DE3203062A1 - Process for utilising the sensible heat of raw coke oven gas - Google Patents
Process for utilising the sensible heat of raw coke oven gasInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausnutzung derThe invention relates to a method for utilizing the
fühlbaren Wärme von Koksofenrohgas, das nach dem Verlassen des Koksofens einer Berieselung in einer Vorlage unterworfen und anschließend in einem mechanischen Abscheider von mitgeführten Feststoffen und Flüssigkeitstropfen gereinigt 'wird.sensible heat from the coke oven raw gas after leaving the coke oven subjected to a sprinkling in a template and then in a mechanical Separator of entrained solids and liquid droplets' is cleaned.
Das beim Verkoken von Kohle entstehende Gas hat bei Heizzugtemperaturen zwischen 1100 und 1300 einen Wärme-3 inhalt von etwa 23bo kJ/Nm3 Gas. ES wird zu einem sehr geringen Teil durch Wärmeabgabe an die Umgebung,sum größten Teil durch Einspritzen von Wasser abgekühlt und gelangt mit einer bei etwa 80 C liegenden Temperatur und einem WärmeinhLlt um 2000 kJ/Nm3 Gas in die Nebengewinnungsanlage. Etwa 110 kJ/Nm3 Gas des Wärmeinhaltes sind dabei im Gas, der weitaus größere Teil, etwa 1900 kJ/Nm3 Gas im mitgeführten Wasserdampf enthalten.The gas produced during the coking of coal has heating draft temperatures between 1100 and 1300 a heat content of about 23bo kJ / Nm3 gas. IT becomes to a very small extent through heat dissipation to the environment, and most of it through Injection of water is cooled and arrives at a temperature lying around 80 C. and a heat content of around 2000 kJ / Nm3 gas in the secondary recovery plant. About 110 kJ / Nm3 gas of the heat content are in the gas, the far greater part, around 1900 kJ / Nm3 gas contained in the carried water vapor.
3 Die Wasserdampfmenge beträgt etwa 0,7 kg H20/Nm Gas.3 The amount of water vapor is about 0.7 kg H20 / Nm gas.
Infolge der niedrigen Temperatur läßt sich diese Energie in herkömmlichen Anlagen nicht mehr nutzbringend verwerten, sie wird mit dem Kühlwasser unausgenutzt abgeführt.Due to the low temperature, this energy can be used in conventional No longer utilize systems profitably, they are unused with the cooling water discharged.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in dem Rohgas enthaltene Energie unter Berücksichtigung der bei der Kühlung von Koksofengas vorliegenden und zu beachtenden Besonderheiten in wirtschaftlicher Weise zu nutzen.The invention is based on the object contained in the raw gas Energy taking into account that available when cooling coke oven gas and to use peculiarities to be observed in an economical way.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß das den Abscheider verlassende, etwa 80 C heiße Gas in einem Kühlmittelverdampfer auf eine oberhalb des Naphthalintaupunktes liegende Temperatur von etwa 55 bis 60 C und anschließend in einem Vorkühler auf die für die beabsichtigte Weiterverarbeitung in einer Nebengewinnungsanlage geeignete Temperatur abgekühlt wird und daß der in dem Verdampfer erzeugte Kühlmitteldampf in einer Turbine entspannt wird, worauf das entspannte Kühlmittel in einem Kondensator kondensiert und das Kondensat wieder auf den in dem Kühlmittelverdampfer herrschenden Druck komprimiert und in den Verdampfer eingeleitet wird.Based on a method of the type described above, there is the invention is that the gas leaving the separator, about 80 C hot gas in a coolant evaporator to a temperature above the naphthalene dew point from about 55 to 60 C and then in a pre-cooler to the intended Further processing in a secondary recovery plant suitable temperature is cooled and that the refrigerant vapor generated in the evaporator in a turbine is expanded, whereupon the expanded refrigerant condenses in a condenser and the condensate back to the pressure prevailing in the coolant evaporator is compressed and introduced into the evaporator.
Zweckmäßigerweise wird in dem Kühlmittelverdampfer als Kühlmittel Ammoniak oder ein anderes geeignetes Kühlmittel, z.B. ein Fluorkohlenwasserstoff, verwendet. Die Erfindung sieht ferner vor, daß das in dem Kühlmittelver dampfer teilweise verdampfte Kühlmittel in eine Dampftrommel eingeleitet wird, in der die flüssige Phase von dem Dampf abgetrennt wird, der der Turbine zugeführt wird. Die abgetrennte Flüssigkeit wird zweckmäßigerweise zusammen mit dem rückgeführten Kondensat wieder auf den Kühlmittelverdampfer aufgegeben.Expediently, the coolant evaporator is used as the coolant Ammonia or another suitable coolant, e.g. a fluorocarbon, used. The invention also provides that the evaporator in the Kühlmittelver partially evaporated coolant is introduced into a steam drum in which the liquid phase is separated from the steam which is fed to the turbine. the separated liquid is expediently together with the recycled condensate abandoned again on the coolant evaporator.
