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Verfahren und Vorrichtung zur Koks- und Gaserzeugung in unterbrochen
betriebenen Kammeröfen Bei der Koks- und Gaserzeugung in unterbrochen betriebenen
Kammeröfen mit äußerer Beheizung, seien es liegende, stehende oder Schrägkammeröfen,
tritt im Verlaufe der Garungszeit in der Regel eine beachtliche Erniedrigung der
ursprünglichen Höhe der Beschickung, während diese zu Koks umgewandelt wird, durch
die mit diesem Prozeß einhergehende Schrumpfung der Kohlen- bzw. Koksmasse ein.
Das Schumpfen der Beschickung ist für den Betrieb an sich erwünscht und notwendig,
um schließlich den fertigen Kokskuchen anstandslos aus der Ofenkammer entfernen
zu können. In der Höhenrichtung macht diese Schrumpfung erfahrungsgemäß Beträge
bis zu etwa einem Zehntel der ursprünglichen Beschickungshöhe und mehr aus; das
sind also z. B. bei Koksofenkammern mit etwa 4 m Höhe, die bei neuzeitlichen Ausführungen
ein häufig vorkommendes Maß darstellt, annähernd 400 mm.. Wenn also in einem solchen
Fall der zu Beginn des Betriebes geschaffene, beispielsweise bei liegenden Kammeröfen
durch das Einebenen der eingefüllten Kohle entstehende freie Gassammelraum eine
Höhe von 300 mm besitzt, so vergrößert sich diese Höhe bis zum Ende der Garung
in dem Beispiel bis auf etwa 700 mm. Ein dermaßen vergrößerter Gassammelraum schafft
für den Betrieb erhebliche Nachteile und Mißstände, insbesondere durch die schädigenden
Einwirkungen der hocherhitzten
ausgedehnten Kammerwände und Deckenpartien
auf die in ihm sich sammelnden und hindurchziehenden flüchtigen Destillationserzeugnisse,
deren Verweilzeit in diesem Raum obendrein durch seine Vergrößerung entsprechend
verlängert wird. Außerdem wird dabei die Ofenkammer für die Kokserzeugung unvollkommen
ausgenutzt.
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Bei der Koks- und Gaserzeugung in unterbrochen betriebenen Koksöfen
mit äußerer Beheizung ist es bekannt,, nach Verlauf eines Teils der Garungszeit
frische Kokskohle in den Gassammelraum der Ofenkammer nachzufüllen. Nach der Erfindung
wird dagegen frische Kokskohle in den Gassammelraum der Ofenkammer bis zu einer
solchen Schichthöhe nachgefüllt, daß der frei bleibende Gassammelraum niedriger
als beim erstmaligen Beschicken wird.
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Der Zeitpunkt dieses Nachfüllens kann beispielsweise nach dem ersten
Drittel bis zur Hälfte der Garungszeit, in manchen Fällen noch später liegen.
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Es wird also ein größeres Kohlevolumen nachgefüllt, als die Höhenschrumpfung
ausmacht. Durch die Anwendung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird der sonst
bestehende, stark vergrößerte Gassammelraum für einen wesentlichen Teil der ganzen
Garungszeit auf ein kleineres Höhenmaß, als er zu Beginn des Betriebes besitzt,
gebracht; damit wird infolge Ausschaltung der nachteiligen Einwirkungen eines zu
großen Gassammelraumes auf die flüchtigen Destillationserzeugnisse deren Ausbeute
und Güte verbessert und schließlich auch die Erzeugung an Koks aus jeder einzelnen
Garung vergrößert.
