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Kohlenvorheizer, insbesondere für Schwelanlagen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Trocknen, Vorwärmen und Oxydieren von Kohle, bevor
dieselbe in Schwelanlagen oder Kokereien in Koks umgewandelt wird. Diese Vorwärmung
und Oxydierung ist eine schwierige Aufgabe, die mit großer Genauigkeit durchgeführt
werden muß in der Weise, daß beide Einflüsse, Vorwärmung und Oxydation, in bezug
auf ihre Stärke voneinander unabhängig dem wechselnden Charakter der Kohle anpaßbar
sind.
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Die bekannten Kohlenvorheizer erfüllen diese Aufgabe nicht und weisen
andere erhebliche Mängel auf. Soweit sie mit Feuergasen geheizt werden, bergen sie
meist die Gefahr, daß die Kohle örtlich überhitzt und zum Schmelzen gebracht wird,
die Vorrichtung sich verstopft und gleichzeitig seine Metallflächen beschädigt werden.
Die oft benutzten Drehtrommeln haben außerdem den Nachteil großer Lufträume, die
die Gefahr von Kohlenstaubexplosionen bieten. Ferner wird in ihnen die Kohle dauernd
gestürzt und. dadurch zu fein zermahlen, mit der Folge, daß der erzeugte Koks zu
leicht ist und beim Beschicken der Ofen starke Staubentwicklung mit Feuer- und Rauchbelästigung
entsteht.
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Andere Vorrichtungen, in denen die Kohle zwischen von einem Heizmittel
durchströmten Röhren hindurchtritt, besitzen den Nachteil, daß ein stockungsfreier
Durchgang der Kohle nicht oder nur durch Inkaufnahme anderer Mängel zu erzielen
ist. Gewaschene Kohle kann bis zu 1q. °/o Wassergehalt besitzen; sie weigert sich
im allgemeinen, zwischen den Röhren durchzuwandern, da sie sich über den Röhren
gewölbeartig festsetzt. Der bei ihrer Erhitzung gebildeteDampf verdichtet sich vorzugsweise
in den noch kalten, nassen Teilen der Kohle; dadurch wird die frische Kohle noch
nasser und in einen nassen, unbeweglichen Kuchen verwandelt.
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Es sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, um diese Schwierigkeiten
zu beseitigen, denn die einfache Vergrößerung des Abstandes zwischen den einzelnen
Heizröhren ist keine befriedigende Lösung, da sie zu einer langsamen, ungleichmäßigen
Beheizung der Kohle und zu sehr großen Vorrichtungen führt.
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Auch der Vorschlag, die nasse Kohle mit bereits getrockneter Kohle
zu vermischen, ist praktisch wegen der Kostspieligkeit und des hohen Kraftverbrauchs
nicht durchführbar. Ebenso beseitigt das einfache Hineinblasen von Luft in einen
solchen Kohlenvorheizer die genannte Schwierigkeit nicht; denn die Luft würde hauptsächlich
ihren Weg durch die bereits getrocknete Kohle nehmen und den Weg durch die nasse
und deshalb viel dichtere Kohle vermeiden. Auch ist die Verwendung von Luft zur
Bewirkung stockungsfreien Durchgangs der Kohle deshalb oft nicht statthaft, weil
die leichte Qxydierbarkeit
der betreffenden- Kphle die Anwendung
von Luft überhaupt oder in zureichender Menge ausschließt. _ _
| Die bisher tatsächlich zur |
| kommenen Vorheizer und Oxydierer itz |
| so große Abmessungen, daß sie immer abseit#.ii |
des lsohlenturms angeordnet werden muJSten, wodurch besondere Fördereinrichtungen
nötig wurden und höhere Kosten entstanden. -Auch besaßen sie keine genügende Betriebssicherheit,
so daß immer die Anlage verteuernde Reserveerhitzer aufgestellt werden mußten. Bei
dieser Bauart wurden, um Betriebsunterbrechungen zu überbrücken, stets größere Mengen
von vorbehandelter heißer Kohle, manchmal sogar in besonderen Kohlentürmen, aufgestapelt,
was hohe Wärmeverluste und andere Nachteile zur Folge hatte.
