DE3119372C3

DE3119372C3 - Anlage zur Übertragung der fühlbaren kokswärme

Info

Publication number: DE3119372C3
Application number: DE19813119372
Authority: DE
Inventors: Horst G. Joseph
Original assignee: Didier Engineering GmbH
Current assignee: Didier Engineering GmbH
Priority date: 1981-05-15
Filing date: 1981-05-15
Publication date: 1987-02-12
Also published as: DE3119372C2; DE3119372A1

Abstract

Bei einer Anlage zur Übertragung der fühlbaren Kokswärme einer Kokstrockenkühlkammer (1, 2, 3) in einem Wärmeträgerkreis auf ein Kohlevorerhitzungsaggregat (4, 5, 6) und einen diesem parallelgeschalteten Abhitzekessel (7, 8, 9) sollen zur wirtschaftlichen Abwärmenutzung Steuerungsmöglichkeiten geschaffen werden. Es sind wenigstens je zwei in Wärmeträgerkreisen liegende Kokstrockenkühlkammern (1, 2, 3), Kohlevorerhitzungsaggregate (4, 5, 6) und Abhitzekessel (7, 8, 9) vorgesehen. Die Wärmeträgerkreise sind verbunden und vor jedem der Kokstrockenkühlkammern (1, 2, 3), Kohlevorerhitzungsaggregate (4, 5, 6) und Abhitzekessel (7, 8, 9) ist ein Absperrorgan (17, 18) vorgesehen.

Description

a) mindestens zwei Kokstrockenkühlkammern (1, so 2,3), Kohlevorerhitzungsaggregate (4,5,6) und Abhitzekessel (7, 8, 9) vorgesehen sind,

b) jeder Kokstrockenkühlkammer (1, 2, 3) ein Kohlevorerhitzungsaggregat (4, S, 6) und ein Abhitzekessel (7, 8, 9) zugeordnet ist und die die Kckstrockenkühlkammern (1,2,3) mit den Kohlevorerhitzungsaggregaten (4,5,6) und den Abhitzekesseln (7, 8,9) verbindenden Wärmeträgerkreise miteinander verbunden (15, 16) sind und in jedem Wärmeträgerkreis ein Absperrorgan (17, 18) für jedes Kohlevorerhitzungsaggregat (4,5,6) und jeden Abhitzekessel (7, 8, 9) vorgesehen ist,

c) die kohlevorerhitzungsaggregate (4,5,6) insgesamt und die Abhitzekessel (7, 8,9) insgesamt jeweils wenigstens so groß ausgelegt sind, daß sie die von den Kokstrockenkühlkammern (1,2,

3) abgebbare Wärmemenge aufnehmen,

d) die Kokstrockenkühlkammern (1, 2, 3) über wenigstens eine Vorlauf-Sammelleitung (15, 16) und wenigstens eine Rücklauf-Sammelleitung (15', 16*) verbunden sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absperrung der Kokstrockenkühlkammer (1,2,3) Absperrschieber (19,20,21,22) vorgesehen sind.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abhitzekessel (7, 8, 9) zwei Stufen (23, 24) aufweist, deren eine über das Absperrorgan (17) dem Kohlevorerhitzungsaggregat (4, 5,6) vorgeschaltet ist und deren andere über das Absperrorgan (18) an die Kokstrockenkühlkammer (1, 2, 3) angeschlossen ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgerkreis zwischen der Kokstrockenkühlkammer (1,2,3) dem Abhitzekessel (7,8,9) und dem Kohlevorerhitzungsaggregat (4, 5, 6) geschlossen ist.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgerkreis zwischen der Kokstrockenkühlkammer (1, 2,3) dem Abhitzekessel (7,8,9) und dem Kohlevorerhitzungsaggregat (4, 5, 6) offen ist.

6. Anlage nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgerkreis sowohl offen als auch geschlossen betreibbar ist.

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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Übertragung der fühlbaren Kokswärme der Kokstrockenkühlung auf Abhitzekessel und Kohlevorerhitzungsaggregate mit einem Wärmeträgerkreis.

Eine derartige Anlage ist in der Literaturstelle »Wärme«, Band 85, Heft 6, Seite 119 (vgl. Bild 8 a), beschrieben. Bei dieser Anlage wird die bei der Kokstrockenkühlung rückgewonnene Wärme zur Kohlevorerhitzung eingesetzt Zur Nutzung der für die Kohlevorerhitzung nicht benötigten Restwärme ist ein Abhitzekessel zur Dampferzeugung vorgesehen. Dieser ist dementsprechend nur so groß ausgelegt, daß er die Restwärme aufnehmen kann. Damit entfällt die Möglichkeit, die Kohlevorerhitzungsanlage abzuschalten und dennoch die gesamte in der Kokstrockenkühlkammer abfallende Abwärme zu nutzen.