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Die in die Ofenkammer nachgefüllte Kohlenschicht wird, obgleich sie
nur über einen Teil der Garungszeit in der Kammer verweilt, anstandslos im ganzen
bis zu Koks umgewandelt, weil es sich um eine Masse von beschränkten Ouerschnittsmessungen
handelt, die vom ersten Augenblick ihres Einbringens azi rings von hochglühenden
Wand- oder Deckenflächen der Ofenkammer bzw. von der ebenfalls glühenden Oberfläche
der schon vorhandenen Beschickung umschlossen wird; alle diese heizenden Flächen
bewirken infolge ihrer aufgespeicherten Wärme und hohen Temperatur ein schnelles
Eindringen der Wärme in die beschränkte Kohlenmasse der Kohlenschicht und damit
ein rapides Entgasen und Verkoken derselben.
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Das vorgeschilderte Verfahren der Erfindung kann bei der Beschickung
von Kammeröfen sowohl mit Schüttkohle als auch mit verdichteten Kohlekuchen Anwendung
finden. In dem Fall, wo die Beschickungskohle durch Stampfen, Pressen od. dgl. zu
einem Kuchen verdichtet und in dieser Form in der Kammer verkokt wird, empfiehlt
es sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, zum Nachfüllen eine andere als
die Durchschnittskohle des Kuchens, nämlich eine im losen Zustand gut backfähige
Frischkohle zu verwenden. Damit wird ein Ausgleich dafür geschaffen, daß die nachzufüllende
Kohle nicht wie die normale, im losen Zustande ungenügend backfähige Beschickungskohle
zur Verbesserung der Backfähigkeit zu einem Kuchen verdichtet wird. Da man im Kokereibetrieb
auch bei der Beschickung der Kammern mit verdichteten Kohlekuchen im allgemeinen
immer Mischungen von verschiedenerlei Kokskohlen verwendet, so kann man für das
Nachfüllen der Ofenkammern beispielsweise eine bestimmte bevorzugte unter den verfügbaren
Kohlesorten auswählen, oder man kann schließlich auch überhaupt eine fremde, besonders
geeignete Kohle hinzubeschaffen. Da diese Nachfüllungsmenge an Kohlen nur einen
kleinen Bruchteil der gesamten Durchsatzmenge der Öfen an Kohlen darstellt, kann
man für diesen Sonderzweck im allgemeinen eine solche besonders geartete Kohle vorsehen,
ohne dabei erhebliche Verumständlichungen hinzunehmen.
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Eine besonders vorteilhafte Durchführungsweise des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur praktischen Verwirklichung des Nachfüllens besteht darin, daß die
nachzufüllende Frischkohle durch die Füllöffnungen der Ofendecke in stetigen lockeren
Gutströmen eingeschüttet und im freien Gassammelraum der Ofenkammer in wesentlich
waagerechter Richtung verschleudert wird. Durch Anwendung dieser Mittel kann der
verfügbare Leerraum der Ofenkammer, der selbst eine weiträumige waagerechte Erstreckung
hat, leicht mit einer begrenzten und gleichmäßigen Schichthöhe von Frischkohle aufgefüllt
werden. Auch belassen diese lockeren Schüttströme von Kohle während ihres Falles
genügend freien Durchgangsraum in der Ofenkammer für den Durchfluß von Füll- und
Destillationsgasen. Als eine Vorrichtung zu dieser Durchführungsweise des Verfahrens
wird nach einem weiteren Erfindungsgedanken ein besonders ausgestalteter Füllwagen
verwendet, der mit Auslauftrichtern über den einzelnen Füllöffnungen der Ofenkammer
versehen ist. Nach der Erfindung sind hierbei jedem Auslauftrichter eine Zuteiltrommel,
die den darüber angeordneten Füllbehälter unten abschließt, und eine Schleudervorrichtung,