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Nach der Erfindung werden die oben angeführten N achteile bei einem
Kohlenvorheizer, bei welchem die Kohle zwischen von einem Heizmittel durchströmten
Heizröhren hindurchtritt, dadurch beseitigt, daß die Heizröhren schichtenweise zu
Heizrosten zusammengefaßt sind, welche zur Förderung des Durchtritts der Kohle durch
die Räume zwischen den benachbarten Heizröhrenreihen gegeneinander, vorzugsweise
in Richtung der "Heizröhren, bewegt werden.
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In der Zeichnung sindAusführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i eine Seitenansicht eines Kohlenvorheizers gemäß der Erfindung,
bei welchem die Heizroste senkrecht stehen, Fig. 2 einen Teilschnitt nach der Linie
II-II der Fig. i in vergrößertem Maßstabe, Fig: 3_ eine hierzu gehörige Vorderansicht,
Fig. 4 einen -Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. i, der besondere Roste für die
Zu-und Abführung von Oxydationsluft zeigt, Fig. 5 und 6 je einen Längsschnitt -durch
die Luftzu- und -abführröhren und Fig.7 eine besondere Form der Gesamtanordnung
des Vorheizers -in einer Schwelanlage.
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An der Sohle des Kohlenturms i (Fig. i), dessen Bunker 2 mit einem
Trichter 3 in den Vorheizer übergeht, sind Querträger 4 angeordnet, welche mittels
Aufhängevorrichtungen .5 je ein .senkrecht gerichtetes Sammelrohr 6 bzw. Verteilungsrohr
io tragen. Die Sammelrohre 6 und Verteilungsrohre io sind durch Heizröhren 7 miteinander
verbunden und bilden mit diesen zusammen einen senkrecht hängenden plattenförmigen
Heizrost, der an den Aufhängevorrichtungen 5 kleine seitliche Bewegungen in seiner
Ebene, also in Richttang der Heizröhren 7, ausführen kann: Wie Fig. 2 und 3 erkennen
lassen, sind eine Reihe solcher Heizroste nebeneinander angeordnet. . Ihre Zahl
richtet sich nach der erforderlichen Menge der vorzuheizenden Kohle, die durch die
zwischen den Heizröhren 7 ge-:.bildeten Zwischenräume 8 (Fig. 2) in der e i *t ei
inheit hindurchtreten soll. Das Gewicht ter in dem Bunker 2 befindlichen Kohle wird
-:2turch Querträger 9 (Fig. i) abgefangen. Unterhalb des Vorheizers ist eine Austragvorrichtung
vorgesehen, welche aus einzelnen Trichtern i i besteht, mit deren öfnungen Tische
12 zusammenarbeiten, die auf einem von Lenkern 13 getragenen und von einer motorisch
angetriebenen Kurbel 14 hin und her bewegten Rahmen 15 sitzen. Unterhalb der Austragvorrichtungen
befindet sich ein Raum 16 für eine weiter unten beschriebene Misch- und Fördervorrichtung.
