CN110520507A - 利用碳质原料的器件和方法及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于尤其是由来自以下组的至少一种固体原料来生产焦炭的、具有至少一个竖直炉腔(11)的炉设备(10)、尤其是焦化炉：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；炉设备包括设置用于热调节由原料制成的团块的至少一个团块干燥器(15)，以及与团块干燥器耦接并具有加热壁(12)的至少一个炉腔(11)；其中，在炉腔的至少一侧，在下半部或下半三分之一中的至少一个加热壁中，存在至少一个水平加热通道(12.1)，并且在其上方至少也在上半部或中部三分之一中，存在以蛇形方式在多个高度平面中延伸的加热通道(12.2)，加热通道各自能够由至少一个燃烧器(13)单独加热。本发明还涉及用于生产焦炭的方法和用于该方法的原料的用途。

Description

利用碳质原料的器件和方法及其用途

技术领域

本发明涉及分别用于对碳质原料进行利用的设备和方法，并且还涉及原料的相关用途。更具体地，本发明涉及用于由目前还不能在标准基础上使用或者目前还没有产生令人满意的最终产品的原料来生产焦炭的设备和方法。更具体地，本发明涉及根据各个独立权利要求的前序部分的设备和方法。此外，本发明涉及特别地与这些替代原料相关的单独部件或设备的用途。

背景技术

对于我们地球上大多数国家的经济来说，焦炭和碳质/含碳原料是重要的基本材料或本身在其存在形态下代表有价值的材料，目前是这样，将来也是这样。迄今为止，焦化主要是对具有高粘结性能的烟煤(称为肥煤)进行的。然而，在不久的将来，在世界市场上，某些类型的焦炭可能会变得更加稀缺。特别必须预期到，非常适合于焦化的焦化煤的可得性将会降低，其结果是将来可能还需要使用低粘结性或高膨胀性的煤或其他碳源，以尤其用于生产高炉焦炭。主要出于政治压力的原因，尤其是在包括欧洲在内的领土上，将来将需要尤其用于常规烟煤的替代品，这特别是由于燃烧原材料作为能源在今后几十年中可能仍然保持至关重要。在欧洲，常规焦化煤自2014年以来一直被视为关键原材料；然而，与其他关键原材料相比，其仍然具有最大的经济意义。综合来看，这里显而易见的是，一方面存在矛盾，而另一方面存在有利地实施从常规焦化工艺开始的进一步优化措施的机会或动机。

目前，能源转型更多地只在高度工业化的富裕国家进行，而基于多年/几十年前的技术发展水平，发展中国家仍将在许多年内依赖燃烧常规常规原材料。然而，即使是在例如澳大利亚、特别是昆士兰的高度发达的国家，目前也有转换为更现代的炉技术并在将来继续能够在很大程度上提高国内原材料的高水平投资活动。因此，对于如下设备和方法，存在很大的兴趣和较高的技术需求，该设备和方法允许提供新的机会来生产或利用焦炭或具有限定的性质的某些类型的焦炭或者扩展可用于焦炭生产的原料的范围。自然地，通过这些方式还可以避免对某些原材料在全球长距离运输的需要。

特别的技术挑战是由弱粘结性和不粘结的焦化材料(特别是包括褐煤的原材料)生产高等级焦炭。在更广泛的基础上利用这样的原料在欧洲也可能是令人关注的，这特别是由于相比于例如烟煤的情况，这样的原料仍然可以在更可接受的成本方案下进行开采。本发明特别涉及在最近时期变得更加突出的这一挑战，以使得也可以利用非常规原料。在本文中尤其令人关注的是，例如还使用具有高硫级分的原料，这尤其是由于允许精确地将该所得的硫作为副产品来利用的各种应用可能变得明显。

已经证明，在许多情况下，仅当原材料或原料以特定方式进行预先压缩和加工(称为原料的压块/压实以形成煤团块)时，煤向高级焦炭的转化才相继完成。团块特别地需要承受炉腔内的床中的高压力，这些床的高度为几米，尤其是在大型竖腔式炉的情况下，并且团块要尽可能地破碎成小颗粒。因此，有利的工艺设计的重要标准也可以是可达到的原料强度，尤其是关于在竖腔式炉中的使用。因此，在寻找新的、替代的原料和新方法中，有意义的问题之一是应当理想地提供替代的原料的加工形式以及可以如何进行相关加工的问题。

