[0001] Die Erfindung betrifft einen Stopfen für Koksofenkammertüren mit sich in Längsrichtung
erstreckendem und für die gasförmigen Verkokungsprodukte zugänglichem Gassammelraum,
wobei der Stopfen hohl ausgebildet ist und mehrere auf seiner Länge verteilte Öffnungen
aufweist, die sich an der der Ofenkammer zugewandten Seite befinden.
[0002] Üblicherweise sind die Koksofentüren mit Stopfen aus feuerfestem Material versehen,
die ca. 400 mm in die Koksofenkammer hineinreichen und auf diese Weise Wärmeverluste
und unzulässige Temperaturerhöhungen der eisernen Ofenarmaturen - wie beispielsweise
Kammerrahmen, Wandschutzplatten und Türkörper - verhindern. Die Türkörper sind außerdem
mit Schneiden versehen, die Eisen auf Eisen abdichtend dafür sorgen, daß die entstehenden
gas- und dampfförmigen Verkokungsprodukte nicht nach außen in die Atmosphäre entweichen
können.
[0003] Die bekannten feuerfesten Stopfen haben ein hohes Gewicht und benötigen entsprechend
stabil ausgeführte Türkörper und Türabhebevorrichtungen.
[0004] Ein weiteres Problem herkömmlicher Stopfen liegt im Einfluß auf die dampf- und gasförmigen
Verkokungsprodukte. Während des Verkokungsvorganges werden die dampf- und gasförmigen
Verkokungsprodukte von einem horizontalen Gassammelraum, der durch den freien Raum
oberhalb der Kokskohle gebildet wird, aufgenommen und über ein Steigrohr aus dem Koksofen
abgeführt. Die dampf-und gasförmigen Verkokungsprodukte entstehen in allen Bereichen
der Ofencharge. Die unten entstehenden Gase müssen durch die Kokskohle nach oben entweichen.
Hierbei ist zu beachten, daß sich im unteren Bereich der Ofenkammer erhöhte Gasdrücke
bilden, weil die entstehenden Gase den Widerstand der Kohleschüttung überwinden müssen,
um den horizontalen Gassammelraum zu erreichen. Dieser insbesondere in den ersten
Stunden des Verkokungsprozesses auftretende überhöhte Gasdruck führt an den Türen
zu Gasaustritten in die Atmosphäre. Das bedeutet Verlust an den Verkokungsprodukten
und unerwünschte Emissionen.
[0005] In der Vergangenheit ist deshalb vorgeschlagen worden, zur Vermeidung der oben beschriebenen
Nachteile Türstopfen zu verwenden, die kastenförmig ausgebildet sind und aus hoch
hitzebeständigem Stahl bestehen. Der Stahlkasten bildet einen sich in Längsrichtung
an der Koksofentür erstreckenden und für die dampf- bzw. gasförmigen Verkokungsprodukte
zugänglichen Gassammelraum.
[0006] In der Erprobung hat sich jedoch gezeigt, daß der Stahlkasten sehr starken Verformungen
unterworfen ist. Aufgrund dieser Verformungen war nicht mehr gewahrleistet, daß ein
ausreichendes Spiel zwischen dem Stopfen und der Koksofenkammerwand für das Ausheben
der Tür und Wiedereinsetzen der Koksofentür vorhanden war.
[0007] In der Entwicklung der Türstopfen ist man - ausgehend von den kastenförmigen Türstopfen
- auf metallische Türschilde übergegangen. Die Türschilde bestanden aus einander überlappenden
Blechen aus feuerfestem Stahl. Die einzelnen Bleche wurden durch Abstandshalter am
Türkörper gehalten. Das brachte eine so weitgehende Verbesserung, daß die Türschilde
erstmals in der Praxis eingesetzt werden konnten. Gleichwohl sind Türschilde aus Metallblechen
noch einer erheblichen Verformung unterworfen. Darüber hinaus versprödet der feuerfeste
Stahl in ganz erheblichem Umfang mit der Dauer des Betriebes.
