DE857923C - Elektrischer Mehrkammerofen zum elektrischen Brennen von Kunstkohlenkoerpern - Google Patents

Description

• Elektrischer Mehrkammerofen zum elektrischen Brennen von Kunstkohlenkörpern Die Wärmerückgewinnung leim elektrischen Brennen von Kunstkohlenkörpern, die z. B. aus einer Mischung von zerkleinertem Koks und einem Bindemittel, wie Steinkohlenteer, hergestellt werden, ist an sich bekannt. Diese Wärmerückgewinnung geschieht dadurch, daß man bei Ofen, die aus einer größeren Anzahl von Kammern bestehen, Luft durch Kanäle, die in den Wänden der Kammern vorgesehen sind, derart zirkulieren läßt, daß sie sich an den in Abkühlung begriffenen Kammern erhitzt und die Wärine den vorzuwärmenden Kammern abgibt. Diese Kanäle sind gegen die Kammern vollkommen dicht.
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrkainmerofe.n, in dessen Kammerwänden Kanäle vorgesehen sind, in welchen ein durch Saugen in Zirkti-Tation gebrachter und daher unter Unterdruck befindlicher Luftstrom, welcher als Wärmeträger dient, die aus den Kunstkohlenkörpern beim Brennen entweichen,den und durch enge Durchgänge in der Wandung der Kanäle, z. B. durch Mauerfugen, in diese Kanäle eindringenden brennbaren Dämpfe und Gase aufnimmt, wobei diese flüchtigen Bestandteile mit einem Teil des Sauerstoffes der Luft verbrennen.
• Diese Arbeitsweise bietet verschiedene Vorteile. Die Teerdämpfe und andere aus den Kunstkohlenkörpern entweichende flüchtige Bestandteile werden nutzbar verwertet, indem sie ohne Verlust ihres eigenen @@'äririegehaltes gerade dort verbrennen, wo eine Erhitzung erwünscht ist, nämlich in den Wänden der Kaniinern, die im Aufheizen begriffen sind. Außerdem kann mit oben offenen Kammern gearbeitet werden, denn bei richtigem Betrieb des Ofens entweichen keine nennenswerten Mengen von Teerdämpfen u. dgl. nach oben in die Ofenhalle; die Dämpfe werden vielmehr infolge des in den Kanälen herrschenden Unterdruckes zum größten Teil in diese gesaugt.
• Die verbesserte Wärmerückgewinnung nach der vorliegenden Erfindung gestattet eine Energieeinsparung von rund 50°/0 oder mehr gegenüber einem Ofen ohne Wärmerückgewinnung.
• Im Gaskammerofen von Me nd h e i in, der in der Patentschrift 281 781 beschrieben ist, werden die aus den Kohlenkörpern entweichenden brennbaren Teerämpfe u. dgl. ebenfalls zur Beheizung des Ofens herangezogen, aber auf andere Weise. Die Dämpfe sammeln sich unter der Gewölbedecke der geschlossenen Ofenkammern, von wo sie durch eine besondere Leitung abgesaugt und der Verbrennung zugeführt werden. Die Ofenkammern müssen also geschlossen sein, und es sind besondere Leitungen für die brennbaren Teer- und anderen Dämpfe notwendig. Im 1@fentdheim-Ofen erwärmt sich die Luft ebenfalls im Gegenstrom an den abzukühlenden Kammern, doch ist es bei Gaskammeröfen praktisch nicht möglich, dieselben Einrichtungen wie bei dem erfindungsgemäßen Ofen anzuwenden, denn bei den Gaskammeröfen sind die Kanäle heißer als die zu brennenden Kunstkohlen. Die Temperatur der Kanäle in .den Wänden steigt beispielsweise bis auf i4oo° C, während die Kohlen nur eine Temperatur von i ioo° C erreichen. Die Schamotte schmilzt dabei oberflächlich, oder es bildet sich eine Schlackenhatit. Undichtigkeiten im Mauerwerk werden dabei verschlossen. Beim elektrischen Brennen dagegen bleibt die Temperatur der Schamotte unter derjenigen der zu brennenden Kunstkohlen, wenn die Heizung -durch Hindurchschicken des elektrischen Stromes durch die zu brennenden Kunstkohlenkörper geschieht. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtungen für gasbeheizte Ofen ist auch aus einem anderen Grunde praktisch unmöglich: Die brennbaren Dämpfe würden in den schwachen Rauchgasstrom eingesaugt, nachdem dieser die eigentliche Brennzone verlassen hat, also dort, wo die Abkühlung einsetzt. Dort darf aber der Sauerstoffgehalt des Rauchgases nur noch gering sein, da beim Brennen des Heizgases mit großem Sauerstoff überschuß der Wirkungsgrad der Heizung zu klein wäre. Die Teerdämpfe würden daher schlecht verbrennen, weil eben zu wenig Sauerstoff vorhanden wäre, und es würde sich viel Ruß bilden, was zu einer Verstopfung der Kanäle führen würde.
• Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Luftzirkulation für die Wärmerückgewinnung zu bewerkstelligen.
• Die Abb. i zeigt schematisch im waagerechten Querschnitt und die Abb. 2 im senkrechten Querschnitt längs der Linie _A-A von Abb. i einen Fünf-Kammer-Ofen in der erfindungsgemäßen Ausführung. Die Kammern sind mit i bi,s 5 bezeichnet und die Zwischenwände, in welchen die Kanäle für die Luftzirkulation enthalten sind, mnit 6. Wie aus Abb. 2 hervorgeht, sind vier Kanäle übereinander angeordnet: im folgenden sind mit Kanal jeweils die vier übereinanderliegenden Kanäle und mit Kanalstück jeweils eine ausvier übereinanderliegenden Kanälen gebildete Kanalstrecke bezeichnet. Im Boden der Kammern kann ein zweites Kanalsystem eingebaut sein; im nachfolgenden wird jedoch der Einfachheit halber nur die Luftzirkulation in den Seitenwänden erläutert. ; ist eine Wärmeisolationsschicht. Die zti backenden Kunstkohlenkörper werden in die oben offenen Kammern i bis 5 eingesetzt oder eingegossen. Ebenso wie die Stromzuführungen und die metallischen Leiter, welche den Stromkreis um die unter Strom befindliche Kammer schließen, sind sie der Einfachheit halber nicht abgebildet. Beim Brennen sind sie von einem Füllpulver umgeben, das den elektrischen Strom leitet. Es sei nun angenommen, daß die Kammer 3 soeben mit den zu brennenden Kunstkolilenkörpern beschickt worden ist. Die Kammer 2 ist im Vorwärmen begriffen und die Kammer i unter Strom, während sich die Kammern 4 und 5 abkühlen. Das Kanalstück li5 an der oben gezeichneten Stirnseite der kalten Ofenkammer 3 ist durch eine Klappe 16 geschlossen; die Kanalstücke io und i i sind an derselben Stirnseite ,der Kammer 3 nach außen geöffnet, z. B. durch Entfernen von Verschlußpfropfen. Das Kanalstück io ist mit der nicht abgebildeten Saugleitung verbunden. In das Kanalstück i i tritt nun in Pfeilrichtung frische Luft ein. .die nacheinander in den Wänden der in Abkühlung begriffenen Kammern 4 und 5 (Kanalstück 11, 12 und 13) zirkuliert und sich erwärmt. Vom Kanalstück 13 gelangt die Zirkulationsluft durch das Kanalstück 14 in das äußere Kanalstück 8 der unter Strom befindlichen Kammer i, wo sie ihre höchste Temperatur erreicht. Sie streicht dann in den Wänden der vorzuwärmenden Kammer 2 (Kanalstück 9 und io) unter Wärmeaebgabe an dieser vorbei, gibt auch etwas Wärme an die kalte Kammer 3 ab und entweicht in die Saugleitung. Die Pfeile zeigen die Richtung des Luftstromes an.
• Die Steine nun, aus denen die Wände 6 und die Kanäle aufgebaut sind, sind nach dem Innern der Kammern absichtlich undicht zusammengefügt, indem sie beispielsweise nur an ihren unteren und oberen Stirnflächen mit Mörtel belebt sind. Da das Kanal,systein mit einer Saugleitung verbunden ist und die Luftzirkulation infolge Saugwirkung entsteht, herrscht ein leichter Unterdruck in den Kanälen. Dadurch werden die Clase und die Dämpfe, die sich in den Kammern 2 und i bilden, in die Kanäle durch die Mauerfugen eingesaugt, wo sie mit dem Sauerstoff der Zirkulationsluft in Berührung kommen und verbrennen, sofern sie brennbar sind. Durch Gucklöcher kann man in den Kanalstücken 8, 9 und io tatsächlich Flammen erkennen. Die brennbaren Bestandteile ,der flüchtigen Stoffe, die aus :den Kunstkohlenkörpern entweichen, werden praktisch restlos oxydiert, wasdenBackvorgang in den Kammern 2 und i unterstützt. Aus den Kammern 5 und 4 entweichen keine flüchtigen Bestandteile mehr.

