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Einrichtung zum Verkoken von Brennstoffen bei tiefen Temperaturen
Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Verkokung von Brennstoffen bei
tiefen Temperaturen in im wesentlichen senkrechten Retorten aus Eisen o. dgl" die
zwecks Beheizung von außen mit heißen Rauchgasen umspült werden, in denen vor Berührung
des Retortenkörpers zwecks Erhitzung auf die erforderliche Temperatur Gas und Luft
verbrannt wird.
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Bei den bekannten derartigen Einrichtungen sind eine große Anzahl
von eisebnen Retorten in einer vergleichsweise großen Kammer angeordnet. Die Retorten
werden dabei so beheizt, daß Gas und Luft in den leeren Kammern zwischen zwei Retortenräumen
v erbrannt werden und die entstehenden-heißen Abgase durch Wandöffnungen in die
Retortenkammern überströmen. Diese Ausbildung der bisher bekannten derartigen Retortenöfen
hat jedoch den Nachteil, daß die Anlage eine sehr große Ausdehnung erhält und ihre
Errichtung mit Kosten verbunden ist, die in keinem Verhältnis zu der verhältnismäßig
geringen Leistung der Anlage stehen. Ein weiterer Mangel der bekannten Einrichtungen
liegt in der Ungleichmäßigkeit der Retortenbeheizung. Die heißen Abgase werden nämlich
in einer großen Anzahl von Retorten entlang geführt, so daß die zuerst mit den Gasen
in Berührung kommenden Retorten wesentlich stärker erhitzt werden als die im Gaswege
nachfolgenden. Schädliche Überhitzungen an der einen Stelle und schlechte Verkokung
an der anderen Stelle sind die unvermeidbaren Folgen einer derart ungleichmäßigem
Beheizung.
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Die Erfindung folgt demgegenüber dem Leitgedanken, die Beheizungseinrichtung
für die Eisenretorten von Tieftemperaturverkokungsanlagen so auszubilden, daß jede
Retorte mit einem für sich einstellbaren Heizsystem verbunden wird, das aus einem
in eigenartiger Weise von den Rauchgasen abwärts durchströmten Mischraum und einem
aufwärts beflarnmten Verbrennungsraum besteht, die@oben miteinander verbunden sind,
so daß die den Mischraum durchströmenden, in Umlauf befindlichen Rauchgase durch
die Verbrennungserzeugnisse aus dem Verbrennungsraum aufgeheizt werden. Dabei kann
gemäß der Erfindung der Mischraum zweckmäßig mit einem feuerfesten Gitterwerk ausgestattet
sein, so daß eine innige Mischung der verhältnismäßig kalten Rauchgase mit den heißen
Verbrennungserzeugnissen aus dem Verbrennungsraum gesichert ist.
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Ferner besteht die Erfindung darin, daß der Mischraum, in welchem
nach dem vorstehend ErläutArten die Aufheizung der im
Umlauf gehaltenen
Rauchgase erfolgt, am unteren Ende in den die Retorte unigebenden Heizkanal einmündet,
während die Abzugsöffnung für die den Heizkanal durchströmen; den Gase am oberen
Ende der Retorte, uJ; zwar zweckmäßig gegenüber der Mischraufxi#Ä. mündung, angeordnet
ist, so-daß die Rauchjr gase den die Retorte umgebenden Heizkanal im wesentlichen
diagonal und zweckmäßig auch schraubenförmig durchströmen.
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Sodann erstreckt sich die Erfindung auf die Anordnung herausziehbarer
Metallrohre unterhalb der Verbrennungsräume, wobei in den -Metallrohren auswechselbare
Düsenrohre vorgesehen sind, so daii* die -Menge der zu den einzelnen Verbrennungsräumen
ströinenden Heizmedien genau geregelt werden kann.
