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Absaugereglung für Destillationsgase, die aus dem Inneren der Kohlebeschickung
von Kammer- oder Retortenöfen abgezogen werden Beim Betriebe von Kammer- oder Retortenöfen
zur Kohlendestillation mit Abzug der Destillationsgase aus dem Innern der Kohlebeschickung
treten für die Absaugungsreglung Aufgaben von wesentlich anderer Art als bei dem
sonst üblichen Abzug der Destillationsgase aus den Gassammelräumen der Ofenkammer
auf. Im letzten Falle erfolgt der Gasabzug aus Gasräumen der Ofenkammer, die sich
außerhalb der Kohlebeschickung befinden. Wenn man dann, wie es üblich ist, bei der
Absaugungsreglung auf die Aufrechterhaltung eines bestimmten gleichbleibenden Drucks
in diesen Gasabzugsräumen hinarbeitet, der in der Regel auf dem Maß -I- o im Verhältnis
zu .dem äußeren Atmosphärendruck eingestellt wird, so beschränkt sich die Aufgabe
der Reglung darauf, einen derartigen bestimmten Absaugungsdruck in eben demselben
Raum zu unterhalten, aus dem der Abzug der Gase erfolgt.
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Beim Abzug von Destillationsgasen aus dem Innern der Kohlebeschickung
dagegen, etwa aus Hohlräumen innerhalb der Kohle, die mit nach außen führenden Vorrichtungen
zum Ableiten der abzuziehenden Gase und Dämpfe versehen sind, muß in diesen innerhalb
der Kohle liegenden Abzugsräumen der Absaugedruck so eingestellt werden, daß in
den außerhalb der Kohlebeschickung befindlichen, sonst ausschließlich zuin Abzielten
der Gase dienenden Räumen der hier erforderliche gleichbleibende, im Verhältnis
zum äußeren Atmosphärendruck einzustellende, maßgebliche Druck aufrechterhalten
wird. Demnach ist bei der praktischen Durchführung der erwähnten Reglung der Umstand
zu beachten, daß der Raum, dessen Absaugedruck einzuregeln ist (d. h. der Innenraum
der Kohle) ein anderer als der Raum ist, dessen Gasdruck für die Reglung des Absaugedrucks
in dem erstgenannten Raum maßgebend ist.
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Man hat bereits für die aus dem Innern der Kohle abzusaugenden Gase
und für die aus dem Gassammelkanal abzusaugenden Gase j e einen besonderen Absaugedruck
vorgesehen, der z. B. bei Anwendung eines gemeinsamen Gebläses durch in den einzelnen
Leitungen angeordnete Drosselklappen geregelt werden kann. Mit Hilfe dieser Drosselklappen
läßt sich der Gasdruck im Gassammelraum oberhalb der Beschickung gleichfalls auf
gleichbleibender Höhe halten.
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Für die Erfindung ist es nun wesentlich, daß der Gasdruckunterschied
zwischen dem
Raum, dessen Absaugedruck zu regeln ist und dem Raum,
dessen Gasdruck für die Reglung des Absaugedrucks . im erstgenannten Raum maligebend
ist, während des größten Teiles der Verarbeitung einer Beschickung, verglichen mit
den bei der üblichen Gasabsaugung in Betracht kommenden Druckgefällen für das Abziehen
der Gase und Dämpfe, sehr groß gehalten und obendrein unter starker Veränderung
der Phase der Destillation angepaßt wird. Während man bei der üblichen Absaugung
mit Druckunterschieden innerhalb des Ofens von höchstens wenigen Millimeter Wassersäule
zu rechnen hat, kommen bei der Innenabsaugung Druckunterschiede zwischen dem außerhalb
der Kohle liegenden Gassammelraum und den inneren Absaugeräumen der Kohle vor, die
ein sehr großes Vielfaches der vorgenannten Beträge ausmachen. Beispielsweise kann
der für die Innenräume erforderliche Absaugeunterdruck bei Koksöfen für bestimmte
Kokskohlen unmittelbar nach Beginn der Gärungszeit etwa - 5o mm WS, gegen Ende der
Gärungszeit bzw. zu dem Zeitpunkt, wo mit der Innenabsaugung aufgehört wird, - 150
bis -:200 WS und mehr betragen.