  Die aus (lein Ofen weggesaugte, mit flüchtigen

  Verllrennungsl@ro<lukten vermischte Zirkulatioits-

  luft gelangt zweckinäßigerw,eise zunächst in ein

  Filter. bevor sie in die Atmosphäre abgelassen wird.

  Wenn man einen Fünf-Kammer-Ofen benutzt,

  der l)eisl>ielsweise 20 in lang ist, aus 1,5 m breiten

  Kammern mit einer nutzbaren Hölle von t,5 m be-

  stellt und zum Brennen von Kunstkohlen von einer

  Allmessung von 70 X 70 X 1 20 cm unter Verwen-

  dung eines Reizstromes von 8ooo A und 6o bis 70 V

  betrieben wird, inuß eine vorgewärmte Kammer

  1>eispielsw eise 4 Tage lang unter Strom sein, bis die

  Kunstkohlenkörper eine Temperatur von 12000C

  erreichen und fertiggebacken sind.

  Sobald die Kunstkohlenkörper in der Kammer i

  fertiggebrannt sind, tviiid der elektrische Strom

  durch die vorge\\-iirillte Kammer 2 geleitet und die

  Kammer 4 ausgepackt und neu beschickt. Ist die

  Beschickung der Kammer 2 fertiggel>ratint, so wird

  die nunmehr gut vorgewärmte Kammer 3 unter

  Strom gesetzt und die Kammer 5 ausgepackt.

  Selbstverstäildlich inuß währenddes Brennzyklus

  auch dafür gesorgt tverden, daß die \@'ärinerück-

  gewinnungsluft den richtigen Weg nimmt. Wenn die

  liescliickun" der Kammer i fertiggebacken ist und

  der Strom durch die Kammer 2 geleitet wird, wird

  die Klappe 16 herausgenommen, dafür aber die

  Klappe 17 einge:cliolieii. Die Öffnungen am Ende

  der Kanalstücke io und t i werden geschlossen, da-

  für die Kanalstücke i i und 12 geöffnet. Das offene

  Ende des Kanalstückes,[ i wird nun mit der Saug-

  leitung verbunden und die frische Luft tritt am

  offenen Ende des Kanals 12 ein. Sobald die Kam-

  mer 3 unter Strom kommt, wird die Klappe i7

  wieder herausgenommen, die offenen Enden der

  Kanalstücke i i und 12 verschlossen, die Kanal-

  stücke 12 und 1,3 geöffnet und die Klappe 18 ein-

  geschoben.

  Die Anordnung von mehreren Kanälen überein-

  an-der ist die Normalausführung, die zustande

  kommt, wenn man die Kammerwände atis Hohl-

  steinen aufbaut, jeder Hohlstein bildet ein ganz

  kurzes Kanalstück.

  Selbstverständlich wird man in der Regel an der

  Sangstelle Mehrere übereinanderliegende Kanäle

  zusammenfassen, damit inan nicht für jeden Kanal

  einen Ventilator braucht.

  Es ist möglich, all Stelle eines einzigen Luftkreis-

  laufes deren zwei zti benutzen, wovon der eine durch

  die Fände der Kammern und der andere durch die

  Böden der Kammern geht. Die Alb. 3 zeigt

  schematisch in Draufsicht und die Alb. 4 im

  Querschnitt längs der Linie B-B von Abb. 3

  einen Sielxn-Kammer-Ofeil mit einem solchen

  doppelten Luftkreislauf. Die Kammern sind

  mit r bis 7 bezeichliet. In den Seitenwänden

  sind drei Kanäle übereinander angeordnet und

  in den Kaminerl>öden jeweils drei nebeneinander.

  Beide Kanalsysteme sind in sich geschlossen.

