DE102006045056A1

DE102006045056A1 - Koksofen

Info

Publication number: DE102006045056A1
Application number: DE102006045056A
Authority: DE
Inventors: Ronald Kim
Original assignee: Uhde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2008-03-27
Also published as: RU2441899C2; EP2064302A1; NZ575316A; US20100065413A1; AP2539A; JP2010504379A; AP2009004792A0; JP5578848B2; CA2663541A1; TW200819526A; RU2009114852A; CL2007002739A1; US8764944B2; AU2007299285A1; CN101517036A; WO2008034531A1; AR062926A1; CO6170369A2; AU2007299285B2; TWI445812B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Koksofen in horizontaler Bauweise (Non-/Heat Recovery Typ), der mindestens eine Verkokungskammer, seitlich hierzu angeordnete vertikale Abgaskanäle ("Down Comer") sowie horizontal und unterhalb der Verkokungskammer angeordnete Bodenkanäle zur indirekten Erwärmung der Verkokungskammer umfasst, wobei in dem Gasraum, welcher im bestimmungsgemäßen Betrieb des Koksofens nicht für die Befüllung mit Feststoff vorgesehen ist, ein oder mehrere Heizelemente angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Koksofen in horizontaler Bauweise (Non/Heat Recovery Typ), der mindestens eine Verkokungskammer, seitlich hierzu angeordnete vertikale Abgaskanäle ("Down Comer") sowie horizontal und unterhalb der Verkokungskammer angeordnete Bodenkanäle zur indirekten Erwärmung der Verkokungskammer umfasst, wobei in dem Gasraum, welcher im bestimmungsgemäßen Betrieb des Koksofens nicht für die Befüllung mit Feststoff vorgesehen ist, ein oder mehrere Heizelemente angeordnet sind.
Koksöfen in horizontaler Bauweise sind im Stand der Technik bekannt und vielfach im Einsatz. Beispiele für derartige Koksöfen sind in US 4,111,757 , US 4,344,820 , US 6,596,128 B2 oder DE 691 06 312 T2 .
Es sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Wege bekannt, um die Garungszeit der Kohle zu beschleunigen und ein gleichmäßiges Voranschreiten der Verkokung in der Kohleschüttung oder dem gestampften Kohlekuchen sicher zu stellen.
Hier wurde sehr stark der Weg beschritten, die Gasführung im Ofenraum zu verbessern. In der DE 10 2005 055483 wird vorgeschlagen, die Luftzufuhr, welche über die Ofentüren erfolgt, zu automatisieren und abhängig von der Garungszeit über einen zentralen Antrieb zu steuern. Auch wenn hiermit eine gute Regelbarkeit erreicht wird, besteht nach wie vor das Problem, die Tiefe des Ofenraumes gleichmäßig mit Verbrennungsluft zu versorgen, ohne den Abbrand im türnahen Bereich unnötig stark zu erhöhen.
DE 10 2005 025955 schlägt die mehrfache Zuleitung von Verbrennungsluft vor, welche über ein Verteilersystem realisiert wird, das im Wesentlichen auf der Ofendecke angeordnet ist. Über dieses Verteilersystem wird Verbrennungsluft von oben durch die Ofendecke durch viele Öffnungen in den Ofenraum geleitet. Dieses System der Zuleitung von Verbrennungsgas stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber der zentralen Einleitung von Verbrennungsluft über Öffnungen in der Ofentür dar. Es bleibt aber Bedarf, die Gasfüh rung im Koksofen weiter zu verbessern und die Verkokungszeit zu verringern und damit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch den gemäß dem Hauptanspruch definierten Koksofen in horizontaler Bauweise (Non-/Heat Recovery Typ) gelöst. Dieser Koksofen umfasst mindestens eine Verkokungskammer, seitlich hierzu angeordnete vertikale Abgaskanäle (Down Comer) sowie horizontal und unterhalb der Verkokungskammer angeordnete Bodenkanäle zur indirekten Erwärmung der Verkokungskammer, wobei in dem Gasraum, welcher im bestimmungsgemäßen Betrieb des Koksofens nicht für die Befüllung mit Feststoff vorgesehen ist, ein oder mehrere Heizelemente angeordnet sind.