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In der Praxis ist es nun die Regel, daß die Ofenkammern oder Retorten
in größerer Zahl zu einer ganzen Batterie vereinigt sind. Dabei sind natürlich immer
zahlreiche Kammern von verschieden weit vorgeschrittenem Betriebszustand nebeneinander
vorhanden, deren aus dem Kohleinnern abzusaugende Gase schließlich in eine für die
ganze Batterie gemeinsame Gassammelleitung oder Vorlage abgeführt werden müssen.
Diesen Umständen trägt ein weiterer Gedanke der Erfindung Rechnung, der darin besteht,
den Absaugedruck der Innenräume jedes einzelnen Ofens unabhängig von allen anderen
Ofen auf das in jedem Betriebsstadium gerade erforderliche Maß einzustellen und
dabei zugleich die Gase und Dämpfe jedes einzelnen Ofens in die erwähnte Gassammelleitung
zu überführen, in der natürlich dauernd ein bestimmter Unterdruck zu halten ist.
Dieser Unterdruck muß zweckmäßig noch niedriger gehalten werden als der tiefste
überhaupt jemals vorkommende Unterdruck der Innenräume irgendeines bestimmten Ofens.
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Praktisch wird dieser Gedanke in der Weise verwirklicht, daß zwischen
die im Innern der Kohlebeschickung angeordneten Absaugeräume und die Sammelleitung
ein oder mehrere druckverzehrende Widerstände eingefügt werden, die durch besondere
Mittel oder gegebenenfalls auch selbsttätig in Abhängigkeit von den Druckänderungen
im Gassammelraum geregelt werden. Mit Hilfe dieser Reglung wird erreicht, daß der
Druck im Gassainmelraum ständig auf gleichbleibender Höhe, z. B. auf -F o mm Wassersäule
gegenüber dem äußeren Atmosphärendruck gehalten wird.
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Zur Erläuterung der Erfindung diene die Zeichnung, die mehrere Beispiele
in Anwendung auf einen liegenden Koksofen darstellt.
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Abb. i ist ein senkrechter Längsschnitt durch die Mitte einer Koksofenkammer,
die nur ein in der Länge und Höhe beschränktes Teilstück einer solchen Kammer umfaßt,
und Abb. 2 zeigt in vergrößertem Maßstäbe die in Abb. i benutzte Druckreglungsvorrichtung
in einem senkrechten Mittelschnitt.
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In Abb. i erkennt man die rechtsseitig durch die Tür i abgeschlossene
Ofenkammer mit der Ofendecke :2 und die im Schnitt dargestellte Kohlebeschickung
3, die in üblicher Weise durch Füllöffnungen der Ofendecke 2 in die Kammer eingebracht
wird. Oberhall> der Kohlebeschickung 3 ist unter der Wölbung der Ofendecke 2 der
übliche Gassammelraum d. frei gelassen. Der Abzug der Destillationsgase und Dämpfe
erfolgt aus dein Innern der Kohlebeschickung 3 mittels Hohlkanälen und Gasabzugsrohren
6, die in Durchbrechungen 7 der Ofendecke 2 dicht eingesetzt sind. Zum oberen Abschluß
dienen Deckel B. Diese Abzugsvorrichtungen 5, 6 und 7 sind in größerer Anzahl als
eine Reihe über die ganze Länge der Ofenkammer in deren Mitte vorgesehen. Die Deckendurchbrechungen
7 stehen durch Seitenstutzen 9 mit einer über die ganze Kammerlänge hinwegreichenden,
in die Ofendecke 2 versenkten Rohrleitung io in Verbindung, die am freien Stirnende
des Ofen; Herausragt und hier ein senkrechtes Abzweigrohr i i trägt. Dieses letztere
ist durch den Rohrkrümmer 12 mit dem Deckel 13 der 4veiter unten näher beschriebenen
Druckreglungsvorrichtung 14 verbunden. Die in di,_ Vorrichtung 1.1. hineingeleiteten
Destillationsgase und Dämpfe werden durch den Austrittsstutzen 15 und den anschließenden
Rohrkrümmer 16 heraus und in die für die ganze Ofenbatterie gemeinsame Gassammelleitung
oder Vorlage 17 abgeführt. Wie man aus Abb. i ersieht, ist die Druckreglungsvorrichtung
i-i in den Weg der abzuführenden Destillationsgase zwischen dem Rohr io und der
Gassammelleitung 17 eingeschaltet. Eine Rohrleitung 18, deren Anfangsstück i9 in
dem Gewölbe der Ofendecke 2 liegt und deren anderes Ende bei 2o an die Druckreglungsvorrichtung
14 angeschlossen ist, verbindet die letztere mit dein Gassammelraum d. der Ofenkammer,
dessen auf einer bestimmten konstanten Höhe zu haltender Gasdruck für die Reglungswirkung
maßgebend ist.