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Die Erfindung hat ferner zum Gegenstand eine Retortenbatterie zur
Verkokung von Brennstoffen, bei der Heizeinrichtungen finit den vorstehend gekennzeichneten
Eigentümlichkeiten benutzt werden und deren wesentliches Kennzeichen darin liegt,
daß die Retorten in an sich bekannter Weise reihenweise angeordnet sind und zwischen
den Retortenreihen firn unteren Teil der Batterie die Misch- und Verbrennungsräume
vorgesehen sind, während oberhalb derselben die zur Zuführung und Ableitung der
im Umlauf befindlichen Rauchgase dienenden Kanäle vorgesehen sind, die für alle
Retorten eine Reibe gemeinsam sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der I?rfindung werden schließlich
-lisch- und Verbrennungsräume nur zwischen jeder zweiten Retorte angeordnet und
die Rauchgase aus denn die Retorte umgebenden Heizkanal in einen Abgassammelkanal
abgezogen. der in denjenigen Trennwänden zwischen den Retortenreihen liegt, in denen
keine Misch- und Verbrennungsräume vorgesehen sind.
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Zur Verdeutlichung der. Erfindung ist auf der beiliegenden Zeichnung
in F ig. i ein senkrechter Längsschnitt durch einen Teil einer gemäß der Erlinding
ausgebildeten Verkokungseinrichtung dargestellt. Fig. gibt einen waagerechten Schnitt
nach Linie Il-II der Fig. i wieder. Fig. 3 zeigt einen senkrechten Längsschnitt
durch eine andere Ausführungsform der Erfindung. Fig. 4. endlich gibt einen Schnitt
nach Linie IV-IV der Fig. 3 wieder.
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Bei der in Fig. i und 2 dargestellten Einrichtung dienen zur Aufnahme
des zu verkokenden Brennstoffes röhrenförmige Retorten aus Eisenblech i, die in
Reihen zu vieren in einem aus geeigneten feuerfesten Steinen bestehenden Mauerwerk
angeordnet sind, das auf eineng Gerüst 2 errichtet ist, so daß das untere Ende der
Retorten i sich in gehöriger Höhe über dem Boden 3 befindet.
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Die Retorten i sind in annähernd viereckigen Gaskanälen q. des Ofens*frei
hängend angeordnet. Die Retorten verjüngen sich =F- oben zu konisch und besitzen
oben eine ,.Erweiterung 5, mit der sie in Decksteinen 6 des zugehörigen Kanals .4
aufgehängt sind.
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In den zwischen den Retortenreihen liegenden \Vänden des Ofens ist
je ein waagerechter Kanal ; für kalte Rauchgase vorgesehen, der sich über die ganze
Länge der Retortenreihe erstreckt. Im Boden des Kanals f ist eine Reihe von Öffnungen
8 vorgesehen, deren Querschnitt mittels der Stellschieber g verändert oder verschlossen
werden kann. Diese Öffnungen 8 fuhren zu den unter den Kanälen ; liegenden Mischräumen
io, die mit Mauerwerksvorsprüngen r i oder einem die ganze Breite des Mischraumes
ausfüllenden Gitterwerk ausgestattet sind. Jeder Mischraum io, von denen zu einer
Retorte immer zwei gehören, ist durch einen annähernd tangential zur Retorte i verlaufenden
Verbindungskanal 1z mit dein Retortenkanal verbunden.
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Neben jedem Mischraum ist ein Verbrennungsraum 13 vorgesehen.
der am oberen Ende mit dem Mischraum in Verbindung steht, wie aus Fig. i ersichtlich
ist. Die Verbrennungsräume 13 liegen, wie aus Fig. z ersichtlich, in einer
Reihe neben den Mischräumen io. Im Boden der Verbrennungsräume 13 sind Düsen
14 für Brenngas und Verbrennungsluft vorgesehen, denen Gas bzw. Luft durch herausschiebbare
Röhren 15 zugeführt wird. Diese Röhren 15 erstrecken sich über die ganze Länge der
Reihe der Verbrennungsräume 13. Sie sind für jede Gas- bzw. Luftdüse d mit
einem auswechselbaren Düsenkörper versehen. Stattdessen ist es jedoch auch möglich,
für jeden einzelnen oder für je zwei zu einer Retorte gehörende Verbrennungsräume
eine besondere Leitung für Gas und Luft vorzusehen. In diesem Fall muß der nach
der Zeichnung zur Aufnahme der Röhren 1,5 bestimmte Hohlraum des Mauerwerks so bemessen
werden, daB alle diese Zuleitungsröhren in ihm Platz haben. Außen trägt jedes Rohr
15 oder jedes der an dessen Stelle etwa vorgesehenen Einzelzuleitungsrohre einen
Regelungs- und Absperrhahn, der auf der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht
dargestellt ist.
