DE19635603C2 - Verfahren zur Beheizung eines Einzelkammer-Verkokungssystems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfah­ ren zur Beheizung eines Einzelkam­ merverkokungssystems.

Die Einzelkammerverkokungssysteme sind in der DE-PS 36 43 919 und US 49 90 220 beschrieben.

Einzelkammerverkokungssysteme sind gegenüber Viel­ kammerverkokungssystemen dadurch gekennzeichnet, daß die von oben beschickten und horizontal gedrückten Kam­ mern/Reaktoren einzeln und unabhängig voneinander be­ treibbar sind. Das wird dadurch ermöglicht, daß die Einzel­ kammer/Reaktor aus zwei zusammengehörigen Heizwän­ den gebildet wird, die durch wärmedämmende starre Seiten­ wände eingespannt werden. Besonders vorteilhaft sind Sei­ teneinspannungen aus Stahl. In diesem Sinne haben sich T-Träger bewährt. Zu dem Reaktor gehören wie bei der Kammer des Vielkammersystems noch Sohle, Decken und Ofentüren.

Einzelkammerverkokungsreaktoren sind leicht daran zu erkennen, daß zwei zusammengehörige, die Verkokungs­ kammer/Reaktor bildende Heizwände jeweils nur eine Charge beheizen, das dazu führt, daß sie als Baumodule eine eigene selbständige Einheit bilden, die einzeln und unab­ hängig betrieben werden können. Demgegenüber wird bei Vielkammerverkokungssystemen jede Heizwand zwei ne­ beneinander liegende und durch die Heizwand voneinander getrennte Kammerhälften beheizt und damit nur batterie­ weise (bis zu 70 Kammern) betrieben und gesteuert werden kann. Gleichwohl lassen sich Einzelkammern/Reaktoren batterieweise zusammenfassen. Die Unabhängigkeit der Einzelkammern wird dadurch nicht beeinträchtigt.

Die besondere Funktion der Einzelkammerverkokungssy­ steme schließt nicht aus, daß die verschiedenen Einzelkam­ mern/Reaktoren in Reihen nebeneinander angeordnet wer­ den, wie das für Vielkammerverkokungssysteme üblich ist.

Beim Vielkammerverkokungssystem wird die Stabilität der Heizwand durch die Breite der Heizzüge und die Dec­ kenauflast erreicht. Aufgrund des hohen Schlankheitsgrades der Heizwand und der begrenzten Deckenauflast ist die Sta­ bilität der Heizwand gegen seitlich wirkenden Verkokungs­ druck relativ gering. Wegen dieses konstruktiven Nachteils und wegen der Wärmeabgabe der Heizwand nach beiden Seiten ist eine Abstimmung des Druckrhythmus zwingend erforderlich.

Bewährt haben sich die Druckrhythmen 1, 3, 5/2, 4, 6 und 1, 6, 11/3, 8,1 3/5, 10, 15/2, 7, 12/14, 9,14. Hierdurch wird vermieden, daß

• a) während einer Treibdruckspitze ein benachbarter Koksofen ausgedrückt werden muß und
• b) eine zu starke Wärmeentspeicherung einer Hei­ zwand einsetzt, wenn zwei benachbarte Koksöfen in zu kurzen Zeitabständen chargiert werden.

Die notwendige Einhaltung eines bestimmten Druck­ rhythmus macht das Vielkammerverkokungssystem unflexi­ bel und störungsanfällig denn in manchen Fällen muß ge­ gen die Regel verstoßen werden, um betrieblichen Erforder­ nissen - z. B. Reparaturfüllen - gerecht werden zu können.

Bei dem Einzelkammerverkokungssystem sind in Batte­ riebauweise zwischen je zwei benachbarten Reaktoren in ei­ ner bekannten Ausfürungsform zwei Seitenwände vorgese­ hen. D. h. jedem Reaktor ist eine separate Seitenwand zuge­ ordnet. Ferner sind beide Seitenwände - beispielsweise durch T-Träger - so versteift, daß trotz schlanker Bauweise im Feuerfestbereich eine beliebig vorzugebende Steifigkeit gegeben ist, um beide Reaktoren unabhängig voneinander betreiben zu können. Dies erlaubt folgende für Vielkammer­ verkokungssysteme nicht durchführbare Reparaturmaß­ nahme an einzelnen Reaktoren: Stillsetzen, Erneuern.

