-
Stetig betriebener senkrechter Kammerofen zur Erzeugung von Gas und
Koks Die Erfindung bezieht sich auf stetig betriebene Kammeröfen zur Erzeugung von
Gas und Koks, deren senkrechte schachtförmige Kammern untereinander eine Entgasunggs-,
Nachentgasungs- und Kühlzone enthalten sowie im Querschnitt die Form eines langgestreckten
schmalen Rechtecks aufweisen. Bei solchen Öfen ist es bekannt, die Brennstoffentgasung
mittels erhitzter Spülgase vorzunehmen, die im O.uerstrom zur absinkenden Brennstoffsäule
von einer Längsseite des Entgasungsschachtes zur anderen geführt werden. Das den.
Entgasungsschacht verlassende Gemisch aus Spülgas und Destillationsgas gelangt üblicherweise
über eine Gasvorlage zu einer Anlage zur Gewinnung von Kohlenwertstoffen, wo das
Gasgemisch von. seinen kondensierbaren Bestandteilen befreit, gegebenenfalls entschwefelt
und anschließend der Nutzgasleitung zugeführt wird. Je nach den. Bedürfnissen des
Einzelfalles kann man eine Teilmenge des Nutzgases als Spülgas verwenden oder aber
die Nutzgasmenge durch alleinige oder zusätzliche Benutzung inerten Spülgases unter
entsprechender Verminderung ihres Heizwertes mehr oder weniger erhöhen. Bei Spülgasbeheizung
läBt sich ferner ohne bauliche Änderung der Ofenanlage die Brennstoffentgasung wahlweise
bei unterschiedlichen Temperaturen durchführen, z. B. als Schwelung, Mittel- oder
Hochtemperaturverkokung, wobei die Endtemperatur des Brennstoffes einerseits von
seiner Durchlaufgeschwindigkeit
durch die senkrechte Kammer und
andererseits von der Gesamtenthalpie, d. h. der Eintrittstemperatur und der Menge
des Spülgases abhängt. Zu diesem Zweck sind jedoch bei den bekannten, mit Querstromführung
des Spülgases arbeitenden Kammeröfen in Bau und Betrieb umständliche und kostspielige
Einrichtungen mit großem Platzbedarf erforderlich.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser
Nachteile einen stetig betriebenen senkrechten Kammerofen mit Querstromführung des
Spülgases zu schaffen, der unter bestmöglicher Ausnutzung des in der Ofenanlage
vorhandenen Wärmegefälles und bei kleinem Platzbedarf innerhalb weiter Grenzen mit
beliebigen Endtemperaturen des zu entgasenden Brennstoffes und beliebiger Zusammensetzung
des erzeugten Mischgases betrieben werden kann. Das erreicht man erfindungsgemäß
durch die Vereinigung nachstehender baulicher und dadurch bedingter bzw. ermöglichter
betrieblicher Maßnahmen. Die Längsseiten der schachtförmigen Ofenkammer sind in
der bei Querstromführung des Spülgases üblichen Weise auf die Höhe der Entgasungszone
als Gitterwände oder als Wände mit einer großen Anzahl von schräg nach unten führenden
Gasdurchtritten ausgebildet, wobei diese Wände außen mit einem Verteilraum für das
entsprechend erhitzte Spülgas bzw. mit einem Sammelraum für das abziehende Gemisch
aus Spül- und Destillationsgas in Verbindung stehen. Die einfachste und daher auch
bei dem Ofen nach der Erfindung vorgesehene Bauweise ergibt sich dann, wenn man
das Spülgas ohne Richtungswechsel über die ganze Höhe der Entgasungszone stets nur
auf einer Längsseite zuführt und aus der gegenüberliegenden Längsseite abzieht.
Erfindungsgemäß sind .parallel zu der zum Spülgaseintritt dienenden Längsseite nach
außen hin nacheinander ein zugleich als Heizraum dienender Verteilraum für das Spülgas,
eine durch eine Strahlungswand von diesem Raum gasdicht getrennte, mit einem Brenngas-Luft-Gemisch
gefeuerte Verbrennungskammer und vor dieser Kammer gasdicht getrennt ein Rekuperator
angeordnet, der zum Vorwärmen eines oder beider der der Verbrennungskammer zugeleiteten
Heizmedien dient. Zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme der die Verbrennungskammer
verlassenden Abgase ist an geeigneter Stelle innerhalb oder außerhalb des Ofenmauerwerks
ein Wärmeaustauscher vorgesehen, der zum Vorwärmen des Spülgases vor Eintritt in
den Verteilraum dient.
-
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kammerofens erreicht man,
wie keiner weiteren Erläuterung bedarf, bei einfacher und bequemer Betriebsführung
des Ofens eine gedrängte, wärmewirtschaftlich günstige und trotzdem einfache Bauart.
