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Verfahren und Ofen zur, Verkokung von Kohle. Die Erfindung bezieht
sich auf die Verkokung von Kohle unter Einführung von Dampf in die Kammer, in der
die Verkokung stattfindet, um darin Wassergasbildung herbeizuführen.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Verkokung
von Kohle in dieser Weise und einer entsprechenden Koksofenbauart, mittels deren
eine möglichst große Ausbeute an Blaugas (Wassergas) erhalten und deichzeitig eine
gleichförmige und schnelle Verkokung der Kohlenbeschickung gesichert wird.
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Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Verkokung von Kohle,
das Anwendung von Wärme aus einer äußeren Quelle auf eine Kohlenmasse umfaßt, deren
unterer Teil dünner ist als der obere Teil und bei dem Dampf in den dünneren Teil
geführt wird, wenn dessen Verkokung praktisch vollständig ist.
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Die Erfindung besteht ferner in der Anordnung eines Koksofens mit
einer oder mehreren Kokskammern von nach unten abnehmendem Querschnitt in Verbindung
mit Dampfeintrittsöffnungen, die in den unteren engen Teil der Kammer oder Kammern
münden.
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Die Erfindung ist nachstehend in ihrer Anwendung auf eine Koksofenbatterie
mit wagerechten Kammern beschrieben, deren Kammern von oben nach unten an Weite
abnehmen, so daß die Verkokung in dem unteren Teil der Kammer früher beendet wird
als in dem oberen Teil und der untere Teil der Beschickung infolgedessen zur Behandlung
mit Dampf im ersten Teil der Verkokungsperiode fertig ist.
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In den Zeichnungen ist beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, ohne daß letztere auf dieses Beispiel beschränkt wäre.
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Abb. i ist ein senkrechter Querschnitt durch einen Koksofen und teilweise
durch eine Heizwand in einer Ebene nach der Linie B-B in Abb. 3.
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Abb.2 ist ein senkrechter Schnitt in der Längsrichtung der Ofenbatterie
in . einer Ebene nach der Linie A-A in Abb. i.
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Abb. 3 ist ein wagerechter Schnitt durch die Kokskammern und die anstoßenden
Heizwände in einer Ebene nach der Linie C-C in Abb. 2, und Abb. ,4 ist in vergrößertem
Maßstabe ein Schnitt durch die Dampfzuflußkanäle und den unteren Teil der Kokskammern
und Heizwände in einer Ebene nach der Linie A-A in Abb. i.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Erfindung auf einen
Koksofen oder eine Batterie angewendet, bei dem die Heizzüge paarweise zusammengehöriger
Heizwände auf entgegengesetzten Seiten einer Kokskammer durch Querkanäle gemäß der
amerikanischen Patentschrift i 37.4 546 verbunden sind.
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In den Zeichnungen sind Schnitte durch eine Koksofenbatterie mit Nebenproduktengewinnung
dargestellt, wie sie vorher erwähnt worden ist, und die eine Mehrzahl von sich in
der Querrichtung erstreckenden Heizwänden
i i und eine Mehrzahl
von dazwischenliegenden, sich ebenfalls in der Querrichtung erstreckenden Kokskammern
12 enthält. Die Heizwände i i bilden die Seitenwände der betreffenden Kokskammern
12, wie besonders in Abb. 2 ersichtlich, und gemäß der Erfindung laufen die Seiten
der Kokskammern 12 nach innen gegen die mittlere Längsebene der Kammern hin und
zu den Böden der Kokskammern zusammen, so daß die verschiedenen Kokskammern in ihren
unteren Teilen enger als in ihren oberen Teilen sind, während die Heizwände mit
ihren Heizzügen in ihren unteren Teilen weiter als in ihren oberen Teilen sind.
