (das ist die Y-Richtung) und bei der Betrachtung in der Koksausdrückrichtung (das ist die X-Richtung). Das bedeutet, diese beiden Kanäle 3 und 7 sind in der Koksausdrückrichtung durch einen Abstand X, und in Richtung der Ofenbatterie durch einen Abstand Y, voneinander getrennt.
Die 7(b) zeigt eine weitere beispielhafte Anordnung dieser Art; hier sind der Schwachgaskanal 7 und der Luftkanal 3 bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie (Y-Richtung) durch den Abstand X₂ voneinander getrennt; jedoch überlappen der Schwachgaskanal 7 und der Luftgaskanal 3 in der Länge Y₂ bei Betrachtung in der Koksausdrückrichtung (X-Richtung).
Die 7(c) zeigt die mit 6(b) dargestellte Anordnung. In diesem Falle überlappen der Schwachgaskanal 7 und der Luftkanal 6 in der Länge X₃ bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie (Y-Richtung) jedoch sind diese Kanäle um den Abstand Y₃ voneinander getrennt, bei Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung.
Die 8 zeigt anhand eines Diagramms schematisch die konventionelle Anordnung von Schwachgaskanal 7 und Luftgaskanal 3, wie in 9 dargestellt.
Hier zeigt 8(a) eine beispielhafte Anordnung, in welcher der Schwachgaskanal 7 und der Luftkanal 3 nicht überlappen bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie (Y-Richtung), jedoch überlappen diese Kanäle vollständig bei Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung (X-Richtung), und deshalb entspricht diese Anordnung der mit 9(a) dargestellten Anordnung.
Die 8(b) zeigt eine weitere beispielhafte Anordnung, bei welcher der Luftkanal 3 kürzer ist, als der Schwachgaskanal 7; deshalb ist bei Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung der Luftkanal 3 vollständig von dem Schwachgaskanal 7 umfasst bzw. verdeckt.
Die 8(c) zeigt eine weitere beispielhafte Anordnung, bei welcher der Schwachgaskanal 7 und der Luftkanal 3 einer hinter dem anderen angeordnet ist, bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie; deshalb entspricht diese Anordnung der in 9(b) dargestellten beispielhaften Anordnung. In diesem Falle überlappen die Kanäle 7 und 3 vollständig bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie (Y-Richtung), jedoch überlappen sie nicht und sind vollständig getrennt voneinander bei Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung (X-Richtung).
Die in 8 dargestellte Länge "L" wird hier als Gesamtüberlappungslänge bezeichnet. In den mit den 8(b) und (c) dargestellten beispielhaften Anordnungen ist der Luftkanal 3 kürzer als der Schwachgaskanal 7; deshalb ist die Länge des Luftkanals gleich dieser Gesamtüberlappungslänge L. Wenn andererseits die Länge des Luftkanals größer ist als die Länge des Schwachgaskanals, dann ist die Länge des Schwachgaskanals gleich dieser Gesamtüberlappungslänge L.
Wie bereits weiter oben erläutert, ist es zur Unterdrückung einer übermäßigen (exzessiven) Vermischung von Brenngas und Luft am Fuß der Brennkammer in einem solch engen Raum, wie innerhalb einer Brennkammer eines Koksofens wichtig, diese exzessive Vermischung unmittelbar nach dem Ausströmen aus dem Fuß der Brennkammer zu unterdrücken. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, den Schwachgaskanal soweit wie möglich vom Luftkanal entfernt zu halten. Eine besondere Anordnung, mit welcher dieses Ziel erreicht wird, besteht darin, den Schwachgaskanal 7 und den Luftkanal 3 je wechselseitig diagonal zueinander am Fuß der Brennkammer anzuordnen, wie das in 7 dargestellt ist.
Mit einer solchen Anordnung steigen das am Fuß der Brennkammer austretende Schwachgas und die dort austretende Luft innerhalb der Brennkammer je unabhängig voneinander nach oben, bei Betrachtung in einem vertikalen Schnitt der Brennkammer. Das heißt, obwohl das Schwachgas teilweise mit der Luft vermischt wird, um am Fuß der Brennkammer teilweise verbrannt zu werden, steigen der größere Teil des Schwachgases und der Luft innerhalb der Brennkammer nach oben, ohne miteinander vermischt zu werden; erst das aufsteigende Schwachgas wird allmählich mit der aufsteigenden Luft vermischt, so dass die Verbrennung des Gases allmählich längs der Höhe der Brennkammer erfolgt. Deshalb tritt eine örtliche Hochtemperaturverbrennung nicht auf; vielmehr kann eine gleichmäßige Temperatur in Richtung der Ofenhöhe erreicht werden, und der Anteil an NO_x Erzeugung vermindert werden.
Im Hinblick darauf, den Schwachgaskanal möglichst weit entfernt vom Luftkanal zu halten, ist die in 7(a) dargestellte Anordnung wünschenswert, bei welcher diese beiden Kanäle vollständig voneinander getrennt sind. Wenn jedoch der Schwachgaskanal übermäßig weit von dem Luftkanal entfernt ist, dann wird die Verbrennung im aller untersten Bereich der Brennkammer zu stark unterdrückt, so dass die Temperatur in diesem aller untersten Bereich der Brennkammer abfällt. Deshalb ist es wünschenswert, dass die in 7 dargestellten Abstände X₁, Y₁, X₂ und Y₃ etwa bei 40 % der vorstehend definierten Gesamtüberlappungslänge L gehalten werden. Hierbei ist zu beachten, dass sowohl die Größe bzw. Abmessung des Schwachgaskanals, wie die Größe bzw. Abmessung des Luftgaskanals in zweckmäßiger Weise ausgewählt werden können, damit das zugeführte Gas und die zugeführte Luft sich innerhalb der Brennkammer weitgehend gleichmäßig ausbreiten können. Weiterhin ist der Querschnitt des Schwachgaskanals und der Querschnitt des Luftkanals nicht auf einen rechteckigen Querschnitt beschränkt; vielmehr können diese Kanäle auch einen ovalen oder sonstig geeigneten Querschnitt haben.
