Verfahren und Vorrichtung zur Heissreparatur der Heizzüge einer Koksofenbatterie

Abstract

 Bei diesem Verfahren ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß bereits während des Hochmauerns der Heizzüge eine Erwärmung der schon fertig­gestellten Abschnitte des jeweiligen Heizzuges bis auf eine Temperatur von ca. 250°C erfolgt und unmittelbar nach Abschluß der Mauerarbeiten die neuen Heizzüge bis auf eine Temperatur von ca. 500°C aufgeheizt werden. Dies geschieht mittels eines gasförmigen Wärmeträgers, vor­zugsweise Druckluft, der in einem Wärmetauscher unter Ausnutzung der Wärme der heißen Teile der Koksofenbatterie entsprechend aufgeheizt wurde.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Heißre­paratur der Heizzüge einer Koksofenbatterie.

[0002] Bei der Heißreparatur der Heizzüge einer Koksofenbatterie werden die zu reparierenden bzw. zu erneuernden Heizzüge von den übrigen, noch heißen Teilen des Koksofens durch mit einer feuerfesten Beschichtung versehene Trennwände (sogenannte Spiegel) abgeschottet. Während die Beheizung der zu reparierenden Heizzüge abgeschaltet wird, werden die übrigen Heizzüge weiter beheizt. Bisher wurden die zu reparierenden bzw. zu erneuernden Heizzüge zunächst vollständig von der Sohle des Koksofens bis zur Decke hochgemauert. Erst nach Abschluß dieser Arbeit wurde das neue Mauerwerk durch eigens dazu angebrachte Öffnungen in den Trennwänden mit warmer Luft aus dem nicht erneuerten heißen Teil des Koksofens und gegebenenfalls durch zusätzlich erzeugtes Rauchgas erwärmt. Das heißt, in dieser Phase wird auf diese Weise Restwärme von den beheizten Heizzügen durch Konvektion auf die frisch gemauerten Heizzüge übertragen. Für die im Anschluß an das Anwärmen erforderliche Aufheizung mußten die neuen Heizzüge wieder an das regenerative Behei­zungssystem des Koksofens angeschlossen werden.

[0003] Die vorstehend skizzierte Arbeitsweise läßt sich jedoch nur bei Koks­öfen mit einer Kammerhöhe bis zu 5 m einsetzen und ist außerdem auch auf zwei, höchstens drei Heizzüge beschränkt. Bei Koksöfen, deren Kam­merhöhe über 5 m liegt sowie bei mehr als drei zu erneuernden Heizzü­gen ist es mit dieser bekannten Arbeitsweise nicht mehr möglich, den Anwärm- und Aufheizungsvorgang zu beherrschen. Durch das dabei auftre­tende Wärmegefälle im neuen Mauerwerk kommt es zu unterschiedlichen Dehnungsverhältnissen. Die Folge hiervon sind die Bildung von Rissen, Fugen und sogar Brüchen im neuen Mauerwerk. Als Endergebnis liegt dann ein aufgelockertes Mauerwerk vor, das nicht mehr absolut gasdicht ist. Wegen der damit verbundenen negativen Auswirkungen auf den Wärmehaus­halt und den Ablauf des Verkokungsprozesses ist dies jedoch eine völ­lig unerwünschte Eigenschaft.

[0004] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Heißreparatur der Heizzüge einer Koksofenbatterie dahingehend zu ver­bessern, daß die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden, wobei der Einsatz des verbesserten Verfahrens insbesondere auch bei Koksöfen möglich sein soll, deren Kammerhöhe mehr als 5 m beträgt.

[0005] Das der Lösung dieser Aufgabe dienende Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch bekennzeichnet, daß bereits während des Hochmauerns der Heiz­züge eine Erwärmung der schon fertiggestellten Abschnitte des jewei­ligen Heizzuges bis auf eine Temperatur von ca. 250°C erfolgt und un­mittelbar nach Abschluß der Mauerarbeiten die neuen Heizzüge bis auf eine Temperatur von ca. 500°C aufgeheizt werden, wobei die Erwärmung und Aufheizung mittels eines gasförmigen Wärmeträgerz erfolgt, der in die Heizzüge eingeblasen wird und der in einem Wärmetauscher unter Ausnutzung der Wärme der heißen Teile der Koksofenbatterie entspre­chend aufgeheizt wurde.