In den Schriften CH-98 509, DE-AS 1096 861 und US-14 67 506 sind Anlagen beschrieben, bei denen die Abwärme des Kokses immer nur in den Abhitzekesseln, also zur Dampferzeugung benutzt wird. Eine Kohlevorerhitzung findet bei den bekannten Anlagen nicht statt. Die in der JP-52-38 503 beschriebene Anlage weist einen weiteren Abhitzekessel mehr auf als die Gesamtzahl der Kokskühlkammern. Eine Kohlevorerhitzung findet ebenfalls nicht statt

In der Schrift DE-OS 23 17 348 sind mehrere zueinander parallel geschaltete Koksofenkühlkammern vorgesehen, deren Abwärme einem einzigen Abhitzekessel und einer einzigen Kohlevorerhitzungsanlage zugeführt wird, wobei der Abhitzekessel und die Kohlevorerhitzungsanlage in Reihe geschaltet sind. Durch diese Reihenschaltung ist es nicht möglich, die dem Abhitzekessel oder der Kohlevorerhitzungsanlage zugeführte Abhitze einzustellen. Darüber hinaus ist es nicht möglich, das eine Aggregat unabhängig vom anderen Aggregat abzuschalten.

Zur Übertragung der Wärme von der Kokstrockenkühlkammer auf die Kohlevorerhitzungsanlage ist bei dem Vorschlag der genannten Literaturstelle ein geschlossener Wärmeträgerkreis vorgesehen. In der DE-AS 27 38 442 ist eine Anlage zur Ausnutzung der fühlbaren Kokswärme zur Dampferzeugung und Kohlevorerhitzung beschrieben, bei der ein Dampferzeuger und eine Kohlevorerhitzungsanlage in Reihe geschaltet sind. Als Wärmeträgergas ist hier ein offener Rauchgasstrom eingesetzt. Die Abwärmenutzung verteilt sich auf die Dampferzeugung und die Kohleerhitzung. Steuermöglichkeiten sind nicht vorgesehen.

Bekanntermaßen führt die Kohlevorerhitzung neben der Verbesserung der Koksqualität auch zu einer erheblichen Steigerung des Durchsatzes an Kohle bzw. Koks. Gegenüber dem Naßkohleinsatz lassen sich durch Kohlevorerhitzung Durchsatzsteigerungen bis zu mehr als 50% erreichen. Im Prinzip ist dies günstig, jedoch ist es in der Praxis wünschenswert, bei wechselnden Marktlagen die Durchsatzmengen an die jeweilige Marktlage anzupassen. Unwirtschaftlich wäre es dabei, die Abwärme der Kokstrockenkühlkammer nicht zu nutzen.

Die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage wird auch dann gesenkt, wenn in Wartungsfällen eine Betriebsunterbrechung notwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die sich in der Art der Abwärmenutzung steuern läßt und deren Betrieb in Wartungsfallen nicht unterbrochen werden muß.

Hrfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Anlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß

a) mindestens zwei Kokstrockenkühlkammern (1, 2, 3), Kohlevorerhitzungsaggregate (4, 5, 6) und Abhitzekessel (7, 8, 9) vorgesehen sind,

b) jeder Kokstrockenkühlkammer (1,2,3) ein Kohlevorerhitzungsaggregat (4,5,6) und ein Abhitzekessel (7,8,9) zugeordnet ist und die die Kokstrocken-

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kühlkammern (&iacgr;, 2, 3) mit den Kohlevorerhitzungsaggregaten (4, 5, 6) und den Abhitzekesseln (7, 8, 9) verbindenden Wärmeträgerkreise miteinander verbunden (15, 16) sind und in jedem Wärmeträgerkreis ein Absperrorgan (17, 18) fur jedes Kohlevorerhitzungsaggregat (4, 5, 6) und jeden Abhitzekessel (7, 8, 9) vorgesehen ist,

c) die KobJevorerhitzungsaggregate (4, S, 6) insgesamt -und die Abhitzekessel (7, 8, 9) insgesamt jeweils wenigstens so groß ausgelegt sind, daß sie die von den Kokstrockenkühlkammern (1, 2, 3) abgebbare Wärmemenge aufnehmen,

d) die Kokstrockenkühlkammern (1,2,3) über wenigstens eine Vorlauf-Sammelleitung (15, 16) und wenigstens eine Rücklauf-Sammelleitung (15', 160 verbunden sind.

