-
Koksofen mit senkrechten Heizzügen für stufenweise Beheizung Die Erfindung
hat zur Aufgabe, bei Koksöfen mit stufenweiser Verbrennung der Verbrennungsstoffe
durch feststehende, über die Höhe der Heizzüge verteilte Austrittsschlitze der Binderkanäle
die aus der Beheizung mit Gas von zeitlich wechselnder Art (Starkgas und Schwachgas)
entspringenden Schwierigkeiten verschiedener Beheizungsstärke in der Höhenrichtung
zu beheben, und schafft die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß getrennt von den
die Verbrennungsstoffzufuhr nach den Binderkanälen vermittelnden Kanälen waagerechte
und mit Einrichtungen zur Regelung der Zufuhr von Verbrennungsstoff versehene Sohlkanäle
vorgesehen sind, aus denen eine Teilmenge des oder der Verbrennungsstoffe gleichzeitig
von beiden Seiten durch je eine Düse regelbar am Fuße jedes Heizzuges eintritt.
-
Durch dieses Mittel wird der mehrstufigen Zufuhr von Verbrennungsstoffen,
die sich als eine Teilmenge über ein größeres Höhenstück des Heizzuges erstreckt
und wegen der feststehenden öffnungsweiten der vom Binderkanal seitlich ausmündenden
Schlitze eine bestimmte Höhenverteilung besitzt, am Eintritt bzw. am Fuß jedes Heizzuges
eine zusätzliche zweite, hinsichtlich ihres Mengenanteils relativ zur ersteren regelbare
Zufuhr von Verbrennungsstoffen hinzugefügt. Das damit ermöglichte Verändern der
Mengenanteile der beiden Zufuhren schafft im Ergebnis zugleich eine Veränderung
der Höhenverteilung des b°treffenden Verbrennungsstoffes im ganzen. Man kann also
beispielsweise bei einem Verbundofen im Falle der Anwendung von Starkgas die Luftzufuhr
am Fuß jedes Heizzuges mäßigen und dadurch der Neigung des Starkgases, schnell und
mit heißer Flamme in der Nähe seiner im Heizzugfuß liegenden Eintrittsquelle zu
verbrennen, entgegenwirken. Andererseits kann man bei einem derartigen Ofen im Falle
der Anwendung von Schwachgas die Zufuhr von Luft sowie von Schwachgas am Fuße jedes
Heizzuges verstärken und dadurch die Verbrennung in den unteren Teilen der Heizzüge
befördern, in den oberen Teilen aber zurückhalten und dadurch ebenfalls zu einer
gleichmäßigen Höhenbeheizung gelangen.
-
Die Anordnung von seitlichen Fußdüsen in jedem Heizzug außer einer
zentralen unteren Gaseintrittsöffnung und neben einer stufenweisen Höhenverteilung
von Austrittsöffnungen aus den Binderkanälen ist an sich bekannt. Ihre Verbindung
mit den Sohlkanälen ist aber bisher nur so vorgenommen worden, daß nur ein Verbrennungsstoff,
beispielsweise Schwachgas, durch eine Fußdüse in den Heizzug eintritt, nicht aber
gleichzeitig dasselbe Medium auch in stufenweiser Verteilung über die ganze Höhe
in den Heizzug
eingeführt wird. Zur Erzielung einer gleichmäßigen
Wandbeheizung ist es ferner bekannt, an einer Stelle eine Verbrennung mit überschüssiger
Luft, an einer anderen eine Verbrennung mit überschüssigem Gas vorzunehmen und darauf
die Produkte dieser Verbrennungen zusammentreffen und vollständig miteinander verbrennen
zu lassen. Dabei ist auch schon so verfahren worden, daß in den gradzahligen Heizzügen
mit Gasüberschuß und in den ungradzahligen mit Luftüberschuß gearbeitet und in nach
oben anschließenden Heizzügen die Überschüsse miteinander zur vollkommenen Verbrennung
gebracht wurden. Dabei ist die Anordnung von getrennten Luftzufuhrkanälen für die
gradzahligen und ungradzahligen Heizzüge bekanntgeworden.
