[0001] Die Erfindung betrifft einen Verkokungsofen mit Wänden zwischen Heizzügen und Kokskammern
aus feuerfestem Material.
[0002] Insbesondere sind von der Erfindung sogenannte Horizontalkammer-Verkokungsöfen betroffen.
Zum wirtschaftlichen Betreiben von Verkokungsöfen muß der Verkokungs-(Garungs-) prozeß
möglichst kurz sein; deshalb ist ein möglichst ho-
- her Wärmefluß zwischen den Heizzügen und den Kokskammern notwendig. Bei diesem Wärmefluß
ist der Wärmewiderstand der Heizwände (Wände zwischen Heizzügen und Kokskammern) zu
überwinden.
[0003] Den Wärmefluß kann man bekanntlich erhöhen, indem man die Heizzugtemperaturen erhöht
und/oder indem man feuerfeste Steine mit höherer Wärmeleitfähigkeit anstelle des herkömmlichen
Silikamaterials oder besonders dünne Steine aus solchem Silikamaterial verwendet (DE-PS
21 61 980).
[0004] Der Erhöhung der Heizzugtemperaturen sind über das z. Z. erreichte Maß hinaus technische
Grenzen gesetzt, deren Überschreitung die Haltbarkeit von Koksöfen unvertretbar mindern
würde.
[0005] Eine weitere Verminderung der Heizwandstärken ist aus mechanischen, insbesondere
baustatischen, Gründen nicht vertretbar.
[0006] Die Verwendung von Feuerfestmaterial höherer Wärmeleitfähigkeit wurde - erfolglos
- versucht. So ist z. B. ein Großversuch mit sogenannten Magnesit-Steinen wegen der
Unmöglichkeit der Beherrschung der hohen reversiblen Wärmedehnung dieses Materials,
fehlgeschlagen. Im Gegensatz zu Silika-Steinen, die nach Erreichen einer Steintemperatur
von ca. 1.000°C bei prozeßbedingtem Temperaturwechsel oberhalb dieser Grenze keinerlei
reversible Wärmedehnung mehr zeigen, unterliegen alle anderen Feuerfestmaterialien
auch oberhalb der 1.000°C einer reversiblen Wärmedehnung, wenn sie auch nicht so groß
wie bei Magnesit-Steinen sein muß. - Dies gilt z. B. auch für Siliciumcarbid (SiC),
welches unter den gebräuchlichsten Feuerfestmaterilien dasjenige mit der höchsten
Wärmeleitfähigkeit ist. Solche Steine als ausschließliches Baumeterial für Kokskammerwände
zu verwenden, erscheint nach den Erfahrungen mit den Magnesit-Steinen zu riskant,
auch wenn die reversible Wärmedehnung von SiC nur halb so groß wie die von Magnesit
ist.
[0007] Aus der DT-PS 1 43 332 ist ein feuerfester Retortenbaustein' aus einer dünnwandig
ausgebildeten Hauptfläche mit einem massiven, mit Feder und Nut versehenen Rahmen
bekannt. Solche Retortenbausteine besitzen zwar eine gegenüber gleichmäßig dicken
Bausteinen verbesserte Wärmedurchgangszahl, doch kann die Materialstärke der dünnwandigen
Hauptflächen im Vergleich zu der Umrahmung nicht beliebig dünn gewählt werden, weil
sonst unterschiedliche Wärmeausdehnungen zwischen der Hauptfläche und der Umrahmung
zu Spannungsrissen führen. Insbesondere ist die Größe solcher Steine wegen ihrer Einstückigkeit
beschränkt. Besondere Schwierigkeiten entstehen, wenn solche Steine für die Wände
von Koksofenkammern verwendet werden, da sie für die Verzahnung von Läufer- und Bindersteinen
nur schlecht geeigent sind.
[0008] | Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verkokungskofen der eingangs
genannten Art mit Heizwänden höherer Wärmeduchgangszahlen zu schaffen und dabei gleichzeitig
eine reversible Wärmedehnung der Heizwände als Ganzes bei Temperaturen oberhalb 1000°C
zu vermeiden, sowie eine solide Verbindung zwischen den die Heizzüge voneinander trennenden
Bindersteinen und den die Koksofenkammern von den Heizzügen trennenden Läufersteinen
zu gewährleisten.
[0009] Diese Aufgabe wird bei einem Verkokungsofen der eingangs genannten Art durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
[0010] Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, ein gitterder stofflichen Zusammensetzung
"A" förmiges, freitragendeserus aus feuerfesten Steinen der stofflichen Zusammensetzung
"A" mit dünnen, die freien Gitterflächen ausfüllenden und nur einer möglichst hohen
Wärmeübertragung dienenden Platten der stofflichen Zusammensetzung "B" auszu- füllen.