Die Anlage kann damit so gesteuert werden, daß nach dem jeweiligen Bedarf die Kohlevorerhitzungsaggregate arbeiten und Abhitzekessel abgeschaltet sind oder umgekehrt die Abhitzekessel arbeiten und die Kohlevorerhitzungsaggregate abgeschaltet sind. Es kann auch nur ein Kohlevorerhitzungsaggregat und ein Abhitzekessel arbeiten. In jedem Fall ist die gesamte in den Kokstrockenkühlkammern zurückgewonnene Wärme genutzt. Im Bedarfsfall kann ein abgeschaltetes Kohlevorerhitzungsaggregat oder ein abgeschalteter Abhitzekessel ohne Betriebsunterbrechung gewartet werden. Ebenso kann eine der Kokstrockenkühlkammern abgeschaltet und gewartet werden, ohne daß hierzu der Betrieb unterbrochen werden muß.

Durch die Erfindung läßt sich somit die Kohle· bzw. Koksdurchsatzmenge in weiten Grenzen der jeweiligen Marktlage anpassen, ohne den Wirkungsgrad der Anlage durch Nichtnutzen der in der Kokstrockenkühlkammer zur Verfügung stehenden Wärme zu verringern. Außerdem kann jeweils eines der Aggregate als Reserveeinheit eingesetzt werden.

Die Anlage läßt sich z. B. mit je zwei Kokstrockenkühlkammern, Kohlevorerhitzungsaggregaten und Abhitzekesseln aufbauen. Es können auch jeweils mehr Kokstrockenkühlkammern, oder Kohlevorerhitzungsaggregate oder Abhitzekessel vorgesehen sein. Günstig ist außerdem, daß sich die Anlage auch nachträglich nach den jeweiligen Bedürfnissen auf einfache Weise erweitern läßt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Die Zeichnung zeigt so

Fig. 1 eine Verbundanlage mit je drei Kokstrockenkühlkammern, Kohlevorerhitzungsaggregaten und Abhitzekesseln,

Fig. 2 einen Wärmeträgerkreis der Verbundanlage zwischen einer Kokstrockenkühlkammer, einem Kohlevorerhitzungsaggregat und einem Abhitzekessel mit geschlossenem Gaskreislauf,

Fig. 3 einen weiteren Wärmeträgerkreis der Verbundanlage mit geschlossenem Gaskreislauf zwischen einer Kokstrockenkühlkammer, einem Kohlevorerhitzungsaggregat und einem Abhitzekessel, und

Fig. 4 einen Wärmeträgerkreis entsprechend Fig. 3 mit offenem Gaskreislauf.

Es sind drei Kokstrockenkühlkammern 1,2 und3, drei Kohlevorerhitzungsaggregate 4, 5 und 6 und drei Abhitzekessel 7, 8 und 9 vorgesehen. Den Kokstrockenkühlkammern 1, 2 und 3 wird heißer Koks aus einem Koksofen 10 zugeführt und gekühlt aus ihnen abgeführt.

Die Kohlevorerhitzungsaggregate 4,5 und 6 werden mit Naßkohle beschickt. Aus ihnen wird heiße Kohle dem Koksofen 10 zugeführt

Den Abhitzekesseln 7,8 und 9 wird Wasser zugeführt. Dampf verläßt sie.

Die drei in Fig. 1 dargestellten Stufen sind bezüglich des Wärmeträgerkreises jeweils so aufgebaut, wie dies in Fig. 2,3 oder 4 dargestellt ist

In Fig. 2 wird mittels eines Gebläses 11 ein Wärmeträgergas dem Kokstrockenkühler 1,2 bzw. 3 zugeführt. Das Wärmeträgergas verläßt den Kokstrockenkuhler 1, 2 bzw. 3 durch Leitungen 12 oder 13. Die Leitung 12 führt zum Kohlevorerhitzungsaggregat 4,5 bzw. 6. Dort gibt das Wärmeträgergas die im Kokstrockenkühler 1,2 bzw. 3 aufgenommene Wärme an Naßkohle ab. Das Wärmeträgergas wird über einen Wasserdampfkondensator 14 zum Gebläse 11 zurückgeführt.

Die Leitung 13 führt zum Abhitzekessel 7,8 bzw. 9. Dort verdampft das Wärmeträgergas Wasser. Das Wärmeträ?ergas wird aus dem Abhitzekessel 7,8 bzw. 9 ebenfalls zum Gebläse 11 zurückgeführt.

