DE2738116A1

DE2738116A1 - Doppelheizwand fuer verkokungsoefen mit waagerechten kammern

Info

Publication number: DE2738116A1
Application number: DE19772738116
Authority: DE
Inventors: Heinz Thubeauville
Original assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1977-08-24
Publication date: 1979-03-08
Also published as: DE2738116B2; AR217475A1; JPS5436301A; BR7805446A; US4244786A

Description

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Doppelheizwand für Verkokungsöfen
mit waagerechten Kammern

Gegenstand der Erfindung ist eine Doppelheizwand für mit Schwachgas beheizbare Verkokungsöfen mit waagerechten Kammern, bei der quer zur Kammerachse liegende Paare von Heizzügen im regenerativen Zugwechsel zusammenarbeiten.

Trotz zahlreicher, im Patentschriftturn vorliegender Vorschläge für Doppelheizwände findet sich im modernen Koksofenbau kein Beispiel einer praktischen Ausführung. Es ist zu vermuten, daß die Ofenbauer vor der größeren An- zahl von Wänden, die sie zum Aufbau einer solchen Doppelheizwand für erforderlich hielten, zurückschreckten in der Annahme, daß eine solche Doppelheizwand eine in eine einzelne Reihe von Heizzügen aufgeteilte Heizwand wesent lich an Breite übertreffen oder jedenfalls ein größeres Steingewicht, auf den Rauminhalt der Wand bezogen, erforderlich machte.

Das Ziel der Erfindung geht dahin, bei einer derartigen Doppelheizwand eine an sich bekannte, höhengestufte Zuführung der vorgewärmten Verbrennungsmittel bei geringem Zugwiderstand des Beheizungssystems und stabilem Aufbau der Wand mit der Möglichkeit der Einstellung der Beheizung in der Längserstreckung der Ofenkammer zu vereinigen und dabei kein höheres, auf die Raumeinheit bezogenes Steingewicht aufzuwenden als bei einer aus nur einer Rei- he von Heizzügen aufgebauten Wand und auch die Breite der Wand nicht zu vergrößern.

Dabei wird von der bekannten Anordnung im Zugwechsel zusammenarbeitender Zwillingszüge Gebrauch gemacht, deren einzelne Paare durch bis an die Decke durchlaufende Wände getrennt sind und ferner von Querregeneratoren, die über

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die Länge der Ofenkammer in gleichem Sinne beaufschlagt durchlaufen und bei denen die Möglichkeit besteht, sie durch Querwände in Zellen aufzuteilen, in deren untere Ein- bzw. Auslässe vom Regeneratorsohlkanal aus leicht einstellbare Regelglieder einzubauen sind. Jedenfalls soll bei einer derartigen Bauart ein die oberen Enden der Heizzüge verbindend«r, den Wandaufbau schwächender und eine Regelung der Beaufschlagung der einzelnen Heizzüge erschwerender oberer Horizontalkanal nicht vorhanden sein.

Gemäß der Erfindung befindet sich bei einer derartigen Doppelheizwand unter jeder Ofenkammer ein Paar über die ganze Ofenlänge durchlaufender Regeneratoren, und diese sind an senkrechte Räume angeschlossen, die zwischen den in den nach der Ofenkammer zu liegenden Reihen angeordneten Heizzügen liegen und von denen, in der Längsrichtung der Wand gerechnet, der eine zur Zuführung des Schwachgases, der folgende immer zur Zuführung der Luft dient; diese Räume sind in ihrem unteren Teil mit abgestuften, in beide benachbarte Heizzüge mündenden Austrittsoffnungen versehen, während die Begrenzungswände dieser Räume im oberen Teil in eine bis an die Ofendecke durchlaufende Stützwand übergehen.

Es kann dabei der Wandverband so ausgebildet werden, daß mit der Vergrößerung des Mittenabstandes der Querzwillinge eine Verkürzung des nur in einem Format erforderlichen Läufersteines möglich ist, bei dem dieser nicht mehr etwa die Länge eines Heizzuges zu haben braucht, was bei der Herstellung der Silika-Steine von großer Be- JO deutung ist.