Der Zweck dieser Anordnung wird noch erläutert werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform
werden die Heizwände i i unmittelbar von den starken Trag- oder Pfeilerwänden 13
getragen, die sich quer zur Batterie erstrecken und unterhalb der zugehörigen Heizwände
i i -liegen. Andere Wände a2 erstrecken sich unmittelbar unterhalb der zugehörigen
Kokskammern parallel -zu und zwischen zwei benachbarten Pfeiler-wänden i'3 und bilden
zwei Regenerätören, die auf entgegengesetzten Seiten der Wände 22 und zwischen benachbarten
Pfeilerwänden 13 liegen. Die Wände 22 unterstützen die Pf eilerwände
13. beim Tragen des Gewichts des Batterieoberbaues.
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Die zu verkokende Kohle wird durch Beschickungsöffnungen 14 in der
Decke 15 der Ofenbatterie, die unmittelbar oberhalb der Kammern 12 liegen (Abb.
i), in die verschiedenen Kokskammern oder Öfen eingeführt. Die Destillationsgase
strömen von den oberen Teilen der verschiedenen Kammern 12 durch Gasauslässe 16
und von da durch nicht dargestellte Steigrohre zu den üblichen Gassammelhauptleitttngen,
die die Destillationsprodukte zur Vorrichtung zur Gewinnung der Nebenprodukte führen.
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Die Hitze zur Verkokung der Kohlen-. beschickung in den verschiedenen
Öfen i2 wird aus den Heizwänden i i entnommen, die, wie erwähnt, sich quer zur Batterie
auf den Seiten der Kokskammern erstrecken. Wie besonders in Abb. 2 und 3 ersichtlich,
besteht jede Heizwand aus einer Mehrzahl von senkrechten Verbrennungszügen 17, die
eine einzige zusammenarbeitende Gruppe bilden, d. h. alle Züge jeder Heizwand arbeiten
zusammen mit Aufwärts- oder mit Abwärtsströmung, und wenn in denn Heizzügen auf
einer Seite der Kokskammer Verbrennung oder Aufwärtsströmung stattfindet, so arbeiten
die Heizzüge auf der entgegengesetzten Seite derselben Kokskammer mit Abwärtsströmung,
so daß die Abgase entweichen können.
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Die quer zur Batterieliegenden Regeneratoren 18 sind tiefer als die
erwähnten Heizwände i i und Kokskammern 12, angeordnet und erstrecken sich
parallel zueinander zwischen den Pfeilerwänden 13 und den anderen Tragwänden 22.
In der mittleren senkrechten Längsebene der Koksofenbatterie befindet sich eine
senkrechte Trennungswand ig (Abb. i), die sich über die ganze Höhe von dem Fundament
der Batterie bis zu dem Boden der darüberliegenden Kokskammern und von einer der
Wände 13 und 22 bis -zur anderen erstreckt. Die auf entgegengesetzten Seiten der
Batterie liegenden Regeneratoren erstrecken sich nach innen bis zu dieser Teilungswand
ig und werden durch sie getrennt, wie deutlich aus Abb. i ersichtlich. Vorzugsweise
ist jeder Regenerator durch eine zwischen der erwähnten Teilungswand ig und der
Seite der Batterie liegende weitere senkrechte Teilungswand iog in eine innere und
eine äußere Abteilung geteilt. Die Teilungswände iog Erstrecken sich indessen nicht
ganz bis -zum Boden der ,über den Regeneratoren liegenden Kokskammer. Jeder Regenerator
18. besteht aus einer Kammer, die mit offenen Ziegeln in üblicher Weise ausgesetzt
ist, wie bei 2o angegeben, und einen Bodenverteilungskana12i darunter enthält, der
nach der Füllung hin offen ist. Die Regeneratoren werden abwechselnd durch die heißen
Verbrennungsprodukte erhitzt, die aus den Heizzügen entweichen, und übertragen dann
diese Hitze auf das Medium, das sie den Heizzügen zuführen. Die Regeneratoren sind
in Paaren k und L (Abb.2) gruppiert, derart, daß die Regeneratoren der Paare K mit
den Regeneratoren der Paare L abwechseln. Jedes Paar solcher Regeneratoren ist mit
einer Reihe von Kanälen 23 versehen, die alle zu einzelnen Heizzügen 17 derselben
Heizwand führen. Auf diese Weise steht jeder Heizzug 17 durch ein Paar von Kanälen
23 mit benachbarten getrennten Regeneratoren in Verbindung, durch die gleichzeitig
eine Strömung in gleicher Richtung aufrechterhalten wird. Wenn die Regeneratoren
der Paare K und die damit in Verbindung stehenden Heizzüge mit Einströmung arbeiten,
so arbeiten die Regeneratoren der abwechselnden Paare L und die damit verbundenen
Heizzüge mit Ausströmung und gestatten den Austritt der Abgase.