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Die einzelnen Heizroste 6, 7, io werden während des Kohlendurchgangs
ständig gegeneinanderbewegt. Dies geschieht durch einen Motor 18 (Fig. i), der vermittels
eines Schneckengetriebes i9 eine Kurbel 21 antreibt, die durch eine Schubstange
22 an einem Hebelarm 24 angreift, der init einer quer über die ganze Breite des
V orheizers sich erstreckenden Schwenkwelle 25 verbunden ist. Diese trägt Arme 26,
27, die durch Lenker 28, 29 mit Augen 31 der Sammelrohre 6 verbunden sind, und zwar
sind die nach oben stehenden Arme 26 der Welle 25 mit dem ersten, dritten, fünften
usw. Heizrost (in Fig. 3 von links gerechnet) verbunden, während die nach unten
gerichteten Arme 27 an dem zweiten, vierten, sechsten usw. Heizrost angeschlossen
sind. Wird der Welle 25 durch die Kurbelei eine zeitweise Hinundherbewegung erteilt,
so vollführen die ungeradzahlig numerierten Heizroste gegenüber den geradzahlig
numerierten Heizrosten gegenläufige Bewegungen, so daß eine ständige. Auflockerung
der in den Zwischenräumen 8 befindlichen Kohle stattfindet und ein Festsetzen- verhindert
wird. Zur Förderung dieser Auflockerung können an den Heizröhren 7 Mitnahmeansätze
vorgesehen sein. Die Mitnahme der Kohle wird zum Teil auch durch die Rohre 6 und
io bewirkt.
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Damit bei der gegenseitigen Bewegung der Heizroste 6, 7, io die Kohle
nicht zwischen den Rohren 6 bzw. io seitlich herausrieselt, sind letztere mit seitlichen
Erweiterungen 3J (Fig. 1, 2, 3) versehen, die kammartig ineinandergreifen.. Diese
kaminartigen Abschlüsse werden als Gußkörper von bestimmten Längen hergestellt und
auf die Rohre 6 bzw. io aufgeschweißt. Zur Seite der äußeren Rohre 6 bzw. io sind
entsprechend feststehende Kämme 33 (Fig. 2, 3) unmittelbar an die Wand der Vorrichtung
angesetzt. Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß die eine Gruppe der Heizroste,
z.. B. die der ungeradzahlig numerierten Heizroste, feststehend
angeordnet
ist und nur die andere Gruppe bewegt wird. Die, gegenläufige Bewegung beider Gruppen
hat den Vorteil, daß bei gleicher gegenseitiger Geschwindigkeit ein geringerer Aufwand
von Massenarbeit erforderlich ist.
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Als Heizmittel können Hochdruckdampf, Hochdruckheißwasser oder andere
heiße Dämpfe, heiße Gase oder heiße Flüssigkeiten benutzt werden. Im vorliegenden
Falle ,wird Dampf verwendet; der in einem Wasserrohrkessel 34 (Fig. i) erzeugt wird.
Die- Beheizung des Dampfkessels erfolgt in der Hauptsache durch die Abhitze der
Schwelöfen, die in den Abhitzekamin 35 eintritt. Solange dieser durch eine Ventilklappe
36 verschlossen ist, gehen die Abgase durch eine Öffnung 37 in den Dampfkesselraum
38 und gelangen durch eine obere Öffnung 39 in den oberen Teil des Kaminzuges. Ein
Druckregler 41 regelt vermittels eines Gestänges 42 die Öffnungsstellung der Ventilklappe
36. Zum Ausgleich von Unregelmäßigkeiten im Auftreten der Abhitze der Schwelöfen
ist ein Gashilfsbrenner 43 vorgesehen, dessen Eingreifen durch ein von einem Druckregler
44 betätigtes Ventil 45 unter Mitwirkung einer Zündflamme 46 gesteuert wird. " Der
in dem Dampfkessel erzeugte Dampf gelangt von der oberen Wasserkanuner 47 des Dampfkessels
über zwei Rohrleitungen 48, 49 nach quer liegenden Verteilungsröhren 51, 52, von
wo er über Anschlußröhren 53, von denen jedem Heizrost eine zugeordnet ist, auf
die einzelnen Heizroste verteilt wird, und zwar ist das Verteilungsrohr 51 den ungeradzahlig,
das Verteilungsrohr 52 den geradzahlig numerierten Heizrosten zugeteilt. Nachdem.der
