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Senkrecht beaufschlagter Regenerator für Koksöfen Die Erfindung betrifft
Regeneratoren für Koksöfen, bei denen die Hitze der heißen Abgase zur Vorwärmung
der Luft oder des Verbrennungsgases verwendet wird. Derartige Regeneratoren bestehen
im wesentlichen aus einem Regeneratorraum mit offenem Mauerwerk und einem oder mehreren
Kanälen unter dem Regeneratorraum, durch welchen die Gase zum Regeneratorraum oder
von diesem weggeführt werden und der im wesentlichen im rechten Winkel zur Richtung
des Gasstromes im Regeneratorraum angeordnet ist.
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Der Kanal unter dem Regeneratorraum dient zur Verteilung des einströmenden
Gases über den Regeneratorraum oder alternativ zur Entgegennahme des vom Regeneratorraum
ausströmenden Gases und wird vielfach als Sammelkanal bezeichnet. Die Art der Verteilung
hängt ab von den Bedingungen des statischen Druckes und des Geschwindigkeitsdruckes,
der über die Länge des Sammelkanals vorherrscht. Zweck der Erfindung ist, einfache
Hilfsmittel zu schaffen, mit denen es möglich ist, eine wirksame Verteilung des
in oder aus dem Regenerator strömenden Gases zu erhalten mit niedrigerem Druckverlust,
als es mit den bekannten Mitteln möglich ist. Überdies sollen beim Eintritt keine
Unterschiede des statischen Druckes im Regenerator zwischen Stellen gleicher Höhe
vorhanden sein, damit unerwünschte Strömungen des Gases quer durch den Regenerator
verhindert werden.
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Es ist bereits bekannt, zur Verteilung der gasförmigen Verbrennungsmedien
auf den Regenerator und zum Sammeln der verbrannten Gase zwei Sohlkanäle übereinander
anzuordnen und diese durch eine Folge von Öffnungen miteinander zu verbinden; es
wurde auch darauf hingewiesen, daß dabei der obere Sohlkanal eine nochmalige Verteilung
der Medien in Regeneratorlängsrichtung bewirkt. Man hat dabei auch schon dem oberen
Kanal eine vom äußeren Ende nach der Ofenmitte zu abnehmende Höhe gegeben; sofern
dabei die Luftzuführung durch den oberen Kanal erfolgte, während der untere Kanal
tot lag, hatte dieser bezüglich der gleichmäßigen Verteilung der einzuführenden
Verbrennungsmedien keine Bedeutung. Man hat die Weite der Öffnungen zwischen den
übereinanderliegenden Sohlkanälen auch schon durch Regelkörper veränderbar gestaltet.
Man hat schließlich bei Verwendung nur eines Sohlkanals dessen Querschnitt nach
der Ofenmitte zu entweder gleichmäßig oder durch Anwendung einer im senkrechten
Querschnitt parabolischen Bodenfläche verjüngt und den Durchlaßöffnungen die Form
von Venturi-Rohren gegeben oder die Regelkörper so ausgebildet, daß die COffnungswände
zum Teil gekrümmt verlaufen. Dennoch ergibt sich bei allen diesen Ausführungen -
wenigstens in der Ausströmrichtung -ein Hineinstoßen von Teilströmen des Gases in
den waagerecht im unteren Kanal abziehenden Hauptstrom der Gase und als Folge davon
die Entstehung von Wirbeln mit Energieverlusten, die an den verschiedenen Einmündungsstellen
längs des Sammelkanals unterschiedlich sind.