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Die Einrichtung der Druckreglungsvorrichtung 14 im einzelnen wird
durch Abb. z dargestellt. Der obere Teil der Vorrichtung
14 bildet
einen durch den unteren Boden 21 abgeschlossenen Flüssigkeitsbehälter 22. Von dem
Deckel 13 ragt als Fortsetzung des Krümmers 12 der Stutzen 23 nach abwärts, der
mehrere senkrechte Rohre 24 trägt, die mit ihrem unteren Ende in die Flüssigkeit
des Behälters 22 eintauchen. Die Tauchungstiefe ist dabei durch den Höhenunterschied
zwischen der Flüssigkeitsoberfläche 25 und den Unterkanten 26 der Tauchrohre 24
gegeben. Der Behälter 22 erhält einen dauernden Zufluß: von frischer Sperrflüssigkeit
durch den Seitenstutzen 27 aus einer für die sämtlichen einzelnen Vorrichtungen
14 der ganzen Ofenbatterie gemeinsamen Frischwasserleitung 28 (s. Abb. i). Unter
dem Abschlußboden 21 ist ein weiterer Flüssigkeitsbehälter 29 angebracht, in dem
ein als Tauchglocke ausgebildeter Schwimmer 3o auf und ab spielen kann, der zu diesem
Zwecke durch eine mittlere Spindel 31 oben und unten geführt wird, wie Abb.2
erkennen läßt. Die Unterseite dieser Schwimmglocke 30 steht durch eine im
Boden des Behälters 29 eingesetzte Röhre 48 mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung.
Die Spindel 31 des Schwimmers 30 trägt oben einen Ventilkegel 32, der sich
gegen einen im Boden 21 angebrachten Ventilsitz 33 aufsetzen kann. Zwischen dem
Schwimmer 30 und dem Ventilkegel 32 ist ein feststehender Schirm 34 angebracht.
In den freien Luftraum 35, der sich über der Flüssigkeit des Behälters 29 und oberhalb
des in ihr schwebenden Schwimmers 3o befindet, mündet durch den Stutzen 2o die obenerwähnte
Rohrleitung 18 ein, die durch den Fortsatz i9 mit dem Gassammelraum 4 über der Kohlebeschikkung
3 der Ofenkammer Verbindung hat. Der Flüssigkeitsbehälter 29 steht an seinem Boden
durch eine Rohrleitung 36 und einen Dreiweghahn 37 mit einem Überlauf 38, der in
dem Gehäuse 39 untergebracht ist, in Verbindung. Der kegelförmige Überlaufkörper
38 kann an dem in das Gehäuse 39 von unten hereinragenden Rohrstutzen 40 in der
Höhenrichtung verschraubt werden, um die Höhenlage der Überlaufkante und dadurch
zugleich des Flüssigkeitsspiegels im Gefäß 29 und damit die Gleichgewichtslage des
Schwimmers 30 einzustellen. Der Deckel 41 des Gehäuses 39 besitzt eine Entlüftungsöffnung
42, damit im Überlaufraum dauernd Atmosphärendruck herrscht. Der Flüssigkeitsabfluß
aus dem Gehäuse 39 erfolgt durch einen Stutzen 43 und die anschließende Rohrleitung
4.4, die außerdem einen Abzweig 45 nach dem Dreiweghahn 37 hin besitzt. Das untere
Ende der Rohrleitung .44 ist an eine für die ganze Ofenbatterie gemeinsame. Rohrleitung
46 angeschlossen (s. Abb. i). Der Dreiweghahn 37 schafft in der durch Abb. 2 gezeigten
Stellung die kommunizierende Verbindung des Flüssigkeitsbehälters 29 mit dem Überlauf
38. Wenn der Dreiweghahn 37 um 90° nach links herumgedreht wird, was mit Hilfe des
Schwenkhebels 47 (Abb. i) geschehen kann, so stehen sowohl der Flüssigkeitsbehälter
29 nebst dem Überlauf 38 als auch das Gehäuse 39 mit dem Abflußrohr .44 in offener
Verbindung, so daß die vollständige Entleerung der sämtlichen Vorrichtungen 29,
38 und 39 nach der gemeinsamen Abflußleitung 46 hin erfolgen kann.