Wie mit den 7(b) und (c) dargestellt, können der Schwachgaskanal 7 und der Luftkanal 3 teilweise überlappen, bzw. teilweise überlappend angeordnet sein, bei Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung (X-Richtung) oder bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie (Y-Richtung). Hier ist es wünschenswert, dass die gemeinsame überlappende Länge (Y₂ oder X₃) 80 oder weniger der Gesamtüberlappungslänge L ausmacht. Dies beruht darauf, weil – wie mit den nachstehend erläuternden Beispielen demonstriert – der NO_x Gehalt drastisch ansteigt, wenn diese gemeinsame überlappende Länge (Y₂ oder X₃) mehr als 80 % der Gesamtüberlappungslänge L beträgt.
Wenn – bei Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung oder bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie – der Schwachgaskanal und der Luftkanal in einer großen gemeinsamen Länge überlappen, dann wird je in der Nachbarschaft der Mündungen der beiden Kanäle (im unteren Bereich der Brennkammer) das Schwachgas aktiv mit der Luft vermischt, so dass leicht eine örtliche Hochtemperaturverbrennung auftreten kann. Wird in einem solchen Falle, wie in 16 dargestellt, ein Öffnungsweiten-Verstellglied an der Mündung bzw. Öffnung jedes Kanals befestigt, so kann dadurch nicht nur das Ausmaß der Überlappung materiell herabgesetzt werden, sondern es kann auch die Richtung beeinflusst werden, in welcher das Schwachgas aus dem Schwachgaskanal und die Luft aus dem Luftkanal ausströmen. Zweckmäßigerweise werden diese Ausströmrichtungen in je entgegengesetzte Richtungen geneigt, um den frühen Kontakt zwischen Schwachgas und Luft zu unterdrücken, wodurch ebenfalls eine gleichmäßige Verbrennung und eine Verminderung der NO_x Erzeugung erreicht werden kann.
Wenn andererseits – bei Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung und bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie – der Schwachgaskanal und der Luftkanal wechselseitig überhaupt nicht überlappen, oder wenn diese Kanäle wechselseitig überlappen, aber das Ausmaß der Überlappung klein ist, dann ist die Verbrennung im unteren Bereich der Brennkammer verzögert und/oder unterdrückt, und es ist recht wahrscheinlich, dass in Richtung der Ofenhöhe Temperaturunterschiede auftreten. In einem solchen Falle kann – wie in 17 dargestellt – ein Öffnungsweiten-Verstellglied auf einem der beiden Kanäle oder auf beiden Kanälen angebracht werden, so dass die Ausströmrichtungen von Schwachgas und Luft so geneigt werden, um deren wechselseitigen Kontakt zu fördern. Mit einer solchen Anordnung kann die Verbrennung am Fuß der Brennkammer gefördert bzw. verstärkt werden, so dass eine gleichmäßige Erwärmung der Brennkammer erreicht werden kann.
Die vorstehend beschriebenen Öffnungsweiten-Verstellglieder können benutzt werden, wenn die vorliegenden Erfindung an bereits existierenden Koksöfen angewandt werden soll. Das bedeutet, die Öffnungsweiten-Verstellglieder, die aus einem feuerfesten Material oder dergleichen bestehen, werden an wenigstens einem Ende von entweder dem Schwachgaskanal oder dem Luftkanal so angebracht, um einen Teil der Öffnung bzw. Mündung zu verschließen, so dass für diese Kanäle die mit der vorliegenden Erfindung vorgeschriebenen Abmessungen und räumlichen Beziehungen erhalten werden. Ein solches Öffnungsweiten-Verstellglied ist nützlich, um den Mischungszustand des Gasgemisches aus Schwachgas und Luft zu optimieren, und um gleichzeitig die Strömungsrichtung von Schwachgas und/oder Luft zu verändern.
In den mit den 4 und 6 dargestellten, für eine mehrstufige Verbrennung ausgelegten Öfen kann die Gesamtmenge Luft durch den Luftkanal 3 bereitgestellt werden, es kann jedoch auch vorgesehen werden ,dass ein Teil der Luft aus den Luftkanälen 8 bereitgestellt wird, um so die mehrstufige Verbrennung zu erreichen. In diesem Falle ist es wünschenswert, dass die aus dem Luftkanal 3 bereitgestellte Luft etwa 20 bis 70 Vol.-% der Gesamtmenge Luft ausmacht.
Die 10 zeigt anhand eines Diagramms eine beispielhafte, für die Verbundverbrennung ausgelegte Brennkammer und einen erfindungsgemäßen, für die einstufige Verbrennung ausgelegten Koksofen. Hierbei zeigt 10(a) einen vertikalen Schnitt (einen Schnitt längs der Schnittlinie C-C aus 10(b)), und die 10(b) zeigt einen horizontalen Schnitt (einen Schnitt längs der Schnittlinie D-D aus 10(a)). Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, sind die Zweitluftkanäle 8 und die Zweitluft-Rohrleitung 8-1 weggelassen, die bei dem mit 4 dargestellten, für die mehrstufige Verbrennung ausgelegten Ofen vorhanden sind. Bei diesem Beispiel ist eine solche Anordnung von Schwachgaskanal 7 und Luftkanal 3 am Fuß 5 der Brennkammer vorgesehen, dass keine Überlappung zwischen diesen Kanälen 7 und 3 auftritt, bei einer Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie, jedoch tritt eine teilweise Überlappung zwischen diesen Kanälen auf, bei der Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung.
Der vorstehend beschriebene Schwachgaskanal 7 und der vorstehend beschriebene Luftkanal 3 können so angeordnet sein, dass sie – sowohl bei einer Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung wie bei einer Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie – vollständig voneinander getrennt sind, wie für die Brennkammer in 7(a) dargestellt. Weiterhin können, wie in den 7(b) und (c) dargestellt, die Kanäle 7 und 3 so angeordnet sein, dass sie bei einer Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung (X-Richtung) teilweise überlappen, oder dass sie bei einer Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie (Y-Richtung) teilweise überlappen. Hierbei ist es wünschenswert, dass die gemeinsame überlappende Länge 80 % oder weniger der Gesamtüberlappungslänge L (die in 8 definiert ist) ausmacht. Dieses Ausmaß der Überlappung von 80 % oder weniger kann dadurch erreicht werden, dass ein (beispielsweise aus einem feuerfesten Material bestehendes) Öffnungsweiten-Verstellglied auf der Öffnung bzw. Mündung von wenigstens einem Kanal ausgewählt aus den Schwachgaskanälen 7 und den Luftkanälen 3 angebracht wird.
2. Das erfindungsgemäße Verfahren
An einem erfindungsgemäßen Koksofen, soweit er vorstehend beschrieben worden ist, wird das nachstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt.