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Unter Verwendung durch die genannten Konstruktionen zum Teil bekanntgewordener
Elemente wird das Ziel eines möglichst geringen Druckverlustes der gasförmigen Verbrennungsmittel
bei gleichmäßiger Verteilung derselben über die Beheizungsorgane des Koksofens gemäß
der Erfindung so erreicht, daß bei einem senkrecht beaufschlagten Regenerator, dessen
Sohlkanal durch eine mit Durchtrittsöffnungen versehene Trennwand in einen oberen
und einen unteren Verteilungs- bzw. Sammelraum aufgeteilt und der untere Raum am
äußeren Ende mit einem Abzug für die verbrannten Gase versehen ist, die genannten
Durchtrittsöffnungen bogenförmige Kanäle sind, die nach oben in der im Regenerator
herrschenden Strömungsrichtung, nach unten in der im unteren Sohlkanalteilraum herrschenden
Strömungsrichtung ausmünden, wobei der Querschnitt des als Ein- und Ausströmkanal
dienenden unteren Sohlkanalteilraumes von der Ofenaußenseite her stufenweise jeweils
um den Querschnitt des Abzweigkanals abnimmt.
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Die Richtungsänderung der Gasströme tritt bei der neuen Anordnung
nur innerhalb der gekrümmten Durchlässe ein; an den Abzweigstellen bzw. Wiedereinmündungsstellen
verlaufen
die einzelnen Teilströme parallel zur Hauptströmung im Sohlkanal. Auf diese Weise
wird der Druckverlust infolge der Wirbelbildung vermieden, die stets bei der Sammlung
der Abgasströme eintritt, wenn die Teilströme rechtwinklig in den Sohlkanal einmünden.
Der Gesamtquerschnitt der gekrümmten Durchlässe ist gleich dem des Sohlkanaleintritts.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Gase während des eigentlichen Aufteilungs-
bzw. Sammlungsvorganges keine Geschwindigkeitsänderungen erleiden. Die einzige mit
Energieverlusten verbundene Geschwindigkeit'Serniedrigung findet nach erfolgter
Verzweigung stätt beim Austritt in den großen Querschnitt des Regenerators. Die
große Querschnittserweiterungbei der Verteilung der Gase vom Sohlkanal auf den Regenerator
macht einen Energieverlust infolge Wirbelablösung unvermeidlich; die vorliegende
Anordnung hat jedoch den Vorzug, daß diese Verluste bei allen Teilströmen in gleicher
Weise auftreten, so daß keine Unterschiede des statischen Druckes längs des Regenerators
auftreten. Es wird also durch völlige Symmetrie des Verzweigungsvorganges und ebenso
auch des Sammlungsvorganges eine gleichmäßige Verteilung des Gasdurchsatzes auf
den Regenerator ermöglicht.
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Die Anordnung erlaubt es; die Verteilung des Gasstromes, der entweder
in den Regeneratorraum strömt oder aus diesem heraus, mit einem geringeren Druck
durchzuführen, als es in bekannten Anlagen bisher möglich war, da sie keine Verengung
des Querschnittes des Gasstromes notwendig macht.
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Der neue Regerieratoraufbau ist in den Zeichnungen dargestellt. Auf
diesen zeigt Fig. 1 den unteren Teil eines Koksofens parallel zur senkrechten Mittelebene
einer Ofenkammer geschnitten, und zwar auf der linken Hälfte nach Linie B-B, auf
der rechten Hälfte nach Linie C-C der Fig. 2, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt in
Batterielängsrichtung entsprechend der Linie A -A von Fig. 1, Fig. 3 einen
Ausschnitt aus Fig. 1 und in größerem Maßstab einen Teil des Sohlkanals mit den
die Trennwand bildenden Einbauten, Fig. 4 einen Querschnitt gemäß Linie D-D der
Fig. 3, Fig. 5 eine Draufsicht auf die Einbauten, Fig. 6 eine andere Ausbildungsform
derselben im Schnitt, Fig. 7 eine Draufsicht derselben, Fig. 8 einen dem unteren
Teil von Fig. 1 entsprechenden Schnitt bei einer abgewandelten Ausführungsform.
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Bei der Anordnun,,g nach den Fig. 1 bis 5 wird Schwachgas zur Beheizung
des Ofens durch eine Leitung 22 in eine Abhitzeleitung 1 geführt und gelangt durch
den unteren Teil 2a eines Sohlkanals zwischen den Einbauten 2 b hindurch, wo sich
die Strömungsrichtung ändert, zu dem oberen Teil 2 c des Sohlkanals. Der durch die
Räume 2 a und 2 c gebildete Sohlkanal hat einen rechteckigen Querschnitt. Die Einbauten
2 b sind längs einer Diagonale des rechteckigen Schnitts so angeordnet, daß der
Raum 2 c im Querschnitt in dem Maße zunimmt, wie der Raum 2 a sich vermindert.