如上所述，用于生产焦炭的焦化炉可以采取所谓的竖腔式炉的形式。竖腔式炉从上方装载原材料团块或煤团块。竖腔式炉可以延伸到相当的高度，例如在30至40m的范围内。例如，利用起重机将团块放置在炉上方，并且特别是通过重力滑动，通过焦化井(炉腔)，特别是经过与原料转化为焦炭所需的时间相对应的多个小时的时间，例如12或15小时。在此过程中，团块经历温度变化，尤其是从300℃以下的初始温度到900℃至1100℃之间的最终温度。焦化炉通常包括具有二至十个炉腔的组件，形成所谓的室。相应炉腔的井可以具有特别是3.5至10m的高度以及特别是150至600mm的宽度。由此显而易见的是，团块在焦化期间经受高摩擦力和压力。因此，团块的强度尽可能很高。此外，本发明是可以在团块内存在体积变化和“有效的”传质。因此，一定的孔隙率也是有利的。

为了提供团块，原材料可以尤其是在锤式粉碎机中预先进行粉碎，更特别地粉碎至0至1mm的粒度。接下来，通常，团块在压机中通过颗粒的压缩而被压实，并且迄今为止在许多情况下，具有交替倒圆的角或倒圆的边缘的细长块形式的团块几何形状已被证明是有利的。椭圆体形式的团块也是常见的，其特别通过辊压机来生产。

为了提高粉碎的原材料的粘结性能(颗粒在压缩期间和之后的粘性)，可以添加水。然而，一旦团块焦化，高水含量可能对团块的强度具有不利的后果，结果是尤其是在最大的力或载荷作用在团块上的竖腔式炉中的下部区域中，团块解体并损害焦化过程。

事实上已经显示出，在整个过程中在不同的操作步骤中会出现困难，尤其是当团块的强度不够高时，结果是煤/焦炭团块在焦化井中的床中破碎。因此，在许多情况下，应当观察到＞30MPa的数值作为团块的压缩强度的下限，特别是在大型/较高的炉腔的情况下。因此，足够的压缩强度将被认为是估计原料焦化的可行性时最重要的标准之一。因为压缩强度可能受到压实和/或压缩的影响，所以这种过程具有很大的意义。

尤其是在不可能足够精确地观察原材料或团块的特定水含量时，会出现进一步的困难，结果是在供热期间，团块经受高应力，并且特别是经受爆裂或其他形式的分解。上述观察表明，炉的有效操作需要尽可能地提供在窄的公差范围内的原材料或团块，特别是在压缩强度和水含量方面。

从这些考虑中显而易见的是，在寻找新的方法和设备时，特别关注以下点：定义在炉腔中原料特定的加热曲线；定义在焦化期间、在将原料加工成团块以及平衡流和材料的类型和体积(尤其是针对在焦化过程中发出的气体)期间原料特定的方法参数，尤其是温度、持续时间、压力；利用和处置选项。

迄今为止，焦化在具有竖腔的煤气炉或者具有水平腔的焦化炉中进行。后者可以分为两种类型：具有狭窄的炉腔和直立在其中的间接加热的装料的(集成式)水平腔式炉，以及具有拱顶状炉腔和平放在其中的装料的所谓的热(非)回收炉，热(非)回收炉至少也可以从上方间接加热。目前的假设是，这两种类型的焦化炉可能不再针对原材料利用的将来任务按期进行优化。似乎应该为新一代焦化炉开发一种新的概念，特别是面对期望通过其来利用宽范围的不同原料的情况。因此，以下提出了一种新的炉概念，其特别地也可以适用于以前常用的(煤)原料的用途。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有开始描述的特征的设备和方法，该设备和方法使得特别是在竖腔式炉中，即使对于非常规原料、更特别地对于褐煤和/或弱粘结性烟煤和/或生物质和/或石油煤，也能够高效并且同时温和地进行焦化。即使当从非常规原料开始时，也期望提供高质量的最终产品(更特别是焦炭团块)。该目的还可以被看作是以这样的方式制备、提供和/或管理非常规原料，使得在焦化之后获得的产品可以尽可能以与迄今为止常规原料(比如常规烟煤团块)的情况相同或相似的方式来采用。该设备和方法还旨在使焦化对极宽范围的非常规原料具有吸引力。

可以优选地实现该目的的方式之一是借助于用于由尤其是来自以下组的至少一种固体原料来生产焦炭的、具有至少一个竖直炉腔(尤其是焦化炉)的炉设备(稍后在下面更详细地描述)：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；该炉设备包括设置用于热调节由原料制成的团块的至少一个团块干燥器，以及特别是在团块干燥器下方与团块干燥器耦接、并具有加热壁的至少一个炉腔；其中，团块干燥器包括加热设施和可以利用其进行加热的团块储存器，并且其中，团块干燥器设置为在团块储存器中建立在团块输送方向上连续或分阶段增加的温度，尤其是在60至200℃范围内的至少两个或三个温度水平。