Die Begrenzungswände der Räume, die zur höhengestuften Zuführung von Luft bzw. Luft und Schwachgas dienen, laufen nach den kohleberührten Läuferwänden hin zusammen

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und stoßen teilweise an diese an, teilweise durchsetzen sie die Läuferwände. Vorzugsweise folgt längs der Doppelheizwand immer ein in die Läuferwand eingreifender Stein auf einen an diese anstoßenden Stein.

Jede Lage der Läuferwand zwischen zwei in diese eingreifenden Enden der zusammenlaufenden Begrenzungswände der senkrechten Räume zur höhengestuften Zuführung von Luft und Schwachgas besteht jemäß der weiteren Erfindung aus drei im Format einander gleichen Läufersteinen, die sowohl in den Stoß- als auch in den Lagerfugen mit Nut und Feder versehen sind. Der mittlere dieser Läufersteine liegt dabei symmetrisch zu dem dazwischenliegenden Ende von Begrenzungswänden, und diese stoßen stumpf an dem Läuferstein an.

Senkrechte, zur Zuführung von Starkgas dienende Kanäle steigen in jeder ungleich beaufschlagte Regeneratorpaare trennenden Wand auf und führen zu Brennern, die beiderseits der die beiden Heizzüge jedes Paares trennenden Wand nahe derselben angeordnet sind. Es ergibt sich hierbei die Wirkung, daß das Starkgas an der Trennwand aufsteigt und bei der Verbrennung eine laminare, wirbelfreie Strömung entsteht; diese hat zur Folge, daß sich nur in geringem Umfang Stickoxide bilden.

Auf den anliegenden Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele einer Doppelheizwand gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen regenerativ betriebenen Unterbrenner-Verkokungsofen, wobei der Schnitt teilweise durch eine Ofenkammer, teilweise entsprechend der Schnittlinie I-I

von Figur 2 geht.

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Figur 2 ist ein senkrechter Schnitt entsprechend der Schnittlinie H-II von Figur 1 in Längsrichtung der Ofenbatterie in größerem Maßstab und zeigt die oberen Abschnitte der Regeneratoren und die an diese angeschlossenen Heizzüge.

Figur 3 ist ein Ausschnitt aus Figur 1 in dem gleichen

größeren Maßstab wie Figur 2 und zeigt ebenfalls die oberen Regeneratorpartien und die Heizzüge.

Figur 4 ist ein waagerechter Schnitt durch den unteren Abschnitt der Doppelheizwand entsprechend der

Schnittlinie IV-IV von Figur 3-

Figur 5 ist ein waagerechter Schnitt durch den oberen Abschnitt der Doppelheizwand entsprechend der Schnittlinie V-V von Figur 3.

Figur 6 zeigt einen der Figur 4 entsprechenden waagerechten Schnitt durch eine Heizwand mit in der Längsrichtung der Wand breiteren Heizzügen.

Figur 7 ist eine Ansicht gegen eine Heizwand gemäß Figur 6 von der Ofenkammer her.

Figur 8 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Läuferwand entsprechend der Schnittlinie VIII-VIII von Figur 7·

In der Längsrichtung der Batterie wechseln Ofenkammern und Doppelheizwände miteinander ab. Mit 11 ist die Ofendecke bezeichnet, in der sich Füllöffnungen 12 befinden, die durch Deckel 13 verschlossen werden und durch die von einem auf der Ofendecke verfahrbaren Füllwagen aus die Kohle eingefüllt wird. Die Ofenkammern 10 sind