[0006] Hierbei ist es zweckmäßig, die Temperatur während des Hochmauerns ei­nes Heizzuges so einzustellen, daß sie der Temperatur im Nachbarheiz­zug nach dem Abisolieren der Binderwand entspricht. Das heißt, das neue Mauerwerk sollte horizontal die gleiche Temperatur und damit die gleiche Dehnung aufweisen wie das benachbarte Mauerwerk.

[0007] Das heißt, das erfindungsgemäße Verfahren sieht im Gegensatz zu der bisher üblichen Arbeitsweise bereits eine Erwärmung während des Hoch­ mauerns der Heizzüge vor. Dabei ist es angebracht, daß die bereits fertig gemauerten Abschnitte des jeweiligen Heizzuges nach oben hin durch eine mit einer feuerfesten Beschichtung versehenen Abdeckplatte verschlossen werden, in deren Mitte eine Öffnung mit einem z.B. rohr­artigen Kamin angeordnet ist. Der gasförmige Wärmeträger wird hierbei in den Raum unterhalb der Abdeckplatte eingeblasen und erwärmt auf diese Weise die bereits fertig gemauerten Abschnitte des jeweiligen Heizzuges entsprechend. Über den in der Abdeckplatte befindlichen Ka­min kann der entsprechend abgekühlte Wärmeträger anschließend entwei­chen, ohne daß es dadurch zu einer Beeinträchtigung der oberhalb der Abdeckplatte ausgeführten Mauerarbeiten kommt. Mit dem Fortschreiten der Mauerarbeiten wird die Abdeckplatte aus ihrer bisherigen Position entfernt und entsprechend höher gesetzt, so daß die darunter befind­lichen frisch gemauerten Teile des Heizzuges entsprechend erwärmt wer­den können. Das heißt, während des Hochmauerns des Heizzuges wird die Position der Abdeckplatte schrittweise von unten nach oben verschoben. Hierbei dient die Abdeckplatte gleichzeitig auch als Steinschutz- und Mörtelauffangplatte, so daß die darunter liegenden, frisch gemauerten Teile des Heizzuges nicht durch herabfallenden Steinschutt oder Mörtel beschädigt werden können. Sobald die Mauerarbeiten abgeschlossen sind, wird die Abdeckplatte entfernt und der frisch gemauerte Heizzug auf die gewünschte Temperatur von ca. 500°C aufgeheizt.

[0008] Als gasförmiger Wärmeträger für die Erwärmung und Aufheizung kann vor­zugsweise Druckluft verwendet werden. Es ist aber natürlich auch mög­lich, für diesen Zweck ein anderes Gas, wie z.B. Rauchgas oder Stick­stoff, einzusetzen, wenn dies aus bestimmten Gründen, wie z.B. bei der Aufheizung des Heizuges, angebracht sein sollte. Die für die Durchfüh­rung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche Aufheizung des gasförmigen Wärmeträgers erfolgt im indirekten Wärmeaustausch mit den heißen Teilen der Koksofenbatterie, wobei hierfür natürlich unter­schiedliche Möglichkeiten bestehen, auf die beispielsweise weiter un­ten noch näher eingegangen werden wird. Die Konstruktion des für die­sen Zweck eingesetzten Wärmetauschers richtet sich dabei vor allem nach den örtlichen Gegebenheiten in dem Teil der Koksofenbatterie, in dem der Wärmetauscher installiert werden soll, sowie nach den Kon­struktiosmerkmalen der jeweiligen Koksofenbatterie. Vorzugsweise wird der Wärmetauscher in Form einer Rohrschlange ausgeführt, die aus einer oder mehreren haarnadelförmig gebogenen Windungen besteht. Die Ein­trittsöffnung für den gasförmigen Wärmeträger liegt dabei am kalten Ende des Wärmetauschers, wobei der Wärmeträger den Wärmetauscher durchströmt und daran anschließend mit entsprechend erhöhter Tempera­tur dem zu reparierenden Heizzug zugeführt wird. Diese Temperatur kann in an sich bekannter Weise durch Regelung der Durchflußmenge des Wär­meträgers pro Zeiteinheit gesteuert werden. Hierfür sind Armaturen, wie z.B. Ventile, Schieber und/oder Lochscheiben vorgesehen, die vor­zugsweise am kalten Ende des Wärmetauschers angeordnet sind

