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Ofen zur Erzeugung von Gas und Koks Die Erfindung bezieht sich auf
einen sogenannten halbgeteilten Ofen; das ist ein batterieweise angeordneter Ofen
zur Erzeugung von Gas und ILoks mit zwischen den waagerechten Kammern angeordneten
Reihen von Heizzügen, die mit in der Kammerachse sich erstreckenden Reg:eneratoren
(Ouerregeneratoren) zusammenwirken und ebenso wie diese senkrecht beaufschlagt werden,
wobei die Heizzüge und die ihnen entsprechenden Regeneratorräume umnittAbar übereinander
angeordnet sind, wofür auch der Ausdruck Parallelschaltung gebraucht worden ist.
Die Besonderheit des halbgeteilten Ofens bestellt nun darin, daß die nach der MascIiinenseite
zu liegenden Heizzüge mit den darunter befindlichen Regeneratorabteilen eine Gruppe
bilden., während die nach :derKoksseite zu liegenden Heizzüge und Regeneratorabteile
eine zweite Gruppe bilden und diese beiden Gruppen irn 7.ugw--chsel derart zusammenarbeiten,
daß in jeder Halbperiode in der einen Gruppe die Vorwärmung von Luft oder Luft und
Schwachgas und die Verbrennung erfolgt, während in der anderen Gruppe die verbrannten
Gase zur Speicherung der Wärme benutzt «-erden; dabei sind die Heizzüge beider Grupp:n
sämtlich an einen. oberen waagerechten Kanal angeschlossen:. durch den die Verbrennungsgase
ständig von -der einen Ofengruppe zur anderen geleitet werden, und zwar in einer
von: Halbperiode zu Halbperiode wechselnden Richtung.
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Dieser sogenanete halibgeteilte Ofen hat vielfach Anwendung gefunden,
und zwar allgemein in der Form, daß von der Maschinenseite i:er oder von der
Koksseite
her die vorzu-#värmenden Verbrennungsstoffe in einen bis etwa zur Ofenmitte reichenden
Regeneratorsohlkanal eingeleitet und aus eben diesem Regeneratorsohlkanal nach der
Koks- bzw. Maschinenseite die verbrannten, Gase abgezogen werden. Durch seine grundsätzliche
Trennung der auf Vorwärmung stehenden und der zur Aufnahme der Abhitze aus den verbrannten
Gasen dienenden Regeneratoren bietet die genannte Ofenbauart einen sicheren Schutz
dagegen, daß Übertritte zwischen Vorwärme- und Abhitzeregeneratoren erfolgen, die
durch eine etwa in der Ofenmitte in der Batterielängsrichtung durchlaufende Wand
voneinander getrennt sind. Auch sonst ist der Betrieb des halbgeteilten Ofens übersichtlich
und einfach, so daß er eine weite Verbreitung gefunden hat.
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Ein Nachteil dieser Ofenbauart besteht darin, daß bei der angegebenen
Zu- und Abführung der vorzuwärmenden Verbrennungsmittel und der Abgase die Heizwände
ungleichmäßig beaufschlagt werden. Nach den bekannten Strömungsgesetzen gilt nämlich
für ein Rohr, an das eine Reihe von Abzweigleitungen angeschlossen und das nur an
einem Ende offen ist, folgendes: Wird durch die Öffnung Gas in das Rohr eingeführt,
so werden die weiter von der Offnunig entfernt liegendenAbzweigleitungenr stärker
beaufschlagt als die näher an der Öffnung liegenden. Wird durch .die Öffnung Gas
aus dem Rohr abgesaugt, so ist die Saugwirkung bei den näher an der Öffnung liegenden
Abzweigleitungen größer als bei den entfernter liegenden. Bei dem halbgeteilten
Ofen, sind nun vier solche einseitig geöffneten Gasverteilungs- bzw. -sammelrohre
vorhanden, nämlich der Regeneratorsohlkanal auf der Maschinenseite, der Regeneratorsohlkanal
auf der Koksseite und der sogenanute obere Horizontalkanal, d. h. der Verbindungskanal,
an den die oberen Auslässe aller Heizzüge angeschlossen sind, und zwar dieser obere
Horizontalkanal, von der Trennwand zwischen aufbremnendern und abbrennendem Zug
aus sowohl nach der Maschinenseite als auch nach :der Koksseite zu gesehen. In den
Strömungsschemata nach Abb. 6 und 7 ist das deutlich zu erkennen. Die Länge .der
senkrechten Pfeile soll sinnbildlich die Menge der gasförmigen Medienveranschaulichen,
welche die einzelnenTeilräume der Regeneratoren und die Heizzüge durchströanen.
