DE889435C

DE889435C - Method and device for heating horizontal chamber furnaces

Info

Publication number: DE889435C
Application number: DED10410A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Phil Gras
Original assignee: Didier Kogag Hinselmann Koksofenbau und Gasverwertung AG; Gasverwertung AG
Current assignee: Didier Kogag Hinselmann Koksofenbau und Gasverwertung AG; Gasverwertung AG
Priority date: 1951-10-14
Filing date: 1951-10-14
Publication date: 1953-09-10

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Beheizung waagerechter Kammeröfen Die großen Vorteile der gleichbleibenden Beflammung eines Ofens für die Erzeugung von Koks und Gas mit waagerechten Kammern bei rekuperativer Vorwärmung der Heizmittel, Luft und Heizgas, gegenüber der wechselnden Belammung bei. regenerativ betriebenen Öfen werden eingeschränkt :durch die im Rekuperativbetrieb bishe praktisch nicht erzielte ebenso günstige Anunutzung der Wärme der Abgase unmittelbar für den eigenen Ofen wie beim regenerativ betriebenen Ofen. Die bekannte Anordnung ider unter den Kammern liegenden Reikuperatoren, .die dadurch vor Wärmeabstrahlung weitgehend geschützt sind, ist so, daß jeder Heizmitteleintritt und jederAbgasaustritt der Heizzüge an je einen Heizmittel oder Abgas führenden Rekuperationskanal angeschlossen ist. ,jede Zuführungsstelle der Heizzüge in der 13eizwand kann dadurch im kalten Strom geregelte Nfengen Verbrennungsstoffe erhalten, und ebenso können' die --'#bgasstrbmungen für jeden Heizzug bei niedriger Temperatur geregelt werden. Bei dieser sehr vorteilhalten Anordnung im Beheizumgssvstem eines Koksofens konnte die Wärme der Ab- gas-, bisher nicht so günstig für die Vorwärrnung der Heizmittel ausgenutzt werden, wie dies bei regenerativ beheizten Öfen möglich ist. Die Länge der vielen Rekuperationskanäle ist praktisch beschränkt. Eine bedeutende Verlängerung der Kanäle über das übliche Maß hinaus und eine dadurch erzielbare größere Bemessung der Wärme übertragenden Flächen, um trotz der niedrigen T'emperatur noch eine gute Wärmeübertragung zu erhalten, ist nicht durchführbar, weil übergroße, teure Gebilde entstehen würden.Method and device for heating horizontal chamber furnaces The great advantages of the constant flame exposure of a furnace for the production of coke and gas with horizontal chambers with recuperative preheating of the heating medium, air and heating gas, compared to the alternating exposure to flame. Regeneratively operated ovens are restricted: due to the fact that in recuperative operation, the use of the heat of the exhaust gases is just as beneficial for one's own oven as in the case of regeneratively operated ovens. The known arrangement of the recuperators located under the chambers, which are thereby largely protected from heat radiation, is such that each heating medium inlet and each exhaust gas outlet of the heating flues is connected to a recuperation duct carrying heating medium or exhaust gas. Every feed point of the heating flues in the heating wall can thus receive controlled amounts of combustion materials in the cold flow, and likewise 'the -'# gas flows for each heating flue can be controlled at low temperature. In this very beneficial in keeping arrangement Beheizumgssvstem a coke oven, the heat of the exhaust gas could so far not be as low exploited for Vorwärrnung of the heating means, as is possible with renewable fired furnaces. The length of the many recuperation channels is practically limited. A significant lengthening of the channels beyond the usual dimension and a larger dimensioning of the heat-transferring surfaces that can be achieved thereby in order to still obtain good heat transfer despite the low temperature is not feasible, because oversized, expensive structures would arise.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beheizungsverfahren für Öfen der bekannten, vorstehend beschriebenen Art, bei dem mit einfachen Mitteln eine wesentlich über das bisher in den üblichen Rekuperatoren erreichte Ausmaß der Wärmerückgewinnung hinausgehende Ausnutzung der Abgaswärme erfolgt. Die Erfindung besteht darin, die jedem Heizzug zukommen Iden- Mengen Verbrennungsstoffe, Heizgas und Luft, durch aus einem Heizzug kommende Abgase in Rekuperationskanälen zu erhitzen, die Heizstoffe aber vor ihrem Eintritt in diese Rekuperationskanäle in einer zweiten Rekuperation vorzuwärmen, wobei immer die Abgase mehrerer Heizzüge für die Vorwärmung' der der gleichen Anzahl Heizzüge zukommenden Gesamtmengen .der einzelnen Heizmittel dienen. Die Heizmittel werden also in, auf ,die Heizzüge verteilten Mengenlurch die höher temperierten Abgase in Rekuperationskanälen einzeln erhitzt, und die bereits, aber nicht vollständig ausgenutzten Abgase mehrerer Heizzüge zusammen wärmen die diesen Heizzügen zukommende .Menge Heizmittel vor deren Eintritt in die mit den höheren Abgastemperaturen arbeitende Rekuperation in den Gesamtmengen in einer zweiten Rekuperation vor.The present invention relates to a heating method for ovens of the known, above-described type, in which a simple means significantly above that so far in the usual Recuperators achieved Exhaust gas heat is utilized beyond the extent of the heat recovery. the Invention consists in the id quantities of combustion materials that go to each heating flue, Heating gas and air, through exhaust gases coming from a heating flue in recuperation channels to heat, but the heating materials before they enter these recuperation channels to preheat in a second recuperation, always with the exhaust gases from several heating flues for preheating 'the total quantities of the same number of heating flues serve individual heating means. The heating means are thus distributed in, on, the heating flues The higher temperature exhaust gases are individually heated in recuperation channels by the quantity, and the already but not fully used exhaust gases from several heating flues together warm the amount of heating medium coming to these heating flues before they enter the Recuperation working with the higher exhaust gas temperatures in the total quantities in a second recuperation.

