DE69106312T2

DE69106312T2 - Koksofenbatterie ohne Rückgewinnung und Verfahren zum Betreiben.

Info

Publication number: DE69106312T2
Application number: DE69106312T
Authority: DE
Inventors: James H Childress; Steve E Newberry; Charles W Pruitt
Original assignee: Sun Coal Co
Current assignee: Sun Coal Co
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1991-09-12
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2011-09-13
Also published as: US5114542A; CA2052177A1; MX9101216A; KR920006483A; AU8462091A; JP3027640B2; JPH04261492A; EP0482338A1; EP0482338B1; BR9104095A; PL291820A1; DE69106312D1; KR100191339B1; US5318671A; PL165840B1; CA2052177C; AU641044B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes System zur Zugluftsteuerung und ein Verfahren zum Steuern der Zugluft in Kombination mit einer Verkokung von Kohle ohne Rückgewinnung gemaß Anspruch 1 bzw. 10.
Die Praxis der Herstellung von metallurgischem Koks durch ein Verkokungsverfahren ohne Rückgewinnung war viele Jahre lang das einzige Verfahren, wurde jedoch im Hinblick auf den Nebenprodukt-Verkokungsprozeß fallengelassen, in welchem das Koksgas und andere Chemikalien rückgewonnen und/oder zur weiteren Verwendung raffinert wurden. Die hohen Bau- und Betriebskosten derartiger Nebenprodukt-Verkokungsanlagen führten jedoch in jüngsten Jahren zu einem neuerlichen Interesse an dem Verfahren ohne Rückgewinnung, und beträchliche Verbesserungen sind sowohl hinsichtlich der Betriebseffizienz als auch des Umweltschutzes gegen Verschmutzung von Öfen ohne Rückgewinnung gemacht worden. Beispiele moderner Koksöfen ohne Rückgewinnung des Hochgeschwindigkeits-Sohikanaltyps, welche jetzt in den USA in Betrieb sind, sind in US- A4,287,024 und US-A-4,344,820 beschrieben.
In US-A-4,287,024 ist eine Vielzahl von Sohl-Kanal-beheizten Koksöfen ohne Rückgewinnung beschrieben, welche in einer Batterie in Nebeneinanderanordnung aufgebaut sind und bei welchen die Schornsteinzug- Kanalauslässe mit einem gewöhnlichen Verbrennungstunnel verbunden sind, der sich längs von und über der Batterie erstreckt und mit Schächten in beabstandeten Entfernungen entlang seiner Länge verbunden ist Es sind keine Ernrichtungen zum Regeln der Zugluft zu den individuellen Öfen vorgesehen, um eine Steuerung der Verkokungsrate in den individuellen Öfen zu ermöglichen. Das Sohl-Kanalsystem von gegenüberliegenden Seiten benachbarter Öfen ist jeweils mit dem Schornstein zur Verbindung mit dem länglichen Abwärmetunnel verbunden. Ein manuell einstellbares Dämpfungsventil ist in jedem derartigen Schornstein vorgesehen, um eine vollständige Veraschung von unverbrannten brennbaren Bestandteilen zu gewährleisten, die von den Öfen ausgegeben werden. Dieses Ventil ist jedoch nicht zur Regelung der Zugluft zu den individuellen Öfen vorgesehen, um dadurch die Verkokungsrate darin zu steuern. Die vorgesehene feuerfeste Ventilplatte ist lediglich dafür vorgesehen, den Gasströmungsvorgang von dem Sohl-Kanal in den Abwärmetunnel abzudichten, um ein übermäßiges Kühlen zu vermeiden, wenn die Öfen nicht beaufschlagt werden.
Schwierigkeiten sind aufgetreten beim reproduzierbaren Erhalten einer gleichmäßigen Verkokungsrate innerhalb der gesamten Öfen in einer Batterie, die gemäß den oben beschriebenen Patenten aufgebaut ist. Derartige Öfen können eine Verkokungskammer von bis zu 15,25 in (50 ft.) in der Länge und 3,66 m (12 ft.) in der Breite aufweisen und können bis zu einer Tiefe von bis zu 1,525 m (5 ft.) oder mehr mit Rohkohle zu Beginn eines 48 Stunden Verkokungszyklusses gefüllt sein. Normalerweise sind acht oder mehr benachbarte Öfen über einen gemeinsamen Verbrennungstunnel zu einem einzigen Schacht verbunden, und Einrichtungen zum Variieren der Zugluft zu den jeweiligen Öfen sind nicht vorgesehen, außer des Variierens der Menge an Verbrennungsluft, die durch Einlässe in den Ofentüren, den Sohl-Kanälen und dem gemeinsamen Tunnel eingelassen wird.