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Das Schema nach Abb. 6, das der Strömung in dem bekannten halbgeteilten
Ofen entspricht, zeigt zunächst die Wirkung des auf der mit Einströmung arbeitenden
Ofenhülfte, beispielsweise der Maschinenseite, liegenden Sohlkanals unterhalb des
zugehörigen Regenerators als Verteilleitung. Sie ruft eine stärkere Beaufschlagung
der nach der Ofenmitte zu gelegenenTeilräume des Re@generators hervor. Auf der gleichem
Ofenhälfte dient der oberhalb der Heizzüge angeordnete Horizontalkanal als Sammelleitung.
Dabei ergibt sich eine erhöhte Beaufschl.agungder nach der Ofenmitte zu liegenden
Heizzüge. Beim Übertritt,der ,durchfließendem Gase auf die mit AusstrÖmunig arbeitende
Ofenhälfte, in diesem Fall die Koksseite, wirkt der Horizontalkanial als Verteilleitung.
Das bedingt eine stärkere Beaufschlagung der nach dem Ofenkopf oder -ende zu liegendenf
Heizzüge. Die geschilderte Wirkung des Horizontalkanals tritt bei jedem halbgeteilten
Ofens ein und kann durch zusätzliche Strömungswiderstände, wie Regelschieber od,
dgl., wohl vermindert, aber niemals aufgehoben werden.
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Aus, dem mit Ausströmung arbeitenden Regenerator treten die Abgase
in den zugehörigen SohlkanaL über, der auf dieser Ofenhälfte als Sammelleitung wirkt.
Dabei ergibt sich eine bevorzugte B-eaufschlagung der näher an der Sohlkanalöffnung,
d. h. mehr nach dem Ofenkopf zu liegendem Regeneratorteilräume.
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-Bei der Beheizung vom der Maschinenseite zur Koksiseitedrängen sich
also die Gase gleichsam auf der Maschineniseite an die Mittelwand, auf der Koksseite
arm dem Ofenkopf. Verfolgt man bei der Zufuhr der vorzuwärmenden Verbrennungsmittel
von der Koksseite und den Abzug der verbrannten Gase vom der Maschinenseite den
Weg der Gase in gleicher Weise, so, ergibt sich, d'aß während' der anderer! Halbperiode
die Gase .sich auf, der Koksseite gegen die Mittehvarnd, auf der Maschinenseite
gegen den Ofenkopf hin drängen. Ohne Verwendung zusützlicherRegelmittel ist also
:dieBeheizung des Ofens ungleichmäßig, indem die Heizzüge mit ungleichen Gas- und
Luftmengen beaufschlagt werden; diese Ungleichmäßigkeit wird noch dadurch gesteigert,
diaß in denjenigen Teilen des Regenerators, indenen durch stärkere Beaufachlagumg
ein höherer Wärmeentzug stattfindet, die verbrannten Gase in geringerer Menge strömen.
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Diese Besonderheiten des halbgeteilten Ofens haben dazu. geführt,
daß er unter den für Großraumkammeräfen in Frage kommenden Systemen nicht mehr an
erster Stelle steht. Hier setzt nun dieErfindung ein. Sie hebt dieUngleic'hmäßigkeiten
der Beaufschlagung von Heizzügen und Regeneratorabteilen beim halbgeteilter! Ofen,
weitgehend dadurch auf, daß sie eine andere Zufuhr der vorzuwärmenden Verbrennungsstoffe
und einen anderen Abzug der verbrannten Gase vorsieht. Sowohl die Zufuhr als, auch
der Abzug der Verbrennungsstoffe soll irr .die Regeneratorso'hlkanäle bzw. aus denselben
vom der Ofenmitte aus erfolgen.
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Das Strömungsschema nach Abb. 7 zeigt die sich hierbei ergebenden
Verhältnisse. Man erkennt daraus, daß der obere Horizontalkanal bezüglich der Beaufschlagung
der Heizzüge genau so wirkt wie bei denn bekannten Ofen mach Abb. 6. Im Gegensatz
zu -diesem rufen aber .die Sohlkanäle eine umgekehrte Regeneratorbeaufschlagung
hervor. In der mit Einströmung arbeitenden Ofenhälhte werden nämlich die nach dem
Ofenkopf zu gelegenen Teilräume und in der anderen Hälfte die nach der Ofenmitte
.l i egen@denTeilräume stärkerbeaufschlagt. Die Unigleichmäßigkeit sowohl der Regeneratorwie
derHeizzugbeaufschlagung bleibt alsobestehen, aber, und darin liegt die Erfindung,
die beiderseitigen Ungleichmäßigkeiten kompensieren sich gegenseitig. Im ganzen
gesehen wird auf diese Weise sowohl auf der aufströmenden wie auf der
abströmenden
Ofenhälfte :ine selbsttätige gleichmäßige Verteilung der Verbrennungsmittel auf
die einzelnen Heizzüge bewirkt, so daß die Verwendung zusätzlicher Regelmittel nicht
mehr erforderlich ist.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil des neuen Ofens besteht darin, daß
Übertritte zwischen aufbrennenden und, abbrennenden Medien in. den Regeneratoren
ausgeschlossen sind, so d@aß in diesen höhere Gasgeschwindigkeiten angewandt werden
können:, wodurch -der Wärmeübergang beträchtlich erhöht wird und eine erhebliche
Verbilligung des Ofens durch kleinere (niedrigere) Regeneratorräume ermöglicht wird:.