Im Falle einer Starkgasverbrennung oder im Falle einer Schwachgasverbrennung wird die Ausströmrichtung des Schwachgases und/oder der Luft geändert durch Anbringung von einem Öffnungsweiten-Verstellglied an der Mündung bzw. Öffnung von wenigstens einem Kanal, ausgewählt aus den Schwachgaskanälen und den Luftkanälen der Brennkammer, um so den Vermischungspunkt von Starkgas oder Schwachgas oder Luft einzustellen. Mit dieser Anordnung kann eine gleichmäßige Verbrennung innerhalb der Brennkammer erreicht werden, und so kann der NO_x Anteil im Abgas vermindert werden. Bei diesem Verfahren ist es auch wünschenswert, dass im Falle der Schwachgasverbrennung die vorstehend beschriebene gemeinsam überlappende Länge der Öffnungen 80 % oder weniger der Gesamtüberlappungslänge (L, vgl. 8) ausmacht, und dass im Falle der Starkgasverbrennung die Mittelachsen des Luftkanals oder der Mittelpunkt zwischen den Mittelachsen von zwei Luftkanälen oder der Mittelpunkt zwischen den Mittelachsen von dem Schwachgaskanal und von dem Luftkanal sich je auf der gegenüberliegenden Seite befinden zu dem Starkgaskanal bezüglich einer Mittelebene, die sich parallel zur Ofenwand in Richtung der Ofenbatterie der Verbrennungskammer erstreckt.
Beim Betrieb eines, für eine mehrstufige Verbrennung ausgelegten Koksofens, bei dem ein Teil der Luft am Fuß der Brennkammer zugeführt wird, und die restliche Luft über wenigstens einen Luftkanal zugeführt wird, der in einer Abzugskanal-Zwischenwand vorgesehen ist, ist es wünschenswert, dass im Falle der Schwachgasverbrennung der am Fuß zugeführte Anteil der Verbrennungsluft 20 bis 70 Vol.-% der Gesamtmenge Luft ausmacht, und im Falle der Starkgasverbrennung 50 Vol.-% oder mehr der Gesamtmenge Luft ausmacht.
BEISPIELE
In den nachfolgenden Beispielen wird je für den Fall der Starkgasverbrennung und für den Fall der Schwachgasverbrennung im einzelnen beschrieben, wie der Schwachgaskanal und der Luftkanal am Fuß der Verbrennungskammer angeordnet ist, und wie die Anordnung von zwei Luftkanälen verändert werden kann. Hierbei bezieht sich das Beispiel 1 auf die Starkgasverbrennung, und die Beispiele 2 bis 6 behandeln die Schwachgasverbrennung. Hierbei bilden einige, in diesen Beispielen angegebene Ausführungsformen keinen Teil der Erfindung, sondern repräsentieren den Stand der Technik, soweit das zum Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich ist.
Beispiel 1:
Die Verbrennungsversuche werden mit einem Koksofen durchgeführt, der Brennkammern hat, wie sie in den 3 und 4 dargestellt sind. Hierbei hat jede Brennkammer nachstehende Innenabmessungen:

– die Fußlänge in Richtung der Koksausdrückrichtung beträgt 0,35 m;
– die Fußlänge in Richtung der Ofenbatterie beträgt 0,91 m; und
– die Höhe beträgt 6,6 m.

Die Brennkammer hat zwei Zweitluftkanäle in Richtung der Ofenhöhe in der Abzugskanal-Zwischenwand. Der Starkgaskanal hat einen Durchmesser von 77 mm. Hierbei ist zu beachten, dass die in der Abzugskanal-Zwischenwand ausgebildeten Zweitluftkanäle verschlossen sind, wenn die einstufige Verbrennung durchgeführt wird. Am Fuß der Brennkammer ist der Starkgaskanal nahe an der Ofenwand angeordnet, die an die Kokskammer angrenzt. Der Schwachgaskanal und der Luftkanal sind je in unterschiedlichen Positionen angeordnet, wie das in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt ist.
Es wird ein Starkgas verwendet, das einen Brennwert bzw. Heizwert von 19.320 kJ/Nm³ (4.600 kcal/Nm³) hat; dieses Starkgas wird jeder Brennkammer mit einem Durchsatz von 28 Nm³/h zugeführt.
Bei der einstufigen Verbrennung wird die Gesamtmenge Luft (100 Vol.-%) am Fuß der Brennkammer zugeführt. Bei der mehrstufigen Verbrennung werden 40 bis 70 Vol.-% der Gesamtmenge Luft am Fuß der Brennkammer zugeführt; etwa 1/3 der Luft wird aus dem Luftkanal der zweiten Stufe zugeführt, und die restliche Luft wird aus dem Luftkanal der dritten Stufe zugeführt.
Für den Fall, dass bei der mehrstufigen Verbrennung die am Fuß der Brennkammer zugeführte Luftmenge variiert wird, wird ein Verhältnis von 1 : 2 zwischen der über den Luftkanal der zweiten Stufe zugeführten Luftmenge und der über den Luftkanal der dritten Stufe zugeführten Luftmenge eingestellt. In jedem Falle wird der Brennkammer die Luft mit einem Durchsatz von 160 Nm³/h zugeführt.
Bei der Auswertung der Verbrennungsversuche wird die Temperatur der Ofenwand (vgl. die Bezugziffer 6 in 3) der Brennkammer und der NO_x Gehalt im Abgas gemessen. Die so erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Verbrennungsversuche 1, 2, 6 und 7 betreffen solche Beispiele, bei welchen der Schwachgaskanal und der Luftkanal je Seite an Seite angeordnet sind, wie das in 11(a) dargestellt ist; ferner wird eine erfindungsgemäße Brennkammer verwendet, das bedeutet eine solche Brennkammer, bei welcher der Mittelpunkt P3 zwischen den Mittelachsen P2 und P dieser Kanäle in der zweiten Zone 5-2 im Abstand zu dem in der ersten Zone 5-1 befindlichen Starkgaskanal am Fuß der Brennkammer angeordnet ist. Die Verbrennungsversuche 3 bis 5 und 8 bis 13 betreffen solche Beispiele, bei welchen eine erfindungsgemäße Brennkammer verwendet wird, bei welcher der Schwachgaskanal und der Luftkanal je versetzt angeordnet sind., und der Mittelpunkt P3 zwischen den Mittelachsen P2 und P dieser Kanäle in der zweiten Zone 5-2 angeordnet ist, im Abstand zu dem in der ersten Zone 5-1 befindlichen Starkgaskanal am Fuß dieser Brennkammer.