[0008] Um Verwerfungen bei der Aufheizung der Schilde im Koksofen zu verhindern, ist für
freie Ausdehnung an einem Ende der einzelnen Segmente zu sorgen. Durch die Dehnung
aller Platten bzw. Bleche in die gleiche Richtung, vornehmlich nach unten, ist im
kalten Zustand kein festes Einbaumaß vorhanden, was zu Schwierigkeiten in der konstruktiven
Auslegung führt. Deshalb ist vorgeschlagen worden, die Dehnung der untersten Platte
in entgegengesetzter Richtung, also nach oben zu lenken, um darüber hinaus auch Beschädigungen
der Ofensohle bzw. des Kammerrahmens zu vermeiden. Trotz dieser Maßnahmen konnten
bisher Verwerfungen nicht völlig ausgeschlossen werden. Ein Grund hierfür ist auch
darin zu sehen, daß aufgrund eines notwendigen Spaltes zwischen dem Schild und der
Ofenwand Kohle beim Füllen in den Raum zwischen Schild und Türkörper eindringt und
das Schild nach vorne drücken kann. Diese Kohle wird außerdem nicht vollständig ausgegart
und führt beim Abziehen der Tür zu erheblichen Emissionen. Durch Fixiereinrichtungen
mit seitlicher Führung der Tür beim Einsetzen können zwar unterschiedliche Spaltweiten
zu den beiden Wänden des Koksofens weitgehend vermieden werden, doch müssen die Abstände
aufgrund der hohen thermischen Ausdehnung des Stahles relativ groß sein ( ca. 20 mm).
Darüber hinaus ist bei diesen metallischen Schilden ein hochwarmfester Stahl einzusetzen,
der entsprechend kostspielig ist.
[0009] Dennoch erfährt auch dieser Stahl durch Luftzutritt beim Ausheben der Tür erhebliche
Verzunderungen. Zur Vermeidung der Nachteile metallischer Schilde sind Schilde aus
Keramikplatten vorgeschlagen worden (siehe z.B. DE-A 3 505 551). Diese Platten werden
konstruktionsbedingt, um ausreichende mechanische Festigkeiten zu erreichen, sehr
dick und nur in kleineren Abmessungen ausreichend beständig geliefert. Die Keramikschilde
sind daher wesentlich schwerer als Metallschilde (Faktor 1,5-2,0). Ein großes Problem
stellt außerdem die Halterung und Verbindung der Keramikschilde am Türkörper dar.
Hier wirken sich die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der beiden verschiedenen
Materialien nachteilig aus. Die Keramikschilde erfahren an dieser Stelle bevorzugt
Risse, so daß sich ihre Halterungslaschen verstärkt lösen.
[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bisheriger Schildkonstruktionen
zu beseitigen. Dabei setzt die Erfindung wieder bei dem kastenförmigen Türstopfen
ein, dessen Entwicklung aus den erläuterten Gründen abgebrochen worden ist.
[0011] Nach der Erfindung werden anstelle des Stahls für den Hohlstopfen Matten verwendet,
die mit Feuerfestmaterial torkretiert sind. Als Matten können übliche Baustahlmatten,
z.B. Steckmetallmatten bzw. Streckmetallmatten, bevorzugt aus Feinkornbaustählen,
oder Asbestgewebe oder Ersatzgewebe wie Keramikfasern verwendet werden. Die Matten
können leicht einer jeden gewünschten Formgebung unterzogen werden. Biegungen bzw.
Knick-und Bogenformen sind leicht herzustellen. Das Torkretieren auf diesen Trägermatten
erfolgt bevorzugt in Negativformen. Auf diese Weise kann im Gegegensatz zu herkömmlichen
keramischen Platten ohne Gewichtserhöhung eine bessere Steifigkeit des Stopfenkörpers
erzielt werden. Anschließend werden die so geformten Matten beiderseits torkretiert.
In der ersten Stufe des Torkretierens wird ein poröses keramisches Material aufgespritzt,
das größere Dehnungen des Trägermaterials als die eigene Dehnung zuläßt. Auf diese
Weise wird erreicht, daß die aufgebrachte Spritzmasse bei Einsatztemperaturen ohne
Beschädigung übersteht. Im zweiten Schritt wird eine dicht abschließende Feuerfestmasse
eingesetzt, die zur besseren Vernetzung und Haftung mit langfaserigem Material, z.
