DE864691C

DE864691C - Pull-in composite coke oven

Info

Publication number: DE864691C
Application number: DEK10015A
Authority: DE
Inventors: Hermann Kleinholz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1951-05-20
Publication date: 1953-01-26

Description

Gleichzug-Verbundkoksofen Gegenstand des Patents 811 5$3 ist ein Gleichzug-Koksofen, dessen Einrichtungen die bei den bisher bekannten Abhitzekoksöfen praktisch undurchführbare Schwachgasbeheizung gestatten. Das wird dadurch erreicht, daß innerhalb der Reizwand eines oder beide Verbrennungsmittel (Schwachgas und Luft) durch die in der Heizwand brennenden Gase so hoch weitererhitzt werden, daß die erforderliche Verbrennungstemperatur gesichert ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Ofens nach dem Hauptpatent sind unterhalb der Heizwand Kleinrekuperatoren vorgesehen, die den Wärmeaustausch zwischen den Abgasen einerseits und der Verbrennungsluft (bei Starkgasbeheizeng) bzw. Luft und Schwachgas (bei Schwachgasbeheizung) andererseits fördern.Pull-pull composite coke oven The subject of patent 811 5 $ 3 is a pull-pull coke oven, its facilities are practically impracticable in the previously known waste heat coke ovens Allow lean gas heating. This is achieved within the stimulus wall one or both combustion agents (lean gas and air) through the in the heating wall burning gases are further heated so high that the required combustion temperature is secured. In a preferred embodiment of the oven according to the main patent Small recuperators are provided below the heating wall to facilitate the heat exchange between the exhaust gases on the one hand and the combustion air (with high-gas heating) or air and lean gas (with lean gas heating) on the other hand.

Ein derartiger Gleichzugofen bietet gegenüber den bekannten Verbundöfen mit regenerativer Vorwärmung der Heizmittel erhebliche Vorzüge. Während der Gleichzugofen mit vollkommen gleichbleibender Heizzugtemperatur arbeitet, nimmt diese bei Regenerativöfen von etwa i4oo° C in den beflammten bis auf etwa i ioo° C in den nicht befiammten Zügen ab. Nach Zugwechsel ergibt sich das umgekehrte Bild, so daß innerhalb zweier aufeinanderfolgender Heizperioden jedesmal eine Temperaturschwankung von etwa 300° C in den Heizzügen auftritt. Ein weiterer Vorzug des Gleichzugofens gegenüber dem Regenerativbetrieb liegt bei Schwachgasbeheizung darin, daß, nachdem einmal das Gas gezündet hat, seine weitere Verbrennung mit völliger Sicherheit gewährleistet ist. Beim Regenerativofen dagegen kann es nach Zugwechsel zu dem gefürchteten Abreißen der Gaszündung kommen, wodurch die Gefahr von Zerknallen beim späteren Wiedereinsetzen der Verbrennung gegeben ist. Diese Erscheinungen treten besonders bei Verwendung sehr heizschwacher Brenngase, insbesondere Hochofengas, auf.Such a pull-in furnace offers compared to the known composite furnaces significant advantages with regenerative preheating of the heating medium. During the draft furnace works with a completely constant heating draft temperature, this decreases with regenerative ovens from about i400 ° C in the flamed to about ioo ° C in the non-flamed Withdraws. After changing trains the reverse picture emerges, so that within two successive heating periods each time a temperature fluctuation of about 300 ° C occurs in the heating flues. Another advantage of the Level furnace compared to the regenerative operation is in lean gas heating that, after once the gas has ignited, its further combustion is guaranteed with complete certainty is. In the case of the regenerative furnace, on the other hand, the dreaded tear-off after a change of puff the gas ignition, reducing the risk of popping when reinserting it later the combustion is given. These phenomena occur especially when using very low heating fuel gases, especially blast furnace gas.

Die Erfindung benveckt eine weitere Ausbildung des Ofens nach dem Hauptpatent unter Beibehaltung seiner wesentlichen Vorzüge. Sie besteht zunächst darin, daß die Heizwände in Zwillingszüge derart unterteilt sind, daß ein aufsteigender und ein abfallender Zug am oberen Ende miteinander verbunden sind und nur der aufsteigende Zug von unten beflammt wird; dabei liegen die Überhitzerkammern der Verbrennungsmittel vorzugsweise nur innerhalb des nicht beflammten, d. h. des abfallenden Zuges. Auf diese Weise kann die günstige Wärmeverteilung, die sich bei aufsteigender Beflammung der Heizzüge ergibt, auch bei dem neuen Ofensystem zur Anwendung kommen.The invention benveckt a further embodiment of the furnace according to the Main patent while retaining its essential advantages. First of all, it exists in that the heating walls are divided into twin trains so that an ascending one and a descending train are connected at the top and only the ascending train The train is flamed from below; the superheater chambers of the combustion agent are located here preferably only within the unflamed, d. H. of the falling train. on In this way, the favorable heat distribution that results from rising flame the heating flues can also be used in the new furnace system.