Diese Trennung der Tragfunktion von der Funktion der Wärmeleitung gestattet es, die
beiden Funktionselemente jeweils optimal zu gestalten. Die sich dabei zwingend ergebenden
stirnseitigen Fugen an den Plattenrändern gegenüber der Rahmenkonstruktion lassen
eine spannungsrißfreie unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen den beiden Funktionselementen
zu.
[0011] Als besonders Günstig hinsichtlich der Stabilität der gitterförmigen Rahmenkonstruktion
haben sich feuerfeste Steine erwiesen, die gleichzeitig die einzelnen nebeneinanderliegenden
Heizzüge einer Heizwand des Verkokungsofens voneinander trennen. Dabei bilden bevorzugt
je zwei horizontal nebeneinanderliegende feuerfeste Steine zweier einander gegenüberliegender
Heizwände die die Heizzüge voneinander trennenden Bindersteine. Hierdurch wird eine
besonders hohe Festigkeit der Rahmenkonstruktion erzielt.
[0012] Demgemäß wird die Wärmedurchgangszahl durch die Heizwände dadurch verbessert, daß
diese aus einem kräftigen horizontal und vertikal durchlaufenden Gitterwerk aus an
sich bekannten und für Heizwände geeigneten feuerfesten Steinen, insbesondere aus
Silika-Steinen, erstellt werden und Platten aus einem ebenfalls feuerfesten Material
vertretbarer Größe und vergleichsweise hoher Wärmedurchgangszahl umschließen. Bei
den letztgenannten Platten kann es sich u. a. um, im Vergleich zum Stande der Technik,
relativ dünne Platten aus demselben Material handeln, aus dem die gitterförmige Rahmenkonstruktion
erstellt ist.
[0013] Bevorzugt wird erfindungsgemäß die Verwendung von solchen ausfüllenden Platten aus
feuerfestem Material, deren Wärmeleitfähigkeit höher als die der für die Rahmenkonstruktion
verwendeten Steine ist, z. B. SiC-Steine bzw. SiChaltige Platten (siehe DE-PS 20 19
078) in einer Rahmenkonstruktion aus Silika-Steinen.
[0014] Das Wachsen und Schwinden.der Platten wird also.in den sie umgebenden Verbindungsfugen
zu der gitterförmigen Rahmenkonstruktion aufgefangen.Hierbei soll erfindungsgemäß
das Plattenformat nicht größer werden, als eine vertretbar dichte Fuge an aus den
Formatabmessungen resultierenden absoluten Längen- und Breitenänderungen kompensieren
kann. Hierdurch wird eine mechanische Belastung der Rahmenkonstruktion durch die Platten
weitgehend unterbunden. - Um den Mauerwerksverband der Rahmenkonstruktion starr und
die Fugen gegenüber den Platten dicht zu halten, sollten geeignete Nut- und Federverbindungen
zwischen diesen Bereichen vorgesehen sein. Dabei empfiehlt es sich, die Seitenflächen
von Nut und Feder nur schwach anzuschrägen oder sie eventuell sogar in rechtem Winkel
zu den Kopfflächen zu gestalten und sie zu vermörteln. - So ergibt sich bei einem
Verschieben der Feder gegenüber der Nut nur eine minimale Veränderung der Fugenbreite,
so daß die Fuge auch dann praktisch dicht bleibt.
[0015] Die erwähnten Fugen können, gemäß einer Weiterbildung der-Erfindung, im Bereich ihrer
quer zur Wandebene einander gegenüberliegenden Stirnflächen mit einem leicht verformbaren
Dichtmaterial ausgefüllt sein. insbesondere sollten von den Fugen gebildete Hohlräume
mit solchem Material versehen sein. Z. B. können die Kopfflächen der Federn und die
Bodenflächen der Nut beim Vermauern durch keramische Fasern oder eventuell Pappstreifen
gegeneinander gedichtet werden, um nach dem Aufheizen des Verkokungsofen einen Freiraum
für die reversible Dehnung der Platten zu behalten.
[0016] Die vorgeschlagene Konstruktion ermöglicht einen problemlosen Aufbau der Heizwände
auf einem gebräuchlichen Unterbau (Unterofen); deshalb kann sie auch bei einem zur
Reparatur ab der Kammersohle anstehenden Verkokungsofen verwendet, d. h. nachgerüstet,
werden.
[0017] Gestaltet man die Heizwände flächenmäßig zu ca. 50 % aus Siliciumcarbid zumindest
enthaltende Platten und im übrigen aus einer gitterförmigen Rahmenkonstruktion aus
Silika-Steinen, so erhöht sich die mittlere, kammerseitige Heizwandtemperatur bei
gleicher Heizzugtemperatur um etwa 100
0C gegenüber einer Heizwand aus Silika-Steinen mit der gleichen mittleren Wandstärke.