Mit der Turbine wird zweckmäßigerweise ein elektrischer Generator angetrieben. Der erzeugte Strom kann in das Werksnetz oder in das öffentliche Netz eingespeist werden.An electric generator is expediently used with the turbine driven. The electricity generated can be fed into the works network or into the public network be fed in.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das in dem Kühlmittelverdampfer gasseitig anfallende Gaskondensat nach Abtrennen der Feststoffe über Zerstäubungsdüsen auf den Kopf des Verdampfers aufgegeben. Auf diese Weise können die Wärmeübertragungsflächen im Kühlmittelverdampfer ständig oder zeitweise mit Gaskondensat berieselt werden, um die Bildung von Ansätzen und damit eine unzulässige Verschmutzung der Wärmeübertragungsflächen zu verhindern. Als Berieselungsflüssigkeit kann auch ein Gemisch von Gaskondensat und Teer oder Teer verwendet werden.In a preferred embodiment of the invention that is in the Coolant evaporator gas condensate accumulating on the gas side after separation of the solids abandoned via atomizing nozzles on the head of the evaporator. In this way the heat transfer surfaces in the coolant evaporator can be permanent or temporary be sprinkled with gas condensate to prevent the formation of deposits and thus an impermissible To prevent contamination of the heat transfer surfaces. As a sprinkling liquid a mixture of gas condensate and tar or tar can also be used.
Die Abkühlung des Gases im Kühlmittelverdampfer von ca.The cooling of the gas in the coolant evaporator from approx.
80 C auf etwa 55 bis 60 C vermindert den Wärmeinhalt von 2000 auf ca. 500 bis 600 kJ/Nm3; es werden also etwa 75 % der Wärme von dem Gas an das Kühlmittel übertragen. Andererseits wird durch die Begrenzung der Abkühlung auf eine Gasaustrittstemperatur von 55 bis 60 C die Ausscheidung von festem Naphthalin vermieden und die Viskosität der auskondensierten Teerbestandteile noch ausreichend niedrig gehalten, so daß es nicht zu fest anhaftenden Teeransätzen an den Wärmeaustauschflächen kommen kann. Die Berieselung mit Gaskondensat und/ oder Teer sorgt dafür, daß die an den teerbenetzten Flächen abgeschiedenen Feststoffe an keiner Stelle eine Konzentration erreichen, die die Fließeigenschaften der entstehenden Suspension störend beeinträchtigt.80 C to around 55 to 60 C reduces the heat content from 2000 to approx. 500 to 600 kJ / Nm3; so it gets about 75% of the heat from the gas to the coolant transfer. On the other hand, by limiting the cooling to a gas outlet temperature from 55 to 60 C the precipitation of solid naphthalene is avoided and the viscosity the condensed tar constituents still kept sufficiently low so that there can be no firmly adhering tar deposits on the heat exchange surfaces. The sprinkling of gas condensate and / or tar ensures that the tar wetted Solids separated from surfaces do not reach a concentration at any point, which interferes with the flow properties of the resulting suspension.
Der kühlmittelseitige Betriebsdruck des Verdampfers liegt bei Verwendung von NH3 als Kühlmittel etwa bei 20 bar entsprechend einer Verdampfungstemperatur von ca.The coolant-side operating pressure of the evaporator is when in use of NH3 as a coolant at around 20 bar, corresponding to an evaporation temperature from approx.
50 C, so daß auch die Wärmeaustauschflächen keine niedrigere Temperatur auf der Gasseite annehmen. Bei Verwendung von Ammoniak als Kühlmittel lassen sich etwa 100 kJ/Nm³ Gas in elektrische Energie umwandeln. Dies entspricht etwa 28 kW je 1000 Nm3 Gas/h. Bei einer Kokerei mit einer Gasproduktion von 50 000 Nm3 Gasih ergibt dies eine Stromerzeugung von ca. 12 GWh/a.50 C, so that the heat exchange surfaces do not have a lower temperature accept on the gas side. When using ammonia as a coolant, convert about 100 kJ / Nm³ gas into electrical energy. This corresponds to about 28 kW per 1000 Nm3 gas / h. At a coking plant with a gas production of 50,000 Nm3 gasih this results in electricity generation of approx. 12 GWh / a.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown.
