DE8311678U1

DE8311678U1 - Hochleistungs-gitterstein fuer koksofen-regeneratoren

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Publication number: DE8311678U1
Application number: DE19838311678U
Authority: DE
Original assignee: Koppers Co Inc
Current assignee: Beazer East Inc
Priority date: 1982-05-06
Filing date: 1983-04-20
Publication date: 1983-11-10
Also published as: GB2119912B; BR8301478A; GB2119912A; JPS58168550U; US4407352A; GB8312551D0; CA1207273A

Description

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KÖRPERS COMPANY, INC., The Koppers Building, 601 Grant Street, Pittsburgh, PA 15219, USA

Hoch!eistungs-Gittersteiη für Koksofen-Regeneratoren .

Die Neuerung betrifft einen Gitterstein zur Verwendung in Koksofen-Regeneratoren.

Es ist bekannt, daß die Wirksamkeit bzw. Leistungsfähigkeit von Koksofen-Regeneratorsteinen verbessert werden kann, indem ihre Oberfläche vergrößert wird, um so die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der sie Wärme aus den heißen Koksofen-Abgasen während des Zyklusses der Abwärme absorbieren oder Wärme zu den Kühl-Brennstoff-Gas-Mischungen oder zu Luft während des Heizzyklusses zu übertragen. Bezüglich einer Vergrößerung der Oberfläche von Gittrrsteinen für Koksofen-Regeneratoren bestehen jedoch eine Anzahl von Begrenzungen, nachdem solche Steine eine ausreichende Masse aufweisen müssen, um einen ausreichenden Betrag an Hitze zurückzuhalten, und sie müssen weiterhin auch einen bestimmten Betrag an struktureller Stabilität aufweisen. Es ist auch wichtig, daß der Stein nicht übermäßig teuer herzustellen ist und daß er vorzugsweise

kostengünstig hergestellt werden kann, entweder durch das Verfahren des Nachpressens oder des Trockenpressens. Beim Verfahren des Nachpressens wird ein viskoses feuerfestes Material durch eine Presse so gepreßt, daß ein Rohling geformt wird, welcher dann in eine Formbuchse abgepreßt

³^ wird und in der gewünschten Form anschließend ausgestoßen wird und hiernach getrocknet wird und schließlich direkt in einen Ofen zum Wärmeaustrocknen gelegt wird. Das Trok-

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kenpreßverfahren ist im allgemeinen ähnlich zu dem Nachpreßverfahren mit der Ausnahme, daß das wärmebeständige Material, welches in die Formbüchse eingeführt wird, etwas weniger feucht ist. Nachdem viele Brennformen komplizierte Querschnitte aufweisen, brechen sie während der Trocknungsphase des Nachpreßverfahrens oder des Trockenpreßver^ fahrens leicht und bröckeln auch leicht ab, so daß sie durch das teurere Gießverfahren hergestellt werden müssen.

Im Falle des Gießverfahrens wird das feuerfeste Material in eine Form gegossen, in der es während einer langen Zeitdauer verbleiben muß, wonach der grüne bzw. frische Stein aus der Form ausgestoßen wird und dann erhitzt wird, um die Feuchtigkeit hera iszutreiben, wonach er in einen Ofen zum Hitzeaushärten gelegt wird. Die Notv/endigkei t, eine spezielle feuerfeste Form gießen zu müssen, wird die Kosten weiter erheblich ansteigen lassen. Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Neuerung, einen Gitterstein für Hochleistungs-Koksofen-Regeneratoren zu schaffen, dessen Oberfläche maximal ist, wobei eine ausreichende strukturelle Stabilität und Masse aufrechterhalten wird und welcher entweder durch das Nachpreß-Verfahren oder durch das Trokkenpreß-Verfahren herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist neuerungsgemäß ein Koksofen-Regeneratorstein vorgesehen, welcher parallele Vorder- und Rückwände aufweist, welche im rechten Winkel zu rechten und linken Seitenwänden angeordnet sind. Vordere und rückwärtige Zwischendurchgangswandungen verbinden die Seitenwände und eine Reihe Längsverbindungswandungen verbinden eine der Durchgangswandungen bzw. Querwandungen mit der Vorderwand, um so eine vordere Reihe von Längsschlitzen zu bilden. Eine zweite Reihe 1ongitudinaler Verbindungswände sind mit den zwei Querwänden verbunden, um eine mittlere Reihe von Schlitzen zu bilden und eine weitere Reihe von Verbindungswänden verbinden die rückwärtige Querwand mit der Rückwand, um noch eine weitere Reihe von Schlitzen zu

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bilden. Um weiterhin die Oberfläche zu vergrößern, sind die Oberflächen des Steines neben den vorgenannten Schlitzen vertikal gewellt ausgebildet, ebenso wie die Außen- |, flächen der vorderen und hinteren und rechten und linken I; Seitenwände.