Bei rekuperativer Gasvorwärmung im Unterbau ist es zweckmäßig, innerhalb der Heizzüge nur die Verbrennungsluft zu überhitzen. In diesem Fall bestehen die Luftüberhitzer aus je drei Kanälen, von: denen der mittlere unmittelbar an die zugehörigen Luftrekuperatoren des Ofenunterbaues angeschlossen ist, während die beiden anderen, am Kopfende mit dem mittleren verbundenen Kanäle mit Abw ärtsströmung arbeiten und die erhitzte Luft den befiammten Heizzügen an deren Fußende zuleiten.In the case of recuperative gas preheating in the substructure, it is advisable within the heating flues only overheat the combustion air. In this case the Air superheater from three ducts each, from which the middle one directly to the associated one Air recuperators of the furnace substructure is connected, while the other two, at the head end work with the middle connected canals with downward flow and direct the heated air to the flammable flues at their foot end.

Für den Ofenbetrieb mit Starkgas ist es wichtig, eine zu weitgehende Gasvonvärmung und die dadurch verursachte Gaszersetzung zu vermeiden. Das wird gemäß der weiteren Erfindung dadurch erreicht, daß man die Kleinrekuperatoren zur Luft-und Schwachgasvorwärmung, die bei Starkgasbeheizung natürlich sämtlich auf Luft stehen, sternförmig anordnet und die Starkgaszuleitung in die Mittelachse jedes Rekuperatorsterns verlegt. Dadurch sind die Starkgaszuleitungen von den heißen Abgasen, welche die Rekuperatorsterne nur an ihren Außenflächen umspülen, ständig durch einströmende Kaltluft getrennt und liegen an den relativ kühlsten Stellen des Ofenunterbaues. Besonders zweckmäßig ist hierfür die Verwendung des bewährten Unterbrennerprinzips, bei dem ohnehin das Starkgas von Verteilleitungen, die in der begehbaren. Untexkellerung des Ofens liegen, durch senkrechte im Unterbau verlegte Rohre den beflammten Heizzügen zugeleitet wird.For the furnace operation with strong gas it is important to have a too extensive To avoid gas heating and the gas decomposition caused by it. That will be according to the further invention achieved in that the small recuperators for air and Lean gas preheating, which of course are all on air with high-gas heating, Arranged in a star shape and the high-gas supply line in the central axis of each recuperator star relocated. This means that the high-gas supply lines are kept away from the hot exhaust gases that the Recuperator stars only wash around their outer surfaces, constantly by inflowing Cold air is separated and is located in the relatively coolest parts of the furnace substructure. The use of the proven under-burner principle is particularly useful for this, in the case of the strong gas from distribution lines in the walkable. Untexkellerung of the stove, through vertical pipes laid in the substructure, the flamed heating flues is forwarded.

Bei der als Regelfall anzunehmenden Ofenbeheizung mit Schwachgas ist zu berücksichtigen, daß die praktisch in Betracht kommenden Gase, wie Hochofen- oder Generatorgas, Staub enthalten. Um Staubablagerungen in den von Schwachgas oder Abgas durchströmten Ofenräumen zu vermeiden, würde eine umständliche und kostspielige vorhergehende Feinreinigung des Schachgases erforderlich sein. Es ist daher richtiger, Staubabscheidungen im Beheizungssystem des Ofens in Kauf zunehmen und dafür zu sorgen, daß der abgesetzte Staub in einfacher Weise entfernt werden kann. Das geschieht gemäß der Erfindung durch Anordnung von Gasverteilungskästen mit abnehmbarem Deckel, die in der Unterkellerung lotrecht unterhalb der Gasrekuperatoren liegen, ferner durch Anordnung von Staubsäcken an den von Abgas durchströmten Räumen, die nach der Unterkellerung hin zu entleeren sind. Die Gasv erteilungskästen sind zweckmäßig absperrbar mit den Ab- gaskanälen und Zuleitungen für Schwach- und Starkgas derart zu verbinden, daß ihnen die gasförmigen Medien in regelbarer Menge zugeführt werden können. Dadurch ist auch eine Beheizung des Ofens mit einem Gemisch von Stark- und Abgas möglich, das in der gleichen Weise wie reines Schwachgas den beflammten Heizzügen zugeführt wird.In the case of furnace heating with lean gas, which is to be assumed as a rule, it must be taken into account that the gases that can be considered in practice, such as blast furnace or generator gas, contain dust. In order to avoid dust deposits in the furnace chambers through which the lean gas or exhaust gas flows, a cumbersome and costly prior fine cleaning of the chess gas would be necessary. It is therefore more correct to accept dust deposits in the heating system of the furnace and to ensure that the deposited dust can be removed in a simple manner. This is done according to the invention by arranging gas distribution boxes with removable lids, which are in the basement vertically below the gas recuperators, also by arranging dust bags in the spaces through which exhaust gas flows, which are to be emptied after the basement. The GPT grant boxes are appropriately shut off with the exhaust gas channels and supply lines for low and high gas so to connect, that they, the gaseous media can be supplied in a controllable quantity. This also allows the furnace to be heated with a mixture of strong and exhaust gas, which is fed to the flamed heating flues in the same way as pure lean gas.

