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Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks Das Hauptpatent betrifft
einen Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks mit Beheizung durch Starkgas, das
den Brennstellen des Ofens durch den Unterbau durchsetzende Kanäle unter überdruck
zugeführt wird und wobei die senkrechten Starkgaskanäle paar- oder gruppenweise
miteinander am unteren Ende derart verbunden sind, daß die zu den befiammten Heizzügen
führenden Gaskanäle mit Gaskanälen der in der gleichen Betriebsperiode von Abgas
durchzogenen Heizzüge in Verbindung stehen und je mit einem Injektor ausgestattet
sind, mittels dessen durch das sich entspannende Starkgas eine regelbare Abgasmenge
in die Starkgaszuleitung gesaugt wird. Die Erfindung besteht darin, die auswechselbar
in den Verbindungsleitungen angeordneten Injektordüsen, durch die Heizgas und Abgas
in genau regelbarer Menge den Unterbrennerleitungen zugeführt wird, aus einem nichtmetallischen,
vorzugsweise dichten, keramischen Material herzustellen, welches hochhitzebeständig
ist und von Gasen, wie z. B. Schwefeldioxyd, Schwefelwasserstoff u. dgl., nicht
angegriffen wird. Das genau maßhaltige keramische Material ist durch Brennen bei
hoher Temperatur, oder auch durch mechanischen oder hydraulischen Druck verdichtet.
Der keramische Körper kann auch glasiert sein, jedoch ist eine Glasur wegen der
verhältnismäßig kleinen
Druckunterschiede, die das Gas im Bereich
der Regelglieder zeigt, nicht notwendig, vor allem, wenn man eine noch näher zu
beschreibende Zusammensetzung der keramischen Masse wählt.
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Die keramischen Körper weisen zweckmäßig eine mit Außengewinde versehene
Nabe auf und können in ein entsprechendes Innengewinde der Verbindungsleitung, die
zwischen der Starkgasverteilungsleitung unterhalb der Batterie und den im Mauerwerk
liegenden Unterbrennerleitungen eingeschaltet sind, eingeschraubt werden. Die keramischen
Körper sind in die erwähnte Nabe mittels einer Dicht- und Kittsubstanz eingesetzt.
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jedoch kann es bei gewissen Anordnungen auch vorteilhaft sein, eine
mit Gewinde versehene Metallscheibe zu verwenden, die mittels eines Vorsprungs an
ihrer Innenseite auf einen entsprechenden bundartigen Vorsprung des keramischen
Körpers drückt.
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Die Injektordüsen können als Rohrverschluß ausgebildet sein, bei dem
die durchströmenden Gase ringförmig um das Regelglied innerhalb der Verbindungsrohre
herumfließen. Das Regelglied kann auch als Lochplatte ausgebildet sein, durch die
das Gas in Teilströme verringerten Querschnitts aufgeteilt wird.
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Ferner kann das Regelglied auch als eine flache, in der Mitte durchbohrte
Scheibe ausgebildet sein, die in eine mit Außengewinde versehene Metallplatte eingekittet
ist, wobei letztere in die -#Terbindungsleitung auswechselbar eingeschraubt werden
kann.
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Schließlich ist es noch möglich, vor allem, wenn man wünscht, daß
die Mündung der Regelglieder in unmittelbarer -Nachbarschaft des feuerfesten Mauerwerks,
also im Bereich hoher Temperatur liegt, den keramischen Teil in Form einer langgestreckten,
rohrförmigen Düse auszubilden, deren Mündung in den Bereich hoher Temperatur hineinragt,
während die metallische Tragplatte in einem weiter unten gelegenen und deshalb kühleren
Teil der Ofenkonstruktion bzw. des Verbindungsrohres liegt.
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Als metallischer Werkstoff für -die Tragplatte hat sich kaltgewalzter
Stahl als zweckmäßig erwiesen. Es können jedoch andere, wenn auch teurere Legierungen
ebenfalls verwendet werden.
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Als keramisches Material kommt z. B. Porzellan in Frage, wie es in
der Elektrotechnik verwendet wird. Bei der Herstellung der Körper ist jedoch darauf
zu achten, daß beim Brennen die Mündungsöffnungen unter Berücksichtigung des Schwundes
innerhalb i bis 2% der vorgeschriebenen Maße bleiben. Als zweckmäßige Zusammensetzung
hat sich eine Masse aus 55% Ton, 27,5% Talkum, 1q.0/0 Quarz und 3,5% Kalk ergeben.
Die Hinzufügung eines kleinen Betrages Wasser zu dieser Grundmasse erleichtert den
Schmelzvorgang.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweisein bevorzugtenAusführungsformendargestellt.