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jeder Heizzug 17 hat oben eine Öffnung 24. zur Herstellung des Zuges
und für den Durchtritt der Verbrennungsprodukte oder Abgase der Flamme im Heizzuge.
Diese Öffnungen 24 -münden nach oben in wagerechte oder Sammelkanäle 25 in den Heizwänden,
die alle senkrechten I-1-eizzüge verbinden, die mit diesen wagerechten Kanälen z5
mittels der Öffnungen 24 in Verbindung stehen. Die wagerechten Kanäle 25 jeder Heizwand
stehen durch Querkanäle 26 in Verbindung. mit dem
entsprechenden
wagerechten Kanal einer der nächstbenachbarten Heizwände. Auf diese Weise geht die
ganze Strömung aus der Heizwand, innerhalb deren Zügen eine 'Verbrennung stattfindet,
nach unten durch alle Heizzüge der nächstbenachbarten Heizwand, und bei jedem Zugwechsel
findet eine Umkehrung der Strömungsrichtung in allen Zügen jeder Heizwand statt.
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Der Zug durch die (`)ffnungen 24 kann mittels der üblichen Schieber
2; geregelt «-erden, die in üblicher Weise auf dem Boden der wagerechten Kanäle
25 angeordnet sind und durch Öffnungen 28 zugänglich gemacht werden können, die
sich von der oberen Seite der wagerechten Kanäle 25 in jeder Heizwand nach der Decke
15 der Batterie erstrecken: über jedem Heizzug jeder Heizwand liegt eine solche
öffnüng 28.
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Quer zur Batterie liegen in den Pfeilerwänden 13 und unterhalb der
darüber befindlichen Heizwände ii Gaszufuhrkanäle 29 zur Zufuhr von Koksofengas
zu den verschiedenen Heizzügen. Die Kanäle a9 stehen je mit den einzelnen Heizzügen
17 durch Öffnungen 31 in Verbindung, die von den Kanälen 29 einzeln zu den Böden
der einzelnen Züge führen. Innerhalb dieser Öffnungen sind die üblichen Düsen 32
angeordnet. Es ist selbstverständlich, daß die Batterie wahlweise auch mit Schwachgas,
z. B. Generatorgas, als Brennstoff betrieben werden kann. Bei einem solchen Betriebe
mit Generatorgas kann ein Regenerator jeden Paares von mit Einströmung arbeitenden
Regeneratoren wahlweise durch eine geeignete Vorrichtung mit einer Generatorgashauptleitung
verbunden «-erden.
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Gemäß der Erfindung sind die Sohlen oder Böden 33 der verschiedenen
Kokskammern 12 je mit Kanälen 3q. versehen. Die verschiedenen Kanäle 34. erstrecken
sich längs der Kokskammern und von einer Seite der Batterie zur anderen; sie bilden
Dampfleitungen unmittelbar unterhalb der Böden der Kammern. In diese Kanäle 34 kann
Dampf durch die senkrechten Dampfzuleitungsrohre 35 geleitet «erden, wie sie in
Abb. i am Ende der Heizwände i i dargestellt sind, und die an ihren unteren Enden
je mit den wagerechten Kammern 34, durch wagerechte Öffnungen 36 (Abb. 3) in Verbindung
stehen. Die senkrechten Kanäle 35 erstrecken ;ich ie bis zur Decke 15 der Batterie
und können an dieser Stelle mit irgendeiner geeigneten Dampfquelle verbunden sein.
