DE3121050A1 - Verfahren und vorrichtung zur vergleichmaessigung der einsatzkohlemischungen fuer verkokungsofenbatterien - Google Patents

Description

Firma Carl Still GmbH & Co. KG, Recklinghausen

Verfahren und Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Einsatzkohlemischungen für Verkokungsofenbatterien

Beschreibung der Patentanmeldung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zweck der Erfindung ist es, Verbesserungen beim Verkokungsbetrieb von Horizontalkammerverkokungsofenbatterien durch eine Vergleichmäßigung der Einsatzkohlemischungen zu erreichen. Beim Betrieb und speziell bei der Beheizung von Verkokungsofenbatterien bereitet es immer wieder erhebliche Probleme, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Kohleeinsatzmischung größeren Schwankungen unterworfen ist. Vor allem bei den heutigen Großkokereien, die eine Vielzahl von Kohlekomponenten aus den verschiedensten Teilen der Erde erhalten und diese auf riesigen Lagerplätzen unter freiem Himmel lagern, kann es vorkommen, daß auch durch plötzliche Regenfälle der Wassergehalt starken Schwankungen unterliegt. Für die Beheizung der Verkokungsöfen bedeutet das, daß die zugeführte Wärme dem jeweiligen Feuchtigkeitsgehalt der Einsatzkohl^-^schung angepaßt werden muß. Wenn z. B. die Batterie* .-heizung für eine Kohlemischung mit 8 % Wasser bei 1 Stunden Betriebszeit eingestellt ist, wird etwa eine Wärmemenge von 550 kcal/kg feuchter Kohle verbraucht. Wenn plötzlich die Feuchtigkeit auf 5 % absinkt, braucht die Kohle, um vollständig verkokt zu werden, nur noch 525 kcal/kg Einsatzkohle. Dies ist ca. 5 % xveniger als bei 8 % Wasser.

BAD ORIGiNAL

Umgerechnet auf die Beheizung könnte der Verkokungsofen zeitlich etwa 5 % eher , d. h. also statt nach 18 Stunden bereits nach 17 Studen und 6 Minuten gedrückt werden. Dies ist aber wegen der Einhaltung des vorher festgelegten Druckplanes, der unvorhergesehene Änderungen nicht berücksichtigt, nicht möglich. Dieser Ofen wird gewöhnlich auch nach 18 Stunden gedrückt, wobei allerdings eine höhere Wärmemenge zugeführt worden ist, als effektiv benötigt wird. bs ist also einzusehen, daß eine gleichbleibende Feuchtigkeit der Einsatzkohle für einen gleichmäßigen Kokereibetrieb von großer Wichtigkeit ist und zu einer Wärmeersparnis führt. Außerdem hat sich bei einem sehr hohen Wassergehalt der Einsatzkohle gezeigt, daß sich an einigen Stellen des Kokskuchens während der Verkokung sehr leicht sogenannte Feuchtigkeitsnester bilden können. Damit auch diese Stellen vollständig ausgegart werden, ist es erforderlich, die Verkokungszeit insgesamt zu verlängern. Das bedeutet aber, daß große Bereiche des Kokskuchens beim Verlassen der Verkokungskammer bereits überhitzt sind.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es nun, eine einfache und preiswerte Vergleichmäßiggung des Feuchtigkeitsgehaltes der Einsatzkohle zu erreichen, die zu einer Einsparung von Unterfeuerungsgas, Vergleichmäßigung des Ofenbetriebes und einer Verbesserung der Kokseigenschaften führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teil der Naßkohle getrocknet und diese getrocknete Kohle dem nicht getrockneten Anteil der Kohle beigemischt wird und der Anteil der getrockneten Kohle in Abhängigkeit vom gewünschten Feuchtigkeitsgehalt der gesamten Einsatzkohlenmischung geregelt wird.

- S -■

Durch diese Teiltrocknung der Kohle mit anschließender Mischung mit den restlichen Einsatzkohlenkomponenten T\"ird erfindungsgemäß ein relativ niedriger Wassergehalt der gesamten Einsatzkohlenmischung erreicht und insgesamt ein mittlerer Wassergehalt der praktisch keinen Schwankungen unterliegt. In bestimmten Fällen kann es möglich sein, daß die gesamte Einsatzkohlenmischung dabei die Trocknungsanlage durchläuft.