-
Gegenüber diesen bekannten Ausführungen besitzt die erfindungsgemäße
Unterteilung eines oder beider Verbrennungsstoffe in einen regelbaren und in einen
feststehend über die Heizzughöhe verteilten Mengenanteil den Vorteil leichterer
und größerer Regelbarkeit, weil einerseits die Anzahl der Regelstellen auf das geringste
Maß beschränkt wird und andererseits dabei aber doch jeder einzelne Heizzug für
sich einreguliert werden kann.
-
Die Zeichnungen stellen mit den Abb. i bis 6 als Ausführungsbeispiel
einen liegenden Verbun,dkoksofen 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, durch-,veg durch die
Heizwand geführter Längsschnitt, der im linken Teil nach der LinieA-B, im mittleren
Teil nach der Linie C-D der Abb.2 und im rechten Teil nach der LinieE-F der Abb.
3 genommen ist. Im Grundriß betrachtet ist die Lage, dieser drei Teilschnitte der
Abb. i im wesentlichen durch den gebrochenen LinienzugS-T-U-V-W-Z derAbb.4 gegeben.
Abb.2 ist ein senkrechter Querschnitt, der .im linken Teil nach der Linie L-M und
im rechten Teil nach der Linie N-M der Abb. i genommen ist. Abb. 3 ist ein gleichartiger
senkrechter Querschnitt, der im linken Teil nach der Linie P-R, im rechten Teil
nach der Linie 0-R der Abb. i genommen ist. Abb. 4 ist ein Grundriß zu Abb. i und
umfaßt im linken Teil einen waagerechten Schnitt nach der Linie G-H und im rechten
Teil einen waagerechten Schnitt nach der Linie 1-K der Abb. i und 2. Die Abb. 5
und 6 sind senkrechte Querschnitte, die den Abb.2 und 3 entsprechen, für eine abgeänderte
Ausführung.
-
Der Koksofen ist ein -Regenerativkoksofen' 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 i (Abb. 2 und 3) befindlichen Heizwände
besitzen senkrechte Heizzüge 2 (Abb. i), die von unten her mit frischen Verbrennungsstoffen
beschickt werden, also aufwärts brennen. Unterhalb jeder Heizwand befinden sich,
jeweils von den Außenseiten bis zur Ofenmitte reichend, ein Gasverteilkanal 3 mit
Düsen 4, der mit einer sich über die ganze Ofenbatterie erstreckenden Zufuhrleitung
5 für Starkgas verbunden ist, und zwei Sohlkanäle 6 und 7. In den Fundamenten unterhalb
der Sohlkanäle 6 und 7 sind für jede Ofenhälfte zwei Regeneratoren 8 und 9 vorgesehen,
die sich. gemäß der üblichen tunnelartigen Bauweise in der Längsrichtung der Ofenbatterie
erstrecken. Hierbei ist der Regenerator 8 durch senkrechte Querwände io (Abb. 2)
so unterteilt, daß dadurch jeder Heizwand eine Einzelregeneratorkammer zugeordnet
wird, während der Regenerator 9 einen einziger[ ungeteilten Raum über die ganze
Batterielänge bildet. Jede Einzelkammer des Regenerators 8 steht durch einen oberen
Schacht i i mit dem darüberliegenden Sohlkanal6 (vgl. Abb. 2) und in entsprechender
Weise der durchlaufende Regenerator 9 durch Schächte 12 mit sämtlichen Sohlkanälen
7 in Verbindung (vgl. Abb. 3). Unten liegt parallel zu dem Regenerator 8 über seine
ganze Länge hinweg ein mit ihm durch Querkanäle 13 verbundener Sammelkanal 14; parallel
zu dem Regenerator 9 unterhalb desselben liegt ein mit ihm durch Schächte 15 verbundener
Sammelkanal 16. In jeden der Querkanäle 13 des Regenerators 8 mündet ferner eine
Zweigleitung 17 ein, welche an die über die ganze Batterielänge reichende ZufuhrleitungiS
fürSchwachgas angeschlossen ist.