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an beiden Enden durch. Ofentüren 14 abgeschlossen. Unterhalb der Heizwände befinden sich die über die ganze Länge des Ofens von der Koksseite zur Maschinenseite durchlaufenden Regeneratoren. Ein Paar Regeneratoren 21 und 22 wechselt mit einem weiteren Paar Regeneratoren 31 und 32 ab. Werden die Regeneratoren 21 und 22 in aufsteigender Richtung beaufschlagt, wobei sie zur Vorwärmung der Medien dienen, so dienen die Regeneratoren 31 und 32 zur Aufnahme der verbrannten Gase; in der anderen Regenerativ-Halbperiode wechseln die Regeneratoren ihre Punktion. Die Regeneratoren 21 und 31 dienen abwechselnd zur Luftvorwärmung, die Regeneratoren 22 und 32 abwechselnd zur Vorwärmung des Schwachgases, wenn die Beheizung durch Schwachgas erfolgt; bei einer Beheizung durch Starkgas dienen auch sie wechselweise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft. Unterhalb der Regeneratoren verlaufen die Regeneratorsohlkanäle 17. Durch Querwände 15 sind die Regeneratoren in einzelne Zellen 16 unterteilt. Durch Regelorgane 18, die sich zwischen den einzelnen Zellen und dem Regeneratorsohlkanal befinden, läßt sich die ein- und ausströmende Menge des gasförmigen Mediums regeln.

19 ist eine Leitung zur Verteilung des Starkgases, 20 eine Verteilungsleitung für die Druckluft, die bei der Entgraphitierung des Starkgasverteilungssystems benutzt wird. Die Starkgasverteilungsleitung 19 ist an Düsenrohre 23 angeschlossen, die in der Unterkellerung 24 liegen. Zur Verteilung des Schwachgases dient eine Leitung 25, die über Umstellventile an die Regeneratorsohlkanäle angeschlossen ist. Beim Einlassen von Luft in die Regeneratorsohlkanäle 17 sind die Luftklappen 29 geöffnet. Über Abhitzeventile 27 sind die Regeneratorsohlkanäle an einen Rauchgassammelkanal 56 angeschlossen.

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In jeder Heizwand sind Querzwillinge angeordnet. In der einen Regenerativ-Halbperiode erfolgt die Verbrennung in den Heizzügen 26, die durch eine obere öffnung 33 der die Heizzüge trennenden Wand 3O mit den Heizzügen 28 in Verbindung stehen. In der anderen Regenerativ-Halbperiode erfolgt die Verbrennung in den Heizzügen 28, und die Rauchgase ziehen durch die Heizzüge 26 abwärts. Zwischen den Heizzügen 26 bzw. 28 liegen die Räume 36 und 37> die durch die senkrechten Begrenzungswände 3^ und 35 abgeschlossen sind. Die Räume 36 dienen zur Zuführung der Luft, die Räume 37 bei Beheizung durch Schwachgas zu dessen Zuführung; bei Starkgasbeheizung dienen sie ebenfalls zur Luftzuführung. In den Begrenzungswänden 3^ und 35 sind höhengeäufte Austrittsöffnungen 38 und 39 vorgesehen. In beiden Begrenzungswänden y\- und 35 der Räume 36 und 37 sind derartige Austrittsöffnungen angeordnet, so daß beiden benachbarten Heizzügen 26 bzw. 28 bei Schwachgasbeheizung höhengestuft Schwachgas und Luft zugeführt wird.

Die beiden Regeneratoren 21 und 22 bzw. 31 und 32, die immer im gleichen Sinne beaufschlagt sind, werden durch eine Wand 40 getrennt. Zwischen den im entgegengesetzten Sinn beaufschlagten Paaren 21 und 22 und 3I, 32 befindet sich die Wand 41. In dieser Wand sind die Kanäle 42 zur Zuführung des Starkgases untergebracht. Sie sind an die Düsenrohre 23 über eine von der Unterkellerung 24 aus einstellbare Düse angeschlossen und führen zu den Brennern 44 in den Heizzügen 26 und zu den Brennern 45 in den Heizzügen 28, die beiderseits der die Heizzüge trennenden Wand 3O liegen.