Bei den Verbrennungsversuchen 1 bis 5 handelt es sich um Beispiele der einstufigen Verbrennung, bei welcher die Gesamtmenge Luft am Fuß der Brennkammer zugeführt wird. Bei den Verbrennungsversuchen 6 bis 13 handelt es sich um Beispiele der mehrstufigen Verbrennung, bei welcher die Luft sowohl am Fuß der Brennkammer, wie über Luftkanäle in der Abzugskanal-Zwischenwand zugeführt wird.
Wie aus den mit Tabelle 1 angegebenen Ergebnissen ersichtlich, bringen die erfindungsgemäßen Beispiel in den Verbrennungsversuchen 1 bis 13 zufrieden stellende Ergebnisse; dies wird dadurch bestätigt, dass die Differenz der Ofenwandtemperatur in Richtung der Ofenhöhe Werte im Bereich von 40° C bis 83 °C hat, und dass die erzeugten NO_x-Anteile von 72 bis 125 ppm reichen.
Vergleicht man die Ergebnisse des Verbrennungsversuches 3 mit 4, des Verbrennungsversuches 8 mit 10, des Verbrennungsversuche 9 mit 11 und der Verbrennungsversuche 4, 10 mit 11, bei denen jeweils das Öffnungsweiten-Verstellglied auf der Öffnung angebracht ist, die sich an der Seite der Starkgasöffnung befindet, wobei die, sich in Richtung der Ofenbatterie der Brennkammer erstreckenden Mittelebene CL gekreuzt wird, dann werden lediglich kleine Differenzen in der Ofenwandtemperatur in Richtung der Ofenhöhe, sowie kleine Anteile an erzeugtem NO_x festgestellt. Vergleicht man weiterhin die Ergebnisse des Verbrennungsversuches 1 mit 2, des Verbrennungsversuches 4 mit 5, des Verbrennungsversuches 6 mit 7, des Verbrennungsversuches 8 mit 9 und des Verbrennungsversuches 10 mit 11, so wird in den Verbrennungsversuchen 2, 5, 7, 9 und 11 je das Abgas zirkuliert; auch hier werden lediglich kleine Differenzen in der Ofenwandtemperatur in Richtung der Ofenhöhe, sowie besonders kleine Anteile an erzeugtem NO_x festgestellt.
Bei den Verbrennungsversuchen 12 und 13 handelt es sich um Beispiele, bei denen die am Fuß der Brennkammer zugeführte Menge Luft variiert wird. Sofern die Menge an, am Fuß der Brennkammer zugeführter Luft 50 Vol.-% oder mehr beträgt, sind die Differenzen der Ofenwandtemperatur in Richtung der Ofenhöhe klein, und die Anteile an gebildetem NO_x sind ebenfalls klein.
Im Gegensatz dazu wird bei einem Vergleichsbeispiel, nämlich dem Verbrennungsversuch Nr. 14 eine übliche, konventionelle Brennkammer verwendet, bei welcher die Mittelachse P2 des Schwachgaskanals und die Mittelachse P des Luftkanals Seite an Seite angeordnet sind, so dass sie mit der, sich in Richtung der Ofenbatterie der Brennkammer erstreckenden Mittelebene zusammenfallen, wie das in 11(b) dargestellt ist; in diesem Falle ist die Temperaturdifferenz in Richtung der Höhe der Ofenwand groß und beträgt 150 °C auf, und der Anteil an gebildeten NO_x ist groß und beträgt 225 ppm. Beim Verbrennungsversuch Nr. 14 wird keine Abgaszirkulation durchgeführt; der Verbrennungsversuch Nr. 15 entspricht weitgehend dem Verbrennungsversuch Nr. 14, arbeitet jedoch mit Abgaszirkulation; beim Verbrennungsversuch Nr. 15 tritt eine Temperaturdifferenz in Richtung der Höhe der Ofenwand von 135 °C auf, und der Anteil an gebildeten NO_x ist groß und beträgt 190 ppm.
Beim Verbrennungsversuch Nr. 16 sind der Schwachgaskanal und der Luftkanal Seite an Seite angeordnet, und der Mittelpunkt P3 zwischen den Mittelachsen P2 und P ist in die zweite Zone 5-2 verschoben, wie mit der Mittelachse P31 in 12(b) angedeutet; weiterhin sind auf den Mündungen des Schwachgaskanals und des Luftkanals die Öffnungsweiten-Verstellglieder befestigt. Bei diesem Vergleichsbeispiel tritt in Richtung der Höhe der Ofenwand eine große Temperaturdifferenz von 130 °C auf, und der Anteil an gebildeten NO_x ist ebenfalls groß und beträgt 186 ppm.
Beim Verbrennungsversuch Nr. 17 sind der Schwachgaskanal und der Luftkanal wechselseitig versetzt angeordnet, so dass der Mittelpunkt zwischen den Mittelachsen P2 und P in eine Position in die zweite Zone 5-2 gegenüber zum Starkgaskanal verschoben ist, wie aus 12(c) ersichtlich; zusätzlich ist das Öffnungsweiten-Verstellglied auf der Kanalmündung befestigt. Weil hier am Fuß der Brennkammer Luft in einem Anteil von 40 Vol.-% der Gesamtmenge Luft zugeführt worden ist, tritt in Richtung der Ofenwandhöhe eine große Temperaturdifferenz von 95° C auf, und der Anteil an gebildeten NO_x ist ebenfalls groß und beträgt 162 ppm. Der Verbrennungsversuch 18 entspricht weitgehend dem Verbrennungsversuch Nr. 17 arbeitet jedoch mit Abgaszirkulation; in diesem Falle tritt ebenfalls in Richtung der Ofenwandhöhe eine große Temperaturdifferenz von 81 ° C auf, und der Anteil an gebildeten NO_x ist ebenfalls groß und beträgt 137 ppm.
Beim Verbrennungsversuch Nr. 19 sind der Schwachgaskanal und der Luftkanal wechselseitig versetzt angeordnet, und der Mittelpunkt zwischen den beiden Mittelachsen P2 und P ist in die erste Zone 5-1 Seite an Seite zum Starkgaskanal verschoben, wie aus 12(d) ersichtlich. Auch in diesem Falle tritt in Richtung der Ofenwandhöhe eine große Temperaturdifferenz von 142° C auf, und der Anteil an gebildeten NO_x ist ebenfalls groß und beträgt 205 ppm.