-
Die Sohlkanäle 6 und 7 sind durch Zweigkanäle ig und 2o (Abb. 2 und
3) mit senkrechten, in den Bindertrennwänden 21 und 22 (Abb. i) der Heizzüge 2 ausgesparten
Kanälen 23 und 24 verbunden, die je mit mehreren in verschiedenen Höhenlagen angeordneten
Auslässen 25 und 26 versehen sind, wobei diese Auslässe, wie die Zeichnung zeigt,
durchweg feststehende Offnungsweiten besitzen. Hierbei ist die Anordnung getroffen,
daß jeweils die Binderkanäle 23 der Bindertrennwände 21 mit den Sohlkanälen 6 und
den Regeneratoren 8, dagegen die Binderkanäle 24 der abwechselnd dazwischenliegenden
Binderwände 22 mit den Sohlkanälen7 und Regeneratoreng in Verbindung stehen.
-
Die Regeneratoren 9 dienen in jedem Betriebsfalle,
sowohl
bei Starkgasbeheizung als auch bei Schwachgasbeheizung, zur Vorwärmung von Verbrennungsluft
und die mit ihnen verbundenen Kanäle 7 und 24 zur Verteilung derselben in die einzelnen
Heizzüge 2. Die Regeneratoren 8 dagegen und die mit ihnen verbundenen Kanäle 6 und
23 dienen nur bei der Starkgasbeheizung ebenfalls zur Vorwärmung bzw. Verteilung
von Luft, dagegen bei der Schwachgasbeheizung zur Vor-11-ärmung und Verteilung von
Schwachgas. Jedem in Abb. r gezeichneten Regenerator 8 bzw. 9 entspricht in der
nicht gezeichneten Ofenhälfte ein gleicher Regenerator, der im Zugwechsel in üblicher
Weise mit ihm zusaminenarbeitet.
-
Erfindungsgemäß wird außer der vorbeschriebenen Züfuhr und Verteilung
von Schwachgas bzw. Luft nach den einzelnen Heizzügen eine zweite Zufuhr und Verteilung
dieser Verbrennungsstoffe geschaffen, die jeweils mit den gleichen zugeordneten
Regeneratoren in Verbindung stehen. Zu diesem Zweck wird über jedem waagerechten
Sohlkanal6 ein zweiter Horizontalkanal27 und über jedem Sohlkanal7 ein zweiter Horizontalkanal
28 vorgesehen (Abb. 2 und 3). Aus den Kanälen 27 münden Düsen 29, und aus den Kanälen
28 münden Düsen 30 in jeden Heizzug 2 an dessen Fuß ein. Die Kanäle 27 haben
Verbindung mit dem Regenerator 8 durch senkrechte Zweigkanäle 31 und 32, welche
die senkrechte Zwischenwand zweier benachbarter Kanäle 6 durchsetzen (vgl. Abb.
z), und die Kanäle 28 haben entsprechend*Verbindung mit dem Regenerator9 durch die
Kanäle 33 und 34, welche die senkrechte Zwischenwand zweier benachbarter Kanäle
7 durchsetzen (vgl. Abb. 3). Über den Ausmündungen der Zweigkanäle 31, 32 nach den
waagerechten Kanälen 27 liegen Regulierschieber 35 (Abb. i und 2), und über den
Ausmündungen der Kanäle 33, 34 in die waagerechten Kanäle 28 liegen gleichartige
Regulierschieber 36 (Abb. 1, 3 und 4).
