DEP0043259DA - Senkrechter Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks - Google Patents

Description

Beim kontinuierlichen oder semikontinuierlichen Betrieb senkrechter Kammeröfen wird die Kammerladung abwärts bewegt, während der Verkokungsprozeß im vollen Gange ist. Hierdurch tritt eine Störung desselben ein, und es lassen sich in dieser Weise nur wenige Kohlensorten verarbeiten, die überdies noch eine besonderen Behandlung bedürfen; der anfallende Koks ist von geringer Stückgröße, der Grusanteil ist beträchtlich.

Der diskontinuierliche Betrieb senkrechter Oefen, bei dem die Kammerladung während der ganzen Verkokungszeit, d.h. vom Füllen bis zum Entleeren der Oefen, sich in Ruhe befindet, erlaubt zwar den Einsatz praktisch aller verkokungsfähigen Kohlen, gestattet aber zunächst, wie auch der Betrieb waagerechter Koksöfen, keine Ausnutzung der fühlbaren Wärme des glühenden Kokses, welche beim Löschen ungenutzt verloren geht. Ueberdies gibt es für senkrechte Oefen noch keine unteren Verschlüsse, die eine Vorfüllung mit einem Kokspolster entbehren können. Es kommt hinzu, daß das Entleeren der heißen Kammerbrände beim senkrechten diskontinuierlichen Ofen sehr unangenehm ist.

Es ist bereits eine Abwandlung des diskontinuierlichen Betriebes senkrechter Kammeröfen vorgeschlagen worden, bei der sich an den beheizten, der Entgasung dienenden Kammerteil eine Kühlkammer von etwa gleichem Fassungsvermögen anschließt, in die der Koks nach vollendeter Koksbildung abgelassen und gekühlt werden soll, und aus der er abgezogen wird, nachdem die inzwischen in die Entgasungskammer frisch eingefüllte Kohle verkokt ist. In dieser Kühlkammer soll auch eine Erzeugung von Wassergas stattfinden, und der Koks dadurch unter seine Entzündungstemperatur gekühlt werden, was jedoch nur möglich ist bei dem im Unterteil der Kühlkammer befindlichen Koks.

In weiterer Ausbildung dieses Vorschlages hat die Erfindung zum Ziel, den Durchsatz derartiger senkrechter Oefen mit nur im oberen Teil liegendem beheiztem Entgasungsraum zu erhöhen, die Möglichkeiten der teilweisen Vergasung des verkokten Brennstoffes zu verbessern und eine hinreichende Kühlung des gesamten Kokskuchens unter weitgehender Ausnutzung der fühlbaren Kokswärme sicherzustellen.

Der neue senkrechte Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks hat in bekannter Weise einen langgestreckten rechteckigen Querschnitt und ist in dem oberen der Entgasung dienenden Teil auf beiden Längsseiten von gasbeheizten Räumen begrenzt, dabei schließt sich gemäß der Erfindung an den von außen beheizten Teil ein etwa doppelt so hoher Raum von etwa gleichem, gegebenenfalls auch grösserem waagerechten Querschnitt an, der einen unteren gasdicht verschließbaren Auslaß hat. Der sich unmittelbar an die Entgasungskammer anschließende obere Teil dieser Kammer dient als Nachentgasungs- und Vergasungskammer, der untere Teil als Kühlkammer.

Am oberen Ende der Kühlkammer oder auch am unteren Ende der Nachentgasungs- und Vergasungskammer sind auf einer oder beiden Längsseiten der Kammer Dampfzuführungsrohre angeordnet, die durch über die Kammerlänge verteilte Oeffnungen mit dem Kammerraum in Verbindung stehen. Die Kühlkammer ist ganz oder teilweise mit einer Dampferzeugungskammer umgeben, in der für die Herstellung von Wassergas in der Kammer bestimmte Dampf erzeugt wird.