welche durch den Auslauf und die Deckenfüllöffnung in die Ofenkammer einsenkbar
ist, zugeordnet. Als eine solche Schleudervorrichtung kann nach einem weiteren Erfindungsmerkmal
ein Flügelpaar oder ein Flügelquirl am unteren Ende einer senkrechten Welle vorgesehen
werden, die an ihrem oberen Ende durch einen Motor angetrieben wird und in einer
am Füllwagengestell befestigten Führung senkrecht verschiebbar angeordnet ist. Mit
Hilfe dieser Führung wird der untere Teil der senkrechten Welle und damit die an
ihr angebrachte Schleudervorrichtung durch den Auslauftrichter und die Deckenfüllöffnung
in die Ofenkammer eingesenkt, beispielsweise durch eine Windvorrichtung und ein
Hängeseil, das an dem oberen Ende der senkrechten Welle angreift. Dabei kann gegebenenfalls
auch der Antriebsmotor, indem er mit der Welle direkt zusammengekuppelt ist, zusammen
mit der Welle in der Führung gesenkt bzw. gehoben werden. Es würde aber auch jede
andere Anordnung in Betracht kommen, bei welcher der Motor im 'hüllwagengestell
feststeht und durch geeignete ZwiT
schengetriebe, welche das Senken
und Heben der Wellen nicht hindern, die letzteren antreibt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorbe,-schrieben und das mit
ihr durchzuführende Verfahren zum Einbringen der nachzufüllenden Frischkohle in
die Ofenkammer sind vorteilhafte Mittel, um dieses Nachfüllen in kürzester Zeit
und in gleichmäßiger Verteilung über den ganzes verfügbaren Füllraum der Ofenkammer
zu bewirken. Dieses schnelle und leichte Nachfüllen ermöglicht die Fortdauer der
Ofengarung ohne nennenswerte Störungen.
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Das Verfahren der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert,
die ein Ausführungsbeispiel für die geschilderte erfindungsgemäße Vorrichtung in
vereinfachter Darstellung wiedergibt.
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Abb. i umfaßt eine Ansicht eines Füllwagens und einen senkrechten,
nach der Linie a-a. der Abb. 2 genommenen Längsschnitt der Ofenkammer eines liegenden
Koksofens; Abb. 2 ist ein senkrechter Querschnitt nach der Linie b-b der Abb. i
; Abb. 3 ist eine vergrößerte Einzeldarstellung der Schleudervorrichtung im Aufriß
und Grundriß. Es bedeutet i die Koksofenkammer, die oben durch die Ofendecke 2,
an den beiden Stirnseiten durch die Türen 3 und an den beiden Längsseiten durch
die aus Abb. 2 erkennbaren Kammer- bzw. Heizwände q. begrenzt wird. Die Ofendecke
enthält vier Füllöffnungen 5 und die übliche Steigrohröffnung 6. Die linksseitige
Tür 3 besitzt am oberen Teil eine verschließbare Öffnung 7 für das Durchbringen
der Einebnungsstange. Die Ofenkammer faßt die Kohlebeschickung 8, welche oben durch
die waagerechte Oberfläche 9 begrenzt wird. Zwischen dieser Kohleoberfläche und
dem Gewölbe der Ofendecke :2 befindet sich der freie Gassammelraum io. Hierbei wird
ein Beschicken der Koksofenkammer mit Schüttkohle vorausgesetzt; in Abb. i und 2
ist der Zustand der Kohlebeschickung 8 nach Verlauf eines Teils der Garunsgzeit
dargestellt, wobei bereits eine wesentliche Höhenschrumpfung eingetreten ist. Demgemäß
liegt in der Darstellung der Abb. i die Kohleoberfläche 9 beträchtlich tiefer als
die unterste Lichtbegrenzung der Einebnungsöffnung 7 bzw. als die hierdurch bestimmte
Höhenlage der tiefsten, beim Einebnen wirksamen Teile der Einebnungsstange. Die
Ofendecke 2 trägt, über die ganze Batterielänge reichend, ein Paar Gleisschienen
i i. Auf diesem Gleis ist der erfindungsgemäß ausgcstaltete Füllwagen 12 verfahrbar.