Bei gleichbleibender rekuperativer Vorwärmung des Schwach- oder Mischgases kann man die Luftrekuperatoren innerhalb weiter Grenzen nach Belieben abschalten, da die Verbrennungsluft durch die Überhitzerkammern innerhalb der nicht beflammten Heizzüge vor der Vereinigung mit dem Heizgas sowieso genügend vorgewärmt wird. Wie bereits erwähnt ist, durchströmt das Abgas die zwischen den Armen der Rekuperatorsterne liegenden Räume. Durch Abschalten eines Teiles der Luftrekuperatoren, unter verstärkter Zufuhr zu den nicht abgeschalteten Rekuperatoren, wird die Austrittstemperatur der Abgase unmittelbar beeinflußt. Mit Hilfe dieser Maßnahme läßt sie sich innerhalb gewisser Grenzen sehr genäu einregeln.With constant recuperative preheating of the lean or mixed gas the air recuperators can be switched off at will within wide limits, as the combustion air passes through the superheater chambers inside the not flamed Heating flues are sufficiently preheated before they are combined with the heating gas. As has already been mentioned, the exhaust gas flows through the between the arms of the recuperator stars lying rooms. By switching off part of the air recuperators, under amplified Supply to the recuperators that are not switched off, the outlet temperature of the Exhaust gases directly affected. With the help of this measure, it can be within regulate certain limits very precisely.

Um bei hohem Temperaturgefälle zwischen Abgas einerseits und Gas bzw. Luft andererseits mit möglichst kleinen Rekuperatoren auszukommen, wird die Ausnutzung der fühlbaren Abgaswärme innerhalb des Ofens bewußt eingeschränkt. Für die rekuperative Vorwärmung der Verbrennungsmittel genügt im allgemeinen ein Wärmeentzug, durch den die Abgase auf etwa 6oo bis 7oo° C abgekühlt werden. Bei voller Ausnutzung der Rekuperatorflächen beträgt ihre Austrittstemperatur etwa 6oo;° C und kann bei Abschalten eines entsprechenden Teiles der Luftrekuperatoren auf etwa 750° C gehalten werden. Nachdem man einmal die Abgastemperatur auf die gewünschte Höhe eingeregelt hat, bleibt sie meist unverändert. Die aus dem Ofen austretenden Abgase stellen daher ein ideales Heizmittel für Kesselanlagen, Winderhitzer, Flüssigkeitserhitzer usw. dar.In order to achieve a high temperature gradient between the exhaust gas on the one hand and the gas or Air, on the other hand, get by with the smallest possible recuperators, is the utilization the sensible exhaust gas heat inside the furnace is deliberately restricted. For the recuperative Preheating the combustion agent is generally sufficient to remove heat, through the the exhaust gases are cooled to about 600 to 700 ° C. With full utilization of the recuperator areas its outlet temperature is about 600; ° C and can be switched off when a corresponding Part of the air recuperators are kept at around 750 ° C. After one the exhaust gas temperature has been adjusted to the desired level, it usually remains unchanged. The exhaust gases emerging from the furnace are therefore an ideal heating medium for boiler systems, Air heater, liquid heater, etc.