Da die von einem der zwei Rauchgassysteme unter jedem von zwei benachbarten Öfen führenden Zugkanäle über eine gemeinsame Verbindungsvorrichtung mit dem Verbrennungstunnel verbunden sind, wodurch die Verbrennungsluft zu einem Ofen eingestellt wird, wird die Zugluft zu den benachbarten Öfen notwendigerweise beeinflußt. Außerdem sind die Gasabfänge außerhalb der Zugkanäle angeordnet, was es ermöglicht, daß die Verbrennungsluft über die Türeinlässe zu dem nächstgelegenen Gasabfang kurzgeschlossen werden kann, so daß ungenügende Luft den Mittelabschnitt des oberen Ofenbereiches bzw. der Ofenkrone erreichte, wodurch die Verbrennung von Gasen und die Verkokungsrate in diesem Gebiet reduziert wurde. Demgegenüber kann Überschußverbrennungsluft in dem Gebiet neben den Türeinlässen zu einem übermäßigen Verbrennen in diesem Bereich des Ofens mit dem damit verbundenen Produktabfall führen. Des weiteren können im Fall des unvollständigen Verkokens der Ladung neben der Mifte des Ofens übermäßige Emissionen beim Schieben des weißglühenden Kokses an das Ende des Zyklus in die Atmosphäre freigegeben werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Steuersystem für die Zugluft in Kombination mit einer Verkokungsinstallation zum Steuern und Regeln der Zugluft zu schaffen, die zu den individuellen Koksöfen in einer Batterie von Öfen zugeführt wird, die mit einem gememsamen Schacht für das Hochgeschwindigkeitsverkoken von Kohle in einer gleichmäßigeren Verkokungsrate überall in den Öfen der Batterie verbunden sind, was eine erhöhte Ausbeute an Hochqualitätskoks aus einer Kohleladung ermöglicht.
Das Ziel der Erfindung wird entsprechend den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. Anspruch 9 erreicht. Ein wichtiges Merkmal besteht in der Schaffung einer Vielzahl von Sohl-Kanal-beheizten Öfen ohne Rückgewinnung, die in einer Batterie nebeneinander mit zwei separaten Sohl-Kanal- Systemen aufgebaut sind, wobei eines unter jedem Endabschnitt des Ofens angeordnet ist. Die Auslässe von sich durch die Wände zwischen benachbarten Öfen erstreckenden Schornsteinzugkanälen sind durch ein Kanalsystem einschließlich einer Steuerventileinrichtung für die Zugluft verbunden, welche betätigbar ist, um die Strömung von heißen Rauchgasen durch die Zugkanäle von jedem Sohl-Kanal-System zu regulieren. Somit kann durch Erfassen von Zuständen in den jeweiligen Öfen, z.B. der Temperatur in dem Aufsatz bzw. Oberteil über der Ofenladung oder in den Gasabfängen, die Zugluft von den Sohl-Kanälen zu dem Ofen eingestellt werden, um dadurch die Temperatur und folglich die Verkokungsrate unabhängig von den anderen Öfen im Boden bzw. Unterbereich zu regulieren.
Das Kanalsystem, das mit den Zugkanälen jedes Sohl-Kanal-Systems verbunden ist, ist über den Öfen mit einem länglichen gemeinsamen Verbrennungstunnel verbunden, der sich über und quer von den Öfen in der Batterie erstreckt, und ein Schacht, der mit dem Verbrennungstunnel verbunden ist, erstreckt sich davon nach oben, um Zugluft zu allen Öfen in der Batterie zu schaffen. In dieser Hinsicht wird der Begriff "Batterie" hier verwendet, um die Vielzahl von Öfen, die zu einem gemeinsamen Verbrennungstunnel verbunden sind, zu bezeichnen, obwohl eine Vielzahl derartiger "Batterien" als eine Einheit aufgebaut sein kann. Zum Beispiel kann eine einzige Batterie aus neun (9) Öfen bestehen, die mit einem gemeinsamen Tunnel und Schacht verbunden sind, wobei eine Vielzahl von derartigen Batterien als eine einzige reihengeschaltete Einheit aufgebaut sein kann, in welchem Fall der Begriff "Batterie" auch in der Industrie verwendet werden kann, um eine komplette Installation zu bezeichnen.
Der Schacht fär jede individuelle Batterie von Öfen ist an seinem Oberteil mit einem Schachtzugluft-Steuerventil des Klappentyps oder einer Dämpfungsbaugruppe mit Antriebseinrichtung ausgestattet, welche betätigbar ist, um das Ventil zwischen der vollständig geöffneten Position, die eine im wesentlichen unbehinderte Gasströmung von dem Schacht schafft, in die vollständig geschlossene Position zu bewegen, die im wesentlichen das Oberteil des Schachtes abdichtet. Während des Verkokungsbetriebes wird das Schachtzugluft-Steuerventil normalerweise in oder nahe der vollständig geöffneten Position gehalten, das Ventil kann jedoch eingestellt werden, um den Gasstrom von dem Schacht zu begrenzen, um die gewünschte Zugluft in dem gemeinsamen Verbrennungstunnel zu schaffen. Ein Regulieren der Schachtzugluft beeinflußt auch die Temperatur und folglich die Verkokungsrate.