Dieser Füllwagen besitzt einen einheitlichen Füllbehälter 15 mit vier Auslauftrichtern
166, die den Deckenfüllöffnungen 5 entsprechen. Dachförmige Schrägflächen i ¢ ermöglichen
den glatten Übergang von loser Beschickkohle aus dem einheitlichen Füllbehälter
15 nach den einzelnen Auslauftrichtern 16 hin. An jedem dieser Ausläufe kann gegebenenfalls
ein Abzugsschlot 17, wie in Abb. 2 punktiert dargestellt, zum Abführen von Füllgasen
angebracht sein. Im Querschnitt der Abb. 2 ist die eine Begrenzungslängswand 18
des Füllbehälters 15 schräg, die gegenüberliegende Begrenzungswand i9 senkrecht
gestellt. Nach einem Merkmal der Erfindung ist oberhalb jedes Auslaufs 16 eine Zuteiltrommel
20 eingebaut, welche den darüber angeordneten Füllbehälter 15 bzw. den jeweiligen,
durch die Dachschrägen 18 abgegrenzten Teil desselben nach unten abschließt. Die
Zuteiltrommel 20 ist am äußeren Umfang mit Segmentzellen besetzt und wird durch
einen (nicht mit dargestellten) Motorantrieb in der bei Abb. 2 angegebenen Pfeilrichtung
langsam gedreht. Erfindungsgemäß ist ferner jedem Auslauftrichter eine senkrechte
Welle 2 i mit einer am unteren Ende angebrachten Schleudervorrichtung 22 zugeordnet.
Am oberen Ende jeder Welle 2 i ist ein Antriebsmotor 23 durch die Kupplung 24. mit
ihr direkt zusammengekuppelt. Der Motor 23 ist am oberen Teil eines rahmenförmigen
Führungsstücks 25 befestigt, das am unteren Teil ein Lager 26 für die Welle 2i trägt.
Dieses Führungsstück 25 ist senkrecht in einer Führung auf und ab verschiebbar,
welche durch das an dem Füllwagengestell befestigte Pfostenpaar 27 gebildet wird.
Das senkrechte Verschieben wird durch ein Hängeseil 28 bewirkt, das mit dem einen
Ende an dem Motor 23 und damit an dem oberen Ende der Welle 21 befestigt, über eine
am Kopf der Führung 27 drehbare feste Rolle 3o herumgelegt und mit dem anderen Ende
um eine Windtrommel 29 geschlungen ist (Abb. 2). Die vier Windtrommeln 29 für die
vorhandenen vier Hängeseile 28 sind an einer gemeinsamen waagerechten Welle 31 befestigt,
die in Abb. i nicht mitgezeichnet, aber über die ganze Füllwagenlänge reichend anzunehmen
ist. Zum Antrieb dieser Windwelle 3 i mit den Windtrommeln 29 dient der Motor 32
mit dem Zwischengetriebe 33 (Abb. 2) . Mit Hilfe dieser Windvorrichtung können die
sämtlichen vier senkrechten Wellen 21 mit ihren Antriebsmotoren 23 und ihren Schleudervorrichtungen
22 durch die Auslauftrichter 16 und' die Füllöffnungen 5 in den obersten Teil der
Ofenkammer eingesenkt und wieder herausgeschoben werden.
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Die Schleudervorrichtung 22 ist, wie aus Abb. 3 deutlicher hervorgeht,
ein Flügelpaar, das am unteren Ende der Welle 21 befestigt ist. Statt eines Flügelpaars
kann auch ein aus mehr als zwei Flügeln bestehender Flügelquirl verwendet werden.
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Bei Betrieb der beschriebenen Gesamteinrichtung kann der Füllwagen
12 zunächst zu dem normalen Beschicken der Ofenkammern mit Schüttkohle dienen; hierzu
werden die senkrechten Wellen 21 bis in ihre höchste Stellung hochgehoben und außer
Betrieb gehalten. Wenn nach einem Teil der Garungszeit die Beschickung 8 durch Höhenschrumpfung
erniedrigt ist, wie es die Abb. i erkenn läßt, so wird der Füllwagen wiederum über
die betreffende Ofenkammer gefahren und werden nach Wegnahme der Füllochdeckel die
Wellen 2i in die Ofenkammer hinabgesenkt, bis die Schleudervorrichtungen 22 die
aus der Zeichnung erkennbare Höhenstellung im Gassammelraum io eingenommen haben.