Die Begrenzungswände 34- und 35 der Räume 36 und 37 laufen nach außen zu den Läuferwänden 55 nin zusammen. Die Enden 49 dieser so gebildeten Binderwände stoßen nur stumpf an die Läuferwand; die Steine 50 greifen durch

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die Läuferwand "bis zur kohl et e rühr ten Oberfläche hindurch. Oberhalb der Räume 36 und 37 laufen die Begrenzungswände yv und 35 zu den Stützwänden 46 aus, die bis an die Decke reichen und einen wesentlichen Teil der Deckenbelastung aufnehmen. Auch werden durch diese Stützwände die Querkräfte aufgenommen, die beim Drücken der öfen und bei treibender Kohle auftreten und deren Wirkung bei öfen mit sog. oberem Horizontalkanal so gefürchtet ist.

Durch Stopfen 48 verschließbare Schaulöcher 47 in der Ofendecke 11 ermöglichen die Beobachtung und die Zugänglichkeit beider Heizzüge 26 und 28.

Durch die Verbindungskanäle 51 bis 54- sind die unter einer Ofenkammer 10 liegenden Regeneratoren 21 und 22 mit den beiden Heizzügen verbunden, die in Reihen nach der betreffenden Ofenkammer 10 zu liegen. Entsprechende Verbindungskanäle zu den zugehörigen Heizzügen sind auch bei den Regeneratoren 31 und 32 vorhanden.

Der Betrieb der dargestellten Verkokungsofenbatterie gestaltet sich folgendermaßen: Wenn im Falle der Schwachgasbeheizung in der einen Regenerativ-Halbperiode die beiden unter einer Ofenkammer 10 liegenden Regeneratoren 21 und 22 in aufsteigender Richtung beaufschlagt sind, also der Regenerator 21 zur Vorwärmung der Luft, der Regenerator 22 zur Vorwärmung des Schwachgases dient, so gelangen die vorzuwärmenden Medien durch die Verbindungskanäle 51 bis 54 in diejenigen Heizzüge 26 bzw. 28, die in einer Reihe beiderseits der betreffenden Ofenkammer 10 liegen, und zwar über die zwischen den Heizzügen liegenden Räume 36 für Luft und 37 für Schwachgas und die in den Wänden 34 und 35 angeordneten Austrittsöffnungen 38 bzw. 39. Die beim Aufsteigen zur Verbrennung gelangenden Medien treten durch die öffnung 33 der Wände 30

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in die im Zugwechsel damit zusammenarbeitenden Heizzüge 26 bzw. 28, die in einer Reihe neben den beiden benachbarten Ofenkammern 10 liegen, strömen in diesen abwärts und gelangen über die öffnungen 38 und 39 und die Räume 36 und 37 und die entsprechenden Verbindungskanäle 51 bis 54 in die Regeneratoren 31 und 32 der beiden benachbarten Paare, die durch die Wände 4-1 davon getrennt sind, und ziehen über die Regeneratorsohlkanäle 17» die Abgasventile 27 in den Rauchgassammelkanal 56.

Nach der Umstellung dienen die beiden benachbarten Regeneratorpaare 31 und 32 zur Vorwärmung der gasförmigen Medien, und durch die Heizzüge 26 bzw. 28 der beiden der zuerst betrachtete:;. Kammer benachbarten Reihen strömen die verbrannten Gase abwärts, um durch die Öffnungen 38 und 39 in den Wänden 34 und 35 in die Räume 36 und 37 zu gelangen, von wo sie über die Verbindungskanäle 51 bis 54 und die Regeneratoren 21 und 22 und von hier über die Sohlkanäle 17 in den Rauchgassammelkanal 56 strömen.

Bei Starkgasbeheizung dienen auch die Regeneratoren 22 und 32 abwechselnd zur Vorwärmung der Luft, die dann durch die Räume 36 und 37 zugeführt wird.