Beispiel 2:
In der mit 4 dargestellten, für eine mehrstufige Verbrennung ausgelegten Brennkammer wird als einziges Brennstoff ein Schwachgas verwendet, das einen Heizwert von 4.620 kJ/Nm³ (1.100 kcal/Nm³) hat; die Luft wird mit solcher Menge zugeführt, dass das nach der Verbrennung entstehende Abgas einen Sauerstoffgehalt von 1,5 % aufweist. Hierbei wird die Luft so zugeführt, dass 50 Vol.-% der Gesamtmenge Luft über den Luftkanal 3 zugeführt werden, 20 Vol.-% der Gesamtmenge Luft über den unteren, in der Abgaskanal-Zwischenwand ausgebildeten Luftkanal 8 zugeführt werden und die restliche Menge Luft über den oberen, in der Abgaskanal-Zwischenwand ausgebildeten Luftkanal zugeführt wird; auf diese Weise wird eine mehrstufige Verbrennung durchgeführt. Hierbei hat die Brennkammer einen grundsätzlichen Aufbau mit einer Höhe von 6.6 m, und die Minimum-Innenabmessungen der Bodenfläche betragen 0,91 m × 0,35 m. In allen nachfolgenden Beispielen wird eine Brennkammer mit diesem grundsätzlichen Aufbau verwendet; abweichend hat die Brennkammer für die einstufige Verbrennung eine Bodenfläche mit Minimum-Innenabmessungen von 0,91 m × 0,35 m.
Mit 13 sind die Ergebnisse dargestellt, die bei den Verbrennungsversuchen erhalten worden sind, die in der mit 4(b) dargestellten Brennkammer durchgeführt worden sind; d.h. in einem Koksofen, bei welchem der Schwachgaskanal und der Luftkanal je die in 7(b) dargestellte Anordnung aufweisen. Hier haben der Schwachgaskanal und der Luftkanal je die nachstehend angegebenen Abmessungen.
Der Abstand X₂ zwischen diesen beiden Kanälen in der Koksausdrückrichtung wird auf 40 mm festgesetzt; die gemeinsam überlappende Länge (Y₂) bei Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung wird variiert.
Schwachgaskanal:

Länge in Richtung der Ofenbatterie (L₁): 250 mm
Länge in Richtung der Koksausdrückrichtung (Breite, W₁): 85 mm;

Luftkanal:

Länge in Richtung der Ofenbatterie (L₂): 250 mm
Länge in Richtung der Koksaüsdrückrichtung (Breite, W₂): 50 mm

Die 13(a) zeigt anhand einer grafischen Darstellung den Zusammenhang zwischen der gemeinsam überlappenden Länge (Y₂ in 7) bei Betrachtung in der Koksausdrückrichtung und dem im Abgas auftretenden NO_x-Gehalt. In dieser Zeichnung bedeutet eine negative, gemeinsam überlappende Länge, dass überhaupt keine Überlappung zwischen diesen Kanälen auftritt; der Absolutwert bezeichnet die getrennte Länge. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass der NO_x-Gehalt niedrig ist, wenn die gemeinsam überlappende Länge Werte im Bereich von –100 bis 200 mm hat und drastisch ansteigt, wenn die gemeinsam überlappende Länge Werte größer 200 mm hat. Dieser angegebene Wert der gemeinsam überlappenden Länge von 200 mm bezieht sich auf 80 % der Länge in Richtung der Ofenbatterie (L₁: 250 mm) des Schwachgaskanals (und des Luftkanals). Deshalb ist es wünschenswert, die gemeinsam überlappende Länge (Y₂) bei 80 % oder weniger der Länge L₁ in Richtung der Ofenbatterie zu halten. Da in diesem Beispiel die Gesamtüberlappungslänge L (vgl. 8) gleich der Länge L₁ ist, macht der vorstehend beschriebene Wert von 80 auch 80 % der Gesamtüberlappungslänge Laus.
Die 13(b) zeigt die Wandtemperaturen der Brennkammer für verschiedene Überlappungsverhältnisse, nämlich

– für eine gemeinsame überlappende Länge Y₂ von 250 mm (hier beträgt das Ausmaß der Überlappung 100 %);
– für eine gemeinsame überlappende Länge Y₂ von 0 mm (hier tritt weder eine Überlappung noch eine Trennung auf); und
– für eine gemeinsame überlappende Länge Y₂ von –100 mm (hier beträgt die getrennte Länge 100 mm, und das Ausmaß der Trennung macht 40 % aus).

Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass die Wandtemperatur der Brennkammer im unteren Bereich zu hohe Werte annimmt, wenn die gemeinsame überlappende Länge 250 mm beträgt, d.h. bei einem Ausmaß der Überlappung von 100 %; dies ist auch die Ursache für einen drastischen Anstieg des mit 13(a) dargestellten NO_x-Gehaltes. Sofern andererseits die gemeinsame überlappende Länge einen Wert von –100 mm hat, d.h. wenn das Ausmaß der Trennung 40 % beträgt, dann hat die Brennkammer im unteren Bereich eine niedrige Wandtemperatur und im oberen Bereich eine hohe Wandtemperatur, was zu einer vergleichsweise ungleichmäßigen Temperaturverteilung in Richtung der Ofenhöhe führt.
Diese ungleichmäßige Temperaturverteilung in Richtung der Ofenhöhe kann bis zu einem gewissen Grad beseitigt werden, beispielsweise durch Einstellung des prozentualen Anteils der Luftmenge, die am Fuß der Brennkammer zugeführt wird und weiterhin dadurch, dass der Schwachgaskanal und/oder der Luftkanal mit einem Öffnungsweiten-Verstellglied versehen werden; jedoch sind die Auswirkungen dieser Maßnahmen begrenzt. Deshalb ist es wünschenswert, das Ausmaß der Überlappung auf 80 % oder weniger zu begrenzen, und das Ausmaß der Trennung auf 40 % oder weniger zu begrenzen.