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Die Einbauten können fest sein oder beweglich, so daß die Aufteilung
des Gasstromes regelbar ist. Beim Einströmen gelangt das Gas von dem Sohlkanal durch
die Regeneratorräume 3, wo es vom heißen Mauerwerk Wärme aufnimmt, und von dort
über die Kanäle 5 zu den Heizzügen 4. Die Verbrennungsluft des Gases folgt einem
ähnlichen Weg durch einen anliegenden Sammelkanal 6 und Regeneratorraum 7 und trifft
das Gas in den Heizzügen 4.
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Bei Starkgasbeheizung wird das Gas durch Rohre 16 - in Fig.
2 - zu den Heizzügen 4 geleitet, ohne die Regeneratoren zu passieren. In
diesem Falle werden beide Regeneratoren 3 und 7 zur Vorwärmung der Luft verwendet.
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Im Regenerativwechsel kehrt sich die Strömungsrichtung um. Nach der
Zugumkehr strömt heißes Abgas von den Heizzügen 4 nach unten durch die Kanäle 5
in den Regeneratorraum 3 und 7, wo es einen großen Teil seiner Wärme an das Mauerwerk
der Regeneratorfüllung abgibt. Von hier wird es in umgekehrter Richtung durch die
Sammelkanäle 2c, 2a und 6 über den Abhitzekanal zum Kamin geführt.
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Es sind abnehmbare Verschlüsse 9 vorgesehen, so daß, falls es erforderlich
ist, die Einbauten verstellt oder entfernt werden können.
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Die Einbauten 2 b, wie sie in Fig. 3 bis 5 gezeigt sind, sind Hohlmetallkörper.
Ihr Querschnitt geht aus Fig. 3 hervor. Sie sind in Metallplatten 10 mit
gefalzten Kanten 11 eingeschweißt. Jedes Paar Platten trägt zwei Einbauten.
Die Platten 10 ruhen auf abgeschrägten Vorsprüngen 12, welche durch das Mauerwerk
des Kanals 2 a, 2 c gebildet werden.
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Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Gestaltung der Einbauten aus hitzebeständigem
Steinmaterial. Diese haben einen vollen Teil 13 ähnlicher Gestalt wie die
der metallenen Einbauten gemäß Fig.3 bis 5. An jeder Seite sind Stützflanschen 14
am vollen Teil fest angebracht.
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Fig. 8 gibt einen Teil einer Koksofenbatterie, ähnlich jenem in Fig.
1, wieder, jedoch mit einem Sammelkanal 17, welcher von der Abhitzeleitung 1 aus
sich verjüngt. Er liegt unter einer horizontalen Reihe von Einbauten 2 b. Zwischen
diesen und den Regeneratorkammem 3 und 7 liegt ein Raum 18 mit gleichförmigem Querschnitt.
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In jedem Fall sind die Einbauten 2 b derart geformt, daß zwischen
ihnen gekrümmte Durchlässe 19 freibleiben, welche die Luft oder das Gas vom horizontalen
Kanal unter den Einbauten in die darüberliegenden vertikalen Regeneratorkammern
führen.
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Die vorliegende Erfindung ist dargestellt in Verbindung mit einer
Koksofenbatterie mit einem einfachen Sammelkanal, zweifach unterteilten Regeneratoren
und haarnadelförmigen Heizzügen. Es sei jedoch erwähnt, daß sie auch an anderen
Koksofen-Systemen verwirklicht werden kann, wie z. B. solchen mit zwei Sammelkanälen
oder mit dreifach unterteilten Regeneratoren, ebensogut wie bei Koksöfen mit gruppenweise
angeordneten Heizzügen. Selbstverständlich kann sie auch in Koksöfen zur Anwendung
kommen, die eine Kombination der genannten Typen darstellen.