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Die durch Abb. i und 2 dargestellten Einrichtungen arbeiten in nachstehender
Weise: Es werde festgelegt, daß in dem Gassammelraum 4 der Ofenkammer dauernd ein
gegenüber dem äußeren Atmosphärendruck in gleicher Höhenlage gemessener Gasdruck
von o oder doch von einer Größe, die von diesem Normalwert jedenfalls nur um ganz
geringfügige Beträge auf und ab schwanken darf, aufrechterhalten werden soll, und
es werde angenommen, daß in dem gerade betrachteten Betriebsstadium in den Innenräumen
5 für den Gasabzug ein Unterdruck von - i io mm WS aufrechterhalten werden muß,
damit die Bedingung, daß in dem Gassammelraum 4 der Druck± o herrscht, erfüllt wird.
Es sei weiter vorausgesetzt, daß in der Gassammelleitung 17 der ganzen Ofenbatterie
durch den Gassauger der Anlage, der natürlich für sich entsprechend geregelt werden
muß, ein konstanter Unterdruck, von -25o mm WS besteht. Aus vorstehenden Zahlen
ergibt sich, daß, von sonstigen Strömungswiderständen abgesehen, zwischen das Sammelrohr
io und die Gassammelleitung 17 der Ofenbatterie ein druckverzehrender Widerstand
von 25o - i io - i4o mm WS eingeschaltet werden muß, damit den obigen Druckbedingungen
genügt wird. Dieser druckverzehrende Widerstand wird durch die Tauchung der Tauchrohre
24 in der Sperrflüssigkeit des Behälters 22 geschafft. Es muß also der Höhenunterschied
zwischen der Flüssigkeitsoberfläche 25 und den Unterkanten 26 der Tauchrohre, da
Wasser die Sperrflüssigkeit ist, = i4o mm sein. Wenn dieser Zustand in der Vorrichtung
14 erreicht ist, so m.uß, um ihn unverändert zu erhalten, dem Zufluß an Frischwasser
durch den Stutzen 27 ein Bleichstarker Abfluß am Boden 21 durch das Ventil 32, 33
entsprechen. Dies ist natürlich nur bei einer ganz bestimmten Höhenlage des Schwimmers
3o möglich. Diese Höhenstellung wiederum wird aber durch die Größe des auf der Oberfläche
des Schwimmers lastenden Gasdrucks beeinflußt, und dieser Gasdruck wiederum ist
durch den im Gassammelraum 4 der Ofenkammer herrschenden Gasdruck, der maßgeblich
sein soll, ge=
geben. Es möge nun weiter angenommen werden, daß
beim Fortschreiten des Betriebes der bisher in den Abzugsräumen 5 gehaltene Gasabsaugedruck
von -iio mm WS nicht mehr genügt, etwa deshalb, weil der Widerstand, den die durch
die Kohleschichten strömenden Gase erfahren, größer geworden ist. Die Wirkung wird
sein, daß der im Gassammelraum d. der Ofenkammer, d. h. außerhalb der Kohlebeschickung
3 herrschende Gasdruck sich vergrößert, also auf das Maß o + x anwächst. Dieser
vergrößerte Gasdruck überträgt sich durch die Leitungen i9 und 18 und den Stutzen
20 in den Gasraum oberhalb der Flüssigkeit des Behälters 29, drückt den Flüssigkeitsspiegel
etwas tiefer und erzeugt außerdem für den Schwimmer 30 eine zusätzliche Belastung,
die dem Druckunterschied x proportional ist. Diese Zusatzbelastung drückt den Schwimmer
3o etwas tiefer, öffnet damit das Ventil 32 etwas mehr und bewirkt dadurch
eine zeitweilige Verstärkung des Abflusses von Sperrwasser aus dem Behälter 22.