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Falls der Ofen nicht als sogenannter Unterbrennerofen mit einer gesonderten
Unterkellerung gebaut ist, setzt die Anwendung der Erfindung voraus, daß in etwa
Ofenmitte ein in B,atteriel.ängsrichtung durchlaufender Gang angeordnet ist, in
dem die Umstellventile und .die zu ihrer Bedienung erforderlichen Einrichtungen
untergebracht sind. Unterhalb eines derartigen Ganges wird zweckmäßig auch, genügend,
isoliert, der Sammelkanal für .die verbrannten Gase untergebracht. Durch hinreichendr2
Belüftu.n.g muß dafür gesorgt werden, daß die Temperatur in diesem Gang nicht denjenigen
Grad überschreitet, bei dem ein Aufenthalt vorn Bedienungsleuten nicht mehr möglich
ist. Andererseits bietet das Vorhandensein einer erhöhten Teinperatur in diesem
Gang eine Sicherheit dagegen, daß Kondensationen, der in den Verbrennungsgasen enthaltenen
Bestandteile, .die bekanntlich des öfteren zuVerschmutzungenAnliaß geben, stattfinden.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt durch die Heizwand und Regeneratoren,
Abb. 2 einen teilweisen senkrechten Schnitt senkrecht dazu entsprechend der Schnittlinie
II-11 von Abb. i, Abl@. 3 bei einer anderen Ausführungsform einen der Abb. i entsprechenden
teilweisen Schnitt durch die Heizwand.
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_@.lyl>. q. denn der Abb. Z entsprechenden teilweisen Schnitt in der
Kammerlängsrichtung, Ab.b. 5 einen Schnitt durch die unteren Teile der Heizzüge
und die Regeneratoren im mittleren, Teil des Ofens bei einer dritten Ausführungsform,
Ab:b.6 ein Strömungsschema des bekannten halbgeteilten Ofens und Abb. 7 das Strömungsschema
des Ofens nach der Erfindung.
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Durch d.ie Ofenlängswände i werden die waagerechten Ofenkammern 2
von den Heizzügen 3 und diese untereinander durch die Heizzugquerwände d getrennt.
Unterhalb jeder Reihe von Heizzügen 3 befinrdet sich ein Paar von Regeneratoren
5 und 6, welche vom Ofenkopf etwa bis zur Mitte reichen und welche abwechselnd zur
Vorwärmung der Verbrennungsmittel und zur Aufnahme dier Abwärme aus den verbrannten
Gasen dienen. Die Regeneratorkammern 5 und 6 sind. durch Verbindungskanäle 7 mit
den Heizzügen verbunden, ihre unteren Auslässe münden. in die Regeneratorsohlk#anäle
B. Der bisher gschil.derte Aufbau ist allen sogenannten hallbgeteilten Regeneratoren
eigentümlich. Dabei wird in der einen Halbperiode in die Regeneratorsohlkanäle 8
der einen Ofenseite das vorzuwärmende Verbrennungsmittel, nämlich die Luft (bei
Starkgasbeheizung) oder Luft und Schwachgas (bei Schwadhgasbeheizung), eingeleitet,
und .auf der anderen, Ofeniseite wurden die verbrannten Gase aus diesen Kanälen
8 abgezogen,. Einer "er Hauptvorteile des halbgeteilten Ofens besteht darin, @daß
,sämtliche Regeneratoren der einem Ofenseite in aufsteigender, sämtliche Regeneratorern
der anderen Ofenseite in absteigender Richtung hzaufsc'hlagt sind. Dabei erfolgte
bisher die Zuführung der Verbrennungsmittel in die Regeneraborsohlkanäle und der
Abzug der verbrannten. Gase aus den!s,el:ben von den Ofenköpfen her.