In allen Fällen kann der Verbraucher mit einer ständig gleichbleibenden Wärmelieferung rechnen, was oft von ausschlaggebender Bedeutung ist. Beim Regenerativbetrieb dagegen hängt die Austrittstemperatur der Abgase von dem Wärmebedarf der Regeneratoren ab, der nach Zugumkehr am größten ist und mit zunehmender Aufheizung abnimmt. Dementsprechend schwankt die Abgastemperatur recht erheblich, was eine wirtschaftliche Ausnutzung der fühlbaren Abgaswärme erschwert oder unmöglich macht. Der erfindungsgemäße Gleichzugofen mit genau einregelbarer Abgastemperatur eröffnet insbesondere Hüttenkokereien ganz neue Möglichkeiten der Abwärmeverwertung.In all cases, the consumer can use a constant Calculate the supply of heat, which is often of crucial importance. In regenerative operation on the other hand, the outlet temperature of the exhaust gases depends on the heat demand of the regenerators which is greatest after the turn of the train and decreases with increasing heating. Accordingly the exhaust gas temperature fluctuates quite substantial, which is an economic one Exploitation of the sensible exhaust gas heat makes it difficult or impossible. The inventive Pull-in furnace with precisely adjustable exhaust gas temperature opens up iron and steel coking plants in particular completely new possibilities for waste heat recovery.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen senkrechten Teilschnitt in Längsrichtung der Ofenbatterie in den Ebenen 1-I, II-II und III-III der Fig. 2, Fig.2, einen senkrechten Teilschnitt in Längsrichtung einer Heizwand in den Ebenen IV-IV und V-V der Fig. i und in vergrößertem Maßstabe, Fig.3, und 4. je einen waagerechten Teilschnitt nach Linie VI-VI bzw. VII-VII der Fig. i und 2, Fig. 5 die teilweise im Schnitt gehaltene Draufsicht auf einen Gasverteilungskasten.In the drawing, an embodiment of the invention is illustrated, namely Fig. i shows a vertical partial section in the longitudinal direction of the furnace battery in the planes 1-I, II-II and III-III of Fig. 2, Fig.2, a vertical partial section in the longitudinal direction of a heating wall in planes IV-IV and V-V of FIG. i and in an enlarged view Scale, Fig. 3 and 4. a horizontal partial section each along line VI-VI or VII-VII of FIGS. I and 2, FIG. 5 shows the top view, partly in section a gas distribution box.

Die dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatents entsprechenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The parts corresponding to the embodiment of the main patent are provided with the same reference numerals.

Die oberhalb der Unterkellerung 2 des Ofens auf den kräftigen Stützpfeilern 3, ruhende dünne Platte 4. enthält zu den Luftrekuperatoren 22 führende Rohre 8, die zur Absperrung und Regelung der Luftzufuhr mit nicht gezeichneten Düsen od. dgl. versehen sind. Je vier Luftrekuperatoren 22 sind an ihren oberen Enden an einem senkrechten Kanal 25 angeschlossen, der innerhalb der nicht beflammten Heizzüge 2,6 einer Heizwand 5 liegt und seinerseits am Kopfende mit zwei abwärts führenden Kanälen 27 verbunden ist. Diese münden in die Brenner 2.8 beflammter Heizzüge 29, die mit den zugehörigen, nicht beflammten Zügen 26 die in Längsrichtung der Heizwand 5 hintereinanderliegenden Zwillingszüge bilden. Die Kanäle 25 und 27 stellen die Luftüberhitzerl:ammern 6 innerhalb der nicht beflammtenHeizzüge 26 dar.The thin plate 4, resting above the basement 2 of the furnace on the sturdy pillars 3, contains pipes 8 leading to the air recuperators 22, which are provided with nozzles (not shown) or the like to shut off and regulate the air supply. Four air recuperators 22 each are connected at their upper ends to a vertical channel 25 which lies within the non-flamed heating flues 2, 6 of a heating wall 5 and is in turn connected to two downward channels 27 at the head end. These open into the burners 2.8 of flamed heating flues 29 which, together with the associated, non-flamed flues 26, form the twin flues lying one behind the other in the longitudinal direction of the heating wall 5. The channels 25 and 27 represent the air superheaters 6 within the heating flues 26 which are not exposed to a flame.