Abb. i zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine L'nterbrennerkoksofenbatterie;
Abb. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II durch die Batterie gemäß Fig. i
; Abb. 3 stellt einen vergrößerten Querschnitt aus Fig. i dar; Abb. q. zeigt eine
Ausführungsform der keramischen Düse gemäß der Erfindung; Abb. 5 stellt eine andere
Ausführungsform dar; Abb.6 zeigt ein Werkzeug, um die keramische Düse gemäß Abb.
q. und 5 auszuwechseln, und schließlich stellt Abb. 7 eine vergrößerte Ansicht des
Werkzeugkopfes gemäß Abb. 6 dar.
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In der Zeichnung sind durch gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände
bezeichnet.
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In Abb. i und 2 sind die Kokskammern mit io bezeichnet, die mit Heizwänden
i i abwechseln. In den Heizwänden i i sind senkrechte Heizzüge 12 vorgesehen, die
oben gruppenweise miteinander verbunden sind. jeweils eine Heizzugsgruppe auf der
einen Seite der Kokskammer ist in bekannter Weise durch einen Deckenkanal 13 mit
der entsprechenden Heizzugsgruppe der gegenüberliegenden Heizwand verbunden.
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Jeder Heizzug hat am unteren Ende über Kanäle 16, 17 Verbindung mit
Querregeneratoren 1q., 15. Die Abgase aus den beflammten Heizzügen einer Gruppe
strömen durch den Deckenkanal 13 in die entsprechende Heizzugsgruppe der gegenüberliegenden
Heizwand und gelangen dann nach Durchströmen der entsprechenden Regeneratoren in
den Abgaskanal 18.
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Dient die Koksofenbatterie hauptsächlich zur Erzeugung von Koks, so
findet die Beheizung mit nicht vorgewärmtem Starkgas (Koksofengas) statt, welches
den Heizzügen aus einer für die ganze Batterie gemeinsamen Hauptleitung ig zugeführt
wird. Von der Hauptleitung ig zweigen mit Reglern 2i versehene Steigleitungen 2o
ab, die in V erteilleitungen 22 münden. Die Verteilleitungen 22 sind mit in jeden
Heizzug mündenden Unterbrennerleitungen 23 verbunden, die in den Wänden der Regeneratoren
liegen und die vom Fuß eines Heizzuges abwärts bis zu dem Betonsockel 24 reichen,
auf dem die Koksofenbatterie aufgebaut ist. Das unterste Ende der Unterbrennerleitungen
ist durch kleine Verbindungsrohre seitlich mit der Verteilerleitung 2a verbunden.
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jede der Unterbrennerleitungen 23 ist mit der entsprechenden Unterbrennerleitung
eines Heizzuges der gegenüberliegenden Gruppe durch einen waagerechten Kanal 25
verbunden, der ebenfalls innerhalb des Mauerwerks liegt und sich in Längsrichtung
der Batterie erstreckt.
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Zwischen der Verteilerleitung 22 besteht, wie schon gesagt, eine Verbindung
zu der Unterbrennerleitung 23, deren unteres, den Betonsockel durchsetzendes Ende
mit 28 bezeichnet ist. Das von der Verteilerleitung 22 abgehende kleine Anschlußrohr
27 und das Rohr 28 bilden bei 35 eine Rohrkreuzung 26.
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Wie aus Abb. 3 zu entnehmen ist, ist das Rohr 28 mit seinem oberen
Ende in eine Metallplatte 2g eingeschraubt, die in einer entsprechenden Aussparung
der oberen Fläche des Betonsockels 2.4 verschiebbar gelagert ist. Das Rohr 28 durchsetzt
den Betonsockel
24 in einem Kanal 3o, der einen solchen Durchmesser
hat, daß sich das Rohr 28 trotz unterschiedlicher Wärmeausdehnung von Mauerwerk
und Betonsockel darin frei bewegen kann. Da die Metallplatte 29 innerhalb des Koksofenmauerwerks
liegt, macht sie alle deren Wärmebewegungen unabhängig vom Betonsockel 24 mit. 15adurch
ist es möglich, die in der Abb. 3 dargestellte Unterbrennerdüse 23 in der einmal
festgelegten Lage gegenüber dem Rohr 28 zu halten. Die Regeleinrichtung
31 für die Brenngase gemäß der Erfindung ist aus Abb. 3 zu ersehen und in
den Abb. 4 und 5 noch einmal vergrößert dargestellt. Die beiden zuletzt genannten
Abbildungen zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. In beiden
Fällen handelt es sich um eine Düse. Diese besteht bei der Ausführung gemäß Abb.