Im folgenden wird die Neuerung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

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Figur 1 eine Draufsicht eines Koksofen-Regenerator-Steins I

i gTSfmäß einem bevorzugten neuerungsgemäßen Ausfüh- f

rungsbeispiel; |

Figur 2 eine Seitenansicht des in Figur \ dargestellten \ Steins, und ^:

Figur 3 eine Endansicht des in Figur 1 gezeigten Steins.

In der Zeichnung ist ein Koksofen-Regenerator-Stein von üblichen Abmessungen im allgemeinen mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Der Gitterstein 10 weist eine Vorderwand 12 auf, die eine Außenfläche 13 aufweist, welche gewellt ist, und zwar in Form einer Vielzahl von alternierenden vertikalen konkaven und konvexen Konfigurationen, wie dies bei 14 dargestellt ist. Der Radius einer jeden dieser Konfigurationen beträgt vorzugsweise ungefähr 1/16 Zoll. Im folgenden angesprochene Oberflächen, welche ähnlich der Außenseite 13 der Vorderwand ausgebildet sind, werden als "vertikal gewellt" bezeichnet werden. Die aussere Fläche 13 ist auch durch zwei vertikale ebene Oberflächen 15 und 16 mit erhabenem Ende gekennzeichnet. Der Gitterstein weist auch eine rechte Wand 18 auf, welche eine äußere Fläche 19 und eine innere Fläche 20 aufweist, welche vertikal gewellt sind, und zwar in einer Weise ähnlich der äußeren Fläche 13 der vorderen Wand, jedoch mit der Ausnahme desjenigen Bereiches der Außenseite» in

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dem sich eine erhabene mediale vertikale planare Oberfläche 21 und zwei erhabene vertikale planare Endflächen 22 und 23 befinden. Eine Rückwand 24 weist eine Außenfläehe 25 auf, welche vertikal gewellt ist. Eine linke Wand 28 weist eine Außenfläche 29 und eine Innenfläche 30 auf, welche ebenfalls in ähnlicher Weise vertikal gewellt sind mit Ausnahme desjenigen Bereichs der Außenfläche 29, wo eine erhabene mediale vertikale planare Oberfläche 31 und zwei erhabene vertikale planare Endflächen 32 und 34 vorgesehen sind. Man wird auch feststellen können, daß die Vorderwami und die Rückwand parallel angeordnet sind und im rechten Winkel zu den jeweils parallelen rechten und linken Wänden.

Zwischen der Vorderwand und der Rückwand ist eine vordere vertikale Querwand 36 und eine hintere vertikale Querwand 38 vorgesehen. Diese Querwände sind jeweils unter gleichen Abständen von der Vorderwand bzw. der Rückwand angeordnet und der Abstand zwischen ihnen ist gleich dem Abstand zwischen der Vorder- bzw. der Rückwand und ihrer jeweiligen benachbarten Zwischenquerwand. Wie man sieht, verbinden diese Zwischenquerwände die rechte und die linke Seitenwand und sind zu diesen senkrecht angeordnet.

Zwischen der Vorderwand 12 und der vorderen Zwischenquerwand 36 sind vier longitudinale und vertikale vordere Trennwände angeordnet, wie durch die Bezugsziffer 40 angedeutet. Diese vorderen Trennwände verlaufen zueinander jeweils parallel sowie parallel zu der rechten und linken Seitenwand. Eine jede dieser Wände weist eine rechte Seite 42 und eine linke Seite 44 auf, und diese beiden Seiten sind vertikal gewellt. Diese vorderen Trennwände bilden unter sich und mit den innenliegenden Flächen der rechten und linken Wände fünf vertikale vordere Längsschlitze 46.