[0009] Eine Möglichkeit zur Aufheizung des gasförmigen Wärmeträgers besteht beispielsweise darin, daß der Wärmetauscher, der in diesem Falle als haarnadelförmig gebogene Rohrschlange ausgebildet ist, auf der Ober­kante des dem zu reparierenden Heizzug zugeordneten Regenerators an­geordnet wird. Der Wärmeträger wird hierbei beim Durchströmen der Rohrschlange durch die vom Regenerator abgegebene Wärme entsprechend erhitzt und wird anschließend am heißen Ende der Rohrschlage in den Verbindungskanal zwischen dem Regenerator und dem zu reparierenden Heizzug eingeblasen. Über diesen Verbindungskanal gelangt der Wärme­träger dann in den Heizzug, in dem er, wie weiter oben beschrieben, verwendet wird. Bei dieser Methode ist für jeden zu reparierenden Heizzug eine separate Rohrschlange erforderlich.

[0010] Eine andere Möglichkeit zur Aufheizung des gasförmigen Wärmeträgers besteht darin, daß die als Wärmetauscher dienende haarnadelförmig ge­bogene Rohrschlange nicht auf dem Regenerator, sondern auf der Sohle der Ofenkammer angeordnet ist, die neben dem zu reparierenden Heizzug liegt. Bei dieser Anordnung, die speziell für die Reparatur der vor­deren, im Bereich der Heizzugköpfe liegenden Heizzüg geeignet ist, werden die zu reparierenden Heizzüge von den übrigen, noch heißen Heizzügen durch eine innerhalb der Ofenkammer angeordnete, mit einer feuerfesten Beschichtung versehenen Trennwand abgetrennt. Diese Trenn­wand weist hierbei an ihrem unteren Ende Durchtrittsöffnungen für die Rohrschlange auf, so daß sich diese bis in den heißen Teil der Ofen­kammer erstrecken kann. Die für die Aufheizung des Wärmeträgers erfor­derliche Wärme wird hier deshalb vom heißen Teil der Ofenkammer zur Verfügung gestellt.

[0011] Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der dazu gehörigen Vorrichtung ergeben sich aus den vorliegenden Unteransprü­chen und sollen nachfolgend an Hand der Abbildungen erläutert werden. Hierbei zeigen in vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch zwei Heizzüge einer Koksofenbatterie mit der dazwischen liegenden Ofen­kammer, wobei die als Wärmetauscher dienende Rohr­schlange auf dem Regenerator des zu reparierenden Heizzuges angebracht ist

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch zwei Heizzüge einer Koksofenbatterie mit der dazwischen liegenden Ofen­kammer, wobei in diesem Falle die als Wärmetauscher dienende Rohrschlange auf der Sohle der Ofenkammer angeordnet ist
und

Fig. 3 eine besondere Ausführungsform der als Wärmetauscher dienenden Rohrschlange.

