DE102014106967B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Füllemissionen an einer Füllöffnung in der Ofendecke eines Koksofens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Reduzierung von Füllemission an einer Füllöffnung (1) in der Ofendecke (2) eines Koksofens. Erfindungsgemäß wird auf der Ofendecke (2) oder einem die Füllöffnung (1) einfassenden Fülllochrahmen (3) ein ringförmiger Dichtungskörper (6) angeordnet, der die Füllöffnung umgibt. Mittels eines Gasstromes (9), der aus einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden schlitzförmigen Düse (7) innerhalb des Dichtungskörpers (6) mit hoher Geschwindigkeit austritt, wird eine Sperrgasschicht erzeugt, die das Austreten einer Flamme und das Austreten von Rohgas aus der Füllöffnung (1) sowie das Eintreten einer flammenerzeugenden Luftmenge in die Füllöffnung (1) unterbindet.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Reduzierung von Füllemissionen an einer Füllöffnung in der Ofendecke eines Koksofens.
• Aus der geöffneten Füllöffnung in der Ofendecke eines Koksofens können erhebliche Gasemissionen austreten. Problematisch ist dabei insbesondere der Zeitraum nach dem Abheben eines Füllteleskops am Ende des Kohlefüllvorganges bis zum Schließen des Füllloches mittels eines Fülllochdeckels. Während dieses Zeitraums besteht die Gefahr, dass Luft in das Füllloch eintritt, welches sich aufgrund der in der Ofenkammer herrschenden hohen Temperaturen entzündet, so dass sich Flammen bilden, welche die Gasemissionen verstärken.
• Aus US 4 207 145 A ist es bekannt, gasförmige Füllemissionen durch eine Saugöffnung in der Ofendecke einer Ofenkammer abzusaugen und einer benachbarten Ofenkammer des Koksofens, in der bereits unter Luftabschluss ein Verkokungsprozess stattfindet, überzuleiten. Die Überleitung erfolgt mittels einer rohrförmigen Leitung, die auf Öffnungen in der Ofendecke der Koksofenkammern aufgesetzt wird. Die Füllgase können zusammen mit Koksofengas einer Rohgasvorlage zugeführt werden. Durch die Absaugung der Füllgase können Füllemissionen reduziert werden. Allerdings ist der apparative Aufwand zur Durchführung des Verfahrens groß, da die Saugöffnungen in der Regel mit Steigrohren und geeigneten Verschlüssen ausgestattet werden müssen.
• Aus DE 569 298 A ist ein Verfahren zur Vermeidung von Füllgasemissionen bei Koksöfen bekannt, bei dem die Fülllöcher des Ofens nach erfolgter Einschüttung der Kohle unmittelbar durch eiserne Teller vorläufig abgedeckt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, um Füllemissionen an einer Füllöffnung in der Ofendecke eines Koksofens effizient zu reduzieren, ohne dass eine Absaugung von Gasen aus der Ofenkammer während der Ofenbefüllung notwendig ist.
• Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren nach Anspruch 1.
• Erfindungsgemäß wird auf der Ofendecke oder einem die Füllöffnung einfassenden Fülllochrahmen ein ringförmiger Dichtungskörper angeordnet, der die Füllöffnung umgibt. Mittels eines Gasstromes, der aus einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden schlitzförmigen Düse innerhalb des Dichtungskörpers mit hoher Geschwindigkeit austritt, wird eine Sperrgasschicht erzeugt, die das Austreten einer Flamme und das Austreten von Rohgas aus der Füllöffnung sowie das Eintreten einer flammenerzeugenden Luftmenge in die Füllöffnung unterbindet. Der Dichtungskörper kann vor der Befüllung des Koksofens in Position gebracht und aktiviert werden, so dass während des gesamten Zeitraumes, der mit dem Abheben eines Fülllochdeckels von der Füllöffnung beginnt und mit dem Wiederaufsetzen des Fülllochdeckels auf die Füllöffnung endet, eine Sperrgasschicht wirksam ist, die das Austreten von Rohgas und das Eintreten von einer flammenerzeugenden Luftmenge die Füllöffnung unterbindet. Der Gasstrom tritt vorzugsweise mit einer in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung radial in den von dem Dichtungskörper umschlossenen Raum ein und hat beim Austritt aus der Düse eine Strömungsgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s. Vorzugsweise tritt der Gasstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 150 m/s bis 250 m/s aus der Düse aus. Die Düse weist einen Düsenspalt auf, der sich an der Innenseite des Dichtungskörpers vorzugsweise über dessen gesamten Umfang erstreckt. Vorzugsweise wird eine schlitzförmige Düse mit einem Düsenaustrittsspalt von 0,1 mm bis 1 mm verwendet.
• Der Gasstrom tritt aus der schlitzförmigen Düse im Wesentlichen horizontal aus. Sie kann exakt horizontal ausgerichtet sein. Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, dass die Strömungsrichtung des die Sperrgasschicht erzeugenden Gasstromes um einen Winkel von bis zu 15° nach außen geneigt ist.