Während des Verkokungsprozesses wird eine kontrollierte Menge an Verbrennungsluft zu dem Aufsatz bzw. Oberteil der individuellen Öfen durch vier einstellbare Einlässe in den Türen eingelassen, die die Enden der jeweiligen Öfen schließen. Da die Einlässe der Gasabfänge nahe der Mitte der Öfen angeordnet sind, strömen die Verbrennungsluft und die Brenngase über den oberen Bereich der Ladung im wesentlichen über die gesamte Länge des Ofens, um eine gleichmäßigere Verkokungsrate vom Oberbereich der Ladung zu erzeugen. Diese Anordnung eliminiert die Möglichkeit, daß die Verbrennungsluft von den Türeinlässen direkt durch die Gasabfänge gezogen wird, und die Mitte des Ofens verarmt, wie es bei Öfen des Standes der Technik möglich war, die in den oben erwahnten Thompson-Patenten beschrieben sind.
Die vorgenannten und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich, in denen:
Fig. 1 eine Vorderaufrißansicht einer Kohleverkokungsbatterie ist, welche die Erfindung verkörpert;
Fig. 2 eine Draufsicht eines Abschnittes des Aufbaus ist, der in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 3 eine senkrechte Längsschnittansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 1 ist;
Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 3 ist;
Fig. 5 eine vergrößerte Teilschnittansicht entlang der Linie 5-5 von Fig. 3 ist;
Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 von Fig. 3 ist;
Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 7-7 von Fig. 3 ist;
Fig. 8 eine vergrößerte Draufsicht des Schachtes ist, wobei das Schachtzugluft-Ventil in der vollständig geschlossenen Position gezeigt ist;
Fig. 9 eine vergrößerte Aufrißansicht des Abschnittes des Schachtes ist, wobei das Schachtzugluft-Steuerventil in einer anderen Position gezeigt ist; und
Fig. 10 eine Ansicht ist, die einen Teil der Steuerventilanordnung für die Zugkanalzugluft ist.
Detailliert bezugnehmend auf die Zeichnungen ist eine Kohleverkokungsbatterie 10, welche die vorliegende Erfindung verkörpert, als eine Batterie dargestellt, welche eine Vielzahl von Öfen 12 enthält, die in Nebeneinanderanordnung mit benachbarten Öfen mit gemeinsamen Seitenwänsden 14 aufgebaut ist. Die Öfen 12 haben eine längliche Verkokungskammer 16, die durch die gegenüberliegenden vertikal sich erstreckenden Seitenwände 14 definiert werden, einem allgemein bogenförmigen Dach 18, das an den Seitenwänden getragen ist, und einen horizontalen Boden 20, der die Beladung der zu verkokenden Kohle aufnimmt Die Öfen sind mit offenen Enden aufgebaut, die während des Verkokungszyklusses durch im wesentlichen identische entfernbare Türen 22 geschlossen werden. Die Türen 22 weisen vorzugsweise eine geschweißte Konstruktion mit einer gießbaren feuerfesten Auskleidung auf, wobei eine Vielzahl von einstellbaren Lufteinlässen 24 in jeder Tür ausgebildet ist.
Wie es am besten in den Figuren 4 und 5 zu sehen ist, ist der Boden 20 durch die Seitenwände zu sehen und durch eine Vielzahl von parallelen Zwischenwänden 30 aus feuerfester Auskleidung getragen, welche zusammenwirken, um ein System von länglichen Sohl-Kanälen zu definieren, wie nachfolgend beschrieben.
Eine Vielzahl von vertikal sich erstreckenden Gasabfängen oder Kanälen 42 ist in den Seitenwänden 14 ausgebildet, wobei die Gasabfänge jeweils einen Einlaß 44, der mit dem oberen Abschnitt oder Aufsatzabschnitt der zugeordneten Verkokungskammer 16 in Verbindung steht, und einen Auslaß 46 aufweisen, der in einen Sohl-Kanal-Tunnel 32 benachbart zu der Seitenwand 14 führt. Eine Vielzahl von Schornsteinen oder Zugkanälen 48 ist ebenfalls in jeder der gemeinsamen Seitenwände 14 ausgebildet, wobei jeder Zugkanal einen Einlaß 50 aufweist, der mit einem benachbarten Sohl-Kanal-Tunnel 32 in Verbindung steht. Die Zugkanäle erstrecken sich oben durch die Wände 14 zur Verbindung mit einem Schornsteinanschluß - oder Kanalsystem, das vollständig nachfolgend beschrieben wird.