Dampf die senkrechten Verteilungsrohre io, die zugehörigen Heizröhren 7 und Sammelrohre
6 durchströmt hat, gelangt er in Abflußröhren 54, von denen je eine an das untere
Ende jedes Sammelrohres 6 angeschlossen ist. Die Abflußröhren 54 münden in quer
über die ganze Breite des Vorheizers sich erstreckende Sammelrohre 55, 56, und zwar
sind an das Sammelrohr 55 die ungeradzahlig und an das Sammelrohr 56 die geradzahlig
numerierten Heizroste angeschlossen. Die Sammelrohre55,56 sind durch zwei getrennte
Rohrleitungen 57, 58 mit der unteren Wasserkammer 59 des Wasserrohrkessels
verbunden. Die Zu- und Ableitung des Dampfes in getrennten Rohren 48, 49 bzw. 57,
58 für die beiden Gruppen von Heizrosten verfolgt den Zweck, besondere bewegliche
Verbindungen mit den bewegten Heizrosten zu erübrigen. Infolge der verhältnismäßig
großen Länge der senkrechten Teile dieser Zu- und Ableitungen sind diese genügend
biegsam, um den Bewegungen der Heizroste bequem nachgeben zu können. Zu diesem Zwecke
sind sie auch mittels beweglicher Aufhängevorrichtungen 61, 62 aufgehängt. Selbstverständlich
können an Stelle dieser Einrichtung auch andere Anordnungen, ' z. B. eingesetzte
Rohrschläuche, Gelenkverbindungen o. dgl., treten.
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Der Umlauf des Heizmittels erfolgt selbsttätig in der bei Zentralheizungen
bekannten Weise. Zur Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit .kann jedoch eine Pumpe
17 (Fig. i) vorgesehen werden.
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An Stelle der senkrechten Anordnung der plattenförmigen Heizroste
kann auch eine waagerechte, schräg liegende oder treppen= artige Anordnung treten,
auch ist es nicht erforderlich, daß die - Heizröhren 7 runden Ouerschnitt besitzen,
sie können auch in irgendeiner zweckmäßigen Weise ausgebildet sein, z. B. dreieck-
oder trapezförmigen Querschnitt besitzen, der das leichtere Hindurchtreten der Kohle
begünstigt, oder zusammenhängend als glattwandige Kästen ausgeführt sein.
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Die unterhalb des Vorheizers und der ununterbrochen arbeitenden Tische
12 in dem Raum 16 'vorgesehene Misch- und Fördereinrichtung für die vorgeheizte
und oxydierte Kohle besteht aus vier Förder- und Mischschnecken 63 bis 66 (vgl.
auch Fig. 4.), deren Länge der Ausdehnung des Vorheizers entspricht.
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Die Förder- und Mischschnecken 63 bis 66 sind im unteren Teile von-
Trögen 67 - umschlossen. Die Trennwände 68 zwischen benachbarten Trögen lassen an
jedem Ende eine bffnung 6o (Fig: 4), durch welche die Kofile von dem einen Trog
in den benachbarten übertreten kann. Die Steigung der schraubenförmigen Schneckeneisen
und ihre Drehrichtung ist dabei so gewählt, daß die Kohle z. B. durch die Schnecke
63 nach vorn und durch dik benachbarte Schnecke 64 nach hinten gebracht wird, so
daß die Kohle in diesen beiden Trögen eine Kreislaufbewegung ausführt und die herunterfallende
Kohle somit gut gemischt wird. Dasselbe gilt für die Schnecken 65 und 66.
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Sobald in den Trögen genügend Kohle für eine Ofenbeschickung angesammelt
ist, werden vier an den Enden der Tröge 67 befindliche Schieber 7o geöffnet und
die Drehrichtung der vier Schnecken so eingestellt, daß die Kohle in allen vier
Trögen gleichzeitig durch die Schieberöffnungen 70 in darunterstehende Beschickungswagen
gefördert wird. Statt der gezeichneten Fördermischschnecken kann natürlich auch
eine andere flache Förder- und Mischeinrichtung verwendet werden.