• Der ringförmige Dichtungskörper ist keine feste Installation auf der Ofendecke des Koksofens, sondern wird mittels einer Vorrichtung, die auf einem Bedienwagen oder dem Kohlefüllwagen installiert werden kann, vor der Kohlebefüllung in Position gebracht. Der ringförmige Dichtungskörper kann dabei auf der Ofendecke oder auf einem das Füllloch umgebenden Fülllochrahmen abgesetzt werden. Vorzugsweise wird der ringförmige Dichtungskörper mittels einer Dichtung gegen die Ofendecke und/oder den Fülllochrahmen abgedichtet.
• Zur besseren Abdichtung kann der ringförmige Dichtungskörper nach seiner Positionierung auch mittels elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbarer Aktuatoren gegen eine Auflagefläche an der Ofendecke und/oder dem Fülllochrahmen gedrückt werden.
• Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen ringförmigen Dichtungskörper, dessen Innenquerschnitt größer ist als der Querschnitt einer Füllöffnung in der Ofendecke eines Koksofens, sowie eine schlitzförmige Düse zur Erzeugung einer Sperrgasschicht, wobei die schlitzförmige Düse an der Innenseite des Dichtungskörpers angeordnet ist und sich in Umfangsrichtung des Dichtungskörpers erstreckt. Der Dichtungskörper weist einen ringförmigen Gasverteilerkanal für ein Sperrgas auf, an den die schlitzförmige Düse angeschlossen ist. Die schlitzförmige Düse weist einen 0,1 mm bis 1 mm breiten Düsenaustrittsspalt auf, aus dem das Sperrgas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s austritt.
• Vorzugsweise erstreckt sich die schlitzförmige Düse an der Innenseite des Dichtungskörpers über den gesamten Umfang des Dichtungskörpers.
• Der ringförmige Gasverteiler kann in zwei oder mehrere bogenförmige Segmente unterteilt sein, wobei jedem Segment ein separater Druckgasanschluss zur Einspeisung des Sperrgases zugeordnet ist. Die schlitzförmige Düse ist zweckmäßig so ausgebildet, dass das Sperrgas radial austritt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen und werden im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen schematisch
• 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Reduzierung von Füllemissionen an einer Füllöffnung in der Ofendecke eines Koksofens,
• 2 eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte Vorrichtung,
• 3 einen Längsschnitt durch eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung.
• In der 1 ist eine geöffnete Füllöffnung 1 in der Ofendecke 2 eines Koksofens dargestellt. Die Füllöffung 1 ist durch einen Fülllochrahmen 3 eingefasst. Oberhalb der Füllöffnung 1 ist ein Füllteleskop 4 zur Befüllung des Koksofens dargestellt. Zwischen dem Füllteleskop 4 und der Füllöffnung 1 ist eine Vorrichtung 5 zur Reduzierung von Füllemissionen positioniert. Die Vorrichtung 5 umfasst einen ringförmigen Dichtungskörper 6, dessen Innenquerschnitt größer ist als der Querschnitt der Füllöffnung 1 in der Ofendecke 2 des Koksofens, sowie eine schlitzförmige Düse 7 zur Erzeugung einer Sperrgasschicht. Die schlitzförmige Düse 7 ist an der Innenseite des Dichtungskörpers 6 ringförmig angeordnet und erstreckt sich in Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 6. Der Dichtungskörper 6 weist einen ringförmigen Gasverteilerkanal 8 für ein Sperrgas auf, an den die schlitzförmige Düse 7 angeschlossen ist. Die schlitzförmige Düse 7 hat einen 0,1 mm bis 1 mm breiten Düsenaustrittsspalt, aus dem das Sperrgas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s austritt.
• Der Gasstrom 9 tritt in Umfangsrichtung der Düse 7 mit im Wesentlichen gleichmäßiger Verteilung radial in den von dem Dichtungskörper 6 umschlossenen Raum ein und erzeugt eine Sperrgasschicht, die das Austreten einer Flamme und das Austreten von Rohgas aus der Füllöffnung 1 sowie das Eintreten einer flammenerzeugenden Luftmenge in die Füllöffnung 1 des Koksofens unterbindet. Vorzugsweise tritt der Gasstrom 9 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 150 m/s bis 250 m/s aus der Düse 7 aus. Als Gas kann Luft oder ein Inertgas verwendet werden. Die Gasströmung ist im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Der Gasstrom 9 kann exakt horizontal ausströmen. Im Rahmen der Erfindung liegt es aber auch, dass die Strömungsrichtung des die Sperrgasschicht erzeugten Gasstromes 9 um einen Winkel von bis zu 15° nach außen geneigt ist.
• Die schlitzförmige Düse 7 erstreckt sich an der Innenseite des Dichtungskörpers 6 über den gesamten Umfang des Dichtungskörpers 6. Aus der Draufsicht in 2 ist erkennbar, dass der ringförmige Gasverteilerkanal 8 in zwei oder mehrere bogenförmige Segmente 10, 10' unterteilt sein kann, wobei jedem Segment 10, 10' ein separater Druckggasanschluss 11 zur Einspeisung des Sperrgases zugeordnet ist.