[0012] Fig. 1 zeigt die Ofenkammer 1 mit den beiden gegenüber liegenden Heiz­zügen 2 und 3. Hierbei soll der linke Heizzug 2 einer Heißreparatur unterworfen werden. Zu diesem Zweck ist auf der Oberkante des zu die­sem Heizzug gehörenden Regenerators 4 die als Wärmetauscher dienende Rohrschlange 5 angeordnet, die an ihrer außerhalb des Regenerators liegenden Eintrittsöffnung mit Druckluft beaufschlagt wird. Die Aus­trittsöffnung 6 der Rohrschlange 5 mündet dabei in den Verbindungska­nal 7, der den Regenerator 4 mit dem Heizzug 2 verbindet. Die in der Rohrschlange 5 entsprechend erhitzte Druckluft gelangt deshalb aus dem Verbindungskanal 7 in den Heizzug 2. Die erforderliche Abdichtung zwi­schen der Austrittsöffnung 6 und dem Verbindungskanal 7 wird über die Platte 9 erreicht, die aus VA-Stahl besteht und mit einer feuerfesten Beschichtung versehen ist.Im Heizzug 2 sollen im vorliegenden Falle die Reparaturarbeiten im unteren Abschnitt desselben bereits abge­schlossen sein. Oberhalb dieses bereits reparierten Abschnittes befin­det sich deshalb die Abdeckplatte 10, die den bereits reparierten Teil von dem noch nicht reparierten Teil des Heizzuges 2 abtrennt. Die in den Heizzug 2 eingeblasene erhitzte Druckluft kann daher nicht unge­hindert in den oberen Teil des Heizzuges gelangen. Diese Druckluft dient vielmehr der Erwärmung des bereits fertig gemauerten Teiles des Heizzuges, der sich unterhalb der Abdeckplatte 10 befindet. Die entsprechend abgekühlte Druckluft kann anschließend über den in der Abdeckplatte 10 befindlichen Kamin 11 entweichen, ohne daß es dadurch zu einer Beeinträchtigung der Mauerarbeiten oberhalb der Abdeckplatte 10 kommt. Mit dem Fortschreiten dieser Arbeiten wird die Position der Abdeckplatte 10 sukzessive nach oben verschoben, so daß die schon fer­tig gestellten Abschnitte des Heizzuges 2 jeweils bereits auf ca.250°C erwärmt werden können, obwohl die Reparatur des Heizzuges noch nicht abgeschlossen ist. Nachdem die Reparatur des Heizzuges 2 abgeschlossen worden ist, wird die Abdeckplatte 10 entfernt und die Temperatur der zugeführten Druckluft so gesteigert, daß der Heizzug auf eine Tempera­tur von ca. 500°C aufgeheizt wird. Auf eine für diesen Zweck besonders geeignete Ausgestaltung der Rohrschlange 5 wird weiter unten noch im Zusammenhang mit Fig. 3 eingegangen werden. Das Bezugszeichen 12 kenn­zeichnet den Übertritt zum benachbarten Heizzug. Der Aufbau des Heiz­zuges 3 entspricht prinzipiell dem Aufbau des Heizzuges 2, so daß auf Einzelheiten hier nicht noch einmal eingegangen zu werden braucht.

[0013] In Fig. 2 ist die Rohrschlange 5 auf der Sohle der Ofenkammer 1 ange­ordnet. In diesem Falle sollen die im Bereich des Heizzugkopfes lie­genden vorderen Heizzüge 13, 14 und 15 gleichzeitig repariert werden. Der hintere, heiße Teil der Ofenkammer 1 ist deshalb durch die Trenn­wand 16, die mit einer feuerfesten Beschichtung 17 versehen ist, vom vorderen Teil abgetrennt. Die Trennwand 16 weist dabei an ihrem unte­ren Ende Durchtrittsöffnungen für die Rohrschlange 5 auf, so daß diese in den heißen Teil hineinrangen kann. Die über die Eintrittsöffnung 18 in die Rohrschlange 5 eingeblasene Druckluft wird daher im hinteren heißen Teil der Ofenkammer 1 entsprechend erhitzt. Am heißen Ende der Rohrschlange 5 sind die Stichleitungen 19, 20 und 21 angeordnet, durch die die erhitzte Druckluft in die zu reparierenden Heizzüge 13, 14 und 15 eintreten kann. An die Stichleitungen 19, 20 und 21 sind die By­pass-Leitungen 22, 23 und 24 angeschlossen, durch die kalte Druckluft aus der Rohrschlange 5 zur Temperaturregulierung in die Stichleitungen 19, 20 und 21 eingeblasen werden kann. Die Ventile 25, 26 und 27 die­nen hierbei der Regulierung der Druckluftzufuhr durch die Bypass-Lei­tungen 22, 23 und 24. Die Druckluftzufuhr in der Rohrschlange 5 kann außerdem durch den Schieber 28 gesteuert werden. Selbstverständlich ist es hierbei möglich, daß die Ventile 25, 26 und 27 sowie der Schie­ber 28 über Thermoelemente in Abhängigkeit von der gewünschten Tempe­ratur gesteuert werden. Auf der Abbildung in Fig.2 erkennt man ferner die Ankerständer 29 mit den dazugehörigen Federelemertten 30. sowie die Wandschutzplatte 8. Bezüglich des Aufmauerns der zu reparierenden Heizzüge wird auf die Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen.