Bezugnehmend auf Fig. 3 kann gesehen werden, daß zwei separate Sohl- Kanal-Heizsysteme unter jedem Ofen 12 vorhanden sind. Die zwei Sohl- Kanal-Systeme unter einem individuellen Ofen sind innerhalb der gestrichelten Lmie in Fig. 3 umschlossen, wobei die Sohl-Kanal-Systeme zu jeder der durch die gestrichelte Linie eingeschlossenen Fläche im wesentlichen identisch und benachbarten Öfen in der Batterie zugeordnet ist. Wie gezeigt, ist jede Seitenwand 14 mit sechs Gasabfängen und vier Zugkanälen ausgebildet, wobei die sechs Gasabfänge in gleich beabstandeter Beziehung angeordnet sind, und zwar drei an jeder Seite der Längsmittellinie der Batterie und vorzugsweise so, daß der äußere Zugkanal von der Langsmittellinie um einen Abstand beabstandet ist, der nicht größer als 25% und vorzugsweise geringer als etwa 20% der Gesamtlänge des individuellen Ofens ist. Bei einer ausgeführten Batterie ist die Gesamtlänge des Ofens 13,2 m (46 ft. 8 in.) und der Abstand von der Längsmittellinie der Batterie zu der äußeren Wand des äußeren Gasabfanges ist 3,2 in (8 ft. 3 in.). Die Zugkanäle 48 sind in der Wand 14 außerhalb der Gasabfänge angeordnet, wobei der äußere Zugkanal vorzugsweise vom Ende der Seitenwand 14 um einen Abstand von mindestens etwa 20% und vorzugsweise etwa 25% der Gesamtlänge des Ofens beabstandet ist.
Eine Reihe von Unterteilungswänden 52 erstreckt sich senkrecht zu den Zwischenwänden 30 und teilt die jeweiligen Sohl-Kanäle 32 in Abschnitte, die voneinander auf gegenüberliegenden Endabschnitten des Ofens getrennt sind. Benachbarte Sohl-Kanal-Abschnitte sind an alternierenden Enden davon über Übergangsöftnungen 54 in den Wänden 30 untereinander verbunden, um ein kontinuierliches Vorwärts- und Rückwärtsströmungsmuster zu schaffen, das die Breite des Ofens an dessen einem Ende überspannt, und die benachbarten Sohl-Kanal-Abschnitte an dem anderen Ende sind untereinander an den gegenüberliegenden Enden durch ähnliche Übergangseimichtungen 54 verbunden, um ein kontinuierliches Vorwärts- und Rückwärtsgasströmungsmuster über das andere Ende des Ofens zu schaffen.
Bezugnehmend auf die Fig. 3, 4 und 7 kann gesehen werden, daß das Paar von Zugkanälen 48, die mit den Sohl-Kanälen an einem Ende verbunden sind, am Oberteil der Wand 14 mit einem gemeinsamen Schornsteinanschluß- oder Kanalsystem verbunden ist, welches im allgemeinen durch die Bezugsziffer 56 bezeichnet ist. Der Kanal 56 besteht aus einem nach oben sich erstreckenden Übergangssegment 58, in welchem die Gase von den zwei Zugkanälen kombiniert werden, einem Ellbogenstück 60 und einem horizontal sich erstreckenden Segment 62, das mit einem gemeinsamen länglichen Abwärme- oder Verbrennungstunnel 64 verbunden ist, der sich quer von und über die Dächer der Öfen in der Batterie erstreckt. Das Leitungssystem 56 ist aus einem feuerfest ausgekleideten, im allgemeinen rechteckigen Metalleitungskanal aufgebaut, und ein Zugluft-Steuerventil ist in einem horizontalen. Abschnitt 62 zum Regulieren der Zugluft, die durch das verbundene Sohl- Kanal-System angelegt wird, mit der zugeordneten Ofenkammer 16 verbunden.
Wie es am besten in Fig. 1 zu sehen ist, erstreckt sich der gemeinsame Tunnel 64 über die gesamte Länge der Batterie 10 (welche in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel aus neun Öfen besteht), und ein einziger gemeinsamer Schacht 68, der mit dem Mittelabschnitt des Verbrennungstunnels verbunden ist, erstreckt sich nach oben davon, um eine Zugluft an dem gemeinsamen Verbrennungstunnel und somit an den Sohl-Kanal-Systemen unter allen Öfen in der Batterie anzulegen. Ein separates Kanalsystem 56 ist vorgesehen, um jedes Sohl-Kanal-System mit dem gemeinsamen Tunnel 64 zu verbinden, und da diese Leitungssysteme sidentisch sind, wird im Detail nur ein System beschrieben, wobei klar sein soll, daß die Beschreibung auf alle derartigen Systeme in der Installation anwendbar ist.