Das Einzelkammerverkokungssystem erlaubt auch eine von der Deckenauflast unabhängige Konstruktion der Heiz­ züge zur Optimierung der Flammenführung und der Ver­ brennung.

Das Einzelkammerverkokungssystem gibt eine extrem große Unabhängigkeit gegenüber der Kohlegrundlage bei gleichzeitig hohem Koksausbringen durch den Einsatz nie­ derflüchtiger Kohle. Die Verwendung vorerhitzter Kohle in Kombination mit Kokstrockenkühlung und programmge­ steuerter Beheizung fuhren zu einer beträchtlichen Steige­ rung des energetischen Wirkungsgrades.

Seit Anfang der industriellen Kokserzeugung in Horizon­ talkammeröfen, d. h. seit mehr als 100 Jahren, ist die Be­ herrschung des Treibdruckes eine besondere Aufgabe für die rohstoffliche und betriebliche Steuerung des Verko­ kungsprozesses. Durch geeignete Wahl bzw Mischung un­ terschiedlich kokender Kohlen einerseits sowie durch An­ wendung bestimmter Druckrhythmen (z. B. 5/2 Turnus) an­ dererseits wird der Beherrschung des Treibdruckes von der rohstofflichen bzw von der betrieblichen Seite her Rech­ nung getragen.

Eine Mißachtung der Treibgefahr hat beim Ffst-Mauer­ werk einer Koksofenbatterie schwerwiegende Beschädigun­ gen bzw sogar die totale Zerstörung zur Folge.

Interessantenweise sind Kokse aus gut kokenden Kohlen in der Regel von höherer Qualität. Gut kokende Kohlen ha­ ben zwangsläufig aber auch die Eigenschaft, einen gewissen Treibdruck zu erzeigen. Um den Qualitätsansprüchen der Stahlindustrie zu genügen, sehen sich die Koksproduzenten immer wieder veranlaßt, treibneigende oder gar treibgefähr­ liche Kohlen zur Kokserzeugung einzusetzen. Dies gilt vor allem für den modernen Hüttenbetrieb mit leistungsfähigen Hochöfen und hohen Austausch-Reduktionsmittelraten (Öl oder Kohle). Bei den heute erreichbaren Koksraten von z. B. 300 bis herunter zu 250 kg/t RE hat die Koksqualität ent­ scheidenden Einfluß auf den Hochofengang. Aus diesen Er­ fahrungen abgeleitet, erfordert eine leistungsfähige Rohei­ senproduktion eine weit überdurchschnittliche chemo-me­ chanische Resistenz der Koksschichten zwischen dem Möl­ ler.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Treib­ druck zu verringern. Das wird dadurch erreicht, daß vor der Teernahtbildung in der Kammer die Wärmezufuhr über die Heizzüge gedrosselt wird. Durch die Drosselung wird die Treibdruckspitze abgebaut. In der Regel erfordert das eine Drosselung 1 bis 2 Stunden vor der Teernahtbildung. Die Wärmezufuhr wird vorzugsweise auf 20%, sogar wahlweise bis auf 0 gedrosselt.

Wahlweise ist zur Beheizungsdrosselung ein Druck-, Kraft oder Dehnungssensor an der Seitenverankerung des Einzelkammerverkokungssystems vorgesehen, der bei Überschreiten eines Grenzwertes die Wärmezufuhr drosselt. Dieser Sensor kann zur Optimierung der Drosselung einge­ setzt werden oder aber auch als Notschalter zur Vermeidung übermäßiger Treibdrücke dienen. Der Treibdruck kann un­ mittelbar als der auf diese Verankerung wirkende Druck bzw. Kraft oder in Form der Dehnung/Biegung der Seiten­ verankerung gemessen werden.

Vorzugsweise orientiert sich dieser Grenzwert: an der zu­ lässigen Beanspruchung der Seitenverankerung nach rund 25% der Garungszeit.

