DE2808213C2 - Rekuperativkoksofen sowie Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rekuperativkoksofen nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Rekuperativkoksofens nach Anspruch 4.

Die Wirtschaftlichkeit eines Koksofens wird in sehr starkem Maß von der zur Beheizung erforderlichen Energiemenge, dem Unterfeuerungsverbrauch, beeinflußt. Während der Dauer einer Garungsperiode wird dem konventionellen Koksofen — Horizontal-Kammerofen mil regenerativem Wärmerückgewinn — normalerweise eine konstante Wärmemenge zugeführt. Da der Wärmebedarf einer Ofencharge bekanntlich mit zunehmender Garungszeit fällt, steigt die Abgastemperatur. Die Folge sind unnötig hohe Abgasverluste. Zur Minderung des Brennstoffverbrauches wurde für diesen Ofentyp die sogenannte programmierte oder programmgesteuerte Beheizung vorgeschlagen (vergl. z. B. die DE-OS 20 11 261).

Im Gegensatz zum Regenerativofen sind bei einem gattungsgemäßen Rekuperativofen alle Heizzüge beflammt, so daß die Heizzug- oder auch Rauchgastemperatur nicht durch Umstellphasen in der Beheizung beeinflußt werden können (vergl. z. B. die DE-AS 2164 994). Bei derartigen Rekuperativofen ist der Unterfeuerungsverbrauch ungünstig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rekuperativkoksofen mit optimalem Unterfeuerungsverbrauch sowie ein Verfahren zum Betreiben desselben vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird konstruktiv durch die Merkmale

in des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Der Einsatz von Stahlrekuperatoren im Koksofenbau scheiterte bisher an der Materialfrage und damit an der wirtschaftlichen Temperaturabsenkung der Unterfeuerungsabgase. Der erfiniiungsgemäße Rekuperator bil- > Het zwei ineinandergesteckte Rohre, das äußere ist oben geschlossen. Die zu erwärmende Verbrennungsluft gelangt über das Innenrohr in den Ringspalt zwischen Innen- und Außenrohr und wird im Gleichstromverfahren von heißen Unterfeuerungsabgasen erwärmt. Die

-" Wärmeübertragung erfolgt auf der Rauchgasseite im überwiegenden Maß durch Festkörper- und Gasstrahlung. Der konvektive Anteil ist von untergeordneter Bedeutung. Die vorgewärmte Verbrennungsluft kann vom Verbrennungsluftaustrittsstutzen gemäß der Maß-

-"' nähme des Anspruchs 2 in eine Entspannungskammer oder auch in eine Sammelleitung und von dort über Stichleitungen dosK-rt zu den einzelnen Heizzügen zurückgeführt werden. Der Rekuperator ist durch das Abblasen von vorgewärmter Verbrennungsluft gegen

Überhitzung geschützt. Durch den Gleichstrom von Verbrennungsluft und Abgas wird die maximale Rohrwandtemperatur herabgesetzt. Jede als Strahlungsraum für die Wärmeübertragung an die Rekuperatorrohre genutzte von feuerfestem Mauerwerk umge-

¹' bene Rekuperatorzelle kann einen einzelnen Rekuperator der erfindungsgemäßen Art aufweisen. Diese können aber auch zu einem gemeinsamen Rekuperator zusammengefaßt sein.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für die zweistufige wirtschaftliche Abkühlung der Unterfeuerungsabgase, wie dies in der DE-OS P 27 15 536 vorgeschlagen wurde, bei welcher in einer ersten Stufe der hohe Strahlungsatiteil der Abgase zur Vorwärmung der Verbrennungsluft in unter den Heizzügen angeord-

¹' neten Rekuperatoren und in einer zweiten Stufe der Konvektionsanteil in einem Wärmeaustauscher, beispielsweise einer Kohlevorerhitzungsanlage, verwendet wird. Der erfindungsgemäße Rekuperator eignet sich insbesondere für die Ausnutzung des hohen Strahlungs-

¹⁽¹ anteiles.

Besondere Vorteile bietet die Maßnahme des Anspruchs 3, da auf diese Weise eine optimale Unterfeuerung des Koksofens erzielt und/oder die Abgastemperatur ohne Veränderung des Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnisses und/oder die Temperatur der Verbrennungsluft, d. h. auch nach Inbetriebnahme notwendige oder zweckmäßige Werte eingestellt werden können. Durch diese Lösung lassen sich Korrekturen der Wärmeaustauschfläche von außen

^(l" ohne Schwierigkeiten vornehmen.

Ein Rekuperativkoksofen wird vorzugsweise nach der Vorschrift des Anspruchs 4 betrieben. Bei einem Rekuperativkoksofen treten nämlich für eine Regelung der Verbrennungsluftzufuhr zu den Heizzügen stabile ^h ' Verhältnisse ein, so daß die Abgastemperatur oder auch Heizzugtemperatur als Regelgröße herangezogen werden kann.

Dies geschieht optimalerweise nach der Vorschrift

des Anspruchs 5 für die Erlangung eines möglichst geringen Energiebedarfes während einer Garungsperiode. Die Einstellung des Brennstoff/Luft-Mischungsverhältnisses kann in bekannter Weise über eine Mischregelung erfolgen. Es ist somit jederzeit möglich, entsprechend dem Garungszustand einer Koksofenkammer die Wärmezufuhr zuverlässig zu regeln.