Es hat sich erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft erwiesen, den zu trocknenden Anteil der Einsatzkohle mit Hilfe der Rauchgase aus den regenerativ beheizten Verkokungsofenbatterien direkt oder indirekt zu trocknen. Diese Rauchgase werden bisher je nach Art des Unterfeuerungsgases mit einer Temperatur von 200 - 300 ⁰C über dem Kamin in die Atmosphäre abgeleitet. Eine Ausnutzung der fühlbaren Wärme dieser Rauchgase bei diesen niedrigen Temperaturen war bisher nicht möglich. Aus der DEPS 28 16 476 und der DEOS 27 15 536 ist es zwar bekannt, die gesamte Einsatzkohle für Verkokungsofenbatterien mit Rauchgasen auf eine Temperatur von 200 ⁰C vorzuerhitzen, dabei ist aber eine sehr viel höhere Rauchgastemperatur als bei normalen regenerativ betriebenen Verkokungsofenbatterien erforderlich. Eine Temperatur der Rauchgase von etwa 250 - 300 ⁰C nach Verlassen der Regeneratoren würde zur Vorerhitzung der gesamten Einsatzkohle auf ca. 200 ⁰C nicht ausreichen. Gemäß c^r DEOS 27 15 536 ist daher auch eine Rauchgaster .eratur für die Vorerhitzung der Kohle vorgesehen, d:^ in keinem Falle 400 ⁰C unterschreiten soll. Für die Wärmebilanz des gesamten Verkokungsprozesses sieht diese Schrift darüberhinaus vor, daß aus der Kokskühlung ein erheblicher Anteil an Wärme zurückgewonnen und zur Vorwärmung der Verbrennungsmedien für die Verkokungsöfen verwendet wird.

Bei den bisherigen Überlegungen zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme von Rauchgasen stand vor allem der schwankende O₂.-Gehalt der Rauchgase hindernd entgegen. Während der Beheizungsperiode einer Batterie hat das Rauchgas normalerweise einen Sauerstoffgehalt, der unter etwa 6 % liegt. Während der Umstellung der Beheizung von einer Seite zur anderen wird die Zuführung des Unterfeuerungsgases unterbrochen und das System nur mit Luft gespült. Dies bedeutet, daß dann der O₂-Gehalt der Abgase sich stark erhöht, im Extremfall bis auf 21 % bei reiner Luft. Dieser erhöhte Sauerstoffgehalt führt in Vorerhitzungsanlagen zu Explosionsgefahr. Die Erfindung sieht dazu nun vor, daß die Kohleaufgabe zur Trocknunganlage in Abhängigkeit vom O₂-Gehalt der Rauchgase unterbrochen bzw. wieder gestartet wird. Bei Verwendung eines Flugstromrohres zur Trocknung der Kohle ist die Ab- und Anschaltung der Kohleaufgabeschleuder innerhalb kürzester Zeit möglich, sodaß auch schnell keine Kohle mehr in dem Flugstromrohr vorhanden ist und damit auch kein explosives Gemisch mehr entstehen kann.

Erfindungsgemäß ist es daneben auch günstig, die Kohleaufgabe mit der Umstellwinde zu koppeln und dann während der Umstellpause die Kohleaufgabe zu stoppen. Man ist in diesem Fall von der Messung des O₂-Gehaltes der Rauchgase unabhängig und kann direkt das An- und Abschaltsignal von der Umstellwinde erhalten.

Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme zur Vermeidung eines unnötig hohen O₂-Gehaltes der Rauchgase kann darin bestehen, daß man die Rauchgase von Verkokungsofenbatterien zur Verwendung in der Trocknunganlage mischt, wobei die Beheizungspausen zeitlich versetzt sind. Durch die Mischung von zwei Strömen wirkt sich der maximal mögliche O₂-Gehalt auf den dabei erzielten mittleren O₂-Gehalt des Rauchgases nur sehr gering aus,

sodaß man einen maximalen O₂-Gehalt erhält, der auf jeden Fall unter 10 % liegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die folgenden betrieblichen, wirtschaftlichen und umweltschutsbedingten Vorteile:

- Wärmeersparnis im Koksofen infolge niedrigerer Kohlefeuchtigkeit nach der Trocknung ;

- Wärmeersparnis im Koksofen infolge gleichmäßiger Kohlenfeuchte, damit keine Verluste durch Schwankungen im Wärmebedarf der Einsatzkohle;

- gleichmäßiger Ofenbetrieb und so Schonung des Batteriemauerwerkes;

- durch niedrigeren Wärmeverbrauch Senkung der Batterietemperatur;

- umweltfreundlich, da keine ungaren Öfen gedrückt werden;

- umweltfreundlich, da bei niedrigerer Batterietemperatur die NOX-Bildung gesenkt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren xvird anhand der beigefügten Figur beispielsweise erläutert.