Das Zugluft-Steuerventil weist einen fest ausgekleideten Ventilkörper 70 auf, der im Abschnitt 62 mit dem Ventilkörper verbunden ist, welcher eine rechteckige Öffnung 72 in seiner Seitenwand zum Aufnehmen einer feuerfesten Ventilplatte oder einer Dämpfungsvorrichtung 74 verbunden ist, die für eine vertikale Gleitbewegung in den Ventilkörper hinein und aus ihm heraus zwischen einer vollständig angehobenen Position, welche im wesentlichen vollständig den Gasströmungsweg durch das Kanalsystem schließt, und einer abgesenkten Position gelagert ist, in der der Gasströmungsweg im wesentlichen unbehindert ist. Die feuerfeste Platte 74 ist an einer horizontal sich erstreckenden Metallgrundplatte 76 montiert, die sich seitlich nach außen von jeder Seite des Ventilkörpers 70 erstreckt, und ein Fluidzylinder 78 ist vorgesehen, um die Ventilplatte in der vertikalen Richtung zu bewegen. Der Fluidzylinder 78 ist in einer festen Position an einem Träger 80 montiert, der durch Stützen 81 an der Oberseite der Wand 14 gelagert ist, und sein Stabende ist schwenkbar über einen Zapfen 82 mit der Grundplatte 76 verbunden, um die Ventilplatte 74 wie beschrieben zu bewegen.
Ein Paar vertikal sich erstreckender rechteckiger röhrenförmiger Teile 84 ist in beabstandeter Beziehung zueinander an jeder äußeren vertikalen Seitenwand des Ventilkörpers 70 geschweißt, um Führungskanäle zu definieren, die ein Paar Führungspfosten 88 aufnehmen, die an den gegenüberliegenden nach außen sich erstreckenden Endabschnitten der Grundplatte 76 montiert sind und sich vertikal nach oben von dieser erstrecken. Die Pfosten 88 sind für eine vertikale Gleitbewegung in den Führungskanälen geführt, um die feuerfeste Ventllplatte 74 in genauer Ausrichtung mit der rechteckigen Öffnung 72 durch den Boden des feuerfest ausgekleideten Ventilkörpers 70 zu halten. Eine Vielzahl von Führungsrollen 90 ist an den gegenüberliegenden Seitenstimflächen der Pfosten 88 in Lage montiert und erstreckt sich nach außen davon, um in die nach außen gerichtete Oberfläche der Rechteckröhren 84 einzugreifen, um die Ventilplatten 74 und die Grundplatte 76 genau quer von der Öffnung 72 ausgerichtet zu halten. Die Zapfenverbindung 82 ist mit einem ausreichenden Spiel aufgebaut, um eine begrenzte Bewegung der Grundplatte 76 und der Ventilplatte 74 relativ zu dem Fluidzylinder 78 zuzulassen, um eine begrenzte Bewegung des Ventilkörpers im Ergebnis von thermischer Expansion und Kontraktion des Kanalsystems während des Betriebes aufzunehmen.
Wie es am besten in Fig. 10 zu sehen ist, trägt einer der Führungspfosten 88 eine Zahnstange 94, die in ein Ritzel 96 eingreift, das an dem Ventilkörper 70 zur Drehung durch eine vertikale Bewegung der Zahnstange mit der Ventilplatte getragen ist. Das Ritzel 96 ist mit einem Positionsanzeigeschalter oder Potentiometer 98 verbunden, welches ein Signal an die nicht gezeigte Kanzel bzw. den Fahrstand des Bedienpersonals liefert, welche bzw. welcher die Position des Zugluft-Steuerventils kontinuierlich anzeigt. Dadurch kann das Bedienpersonal den Fluidzylinder jedes Zugluft-Steuerventils von einer gemeinsamen Steuerstation akurat positionieren, um die Zugluft in den jeweiligen Öfen unabhängig zu steuern und dadurch eine gleichmäßige Verkokungsrate innerhalb der gesamten Batterie aufrechtzuerhalten. Geeignete Sensoren, welche nicht gezeigt sind, schließen Temperatursensoren in dem Oberteil des Ofens oder dem Sohl-Kanal ein, und Drucksensoren in dem Ofenoberteil, den Sohl-Kanälen oder Zugkanälen können verwendet werden, um die gewünschte Position der Zugluft-Steuerventile zu bestimmen, und Signale von diesen Sensoren in Kombination mit dem Signal von den Ventilpositionssensoren 98 können einem Computer oder einer Prozeßsteuervorrichtung zugeführt werden, um automatisch eine kontinuierliche Steuerung über den Betrieb der gesamten Batterie aufrecht zu erhalten.