Alle Leitungen 12 sind über eine Sammelleitung 15 und alle Leitungen 13 über eine Sammelleitung 16 miteinander verbunden. In Strömungsrichtung gesehen hinter den Verbindungspunkten liegen in den Leitungen 12 Absperrorgane 17. Entsprechend liegen in den Leitungen 13 Absperrorgane 18. Die Sammelleitungen 15 und 16 bilden die Vorlaufstrecke. Entsprechende Rücklauf-Sammelleitungen sind vorgesehen. Sie sind in Fig. 2 mit 15' und 16' bezeichnet

Mittels der Absperrorgane 17 und 18 kann das Wärmeträgergas entweder zum Kohlevorerhitzungsaggregat 4,5 bzw. 6 oder zum Abhitzekessel 7,8 bzw. 9 geleitet oder diesen Anlageteilen teilweise zugeführt werden.

Mit der beschriebenen Anlage sind beispielsweise folgende Betriebsarten möglich:

Wird zunächst angenommen, daß alle drei Kokstrockenkühlkammern 1, 2 und 3 in Betrieb sind, dann können sämtliche Absperrorgane 17 offen und sämtliche Absperrorgane 18 geschlossen sein. Es erfolgt dann mit Maximalleistung Kohlevorerhitzung. Ist eine verringerte Kohlevorerhitzung gewünscht, dann wird eines der Absperrventile 17 ganz oder teilweise geschlossen und eines der Absperrventile 18 ganz oder teilweise geöffnet. Damit gelangt über die Sammelleitung 16 ein Teil des Wärmeträgergases in den Abhitzekessel 7, 8 bzw. 9, dessen Absperrorgan 18 geöffnet wurde. Es erfolgt neben reduzierter Kohlevorerhitzung Dampferzeugung.

Zur weiteren Herabsetzung der Kohlevorerhitzung läßt sich ein zweites oder Absperrorgane 17 schließen und ein weiteres der Absperrorgane 18 öffnen. Damit wird die Abwärme der Kokstrockenkühlkammern 1,2 bzw. 3 in verstärktem Maße zur Dampferzeugung ausgenutzt.

Letztlich können, wenn keine Kohlevorerhitzung stattfinden soll, alle drei Abhitzekessel 7,8 bzw. 9 an die Leitung 13 angeschlossen sein. Die gesamte Abwärme der Kokstrockenkühlkammern 1,2 bzw. 3 wird jetzt zur Dampferzeugung ausgenutzt.

Die drei Kohlevorerhitzungsaggregate 4,5 bzw. 6 sind so ausgelegt, daß sie die gesamte Abwärme der drei Kokstrockenkühlkammern 1, 2 bzw. 3 aufnehmen können. Gleiches gilt Tür die Abhitzekessel 7, 8 bzw. 9.

Die jeweils nicht eingeschalteten Kohlevorerhitzungsaggregate und Abhitzekessel können ohne Betriebsunterbrechung gewartet werden.

Soll eine der Kokstrockenkühlkammem 1, 2 bzw. 3 gewartet werden, dann ist deren Wärmeträgerkreis abzuschalten. Es sind hierfür in der Leitung 12 Absperrschieber 19 und 20 und in der Leitung 13 Absperrschieber 21 und 22 vorgesehen. Die anderen Kokstrocken- s kühlkammern sowie alle Kohlevorerhitzungsaggregate 4,5 bzw. 6 und Abhitzekessel 7,8 bzw. 9 können weiterarbeiten.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 3 und 4 sind die den F i g. 1 und 2 gleichen Anlagenteile mit den betreffenden Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei dem Wärmeträgerkreis nach F i g. 3 und 4 ist ein Abhitzekessel 7, 8 bzw. 9 mit zwei Stufen 23 und 24 vorgesehen (Zweizonenkessel). Die erste Stufe 23 liegt zwischen der Leitung 13 und dem Absperrorgan 17. Die zweite Stufe !5 24 ist der ersten Stufe 23 nachgeschaltet und über das Absperrorgan 18 an die Rücklauf-Sammelleitung 16' angeschlossen. Das Kohlevorerhitzungsaggregat 4, 5 bzw. 6 ist über das Absperrorgan 20 an die Rücklauf-Sammelleitung 16' angeschlossen.