Die Rauchgase werden aus dem Beheizungssystem der Koksofenbatterie über die Rauchgaskanäle 1 bei ganz oder teilweiser Umgehung des Rauchgaskamins 12 zur Trocknungsanlage beliebiger Bauart geleitet. Für die notwendige Saugung im Trocknungsbetrieb, sowie für den Transport der Kohle innerhalb der Trocknungsanlage sorgt ein Gebläse 2. Für die Trocknung der Kohle wird hier insbesondere ein einstufiges Flugstromrohr mit direkter Wärmeübertragung von Rauchgas zu Kohle gewählt. Eine derartige Anlage bietet einen guten Wärmeausnutzungsgrad mit einfachster Bauweise ohne bewegliche Teile mit minimalem Verschleiß. Sie ist weitgehend wartungsfrei und preiswert.

Die zu trocknende Kohle wird über einen Zwischenbehälter in die Trocknungskolonne 3 aufgegeben. Die so getrocknete Kohle wird in einem Materialabscheider 6 vom abgekühlten Gasstrom weitgehend getrennt und über den Förderer 9 zur Mischungsvorrichtung 10 geleitet. Die vom Feststoff befreiten Abgase durchströmen einen Abgasreiniger 8, in dem die restlichen Feinstäube abgeschieden werden. Die so gereinigten Abgase können wahlweise entweder direkt oder über Leitung 16 und den Regler 15 zum Batteriekamin 12 in die Atmosphäre geleitet werden. Mit Hilfe der Regelklappen 13 im Rauchgaskanal 1 kann die für die Trocknung erforderliche Rauchgasmenge geregelt werden. Die überschüssigen Rauchgase werden über den Batteriekamin 12 abgeführt.

Die Regelung der Saugung für die Beheizung der Batterie wird ebenfalls von dieser Klappe 12 vorgenommen. Im Normalbetrieb wird eine konstante Rauchgasmenge durch die Trocknungsanlage 3 geführt. Die Feuchtigkeit der Kohle wird vor und nach der Trocknung kontinuierlich gemessen.

In Abhängigkeit von der gewünschten geregelten Feuchtigkeit der ungetrockneten Kohlemischung 5 wird ein Teil dieser Kohle 5b durch die Trocknungsanlage geführt und bis auf eine Restfeuchte von 1 bis 2 % Wasser getrocknet.

Anschließend wird sie mit der un^etrockneten Kohle 5a in einem Verhältnis vermischt, sodaß am Ende des Prozesses 11 die gewünschte Feuchtigkeit vorliegt. Die Regelung der einzelnen Kohleströme wird also bei entsprechender Vorgabe in Abhängigkeit von den kontinuierlich gemessenen Kohlefeuchtigkeitswerten 5a/5b und 11 automatisch vorgenommen.

Im Rauchgaskanal 1 wird der O₂-Gehalt der Abgase bei 18 kontinuierlich gemessen. Der Trocknungsbetrieb kann nur dann aufgenommen werden, wenn der O₂-Gehalt im Gas unter 10 % liegt. Das O₂-Meßgerät 18 ist mit dem Abzugsorgan 17 für Naßkohle in den Trockner elektrisch verriegelt. Beim Überschreiten des O₂-Gehaltes von 10 % wird die Kohleaufgabe 17 automatisch gestoppt. Beim erneuten Unterschreiten der 10 % Grenze erfolgt ein Freigabesignal, das ein manuelles oder automatisches Wiederaufnehmen des Trocknungsbetriebes ermöglicht.

Demnach wird bei jeder Umstellung der Batteriebeheizung, bei 50 Minuten-Umstellperiode also zweimal pro Stunde, für eine Dauer von je 2 bis 3 Minuten die Kohletrocknung unterbrochen.