Das Ablassen der Kokskuchen innerhalb der Kammerräume und das Entleeren des fertigen gekühlten Kokses erfolgt in der Weise, daß durch Betätigung einer unterhalb der Kühlkammer befindlichen Austragvorrichtung aus der Kühlkammer eine solche Koksmenge entnommen wird, daß durch Nachsinken des drüber befindlichen Brennstoffes die außenbeheizte Entgasungskammer gerade entleert wird. Der bisher in der Entgasungskammer befindliche Kokskuchen ist dadurch in die Nachentgasungs- und Vergasungskammer gesunken, während der hierin befindliche Kuchen in die Kühlkammer gelangt ist. Der Ofen hat also praktisch drei Zonen. Dabei kann der Betrieb so erfolgen, daß der Koks aus der oberen Zone bereits abgelassen wird, ehe die Koksbildung vollendet ist; es wird vielmehr nur solange gewartet, bis die von den beiden Kammerwänden nach der Mittelebene der Kammer zu wandernden Teernähte sich dort getroffen haben. Wird in diesem Zustand der gebildete Kokskuchen abgezogen, so tritt dadurch keine Störung des weiteren Verkokungsvorganges ein. Dieser wird vielmehr noch dadurch gefördert, daß ein teilweises Hindurchleiten von Vergasungsmitteln durch den Koks stattfindet.

Als solches Vergasungsmittel kann einerseits Wassergas dienen, erzeugt durch Dampf, der durch die oben erwähnten zweckmäßig am oberen Ende der Kühlkammer angeordneten Zuführungsrohre möglichst gleichmäßig über die ganze Länge der Kammer verteilt wird. Je nach der gewünschten Qualität des Gases kann auch Luft als Vergasungsmittel zusätzlich dienen; diese wird zweckmäßig am unteren Ende der Kühlkammer, etwa an der Austragvorrichtung, eingeleitet. Sofort nach dem Absenken des Kokskuchens aus der Entgasungskammer in die Nachentgasungs- und Vergasungskammer hat der Koks eine Temperatur von mehr als 900°C. Der warme Kopf des anderen gleichzeitig in die Kühlkammer gerutschten Kokskuchens schützt den auf ihm ruhenden Kokskuchen derart, daß dessen Temperatur nur sehr langsam, unten beginnend, unter die zur Wassergasbildung günstige Temperatur von 900°C sinkt. Infolgedessen strömt bei Beginn einer Arbeitsperiode gutes Wassergas, und zwar das gesamte Wassergas, in Kanäle, welche am oberen Ende der Nachentgasungs- und Vergasungskammer vorgesehen sind, in einer oder beiden Längswänden der Kammer durch Oeffnungen, welcher über die Kammerlänge verteilt sind. Mit dem Fortschreiten der Entgasungszeit kühlt zwar schließlich auch das in der Nachentgasungs- und Vergasungskammer befindliche Kokskuchenoberteil mehr und mehr ab; gleichzeitig aber zieht auch mehr und mehr Wassergas nicht mehr in die vorerwähnten Kanäle, sondern durch den in der Entgasungskammer sich bildenden Koks ab. Dies kann, bei Verarbeitung hinreichend schwindender Kohle, so weit gehen, daß gegen Ende der Garungszeit das gesamte Wassergas durch die Entgasungskammer abzieht, wobei es mit Sicherheit vor demVerlassen des Ofens Koks von 900°C antrifft. Diese Verhältnisse gewährleisten die dauernde Erzeugung von gutem Wassergas und ermöglichen die Zuführung einer stets gleichbleibenden Wassergasmenge während der ganzen Arbeitsperiode. Die Gasabzüge am Kopf der mittleren Abteilung ermöglichen auch die schnelle Entfernung der im unteren Teil der Entgasungskammer kurz nach dem Einfüllen frischer Kohle gebildeten großen Gasmengen.

Die Art und Beschaffenheit der zu verarbeitenden Kohle, die Qualität des zu erzeugenden Mischgases oder auch sonstige örtliche Verhältnisse können es ratsam erscheinen lassen, die Kühlkammer höher oder niedriger auszuführen als die Entgasungskammer, z.B. halb so hoch oder auch anderthalb mal so hoch.