In Fig. 3 ist die Verbindung der Aggregate bei geschlossenem Gaskreislauf dargestellt. Dabei sind die Kokstrockenkühlkammer und die erste Stufe des Abhitzekessels in Reihe mit den Kohlevorerhitzungsaggregaten parallel zwischen die Sammelleitungen 16 und 16' geschaltet. Die Leitung zwischen den Absperrorganen 20 und 18 dient hier für die Rückführung des Gases aus dem Kohlevorerhitzungsaggregat zur Kokstrockenkühlkammer bzw. der Rücklauf-Sammelleitung 16'.

In Fig. 4 sind die Verbindungen der Aggregate bei offenem Gaskreislauf dargestellt. Dabei liegen die Kokstrockenkühlkammem 1,2 bzw. 3, Abhitzekessel 7, 8 bzw. 9 und Kohlevorerhitzungsaggregate 4,5 bzw. 6 je in Reihe geschaltet zwischen der Vorlauf-Sammelleitung 16 und der Rücklauf-Sammelleitung 16'. Die Leitung zwischen dem Absperrorgan 18 und dem Absperrorgan 20 dient dem Umfahren des Kohlevorerhitzungsaggregates 4,5 bzw. 6, wenn dieses nicht betrieben wird.

Die Funktionsweise des Wärmeträgerkreises nach Fig. 3 bei geschlossenem Gaskreislauf ist etwa folgende:

Die Kokstrockenkühlkammer 1, 2 bzw. 3 erhält Wärmeträgergas über das Gebläse 11 aus der Rücklauf-Sammelleitung 16'. Ist das Absperrorgan 17 offen, dann tritt heißes Wärmeträgergas aus der Kokstrockenkühlkammer 1,2 bzw. 3 bzw. der Vorlauf-Sammelleitung 16 mit einer Temperatur von ca. 800⁰C in die erste Stufe 23 des Abhitzekessels 7, 8 bzw. 9 ein und erzeugt dort Dampf. Mit einer Temperatur von ca. 600⁰C gelangt das Wärmeträgergas dann über das Absperrorgan 17 zum Kohlevorerhitzungsaggregat 4, 5 bzw. 6. Über das Absperrorgan 20 wird das abgekühlte Wärmeträgergas der Rücklauf-Sammelleitung 16' zugeführt. Ein Teil des Wärmeträgergases kann über das Absperrorgan 18 unter Umgehung der Kohlevorerhitzungsaggregate 4,5 bzw. 6 direkt der Rücklauf-Sammelleitung 16' bzw. dem Gebläse 11 zugeführt werden. Je nach der Einstellung der Absperrorgane 17 und 18 läßt sich ein mehr oder weniger großer Teil der Wärmeenergie für die Kohle vorerhitzung oder die Dampferzeugung ausnutzen. Beim Abschalten des Kohlevorerhitzungsaggregates 4,5 bzw. 6 strömt das gesamte Wärmeträgergas durch die beiden Stufen 23 und 24 des Abhitzekessels 7,8 bzw. 9.

Die Funktionsweise des Wärmeträgerkreises nach Fig. 4 bei offenem Gaskreislauf ist etwa folgende:

Der Kokstrockenkühlkammer 1,2 bzw. 3 wird aus der mit durchgezogener Linie dargestellten Sammelleitung 16 Wärmeträgergas über das Gebläse 11 zugeführt. In der Kokstrockenkühlkammer 1, 2 bzw. 3 erwärmt sich dieses und gelangt über die Leitung 13 in den Abhitzekessel 7,8 bzw. 9. In deren ersten Stufe 23 wird Dampf erzeugt. Die Restwärme des Wärmeträgergases wird in dem Kohlevorerhitzungsaggregat 4, S bzw. 6 ausgenutzt. Das dann abgekühlte Wärmeträgergas verläßt über die mit durchgezogener Linie dargestellte Sammelleitung 16' die Verbundanlage. Die Restwärme des Wärmeträgergases kann bei entsprechender Stellung der Absperrorgane 17 und 18 auch in der zweiten Stufe 24 des Abhitzekessels 7,8 bzw. 9 ausgenutzt werden. Das Kohlevorerhitzungsaggregat 4, 5 bzw. 6 wird dann ganz oder teilweise umgangen.

Im Rahmen der Erfindung liegen zahlreiche weitere Ausfuhrungsbeispiele. Diese können beispielsweise in einer Kombination der Wärmeträgerkreise nach den Fig. 2 und 3 oder 3 und 4 bestehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anlage zur Übertragung der fühlbaren Kokswärme der Kokstrockenkühlung auf Abhitzekessel und Kohlevorerhitzungsaggregate mit einem Wärmeträgerkreis, dadurch gekennzeichnet, daS