DE3121050C2 - Verfahren zur Vergleichmäßigung der Einsatzkohlemischungen für Verkokungsofenbatterien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vergleichmäßigung der Einsatzkohlemischung für Verkokungsofenbatterien, wobei 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. Unter Ausnutzung der Wärmeenergie aus den Rauchgasen der regenerativ beheizten Verkokungsöfen soll die Kohle getrocknet werden.

Description

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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 jo 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 Einsatzkohlemischung angepaßt werden muß. Wenn z. B. die Batteriebeheizung für eine Kohlemischung mit 8% Wasser bei 18 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% weniger als bei 8% Wasser.

Umgerechnet auf die Beheizung könnte der Verkokungsofen zeitlich etwa 5% eher, d. h. also statt nach 18 Stunden bereits nach 17 Stunden 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. Es 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 a> 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 Vergleichmäßigung 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 Abhäe.?igkeit vom gewünschten Feuchtigkeitsgehalt der gesamten Einsatzkohlenmischung geregelt wird.

Durch diese Teiltrocknung der Kohle mit anschließender Mischung mit den restlichen Einsatzkohlenkomponenten wird erfindungsgemäß ein relativ niedriger Wassergehalt der gesamten Einsatzkohienmischung erreicht und insgesamt ein mittlerer Wassergehalt der praktisch keinen Schwankungen unterliegt. In bestimmten Fällen kann es möglich sein, daß die gesamte Einsatzkohienmischung 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—300⁰C über dem Kamin in die Atmosphäre abgeleitet. Eine Ausnutzung der fühlbaren Wärme dieser Rauchgase bei diesen niedrigen Temperaturen war bisher nicht möglich. Aus der DE-PS 28 16 476 und der DE-OS 27 15 536 ist es zwar bekannt, die gesamte Einsatzkohle für Verkokungsofenbatterien mit Rauchgasen auf eine Temperatur von 200° C vorzuerhitzen, dabei ist aber eine sehr viel höhere Rauchgastemperatur als bei normalen regenerativ betriebenen Verkokungsofenbatterien erforderlich. Eine Temperatur der Rauchgase von etwa 250—300⁰C nach Verlassen der Regeneratoren würde zur Vorerhitzung der gesamten Einsatzkohle auf ca. 200° C nicht ausreichen. Gemäß der DE-OS 27 15 536 ist daher auch eine Rauchgastemperatur für die Vorerhitzung der Kohle vorgesehen, die in keinem Falle 400°C unterschreiten soll. Für die Wärmebilanz des gesamten Verkokungsprozesses sieht diese Schrift darüber hinaus 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 ent-

gegen. 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 OrGehalt 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 Trocknungsanlage in Abhängigkeit vom C>2-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, so daß 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 Faii von der Messung des 02-Gehaltes der Rauchgase unabhängig uno 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 Trocknungsanlage mischt, wobei die Beheizungspausen zeitlich versetzt sind. Durch die Mischung von zwei Strömen wirkt sich der maximal mögliche (VGehalt auf den dabei erzielten mittleren 02-Gehalt des Rauchgases nur sehr gering aus, so daß man einen maximalen OrGehalt erhält der auf jeden Fall unter 10% liegt

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die folgenden betrieblichen, wirtschaftlichen und umweltschutzbedingten 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 NO_x-Bildung gesenkt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der 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 4 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 ungetrockneten Kohle 5a in einem Verhältnis vermischt, so daß 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/5i> 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 CVMeßgerät 18 ist mit dem Abzugsorgan 17 für Naßkohle in den Trockner elektrisch verriegelt. Beim Überschreiten des 02-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 30 Minuten-Umstellperiode als zweimal pro Stunde, für eine Dauer von je 2 bis 3 Minuten die Kohletrocknung unterbrochen.

Anwendungsbeispiel

Um Kondensation zu vermeiden, wird hier angenommen, daß der Wärmeinhalt der Abhitze bis auf eine Tfmp.;raiur von 120⁰C ausgenutzt wird. Im Falle der Beheizung mit Koksofengas (HU = 17138 kJ/Nm³) fällt im Normfall eine Abhitzemenge von l,!6NmVkg feuchter Einsatzkohle an, die mit einer Temperatur von etwa 290°C über den Kamin ins Freie gelangt. Die nutzbare Wärmemenge bei einer Abkühlung dieser Abhitze von 290 auf 120⁰C liegt bei etwa 272 kj/kg feuchter Kohle.

Im Falle der Beheizung mit Schwach- oder Mischgas (HU = 4389 kJ/Nm^J) fällt eine Abhitzemenge von etwa 1,65 Nm³/kg feuchter Einsatzkohle an. Bei einer Abkühlung des bei der Mischgasbeheizung anfallenden Rauchgases von 250⁰C auf 12O⁰C könren etwa 305 kj/kg feuchter Kohle nutzbar gemacht werden.

Wenn nun auf einer Kokereianlage der Feuchtigkeits-

gehalt der Kohleeinsatzmischung von 6—10% H₂O schwankt, könnte man erfindungsgemäß die Beheizung der Batterie auf einen Wassergelialt von 6% einstellen und konstant halten. Das bedeutet, daß im Extremfall die gesamte Kohlemerge 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 90 kj/kg feuchter Kohle benötigt und zur Erwärmung der Kohle bei der Trocknung um 60°C würde noch einmal die gleiche Wärmemenge benötigt. Bei einem Wärmeausnutzungsgrad von 80% wären hier also 226 kj/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. 42 kj und bei Mischgasbeheizung eine Reserve von ca. 84 kj/kg feuchter Einsatzkohle zur Verfugung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

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 Feuchtigkeitsge- to halt 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 is beheizten Verkokungsöfen direkt oder indirekt getrocknet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohleaufgabs zur Trocknui5gr;anlage in Abhängigkeit vom OrGehalt der Rauchgase unterbrochen bzw. wieder 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 Verkokungsofenbattericn entnommen wird, bei denen die Beheizungspausen zeitlich versetzt durchgeführt werden.