Zwischen der vorderen Zwischenquerwand 36 und der hinteren Zwischenquerwand 38 sind vier longitudinale und vertikale

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mittlere Trennwände 48 vorgesehen. Diese mittleren Trennwände verlaufen zueinander parallel sowie parallel zu der rechten und der linken Wand, und eine jede dieser Wände 48 weist eine rechte Fläche 50 und eine linke Fläche 52 auf, wobei diese beiden Flächen vertikal gewellt sind. Diese mittleren Trennwände bilden unter sich selbst und mit den inneren Flächen der rechten und linken Wand fünf vertikale mittlere 1ongitudinale Schlitze 54. In gleicher Weise sind zwischen der hinteren Zwischenquerwand 38 und der Mnteren Wand 24 vier 1 ongitudinale und vertikale hintere Trennwände 56 vorgesehen. Diese hinteren Trennwände verlaufen zueinander und zu der rechten und der linken Wand parallel. Jede dieser Wände weisen eine rechte Seite 58 und eine linke Seite 60 auf (welche wiederum vertikal gewellt sind). Diese hinteren Trennwände bilden mit sich selbst und mit den inneren Flächen der rechten und der linken Wanü für. f vertikale hintere longitudinal e Schlitze 62.

Um unterhalb des Steins einen horizontalen offenen Raum zu bilden, sind zwei vordere Stützen 64 und 66 und eine hintere Stütze 68 vorgesehen. Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist die hintere Stütze an ihrer rückwärtigen Seite horizontal gewellt. Die vorderen Stützen sind ebenfalls vertikal gewellt und zwar über einen Teil ihrer Vordersei ten *

In einein Koksofen-Regenerator werden eine Vielzahl von Gittersteinen ähnlich dem Gitterstein 10 in horizontalen Lagen in üblicher Weise angeordnet. Die erhabenen Endbereiche mit vertikalen ebenen Flächen, wie bei 15, 16, 26 und 27 dargestellt, liegen an anderen solchen Flächen oder an Seiten des Regenerators an, so daß neben den äUsseren Flächen der Vorder- und Rückwände Aussparungen gebildet werden. In gleicher Weise liegen die erhabenen ebenen Flächen auf den Seitenwänden an weiteren solchen Flächen oder an der Seite des Regenerators an, so daß

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neben den äußeren Flächen der rechten und linken Wände Aussparungen gebildet werden. Die Gittersteine sind auch so angeordnet, daß die longitudinalen Schlitze mit longitudinalen Schlitzen in Steinen in benachbarten Schichten überhalb oder unterhalb ausgerichtet sind, so daß in diesen Schichten eine Vielzahl von vertikalen gasleitenden Kanälen ausgebildet wird und die geringsmögliche Behinderung des freien Gasflusses erzeugt wird. Es kann auch zweckmäßig sein, eine oder mehrere Schichten von Steinen quer bezüglich den Steinen in anderen Schichten £u legen, um den AuTbau zu stabilisieren. Es wurde auch herausgefunden, daß solche Querschichten dazu neigen, in den vertikalen Kanälen, die durch die ausgefluchteten Schlitze gebildet werden, Turbulenzen zu erzeugen, und daß ein begrenzter Betrag an Oberflächenturbulenz in diesen Kanälen die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit zwischen den Steinen und den in den Kanälen befindlichen Gasen erhöhen kann. Der Stein gemäß der vorliegenden Neuerung ist ganz besonders geeignet, um eine solche begrenzte Oberflächenturbulenz zu erzeugen, und es wird ein annähernd idealer Betrag an Turbulenzen erzeugt, wenn solche Steine in ungefähr jeder fünften Schicht quer gelegt werden.

Beim Betrieb werden heiße Abgase nach unten durch die ausgefluchteten longitudinalen Schlitze in den Gittersteinen gerichtet, um so die Steine über die diese Schlitze begrenzenden Oberflächen aufzuheizen. Wenn der Gasfluß umgekehrt wird, so fließt Kühl-Heizstoff-Gas-Gemisch oder Luft durch diese ausgefluchteten Schlitze und wird durch die die Schlitze begrenzenden Oberflächen aufgeheizt. Es wurde herausgefunden, daß die Wirksamkeit bzw. Leistung des neuerungsgemäßen Steins bei der Aufnahme und der Speicherung von Wärme aus heißen Abgasen und beim anschließenden übertragen dieser Wärme auf Kühlgase hoch ist, und zwar aufgrund deren großen Oberfläche. Vergleichsweise sei beispielsweise das US-Patent 4 108 733 angeführt, in