Während die Zuführung des Schwachgases von der Verteilungsleitung 25 und die der Verbrennungsluft bei geöffneten Luftklappen 29 in die Regeneratorsohlkanäle 17 erfolgt, wird das Starkgas von der Verteilungsleitung 19 über die Düsenrohre 23 und die Kanäle 42 den Starkgasbrennern 44 und 45 zugeführt.

In der Längsrichtung der Batterie betrachtet, wechseln also Ofenkammern, bei denen die Gase in den der Kammer benachbarten Heizzugreihen aufbrennen, ständig mit solchen ab, bei denen die in den benachbarten Reihen angeordneten Heizzüge abwärts beaufschlagt sind.

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Durch die Regelorgane 18, die zwischen den Sohlkanälen 17 und den einzelnen Zellen 16 der Regeneratoren 21, 22 und 31» 32 eingebaut sind, läßt sich sehr genau die Beheizungsstärke in den einzelnen Heizzügen einstellen und somit an den unterschiedlichen Wärmebedarf anpassen, der durch die Wärmestrahlung der Ofenköpfe, die Verjüngung der Ofenkammer und andere Umstände bedingt ist.

Dadurch, daß die Begrenzungswände JA und 35 der Räume 36 und 37 nach oben in feste Stützwände 46 auslaufen, die längs der ganzen Wand verteilt sind, ergibt sich ein besonders fester Steinverband, besonders wenn diese Stützwände, ebenso wie die Verlängerungen der Begrenzungswände 34 und 35 der Räume 36 und 37, nach der beim Otto-Ofen seit über einem halben Jahrhundert üblichen Bauweise abwechselnd immer in die eine oder andere Läuferwand eingreifen. Hierdurch ergibt sich eine besonders stabile Bauweise von großer Tragfähigkeit, wobei auch die auf die Wände der Ofenkammern im Betrieb einwirkenden Kräfte in nachgiebiger Form aufgenommen werden können.

Da in jeder Heizwand drei Längswände, nämlich außer den beiden Läuferwänden auch die durch zwischen den Heizzugpaaren, den Querzwillingen, liegenden Trennwände versteift sind, können die einzelnen Wände bei gleicher Standfestigkeit des Bauwerks dünner bemessen werden als der Einfachverband bei Wänden, die nur in eine Reihe von Heizzügen unterteilt sind, so daß sich ein geringes Steingewicht ergibt.

Die Zwischenwand zwischen den auf- und abbrennenden Zügen ist in beiden Halbperioden der vollen Heizwirkung der Verbrennungsvorgänge ausgesetzt und nimmt eine höhere Temperatur an als die beiden Läuferwände, denen durch die eingefüllte Kohle ständig Wärme entzogen wird. Bei den hohen, in den Heizzügen herrschenden Temperaturen wirkt

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also die Strahlung dieser Zwischenwände 3O ständig auf "beide Läuferwände 55 ein. Die Läufersteine können mit Rücksicht auf den festen Verband der ganzen Wand ebenfalls verhältnismäßig dünn, beispielsweise auf 80 mm und darunter, bemessen werden, so daß sich kurze Garungszeiten ergeben.

Da der jeweils aufbrennende und der jeweils abbrennende Heizzug durch die gleichen Schaulöcher 4-7 zu beobachten sind, ergibt sich eine Einsparung an diese Schaulöcher abschließenden Stopfen 48.

Der Steinverband, der in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellt ist, zeichnet sich durch einen größeren Mittenabstand der Querzwillinge, also eine größere unmittelbar beheizte Teilfläche der Kammerwand, aus. Zwischen den in die Läuferwand eingreifenden Enden 57 der Begrenzungswände 34 bzw. 35 liegen drei Läufersteine 58, 59, 60 gleichen Formates. Sowohl in den Lagerfugen als auch in den Stoßfugen sind Nut- und Federverbindungen 61 bzw. 62 vorgesehen. Der jeweils mittlere Läuferstein liegt symmetrisch zu den den Raum 36 bzw. 37 begrenzenden Wänden y± bzw. 35.