4 in der Hauptsache aus zwei Teilen, nämlich einem vergleichsweise langen keramischen
Rohr mit einer verengten öffnung 33 an seinem oberen Ende und einem metallischen
Bund 34 am entgegengesetzten Ende. Das keramische Rohr 32 besitzt an seinem unteren
Ende ein Gewinde, so daß es in ein entsprechendes Innengewinde des Bundes 34 eingeschraubt
werden kann, wobei die beiden Teile dann fest miteinander verbunden werden. Dieser
aus metallischen und keramischen Bestandteilen zusammengesetzte Gasstromregler kann
in eine entsprechende Gewindebohrung einer Metallscheibe 45, die an das obere Ende
des Rohrstückes 28 angeschweißt ist und dieses nach oben abschließt, geschraubt
werden. Das Auswechseln der Düse läßt sich sehr leicht und einfach durchführen,
indem man durch den Rohransatz 35 der Rohrkreuzung 26 ein Drehwerkzeug 36 (Abb.
6), welches an seiner Spitze eine Art Querdorn 37 aufweist, in das Rohr 28 einführt.
Der Teil 37 paßt genau in eine Kerbe 38 des Bundes 34 hinein, so daß sich durch
geeignetes Drehen des Werkzeuges 36 der Bund 34 auf- und abwärts verschieben läßt.
Dabei wird durch Dichtungsmittel 39 ein gasdichter Verschluß zwischen der Scheibe
45 und dem Bund 34 aufrechterhalten. Die unter Druck in das Rohr 28 eingeführten
Brenngase können also nicht in unkontrollierter Weise an der Düse vorbeifließen.
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In Abb. 5 ist eine Abart der Düse dargestellt. Der keramische Körper
40 wird von einem metallischen Bund 41 getragen und in diesem Bund durch einen Gewindering
42 festgehalten, der innen in den Bund eingeschraubt wird. Der Ring 42 kann in den
Bund 41 mit Hilfe eines Werkzeuges eingeschraubt werden, welches in Bohrungen 43
des Ringkörpers eingreift. Die Verbindung zwischen dem keramischen Körper 40 und
dem Bund 41 wird dadurch gasdicht gehalten, daß diese beiden Körper mittels Schrägflächen
aneinander liegen, zwischen denen ein Dichtungsmittel 44, z. B. graphitierter Asbest,
vorgesehen ist. Bei der Herstellung des keramischen Körpers 44 und des Bundes 41
muß natürlich darauf geachtet werden, daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten der
beiden Körper bei den Temperaturen, wie sie im Koksofen vorkommen, sehr verschieden
sind. Um Störungen infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnung des keramischen
Körpers 40 und des Bundes 41 zu vermeiden und zu erreichen, daß sich diese beiden
Körper in beschränktem Umfange unabhängig voneinander bewegen können, ist es zweckmäßig,
zwischen dem unteren Ende des keramischen Körpers 40 und dem Gewindering 42 ein
elastisches Glied, z. B. eine Federscheibe, anzubringen.
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Wenn das Starkgas aus dem als Düse ausgebildeten Gasflußregler durch
die Verengung 33 ausströmt, wird infolge der Düsenwirkung ein Strom von Abgasen
durch die Unterbrennerleitung 23 des gegenüberliegenden Heizzuges abwärts gesaugt
und durch den Verbindungskanal 25 in den Bereich der das Starkgas ausblasenden
Düse gebracht, wo eine entsprechende Mischung zwischen Starkgas und Abgas eintritt.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise der spezifische Wärmewert des Heizgases herabgesetzt.
Die Abgase, die durch den Verbindungskanal 25 zuströmen, haben eine hohe
Temperatur und enthalten verhältnismäßig viel Wasserdampf und außerdem saure Gase,
die die Metalle angreifen. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Gasflußreglers in
Form einer keramischen Düse bewirkt, daß die Verbrennungsgase nur mit Stoffen in
Berührung kommen (Abb. 3), die widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen und sauer
reagierende Gase sind. Die Abmessungen des Mundstückes 33 bleiben also für eine
lange Betriebszeit des Koksofens unverändert.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung des Gasflußreglers
in Form eines langgestreckten keramischen Rohres ist der, daß dadurch die metallischen
Bauteile des Düsenreglers in einen Bereich des Koksofenmauerwerks kommen, der vergleichsweise
kälter ist als die Stelle, an der sich das Düsenmundstück befindet. Dadurch kommt
der Gefahr von Korrosionen und dadurch entstehende Betriebsschwierigkeiten eine
geringere Bedeutung zu.