[0014] Fig. 3 zeigt schließlich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der als Wärmetauscher dienenden Rohrschlange 5. Diese besteht in die­sem Falle aus zwei haarnadelförmig gebogenen Rohrstücken A und B. Für die Erwärmung der Druckluft oder eines anderen gasförmigen Wärmeträ­gers während des Aufmauerns der Heizzüge wird der verwendete Wärmeträ­ger bei geöffnetem Ventil 32 über den Anschluß 31 in die Rohrschlange 5 eingeleitet. Da das Ventil 34 hierbei geschlossen bleibt, durch­ strömt der Wärmeträger nur das Rohrstück A und gelangt anschließend über die Austrittsöffnung 6 in den in der Abbildung nicht dargestell­ten Heizzug. Sobald nach Abschluß der Reparaturarbeiten von der Erwär­mung des Heizzuges auf dessen Aufheizung umgestellt werden soll, wird das Ventil 32 geschlossen und das Ventil 34 geöffnet, so daß der Wär­meträger über den Anschluß 33 zunächst in das Rohrstück B eintritt und sowohl das Rohrstück B als auch anschließend das Rohrstück A durch­strömt. Wegen des damit verbundenen längeren Strömungsweges kommt es natürlich zu einer stärkeren Aufheizung des Wärmeträgers in der Rohr­schlange 5, so daß dieser die für die Aufheizung des Heizzuges erfor­derliche höhere Temperatur aufweist.

[0015] Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Durch die Erwärmung während des Aufmauerns der Heizzüge werden Spannungsrisse, Fugenabhebungen oder das Öffnen von Anschluß­fugen vermieden. Die neuen Heizzüge sind daher von vornherein absolut gasdicht.

2. Die Aufheizung der neuen Heizzüge erfolgt gleichmäßig, wobei die Aufheizzeit stark verkürzt wird.

3. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet auch die Reparatur der Heizzüge von Koksöfen, deren Kammerhöhe über 5 m liegt. Dadurch wird in diesen Fällen ein Neubau vermieden, was natürlich zu einer ganz erheblichen Kosteneinsparung führt.

4. Der Produktionsausfall während der Reparaturarbeiten wird da­durch minimiert, daß die übrigen, nicht betroffenen Koksöfen der Koksofenbatterie weiterbetrieben werden können.

Ansprüche

1. Verfahren zur Heißreparatur der Heizzüge einer Koksofenbatterie, dadurch gekennzeichnet, daß bereits während des Hochmauerns der Heizzüge eine Erwärmung der schon fertiggestellten Abschnitte des jeweiligen Heizzuges bis auf eine Temperatur von ca. 250°C erfolgt und unmittelbar nach Abschluß der Mauerarbeiten die neuen Heizzüge bis auf eine Temperatur von ca. 500°C aufgeheizt werden,wobei die Erwärmung undf Aufheizung mittels eines gasför­migen Wärmeträgers erfolgt, der in die Heizzüge eingeblasen wird und der in einem Wärmetauscher unter Ausnutzung der Wärme der heißen Teile der Koksofenbatterie entsprechend aufgeheizt wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gas­förmiger Wärmeträger Druckluft verwendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Hochmauerns der Heizzüge die schon fertigge­stellten Abschnitte des jeweiligen Heizzuges durch eine mit einem Kamin versehene Abdeckplatte von dem noch nicht fertig­gestellten Teil des Heizzuges abgetrennt werden, wobei die Po­sition der Abdeckplatte mit dem Fortschreiten der Mauerarbeiten schrittweise nach oben verschoben wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher auf dem dem zu reparierenden Heizzug zuge­ordneten Regenerator oder auf der Sohle der dem zu reparierenden Heizzug benachbarten Ofenkammer angeordnet ist.

5. Wärmetauscher zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprü­chen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe als Rohr­schlange (5) ausgebildet ist, die aus einem oder zwei haarna­delförmig gebogenen Rohrstücken (A; B) besteht, wobei jedes dieser Rohrstücke (A; B) mit einem durch Ventile (32, 34) ab­sperrbaren Anschluß (31, 33) für die Zufuhr von kaltem gasför­migen Wärmeträger versehen ist.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (5) mehrere Stichleitungen (19, 20, 21) zum An­schluß einer entsprechenden Anzahl von Heizzügen aufweist, wobei an jede Stichleitung (19, 20, 21) eine durch Ventile (25, 26, 27) absperrbare Bypass-Leitung (22, 23, 24) für die Zufuhr von kaltem gasförmigen Wärmeträger angeschlossen ist.

Zeichnung