Allerdings würde die absinkende Brennstoffsäule in der Entgasungszone auf der Eintrittsseite
des Spülgases stärker erhitzt werden als auf dessen Austrittsseite. Auch das Nachschalten
einer Nachentgasungszone, in der durch natürlichen Temperaturausgleich ein Nacherhitzen
der vorher weniger hoch erwärmten Brennstoffteile stattfindet, würde den Übelstand
einer ungleichmäßigen Abgarung der verschiedenen Brennstoffteile noch nicht völlig
beheben können. Erfindungsgemäß wird daher auch die Nachentgasungszone im Querstrom
mit Spülgas beheizt, aber mit gegensätzlicher Strömungsrichtung des Gases. Zu diesem
Zweck ist in Höhe der Nachentgasungszone parallel zur anderen Längsseite des Entgasungsschachtes
ein mit diesem durch eine Gitterwand od. dgl. in Verbindung stehender und gegebenenfalls
als Brennkammer ausgebildeter weiterer Verteilraum für Spülgas vorgesehen, dem eine
regelbare Teilmenge des im Wärmeaustauscher vorgewärmten Spülgases zugeleitet wird.
Reicht die Eintrittstemperatur dieser Spülgasteilmenge nicht aus, um die in der
Entgasungszone weniger stark erwärmten Brennstoffteile auf die gewünschte Endtemperatur
zu bringen, so kann man das Spülgas durch teilweise Eigenverbrennung unter Zufuhr
eines geeigneten Sauerstoffträgers in dem Verteilraum entsprechend erhitzen. Das
aus der Nachentgasungszone abziehende Spülgas wird erfindungsgemäß der Hauptmenge
des vorgewärmten Spülgases vor Eintritt in den Verteil- und Heizraum der Entgasungszone
wieder zugesetzt. Man kann also in der Nachentgasungszone mit einer beliebigen Spülgasmenge
arbeiten, ohne die Gesamtmenge des durch die Entgasungszone strömenden Spülgases
zu verändern.
-
Zweckmäßig sieht man in der Spülgaszuleitung zum Verteil- und Heizraum
der Entgasungszone einen Ejektor vor, der mit der Hauptmenge des vorgewärmten Spülgases
als Trägergas betrieben wird und der die abgezweigte Spülgasteilmenge aus der Entgasungszone
durch eine Gitterwand od. dgl. absaugt. Als Spülgas selbst wird vorzugsweise eine
beliebige Menge des in der üblichen Weise von kondensierbaren Bestandteilen befreiten
Nutzgases verwandt, das je nach dem Nutzgasdruck unter diesem Druck oder gegebenenfalls
teilweise entspannt dem Wärmeaustauscher zuströmt oder diesem durch ein Gebläse
zugeführt wird. Sofern kein aus einer anderen Ouelle stammendes billiges Brenngas
zur Verfügung stell:. kann man die Verbrennungskammer mit einem weiteren Teil des
Nutzgases beheizen, der je nach seinem Heizwert vor Eintritt in die Verbrennungskammer
durch eine getrennte Abteilung des Rekuperators geleitet wird oder nicht. Bei stark
schwankender Abnahme des Nutzgases kann man das den Wärmeaustauscher verlassende
Rauchgas zum Ausgleich dieser Schwankungen in entsprechender Menge dem Spülgas vor
Eintritt in den Wärmeaustauscher zusetzen. Der Ofen nach der Erfindung läßt sich
also allen jeweils gewünschten Betriebsbedingungen in hervorragendem Maße anpassen.
-
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein stetig
betriebener senkrechter Kammerofen in einem senkrechten Längsschnitt durch den Ofenblock
veranschaulicht. Die sich in der üblichen Weise nach unten konisch erweiternde und
einen Ouerschnitt von der Gestalt eines langgestreckten
schmalen
Rechteckes aufweisende Ofenkammer enthält übereinanderliegerid eine Entgasungszone
i,'eine Nachentgasungszone 2 und eine Kühlzone 3, die in ihrem unteren aus dem Ofenmauerwerk
herausragenden Teil mit einem Wasser-bzw. Dampfmantel q. umgeben ist. An die Kühlzone
3 schließt sich nach unten eine Kokskühl- und Löschkammer 5 an, in die das aus dem
Mantel q. abfließende heiße Wasser bzw. der dort erzeugte Wasserdampf durch eineLeitung6
eingeführt wird. In der Kammer 5 sind Austragvorrichtungen 7 üblicher Bauart für
den gekühlten und gelöschten Koks vorgesehen. Der zu entgasende Brennstoff gelangt
aus einem Vorratsbunker 8 über eine Austragschleuse 9 zum oberen Ende der Entgasungszone
i. Die Seitenwandungen des Entgasungsschachtes sind über die ganze Höhe der Entgasungszone
i als Gitterwände io mit schräg nach unten gestellten Gittern ausgebildet. Die eine
der Gitterwände io steht außen mit einem parallel zu ihr angeordneten Verteil- und
Heizraum i i und die andere mit einem ähnlich ausgebildeten Sammelraum 12 für das
Spülgas in Verbindung.