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In den zwischen den Verbrennungsräumen 13 liegenden Trennwänden
16 ist je eine Offtiung 1j vorgesehen. Diese Öffnungen i; dienen dazu, bei Inbetriebsetzung
des Ofens die Gase in den Verbrennungsräumen anzuzünden, zu welchem Zweck an einem
oder beiden Enden der Verbrennungsräume nach
außen gehende Zündkanäle
18 vorgesehen sind.
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Bei der dargestellten Einrichtung werden die in die Kanäle 7 eingeführten
kalten Rauchgase abwärts durch die Mischräume io bewegt, während die zur Aufheizung
der Gase dienenden Flammen aufwärts brennen. Die zur Erhitzung dienenden heißen
Gase werden aber ebenfalls am oberen Ende der Mischräume eingeführt, so daß sie
zusammen mit den kalten Rauchgasen abwärts gezogen werden. Durch diese eigenartige
Führung der kalten und heißen Gase wird eine vollkommene Durchmischung der beiden
Gasarten bewirkt. Diese Vermischung wird noch unterstützt durch die im Mischraum
vorgesehenen Mauermerksvorsprünge oder das dort eingebaute Gittermauerwerk, welches
dem bei den bekannten Regeneratoren der Koksöfen gebräuchlichen Gittermauerwerk.
ähnelt.
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Die auf die für die ordnungsmäßige Beheiiung der Retorten bzw. für
die gewünschten Verkokungstemperaturen erforderliche Temperatur aufgeheizten Gase
treten, wie bereits oben erwähnt, tangential zur Retorte in den dieselben umgebenden
Gaskanal ¢ ein. In diesem Gaskanal ,4 sind eine Reihe von als Leitflächen dienende
Mauerwerksvorsprünge 19 vorgesehen, die so angeordnet sind, daß die Gase im Zickzackweg
oder in einem schraubenförmig gewundenen Weg an den Retorten entlang nach oben steigen.
Ferner sind an den Wänden der Gaskanäle 4 noch kleinere Mauerwerksvorsprünge 2o
angebracht, die dazu dienen, Wirbelbildungen im Gasstrom hervorzurufen, wodurch
der Wärmeaustausch zwischen Gasen und Retortenwand erheblich verbessert wird.
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Durch diese eigenartige Führung der Heizgase entlang der Retorte wird
eine praktisch vollkommen gleichmäßige Beheizung der Retorten erreicht.
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Wie aus Fig.2 ersichtlich, sind die Gaskanäle 4 jeder Retorte durch
Trennwände 21 voneinander geschieden. Durch diese Trennwände wird die gleichmäßige
Beheizung der Retorte gefördert, indessen ist es unter gewissen Umständen auch möglich,
die Trennwände innerhalb einer Reihe Retorten- ganz fortzulassen oder die die Retorten
umgebenden Gaskanäle 4 paar- oder gruppenweise zu vereinigen.
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Die an den Retortenwandungen entlang hochsteigenden Gase treten am
oberen Ende des Gaskanals 4 aus diesen durch die öffnungen 2a aus, die zu Abgassammelkanälen
23 führen, die waagerecht in der Wand zwischen den Retortenreihen oberhalb der Kanäle
7 für kaltes Rauchgas angeordnet sind. Der Zugang jeder der Verbindungsöffnungen
22 zu dem zugehörigen Sammelkanal a3 kann mittels .eines durch eine Deckenöffnung
24 zu betätigenden Schiebers 25 geschlossen oder in seiner Größe beliebig geändert
werden.
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Die Abgassammelkanäle 23 sind am Ende mittels Rohrleitungen 26 an
eine gemeinsame Abgassammelleitung 27 angeschlossen, die außerhalb des Ofenmauerwerks.
an der ganzen Längsseite der Retortenbatterie entlang läuft und die Abgase von allen
Retortenreihen aufnimmt. Die Leitung 27 besteht aus einem Blechmantel
28, der mit feuerfestem bzw. wärmeisolierendem :Mauerwerk 29 ausgefüttert
ist. Die Leitung 27 führt zu einem Rauchgasgebläse 30, mittels dessen die Rauchgase
in die Rohrleitung 31 gedrückt werden, die ähnlich wie die Leitung 27 ausgestattet
ist. Von der Rohrleitung 31, die auf der anderen Längsseite der Retortenbatterie
verläuft, gelangen die Rauchgase durch Stichleitungen 32, welche von Drosselklappen
33 beherrscht werden, in die zu den Mischräumen iö führenden Kanäle 7 für kalte
Rauchgase. .