Die Abstufung der Austrittsöffnungen 38 und 39 in den Begrenzungswänden der Räume 36 und 37 kann in beliebiger, unterschiedlicher Weise für Schwachgas einerseits und Luft andererseits vorgenommen und damit der Verlauf des Verbrennungsvorganges gesteuert und so eingestellt werden, daß sich einerseits eine in der Höhe gleichmäßige Erhitzung des Kammerinhaltes ergibt und es nur zu einer geringen Bildung von Stickoxiden im Rauchgas kommt.

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Claims

Radt, Finkener, Ernesti Patentanwälte Heinrich-König-Straße 12 Bochum Dr· ο· Otto & Comp. FtrospftchCT (0834) 47787/«ι Ge se 11 schal" t mit be schränk ter Telegrammadresse: Rddtpdlent Bochum j« χ·*-._«_» ßochum WPR/IK Patentansprüche

1. Doppelheizwand für mit Schwachgas beheizbare Verkokungsöfen mit waagerechten Kammern, bei der quer zur Kammerachse liegende Paare vm Heizzügen im regenerativen Zugwechsel zusammenarbeiten, dadurch g e kennzeichnet, daß unter jeder Ofenkammer

(10) ein Paar über die ganze Ofenlänge durchlaufender Regeneratoren (21, 22, 31, 32) angeordnet sind, von denen der eine wechselweise zur Vorwärmung der Luft und zur Aufnahme der verbrannten Gase, der andere im Fall der Beheizung mit Schwachgas wechselweise zu dessen Vorwärmung, im Fall der Starkgasbeheizung zur Vorwärmung der Luft dient, und diese Regeneratoren (21, 22, 31, 32) an senkrechte Räume (36, 37) angeschlossen sind, die zwischen den in den nach der Ofenkammer (10) zu liegenden Reihen angeordneten Heizzügen (26 bzw. 28) liegen, und von denen in der Längsrichtung der Wand der eine (37) zur Zuführung des Schwachgases, der folgende (36) zur Zuführung der Luft dient, die in ihrem unteren Teil mit abgestuften, in beide benachbarte Heizzüge (26, 28) mündenden Austrittsöffnungen (38, 39) versehen sind, während die Begrenzungswände (34, 35) dieser Räume (36, 37) im oberen Teil in eine bis an die Ofendecke (11) durchlaufende Stützwand (46) übergehen.

2. Doppelheizwand für als Unterbrenner ausgebildete waagerechte Verkokungsöfen, dadurch gekennzeichnet, daß senkrechte, zur Zuführung von Starkgas dienende Kanäle (42), in der die zwei Regeneratorpaare (21, 22 und 31, 32) trennenden Wand (41) aufsteigen und zu Brennern (44,

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ORIGINAL INSPECTED

führen, die beiderseits der die beiden Heizzüge (26, 28) jedes Paares trennenden Wand (3O) nahe derselben angeordnet sind.

3. Doppelheizwand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- > kennzeichnet, daß die Begrenzungswände (34, 35) der höhengestuften Zuführung von Luft bzw. Luft und Schwachgas dienenden Räume (36, 37) nach den kohleberüiirten Läuferwänden (55) hin zusammenlaufen und teilweise (49) an diese anstoßen, teilweise (50) diese durchsetzen.

4. Doppelheizwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Doppelheizwand immer ein in die Läuferwand (55) eingreifender Stein (50) auf einen an diese anstoßenden Stein (49) folgt.

5. Doppelheizwand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lage der Läuferwand zwischen zwei in die Läuferwand eingreifenden Steinen (57) aus drei einander gleichen Läufersteinen (58, 59, 60) besteht, die an den Stoß- und Lagerfugen mit Nut und Feder (61, 62) versehen sind.

6. Doppelheizwand nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere (59) der drei Läufersteine symmetrisch zur Begrenzungswand (34, 35) liegt und diese stumpf an den Läuferstein anstößt.

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