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Das Neue der Erfindung besteht nun darin, daß die Ein- und Ausläss,°
der Regeneratorsohlkanäle 8 sieh nicht an :den: Ofenköpfen befinden, sondern in
der Mitte des Ofens. Hier ist bei der Ausführungsi-orm nach Abb. i ein. in .der
Batterielängsrichtung durchlaufender Gang g vorgesehen, und unterhalb dieses Ganges
befindet sich der Abhitzekarnal io. Durch Anordnung der üblichen Abhitzrev entile
i i werden die Kanäle 8 abwechselnd an den Abhitzekanal io oder an die Außenluft
bzw. an die zu der SchwachgasverteilungsIeitung 13 führenden Rohre 12 angeschlossen.
Brei der in Abb. i durch die Pfeile angedeuteten Strömung der Medien sind bei der
links, befindlichen Ventilreihe die Luftklappen und die Schwachgashähne in den Röhren
12 geöffnet, so daß die noch nicht zur Vereinigung gebrachten: Verbrenrnungsmedien
in den Regeneratoren 5 und, 6 der linken Ofenhälfte aufsteigen, dann durch die Kanäle
7 in der linken Ofenhälfte in die dort befindlichen Heizauge 3 strömen und zur Verbrennung
kommen. Von hier gelangen die Gase in den oberen Horizontalkanal 14, worauf sie
in den Heizzügen 3 der rechten Ofen ih.;älfte und durch die Regeneratoren 5 und
6 der rechten Ofenhälfte und die hier befindlichen Regeneratorsohlkanäle 8 in den
Abhitzekanal. io gelangen.
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Im Fall der Starkgasbeheizung wird dieses jeder Ofenhälfte durch,
besondere Leitungen, 15 zugeführt, di" über aufsteigende Rohre 16 mit den unterhalb
jeder angeordneten Kanälen 17 in Verbindung stehen, an die die in, die Heizzüge
3 mündenden Brenner 18 angeschlossen sind.
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Während der Bedienungsgang g bei der Ausführungsform nach Abb. i in
die Regeneratorräume hin ;ichgezogen ist und diese daher nach der Ofenmitte zu eine
gewisse Abschrägung haben, sind bei der Ausführungsform nach Abb. 3 Gänge ig beiderseits
des auch hier vorgesehenen Abhitzekanals io angeordnet. Die mittlere Trennwand 2o
der Regeneratoren läuft hier senkrecht durch. Die Anschluß@rohre 2i für die Zuführung
der vorzuwärmenden@ Verbrennungsmittel zu den Regeneratoren und die Abführung der
verbrannten Gase
aus- denselben münden hier senkrecht von unten.
in eile Regeneratorsohlkanäle B. In diesen Rohren sind wieder Ventile io vorgesehen.
Durch :diese kann wahlweise Luft oder aus den Verteilungsrohren 2:2 Schwachgas zugeführt
werden. Bei dieser Ausführungsform geschieht die Zuführung des Starkgases von .den
her. Die hierfür dienenden Kanäle 23 sind hier seitlich der Heizzüge nach der Sohle
der Ofenkammer zu angeordnet.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 sind zwei gemauerte Kanäle 2'q.
und 25 vorgesehen, die über entsprechende Rohre 21 wieder mit den Regeneratorsoihlkan@älen
8 verbunden sind. Jeder der Kanäle dient in der einen Halbperiode zur Zuführung
der Verbrennungsluft, in, der anderen, Halbperiode zur Abführung der verbrannten
Gase. Die Verbindung zwischen :dem Kanälen :24, 25 einerseits und denjenigen Regenieratorkammern
5 bzw. und 6, die ausschließlich zur Luftvorwärmung dienen, braucht daher währ end
.des Betriebes nicht unterbrochen zu wenden, wodurch .sich eine wesentliche Einsparung
an Ventilen ergibt. Falls ein derartiger Ofen lediglich zur Beheizung mit Starkgas
vorgesehen ist, das .durch die Leitung 26 zugeführt wird., ist eine Umstellung durch
Ventile, die in dem unterhalb des Ofens befindlichen Gang vorhanden sein müßten,
nicht erforderlich., denn das An- und! Abstellen der Leitungen 26 kann, vom Endre
der Batterie aus erfolgen, weil das, eine der Rohre 26 nur zur Zuführung des Starkgases
zur Koksseite, das andere nur zur Zuführung des Starkgases zur Maschinenseite dient.
27 sind die Schwachgasleitungen, von denen Auslässe unmittelbar- in die Regeneratorsdh@lkanäle
8 führen. Auch hier genügt, ebenso wie bei .dien Starkgaszuführtingsleitungen, die
Anordnung von: Regulierorganen, während die Umstellung vom Ende der Batterie aus:
von einem Schwachgasstrang zum anderen erfolgen, kann.