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dem ein Koksofen-Regenerator-Gitterstein offenbart ist, welcher einen Querschlitz aufweist, der zwischen zwei Reihen longitudinal er Schlitze angeordnet ist, wobei eine jede dieser Reihen vier parallele Schlitze aufweist. Es ist hieraus auch bekannt, daß die diese Schlitze umgebenden Oberflächen vertikal gewellt sind. Obwohl dieser gewellte, mit querverlaufenden Schlitzen versehene Stein hinsichtlich seiner Leistung bzw. seines Wirkungsgrades gegenüber konventionellen Gittersteinen für Koksofen-Regeneratoren bedeutsame Vorteile aufweist, wurde ermittelt, daß der Stein gemäß der vorliegenden Neuerung noch effizienter ist und daß er verglichen mit einem solchen gewellten, mit einem quer verlaufenden Schlitz versehenen Stein gleieher Größe eine 22 % größere Oberfläche aufweist. Nachdem der Stein gemäß der vorliegenden Neuerung mit Hilfe des Nachpreßverfahrens oder mit Hilfe des Trockenpreßverfahrens hergestellt werden kann, wird ersichtlich, daß im Vorstehenden ein äußerst leistungsfähiger Stein für Koksofen-Regeneratoren beschrieben worden ist, welcher nicht nur eine angemessene Masse und eine angemessene strukturelle Festigkeit aufweist, der vielmehr auch in kostengünstiger Weise hergestellt werden kann.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß im Vorstehenden ein Hochleistungs-Gittersteiη zur Verwendung in einem Koksofen-Regenerator offenbart wird. Die einzigartige Konfiguration dieses Gittersteins besteht darin, daß der Gitterstein Reihen longitudinal er Schlitze aufweist mit vertikal gewell- ten Oberflächen. Die vordere und die hintere Seitenfläche sind in gleicher Weise gewellt, und es sind Trennflächen vorgesehen, um den Stein von anderen Steinen zu beabstanden, so daß weitere vertikale gasleitende Schlitze ausgebildet werden. Obwohl der offenbarte Stein eine ungewohnlich große Oberfläche aufweist, weist er dennoch eine angemessene Masse und eine angemessene strukturelle Länge auf und er kann mit Hilfe des in ökonomischer Hinsicht attraktiven Nachpreß- oder Trockenpreßverfahrens hergestellt werden.

Claims

D.Karl D!""V^-NOi" ^DiP^|om Ingenieure-

44to. BROSE

D-8023 München-Pulteoti. Wiener 6tiJ 2; Tel (039) 1 §3 3(J 7.1; Ttiex 5 212 147 hros d; Cables: -Patentibus- München

KOPPERS COMPANY, INC₅ The Koppers Building, 601 Grant Street, Pittsburgh PA 15219, USA

hr Zeichen: 82E23 Tag: 20. April 1983

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SCHUTZANSPRÜCHE

\. Hoch1ei?tungs-Gitterstein für Koksofen-Regeneratoren, welcher aus feuerfestem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß er folgendes umfaßt:

(a) eine vertikale Vorderwand (12), dessen Aucsenseite (13) von einer Anzahl von alternierenden vertikalen Konfigurationen (14) von konkavem und konvexem Radius gebildet wi rd,

(b) eine vertikale rechte Wand (18), die sich nach hinten von der rechten Ecke der Vorderwand (12) unter einem Winkel von etwa 90 erstreckt, und deren äußere und innere Wand (19 bzw. 20) von einer Anzahl von alternierenden vertikalen Konfigurationen von konkavem und konvexem Radius gebildet wird,

(c) eine vertikale Rückwand (24), welche sich von der hinteren Ecke der rechten Wand (18) unter einem Winkel von etwa 90° erstreckt und mit der vorderen Seiten-

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wand (12) parallel verläuft, wobei die äußere Fläche (25) der Rückwand (24) von einer Anzahl von alternierenden vertikalen Konfigurationen von konkavem und konvexem Radius gebildet wird,

(d) eine vertikale linke Seitenwand (28), welche eine Verbindung zwischen der linken Ecke der hinteren Seitenwand (24) und der vorderen Wand (12) bildet, und welche sich von beiden, unter einem Winkel von etwa 90° erstreckt, und deren äußeren und inneren Flächen (29 bzw. 30) als eine Anzahl—von alternierenden vertikalen Konfigurationen von konkavem und konvexem Radius ausgebildet sind,

