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Verfahren und Vorrichtung zur Beheizung waagerechter Kammeröfen Die
großen Vorteile der gleichbleibenden Beflammung eines Ofens für die Erzeugung von
Koks und Gas mit waagerechten Kammern bei rekuperativer Vorwärmung der Heizmittel,
Luft und Heizgas, gegenüber der wechselnden Belammung bei. regenerativ betriebenen
Öfen werden eingeschränkt :durch die im Rekuperativbetrieb bishe praktisch nicht
erzielte ebenso günstige Anunutzung der Wärme der Abgase unmittelbar für den eigenen
Ofen wie beim regenerativ betriebenen Ofen. Die bekannte Anordnung ider unter den
Kammern liegenden Reikuperatoren, .die dadurch vor Wärmeabstrahlung weitgehend geschützt
sind, ist so, daß jeder Heizmitteleintritt und jederAbgasaustritt der Heizzüge an
je einen Heizmittel oder Abgas führenden Rekuperationskanal angeschlossen ist. ,jede
Zuführungsstelle der Heizzüge in der 13eizwand kann dadurch im kalten Strom geregelte
Nfengen Verbrennungsstoffe erhalten, und ebenso können' die --'#bgasstrbmungen für
jeden Heizzug bei niedriger Temperatur geregelt werden. Bei dieser sehr vorteilhalten
Anordnung im Beheizumgssvstem eines Koksofens konnte die Wärme der Ab-
gas-,
bisher nicht so günstig für die Vorwärrnung der Heizmittel ausgenutzt werden, wie
dies bei regenerativ beheizten Öfen möglich ist. Die Länge der vielen Rekuperationskanäle
ist praktisch beschränkt. Eine bedeutende Verlängerung der Kanäle über das übliche
Maß hinaus und eine dadurch erzielbare größere Bemessung der Wärme übertragenden
Flächen, um trotz der niedrigen T'emperatur noch eine gute Wärmeübertragung zu erhalten,
ist nicht durchführbar, weil übergroße, teure Gebilde entstehen würden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beheizungsverfahren für Öfen
der bekannten, vorstehend beschriebenen Art, bei dem mit einfachen Mitteln eine
wesentlich über das bisher in den üblichen
Rekuperatoren erreichte
Ausmaß der Wärmerückgewinnung hinausgehende Ausnutzung der Abgaswärme erfolgt. Die
Erfindung besteht darin, die jedem Heizzug zukommen Iden- Mengen Verbrennungsstoffe,
Heizgas und Luft, durch aus einem Heizzug kommende Abgase in Rekuperationskanälen
zu erhitzen, die Heizstoffe aber vor ihrem Eintritt in diese Rekuperationskanäle
in einer zweiten Rekuperation vorzuwärmen, wobei immer die Abgase mehrerer Heizzüge
für die Vorwärmung' der der gleichen Anzahl Heizzüge zukommenden Gesamtmengen .der
einzelnen Heizmittel dienen. Die Heizmittel werden also in, auf ,die Heizzüge verteilten
Mengenlurch die höher temperierten Abgase in Rekuperationskanälen einzeln erhitzt,
und die bereits, aber nicht vollständig ausgenutzten Abgase mehrerer Heizzüge zusammen
wärmen die diesen Heizzügen zukommende .Menge Heizmittel vor deren Eintritt in die
mit den höheren Abgastemperaturen arbeitende Rekuperation in den Gesamtmengen in
einer zweiten Rekuperation vor.
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Das Volumen der Abgase beim Eintritt in die erste Rekuperation ist
sehr groß, und die den Raum ganz erfüllenden Abgase bestreichen alle Flächen des
Rekuperationskanals. Je stärker die Abgase bei ihrem Strämen .durch die Kanäle abkühlen,
desto geringer wird ihr Volumen, und die Wände der im Querschnitt gleichen Rekuperationslcanäle
wenden nicht mehr in der ganzen Ausdehnung so innig berührt wie im heißen Teil des
Kanals. Dadurch wird der Wärmeübergang geringer. Wird nun die Menge der Abgase vergrößert,
bei entsprechender Kanalbemessung im zweiten Rekuperator, welcher baulich unabhängig
ist vom ersten Rekuperator, so wird dort auch für die niedrige Temperatur eine intensive
Berührung der Abgase mit der gesamten wärmeübertragenden Fläche erzielt. Demnach
werden ähnliche @Vär-meübergangsverhältni.sse geschaffen, wie sie im ersten Rekuperator
bei den höheren Temperaturen vorliegen. Entsprechend ist auch die Wärmeaufnahme
durch ,die Heizmittel. Die Regelung der Heizmittel und der Abgase im zweiten Rekuperator
erfolgt bei praktisch kalter Strömung der Stoffe, und es verbleibt noch eine Strömungsregelung
der Teilmengenv orerhitzung, z. B. beim Eintritt des Heizmittels in die hierfür
bestimmten Kanäle der ersten Rekuperation bei niedriger Temperatur.