Danach werden die Zuteiltrommeln 2o in langsame und die Wellen 2i in schnelle Drehung
versetzt. Hierdurch wird Kokskohle aus dem Füllbehälter
i5 durch
die Auslauftrichter 16 und die Füllöffnungen 5 in stetigen lockeren Gutströmen eingeschüttet,
zugleich aber jeder dieser Ströme von Kohle durch die Schleuderflügel 22 in wesentlich
waagerechter Richtung durch den leeren Gassammelraum ro verschleudert. Hierdurch
entsteht eine gleichmäßige Auffüllung einer Schicht von nachgefüllter Kokskohle,
die bis zu einem solchen Maß aufgehäuft wird, daß sie das Volumen der eingetretenen
Höhenschrumpfung der Beschickung 8 übersteigt; die Bemessung dieser Kohlenmenge
geschieht durch die Zuteiltrommeln. Nach Beendigung des Nachfüllens werden. die
Wellen 2 1 mit den Schleudervorrichtungen 22 aus der Ofenkammer nach oben herausgezogen,
die Deckel der Füllöffnungen 5 wieder verschlossen und der Verkokungsbetrieb in
der Ofenkammer bis zu Ende fortgesetzt. Die während des Nachfüllens entwickelten
Füllgase können, wenn die Abzugsschlote 17 fehlen,, zusammen mit den weiter
entstehenden Destillationsgasen auf dem normalen Weg in die Ofenvorlage abgesaugt
werden, da jeder Auslauftrichter 16 oben durch die Zuteiltrommel, wenn diese dauernd
von Kohlenmasse im Behälter 15 überdeckt wird, gasdicht abgeschlossen ist und am
unteren Ende ebenfalls in üblicher Weise gasdicht an die Füllöffnung 5 angeschlossen
werden kann. Bei Vorsehung der Abzugsschlote 17 wird für die kurze Dauer des Nachfüllens
die betreffende Ofenkammer durch Schließen des Steigrohrventils von der Vorlage
abgesperrt.
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Mit der vorbeschriebenen Vorrichtung kann ebenso auch das -Nachfüllen
von Frischkohle in eine Ofenkammer, die mit einem verdichteten, beispielsweise mit
einem gestampften Kohlekuchen beschickt worden ist, durchgeführt werden. Selbstverständlich
kommt in diesem Fall der Füllwagen normalerweise nur für dieses Nachfüllen zur Verwendung.
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Bei einem stehenden Kammerofen ist das Nachfüllen von Frischkohle
in gleicher Weise durchführbar. Da solche stehende Kammeröfen meist größere Höhen
als liegende besitzen, ist naturgemäß auch die Höhenschrumpfung in ihnen verhältnismäßig
groß, so daß gerade dann die Anwendung der Erfindung besonders vorteilhaft ist.
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Bei Schrägkammeröfen ist das Nachfüllen mit Frischkohle durch die
Füllöffnungen hindurch noch leichter als bei liegenden und stehenden Öfen durchführbar,
weil hier die Füllkohle, wenn sie in losen Gutströmen durch die Füllöffnungen eingeschüttet
wird, von selbst über die obere schräge Begrenzungsfläche der vorhandenen Kohlebeschickung
weiterrieselt und hierbei leicht entweder zu einer Schicht aufzuhäufen oder bis
zum völligen Anfüllen des Leerraums der Ofenkammer einzubringen ist. Die Anwendung
von Schleudervorrichtungen kommt in diesem Fall im allgemeinen nicht in Betracht.