Bezugnehmend auf die Fig. 1, 8 und 9 kann gesehen werden, daß der Schacht 68 mit einer Däinpfüngsventilbaugruppe 100 für die Zugluftsteuerung ausgestattet ist, die aus zwei im wesentlichen identischen Unterbaugruppen 102, 104 besteht, die an diametral entgegengesetzten Seiten des Schachtes benachbart zu seinem Oberteil montiert sind. Jede Unterbaugruppe schließt eine halbkreisförmige feuerfeste Ventilplatte 106 ein, die starr an einem Trägerrahmen 108 montiert ist, der für eine Schwenkbewegung um eine horizontal sich erstreckende Welle 110 getragen ist. Die Welle 110 ist von einem Paar Traglager 112 an sich nach außen erstreckenden Stützelementen 114 gelagert, die beispielsweise durch Schweißen an der metallischen äußeren Hülle des feuerfest ausgekleideten Schachtes 68 starr montiert sind. In der in Fig. 9 gezeigten geschlossenen Position arbeiten die zwei Ventilplattenelemente 106 zusammen, um einen umgekehrten Deckel zu bilden, der auf dem offenen Oberteil des Schachtes 68 aufliegt und ihn abdichtet.
Strukturelle Rahmen 108 schließen ein Paar seitlich beabstandeter Arme 116 ein, die sich nach außen von der Welle 110 in der Richtung entgegengesetzt zu der Platte 106 erstrecken, und eine schwere Platte 118 aus Beton oder ähnlichem ist an den Armen 116 zum Ausgleich des Gewichtes der Ventilplatte 106 montiert. Die Zylinderenden eines Fluidzylinders 120 sind schwenkbar mit einer Stützkonsole 122 an dem Schacht 68 verbunden, und dessen Kolbenstangenende ist schwenkbar durch eine Stützkonsole 124 mit den Armen 116 verbunden Wie in Fig. 9 gezeigt, kann ein Fluidzylinder 120 angewendet werden, um die Arme 116 in einer Richtung zu schwenken, um den Rahmen 108 um die Welle 110 zu drehen, um die Ventilplatten 106 zwischen der in gestrichelten Linien gezeigten geschlossenen Positionen in die in durchgezogenen Linien gezeigte vollständig geöffnete Position zu bewegen. In der geschlossenen Position dichtet die Zugluftsteuer-Dämpfungsbaugruppe das Oberteil des Schachtes wirkungsvoll ab, was jegliche Zugluft zu den Öfen unterbindet. In der vollständig geöffneten Position bieten die Platten 106 der Gasströmung im wesentlichen keinen Widerstand, wodurch diese Schächte eine maximale Zugluft zu den Öfen schaffen können. Es ist natürlich klar, daß die Koksofenbatterie nicht zur Herstellung von Koks arbeiten kann, wenn der Schacht geschlossen ist und die Zugluftsteuer- Dämpfungsventilbaugruppe nur vollständig geschlossen ist, wenn kein Ofen in der Batterie mit Kohle darin beladen ist. Ein Schließen der Dämpfungsventil-Baugruppe verhindert, daß der Schacht Kühlluft durch die Öfen zieht, wenn die Öfen nicht in Gebrauch zur Produktion von Koks sind, wodurch Wärme in den Öfen für den Start des nächsten Verkokungszyklusses erhalten bleibt.
Die Steuerventil-Baugruppe 100 für die Schachtzugluft kann so angeordnet sein, daß sie als eine Dämpfungsvorrichtung wirkt, was die Zugluft begrenzt, die durch den Schacht im gemeinsamen Tunnel und dadurch allen Öfen in der Batterie zugeführt wird. Durch Steuern der Zugluft zum Beibehalten des erwünschten unteratmosphärischen Druckes in dem gemeinsamen Tunnel kann die gesamte Verkokungsrate in der Batterie beeinflußt werden, während zur selben Zeit eine Einstellung des Steuerventils 66 für die Schornstein-Zugkanal-Zugluft eine Einstellung der Zugluft zu den individuellen Öfen je nach Erfordernis zugelassen wird, um eine gleichmäßigere Verkokungsrate innerhalb der gesamten Batterie zu erzeugen.
Durch Anordnung der Schornsteinzugkanäle enger an die Enden des Ofens, wobei die Gasabfänge nur in dem Mittelabschnitt der Ofenwände angeordnet sind, und durch genaues Steuern der den individuellen Öfen zugeführten Zugluft können die Bedingungen, welche die Verkokungsrate in den Öfen beeinflussen, genau gesteuert werden. Diese Anordnung ermöglicht ein Ausstoßen und Beladen der Öfen in einem gesteuerten Zeitablauf, während sowohl die Gefahr des Ausstoßens eines Ofens, wenn die Beladung noch nicht vollständig verkokt worden ist, als auch des Verlustes von Koks infolge Verbrennens, nachdem das Verkoken beendet ist, vermieden wird. Ein Ausstoßen eines Ofens, bevor der Verkokungsprozeß beendet ist, führt nicht nur zur Freigabe von übermäßigen Emissionen in die Atmosphäre, sondern reduziert auch die Qualität des Endprodukts.
