DE811583C - Abhitzekoksofen, gegebenenfalls mit Kleinrekuperatoren - Google Patents

Abhitzekoksofen, gegebenenfalls mit Kleinrekuperatoren

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DE811583C
DE811583C DEP7961D DEP0007961D DE811583C DE 811583 C DE811583 C DE 811583C DE P7961 D DEP7961 D DE P7961D DE P0007961 D DEP0007961 D DE P0007961D DE 811583 C DE811583 C DE 811583C
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DE
Germany
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heating
coke oven
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chambers
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DEP7961D
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English (en)
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Hermann Kleinholz
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B5/00Coke ovens with horizontal chambers
    • C10B5/10Coke ovens with horizontal chambers with heat-exchange devices
    • C10B5/20Coke ovens with horizontal chambers with heat-exchange devices with recuperators

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Description

  • Abhitzekoksofen, gegebenenfalls mit Kleinrekuperatoren Unter einem Abhitzekoksofen versteht man bekanntlich einen Ofen, bei dem die zur mittelbaren Erhitzung der Kokskohle dienenden Heizgase mit beträchtlicher Temperatur, beispielsweise 700 bis iooo°, den Ofen verlassen. Die in den Heizgasen enthaltene fühlbare Wärme muß nutzbar gemacht werden, wenn: dieGesamtanlagewirtschaftlich arbeiten soll. Es ist aber eine alte Erfahrung, daß besonders in Dampfkesseln die fühlbare Wärme solcher Heizgase sehr gut ausgenutzt werden kann, so daß der thermische Gesamtwirkungsgrad des Koksofens einschließlich der Abhitzeverwertung hier günstiger liegt als bei denjenigen Koksöfen, bei denen ein Wärmeaustausch in einräumigen oder zweiräumigen Wärmespeichern zwischen den verbrannten Gasen und den noch nicht vereinigten Verbrennungsmitteln stattfindet. Bei diesen Regenerativ- oder Rekuperativöfen ist eine weitgehende Vorwärmung, außer bei derLuft, nur bei den sogenannten Schwachgasen möglich, während ein Starkgas infolge seines Gehalts an Methan und anderen zersetzbaren -Kohlenwasserstoffen nicht nennenswert vorgewärmt werden darf.
  • Die Abhitzeöfen sind, obwohl sie in den Anlagekosten erheblich billiger ausfallen und obgleich auf vielen Anlagen ein dauerndes Bedürfnis nach dem mittels der fühlbaren Wärme der verbrannten Gase erzeugten Dampf besteht, dennoch in den letzten Jahrzehnten völlig von den Rekuperativ- und insbesondere Regenerativöfen zurückgedrängt worden, weil es bisher nicht möglichwar, mit heizschwachen Gasen die nötige Verbrennungstemperatur zu erzeugen, und weil die allgemeine Entwicklung dahin drängte, die Beheizung der Koksöfen mit Generatorgas oder Hochofengas durchzuführen, um das hochwertige Koksofengas für die Ferngaslieferung und die Beheizung von Ofen in den Stahlwerken freizubekommen.
  • Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Abhitzeofen so auszugestalten, daß er wahlweise auch mit Schwachgas betrieben und an denjenigen Stellen Verwendung finden kann, wo das Koksofengas für andere Zwecke zur Verfügung stehen soll. Dieses Ziel wird in der Weise erreicht, daß bei dem erfindungsgemäßen Ofen Einrichtungen vorgesehen sind, um innerhalb der Heizwand die beiden Verbrennungsmittel, Schwachgas und Luft, und zwar entweder eines oder beide gleichzeitig, durch die Heizgase, die insbesondere die Wärme für den Verkokungsvorgang liefern, wenigstens so hoch weiter vorzuwärmen, daß die erforderliche Verbrennungstemperatur aufrechterhalten wird. Durch die aus der eigentlichen Heizwand tretenden Abgase können dabei das oder die Verbrennungsmittel in Kleinrekuperatoren so weit vorgewärmt werden, daß diese Abgase nicht wesentlich unter 6oo° C gekühlt sind, wenn sie den Ofen verlassen. Das oder die Verbrennungsmittel treten vorgewärmt in die eigentliche Heizwand ein, werden von den Heizgasen hoch erhitzt, kommen dann zur Verbrennung und verlassen die Heizwand mit beträchtlicher Temperatur. Ein Teil der Wärme der Heizgase strömt in die Kammern ab und dient bestimmungsgemäß zur Erhitzung der Kohle auf die Verkokungstemperatur; ein anderer Teil der Wärme wird an die vorzuwärmenden gasförmigen Verbrennungsmittel abgegeben und von diesen immer wieder erneut als fühlbare Wärme dem Verbrennungsprozeß zugeleitet, so daß diese Wärmemenge ständig innerhalb der Heizwand kreist.