Die 13(c) zeigt mit der punktierten Linie die Ergebnisse von Verbrennungsversuchen, die bei einstufiger Verbrennung erhalten worden sind, wobei die Gesamtmenge Luft am Fuß der Brennkammer zugeführt worden ist, welche den gleichen Aufbau hat, wie diejenige Brennkammer, welche die mit 13(a) dargestellten Ergebnisse erbracht hat. Obwohl der NO_x-Gehalt bei der einstufigen Verbrennung etwas höher ist, als bei der mehrstufigen Verbrennung, zeigen die Effekte, die von der gemeinsam überlappenden Länge verursacht werden, in eine ähnliche Richtung. Das heißt, der NO_x-Gehalt wird stark abgesenkt, wenn die gemeinsam überlappende Länge 150 mm oder weniger beträgt (dies entspricht einem Ausmaß der Überlappung von 60 %).
Die 13(d) zeigt anhand einer grafischen Darstellung die Versuchsergebnisse, die bei Abgaszirkulation bei mehrstufiger Verbrennung in einer Brennkammer erhalten werden, welche den gleichen Aufbau hat, wie diejenige Brennkammer, deren Ergebnisse mit 13(a) dargestellt sind. Wenn in dem System eine Abgaszirkulation stattfindet, dann wird eine ähnliche Tendenz erhalten, wie im System ohne Abgaszirkulation; jedoch ist der NO_x Gehalt herabgesetzt. Das bedeutet, der vorteilhafte Effekt, der mit der vorliegenden Erfindung erreicht wird, ist unabhängig davon, ob eine Abgaszirkulation stattfindet oder nicht.
Die 14 zeigt anhand einer grafischen Darstellung die Ergebnisse bei Messung der Wandtemperatur, wenn im Falle der mehrstufigen Verbrennung der Anteil an zugeführtem Schwachgas variiert worden ist, um einen Wärmegewinn zu erzielen; die hier verwendete Brennkammer hat den gleichen Aufbau wie die vorstehend erläuterten Brennkammern. In diesem Falle hat die gemeinsame überlappende Länge (Y₂) zwischen dem Schwachgaskanal und dem Luftkanal einen Wert von 0 mm. Die in 14 mit einer durchgehenden Linie dargestellten Kurve entspricht dem Fall der "gemeinsamen überlappenden Länge von 0 mm" in 13(b). Der Darstellung nach 14 ist hier zu entnehmen, dass sich das Temperaturmuster mit einer Änderung der zugeführten Menge Schwachgas (um Wärmegewinne zu erzielen) nicht verändert; daraus folgt, selbst wenn die Betriebsbedingungen des Koksofens im Hinblick auf eine Steigerung der Wärmegewinnung stark verändert werden, besteht kein Anlass, die Abmessungen des Brenngaskanals und des Luftkanals zu verändern; deshalb können auch in einem solchen Falle die vorteilhaften Auswirkungen der vorliegenden Erfindung erhalten bzw. beibehalten werden.
Beispiel 3:
Die 15 zeigt anhand einer grafischen Darstellung (ähnlich der grafischen Darstellung nach 13(a)) die Ergebnisse von Verbrennungsversuchen, die bei der Schwachgasverbrennung in einer Anordnung nach 7(c) erhalten worden sind. Hier haben der Schwachgaskanal und der Luftkanal die nachstehend angegebenen Abmessungen. Der Abstand, das ist die getrennte Länge (Y₃) in Richtung der Ofenbatterie wird bei 40 mm festgesetzt; die gemeinsam überlappende Länge (X₃) bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie wird variiert.
Schwachgaskanal:

Länge in Richtung der Ofenbatterie (L₁): 250 mm
Länge in Richtung der Koksausdrückrichtung (Breite, W₁): 100 mm

Luftkanal:

Länge in Richtung der Ofenbatterie (L₂): 150 mm
Länge in Richtung der Koksausdrückrichtung (Breite, W₂): 100 mm

Aus der Darstellung nach 15 ist ersichtlich, dass der NO_x-Gehalt auf einen Wert von 150 ppm oder weniger vermindert wird, wenn die gemeinsam überlappende Länge X₃ Werte im Bereich von –50 mm (hier beträgt das Ausmaß der Trennung 50 %) bis 50 mm hat (hier beträgt das Ausmaß der Überlappung 50 %).
Beispiel 4:
Unter den gleichen Bedingungen, wie vorstehend in Beispiel 2 beschrieben, werden Untersuchungen der Auswirkungen einer Einstellung der Öffnungsweite durchgeführt. Das bedeutet im Einzelnen: Bei einer Anordnung entsprechend 4(b) wird die mit 7(b) dargestellte wechselseitige Anordnung von Luftkanal 3 und Schwachgaskanal 7 vorgesehen, wobei die gemeinsame überlappende Länge Y₂, bei Betrachtung in Richtung der Koksausdrückrichtung auf 200 mm festgesetzt wird (d.h. das Ausmaß der Überlappung beträgt 80 %); unter diesen Bedingungen wird je an der Öffnung bzw. Mündung des Schwachgaskanals und and der Öffnung bzw. Mündung des Luftkanals je ein Öffnungsweiten-Verstellglied angebracht und damit die jeweilige Öffnungsweite verstellt; als Öffnungsweiten-Verstellglieder dienen Ziegel aus feuerfesten Material.
Die 16 zeigt, wie diese Ziegel 9 angebracht sind. Wie in 16(a) dargestellt, wird je an der Mündung des Schwachgaskanals 7 und der Mündung des Luftkanals 3 ein solches Öffnungsweiten-Verstellglied 9 so angebracht, dass 50 mm der Öffnungsweite abgedeckt sind. Im Einzelnen werden diese Öffnungsweiten-Verstellglieder 9 so am Ende des Schwachgaskanals und am (Ende des Luftkanals angebracht, dass der Schwachgaskanal und der Luftkanal wechselseitig überlappen, wie das in 16(b) dargestellt ist. Bei dieser Anordnung ist die von dem Material überlappte Länge auf 100 mm vermindert (d.h. das Ausmaß der Überlappung beträgt 40 %).