B. Asbest oder dessen Ersatzmaterialien angereichert ist. Die gesamte Beschichtung
kann auf 2-3 cm auf jeder Seite der Matte beschränkt bleiben, was die Elastizität
des Stopfenskörpers erhöht und seine Bruchanfälligkeit mindert. Feuerfestspritzmassen,
die gute Haftung auf Baustahlmatten besitzen und in ihrem thermischen Verhalten sich
weitgehend dem metallischen Stützgerüst anpassen, sind verfügbar.
[0012] Bevorzugt wird der Stopfenkörper als nach oben geschlossener Korb ausgebildet, der
direkt auf dem Türblatt angeklemmt werden kann. Zur weitestgehenden Reduzierung des
Gasdruckes an den Dichtungselementen der Koksofentür können seitliche Schlitze eingebracht
werden, bei denen ihre geschützte Lage das Eindringen von Kohle weitgehend vermeidet.
[0013] Falls geringe Mengen Kohle dennoch eindringen sollten, können diese durch die nach
unten offene Form des Stopfens abgeführt werden. Auch eine ausreichende Hinterschneidung
zum Abbau des Gasdruckes ist möglich. Darüber hinaus kann der Innenraum des Stopfens
zur besseren Isolation des Türkörpers und der Verschluß einrichtungen mit Cera-Fasern
ausgeschäumt werden. Dieses Isoliermaterial erhöht das Eigengewicht des Stopfens nur
unbedeutend, hat aber eine hervorragende Isolationswirkung. Diese erfindungsgemäße
Ausbildung des Stopfens bzw. des Schildes erfüllt alle verfahrenstechnischen Anforderungen
und beinhaltet folgende wesentliche Vorteile:
1. Für die hohen Temperaturen steht ein geeigneter feuerfester Baukörper mit metallischem
Stützgerüst zur Verfügung.
2. Der Baukörper kann in jeder gewünschten Größe ausgeführt werden, d. h. der Stopfen
bzw. das Schild besteht nur aus einem Segment.
3. Der Baukörper kann vor der Beschichtung leicht jeder gewünschten geometrischen
Form angepaßt werden. Die Biegesteifigkeit wird auf diese Weise ohne Gewichtserhöhung
verbessert.
4. Wird er als unten offener Korb ausgebildet, so kann das Eindringen von Kohle in
den Innenraum weitgehend verhindert werden.
5. Beschädigungen beim Ein- und Aussetzen der Türen und der Türrahmen können mit dieser
Konstruktion wesentlich reduziert werden.
6. Zum Abbau des Gasdruckes können seitlich großflächige Schlitze problemlos eingebracht
werden.
7. Der Stopfen kann durch einfache Klemmvorrichtungen direkt am Türblatt befestigt
werden; aufwendige und anfällige Abstandshalter, die zur Aufnahme der schweren keramischen
Platten entsprechend stabil ausgeführt werden müssen, können entfallen.
8. Die Konstruktion ist viel leichter als alle anderen derzeit praktizierten Lösungen,
das Ballastgewicht wird einschl. der sonst erforderlichen Abstandshalter um etwa den
Faktor 2 minimiert.
9. Die Konstruktion kann auch in der Anhelzphase einer Batterie ohne nachteilige Auswirkungen
verwendet werden.
10. Reparaturen sind leicht möglich, ohne den ganzen Baukörper verwerfen zu müssen.
Sie können außerdem problemlos durch Aufspritzen neuer Feuerzementmassen in kurzer
Zeit vor Ort erledigt werden.
[0014] In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
[0015] In Figur 1 und 2 ist die Ofenkammer mit 1, sind die Ofenwände mit 2 und ist der Türkörper
mit 3 bezeichnet. Der Türkörper 3 hat ein Profil einer Spundbohle und ist in sich
flexibel. Es handelt sich um einen Teil der sogenannten Becker-Türe, bei der ein Dichtelement
in Form der Spundbohle und ein Kraftübertragungselement in Form eines Profilrahmens
voneinander getrennt sind. Der als Kraftübertragungseinheit funktionierende Profilrahmen
wirkt mit den üblichen Verriegelungseinrichtungen zusammen. Seine Kraft überträgt
sich im Bereich der Dichtflächen des Türkörpers über eine Vielzahl in gleichmäßigem
Abstand umlaufend angebrachter Anpreß schrauben.