Beim Betrieb einer Batterie von Koksöfen, welche die Erfindung verkörpern, bestimmen die Verkokungseigenschaften der Kohlecharge in gewissem Maße die von den Öfen benötigte Zugluft, um die gewünschte Verbrennungsrate des Koksgases und der Destillationsprodukte aufrechtzuerhalten. Wenn das angewendete Kohlengemisch konsistent oder gleichmäßig ist, kann es möglich sein, eine feste oder standardisierte offene Einstellung des Schachtzugluft-Steuerventils vorzusehen und die gewünschte Steuerung durch Einstellen des Zugkanal- Ventils nur während des Verkokungszyklusses vorzusehen. Diese standardisierte offene Einstellung für das Schachtzugluftventil kann dann eingestellt werden, wenn das Gemisch von Kohle, welches die Beladung ausmacht, geändert wird oder wenn andere Bedingungen es unpraktisch machen, die notwendige Steuerung durch Verwendung lediglich der Zugkanal-Zugluftsteuerung vorzusehen.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf eine Batterie beschrieben worden ist, die aus neun (9) Öfen besteht, die mit einem gemeinsamen Schacht verbunden sind, könnte die Anzahl von Öfen in einer derartigen Batterie variieren. Außerdem kann eine Anzahl von derartigen Batterien als eine einzige in Reihe geschaltete strukturelle Einheit aufgebaut sein, wobei jede Batterie mit ihrem eigenen gemeinsamen Tunnel oder Schacht verbunden ist. Demgemäß sollte klar sein, daß die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel begrenzt ist, und daß alle Ausführungsbeispiele, die sich für den Fachmann ohne weiteres ergeben, einbezogen sein sollen.

Claims

1. Zugluftsteuersystem in Kombination mit einer Koksofenbatterie (10) des Typs ohne Rückgewinnung, der aufweist:

eine Vielzahl von länglichen Koksöfen (12), die offene Enden aufweisen, die normalerweise durch entfernbare Türen (22) geschlossen, und Seite an Seite angeordnet sind, wobei benachbarte Öfen durch gemeinsame Seitenwände (14) getrennt sind, zwei separate Systeme von Sohl-Kanälen (32), wobei sich einer unter jeweils einen gegenüberliegenden Endabschnitt von jedem Ofen erstreckt, eine Vielzahl von Gasabfängen (42) in jeder der gemeinsamen Seitenwände (14), die den oberen Abschnitt jedes benachbarten Ofens mit einem der Sohl-Kanalsysteme (32) unter diesem Ofen verbindet, eine Vielzahl von Zugkanälen (4) in jeder gemeinsamen Seitenwand (14) einschließlich zumindest eines Zugkanals, der mit einem der Sohl-Kanalsysteme (32) unter jedem benachbarten Ofen (12) verbunden ist, ein länglicher gemeinsamer Abgastunnel (64), der sich über die und quer zu den Öfen (12) in der Batterie (10) erstreckt, ein Schacht (68), der mit dem Abgastunnel (64) verbunden ist und sich nach oben davon erstreckt, und isolierte Kanaleinrichtungen (56), die den Abgastunnel (64) mit den Zugkanälen (48) verbinden, um einen kontinuierlichen Gasströmungsweg von jedem Ofen (12) durch die Gasabfänge (42), die die Zugkanäle (48) des Sohl-Kanalsystems (32), die isolierte Kanaleinrichtungen, den Abgastunnel und die Schächte zu der Atmosphäre zu schaffen,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Zugluftsteuersystem aufweist:

eine separate isolierte Kanaleinrichtung (56), die zwischen dem Abgastunnel (64) und dem zumindest einen Zugkanal (48) verbunden ist, der mit jedem Sohl-Kanalsystem (32) verbunden ist, wobei jede isolierte Kanaleinrichtung einen feuerfest ausgekleideten Metalleitungskanal aufweist, der oben von den Öfen (12) beabstandet ist,

Zugluftregulier-Ventileinrichtungen, die in jeder isolierten Kanaleinrichtung (56) verbunden sind, wobei jede Zugluftregulier-Ventileinrichtung einen feuerfest ausgekleideten Ventilkörper (70) mit einer nach unten gerichteten Öffnung (72) darin und ein bewegliches feuerfestes Ventilelement (74) einschließt, das für eine vertikale Bewegung durch die nach unten gerichtete Öffnung (72) montiert ist, und