Das Volumen der Abgase beim Eintritt in die erste Rekuperation ist sehr groß, und die den Raum ganz erfüllenden Abgase bestreichen alle Flächen des Rekuperationskanals. Je stärker die Abgase bei ihrem Strämen .durch die Kanäle abkühlen, desto geringer wird ihr Volumen, und die Wände der im Querschnitt gleichen Rekuperationslcanäle wenden nicht mehr in der ganzen Ausdehnung so innig berührt wie im heißen Teil des Kanals. Dadurch wird der Wärmeübergang geringer. Wird nun die Menge der Abgase vergrößert, bei entsprechender Kanalbemessung im zweiten Rekuperator, welcher baulich unabhängig ist vom ersten Rekuperator, so wird dort auch für die niedrige Temperatur eine intensive Berührung der Abgase mit der gesamten wärmeübertragenden Fläche erzielt. Demnach werden ähnliche @Vär-meübergangsverhältni.sse geschaffen, wie sie im ersten Rekuperator bei den höheren Temperaturen vorliegen. Entsprechend ist auch die Wärmeaufnahme durch ,die Heizmittel. Die Regelung der Heizmittel und der Abgase im zweiten Rekuperator erfolgt bei praktisch kalter Strömung der Stoffe, und es verbleibt noch eine Strömungsregelung der Teilmengenv orerhitzung, z. B. beim Eintritt des Heizmittels in die hierfür bestimmten Kanäle der ersten Rekuperation bei niedriger Temperatur.The volume of the exhaust gases when entering the first recuperation is very large, and the exhaust gases, which completely fill the room, cover all surfaces of the Recuperation channel. The more the exhaust gases cool down as they flow through the ducts, the smaller its volume and the walls of the recuperation channels with the same cross-section turn no longer so closely touched in the whole extent as in the hot part of the Canal. This reduces the heat transfer. If the amount of exhaust gases is now increased, with appropriate duct dimensioning in the second recuperator, which is structurally independent is from the first recuperator, there will also be an intensive one for the low temperature Contact of the exhaust gases achieved with the entire heat-transferring surface. Therefore similar @ Vär-meübergangsbedingungen, created as in the first recuperator exist at the higher temperatures. The heat absorption is also corresponding through, the heating means. The regulation of the heating medium and the exhaust gases in the second recuperator takes place when the flow of the substances is practically cold, and there is still flow control the partial quantity preheating, e.g. B. when entering the heating medium in this certain channels of the first recuperation at low temperature.

Die Heizzüge einer Heizwandkönnen in kleineren oder größeren Gruppen bis zu sämtlichen Heizzügen einer Heizwand zusammengefaßt werden. Als besonders vorteilhaft ergibt sich die Zusammenfassung der Heizzüge einer Heizwandhälfte. Bei dieser Ausführung ergeben sich nur zwei Erstrekuperatoren, während bei anderen Gruppierungen so viele Rekuperato'ren anzuordnen sind, als He.izzu:ggruppen gebildet werden.The heating flues of a heating wall can be in smaller or larger groups can be combined up to all heating flues of a heating wall. As special the combination of the heating flues of one heating wall half is advantageous. at this version results in only two first crouperators, while other groupings as many recuperators are to be arranged as heating groups are formed.