Insoweit wie diese Kanäle 35 in den Heizwänden i i liegen, wirken sie als Überhitzungskanäle,
in denen der von der oberen Seite der Batterie hier eingeführte Dampf auf eine hohe
Temperatur überhitzt werden kann, ehe er in die wagerechten Verteilungskanäle- 34
strömt. Aus jedem Verteilungskanal 34 kann der Dampf durch eine große Zahl von Verteilungsöffnungen
37 strömen, die in den unteren, verhältnismäßig engen Teil der betreffenden Kokskammern
münden. Die Öffnungen 37 ermöglichen eine äußerst feine Verteilung der Dampfeinströmung
in die entsprechende -Kokskammer. Die entgegengesetzten Enden der Zeagerechten Kanäle
34 können mittels Stopfen 38 verschlossen werden, die man beliebig entfernen- kann,
wenn man irgendeinen der von Dampf durchströmten Rätnne reinigen will.
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Bei dem Entgasungsvorgang schreitet die Verkokung der Kohle von den
entgegengesetzten Seiten der Kohlenbeschickung in dieser Kokskammer nach innen vor,
so daß die Mitte oder der Kern der Beschickung eine mehr oder weniger backende oder
klebende Beschaffenheit behält, bis die Beschickung vollständig verkokt ist. Da
die Heizwände i i und ihre Züge 17 in ihrem unteren Teil verhältnismäßig weiter
als in ihrem oberen Teil sind, während die anstoßenden Kokskammern verhältnismäßig
enger in ihrem unteren Teil als in ihrem oberen Teil sind, so verläuft die Verkokung
des unteren Teils jeder Kohlenbeschickung schneller im unteren Teil der Beschickung
als im oberen Teil, und der untere Teil der Beschickung wird eher vollständig verkokt
als der obere Teil. Dieser Verlauf wird noch dadurch unterstützt, daß der untere
Teil der Beschickung der Eintrittsstelle der Heizgase in die Heizwände nahe liegt,
so daß die unteren Enden der Beschickung zuerst von der Verkokungshitze getroffen
werden. Atis diesen Gründen wird der untere Teil der Beschickung, in den alle Dampfeintrittsöffnungen
münden, schnell geeignet für die Einführung von Dampf, da die letztere nur dann
wirksam Blaugas durch die Wassergasreaktion hervorbringt, wenn die Verkokung annähernd
vollständig ist; auf diese Weise erhält man eine möglichst große Ausbeute an Blaugas.
Die Verengerung des unteren Teils der Kohlenbeschickung verkürzt -nicht nur die
Garungsdauer, sondern verkürzt sie verhältnismäßig mehr, als die Verengerung die
Beschickung vermindert, weil durch die Verengerung der Beschickung der durchschnittliche
Verkokungsgrad vermehrt wird. Diese Bedingung wird noch durch Vergrößerung der Weite
der Heizzüge vermehrt, wodurch der schmaleren Koksbeschickung verhältnismäßig mehr
Hitze zugeführt wird. Außerdem wird, obwohl der untere Teil jeder Beschikkung eher
fertig wird als der obere Teil, eine Überhitzung des unteren Teils der Beschikkung
vermieden, weil in den unteren Teil der Beschickung Dampf eingeführt wird, der ihre
Temperatur unterhalb derjenigen hält, bei der
eine Zerstörung des
Koks eintritt. Die Erfindung vereinigt daher eine äußerst schnelle Verkokung mit
einer möglichst großen Produktion von Gas und vermeidet trotzdem jede zu weit gehende
Verkokung der Beschickung.
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Die Einzelheiten der Ausführung können natürlich innerhalb des Rahmens
der Erfindung weitgehend verändert werden.