In der Zeichnung ist der Verlauf des Treibdruckes bei herkömmlicher Beheizung und bei erfindungsgemäßer Beheizung schematisch dargestellt.

Bei herkömmlicher Beheizung, die mit durchgehender Linie (a) dargestellt ist, ergibt sich eine charakteristische Treibdruckspitze. Unmittelbar nach dem Chargieren setzt die Entwicklung des Treibdruckes mit schwach steigender Tendenz ein.

Nach rund 2/3 der Garungszeit kommt es zu einem spontanen Anstieg des Treibdruckes. Zwischen 2/3 und 4/5 der Garungszeit wird ein ausgeprägtes Maximum durchlaufen. Diese Treibdruckspitze geht einher mit der Teernahtbildung.

In diesem kritischen Zeitraum hilft das erfindungsgemäße Verfahren. Die Treibdruckspitze wird durch entsprechend verzögerte Beheizung verhindert. Dabei ergibt sich überraschenderweise, daß die Treibdruckspitze durch Rücknahme der Verkokungsgeschwindigkeit unterdrückt wird.

Durch die erfindungsgemäße Beheizungssteuerung wird der gestrichelt dargestellte Treibdruckverlauf (b) erreicht. Das ausgeprägte Treibdruckmaximum tritt nicht in Erscheinung. Die Drosselung setzt dabei 1 bis 2 Stunden vor der Teernahtbildung ein.

Nach Überwindung der Treibdruckspitze durch erfin­ dungsgemäße Beheizungssteuerung kann die Beheizung in der ursprünglichen oder besser noch in verstärkter Form fortgeführt werden.

Die vorgeschlagenen Steuerungsmechanismen empfehlen sich bei bekannter Kohlengrundlage, d. h. bei Kenntnis der Treibgefahr.

Vielfach kommt es in der Kokereiindustrie aber such zu überraschend und unerwartet auftretender Treibgefahr. Bei­ spielsweise durch Mischungsfehler bei der Zusammenstel­ lung der Kokereieinsatzmischung oder durch Ausfall von Misch- und Mahlaggregaten. Menschliches Versagen kann dabei ebenso ein Auslöser sein, wie Fehlfunktionen bei Do­ sierungseinrichtungen und Ausfall von Maschinen.

In einer derartigen Situation kann ein geeigneter Sensor (Druck, Kraft oder Dehnungsaufnehmer) rechtzeitig - d. h. nach Ablauf von rd. 25% der Garungszeit - die Gefahr eines sich unzulässig hoch entwickelnden Treibdruckes durch ständigen Abgleich von Istwert und Sollwert erkennen. Durch sofortige erfindungsgemäße Verlangsamung des Ver­ kokungsprozesses (Beheizungssteuerung) wird die Treibge­ fahr behoben.

Die technisch-wirtschaftliche Höhe des Erfindungsgedan­ kens resultiert aus der Sicherung eines sehr kostenintensiven Anlagenteils der industriellen Kokserzeugung, der Verbrei­ terung der Kokskohlenbasis in Richtung gutkokender und treibgefährlicher Kohlen zur Erzeugung eines qualitativ hochwertigen Kokses sowie der Schaffung der verfahrens­ technischen Voraussetzungen für einen leistungsfähigen Hochofenbetrieb.

Claims (5)

1. Verfahren zur Beheizung eines Einzelkammerverkokungssystems mit einem von oben beschickten und horizontal ge­ drückten Reaktor, der aus beheizten Seitenwänden, Decke und Sohle sowie zwei Ofentüren besteht, wobei die Seitenwände eine wärmegedämmte seitliche Ein­ spannung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß vor Teernahtbildung die Wärmezufuhr über die Heiz­ züge gedrosselt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drosselung mindestens eine Stunde vor der Teernahtbildung nach rd. 25% der Garungszeit gedrosselt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wärmezufuhr mindestens auf 20% gedros­ selt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Drosselung auf 0.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Druck-, Kraft- oder Dehnungssensor an der Seitenverankerung bei Über­ schreitung eines Grenzwertes die Wärmezufuhr dros­ selt.