Zur Durchführung -des Behe.izun gsverfahrens werden die Kanäle der heißgehenden Rekuperation an unterhalb liegende Sammelkanäle angeschlossen, die voneinander getrennt, jeweils für die ve.rschiedenen Stoffe dienen. Die Ab'gasrekuperationskan.äle einer Heizzuggruppe werden an den Abgaassammelkanal angeschlossen, während die Luft- und Heizga.szüge von anderen Sammelkanälen gespeist werden. Diese Samme'llaanä 1e sind mit entsprechenden Zügen für Heizgas, Luft und Abhitze der zweiten bei niedrigerer Temperatur arbeitenden Rekuperation verbunden. .To carry out the heating process, the channels of the hot recuperation connected to the collecting ducts below separated from each other, each used for the different substances. The exhaust gas recuperation channels a heating flue group are connected to the exhaust gas collecting duct, while the air and heating gas trains are fed from other collecting ducts. This Samme'llaanä 1e are with corresponding trains for heating gas, air and waste heat of the second at lower Temperature working recuperation. .

Der Baustoff der wärmeübertragenden Wände der ersten Rekuperation wird durch die hohe Temperatur deren Abgase bestimmt. Man wird einen feuerfesten Baustoff wählen. Allerdings haben solche Baustoffe nur ein geringes Wärmeleitvermögen. Man kann für die zweite Rekuperation den gleichen Baustoff nehmen. Wird aber ein. Baustoff gewählt, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt, so kann der Wärmeübergang bei geringer Länge der Kanäle bedeutend gesteigert werden. Die niedrige Temperatur ermöglicht auch die Verwendung von Metallen als Baustoff, z. B. Eisen.The building material of the heat-transferring walls of the first recuperation is determined by the high temperature of their exhaust gases. One becomes a refractory Choose building material. However, such building materials only have a low thermal conductivity. You can use the same building material for the second recuperation. But it will be a. Building material selected that has a higher thermal conductivity, so the heat transfer can be increased significantly if the length of the canals is short. The low temperature also allows the use of metals as building materials, e.g. B. iron.

Bei Anwendung von metallenen, insbesondere eisernen Wärmeaustauschwänden ist es erforderlich, darauf zu achten, daß der Taupunkt der Abgase nichterreicht wird. Dies gilt hauptsächlich bei einer Beheizung mit wasserstoffreichen Gasen, z. B. Starkgas. An den Wänden liegt die Temperatur bedeutend niedriger als in der Mitte der Kanäle, so daß bei weitgehenderWärmeausnutzung das Abgas zu tief kühlen kann, wodurch korrodierende . Wasserahscheidungen an den !Metallwänden entstehen. Dies kann vermieden werden, wenn man die Kühlluft der Ofenfundamente als Verbrennungsluft für den Ofen verwendet und diese bereits angewärmte Luft in die Kanäle der Metallrekuperation einführt. Man erreicht dadurch auch noch eine Rückführung der Ofenstrahlwärme fü'r den Ofen., Hierzu werden die Fundamentkühlkanäle einzeln oder in Gruppen an die Luftvorwärmnezüge(derZweitrekuperatiGnungesdhlossen. Die :Wärmeübertragung kann man noch erhöhen, indem man in den Rekuperationskanälen der zweiten Rekuperation die Strömung beeinflussende Einbauten anärdnet. Man kann z. B. in Abständen Prallkörper in die Kanäle einsetzen oder Le.itkörpe'r anordnen, welche die strömenden Stoffe in wirbelnde oder besonders gerichtete Strömung bringen, die für eine gute Würmeübertragung günstig ist.When using metal, especially iron, heat exchange walls it is necessary to ensure that the exhaust gases do not reach the dew point will. This mainly applies to heating with hydrogen-rich gases, z. B. Strong gas. The temperature on the walls is significantly lower than in the In the middle of the ducts, so that the exhaust gas cools too deeply when the heat is extensively utilized can causing corrosive. Separation of water occurs on the metal walls. This can be avoided if the cooling air from the furnace foundations is used as combustion air used for the furnace and this already warmed air into the channels of metal recuperation introduces. This also achieves a return of the furnace radiant heat for the furnace. For this purpose, the foundation cooling ducts are connected individually or in groups to the Luftvorwärmnezüge (the second recuperation included. The: heat transfer can you can increase it by going into the recuperation channels of the second recuperation the flow influencing fixtures and fittings. You can z. B. at intervals impact body insert into the channels or arrange Le.itkörpe'r, which the flowing substances bring them into a swirling or specially directed current, which is essential for a good worm transfer is cheap.