-
Durch die vorbeschriebene Ausgestaltung wird die Möglichkeit geschaffen,
daß jeder der Verbrennungsstoffe, der aus einem der Regeneratoren 8 oder 9 in vorgewärmtem
Zustand zugeführt wird, jedem Heizzug 2 in zwei verschiedenen, gegeneinander regelbaren
Anteilmengen zugeführt wird, von denen der eine Teil durch die Sohlkanäle 6, 7 und
angeschlossenen Binderkanäle 23 bzw. 24 über ein größeres Höhenstück des Heizzuges
verteilt und der andere Anteil lediglich am Fuße des Heizzuges durch die Düsen 29
bzw. 30 zugeleitet wird. Die Mengenregelung jedes dieser beiden Anteile erfolgt
durch die in den waagerechten Kanälen 27 und 28 oberhalb der Ausmündungen der Zweigkanäle
31, 32, 33, 34 vorgesehenen Regelschieber 35 und 36 in Verbindung mit der üblichen
Regelung der Gesamtzufuhr der vorgewärmten Verbrennungsstoffe nach jedem der einzelnen
Regeneratoren. Für Schwachgas erfolgt diese Gesamtregelung durch die zwischen der
Hauptzufuhrleitung 18 und den einzelnen Zweigleitungen 17 sitzenden Stellhähne 48,
und für Verbrennungsluft erfolgt diese Gesamtregelung, soweit der Regenerator 9
in Betracht kommt, durch die am Eintrittsende des Sammelkanals 16 und, soweit der
Regenerator 8 in Betracht kommt, d. h. wenn dieser bei Starkgasbeheizung Luft vorzuwärmen
hat, durch die am Eintrittsende des Sammelkanals 14 vorgesehenen (nicht gezeichneten)
Vorrichtungen in der Regel durch Stehschieber üblicher Art.
-
Wenn der Koksofen durch Starkgas, das durch die Hauptzufuhrleitung
5 und den Gasverteilkanal 3 und die Fußdüsen 4 den einzelnen Heizzügen 2 zugeführt
wird, beheizt wird, so wird Verbrennungsluft sowohl den Regeneratoren 8 durch die
Kanäle 14 und 13 als auch dem Regeneratorg durch den Sammelkanal 16 zugeführt und
nach Vorwärmung sowohl in die Sohlkanäle 6 und 7 durch die Schächte i i und 12 als
auch in die waagerechten Kanäle 27 und 28 durch die Zweigkanäle 31, 32 und 33, 34
verteilt. Von diesen sämtlichen Horizontalkanälen 6, 7, 27 und 28 wird die Luft
teils durch sämtliche Binderkanäle 23 und 24 mit ihren sämtlichen Auslässen 25 und
26 in einer über. ein größeres Höhenstück reichenden Stufenverteilung, teils durch
die sämtlichen Düsen 29 und 30 am Fuße jedes Heizzuges in die letzteren eingeführt.
Damit in diesem Falle die durch die Verbrennung des am Fuß zutretenden Starkgases
erzeugte Hitze nicht zu stark im unteren Teil jedes Heizzuges konzentriert wird,
wird durch entsprechend starke Drosselung der Zweigkanäle 31, 32, 33 und 34 mittels
der Regelschieber 35 und 36 dafür gesorgt, daß nur eine verhältnismäßig geringe
Anteilmenge der Verbrennungsluft durch die Fußdüsen 29 und 3o dem unteren Teil der
Heizzüge und der Hauptteil der Verbrennungsluft durch die Binderkanäle 23 und 24,
in der Höhe gestuft, dem oberen Teil der einzelnen Heizzüge zugeführt werden.