• Gemäß der Darstellung in 1 kann der Dichtungskörper 6 an seiner Oberseite eine Sitzfläche 12 zum Aufsetzen des Füllteleskops 4 aufweisen. Gemäß einer in 3 dargestellten Ausführungsvariante sind der Innendurchmesser des Dichtungskörpers 6 und der an dem Düsenaustrittsspalt gemessene Düsendurchmesser größer als der Durchmesser des zur Befüllung des Koksofen vorgesehenen Füllteleskops 4. Bei dieser Ausführung kann das Füllteleskop 4 auf dem Fülllochrahmen 3 in an sich bekannter Weise abgesetzt werden. Der Dichtungskörper 6 kann auf der Ofendecke 2 des Koksofens positioniert werden, bevor das Füllloch 1 durch Abnehmen eines Fülllochdeckels geöffnet wird. Insofern ist die Sperrgasschicht während der gesamten Zeitspanne, in der das Füllloch geöffnet ist, wirksam.
• In der Darstellung der 3 wurde auch angedeutet, dass an dem ringförmigen Dichtungskörper 6 eine Dichtung 13 vorgesehen sein kann, die den Dichtungskörper 6 gegen die Ofendecke 2 und/oder gegen den Fülllochrahmen 3 abdichtet. Zur Verbesserung der Abdichtung kann der ringförmige Dichtungskörper 6 nach seiner Positionierung mittels elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbarer Aktuatoren gegen eine Auflagefläche an der Ofendecke 2 und/oder den Fülllochrahmen 3 gedrückt werden.

Claims (16)

1. Verfahren zur Reduzierung von Füllemissionen an einer Füllöffnung in der Ofendecke eines Koksofens, wobei auf der Ofendecke oder einem die Füllöffnung einfassenden Fülllochrahmen ein ringförmiger Dichtungskörper angeordnet wird, der die Füllöffnung umgibt, wobei mittels eines Gasstromes, der aus einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden schlitzförmigen Düse innerhalb des Dichtungskörpers mit hoher Geschwindigkeit austritt, eine Sperrgasschicht erzeugt wird, die das Austreten einer Flamme und das Austreten von Rohgas aus der Füllöffnung sowie das Eintreten einer flammenerzeugenden Luftmenge in die Füllöffnung unterbindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom mit einer in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung radial in den von dem Dichtungskörper umschlossenen Raum eintritt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s, vorzugsweise mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 150 m/s bis 250 m/s aus der Düse austritt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse mit einem Düsenaustrittsspalt von 0,1 mm bis 1 mm verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom aus der schlitzförmigen Düse horizontal ausströmt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung des die Sperrgasschicht erzeugenden Gasstromes um einen Winkel von bis zu 15° nach außen geneigt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Dichtungskörper mittels einer Dichtung gegen die Ofendecke und/oder gegen den Fülllochrahmen abgedichtet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Dichtungskörper nach seiner Positionierung mittels elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbarer Aktuatoren gegen eine Auflagefläche an der Ofendecke und/oder den Fülllochrahmen gedrückt wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem ringförmigen Dichtungskörper, dessen Innenquerschnitt größer ist als der Querschnitt einer Füllöffnung in der Ofendecke eines Koksofens, und einer schlitzförmigen Düse, die an der Innenseite des Dichtungskörpers angeordnet ist und sich in Umfangsrichtung des Dichtungskörpers erstreckt, zur Erzeugung einer Sperrgasschicht, wobei der Dichtungskörper einen ringförmigen Gasverteilerkanal für ein Sperrgas aufweist, an den die schlitzförmige Düse angeschlossen ist, und wobei die schlitzförmige Düse einen 0,1 mm bis 1 mm breiten Düsenaustrittsspalt aufweist, aus dem das Sperrgas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s austritt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmige Düse sich an der Innenseite des Dichtungskörpers über den gesamten Umfang des Dichtungskörpers erstreckt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Gasverteilerkanal in zwei oder mehrere bogenförmige Segmente unterteilt ist, wobei jedem Segment ein separater Druckgasanschluss zur Einspeisung des Sperrgases zugeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmige Düse so ausgebildet ist, dass das Sperrgas radial austritt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenaustrittsspalt der Düse horizontal oder mit einem Winkel von maximal 15° ansteigend ausgerichtet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ringförmigen Dichtungskörper eine Dichtung vorgesehen ist, die den Dichtungskörper gegen die Ofendecke und/oder gegen einen die Füllöffnung einfassenden Fülllochrahmen abdichtet.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Dichtungskörpers und der an dem Düsenaustrittsspalt gemessene Düsendurchmesser größer sind als der Durchmesser eines zur Befüllung des Koksofens vorgesehenen Füllteleskops.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper an seiner Oberseite eine Sitzfläche zum Aufsetzen eines Fülltelekops aufweist.

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