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Die Heizzüge einer Heizwandkönnen in kleineren oder größeren Gruppen
bis zu sämtlichen Heizzügen einer Heizwand zusammengefaßt werden. Als besonders
vorteilhaft ergibt sich die Zusammenfassung der Heizzüge einer Heizwandhälfte. Bei
dieser Ausführung ergeben sich nur zwei Erstrekuperatoren, während bei anderen Gruppierungen
so viele Rekuperato'ren anzuordnen sind, als He.izzu:ggruppen gebildet werden.
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Zur Durchführung -des Behe.izun gsverfahrens werden die Kanäle der
heißgehenden Rekuperation an unterhalb liegende Sammelkanäle angeschlossen, die
voneinander getrennt, jeweils für die ve.rschiedenen Stoffe dienen. Die Ab'gasrekuperationskan.äle
einer Heizzuggruppe werden an den Abgaassammelkanal angeschlossen, während die Luft-
und Heizga.szüge von anderen Sammelkanälen gespeist werden. Diese Samme'llaanä 1e
sind mit entsprechenden Zügen für Heizgas, Luft und Abhitze der zweiten bei niedrigerer
Temperatur arbeitenden Rekuperation verbunden. .
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Der Baustoff der wärmeübertragenden Wände der ersten Rekuperation
wird durch die hohe Temperatur deren Abgase bestimmt. Man wird einen feuerfesten
Baustoff wählen. Allerdings haben solche Baustoffe nur ein geringes Wärmeleitvermögen.
Man kann für die zweite Rekuperation den gleichen Baustoff nehmen. Wird aber ein.
Baustoff gewählt, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt, so kann der Wärmeübergang
bei geringer Länge der Kanäle bedeutend gesteigert werden. Die niedrige Temperatur
ermöglicht auch die Verwendung von Metallen als Baustoff, z. B. Eisen.
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Bei Anwendung von metallenen, insbesondere eisernen Wärmeaustauschwänden
ist es erforderlich, darauf zu achten, daß der Taupunkt der Abgase nichterreicht
wird. Dies gilt hauptsächlich bei einer Beheizung mit wasserstoffreichen Gasen,
z. B. Starkgas. An den Wänden liegt die Temperatur bedeutend niedriger als in der
Mitte der Kanäle, so daß bei weitgehenderWärmeausnutzung das Abgas zu tief kühlen
kann, wodurch korrodierende . Wasserahscheidungen an den !Metallwänden entstehen.
Dies kann vermieden werden, wenn man die Kühlluft der Ofenfundamente als Verbrennungsluft
für den Ofen verwendet und diese bereits angewärmte Luft in die Kanäle der Metallrekuperation
einführt. Man erreicht dadurch auch noch eine Rückführung der Ofenstrahlwärme fü'r
den Ofen., Hierzu werden die Fundamentkühlkanäle einzeln oder in Gruppen an die
Luftvorwärmnezüge(derZweitrekuperatiGnungesdhlossen. Die :Wärmeübertragung kann
man noch erhöhen, indem man in den Rekuperationskanälen der zweiten Rekuperation
die Strömung beeinflussende Einbauten anärdnet. Man kann z. B. in Abständen Prallkörper
in die Kanäle einsetzen oder Le.itkörpe'r anordnen, welche die strömenden Stoffe
in wirbelnde oder besonders gerichtete Strömung bringen, die für eine gute Würmeübertragung
günstig ist.