Die zweite Rekuperation kann man unterhalb der ersten Rekuperation im Ofenkörper einbauen. Zweckmäßig ist jedoch eine Anordnung "der zweiten Rekuperation an der Ofenaußenseite, zwischen Ofenkörper und Rauchkanal. Hierbei werden die Sammelkanäle bis zurAußenwand geführtundunter Freihaltung einer Bedienungsmöglichkeit dieser für ein Regeln der strömenden Stoffe der ersten Rekuperation durch die Sammelkanäle hindurch mit den korrespondierenden Kanälen der zweiten Rekuperation auf kurzem Wege verbunden.The second recuperation can be done below the first recuperation install in the furnace body. However, an arrangement "of the second recuperation" is expedient on the outside of the furnace, between the furnace body and the smoke duct. Here are the collective channels up to the outer wall and keeping one operating option free for regulating the flowing substances of the first recuperation through the collecting channels through with the corresponding channels of the second recuperation for a short time Paths connected.

Bei einer Beheizung des- Ofens mit Starkgas wird dieses .den Heizzügen ohne vorherigen Durchgang durch die Rekuperationskanäle zugeführt. Vorgewärmt wird .dann nur die Luft in allen Vorwärmungsakan.älen bzw. Erhitzungskanälen der beiden Rekuperationen. Die Zeicbnun.g veranschaulicht die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel.When the furnace is heated with high-strength gas, this becomes the heating flues supplied without prior passage through the recuperation channels. Is preheated .then only the air in all preheating channels or heating channels of the two Recuperation. The drawing illustrates the invention one embodiment.

Abb. i zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch den vorderen Teil eines waagerechten rekuperativ betriebenen Koksofens, Abb.2 einen senkrechten OOuerschnitt durch d,@esen Ofen nach der Linie a-b der Abb. i, Abb. 3 einen senkrechten Querschnitt durch die Z weitrekuperation nach der Linie c-d der Abb. i. Zur Beheizung der Kammern i ist Schwachgas vorgesehen. Die Heizmittel, Luft und Schwachgas, sowie das Abgas nehmen dabei folgende Wege. Als Verbrennungsluft dient die in den Fund.amentkühlQ#:an,älen 2 -bereits angewärmte Luft, die über die Sammelleitung 3 in den zweckmäßig metallenen Zweitrekuperator durch die Leitung eingeführt wird. Nach Durchströmen der Kanäle .5 dieses Rekuperators tritt sie in die O.fensohlkanäle 6 über und wird aus :diesen auf die einzelnen, jedem Reizzug 7 zugeardne.ten Luftrekuperatoren 8 des Erstrekuperators verteilt. Aus diesen Rekuperatoren tritt sie :durch die Düsen 9 in die Heizzüge 7 aus.Fig. I shows a vertical longitudinal section through the front part of a horizontal recuperative coke oven, Figure 2 a vertical cross-section through d, @ esen furnace along the line a-b in Fig. i, Fig. 3 is a vertical cross-section by the second recuperation along the line c-d in Fig. i. For heating the chambers lean gas is provided. The heating medium, air and lean gas, as well as the exhaust gas take the following routes. The air in the foundation is used as the combustion air 2 -Already warmed air, which via the manifold 3 in the appropriate metal Second recuperator is introduced through the line. After flowing through the channels .5 of this recuperator it enters the O.fensohlkanäle 6 and is from: these to the individual, each stimulus train 7 zueardne.ten air recuperators 8 of the primary kuperator distributed. It emerges from these recuperators: through the nozzles 9 into the heating flues 7 off.