[0018] Durch die neuartige, gitterförmige Rahmenkonstruktion ist es auch möglich, die ausfüllenden
Platten aus etwa 50 mm dicken Silika-Platten herzustellen und zu verwenden, und damit
die geringsten bisher bekannten Wandstärken aus diesem Material bei einem Verkokungsofen
zu realisieren.
[0019] Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nach-., folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand
der beiliegenden Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten
Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand : der vorliegenden
Erfindung,auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
[0020] In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines horizontalen Verkokungsofens im Horzizontalschnitt;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Heizwand gemäß Fig. 1 in der Ansicht;
Fig. 3 eine Mauerwerkfuge in einem vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1.
[0021] In Fig. 1 ist mit 1 ein Ausschnitt aus einem horizontalen Verkokungsofen mit Wänden
(Heizwänden) 2 zwischen Heizzügen 3 und Kokskammern 4 dargestellt. Die Heizwände 2
bestehen aus einer gitterförmigen Rahmenkonstruktion 5, aus an sich bekannten, feuerfesten
Steinen 6 sowie die Rahmen ausfüllenden Platten 7 mit relativ hoher Wärmedurchgangszahl,
z. B. Siliciumcarbid. Diese Steine können auch an sich bekannte, heizzugseitige Aushöhlungen
7a zur weiteren Verbesserung der Wärmedurchgangszahl aufweisen, insbesondere können
sie vergleichsweise dünn gegenüber den bisher bekannten, sogenannten Läufer-Steinen
gestaltet sein und dabei auch aus dem gleichen Material wie die Feuerfeststeine 6
der Rahmenkonstruktion 5 bestehen.
[0022] Feuerfeststeine 6, die die Vertikalen der Rahmenkonstruktion 5 bilden, weisen quer
zu den Heizwänden 2 eine solche Tiefe auf, daß sich gegenüberliegende Feuerfeststeine
zweier Heizwände treffen und so die Heizzüge 3 trennenden Bindersteine bilden. Unterschiedliche
Tiefen der gegenüberliegenden Feuerfeststeine gestatten bei wechselseitigem Verlegen
eine solide Verzahnung.
[0023] Fig. 2 verdeutlicht die gitterförmige Rahmenkonstruktion, bei der z. B. horizontal
mehrere Feuerfeststeine 6 aufeinander geschichtet und ggf. vermörtelt sind, während
vertikale Feuerfeststeine 6 jochähnlich die Zwischenräume zwischen den vertikalen
Säulen überbrücken, wobei Verzahnungen 6a oinon sicheren Halt der Rahmenkonstruktion
gegen Schub- und Zugkräfte auf die Kreuzungspunkte des Gitterwerkes auffangen.
[0024] Aus Fig. 3 ist eine mögliche Gestaltung der Fugen zwischen den Feuerfeststeinen 6
der Rahmenkonstruktion 5 und den Platten 7 zu erkennen. Hier wurde eine Nut- und
Federge- staltung gewählt mit nur schwach angeschrägten Seitenflächen der Nuten 8a
und der Federn 8b. Die Fuge 8 durchzieht die Wand 2 von Oberfläche zu Oberfläche und
ist mit Mörtel ; verfüllt. Ein sich zwishen den quer zur Wandebene cinander gegen-
überliegenden Stirnflächen 9 der Feuerfeststeine 6 und der Platten kann auch ganz
oder teilweise durch ein elastisches Dichtmaterial 11 ausgefüllt sein; dies gilt besonders
für Hohlräume 10, wie sie an der Sohle der Nut 8 dargestellt sind.
1. Verkokungsofen (1) mit Wänden (2) zwischen Heizzügen (3) und Kokskammern (4) aus
feuerfestem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (2) aus einer etwa gitterförmigen
Rahmenkonstruktion (5) aus an sich bekannten, feuerfesten Steinen (6) sowie die Rahmen
aus- füllenden insbesondere einstufigen, Platten (7) aus ebenfalls feuerfestem Material
mit relativ hoher Wärmedurchgangszahl bestehen.
2. Verkokungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (7) aus
einem feuerfesten Material mit einer besseren Wärmeleitfähigkeit bestehen, als die
Rahmenkonstruktion (5).
3. Verkokungsofen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch unterschiedliche Wärmedehnung
zwischen den Platten (7) und der Rahmenkonstruktion (5) ausgleichenden Fugen (8).
4. Verkokungsofen nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Fugen (8) mit etwa quer zur
Wandebene einander gegenüberliegenden Stirnflächen (9) mit dazwischenliegenden, durch
ein leicht verformbares Dichtmaterial (11) ausgefüllten Hohlräumen (10).
5. Verkokungsofen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die feuer- festen Steine (6) der etwa gitterförmigen Rahmenkonstruktion (5) gleichzeitig
als die Heizzüge (3) trennende, sogenannte Bindersteine dienen.