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Die zweite Rekuperation kann man unterhalb der ersten Rekuperation
im Ofenkörper einbauen. Zweckmäßig ist jedoch eine Anordnung "der zweiten Rekuperation
an der Ofenaußenseite, zwischen Ofenkörper und Rauchkanal. Hierbei werden die Sammelkanäle
bis zurAußenwand geführtundunter Freihaltung einer Bedienungsmöglichkeit dieser
für ein Regeln der strömenden Stoffe der ersten Rekuperation durch die Sammelkanäle
hindurch mit den korrespondierenden Kanälen der zweiten Rekuperation auf kurzem
Wege verbunden.
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Bei einer Beheizung des- Ofens mit Starkgas wird dieses .den Heizzügen
ohne vorherigen Durchgang durch die Rekuperationskanäle zugeführt. Vorgewärmt wird
.dann nur die Luft in allen Vorwärmungsakan.älen bzw. Erhitzungskanälen der beiden
Rekuperationen.
Die Zeicbnun.g veranschaulicht die Erfindung an
einem Ausführungsbeispiel.
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Abb. i zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch den vorderen Teil
eines waagerechten rekuperativ betriebenen Koksofens, Abb.2 einen senkrechten OOuerschnitt
durch d,@esen Ofen nach der Linie a-b der Abb. i, Abb. 3 einen senkrechten Querschnitt
durch die Z weitrekuperation nach der Linie c-d der Abb. i. Zur Beheizung der Kammern
i ist Schwachgas vorgesehen. Die Heizmittel, Luft und Schwachgas, sowie das Abgas
nehmen dabei folgende Wege. Als Verbrennungsluft dient die in den Fund.amentkühlQ#:an,älen
2 -bereits angewärmte Luft, die über die Sammelleitung 3 in den zweckmäßig metallenen
Zweitrekuperator durch die Leitung eingeführt wird. Nach Durchströmen der Kanäle
.5 dieses Rekuperators tritt sie in die O.fensohlkanäle 6 über und wird aus :diesen
auf die einzelnen, jedem Reizzug 7 zugeardne.ten Luftrekuperatoren 8 des Erstrekuperators
verteilt. Aus diesen Rekuperatoren tritt sie :durch die Düsen 9 in die Heizzüge
7 aus.
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Das aus der vor 'dem Ofen bzw. der Zweitrekuperation entlang geführten
Schwachgasleitung io für die einzelne Heizwand entnommene Schwachgas wird durch
die Anschlußleitung i i in den Zweitrekuperator eingeführt, durchströmt in diesem
die Kanäle 12 und tritt in die Sohlkanäle 14 über, von denen aus das Gas auf die
Schwachgasrekuperatoren 15 des Erstrekuperators verteilt wird. Aus diesen Rekuperatoren
tritt es durch die Düsen @i.6 in die Heizzüge 7 aus.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Heizzüge, ein aufwärts
und ein abwärts beflammter Heizzug, zu einer Gruppe zusammengefaßt. Die im aufwärts
beflammten Heizzug zur Verbrennung gekommenen Heizmittel verlassen den abwärts beflammten
Heizzug an dessen Sohle als Abgas durch die Düsen 17. Die Abgase durchströmen die
Abgasrelcuperatoren 18 des Erstrekuperators, treten in die Sohlkanäle i9 über und
werden aus -diesen Kanälen mengenmäßig geelt dem Zweitrekuperator zugeführt. Sie
s samm durchströmen diesen kekuperator in den Kanälen 2o und werden nunmehr
dem Rauchikanul 113 zugeführt.
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Auf ihrem ganzen Wege vom Eintritt der Heizmittel, Schwachgas und
Luft, in den Zweitrekuperator und Austritt der Abgase aus diesem Rekuperator bis
zu den Düsen am Fuß der Heizzüge stehen Heizmittel "und Abgas im Wärmeaustausch,
wobei die Rückgewinnung der Abgaswärme in der erfindungsgemäßen Weise vorteilhaft
zur Vorwärmung der Heizmittel ausgenutzt wird. Die benötigten Heizmittelmengen können
bei ihrem Eintritt in den Zweitrekuperator geregelt werden, wie auch für :das strömende
Abgas beim CT'bertritt in ,den Rauchkanal. zi eine Regeleinrichtung vorgesehen ist.
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Der dargestellte Ofen ist lediglich ein Ausfübrungsbeispiel für den
Weg der strömenden Medien bei Anwendung der Erfindung. Sowohl der Erstrekuperator
als auch insbesondere der Zweitrekuperator können auch in anderer Weise ausgebildet
und der Zweitrekuperator auch andersartig angeordnet sein.