[0016] Mit dem Türkörper 3 wirkt nach Figur 1 ein im Querschnitt U-förmiger Stopfen 4 zusammen.
Der Stopfen 4 ist als Hohlkörper ausgebildet und ist mit Hilfe einer Baustahlmatte
aus Feinkombaustahl hergestellt worden. Die Baustahlmatte hat im Ausführungsbeispiel
eine Drahtstärke von 3 mm und eine Maschenweite von 100 mm. Sie ist in Figur 1 gestrichelt
dargestellt und mit 5 bezeichnet. Die Baustahlmatte ist mit Feuerbeton torkretiert.
Das Torkretieren ist in einer Form erfolgt. Das Torkretieren erfolgt in zwei Abschnitten.
In einem ersten Verfahrensabschnitt ist eine Einbettung der Baustahlmatte 5 in einen
porösen Feuerbeton vorgesehen. Im zweiten Verfahrensabschnitt ist die Aufbringung
eines dichten Feuerbetons vorgesehen. Der dichte Feuerbeton ist zur besseren Bindung
mit relativ langen Asbestfasern oder Keramikfasern versehen.
[0017] Die zweite Beschichtung erfolgt nach Herauslösen des Vorproduktes mit der Baustahlmatte
5 und porösem Feuerbeton aus der Negativform. Infolgedessen ist die aufgebrachte erste
Schicht aus porösem Feuerbeton von beiden Seiten zugänglich. Die auftorkretierte Schicht
aus Feuerbeton ist in Figur 1 mit 6 bezeichnet.
[0018] Nach Figur 1 ist der Stopfen 4 an den Seiten 7 und 8 hinterschnitten, so daß dort
Gaskanäle entstehen.
[0019] Der Stopfen 4 hat im Querschnitt eine U-Form, wobei die Enden der freien Schenkel
nach außen hin abgewinkelt sind, so daß sie mit Blechen oder Stegen 9 am Türkörper
3 gehalten werden können.
[0020] Die Bleche 9 sind nach Figur 1 umlaufend am Türkörper 3 vorgesehen und tragen die
Türdichtung 10. Mit der Türdichtung 10 liegt die Tür 3 am nicht im einzelnen dargestellten
Kammerrahmen des Koksofens an.
[0021] Figur 2 zeigt einen Stopfen 15, der sich vom Stopfen 4 dadurch unterscheidet, daß
er keine Hinterschneidung an den Seitenwänden 16 und 17 aufweist. Ferner sind die
mit 18 bezeichneten Umbiegungen bzw. Kragen des Stopfens 15 mit Winkelprofilen 19
am Türkörper 3 gehalten. Die Winkelprofile 19 bilden zugleich die Dichtflächen der
Koksofentür mit dem nicht im einzelnen dargestellten Kammerrahmen des Koksofens.
[0022] Figur 3 zeigt einen Schnitt entlang der Mittellinie 20 in Figur 2. In diesem Schnitt
wird deutlich, daß der Stopfen 15 unten und oben offen ist. Die Öffnung am oberen
Ende dient dem freien Abzug der eindringenden Koksofengase. Die Öffnung am unteren
Ende soll ein Herausfallen von eindringender Kohle beim Ausheben der Tür ermöglichen.
[0023] Ferner sind in Figur 3 an den Wänden 16 und 17 Schlitze 21 dargestellt. Die Schlitze
21 dienen dem Eintritt von Koksofengas in den einen vertikalen Gassammelraum bildenden
Innenraum des Stopfens 15.
[0024] Die Schlitze 21 verlaufen schräg.
[0025] Die Figuren 4 bis 9 zeigen eine weitere Ausführungsform mit einem Stopfen 25, der
oben bei 26 verschlossen ist und darüber hinaus eine Rückwand 27 aufweist. Der Stopfen
25 besitzt einen Mehrschichten-Aufbau entsprechend den Stopfen 4 und 15, wobei die
eingeschlossene Matte mit 28, die poröse feuerfeste Schicht mit 29 und die beiden
äußeren abdichtenden Feuerbetonschichten mit 30 und 31 bezeichnet sind.