Die Heizelemente können dabei eine beliebige Form aufweisen und sind idealerweise als hängende Rippen oder hängende Wände geformt und können dahingehend weiter verbessert werden, dass diese Öffnungen oder eine teilweise offene Struktur aufweisen.
Grundsätzlich können die Heizelemente in beliebiger Weise in der Ofenkammer befestigt werden. Idealerweise werden die tertiären Heizelemente lösbar in geeignete Halterungen eingehängt, wobei die Halterungen in der Wand und/oder in der Decke der Verkokungskammer angebracht sind. Dies hat den Vorteil, dass die tertiären Heizelemente zum einen leichter entnommen werden können, wenn Arbeiten an der Koksofenkammer erforderlich sind, und zum anderen wird so vermieden, dass Dehnungsvorgänge in das Ofenmauerwerk übertragen werden.
Eine weiter verbesserte Ausführungsvariante des Koksofens besteht darin, die Gasführung an die Positionierung der Heizelemente anzupassen. Somit wird bei einer abschnittsweisen Unterteilung der Verkokungskammer durch die Heizelemente, in jeden dieser Abschnitte mindestens eine Zuluftleitung hineingeführt und aus jedem dieser Abschnitte ein oder zwei Abgaskanäle (Down Comer) herausgeführt.
Eine verbesserte Variante des Koksofens besteht darin, dass mindestens ein Teil der Innenwände der Verkokungskammer und/oder ein Teil der Oberflächen der Heizelemente als sekundäre Heizflächen ausgebildet werden, indem diese mit einer Hochemissionsbeschichtung (HEB) beschichtet sind, wobei der Emissionsgrad dieser Hochemissionsbeschichtung gleich oder größer als 0,9 ist.
Diese HEB besteht bevorzugt aus den Stoffen Cr₂O₃ oder Fe₂O₃ oder aus einer diese Stoffe enthaltenen Mischung, wobei der Anteil an Fe₂O₃ in einer Mischung mindestens 25 Gew.-% und der Anteil von Cr₂O₃ in einer Mischung mindestens 20 Gew.-% beträgt. Alternativ kann die HEB auch SiC mit einem Anteil von mindestens 20 Gew.-% enthalten.
In einer verbesserten Variante des Koksofens, enthält die HEB weiterhin ein oder mehrere anorganische Bindemittel. Es hat sich weiterhin herausgestellt, dass die Inhaltsstoffe der HEB eine spezielle Korngröße aufweisen sollte, die kleiner oder gleich 15 μm ist und idealerweise zwischen 2,5 und 10 μm liegt.
Durch die HEB wird die Strahlungssituation im Koksofenraum erheblich verbessert und der von oben nach unten ablaufende Verkokungsvorgang weiter beschleunigt.
Der Koksofen kann dahingehend weiter verbessert werden, dass die Wände der horizontal unterhalb der Verkokungskammer verlaufenden Rauchgaskanäle ganz oder teilweise mit HEB in einer der oben beschriebenen stofflichen Zusammensetzung beschichtet sind, wodurch der indirekte Wärmetransport durch den Boden der Koksofenkammer verbessert wird.
Von der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Koks unter Einsatz des vorstehend beschriebenen Koksofens umfasst, wobei eine der Ausführungsformen eingesetzt wird. In der Regel werden dabei eine Vielzahl der beschriebenen Koksöfen mehr oder weniger parallel betrieben.
Eine besonders geeignete Variante des Verfahrens sieht vor, dass die Temperatur in der Verkokungskammer während des Verkokungsvorgangs idealerweise im Durchschnitt 1.000 bis 1.400°C beträgt. Dabei kann diese Temperatur kurzzeitig auch überschritten werden.