-
Wenn der Koksofen durch Schwachgas beheizt werden soll, wird dieses
aus der Hauptleitung 18 durch die Zweigleitungen 17 zunächst dem Regenerator 8 zwecks
Vorwärmung zugeführt und von diesem aus gleichzeitig sowohl über die Sohlkanäle
6 und die angeschlossenen, in den gradzahligen Kindertrennwänden 21 ausgesparten
senkrechten Kanäle a3 mit Auslässen z5 als auch über die waagerechten Kanäle 27
und die Fußdüsen 29 in jeden Heizzug eingeführt. Gleichzeitig wird Verbrennungsluft
aus den Sammelkanälen
16 in den Regenerator g zwecks Vorwärmung
eingeleitet und aus diesem sowohl über die Sohlkanäle 7 und die angeschlossenen,
in den ungradzahligen Bindertrennwänden 22 ausgesparten Kanäle 24 mit seitlichen
Auslässen 26 als auch über die waagerechten Kanäle 28 und die Fußdüsen 3o in die
einzelnen Heizzüge eingeführt. Damit nun vermieden wird, daß das langsame Verbrennen
des Schwachgases eine übermäßige Beheizungsintensität im oberen Teil jedes Heizzuges
erzeugt, wird durch genügendes Freigeben der Zweigkanäle 31, 32, 33, 34 mittels
der Regelschieber 35 und 36 dafür gesorgt, daß im Vergleich zur Starkgasbeheizung
eine verhältnismäßig stärkere Anteilmenge an Schwachgas und Luft durch die Düsen
29 bzw. 3o am Fuße jedes Heizzuges zuströmt und daß hierdurch die sonst eintretende
Erhöhung der Hitze im oberen Teil des Heizzuges ausgeglichen wird.
-
Selbstverständlich kann man durch die gekennzeichneten Mittel zur
Regulierung der Höhenbeheizung für jeden beliebigen Betriebsfall ebensogut eine
rein gleichmäßige Höhenb@eheizung als auch solche Verteilungen der Beheizungsintensität
über die Höhe erzielen, daß entweder der untere Teil oder der obere Teil der Heizwand
stärker beheizt wird.
-
Die Abb. 5 und 6 betreffen ein abgeändertes Ausführungsbeispiel, bei
welchem an Stelle der in den Abb. i bis 4 angenommenen Längsregeneratoren, die in
üblicher Weise tunnelartig über die ganze Batterielänge reichen, sogenannte Ouerregeneratoren
vorgesehen sind, die sich in bekannter Weise unterhalb jeder Ofenkammer parallel
zu dieser erstrecken und für jeden Ofen außer einer Regeneratorkammer für die Vorwärmung
von Luft eine zweite Regeneratorkammer für die wahlweise Vorwärmung von ebenfalls
Luft oder von Schwachgas umfassen. Die Abb. 5 ist hierbei ein Querschnitt, der im
wesentlichen der Ouerschnittsdarstellung der Abb.2 entspricht, und die Abb. 6 entspricht
in gleicher Art im wesentlichen der Abb. 3, d. h. die Abb. 5 stellt im wesentlichen
die Verteilung des vorzuwärmenden Schwachgases und die Abb. 6 die Verteilung der
vorzuwärmenden Luft von den Regeneratorkammern nach den Heizzügen dar.
-
In beiden Abb. 5 und 6 erkennt man wieder die Ofenkammern i und die
dazwischenliegenden, durch die senkrechten Heizzüge 2 gebildeten Heizwände. Unterhalb
dieser Heizwände sind die starken, über die ganze Kammerlänge hindurchlaufenden
Tragwände 37 angeordnet. Zwischen letzteren sind, miteinander abwechselnd, je ein
Paar Gasregeneratoren 38, die durch eine dünnere Zwischenwand 39 getrennt
sind, und je. ein Paar Luftregeneratoren 40, die durch eine Zwischenwand-4i getrennt
sind, eingebaut. In den oberen Teilen der Tragwände 37 liegen die Starkgasverteilkanäle
3 mit ihren Düsen 4. Die Gitterwerksfüllungen der Querregeneratoren 38 und 40 sind
bis zu einer solchen Höhe aufgebaut, daß in den Kopfteilen sämtlicher Regeneratorkammern
freie kanalartige Räume42 und 43 verbleiben, welche den Sohlkanälen 6 und 7 in den
Abb. i bis 4 entsprechen. Die Kanäle 42 haben durch die Zweigkanäle ig Verbindungen
mit den Auslässen 25 (vgl. Abb. 5), und die Kanäle 43 haben durch gleichartige Zweigkanäle
2o@ Verbindung mit den Auslässen26 (Abb.6). Diese Anordnung stimmt vollkommen mit
der entsprechenden Anordnung der Kanäle ig, 2o, 23, 24, 25, 26 in Abb. i bis 4 überein.