In jeden Brenner 28 mündet ferner eine Verbindungsleitung 3o der zugehörigen Schwachgasrekuperatoren 3a und eine Starkgaszuleitung 32, die parallel zur Mittelachse des zugehörigen Sterns von Luftrekuperatoren 2'2 verlegt und unterhalb der Düsenplatte 4 an einem Gasverteilungskasten 33 angeschlossen ist. Dieser liegt lotrecht unterhalb der zugehörigen Schwachgasrekuperatoren 3i und trägt einen abnehmbaren Deckel 3.4, durch dessen Abnehmen der aus den Rekuperatoren 3,i herausgefallene Staub entfernt werden kann. Mit Kasten 3,3 ist ferner eine an den Abgaskanal 35 angeschlossene absperrbare Leitung 36 verbunden, durch die Abgas in regelbarer Menge eingeleitet werden kann. In ähnlicher Weise ist Leitung 36 wahlweise auch an die nicht gezeichnete Schwachgasverteilungsleitung oder die Außenluft anzuschließen.A connecting line 3o of the associated one also opens into each burner 28 Lean gas recuperators 3a and a high gas supply line 32, which are parallel to the central axis of the associated star of air recuperators 2'2 and laid below the nozzle plate 4 is connected to a gas distribution box 33. This is perpendicular below the associated lean gas recuperators 3i and has a removable cover 3.4, by removing it, the dust that has fallen out of the recuperators 3, i is removed can be. With box 3, 3 is also connected to the exhaust duct 35 closable line 36 connected, introduced through the exhaust gas in a controllable amount can be. In a similar way, line 36 is optionally also connected to the one not shown Connect the lean gas distribution line or the outside air.

Die nicht beflammten Heizzüge 26 jedes Zwillingspaares stehen mit Abgasrel;uperatören 3.7 in Verbindung, die zwischen den sternartig zusammengefaßten Luft- und Schwachgasrekuperatoren 22 und 31- liegen. Am unteren Ende jedes mit dem zugehörigen Abgaskanal 35 verbundenen Raumes 37 befindet sich ein Staubsack 38, der durch eine die Platte 4 durchsetzende verschließbare Öffnung 39 nach der Unterkellerung 2 hin zu entleeren ist. Die Zwillingszüge 29, 26 jeder Heizwand 5 können gegebenenfalls durch einen waagerechten Schaukanal 4o, der zur Beobachtung der Heizzüge dient, miteinander in Verbindung stehen.The non-flamed heating flues 26 of each pair of twins are connected to exhaust gas rel; superators 3.7, which are located between the star-like combined air and lean gas recuperators 22 and 31 . At the lower end of each space 37 connected to the associated exhaust gas duct 35 there is a dust bag 38 which is to be emptied through a closable opening 39 penetrating the plate 4 towards the basement 2. The twin flues 29, 26 of each heating wall 5 can optionally be connected to one another through a horizontal viewing channel 4o, which is used to observe the heating flues.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Pull-pull composite coke oven according to patent 811 583, characterized in that the heating walls (5) in such a way in twin trains (2: 9, 26) are divided that an ascending (29) and a descending train (2, (3) at the top The ends are connected to each other and only the ascending train (29) is exposed to a flame from below will.

2. Draw furnace according to claim i, characterized in that the superheater chambers (6) the combustion means lie within the non-flamed heating flues (26).

3. equalization furnace according to claim i and 2, characterized in that the Gberhitzerkatnmern only serve to heat the combustion air further.

4. equalization furnace according to claim i to 3, characterized in that the superheater chambers (6) each consist of a central one to the associated small recuperators (22) connected channel (25) and two at the head end with the middle connected channels (27) exist, which in the flamed Open the heating flues (29).

5. DC furnace according to claim i to 4, characterized in that the small recuperators (31 and 22) serving to preheat lean gas and / or air are grouped together in a star-like manner and the spaces (37) through which exhaust gas flows are located between the arms of the stars thus formed,

6. Draw furnace according to claim 5, characterized in that the strong gas feed lines (32) in the ; Center axes of the recuperator stars (22 and 31) lie.

7. equal draw furnace according to claim i to 6, characterized in that the exhaust gas flows through and with the exhaust gas ducts (35) connected spaces (37) are provided at the lower end with dust bags (38) which are emptied through closable CO openings (39). B. equal draw furnace according to claim i to 7, characterized in that perpendicular below the lean gas recuperators. (Ra) with these connected gas distribution boxes (33) with removable covers (3; 4;) are arranged. G. Draw furnace according to claim 8, characterized in that the distribution boxes (33) are optionally to be connected to the lean gas, high-gas and exhaust gas line or the outside air by means of shut-off devices which allow the relevant gaseous media to be supplied in controllable quantities. ok Operating method for leveling furnaces according to Claims 1 to 9, characterized in that the outlet temperature of the exhaust gases leaving the ducts (3 1 5) is to be regulated by switching off a corresponding part of the air recuperators (22). il. Method according to claim 10, characterized in that by appropriately dimensioning the small recuperators (22, Sri and 37), the exhaust gas temperature when all recuperators are used is about 60 ° C and can be increased to about 7.510 ° C by switching off air recuperators (22) accordingly .