1 zeigt in einer Schnittdarstellung den erfindungsgemäßen Koksofen. Der Koksofen 1 weist eine Ofendecke 2, Ofenwände 3 und einen Ofenboden 4 auf, welche den Ofenraum 5 umschließen. In den Ofenraum 5 führen die gestrichelt dargestellten Luftzuführungen 6. Auf dem Ofenboden 4 ruht die eingebrachte Kohleschüttung 7 und unterhalb des Ofenbodens 4 verlaufen Rauchgaskanäle 8. Weiterhin sind im Querschnitt die im Ofenfundament 9 vorgesehenen Luftzuführungen 10 gezeigt, über welche Luft in die Rauchgaskanäle 8 geleitet werden kann.
Über vertikale Rauchgaskanäle 11 ("Down Corner"), welche in den Ofenwänden 3 vom Gasraum des Ofenraumes 5 zu den horizontalen Rauchgaskanälen 8 unterhalb des Ofenbodens 4 verlaufen, können die bei der Verkokung entstehenden Gase abgeleitet werden.
Die inneren Oberflächen des Ofenraumes 5 sind mit einer HEB versehen, welche zu gleichen Teilen aus Cr₂O₃, Fe₂O₃ und SiC bestehen. Diese HEB der Innenwände, wodurch diese zu sekundären Heizflächen werden, ist nicht weiter dargestellt worden. Weiterhin sind im Ofenraum 5 vertikal und parallel zueinander Heizelemente 12, tertiäre Heizflächen, eingebracht, welche weitestgehend den freien Querschnitt oberhalb der Kohleschüttung 7 ausfüllen, die ebenfalls mit dieser HEB beschichtet sind. Die Heizelemente 12 sind an Halteelementen 13, die hier die Form von Wand- und Deckenankern aufweisen, angebracht. In dem gezeigten Beispiel verbleibt ein kleiner, umlaufender Spalt 14 zwischen den Innenwandflächen des Ofenraumes 5, der Kohleschüttung 7 und der Außenkante des Heizelementes 12, um die horizontale Konvektion im Ofenraum 5 zu ermöglichen und um Materialschäden aufgrund von Unterschieden im Dehnungsverhalten der Bauteile zu verhindern.
2 zeigt den erfindungsgemäßen Koksofen 1 in einer weiteren Schnittdarstellung. Die Bezugszeichen der 1 gelten in analoger Weise. Deutlich zu erkennen ist die Unterteilung des Ofenraums 5 durch die Heizelemente 12 in sechs Abschnitte, wobei in jedem Abschnitt Luftzuführungen 6 führen und über die Öffnungen 15 und die Rauchgaskanäle 8 und 11 Gas den Ofenraum 5 wieder verlassen kann. Das Einleiten von Verbrennungsluft in die Ofenabschnitte, die an die Ofentür 16 angrenzen, erfolgt für Luftzuführungen 6, die in der Ofentür 16 selbst vorgesehen sind. Die Heizelemente 12 sind an Halteelementen 13 befestigt, die in der Ofendecke 2 und der Ofenwand 3 hierfür vorgesehen sind.
In 3 ist in einer Schnittzeichnung eine spezielle Aufhängung für die Heizelemente 12 dargestellt, wobei der an die Ofentür 16 angrenzende Abschitt des Koksofens 1 gezeigt ist. Das im Ofenraum 5 hängende Heizelement 12 ist mit einem Spalt 14 von der Kohleschüttung 7 beabstandet. Das Heizelement 12 ist über eine oder mehrere Halteelemente in der Ofendecke 2 befestigt. Dieses Halteelement besteht im Wesentlichen aus einer Deckenplatte 17, einer Zugstange 18 und einer Bodenplatte 19. Die Zugstange 18 ist durch eine Deckenöffnung 20 gesteckt und wird von der Deckenplatte 17 gehalten, die gleichzeitig die Deckenöffnung 20 vollständig verschließt. Weiterhin ist die Zugstange von oben nach unten durch das Heizelement 12 geführt beziehungsweise in dieses eingebaut. Das Hauptgewicht des Heizelementes 12 ruht dabei auf der Bodenplatte 19 des Halteelements, die am unteren Ende der Zugstange 18 befestigt ist.