Das von der Vorlage einer Koksofenbatterie über die Leitung 1 kommende Rohgas durchströmt zunächst einen mechanischen Abscheider 2, in dem mitgeführte Flüssigkeitstropfen und ein großer Teil der Feststoffe abgeschieden werden, die über eine Leitung 4 der nicht dargestellten Teerscheidung zugeführt werden. Das mechanisch vorgereinigte Gas, das eine Temperatur von etwa 80 C hat, gelangt über die Leitung 3 in einen Kühlmittelverdampfer 5, in dem es auf eine Temperatur von 55 bis 60 C abgekühlt wird. Der über die Leitung 6 austretende Gasstrom wird auf einen Vorkühler 7 konventioneller Bauart aufgegeben, in dem das Gas, das den Vorkühler über die Leitung! 8 verläßt, auf eine Temperatur von 25 bis 30 C abgekühlt wird. Das Kühlwasser wird über die Leitung 9 zugeführt, durchströmt den Vorkühler im Gegenstrom zu dem Gas und tritt über die Leitung 10 aus; mit 24 ist eine Leitung zum Abziehen des in dem Kühler anfallenden Kondensats bezeichnet.That coming from the submission of a coke oven battery via line 1 Raw gas first flows through a mechanical separator 2, in which it is entrained Liquid droplets and a large part of the solids are deposited, which are fed via a line 4 of the tar separation, not shown. That mechanically pre-cleaned gas, which has a temperature of about 80 C, got via line 3 in a coolant evaporator 5, in which it is at a temperature is cooled from 55 to 60 C. The gas stream exiting via line 6 is abandoned on a pre-cooler 7 of conventional design, in which the gas that the Pre-cooler over the line! 8 leaves, cooled to a temperature of 25 to 30 C. will. The cooling water is fed in via line 9 and flows through the pre-cooler countercurrent to the gas and exits via line 10; at 24 there is a line for drawing off the condensate accumulating in the cooler.
In dem Kühlmittelverdampfer 5 wird Ammoniak oder ein anderes geeignetes Kühlmittel, z.B. ein Fluorkohlenwasserstoff, wie Trichlorfluormethan, verdampft. Das entstehende Dampf/Flüssigkeitsgemisch gelangt über die Leitung 11 in eine Dampftrommel 12, in der Dampf und Flüssigkeit getrennt werden. Der Dampf wird über die Leitung 13 einer Turbine 14 zugeführt, die einen elektrischen Generator 15 antreibt. Das die Turbine 14 verlassende Kühlmittel wird in einem mit Kühlwasser beaufschlagten Kondensator 16 kondensiert und das anfallende Kondensat mittels einer Pumpe 17 auf den im Verdampfer herrschenden Druck gebracht und über die Leitung 18 zusammen mit dem in der Dampf trommel 12 anfallenden flüssigen Kühlmittel wieder in den Verdampfer eingeleitet.In the coolant evaporator 5, ammonia or another suitable one is used Coolant, e.g., a fluorocarbon such as trichlorofluoromethane, evaporates. The resulting vapor / liquid mixture reaches a steam drum via line 11 12, in which vapor and liquid are separated. The steam is over the pipe 13 is fed to a turbine 14 which drives an electrical generator 15. That The coolant leaving the turbine 14 is acted upon in a with cooling water Condenser 16 condenses and the resulting condensate by means of a pump 17 brought the pressure prevailing in the evaporator and via line 18 together with the resulting in the steam drum 12 liquid coolant back into the evaporator initiated.
In die Leitung 18 mündet eine von der Dampf trommel 12 kommende Leitung 19.A line coming from the steam drum 12 opens into the line 18 19th
Das in dem Kühlmittelverdampfer 5 gasseitig auskondensierende Gaskondensat/Teer-Gemisch wird im Sumpf 20 des Verdampfers durch Sedimentation von den Feststoffanteilen befreit. Die weitgehend feststofffreie Flüssigkeit wird mittels einer Pumpe 21 über die Leitung 22 auf den Kopf des Verdampfers gepumpt und diesem über Zerstäubungsdüsen zugeführt. Überschüssiges Kondensat wird zusammen mit den darin suspendierten Feststoffen aus dem Sumpf 20 des Verdampfers ausgeschleust und über die Leitung 23 der nicht dargestellten Teerscheidung zugeleitet.The gas condensate / tar mixture condensing out on the gas side in the coolant evaporator 5 is freed from the solids content by sedimentation in the bottom 20 of the evaporator. The liquid, which is largely free of solids, is fed through the line by means of a pump 21 22 is pumped to the top of the evaporator and fed to it via atomizing nozzles. Excess condensate is taken out along with the solids suspended in it to the Sump 20 of the evaporator discharged and over the line 23 fed to the tar division, not shown.
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