  • Innerhalb der Heizwand sind Erhitzerkammern für das Schwachgas bzw. die Luft oder für beide Medien derart abstrahlungsfrei angeordnet, daß die darin vorgewärmten gasförmigen Verbrennungsmittel vor der Vereinigung sich nicht mehr abkühlen können. Es ist klar, daß die Gasmenge, welche innerhalb der Heizwand zur Verbrennung kommt, auf den gleichen Kohlendurchsatz bezogen, bei dem vorgeschlagenen Ofen größer ist als bei einem Ofen, wo der größte Teil der Wärme der Abhitze in die Heizwand zurückgeleitet wird durch den Wärmeaustausch in Regeneratoren oder Rekuperatoren. Die im Innern der Heizwand zirkulierende Wärmemenge ist einmal bei Beginn zuzuführen; sie kann nur abwandern bei einer Abkühlung der Heizwand selbst oder bei sonstigen Störungen.
  • Eine besonders brauchbare Konstruktion für die Durchführung des neuen Beheizungsprinzips für Koksöfen ergibt sich durch die Anordnung reihenweise angeordneter senkrechter Heizzüge, die von oben beflammt werden. Vorzugsweise sind in der Mitte einer zwischen zwei Ofenkammern liegenden Heizwand die in senkrecht aufsteigender Richtung durchströmten Erhitzerkammern vorgesehen, und beiderseits derselben sind zwei parallele Reihen abwärts beaufschlagter senkrechter Heizzüge angeordnet. Diese Heizzüge führen die Wärme also ab auf der einen Seite durch die Läufer an die Ofenkammern, auf der anderen Seite an die Erhitzerkammern.
  • Wenn in den Erhitzerkammern das oder die Verbrennungsmittel annähernd auf die Heizwandtemperatur erhitzt werden, dann genügt es, entweder die Luft oder einen Teil derselben oder das Gas auf diese Temperatur zu bringen. Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Lufterhitzerkammern neben die Heizzüge zu legen und die Gaserhitzerkammern vor den dazwischenliegenden Heizzugquerwänden anzuordnen. Es folgen also in der Längsrichtung der Wand immer Luft- und Schwachgaserhitzerkammern aufeinander.
  • Bei der Beflammung der Heizwände von oben erfolgt die Zuführung des Gases und der Luft senkrecht aufsteigend in den Gas- oder Lufterhiitzerkammern, indem man sich für die Zuleitung dieser Medien des bekannten und bewährten Unterbrennerprinzips bedient, bei dem unterhalb des Ofenbaues ein Kellerraum vorgesehen ist, von dem aus die Einleitung der Medien so erfolgt, daß sie durch Regelorgane, die vom Kellerraum aus zugänglich sind, in der gewünschten Weise beeinflußt werden kann. Jede Lufterhitzerkammer, deren Anschluß nach unten bis an den Kellerraum durchgeführt ist, wird dann von hier aus über eine in den Anschluß eingebaute und vom Kellerraum einzustellende Düse mit Verbrennungsluft gespeist. Die Gasverteilungsleitungen verlaufen unterhalb der Heizwände im Kellerraum, und die ebenfalls bis in den Kellerraum führenden Gaserhitzerkammern sind über auswechselbare Düsen daran angeschlossen. Die Gaserhitzerkammern können aber außerdem mit einem absperrbaren und regelbaren Anschluß für Luft versehen sein. Dadurch kann eine für die Verbrennung noch ungenügende Luftmenge, beispielsweise 250/0, in der Gaserhitzerkammer bereits mit Gas zur Vereinigung gelangen, während die vollständige Verbrennung erst durch Zugabe der restlichen, in der Lufterhitzerkammer vorgewärmten Verbrennungsluft in den von oben beflammten Heizzügen erfolgt. Wenn derartige Einrichtungen zur Vorverbrennung des Gases in den Gaserhitzerkammern vorgesehen sind, kann auch Koksofengas von der Unterkellerung her den Gaserhitzerkammern zugeführt werden.