Nach der Maßnahme des Anspruchs 6 wird die Möglichkeit erreicht, während des Betriebes des Rekuperativkoksofens das zeitlich benötigte Luft/ Brennstoff-Mischungsverhältnis und/oder die Verbrennungsluftzufuhr und/oder die wirksame Länge des Rekuperators in vorbestimmter Weise zu regeln.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.

Die Fiyur zeigt im Vertikalschnitt schematisch einen Rekuperativkoksofen im Bereich einer Rekuperatorzelle 1 mit erfindungsgemäßem Rekuperator 2. Das heiße Verbrennungsabgas tritt aus einem Abgasschacht 13 oben in eine vertikale Rekuperatorzelle 1 eir«, welche sich in dem feuerfesten Mauerwerk unter den Ofenkammern und den Heizwänden befindet und von einer Zellenwandung 10 aus feuerfestem Mauerwerk umgeben ist. Durch den Boden 11 der Rekuperatorzelle 1 ragt von unten ein vertikaler Rekuperator 2 mit einer wirksamen Länge L hinein. Der Rekuperator 2 besteht aus zwei konzentrischen Rohren 3 und 4. Das äußere Rohr 4 ist am oberen Ende 5 geschlossen. Am unteren Ende 6 mündet das äußere Rohr 4 in eine Entspannungskammer 9, an welche sich ein Verbrennungsluftausiriiisstutzen 7 anschließt. Das innere Rekuperalorrohr i mündet kurz vor dem oberen Ende 5 des äußeren Rekuperatorrohres 4 in das äußere Rohr 4. Am unteren Ende geht das Rohr 3 in ein Verbrennungslufteintrittsrohr 8 über. Die Verbrennungsluft strömt entsprechend den Pfeildarstellungen in dem inneren Rohr 3 von unten nach oben, kehrt seine Strömungsrichtung am oberen Ende des inneren Rohres 3 um und strömt dann in den Ringspalt zwischen innerem Rohr 3 und äußerem Rohr 4 im Gleichstrom mit dem heißen Verbrennungsabgas nach unten. Das Verbrennungsabgas wird dann seillich aus der Rekuperatorzelle 1 herausgeführt. Die erhitzte Verbrennungsluft gelangt wie erwähnt, unten in die Entspannungskammer 9 und von dort in den Verbrennungsluftaustrittsstutzen 7, von v/o aus sie den Heizzügen zugeführt wird. Der Rekuperator 2 ist an dem äußeren Umfang des äußeren Rohres 4 mittels einer Dichtung 12 in dem Boden 11 de^r Rekuperatorzelle 1 gehalten und zwar höhenverstellbar, so daß die wirksame Wärmeaustauschfläche des Re<uperators 2 in der Rekuperatorzelle 1 verändert werden kann. Schiebt man beispielsweise den Rekuperator 2 weiter η die Rekuperatorzelle 1 hinein, so erhöht sich die Verbrennungsluittemperatur (bei gleichbleibender Abgaseintrittstemperatur) und erniedrigt sich die Abgasaustrittstemperatur. Auf diese Weise kann beispielsweise die Abgasaustrittstemperatur gesenkt und die Verbrennungslufttemperatur erhöht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Rekuperativkoksofen, dessen Heizzüge zwecks Wärmeaustausch von Verbrennungsluft mit Abgas mit unter Ofenkammer und Heizwänden angeordneten Rekuperatorzellen in Strömungsverbindung stehen, wobei in die Rekuperatorzellen ein Rekuperator hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekuperator (2) aus zwei konzentrischen Rohren (3, 4), vorzugsweise aus Stahl, besteht, von welchen das äußere Rohr (4) an seinem inneren Ende (5) geschlossen ist und mit seinem äußeren Ende (6) zu einem Verbrennungsluftaustrittsstutzen (7) führt und von welchem das innere Rohr (3) kurz vor dem inneren Ende (5) des äußeren Rohres (4) offen in das äußere Rohr (4) mündet und auf der anderen Seite mit einem Verbrennungslufteintrittsrohr (8) in Verbindung steht.

2. Rekuperativkoksofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (4) an seinem äußeren Ende (6) in eine Entspannungskammer (9) mündet

3. Rekuperativkoksofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekuperator (2) in der Rekuperatorzellenwandung (10), vorzugsweise dem Boden (11), mit einer Dichtung (12) in seiner wirksamen Länge (L) verstellbar, vorzugsweise höhenverstellbar, gehalten ist.

4. Verfahren zum Betreiben eines Rekuperativkoksofens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatur oder Heizzugtemperatur als Regelgröße für das Luft/Brennsioff-MischLngsver^ältnis und/oder die Verbrennungsluftzufuhr und/oder die Verstellung des Rekuperators (2) verwendet »ird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft/Brennstoff-Mischungsverhältnis und/oder Verbrennungsluftzufuhr und/oder die Verstellung des Rekuperators (2) in Anpassung an die beim Ablauf einer Garungsperiode erforderliche Wärmezufuhr zur Ofenkammer geregelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung über fest installierte Kurvenscheiben erfolgt.