Sofern keine, als Öffnungsweiten-Verstellglieder dienenden Ziegel angebracht sind, hat die gemeinsam überlappende Länge Y₂ der beiden Kanäle einen Wert von 200 mm (d.h. das Ausmaß der Überlappung beträgt 80 %; in diesem Fall wird im Abgas ein NO_x Gehalt von etwa 160 ppm festgestellt, wie aus 13(a) ersichtlich. Werden andererseits die als Öffnungsweiten-Verstellglieder dienenden Ziegel 9 angebracht, so wird nicht nur das Ausmaß der Überlappung ganz wesentlich herabgesetzt, wie vorstehend beschrieben, sondern die Strömungsrichtungen von Schwachgas und Verbrennungsluft werden in solche Richtungen verändert und abgelenkt, dass die beiden Gasströme voneinander getrennt werden, wie aus 16(b) ersichtlich. Als ein Ergebnis dieser Maßnahmen wird der NO_x Gehalt auf einen Wert von 95 ppm herabgesetzt. Das bedeutet, die vorteilhaften Auswirkungen der vorliegenden Erfindung können durch solch einfache Maßnahmen verbessert werden, die an den Mündungen der jeweiligen Kanäle ausgeführt werden.
Beispiel 5:
Die 17 zeigt die Anbringung der als Öffnungsweiten-Verstellglieder dienenden Ziegel je an dem Schwachgaskanal und dem Luftkanal, welche wechselseitig die in 6(a) dargestellte Anordnung haben. Hier haben der Schwachgaskanal 7 und der Luftkanal 3 je die gleichen Abmessungen, wie vorstehend in Beispiel 2 angegeben. Bei Betrachtung in der Koksausdrückrichtung tritt keine wechselseitige Überlappung der Kanäle auf; vielmehr sind diese Kanäle in einem Abstand von 100 mm zueinander angeordnet bzw. voneinander getrennt (mit anderen Worten, die gemeinsame überlappende Länge beträgt –100 mm, und das Ausmaß der Trennung beträgt 40 %) bei Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie. Weil in diesem Falle die gemeinsame überlappende Länge einen negativen Wert hat, tritt im unteren Bereich der Brennkammer eine niedrigere Temperatur auf, als im oberen Bereich, wie aus 13(b) ersichtlich.
In der gerade beschriebenen Anordnung wird je ein 50 mm langes Öffnungsweiten-Verstellglied 9 so an dem Schwachgaskanal 7 und an dem Luftkanal 3 angebracht, wie in den 17(a) und (b) dargestellt; das bedeutet, je die Strömungsrichtung des Schwachgases und der Luft werden geändert, wie in 17(b) dargestellt. Obwohl in diesem Falle vor der Anbringung der Öffnungsweiten-Verstellglieder und nach der Anbringung der Öffnungsweiten-Verstellglieder keine Änderung des NO_x Gehaltes aufgetreten ist, wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung in Richtung der Offenhöhe erreicht, wobei die Temperatur am Ofenfuß ansteigt und im oberen Bereich des Ofens abfällt, wie aus 18 ersichtlich. Dies beruht darauf, dass sich wegen der Anwesenheit der als Öffnungsweiten-Verstellglieder dienenden Ziegel die Strömungsrichtung des Schwachgasstromes der Strömungsrichtung des Verbrennungsluftstromes annähert; auf diese Weise wird ein Effekt erzielt, welcher einer Verminderung des Ausmaßes der Trennung äquivalent ist.
Beispiel 6:
Bei diesen Verbrennungsversuchen wird die Menge Luft verändert, die über den Luftkanal 3 am Fuß der Brennkammer zugeführt wird; mehr im Einzelnen wird hier über den Luftkanal 3 dem Fuß der Brennkammer Luft in einem Anteil von 10 bis 90 der Gesamtmenge Luft zugeführt, wobei keine Überlappung der beiden Kanäle auftritt, bei einer Betrachtung in Richtung der Ofenbatterie. Diese Verbrennungsversuche werden unter den gleichen Bedingungen durchgeführt, wie vorstehend zu Beispiel 2 beschrieben; es wird ein Aufbau verwendet, welcher die mit 4(b) dargestellte Anordnung hat. Die restliche Menge Luft wird in einem Verhältnis von 1 : 1,5 aus Luftkanälen 8 zugeführt, die in der Abzugskanal-Zwischenwand ausgebildet sind.
Die 19(a) zeigt hier anhand einer grafischen Darstellung die Abhängigkeit des NO_x-Gehalts im Abgas von der prozentualen Luftmenge, die am Fuß der Brennkammer über den Luftkanal 3 zugeführt wird; die 19(b) zeigt hier ebenfalls anhand einer grafischen Darstellung die Differenzen zwischen der höchsten Wandtemperatur und der niedrigsten Wandtemperatur, die unter diesen Bedingungen in Richtung der Höhe der Brennkammerwand auftreten. Wie aus diesen Darstellungen ersichtlich, steigt nicht nur der NO_x-Gehalt drastisch an, sondern die Differenz in den Brennkammertemperaturen steigt ebenfalls an, wenn am Fuß der Brennkammer mehr als 70 % der Gesamtmenge Luft zugeführt werden. Dies beruht darauf, dass am Fuß der Brennkammer die Verbrennungstemperatur örtlich ansteigt. Sofern andererseits am Fuß der Brennkammer weniger als 20 % der Gesamtmenge Luft zugeführt wird, fällt die Temperatur am Fuß der Brennkammer ab, und die Differenz in der Brennkammerwandtemperatur steigt an. Aus diesen Ergebnissen wird ersichtlich, dass es wünschenswert ist, über den Luftkanal 3 dem Fuß der Brennkammer Luft in einem Anteil von 20 bis 70 % der Gesamtmenge Luft zuzuführen.
Sofern die Anordnung von Schwachgaskanal und Luftkanal am Fuß der Brennkammer eines Koksofens im Sinne der vorliegenden Erfindung optimiert wird, kann eine gleichmäßige Verbrennung in Richtung der Ofenhöhe erreicht werden, sowohl bei der Starkgasverbrennung, wie bei der Schwachgasverbrennung. Demzufolge kann eine örtliche Hochtemperatur-Verbrennung vermindert werden, wodurch wiederum der Anteil an erzeugtem NO_x vermindert werden kann. Weil weiterhin die Heiztemperatur innerhalb jeder Kokskammer gleichmäßig gemacht wird, kann ein qualitativ hochwertiger Koks erzeugt werden. Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf neu zu errichtende Koksöfen angewandt werden, sondern kann auch mit Hilfe einfacher Maßnahmen an bereits bestehenden Öfen verwirklicht werden, indem an der Öffnung bzw. Mündung des Schwachgaskanals und/oder des Luftkanals je ein Öffnungsweiten-Verstellglied angebracht wird.