  • Der Grad der Vorwärmung der Verbrennungsmittel hängt naturgemäß davon ab, wie stark die Wände sind, die die beflammten Heizzüge von den Erhitzerkammern trennen. Man wird diese Wände nicht stärker machen, als erforderlich ist. Bei Heizwänden, welche von der Koksseite nach der Maschinenseite zu breiter werden, kann man dem längs der schmaler werdenden Destillationskammer abnehmenden Wärmebedarf dadurch Rechnung tragen, daß alle oder ein Teil der Steine, die die Heizzüge von den Erhitzerkammern trennen, in ihrer Stärke von der Maschinenseite zur Koksseite hin abnehmen, so daß in dieser Richtung der Wärmetransport durch die Steine und damit auch die Temperatur, auf die Schwachgas und Luft vorgewärmt werden, ansteigen. Um bei der Beheizung von oben die Flamme in der $enkrecliten Richtung zu strecken und Überhitzungen des oberen Kammerteiles auszuschließen, kann eine stufenweise Verbrennung dadurch erzielt werden, daß zwischen den Lufterhitzerkammern und den Heizzügen unterhalb der oberen Brennstelle Öffnungen zur Einleitung von Zweitluft vorgesehen sind. lfan kann durch Anordnung von Kleinrekuperatoren in den Erhitzerkammern unterhalb der eigentlichen Heizwand den Wärmeaustausch zwischen den Abgasen und den vorzuwärmenden Medien fördern.
  • Um insbesondere bei stufenweiserLuftzuführung den Anteil der Erstluft gegenüber dem der Zweitluft regeln zu können, ist gemäß der weiteren Erfindung am oberen Austritt derLufterhitzerkammer eine von der Ofendecke her auswechselbare Düse angeordnet. Benachbarte Lufterhitzerkammern und Gaserhitzerkammern münden in Mischräume, in denen die in den Gaserhitzerkammern eingeleitete Verbrennung fortgesetzt wird und die an die abwärts beflammten Heizzüge angeschlossen sind. Die Lufterhitzerkammern können in Paaren angeordnet sein, die in der Heizwandmittelebene liegen. Jede Lufterhitzerkammer ist dann je einem Heizzuge zugeordnet, und die vorgesehene Zweitluftöffnüng befindet sich jeweils zwischen einem Heizzug und der dazugehörigen Lufterhitzerkammer.
  • Nähere Einzelheiten sind aus der Zeichnung ersichtlich. Auf dieser ist Abb. i ein senkrechter Schnitt quer zur Kammerachse durch zwei Heizwände, und zwar links entsprechend der Schnittlinie A-A, rechts entsprechend der Schnittlinie B-B von Abb. 31), Abb. 2 ein senkrechter Schnitt parallel zur Kammerachse, und zwar links entsprechend der Schnittlinie C-C, rechts entsprechend der Schnittlinie D-D von Abb. 3 b ; Abb. 3 a ist ein waagerechter Schnitt durch den Wandkopf auf der Maschinenseite, Abb. 3 b durch einen mittleren Teil der Wand, Abb. 3 c durch den Wandkopf auf der Koksseite. Oberhalb der Grundplatte i befindet sich der Kellerraum 2 in der bei Unterbrenneröfen üblichen Weise. Die Betonpfeiler 3 tragen die Düsenplatte 4 des Ofens. Innerhalb der Heizwände sind die Heizzüge 5 in zwei parallelen Reihen angeordnet, zwischen denen die Erhitzerkammern 6 für die Luft und die Erhitzerkammern 7 für das Gas liegen; jene liegen dabei neben den Heizzügen 5, diese in der Mitte zwischen zwei Heizzugpaaren. Zwei Lufterhitzerkammern 6 sind unterhalb der Heizwand vereinigt und besitzen dort einen gemeinsamen Kleinrekuperator 22, welcher über Rohre 8, die die Tragplatte 4 durchsetzen, an die Außenluft angeschlossen ist, wobei zur Regelung der Luftzufuhr an den unteren Einlässen der Rohre 8 Düsen 21 vorgesehen sind. Die Erhitzerkammern 7 für das Gas sind durch ebensolche Rohre angeschlossen an die Gasverteilungsleitungen io, und zwar ebenfalls über Regulierdüsen i i. Die Lufterhitzerkammern 6 münden ebenso wie die Gaserhitzerkammern 7 am oberen Ende in Mischräume 9, die sich über die ganze Wandbreite 'erstrecken und an die auch die Heizzüge 5 angeschlossen sind. In diesen Mischräumen erfolgt die Vereinigung des größten Teiles der Verbrennungsmittel, die von hier brennend abwärts strömen. Die Lufterhitzerkammern stehen außer über die Mischräume 9 mit den Heizzügen auch noch über die Zweitluftöffnungen 12 (vgl. Abb. i links und Abb. 2 links) in Verbindung. Der obere Auslaß der Lufterhitzerkammern besitzt eine Düse 13. Die Öffnung dieser Düse bestimmt naturgemäß das Verhältnis, in dem die Luft durch die Zweitluftöffnungen i2 unmittelbar oder durch die Düse für Erstluft 13 und durch den Mischraum 9 mittelbar in die Heizzüge gelangt. Um die Düse 13 leicht auswechseln zu können, befindet sich oberhalb jeder Erhitzerkammer 6 für die Luft ein Schacht 14, der unten und oben durch Steine 15 und Stopfen 16 abgeschlossen ist.