[0026] Die geschlossene Rückfront ist mit Öffnungen 32 und 33 versehen, die dem Austritt
von Koksofengas dienen. Darüber hinaus besitzt die Rückfront 27 Haken 34, mit denen
der Stopfen 25 in Halteklauen 35 des mit 36 bezeichneten Türkörpers eingehängt werden
kann. Dabei unterscheidet sich die Ausführungsform nach den Figuren 6 und 7 von der
nach den Figuren 8 und 9 dadurch, daß nach Figur 6 an den Halteklauen 35 seitliche
Bleche 37 vorgesehen sind, welche die Haken 34 gegen seitliches Verschieben sichern.
Die Bleche 37 können auch an den Haken 34 befestigt sein.
[0027] Nach Figur 8 und 9 sind die Bleche 38 vorgesehen. Die Bleche 38 sind an den Haken
34 befestigt und erstrecken sich über die Klauen 35 hinaus, so daß der eingehängte
Stopfen 25 mit Bolzen 39 gesichert werden kann.
[0028] Die Rückwand 27 in der Ausführungsform nach Figuren 4 bis 9 hat eine Isolierwirkung.
Sie schützt den Ofenkörper vor der Wärmestrahlung des koksseitigen Stopfenteils. Zu
dem Aufbau der Rückwand gehört eine Isolierschicht 40.
1. Stopfen für Koksofenkammertüren, mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden
und für die gasförmigen Verkokungsprodukte zugänglichen Gassammelraum, wobei der Stopfen
hohl ausgebildet und mehrere auf seiner Länge verteilte Öffnungen aufweist, die sich
an der der Ofenkammer zugewandten Seite befinden, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stopfen aus Matten (5, 28) besteht, die mit Feuerfestmaterial torkretiert sind.
2. Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matten aus Steckmetall
oder Streckmetall und/oder Feinkornbaustählen oder Asbestgeweben oder Keramikgeweben
bestehen.
3. Stopfen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine mehrschichtige Torkretierung,
wobei die Matte (5, 28) durch eine poröse Schicht umgeben ist und die Außenschicht
durch eine dichte Schicht gebildet wird.
4. Stopfen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die
Anreicherung der Torkretierungsschicht mit Fasermaterial.
5. Stopfen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Feuerbeton
als Torkretierungsmaterial.
1. A plug for coke-oven-chamber doors, having a gas-collecting space which is accessible
to the gaseous coking products and extends in the longitudinal direction, the plug
being hollow in design and having a plurality of openings which are distributed along
its length and are located on the side facing the oven chamber, characterized in that
the plug is composed of mats (5, 28) gunited with a fire-resistant material.
2. A plug in accordance with Claim 1, characterized in that the mats are composed
of perforated metal or expanding metal and/or fine-grain structural steels or asbestos
cloths or ceramic cloths.
3. A plug in accordance with Claim 1 or 2, characterized by multilayer guniting, the
mat (5, 28) being surrounded by a porous layer and the outer layer being formed by
an impervious layer.
4. A plug in accordance with one or more of Claims 1 to 3, characterized by the enrichment
of the guniting layer with fibrous material.
5. A plug in accordance with one or more of Claims 1 to 4, characterized by refractory
concrete as a guniting material.
1. Buchon creux en céramique pour portes de chambres de carbonisation de fours à coke,
avec un espace collecteur de gaz accessible aux produits de cokéfaction gazeux, dans
lequel le bouchon est fait creux et présente plusieurs ouvertures distribuées sur
sa longueur, qui se trouvent du côté tourné vers la chambre de carbonisation, caractérisé
en ce que le bouchon est constitué de mats (5, 28) qui sont gunités au moyen de matière
réfractaire.
2. Bouchon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les mats sont constitués
de métal à renfoncements ou de métal déployé et/ou d'acier de construction à grain
fin ou de tissus d'asbeste ou de tissus céramiques.
3. Bouchon suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par un gunitage en plusieurs
couches, où le mat (5, 28) est entouré d'une couche poreuse et où la couche extérieure
est formée d'une couche étanche.
4. Bouchon suivant, une ou plusieurs des revendications 1 à 3, caractérisé par le
renforcement de la couche gunitée par de la matière en fibres.
5. Bouchon suivante ou plusieurs des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par du béton
réfractaire comme matière gunitée.