-
Das im Raum i i auf die erforderliche Eintrittstemperatur erhitzte
Spülgas strömt durch die zugehörige Gitterwand io quer durch die absinkende Brennstoffsäule
in der Entgasungszone i und aus dieser durch die gegenüberliegende Gitterwand in
den Sammelraum 12. Durch das Spülgas wird auch das in der Entgasungszone entstehende
Destillationsgas in den Raum 12 befördert. Das Gemisch aus Spül- und Destillationsgas
gelangt über eine an den Sammelraum 12 angeschlossene Gasvorlage 13 zu einer Anlage
zur Gewinnung von Kohlenwertstoffen, in der es in der üblichen Weise von kondensierbaren
Bestandteilen befreit und anschließend der Nutzgasleitung zugeführt wird. Von der
Nutzgasleitung zweigt eine mit einem Regel-und Absperrorgan ausgerüstete Leitung
14 ab, die eine regelbare Teilmenge des Nutzgases einem Wärmeaustauscher 15, zuführt.
Aus dem Wärmeaustauscher gelangt diese als Spülgas dienende Nutzgasmenge in vorgewärmtem
Zustand durch eine Leitung 16 in den Verteilraum ii. Diesem Raum ist eine durch
eine gasdichte Strahlungswand 17 getrennte Verbrennungskammer i8 vorgelagert, deren
Abgase durch eine Leitung i9 zunächst in den Wärmeaustauscher und anschließend,
gegebenenfalls durch eine weitere Abhitzeverwertungsanlage, zum nicht gezeichneten
Kamin gelangen.
-
Am Kopfende der Verbrennungskammer 18, die sich über die ganze Höhe
und Breite des Verteil-und Heizraumes i i erstreckt und ebenso wie dieser im Querschnitt
die Form eines langgestreckten schmalen Rechteckes hat, sind mehrere Brennstellen
2o vorgesehen, denen Verbrennungsluft durch Verbindungsleitungen 2 i aus einem Rekuperator
22 und nicht vorgewärmtes Brenngas durch absperrbare Leitungen 23 zugeführt wird.
Soll zur Beheizung der Kammer i8 Nutzgas geringen Heizwertes oder aus einer anderen
Quelle stammendes Schwachgas verwandt werden, so wird dieses Brenngas durch eine
absperrbare Leitung 24 einer getrennten Abteilung des Rekuperators 22 und aus dieser
durch weitere Verbindungsleitungen 21 rekuperativ vorgewärmt den Brennstellen 2o
zugeführt. Ist eine Vorwärmung des Brenngases nicht erforderlich, so wird die Gasabteilung
des Rekuperators 22 ebenfalls auf Luft geschaltet.
-
Auf beiden Längsseiten der Nachentgasungszone 2 ist deren Seitenwandung
auf einem Teil ihrer Höhe in ähnlicher Weise wie die Seitenwandung der Entgasungszone
i als Gitterwand 25 ausgebildet. Die eine, in der Zeichnung die linke Gitterwand
steht mit einem unterhalb des Raumes 12 liegenden und von diesem gasdicht getrennten
Verteilraum 26 in Verbindung, dem durch eine von der Leitung 16 abzweigende und
mit einem Regelorgan 27 ausgerüstete Leitung 28 eine regelbare Teilmenge des vorgewärmten
Spülgases zugeführt wird. Diese Spülgasteilmenge kann gegebenenfalls im Raum 26,
der in diesem Fall zugleich als Brennkammer dient, durch teilweise Eigenverbrennung
unter Zusatz eines durch eine Leitung 29 zugeführten Sauerstoffträgers wie Luft
auf die erforderliche Eintrittstemperatur erhitzt werden. In der Spülgasleitung
16 ist ein Ejektorraum 3o ausgespart, der über die zugehörige Gitterwand 25 mit
der Nachvergasungszone 2 in Verbindung steht. Durch die Ejektorwirkung des durch
Leitung 16 von unten zuströmenden und als Trägergas dienenden Spülgases wird die
vorher abgezweigte Spülgasteilmenge aus der Nachentgasungszone 2 in den Raum
30 abgesaugt und zusammen mit dem Trägergas durch den düsenartig ausgebildeten
oberen Teil der Leitung 16 dem Verteilraum i i zugeführt. Sowohl in der Entgasungszone
wie in der Nachentgasungszone 2 strömt das Spülgas somit quer durch die absinkende
Brennstoffsäule, aber in der Entgasungszone in entgegengesetzter Richtung wie in
der Nachentgasungszone.
-
Wie die Zeichnung erkennen läßt, erfolgt die Spülgasführung in der
Entgasungszone von rechts nach links und in der Nachentgasungszone dementsprechend
von links nach rechts. Im Sammelraum 12 scheidet sich bereits ein erheblicher Teil
des vom Gase mitgerissenen Brennstoffstaubes ab, der sich in einem Staubsack 31
sammelt und aus diesem durch eine Schleuse 32 abgezogen werden kann.