  • Die abwärts beaufschlagten Heizzüge 5 sind am unteren Ende über die Öffnungen 17 mit den parallel zur Kammerachse verlaufenden Sammelkanälen 18 für die verbrannten Gase verbunden. Durch die -Mauern dieser Kanäle findet ein Wärmeaustausch zwischen den verbrannten Gasen und den vorzuwärmenden Verbrennungsmedien statt.
  • Der Aufbau der Heizwand erfolgt derart, daß die Lufterhitzerkammern auf der ganzen Wandlänge dieselbe Breite erhalten, daß aber die Dicke der zugehörigen Wandstärken von dem Ofenkopf i9 auf der Maschinenseite zum Ofenkopf 2o auf der Koksseite hin abnimmt. Hieraus ergibt sich ein stärkerer Wärmetransport an die vorzuwärmende Luft auf der Koksseite, wo auch der Wärmebedarf infolge der größeren Kammerbreite höher ist. Der Querschnitt der Gaserhitzerkammern 7 ist am Ofenkopf 2o der Koksseite gleich einem parallel zur Kammerachse langgestreckten Rechteck, verwandelt sich in der Wandmitte nahezu in ein Quadrat und wird dann auf der Maschinenseite zu einem quer zur Kammerachse langgestreckten Rechteck, wobei der Flächeninhalt etwa derselbe bleibt. Diese Ausführung der zwischen den Heizwandbindern angeordneten Gaserhitzerkammern führt dazu, daß die Konizität der Heizwand ausgeglichen wird durch die wechselnde Breite der Gaserhitzerkammern, so daß die Binderlänge auf der ganzen Heizwandlänge unverändert bleiben kann. Die von der Heizwandkonizität nicht mehr beeinflußte Binderlänge gestattet Massenfabrikation vollkommen gleicher Bindersteine.
  • Abb. 3 zeigt auch die Öffnungen 12 für die Zweitluft.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Abhitzekoksofen, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die es ermöglichen, innerhalb der Heizwand eines oder beide Verbrennungsmittel (Schwachgas und Luft) durch die in der Heizwand brennenden Gase so hoch weiter zu erhitzen, daß die erforderliche Verbrennungstemperatur gesichert ist, so daß der Koksofen mit Schwachgas beheizbar ist. a. Abhitzekoksofen nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Erhitzerkammern für Gas und (oder) Luft, die innerhalb der Heizwand gegen Wärmeverluste so gesichert sind, daß die darin erhitzten gasförmigen Verbrennungsmittel sich vor der Vereinigung nicht mehr abkühlen können. 3. Abhitzekoksofen nach Anspruch i und z, gekennzeichnet durch die Anordnung senkrechter, von oben beflammter Heizzüge. 4. Abhitzekoksofen nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Heizwand zwischen zwei Reihen senkrechter Heizzüge eine Reihe senkrechter Erhitzerkammern angeordnet ist. 5. Abhitzekoksofen nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung eines Kellerraums unterhalb des Ofens eine regelbare Verteilung der vorzuwärmenden Verbrennungsmittel von dieser Unterkellerung aus vorgesehen ist. 6. Abhitzekoksofen nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei von der Koksseite zur Maschinenseite breiter werdenden Heizwänden alle oder ennTeil derSteine, welche die Heizzüge von den Lufterhitzerkammern trennen, in der Stärke von der Maschinen- zur Koksseite hin abnehmen. 7. Abhitzekoksofen nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der oberen Brennstelle zwischen den Lufterhitzerkammern und den Heizzügen öffnungen zur Einleitung von Zweitluft eingebaut sind. B. Abhitzekoksofen nach Anspruch i bis 7, gekennzeichnet durch Kleinrekuperatoren in den Lufterhitzerkammern unterhalb der Heizwand, die den Wärmeaustausch zwischen den Abgasen einerseits und der Luft bzw. Luft und Gas andererseits fördern. 9. Abhitzekoksofen nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Heizzüge und Erhitzerkammern Mischräume angeordnet sind und der obere AuslaB der Lufterhitzerkammer in den Mischraum mit einer von der Ofendecke her auswechselbaren Düse ausgestattet ist. io. Abhitzekoksofen nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzerkammern für Gas eine regelbare Zuleitung für Verbrennungsluft haben. i i. Abhitzekoksofen nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufterhitzerkammern derart paarweise angeordnet sind, daß jedem von oben beflammten Heizzuge eine Lufterhitzerkammer zugeordnet ist. 12. Abhitzekoksofen nach Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Konizität der Heizwand ausgeglichen wird durch die wechselnde Breite der Gaserhitzerkammern, so daß die Länge der Wandbinder auf der ganzen Heizwandlänge unvbrändert bleiben kann.
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