Claims

Koksofen, mit einer Reihe von Brennkammern (1), die über Ofenwände (6) von Kokskammern getrennt sind, wobei jede Brennkammer (1) aufweist: – einen Starkgaskanal (2); – zwei Schwachgaskanäle (7); und – einen Luftkanal (3); – wobei diese Kanäle (2, 7 und 3) am Fuß der Brennkammer (1) angeordnet sind; je mit den weiteren Maßgaben dass: a) diese Brennkammer (1) durch eine, sich parallel zu diesen Ofenwänden über die Länge der Koksausdrückrichtung (X) erstreckende Mittelebene (CL) in eine erste Zone und in eine zweite Zone unterteilt ist; b) dieser Starkgaskanal (2) nahe der Ofenwand (6) der ersten Zone angeordnet ist; und c) der Mittelpunkt (P3) zwischen der Mittelachse (P) dieses Schwachgaskanals (7) und der Mittelachse (P2) dieses Luftkanals (3) sich in der zweiten Zone befindet; gekennzeichnet durch d) eine solche gegenseitige Anordnung von Schwachgaskanal (7) und Luftkanal (3) innerhalb einer Brennkammer (1), dass bei einer Betrachtung, je in der Koksausdrückrichtung (X) und in der Richtung der Ofenbatterie (Y) dieser Brennkammer (1) dieser Schwachgaskanal (7) und dieser Luftkanal (3) gegenseitig nicht vollständig überlappend angeordnet sind.
Koksofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betrachtung je in der Koksausdrückrichtung (X) und in der Richtung der Ofenbatterie (Y) dieser Brennkammer (1) die gemeinsame überlappende Länge (Y₂ in 7b und X₃ in 7c) zwischen diesem Luftkanal (3) und diesem Schwachgaskanal (7) in jeder Richtung 80 % oder weniger je der Gesamtüberlappungslänge (L, vgl. 8) zwischen diesen Kanälen (3 und 7) in jeder betrachteten Richtung ausmacht.
Koksofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kanal, ausgewählt aus diesem Luftkanal (3) und diesem Schwachgaskanal (7) mit einem Öffnungsweiten-Verstellglied (9) versehen ist, das an wenigstens einem Schwachgaskanal (7) oder wenigstens einem Luftkanal (3) angebracht ist, um die Schwachgasströmung und/oder die Luftströmung einzustellen.
Verfahren zum Betrieb eines Koksofens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine einstufige Verbrennung durchgeführt wird, in dem die Gesamtmenge Schwachgas aus dem Schwachgaskanal (7) und die Gesamtmenge Luft aus dem Luftkanal (3) bereitgestellt werden, die sich je im Fuß (5) dieser Brennkammer (1) befinden.
Verfahren zum Betrieb eines Koksofens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrstufige Verbrennung durchgeführt wird, in dem – die Gesamtmenge Schwachgas aus dem im Fuß (5) dieser Brennkammer (1) befindlichen Schwachgaskanal (7) bereitgestellt wird; – 20 bis 70 Vol.-% der Luft aus dem im Fuß (5) dieser Brennkammer (1) befindlichen Luftkanal (3) bereitgestellt werden; und – die restliche Luft aus einem Kanal (8) oder aus einer Anzahl Kanäle (8) bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand (4) dieser Brennkammer (1) vorgesehen ist/sind.
Verfahren zum Betrieb eines Koksofens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrstufige Verbrennung durchgeführt wird, in dem – ein Teil des Schwachgases aus dem im Fuß (5) dieser Brennkammer (1) befindlichen Schwachgaskanal (7) bereitgestellt wird; – das restliche Schwachgas aus einem Kanal (8) oder aus einer Anzahl Kanäle (8) bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand (4) dieser Brennkammer (1) vorgesehen ist/sind; und – die Gesamtmenge an Verbrennungsluft aus diesem, im Fuß (5) dieser Brennkammer (1) befindlichen Luftkanal (3) bereitgestellt wird.
Verfahren zum Betrieb eines Koksofens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrstufige Verbrennung durchgeführt wird, in dem – ein Teil des Schwachgases aus dem im Fuß (5) dieser Brennkammer (1) befindlichen Schwachgaskanal (7) bereitgestellt wird; – das restliche Schwachgas aus einem Kanal (8) oder aus einer Anzahl Kanäle (8) bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand (4) dieser Brennkammer (1) vorgesehen ist/sind; – 20 bis 70 Vol.-% der Verbrennungsluft aus dem im Fuß (5) dieser Brennkammer (1) befindlichen Luftkanal (3) bereitgestellt werden; und – die restliche Verbrennungsluft aus einem Kanal (8) oder aus einer Anzahl Kanäle (8) bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand (4) dieser Brennkammer (1) vorgesehen ist/sind.
Verfahren zum Betrieb eines Koksofens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine einstufige Verbrennung durchgeführt wird, in dem die Gesamtmenge Starkgas aus dem Starkgaskanal (2) und die Gesamtmenge Luft aus dem Luftkanal (3) und/oder aus dem Schwachgaskanal (7) bereitgestellt werden, wobei sich je diese Kanäle (2, 3 und 7) je im Fuß (5) dieser Brennkammer (1) befinden.
Verfahren zum Betrieb eines Koksofens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrstufige Verbrennung durchgeführt wird, in dem – die Gesamtmenge Starkgas aus dem im Fuß (5) dieser Brennkammer (1) befindlichen Starkgaskanal (2) bereitgestellt wird; – 50 Vol.-% der Luft oder mehr aus dem im Fuß (5) dieser Brennkammer (1) befindlichen Luftkanal (3) und/oder aus dem im Fuß (5) dieser Brennkammer (1) befindlichen Schwachgaskanal (7) bereitgestellt werden; und – die restliche Luft aus einem Kanal (8) oder aus einer Anzahl Kanäle (8) bereitgestellt wird, der/die in einer Abzugskanal-Zwischenwand (4) dieser Brennkammer (1) vorgesehen ist/sind.
Verfahren zum Betrieb eines Koksofens nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung des Schwachgases und/oder der Luft geändert wird, in dem auf der Öffnung dieses Luftkanals (3) und/oder auf der Öffnung dieses Schwachgaskanals (7) ein Öffnungsweiten-Verstellglied (9) befestigt wird, und der Vermischungspunkt von Brenngas und Luft entsprechend eingestellt wird.