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Die - Temperatur. der Heizröhren 7 ' wird
normalerweise
auf etwa 2oo° gehalten. ' In einzelnen Fällen, insbesondere bei sauerstoffreichen
Kohlen (Gasflammkohle), wird man höhere Temperaturen bis zu 3oo° verwenden, um die
Kohle während des Vorheizungsprozesses gleichzeitig zu reduzieren: Handelt es sich
um sauerstoffarme Kohlen, also insbesondere -um Fettkohle und sauerstoffarme Gaskohle,
so kann man den Vorheizer auch gleichzeitig zur Oxydation der Kohle benutzen. Dies
geschieht dadurch, daß man in die Trockenräume 8 Preßluft einführt. Bei dem einen
in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel einer solchen Oxydationsvorrichtung
münden zu diesem Zwecke an verschiedenen Stellen, vorwiegend im unteren Teile der
Trockenräume 8, Preßluftleitungen 69, welche durch eine Leitung 71 mit einem
Heizkessel 72, verbunden sind, dem die von einem Kompressor kommende Preßluft durch
ein Zuführungsiohr 73 zuströmt. Der Heizkessel enthält ein Heizröhrensystem 74,
das beiderseits an das Rohrsystem des Kessels 34 angeschlossen ist.
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Bei der in den Fig. i, 4, 5 und 6 dargestellten anderen Ausführungsform
sind in gleichen Abständen einige der Heizroste 6, 7 durch Luftroste ersetzt, die
teils der ZtIführung, teils der Abführung von Preßluft dienen. Die Luft zum Oxydieren
tritt in diesem Falle aus dem Heizkessel 72 (Fig. i) über eine an einer Aufhängevorrichtung
76 aufgehängte und wegen ihres großen Querschnitts mit Rohrgelenken 8o versehene
Leitung 77 in ein Verteilungsrohr 78, von welchem sie über Zuleitungen 79 in die
Verteilungsrohre 81 (Fig.4) der Preßluftroste übergeht. Die Verteilungsrohre
8 1 (Fig. 4, 5) sind durch waagerecht liegende Luftröhren 82, die in ihrem
Durchmesser dem Durchmesser derHeizröhren entsprechen, mit einem Verbindungsrohr
83 (Fig. 5) verbunden, mit dem zusammen sie den Luftrost bilden, Die einzelnen Luftröhren
82 besitzen an der Unterseite Bohrungen 84, aus welchen die Luft in die zu oxydierende
Kohlenmasse strömt. Zur Abführung der verbrauchten Luft sind ähnlich gestaltete
Luftroste vorgesehen, die aus zwei senkrechten Sammelrohren 85 (Fig. 4 und 6) bestehen,
welche durch an der Unterseite mit Eintrittsbohrungen 87 versehene, den Heizröhren
entsprechende Luftröhren 86 verbunden sind. Die Sammelrohre85 besitzen an ihren
Außenseiten Öffnungen 87 (Fig. 6), durch die die verbrauchte Luft nach außen abströmt.
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Die auf eine Temperatur unterhalb des Zündpunktes der Kohle in dem
Kessel 72
(Fig. i) vorgewärmte Preßluft und aus den Öffnungen 84 (Fig. 5)
austretende Preßluft -folgt in der Kohle dem Wege des geringsten Widerstandes. Da
die in dem Vorheizer befindliche Kohle nach oben zu immer nasser und daher dichter
wird, wandert die in die Kohle eintretende- Preßluft im wesentlichen seitwärts und
findet bald, nachdem sie ihre Oxydationsarbeit vollbracht hat, Zugang zu den Eintrittsbohrungen
87 (Fig. 6) der Luftroste 85, 86. Von den außenliegenden Preßluftrosten 81, 82,
83 geht sie zur Hälfte unmittelbar in einen zwischen den Rosten und der Wandung
i des Vorheizers vorgesehenen freien Raum 88 (Fig. 4) über. Um ein seitliches Herausrieseln
der Kohle am letzten Heizrost 6, 7, io zu verhindern, ist dieser im Gegensatz zum
Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 mit Schrägblechen 89 (Fig. 4) versehen, durch deren
Zwischenräume der betreffende Teil der verbrauchten Preßluft hindurchgeht.