Auch das Maß, in dem die Kohle bei der Entgasung schrumpft, spielt für die Bemessung der Höhe der unteren Kammerteile eine Rolle.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, daß nach Ablauf einer Arbeitsperiode jedesmal unten soviel Koks abgezogen wird, wie nötig ist, um die Entgasungskammer für eine neue Charge vollständig zu leeren, und daß eine Kühlkammerhöhe gewählt wird, welche gestattet, unter dem in die Nachentgasungs- und Vergasungskammer abgesenkten Kokskuchen noch den heißen Kopf des vorher dort befindlichen Kokskuchens zu belassen. Dieser heiße Kopf soll einmal den aus der Entgasungskammer abgesenkten Kokskuchen vor unwirtschaftlicher Abkühlung schützen und zum anderen Gelegenheit zur Kühlung haben, bevor er, nach Verlauf einer weiteren Arbeitsperiode, den Ofen verläßt.

Nähere Einzelheiten der Erfindung sind dargestellt auf den beigefügten Zeichnungen, die einen senkrechten Ofen gemäß der Erfindung darstellen, und zwar zeigt:

Abb. 1 einen senkrechten Längsschnitt teilweise durch eine Ofenkammer, teilweise durch die benachbarte Ofenwand,

Abb. 2 einen senkrechten Schnitt in Längsrichtung der Ofenbatterie durch Kammern und Heizwände.

Die senkrechten Ofenkammern zerfallen in eine Entgasungskammer 1, eine Nachentgasungs- und Vergasungskammer 4 und eine Kühlkammer 5. Alle drei Kammern haben etwa die gleiche Höhe und die gleiche, nach unten jedenfalls nicht abnehmende Breite. Die Entgasungskammer 1 ist beiderseits von Heizwänden 2 umgeben, in denen sich waagerechte Heizzüge 3 erstrecken, die in der Regel mit Wärmeaustauschern, z.B. Rekuperatoren oder Regeneratoren, in Verbindung stehen, welche auf den Zeichnungen nicht dargestellt sind. Das Einfüllen der Kohle erfolgt durch die Füllöcher 14, die durch Deckel 15 verschlossen sind. Den unteren Abschluß der Kammern bilden Austragvorrichtungen 19, bei deren Betätigung der fertige Koks in den Koksauffangwagen 13 abgelassen wird. Aus den oberen Gassammelräumen 6 der Kammern führen Gasabzugsrohre 7 in die obere Vorlage 8. Mittels über die Kammerlänge verteilter Oeffnungen 9 stehen die Kammern mit in den Seitenwänden liegenden Gassammelkanälen 10 in Verbindung, die über die Absaugrohre 11 an die untere Vorlage 12 angeschlossen sind. Am Kopfe der Kühlkammer oder aber auch am unteren Ende der Nachentgasungs- und Vergasungskammer 4 sind in den Seitenwänden Dampfverteilungsrohre 16 angeordnet, die mittels über die Kammerlänge verteilten Oeffnungen 17 mit dem Kammerraum in Verbindung stehen. Die Kühlzonen 5 werden beiderseits begrenzt durch Kammern 18, die zur Erzeugung von Dampf dienen, der in dem Behälter 20 gesammelt und aus diesem den Dampfleitungen 16 zugeführt wird.

Wenn in der Entgasungskammer 1 die Verkokung soweit fortge- schritten ist, daß die Teernähte sich etwa über der Kammermittelebene treffen, wird durch Betätigen der Austragvorrichtung 19 eine solche Menge gekühlten Kokses abgezogen, daß die Entgasungskammer 1 entleert ist. Um den Abzug gerade dieser Menge sicherzustellen, kann das Fassungsvermögen des Koksauffangwagens so bemessen werden, daß die bei Betätigung der Austragvorrichtung sich darin aufböschende Koksmenge dem Inhalt der Entgasungskammer entspricht. Alsdann wird durch die Füllöcher 14 die Entgasungskammer neu gefüllt und Wasserdampf durch die Rohre 16 eingeblasen. Durch Zuführung von Luft durch die Kühlkammer kann bei Bedarf auch Generatorgas erzeugt werden. Die Vergasung wird in dem Umfang fortgesetzt, als man Wassergas bzw. Luftgas dem Destillationsgas zuzusetzen wünscht. Durch die Wassergasbildung findet eine Abkühlung ds in der Nachentgasungs- und Vergasungskammer liegenden Kokses statt, dem während des Vergasungsprozesses auch der letzte Anteil an flüchtigen Bestandteilen entzogen wird. Die restlose Kühlung des garen Kokses erfolgt dann in der Kühlkammer 5, aus der der Koks mit einer Temperatur abgezogen wird, bei der eine Selbstentzündung nicht mehr möglich ist.