Da aber gleichzeitig der Frischwasserzufluß durch Stutzen 27 unverändert bleibt,
wird die Tauchungstiefe der Rohre 2d. verringert. Dadurch verkleinert sich der zwischen
die Sammelleitungen io und 17 eingefügte, aus der Tauchung resultierende
druckverzehrende Widerstand und die Folge ist, daß der in den Innenräumen 5 der
Kohlebeschickung 3 wirksame Unterdruck verstärkt wird, beispielsweise auf das jetzt
notwendige Maß von - i2o mm WS. Damit ist wieder Gleichgewicht und Normalzustand
erreicht, d. h. in dem Gassammelraum q. des Ofens herrscht dann wieder an Stelle
des vorübergehend gewesenen Drucks o + x der normale Druck -F- o. Dieser letztere
überträgt sich durch die Rohrleitung i9, i8 auf den Schwimmer 30 und läßt
diesen und das Ventil 32 wieder in die vorherige höhere Stellung zurückgehen, bei
der der Abfluß aus dem Behälter 3a gleich dem Zufluß durch den Stutzen 27 ist. Infolgedessen
wird die durch die vorhergegangelie selbsttätige Reglung herbeigeführte geringere
Tauc$tiefe nunmehr wieder dauernd festgehalten, d. h. die Einrichtung ist wieder
im Gleichgewicht und Beharrungszustand. In entsprechender Weise wirkt der Regler,
-wenn der Unterdruck in den Innenräumen 5 etwa, anstatt wie vorher verstärkt, v
erschwächt werden rnuß. Es tritt dann als Rückwirkung eine Verkleinerung des im
Gassammelraum q. herrschenden Drucks auf ein Maß o--,v ein, welche bewirkt, daß
in dem Behälter 29 der Vorrichtung 14 eine Entlastung und damit eine vorübergehende
Hebung des Schwimmers 30 eintritt, die den Abfluß an Flüssigkeit aus dem
Behälter 22 vorübergehend hemmt und als Wirkung davon die Tauchungstiefe der Rohre
24 vergrößert. Der Regler spricht also auf jede in dem Gassaminelraum q. auftretende
Abweichung von dem als normal festgesetzten Gasdruck in der Weise an, daß er die
Tauchungstiefe der Rohre 24 so lange verändert, bis wieder der Normalzustand im
Gassamnielraum .4 eingetreten ist.
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Die erfindungsgemäße Absaugungsreglung ist durchaus nicht an die Verwendung
einer Reglungsv orrichtung, wie vorbeschrieben, gebunden. Es können beliebige, auch
für andere Reglungszwecke ähnlicher Art bereits üblich gewordene Regelvorrichtungen
Verwendung finden, wenn sie die Reglungsaufgabe im Sinne der Erfindung lösen. Auch
ist nicht notwendig, daß der druckverzehrende Widerstand durch eine Tauchung geschafft
wird. An deren Stelle können etwa drosselnde Absperrvorrichtungen beliebiger Art
Verwendung finden. Die Reglung von Hand, statt selbsttätig, kommt ebenfalls in Betracht.
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In dem beschriebenen Zeichnungsbeispiel war, wie sich aus Abb. i ergibt,
der Fall vorausgesetzt worden, daß eine Absaugung vors Destillationsgasen und Dämpfen
ausschließlich aus den Innenräumen 5 der Kohlebeschikkung 3 erfolgt. Auch in dieser
Beziehung ist die Anwendung der Erfindung nicht beschränkt. An dem Wesen der Aufgabe
und ihrer Lösung würde nichts geändert werden, wenn lieben der in Betracht gezogenen
Absaugung aus den Innenräumen 5 außerdem noch eine Absaugung aus dem Gassaminelraum
4 der Ofenkammer, etwa in üblicher Weise durch ein Steigrohr in eine dafür besonders
vorgesehene Ofenvorlage hinein, vorgenommen wird, die ebenfalls auf einem bestimmten
Unterdruck, etwa - 3 min WS, gehalten wird. Es kann z. B. der Fall vorkommen, daß
die Absaugung aus den Innenräumen.5 durch die Rohre 6 nur während des ersten Teils
der ganzen Garungszeit einer Beschickung vorgenommen und die Innenabsaugung für
den zweiten Teil der Garungszeit ganz unterlassen wird, so daß für dieses zweite
Stadium eine Absaugung in üblicher Art aus dem Gassarnmelraum .4 vorzusehen ist.
Oder es kann auch der weitere Fall in Betracht kommen, daß mindestens während eines
bestimmten Zeitabschnitts gleichzeitig aus den Innenräumen 5 und aus dem außenliegenden
Gassammelraum q. abgesaugt wird. In allen diesen vorgenannten Fällen läßt sich immer
für die Absaugung aus den Innenräumen, solange sie besteht, die Absaugungsreglung
nach der Erfindung durchführen. derart, daß der Gasdruck in dem Gassamnielraum .4
auf der durch bestimmte praktische Rücksichten festgelegten Hölle, im allgemeinen
-F- o, erhalten wird.