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Wie ersichtlich, werden also die Rauchgase dauernd durch die gasführenden
Räume des Ofens im Kreislauf bewegt, wobei sie jeweils vor Berührung der Retortenwände
durch innere Verbrennung auf die erforderliche Heiztemperatur gebracht werden. Die
durch die Aufheizung der Rauchgase bewirkte Vergrößerung der Gasmenge wird dadurch
beseitigt, daß an die Leitung 27 beispielsweise vor den Gebläsen 30 eine
von einer Drosselklappe 34 beherrschte Rohrleitung 35 angeschlossen wird, die zum
Kamin führt. Auf diese Weise ist es möglich, dauernd eine gewisse Menge Rauchgas
aus der im Kreislauf befindlichen Gasmenge abzuziehen.
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Das die Retorten aufnehmende Ofenmauerwerk wird außen, wie üblich,
durch Ankerständer 36 zusammengehalten, die miteinander durch Zugstangen 37 unter
Zwischenschaltung von Ausgleichsfedern 38 verbunden sind.
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In der Decke des Ofenmauerwerks sind eine Reihe von Füllöffnungen
39 vorgesehen, die mittels je eines Deckels 4o verschlossen werden können und zu
einem Hohlraum 41 führen, in den das obere Ende der Retorte mündet. Von dem Hohlraum
41, der zugleich als Sammelraum für die bei der Verkokung der Kohle entweichenden
Destillationsgase dient, führt eine Rohrleitung 42 die Destillationsgase nach 'außen
ab.
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An ihrer Unterseite werden die Retorten mittels üblicher Deckel 43
verschlossen.
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Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform- der Erfindung unterscheidet
sich von der oben beschriebenen in Fig. i und 2 dargestellten grundsätzlich dadurch,
daß
Misch- und Verbrennungsräume nicht für je eine Retorte, sondern
für mindestens je zwei Retorten bzw. für in zwei verschiedenen Reihen liegende Retorten
vorgesehen sind.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, liegt nur in jeder zweiten Zwischenwand.I5
zwischen den Retortenreihen ein zum Zuführen der kalten Rauchgase dienender waagerechter
Kanal 46, von dem zwei mittels Schieber :I7 beherrschte Öffnungen .18 in einen Mischraum
.I9 führen. In der Mitte dieses Mischraumes ist die Verbrennungskammer 5o angeordnet,
der von den Rohrleitungen 51 aus Gas und Verbrennungsluft zugeführt wird. Der Mischraum
.I9 teilt sich nach unten in zwei Räume 52 und S2", die gegebenenfalls mit -Iauerwerkv
orsprüngen oder feuerfestem Gittermauerwerk zwecks besserer Durchmischung der Gase
ausgestattet sein können. In diesen Räumen 52 und 52" werden die kalten Rauchgase
innig mit den in den Raum .I9 eintretenden heißen Gasen vermischt. Die Räume 52
und 52" öffnen sich durch tangential verlaufende Kanäle 53 in die beiden gegenüberliegenden
Retortenheizkanäle 54 von zwei benachbarten Retortenreihen. Durch geeignete Einstellung
der Schieber 4.7 ist es dabei möglich, in jedem der von einem Mischraum aus bedienten
Retortenheizkanäle die gewollte Menge kalter und heißer Verbrennungsgase einzuleiten.
Die Retortenheizkanäle 54 sind ähnlich ausgebildet wie die Kanäle d. der Ausführungsform
nach Fig. i und 2. Am oberen Ende der Kanäle 5.1. werden die Gase durch Öffnungen
55 in einen für zwei Retortenreihen gemeinsamen Abgaskanal 56 abgezogen. Die Öffnungen
55 jeder Retorte sind dabei durch Schieber 57, welche von Deckenöffnungen 58 aus
bedient werden können, für sich absperrbar oder regelbar.