Anwendungsbeispiel

Um Kondensation zu vermeiden, wird hier angenomi.»e.., daß der Wärmeinhalt der Abhitze bis auf eine " „mperatur von 120 ⁰C ausgenutzt wird. Im Falle der Beheizung mit Koksofengas (HU = 4100 kcal/Nm³) fällt im Normalfall eine Abhitzemenge von 1,16 Nm³/kg feuchter Einsatzkohle an, die mit einer Temperatur von etwa 290 °C über den Kamin ins ftreie gelangt. Die nutzbare Wärmemenge bei einer Abkühlung dieser Abhitze von 290 auf 120 ⁰C liegt bei etwa 65 kcal/k^p feuchter Kohle.

BAD

AQ

Im Falle der Beheizung mit Schwach- oder Mischgas (HU = 1¹JTbO kcal/Nm³ ) fällt eine Abhitzemenge von etwa 1,65 Nm³/kg feuchter Einsatzkohle an. Bei einer Abkühlung des bei der Mischgasbeheizung anfallenden Rauchgases von 250 ⁰C auf 120 ⁰C können etwa 73 kcal/kg feuchter Kohle nutzbar gemacht werden.

Wenn nun auf einer Kokereianlage der Feuchtigkeitsgehalt der Kohleeinsatzmischung von 6 - 10 % H₂O schwankt, könnte man erfindungsgemäß die Beheizung der Batterie auf einen Wassergehalt von 6 % einstellen und konstant halten. Das bedeutet, daß im Extremfall die gesamte Kohlemenge auf 6 % H₂O getrocknet werden müßte. Die hierzu erforderliche Wärmemenge läßt sich in folgender Weise angeben:

Zur Trocknung der Kohle von 10 auf 6 % Wassergehalt wird zur Wasserverdampfung eine Wärmemenge von 21,6 kcal/kg feuchter Kohle benötigt und zur Erwärmung der Kohle bei der Trocknung um 60 ⁰C würde noch einmal die gleiche Wärmemenge benötigt. Bei einem Wärmeausnutzungsgrad von 80 % wären hier also 54 kcal/kg feuchter Kohle zuzuführen. Wie aus diesen Zahlenangaben zu erkennen ist, liegt die von der Abhitze zur Verfügung stehende nutzbare Wärme höher als die für die Trocknung notwendige Wärme. Bei Koksofengasbeheizung stünde eine Reserve von ca. 10 kcal und bei Mischgasbeheizung eine Reserve von ca. 20 kcal/kg feuchter Einsatzkohle zur Verfügung.

Be Zugszeichenliste

AA

1	Rauchgaskanal
	Gebläse
5	Flugstromrohr
4	Zwischenbehälter
5	ungetrocknete Kohle
5a	ungetrocknete Kohle zur Mischung
5b	zu trocknender Kohleanteil
6	Materialabscheider
7	Verbindungsleitung 18 zu 17
8	Abgasreiniger
9	Förderer
10	Mischungsvorrichtung
11.	Aufgabemischung zu den Verkokungskammern
12	Rauchgaskamin
15/14/15	Regelklappen
16	Rückführung zum Kamin
17	Abzugsorgan der Kohle zum Trockner
18	Sauerstoffmeßgerät

Leerseite

Claims (6)

dh-bro Patentanmeldung der Firma Carl Still GmbH & Co. KG, Recklinghausen Verfahren und Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Ein satzkohlemischungen für Verkokungsofenbatterien Patentansprüche

1. Verfahren zur Vergleichmäßigung der Einsatzkohlemischungen für Verkokungsofenbatterien, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Naßkohle getrocknet und diese getrocknete Kohle dem nicht getrockneten Anteil der Kohle beigemischt wird und der Anteil der getrockneten Kohle in Abhängigkeit vom gewünschten Feuchtigkeitsgehalt der gesamten Einsatzkohlemischung geregelt wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu trocknende Anteil der Einsatzkohle mit Hilfe der Rauchgase aus den regenerativ beheizten Verkokungsöfen direkt oder indirekt getrocknet

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohleaufgabe zur Trc icnungsanlage in Abhängigkeit vom O₂-Gehalt der [<auchgase unterbrochen bzw. ii/ieder gestartet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohleaufgabe zur Trocknungsanlage mit der Umstellwinde der Verkokungsofenbatterien gekoppelt ist und während der Umstellpause abgeschaltet ist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas zur Trocknung der Kohle gleichzeitig von zwei Verkokungsofenbatterien entnommen wird, bei denen die Beheizungspausen zeitlich versetzt durchgeführt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trocknung ein Flugstromrohr verwendet wird.