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Die Preßluftroste 81, 82, 83 und die Luftabführroste 85, 86 entsprechen,
wie gesagt, in ihren Außenmaßen im wesentlichen den Heizrosten 6, 7, io. Sie sind
ebenfalls mit kammartigen Ansätzen 32 (Fig. 5 und 6) versehen, die zum Abschluß
der Trockenräume 8 dienen, und werden in der gleichen Weise bewegt wie die, Heizroste.
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Anstatt die Abhitzegase der einzelnen Schwelöfen einer Schwelofenanlage
zu sammeln und gemeinsam dem Dampfkessel 34 zuzuführen, kann man auch das Wasserrohrsystem
des Heizkessels unterteilen und die Teile in den Abhitzekanälen der einzelnen Schwelöfen
unterbringen. Bei dieser in Fig.7 schematisch dargestellten Anordnung ist jedem
Schwelofen 73 ein Teil 74 des Wasserrohrkessels zugeordnet und mit dem gemeinsamen,
an der Sohle des Kohlenturms i angeordneten Vorheizer 6, 7, io zusammengeschaltet.
Ein weiterer Teil 75 des Wasserrohrsystems ist über einem Hilfsbrenner 76 angeordnet,
der dieselben Aufgäben zu erfüllen hat und in der gleichen Weise betätigt wird wie
der Hilfsbrenner 43 bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. i.
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Es ist ersichtlich, daß bei der beschriebenen Ausführungsform die
Abstände zwischen den Heizröhren so klein gemacht werden können, daß die Kohle schnell
und gleichmäßig erhitzt wird und die Außenmaße der Vorrichtung sehr klein werden,
da die sich auf den Heizröhren aufsetzende nasse oder zusammenbackende Kohle fortgesetzt
zerrieben wird und nach unten wandert. Die Beheizung der Kohle und ihre senkrechte
Bewegung ist also unabhängig von der Verwendung von Luft zum Oxydieren gemacht.
Dadurch ist erreicht, daß die Trocknung erfolgreich durchgeführt werden kann, gleichgültig,
ob viel oder wenig Luft zur Oxydation benötigt wird. Infolge der starken
Heizwirkung
werden auch die Abmessungendes Vorheizers wesentlich herabgesetzt, so daß es'nunmehr
möglich ist, den Vorheizer unterhalb des Kohlenturms und gleichzeitig oberhalb des
Füllwagens anzuordnen, ohne daß die Bauhöhe des Kohlenturms wesentlich vergrößert
wird.
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Ein weiterer Vorteil des neuen Vorwärmers ist seine Betriebssicherheit.
Bei ihm wird die Benutzung von besonderen Vorratsbehältern für größere Mengen vorgeheizter
Kohle und die der zugehörigen Fördereinrichtungen überflüssig gemacht, und es werden
große Wärmeverluste vermieden. Überdies kann wegen der flachen Form des Vorheizers
unmittelbar unter ihm noch eine flache Mischvorrichtung angeordnet werden, so daß
die vorbehandelte Kohle in absoluter Gleichmäßigkeit in den Füllwagen gelangt. Die
Kohle durchwandert also den Vorheizer und Mischer in kürzester Zeit und gelangt
ohne Zeitverlust in den Füllwagen und Koksofen, ein Vorteil, der für wärmeempfindliche
Kohle von geringer Bindekraft von großer Wichtigkeit ist.