Oberhalb der waagerechten Kanäle 42 und 43 liegen waagerechte Kanäle 44 und 45,
die wiederum vollkommen den waagerechten Kanälen 27 und 28 der Abb. i bis 4 entsprechen
und ebenso wie letztere Düsen 29 und 3o besitzen, die in jeden Heizzug :2 an dessen
Fuß einmünden. Die Speisung dieser zusätzlichen waagerechten V erteilkanäle 44 und
45 mit vorgewärmtem Heizgas bzw. Luft aus den zugeordneten Regeneratoren 38 . und
40 erfolgt nun hier, abweichend von dem Beispiel der Abb. i bis 4, mittels Durchlässen
46 (Abb. 5) und 47 (Abb. 6), die in den waagerechten Trennwänden zwischen den übereinanderliegenden
Kanälen 42 und 44 bzw. 43 und 45 vorgesehen sind. Jeder dieser Durchlässe 46 und
47 ist wiederum mit einem Regelschieber 35 bzw. 36 in derselben Weise wie nach Abb.
i bis 4 ausgestattet. Die Regeneratorkammern 38 und 40 und ebenso die darüber und
zwischen ihnen angeordneten waagerechten Verteilkanälee 4a, 43, 44, 45 und 3 reichen
jeweils nur über die halbe Ofenlänge in derselben Weise, wie dies in Abb. i für
die Kanäle 3, 6, 7, 27 und 28 dargestellt ist, d. h. der ganze Ofenunterbau ist
in der Mitte der Kammerlänge durch eine Zwischenwand unterteilt, so daß wiederum
zwei zusammenarbeitende Ofenhälften entstehen.
-
Man erkennt aus Abb. 5 und 6, daß auch hier wiederum die Möglichkeit
besteht, aus jeder Regeneratorkammer 38 bzw. 4o die vorzuwärmenden Verbrennungsstoffe,
Gas bzw. Luft, in zwei regelbaren Mengenanteilen einerseits den Binderkanälen 23
und 24 mit den Auslässen 25 und 26, andererseits den Fußdüsen 29 und
30 zuzuführen, so daß also auch mit; dieser Anordnung genau :das gleiche
wie mit derjenigen nach Abb. i bis 4 erreicht werden kann.
-
Die in den beschriebenen Ausführungsbeispielen angenommene Vorwärmung
sämtlicher Verbrennungsstoffe (Luft und Heizgas) mittels Regeneratoren oder stattdessen
auch die
gleichartige Anwendung von Rekuperatoren ist kein unbedingtes
Erfordernis für die Erfindung. Auch bei Koksöfen, die entweder nur mit teilweiser
Vorwärmung der Verbrennungsstoffe (etwa der Luft allein) oder überhaupt ohne Vorwärmung
derselben betrieben werden (.4bhitzeöfen), kann die Aufgabe der Erfindung und die
Anwendungsmöglichkeit der erfinderischen Lösung gegeben sein.
-
Die Vorteile der Erfindung treten in besonders starkem Maße bei Öfen
mit senkrechten Heizzügen von bedeutender Höhe in Erscheinung, da mit dem Wachsen
der Heizzughöhen ganz allgemein die Schwierigkeiten für das Erreichen bestimmter
bzw. unterschiedlicher Höhenverteilungen der Beheizungsintensität naturgemäß zunehmen.
Demzufolge ist die Erfindung mit Vorteil nicht nur bei liegenden Kammeröfen, wie
in dem Ausführungsbeispiel vorausgesetzt; sondern auch bei Schrägkammeröfen und
Vertikalöfen, bei denen infolge der Bauart besonders große Heizzughöhen in Betracht
kommen können, anwendbar.