Das aus der vor 'dem Ofen bzw. der Zweitrekuperation entlang geführten Schwachgasleitung io für die einzelne Heizwand entnommene Schwachgas wird durch die Anschlußleitung i i in den Zweitrekuperator eingeführt, durchströmt in diesem die Kanäle 12 und tritt in die Sohlkanäle 14 über, von denen aus das Gas auf die Schwachgasrekuperatoren 15 des Erstrekuperators verteilt wird. Aus diesen Rekuperatoren tritt es durch die Düsen @i.6 in die Heizzüge 7 aus.The one from before 'the furnace or the second recuperation along Lean gas line io for the individual heating wall removed lean gas is through the connecting line i i introduced into the second recuperator, flows through in this the channels 12 and passes into the bottom channels 14, from which the gas on the Lean gas recuperators 15 of the primary recuperator is distributed. From these recuperators it exits through the nozzles @ i.6 into the heating flues 7.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Heizzüge, ein aufwärts und ein abwärts beflammter Heizzug, zu einer Gruppe zusammengefaßt. Die im aufwärts beflammten Heizzug zur Verbrennung gekommenen Heizmittel verlassen den abwärts beflammten Heizzug an dessen Sohle als Abgas durch die Düsen 17. Die Abgase durchströmen die Abgasrelcuperatoren 18 des Erstrekuperators, treten in die Sohlkanäle i9 über und werden aus -diesen Kanälen mengenmäßig geelt dem Zweitrekuperator zugeführt. Sie s samm durchströmen diesen kekuperator in den Kanälen 2o und werden nunmehr dem Rauchikanul 113 zugeführt.In the illustrated embodiment, two heating flues, an upward and a downward flamed heating flue, are combined to form a group. The heating means that came to combustion in the upward flamed heating flue leave the downward flaming flue at its bottom as exhaust gas through the nozzles 17. The exhaust gases flow through the exhaust gas relcuperators 18 of the primary recuperator, enter the bottom channels i9 and are fed from these channels to the second recuperator in terms of quantity . They s samm flow through these kekuperator in the channels and the 2o Rauchikanul 113 will now be supplied.

Auf ihrem ganzen Wege vom Eintritt der Heizmittel, Schwachgas und Luft, in den Zweitrekuperator und Austritt der Abgase aus diesem Rekuperator bis zu den Düsen am Fuß der Heizzüge stehen Heizmittel "und Abgas im Wärmeaustausch, wobei die Rückgewinnung der Abgaswärme in der erfindungsgemäßen Weise vorteilhaft zur Vorwärmung der Heizmittel ausgenutzt wird. Die benötigten Heizmittelmengen können bei ihrem Eintritt in den Zweitrekuperator geregelt werden, wie auch für :das strömende Abgas beim CT'bertritt in ,den Rauchkanal. zi eine Regeleinrichtung vorgesehen ist.All the way from the entry of the heating medium, lean gas and Air into the second recuperator and the exhaust gases from this recuperator up to the nozzles at the foot of the heating flues are heating medium "and exhaust gas in heat exchange, the recovery of the exhaust gas heat in the manner according to the invention is advantageous is used to preheat the heating medium. The required quantities of heating medium can when entering the second recuperator, as well as for: the flowing Exhaust gas at the CT 'passes into the smoke channel. zi a control device is provided.

Der dargestellte Ofen ist lediglich ein Ausfübrungsbeispiel für den Weg der strömenden Medien bei Anwendung der Erfindung. Sowohl der Erstrekuperator als auch insbesondere der Zweitrekuperator können auch in anderer Weise ausgebildet und der Zweitrekuperator auch andersartig angeordnet sein.The furnace shown is only an exemplary embodiment for the Path of the flowing media when applying the invention. Both the first acuperator and in particular the second recuperator can also be designed in a different way and the second recuperator can also be arranged differently.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Be'beizungsverfahren for horizontal chamber furnaces for the production of coke and gas with the same directional flaming of the chambers in vertical heating flues and recuperative utilization of the exhaust gas heat, characterized in that the amounts of combustion air and heating gas coming to a heating flue (7): by that from a heating flue (7) incoming exhaust gases are heated and the exhaust gases of several heating flues (7) the irritant gas in a second recuperation. and preheat the air for the same number of flues in total quantities. 2 .. Device for carrying out the method according to claim i, characterized in that the separate collecting channels ( 6, 14, 'ig) for the first recuperation with the corresponding puffs for heating gas (12), combustion air (5) for the individual flowing substances , A -as de verb (2o) r second recuperation are tied. 3. Apparatus according to claim -i and 2, characterized in that the zvärmeaustawsehenden walls of the second recuperation have a higher thermal conductivity than the heat-exchanging walls of the first recuperation. d .. Device according to claim i to 3, characterized in that when the furnace foundation is air-cooled, the cooling channels (2) are connected to the air channels (5) of the second recuperation individually or in groups at their exit to one side of the furnace. 5. Apparatus according to claim i to q., Characterized in that the flow-influencing internals, such as baffles, guide bodies, etc., are built into the channels (r2, 5, 2o) and / or trains of the second recuperation. 6. Apparatus according to claim #i to q., Characterized in that the second recuperation is arranged on the outside of the furnace wall between the outlet of the collecting channels (6, 14, i9) and smoke channel (13). 7. Apparatus according to claim i to 6, characterized in that a second recuperation is arranged for one half of the furnace.