Das Abziehen des Kokses aus der Entgasungskammer vor völlig beendeter Entgasung ist möglich, sobald gegen Ende der Garungszeit der Kokskuchen sich von den Wänden abgesetzt hat, so daß er ohne Zerstörung seiner Form in den darunterliegenden Kammerteil absinkt, wo die Entgasung des schon gebildeten Kokses zu Ende geführt wird. Hierdurch verkürzt sich die Ausstehzeit und ein schnellerer Betrieb des Ofens ist die Folge. Da es sich im übrigen um einen ausgesprochenen diskontinuierlichen Betrieb handelt, ist der neue Ofen zur Verarbeitung aller Kohlensorten, einige stark treibende ausgenommen, geeignet, die für den normalen Koksofen infrage kommen. Die fühlbare Wärme des gebildeten Kokses wird weitgehend für die Gaserzeugung herangezogen und dementsprechend nutzbar gemacht. Je nach der Menge des eingeführten Wasserdampfes und der für die Vergasung verwendeten Luft kann der Gaserzeugungsprozeß in weitem Umfange variiert und den Anforderungen angepaßt werden, welche an Gasmenge und Gasqualität gestellt werden. Der für die Wassergasbildung benötigte Wasserdampf wird im Ofen selbst erzeugt, der ausgetragene Koks kann ohne weiteres zur Aufbereitung und zum Versand gehen.

Claims (10)

1. Senkrechter Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die außenbeheizte Entgasungskammer ein etwa doppelt so hoher Raum von der ungefähren Breite der unteren Entgasungskammer anschließt, der unten einen gasdicht verschließbaren Auslaß hat und dessen oberer Teil (4) als Nachentgasungs- und Vergasungskammer dient, während der untere Teil (5) als Kühlkammer wirkt.

2. Senkrechter Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachentgasungs- und Vergasungskammer etwa die gleiche Höhe wie die außenbeheizte Entgasungskammer hat.

3. Senkrechter Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer etwa die gleiche Höhe wie die Nachentgasungs- und Vergasungskammer hat.

4. Senkrechter Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einstellbare Gasabgänge sowohl am oberen Ende des außenbeheizten Kammerteiles als auch am oberen Ende der Nachentgasungs- und Vergasungskammer angeordnet sind.

5. Senkrechter Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasabgänge (9) am oberen Ende der Nachentgasungs- und Vergasungskammer an Kanäle (10) angeschlossen sind, die auf einer oder beiden Längsseiten in den Kammerwänden liegen und durch über die Kammerlänge verteilte Oeffnungen mit dem Kammerraum in Verbindung stehen.

6. Senkrechter Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Kühlkammer oder am unteren Ende der Nachentgasungs- und Vergasungskammer auf einer oder beiden Längsseiten Dampfzuführungsrohre (16) vorgesehen sind, die durch über die Kammerlänge verteilte Oeffnungen (17) mit dem Kammerraum in Verbindung stehen.

7. Senkrechter Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer (5) von einer Dampferzeugungskammer (18) umgeben ist.

8. Senkrechter Kammerofen zur Erzeugung von Gas und Koks nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koksauffangwagen solchen Fassungsvermögens vorgesehen ist, daß die bei Betätigung des Koksaustrages darin aufgeböschte Koksmenge dem Inhalt der außenbeheizten Entgasungskammer entspricht.

9. Verfahren zum Entgasen und teilweisen Vergasen von Brennstoffen in einem senkrechten Kammerofen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffinhalt des außenbeheizten Kammerteiles, vom Einfüllen ab, etwa solange in Ruhe verbleibt, bis die Teernähte in der Mittelebene der Kammer zusammenstoßen, und darauf soviel Koks aus der Kühlkammer abgelassen wird, daß der Inhalt der Entgasungskammer in die Nachentgasungs- und Vergasungskammer absinkt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergasung des in der Nachentgasungs- und Vergasungskammer befindlichen Brennstoffes in die Kühlkammer Luft eingeführt wird.