Durch diese Aufteilung des Koksofens in Abschnitte mit der abschnittsweisen Gasführung und die Vergleichmäßigung der Strahlung durch die Heizelemente, konnte die Garungszeit gesenkt und die Verluste am Produkt im Nahbereich der Ofentüren minimiert werden.

1: Koksofen
2: Ofendecke
3: Ofenwand
4: Ofenboden
5: Ofenraum
6: Luftzuführung
7: Kohleschüttung
8: Rauchgaskanal
9: Ofenfundament
10: Luftzuführung
11: Rauchgaskanal ("Down Comer")
12: Heizelement
13: Halteelement
14: Spalt
15: Öffnung
16: Ofentür
17: Deckenplatte
18: Zugstange
19: Bodenplatte
20: Deckendurchführung

Claims

Koksofen in horizontaler Bauweise (Non-/Heat Recovery Typ) umfassend mindestens eine Verkokungskammer, seitlich hierzu angeordnete vertikale Abgaskanäle (Down Comer) sowie horizontal und unterhalb der Verkokungskammer angeordnete Bodenkanäle zur indirekten Erwärmung der Verkokungskammer, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gasraum, welcher im bestimmungsgemäßen Betrieb des Koksofens nicht für die Befüllung mit Feststoff vorgesehen ist, ein oder mehrere Heizelemente angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente eine beliebige Form aufweisen und idealerweise als hängende Rippen oder hängende Wände geformt sind, wobei diese tertiären Heizelemente Öffnungen oder eine teilweise offene Struktur aufweisen können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die tertiären Heizelemente lösbar in geeignete Halterungen eingehängt werden können, wobei die Halterungen in der Wand und/oder in der Decke der Verkokungskammer angebracht sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einer abschnittsweisen Unterteilung der Verkokungskammer durch die Heizelemente, in jedem dieser Abschnitte mindestens eine Zuluftleitung hineinführt und aus jedem dieser Abschnitte ein oder zwei Abgaskanäle ("Down Corner") herausführen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens ein Teil der Innenwände der Verkokungskammer und/oder ein Teil der Oberflächen der Heizelemente als sekundäre Heizfläche ausgebildet sind, indem diese mit einer Hochemissionsbeschichtung (HEB) be schichtet sind, wobei der Emissionsgrad dieser Hochemissionsbeschichtung gleich oder größer als 0,9 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die HEB aus den Stoffen Cr₂O₃ oder Fe₂O₃ oder aus einer diese Stoffe enthaltenen Mischung besteht, wobei der Anteil an Fe₂O₃ in einer Mischung mindestens 25 Gew.-% und der Anteil von Cr₂O₃ in einer Mischung mindestens 20 Gew.-% beträgt.
Vorrichtung nach einem der beiden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die HEB weiterhin SiC mit einem Anteil von mindestens 20 Gew.-% enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die HEB weiterhin ein oder mehrere anorganische Bindemittel enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße der HEB Inhaltsstoffe kleiner oder gleich 15 μm ist und Idealerweise zwischen 2,5 und 10 μm liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der horizontal unterhalb der Verkokungskammer verlaufenden Rauchgaskanäle ganz oder teilweise mit HEB in einer der oben beschriebnen stofflichen Zusammensetzung beschichtet sind.
Verfahren zur Herstellung von Koks unter Einsatz eines Koksofens oder mehrerer Koksöfen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkokung bei einer mittleren Ofenraumtemperatur von 1.000 bis 1.400°C durchgeführt wird.