  So laufen z. 1l. die 13ocletlkaliäle vom Boden der

  Kammer t in (teil Boden der Kaininer 2 US-VV. bis in

  (teil Boden der Kammer 7 und voii cla durch ein

  Verbindungsstück 8 in (teil Boden der Kammer i

  zurück. Es ist in Abb. 3 ersichtlich, daß auch das

  System der Wandkanäle in sich geschlossen ist.

  Sämtliche Kanäle sind von den Stirnseiten der

  Kammern aus durch Öffnungen zugänglich, die im

  allgemeinen durch Deckel verschlossen sind.

  Der Betrieb der Wand- und Bodenkanäle ge-

  schieht in ähnlicher Weise wie derjenige der Wand-

  kanäle heim Fünf-Kammer-Ofen nach Alb. i und 2.

  Es wird nun angenommen, daß im Beispiel von

  Abb. 3 -die Kammer 3 ausgepackt ist. Das Wand-

  kanalsystem ist durch den Schieber 9 unterbrochen.

  Die stirnseitigen Öffnungen lo sind nach Heraus-

  ziehen des Verschlußdeckels mit der Saugleitung

  verbunden worden. In die Öffnungen i i, von denen

  ebenfalls die Verschlußdeckel herausgezogen wor-

  den sind, tritt die frische Luft ein. Das Bodenkanal-

  system ist durch den Schieber 12 unterbrochen. Die

  Bodenkanäle stehen durch ihre Öffnungen 13, 14

  und 15 mit der Saugleitung in Verbindung und in

  die Offnungen 16, 17 und @18 tritt frische Luft ein.

  Beide Kanalsysteme können an eine einzige Saug-

  leitung angeschlossen sein. In diesem Fall empfiehlt

  es sich. in die Verhin,dungsrohre Klappen einzu-

  bauen, die eine Regulierung des Luftstromes er-

  möglichen.

  Es wäre möglich, die Zirkulationsiuft abw-echs-

  lungsweise durch Wand- und durch Bodenkanäle zu

  leiten. Diese Ausfiihrungs,form ist aber nicht

  vorteilhaft. Es ist besser, die Kanäle immer waage-

  recht zu verbinden und uriverzweigt zu lassen, denn

  auf diese Weise ist .eine gleichmäßige Luftgesch-,vin-

  digkeit in allen parallel geschalteten Kanälen ge-

  währleistet. Sobald senkrechte Verbind ungsstiicke

  vorhanden sind, ist der Zug in den übereinander-

  liegenden Kanälen infolge von Dichteunterschieden

  der Luft ungleich.

  Obwohl der erfindungsgemäße Ofen u. a. den sehr

  großen Vorteil bietet, daß die Ofenkammern nicht

  gedeckt sein müssen, was eine wesentliche Ein-

  sparung an Installationskosten bedeutet und die

  Bedienung der Öfen vereinfacht und erleichtert,

  bleibt es selbstverständlich unbenommen, zwecks

  Herabsetzung der Wärmeverluste die in Vorwär-

  inung und unter Strom befindlichen Kammern mit

  wärmeisolierenden Deckeln zu versehen.

Claims (1)

1. YATE\TA#NSPRI,CHE: i. Elektrischer 1Iehrkammerofen zum Brennen voll Kunstkohlenkörpern, durch die mindestens ein Teil des elektrischen Stromes geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in -den Seitenwänden Kanäle vorgesehen sind, durch die ein Luftstrom derart durchgesaugt wird, daß dieser sich in den Wänden der in Abkühlung begriffenen Kammern erwärmt und die «'arme den aufzuwärmenden Kammern durch die Kanäle in ihren Wänden zuführt, wobei die heim Brennen der Kunstkohlenkörper im Innern der Kammern entstehenden flüchtien Bestandteile durch in den Seitenwänden' vorgesehene enge Durchgänge in die Kanäle eingesaugt wer-(teil und in diesen verbrennen. 2. Efektrisch:r Mehrkammerofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in gleicher Weise wie hei den Seitenwänden auch im Boden der Kammern Kanäle und enge Durchgänge zu den Kammern vorgesehen sind. 3. Elektrischer N7ehrkammerofen nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, d@aß als enge Durchgänge Undichtigkeiten dienen, z. B. nicht oder nur teilweise geschlossene Fugen zwischen den Kanalsteinen.