eine erste Antriebseinrichtung (78), die mit der feuerfesten Ventilplatte (74) verbunden und selektiv betätigbar ist, um die Ventilplatte (74) zu positionieren, um die Strömung von heißen Rauchgasen von dem verbundenen Sohl-Kanalsystem (32) zu dem Abgastunnel (64) zu regulieren, um dadurch die Verkokungsrate in den jeweiligen Öfen unabhängig zu steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Antriebseinrichtung einen fluidbetätigten Zylinder (78) aufweist, der unabhängig von der isolierten Kanaleinrichtung getragen ist und mit der feuerfesten Ventilplatte (74) verbunden ist, wobei der fluidbetätigte Zylinder (78) betätigbar ist, um die feuerfeste Ventilplatte (74) durch die Öffnung (72) in dem Ventilkörper (70) anzuheben und abzusenken, um die Strömung von Gas durch den Metalleitungskanal (60) zu steuern, und des weiteren eine Erfassungseinrichtung (98) zum kontinuierlichen Erfassen der Position jeder feuerfesten Ventilplatte (74) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Zugluftregulier-Ventileinrichtung des weiteren eine Führungseinrichtung (88) aufweist, die an dem Äußeren des Ventilkörpers (70) montiert ist und damit bei thermischer Expansion und Kontraktion des feuerfest ausgekleideten Metalleitungskanals montiert ist, um die feuerfeste Ventilplatte (74) in Ausrichtung mit dem Ventilkörper (70) zu halten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Zugkanäle (48) zwischen den Gasabfängen (42) und den Enden der jeweiligen Öfen (12) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Abstand zwischen den offenen Enden der länglichen Öfen (12) und den nächstgelegenen Gasabfängen (42) mindestens etwa 20% der Länge des Ofens ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der Abstand zwischen den offenen Enden der länglichen Öfen (12) und der nächstgelegenen Gasabfänge (42) mindestens etwa 25% der Länge des Ofens ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, die des weiteren eine Schachtzugluft- Reguliereinrichtung (100) an dem Schacht (68) zum Beschränken der Strömung heißer Schachtgase zu der Atmosphäre aufweist, wobei die Schachtzugluft-Reguliereinrichtung eine Dämpfüngseinrichtung (106) und eine zweite Antriebseinrichtung (120) aufweist, die betreibbar ist, um die Dämpfungseimichtung zu öffnen und zu schließen und dadurch die durch den Schacht (68) dem Abgastunnel (64) zugeführte Zugluft zu steuern, wodurch eine kontrollierte gleichmäßige Zugluft durch den Schacht durch den Abgastunnel (64) allen isolierten Kanaleinrichtungen in der Batterie zugeführt wird, und die Strömung heißer Rauchgase von den Sohl-Kanalsystemen (32) durch die Zugluftregulier-Ventileinrichtung (100) reguliert wird, um die Zugluft zu steuern, die jedem Ofen (12) unabhängig zugeführt wird, und um dadurch die Verkokungsrate in den jeweiligen Öfen unabhängig zu steuern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Dämpfungseinrichtung ein Paar Ventilelemente (106) aufweist, die für eine begrenzte Schwenkbewegung um beabstandete Parallelachsen (110) montiert sind, wobei eine an jeder Seite des Schachtes (68) an dessen offener Oberseite angeordnet ist, und bei der die zweite Antriebseinrichtung (120) eine Einrichtung zum Rotieren der Ventilelemente (106) um ihre jeweiligen Schwenkachsen (110) aus einer im allgemeinen horizontalen Position, welche im wesentlichen den Schacht (68) schließt, in eine angehobene Position aufweist, die eine minimale Strömungsbehinderung durch den Schacht schafft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, die des weiteren eine Erfassungseinrichtung zum kontinuierlichen Erfassen der Position jeder feuerfesten Ventilplatte (106) aufweist.

10. Verfahren zum Steuern der Zugluft in einer Koksofenbatterie ohne Rückgewinnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch:

Schaffen eines isolierten Kanals, der zwischen dem Abgastunnel und dem zumindest einen Zugkanal verbunden ist, der mit jedem Sohl- Kanalsystem verbunden ist,

Vorsehen eines Zugluft-Regulierventils in jedem isolierten Kanal und

selektives Einstellen der Position der Zugluftregulier-Ventile, um dadurch die Strömung von heißen Rauchgasen von dem verbundenen Sohl-Kanalsystem zu dem Abgastunnel zu regulieren und die Verkokungsrate in den Öfen zu steuern.

11. Verfahren nach Anspruch 10, das des weiteren den Schritt des Erfassens der Temperatur innerhalb jedes Koksofens aufweist, wobei die Zugluftregulier-Ventile in Antwort auf die erfaßte Temperatur eingestellt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem ein Dämpfungsventil an dem Schacht die Strömung von heißen Schachtgasen zu der Atmosphäre begrenzt und bei welchem die Position des Dämpfungsventils reguliert wird, um dadurch die Zugluft, die durch den Schacht dem Abgastunnel zugeführt wird, zu steuern.