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Die in Fig. 3 und .I dargestellte Ausführungsform gestaltet sich im
Aufbau einfacher und billiger als die Ausführungsform nach der Fig. i und 2; sie
erfordert indessen größere Erfahrung und Überwachung beim Betrieb der Retortenbatterie.
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Abgesehen davon bietet aber die Einrichtung nach Fig. 3 und 4 noch
den wichtigen Vorteil, daß man die Beheizung der Retorten in verschiedener Weise
vornehmen kann.
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Durch Verbindung aller Kanäle .46 für kalte Gase an die für die ganze
Retortenbatterie gemeinsame vom Gebläse ausgehende Sammelleitung für kaltes Rauchgas
ist es möglich, analog wie bei der Beheizung der Einrichtung gemäß Fig. i und 2,
jedem Mischrauin 49 getrennt kaltes Rauchgas vom Gebläse aus zuzuleiten. In diesem
Falle muß natürlich jeder Kanal 56 ebenfalls an die zum Gebläse führende Rauchgassammelleitung
angeschlossen sein. Man kann aber durch geeignete Einstellung von Drosselvorrichtungen,
die in den von den Kanälen 46 und 56 zu den zugehörigen außerhalb der Batterie liegenden
Samn ielleitungen führenden Verbindungsrohren 56" und 46" vorgesehen sind, die Beheizung
in anderer Weise vornehmen.
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Es *,vird beispielsweise die Drosselvorrichtung in derjenigen Leitung
q.6", die zu dem am Ende der Batterie gelegenen Kanal 46 führt, voll geöffnet, die
anderen Kanäle .46" der Batterie aber geschlossen. Dann wird kaltes Rauchgas zunächst
nur den Mischkammern der ersten Retortenreibe zugeführt. Die Rauchgase werden vor
Berührung der Retortenreihe aufgeheizt und werden dann am oberen Ende des die Retorten
umgebenden Gaskanals abgezogen. Die den Kanal 56" beherrschende Drosselvorrichtung
wird nun so eingestellt, daß nur ein Teil der Rauchgase, und zwar so viel, xvie
der Vergrößerung der Menge durch Zuniischung der heißen Verbrennungsgase entspricht,
in die Abgassammelleitung abgeführt wird. Der Rest der Rauchgase gelangt in die
Gaskanäle der nächsten Retortenreihe, in denen die Gase abwärts strömen und von
unten in den nächsten Mischraum eintreten. Dort werden die Verbrennungsgase wieder
aufgeheizt, gelangen in die folgende Retortenreihe, steigen darin hoch und werden
nun in gleicher Weise, wie für die vorhergehende Retortenreihe beschrieben, weiterbehandelt.
Am Ende der Batterie werden schließlich die Rauchgase durch den letzten der Kanäle
56", der voll geöffnet ist, abgezogen und vom Gebläse wieder zum Anfang der Batterie,
d. h. in den Kanal 46" für kaltes Rauchgas gedrückt.
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Es ist klar, daß in diesem Falle immer nur die abwechselnden Retortenreihen
genau auf die erforderlichen Verkokungstemperaturen erhitzt «erden können. Infolgedessen
ist es notwendig, periodisch die Richtung des Gasstromes zu ändern, was in einfachster
Weise dadurch erreicht werden kann, daß die Bewegungsrichtung des Gebläses umgekehrt
wird. Zum Umkehren der 'Beheizungseinrichtung ist es nicht erforderlich, an den
Vorrichtungen zur Verbrennung von Gas und Luft in den Verbrennungskammern irgend
etwas zu ändern, vielmehr bleiben die Gasmengen in den Verbrennungskammern gleichmäßig,
ungeachtet der Bewegungsrichtung der Gase, brennen.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung dargestellt für einen Retortenofen
mit kreisrunden Retorten. Die Erfindung kann indessen mit gleichem Erfolg auch für
Retortenöfen mit anderen Retortenformen benutzt werden, beispielsweise mit kastenförmigen
Retorten. Ferner können die Retorten
auch mit Einrichtungen versehen
sein, um das Austragen des gebildeten Kokses zu erleichtern, beispielsweise im Innern
von zentrisch angeordneten Röhren, oder die Retorten können mit gegeneinander beweglichen
Wänden ausgestattet werden, die zwecks Entleerung der Retorten voneinander bewegt
werden.