(e) vordere und hintere vertikale parallele Zwischenquerwände (36, 38), welche die rechte Seitenwand mit der linken Seitenwand rechtwinklig verbinden und welche unter annähernd gleichen Abständen von der Vorderwand (12) bzw. der Rückwand (24) angeordnet sind und welche von-einander ebenfalls unter dem gleichen Abstand angeordnet sind,

(f) eine Vielzahl von longitudinal en, vertikalen vorderen Trennwänden (40), welche parallel zu der rechten Wand (18) und der linken Wand (28) verlaufen und zwischen diesen angeordnet sind, und welche die Vorderwand (12) und die vordere Querwand (36) miteinander verbinden und welche rechte und linke Flächen (42, 44) aufweisen, welche als eine Anzahl von alternierenden vertikalen Konfigurationen von konkavem und konvexem Radius ausgebildet sind, und wobei die vorderen 1ongi^udinalen Trennwände (40) zwischen sich selbst und mit den inneren Flächen der rechten (18) und der linken Wand (28) eine Vielzahl von vorderen Längsschlitzen (46) bilden,

(g) eine Vielzahl von longitudinal en, vertikalen mittleren Trennwänden (48), welche parallel zu der rechten Wand (18) und der linken Wane¹ (28) und zwischen diesen ver-

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laufen und welche die vordere Querwand (36) und die hintere Querwand (38) miteinander verbinden und weiche linke und rechte Seiten (50 _s 52) aufweisen, welche als eine f Anzahl von alternierenden vertikalen Konfigurationen von konkavem und konvexem Radius ausgebildet sind, wobei die mittleren 1ongitudinalen Trennwände (48) zwischen sich und mit den inneren Seiten der rechten (18) und der linken Wand (28) eine Vielzahl von mittleren Längsschlitzen (54) bilden,

(h) eine "Vielzahl von 1 ongitudinal en, vertikalen hinteren Trennwänden (56), welche parallel zu der rechten (18) und der linken Wand (28) und zwischen diesen verlaufen und welche die hintere Wand (24) und tiie hintere Querwand (38) verbinden .und welche rechte und linke Flächen (58, 60) aufweisen₅ welche als eine Anzahl von alternierenden vertikalen Konfigurationen von konkavem und konvexem Radius ausgebildet sind, und wobei die hinteren longitudinalen Trennwände (56) zwischen sich und mit den inneren Flächen der rechten (18) und der linken Wand (28) eine Vielzahl von hinteren Längsschlitzen ('62) bilden, und

(i) mit dem Gitterstein (10) verbundene Stützen (64, 66, 68), um den Gitterstein über denjenigen Gegenstand anzuheben, auf den der Gitterstein gestellt wird, wobei zwischen dem Gitterstein (10) und dem Gegenstand, auf den der Gitterstein gestellt wird, ein horizontaler offener Raum gebildet wird.
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2. Gitterstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außen liegenden Flächen der rechten (18) und der linken Wand (28) eine mittlere erhabene vertikale Ebene Fläche (21, 31) und zwei erhabene vertikale ebene Flächen (22, 23 bzw. 32, 34) an entgegengesetzten Enden aufweisen.
3. Gitterstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die äußeren Flächen (13 bzw. 25) der Vorderwand (12) und der Rückwand (24) jeweils zwei erhabene vertikale ebene Flächen (15, 16 bzw» 26, 27) an entgegengesetzten Enden aufweisen.
4» Gitterstein nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die alternierenden vertikalen Konfigurationen (14) einen Radius von etwa 1/16 Zoll auf-

weisen .
5. Gitterstein nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vier vordere Trennwände (40),

vier mittlere Trenwände (48) und vier rückwärtige Trenn-15

wände (56) vorgesehen sind, wobei eine jede der vorderen Trennwände (40) in Längsrichtung mit einer mittleren (48) und einer hinteren Trennwand (56) ausgefluchtet ist.
6. Gitterstein nach einem der vorstehenden Ansprüche, da-20

durch gekennzeichnet, daß die Stützen zum Anheben des Gittersteins folgendes umfassen:

(a) zwei vordere Stützen (64, 66), welche nach unten von der vorderen Wand (12) hervorstehen und an den Enden dieser vorderen Wand angeordnet sind, und

(b) eine hintere Stütze (68), welche an der hinteren Wand (24) mittig angeordnet ist und hiervon nach unten vorsteht.