炉设备优选地还包括输入系统，该输入系统包括至少一个锁定设施，所述输入系统设置在团块储存器与(相应的)炉腔之间并且设置为将团块从团块储存器供应到(相应的)炉腔。

已经发现，结合本文所述的原料，以非常精确的方式将温度调节到不同的越来越高的温度水平是有用的。除了其他因素，以这种方式，特别地可以以温和的方式将团块的水含量降低到期望值。已经显示出，这些准备措施对于随后的焦化操作是至关重要的。通过团块的受控处理，尤其是结合炉腔中的受控温度状态，可以提质特别宽范围的原料。因此，这些原料的至少一部分由来自水泥工业的原木或物质组成并非不可能。

温度水平可以稳定地增加，和/或可以限定指定的温度水平，尤其是在沿重力方向输送团块的储存器的不同高度平面处。可以针对每个操作或原料单独地调节期望的温度水平。

可以在相应的竖直炉腔中建立用于焦化的连续操作。在这种情况下，团块床随着温度增加迁移通过至少一个温度区。在这种情况下，期望的通过量可以通过特别是输出系统来建立和调节。与具有固定温度规定的分批操作相反，在这种情况下，例如煤到焦炭的转化/提质可以连续地进行。可能存在温度状况，并且可能影响操作和/或可能在各个温度区中排放副产品。

在竖腔式炉中的连续操作例如在炉设备的材料(更具体地为二氧化硅)上的温度应力方面还具有优点。该材料很大程度上可以保持在600℃或者甚至800℃以上的温度，并且无需反复冷却至较低的温度。结果，在材料中存在较少的应力/裂缝。

炉设备可以包括用于在团块干燥器上提供团块的供应单元。供应单元还设置为例如将由压机生产的团块输送至团块干燥器。供应单元至少设置为确保向干燥器连续地或分批地供应团块。

位于干燥器上游的是煤仓，团块可以连续地或分批地供应到煤仓，并且团块可以特别是通过使团块滑入团块干燥器中，而从煤仓连续地或分批地输送出来。

输入系统可以设置在(相应的)炉腔的上方。这允许基于重力进行供应。

炉设备优选整体设计为具有竖直炉腔的竖腔式炉。竖直炉腔是这样的炉腔，即，团块尤其基于重力在竖直方向上输送通过该炉腔。

原料可以特别地包括软的、无光泽的和有光泽的棕色煤以及焰煤的整个范围。特别是，利用来自莱茵河、劳济茨和印度尼西亚的棕色煤已经实现了良好的效果。还已经发现，本文描述的设备和方法也适用于俄罗斯棕色煤和焰煤以及石油煤的利用。基于根据DIN、ASTM和UN-ECE的分类，原料特别地还可包括以下煤类型和泥炭，其在此示意性地再现。在本发明的上下文中，参考德国DIN，已经显示出，特别适用于利用的煤包括按照在所述DIN中分类的软棕色煤、无光泽棕色煤、有光泽棕色煤和焰煤。

上表中的数值是质量百分比；关于挥发性成分的数值，在“无水灰(waf)”条件下进行测量，换句话说，在无水且同时无灰的状态下进行测量。

根据本发明，上述目的通过用于由尤其是来自以下组的至少一种固体原料来生产焦炭的、具有至少一个竖直炉腔的、尤其是以焦化炉的方式的炉设备来实现：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；该炉设备包括设置用于热调节由原料制成的团块的至少一个团块干燥器，以及特别是在团块干燥器下方与团块干燥器耦接并且具有加热壁的至少一个炉腔，其中，在炉腔的至少一侧，在下半部、特别是下三分之一的加热壁的至少一个，存在至少一个水平加热通道，并且在其上方、特别是至少也在上半部或在中间三分之一开始，存在以蛇形方式在多个高度平面中延伸的加热通道，这些加热通道各自能够由至少一个燃烧器单独加热。这种类型的加热可以提供本文描述的多种优点，并且特别地还可以与团块干燥器的任何特定的操作配置或模式无关。特别是针对在供应到炉腔之前对团块进行处理方面，团块干燥器提供了优点。然后，加热通道在操作中的稍后阶段对存在于炉腔中的团块起作用。话虽如此，但这两种措施都涉及极其精确地调节的温度机制或到团块中的供应能量。炉腔上游的处理越精确，炉腔中的能量供应就能够越精确或有效地导致期望的效果。

根据一个示例性实施例，在炉腔的至少一侧，在至少一个加热壁中，存在能够由燃烧器加热的多个水平加热通道，尤其是分别由至少一个燃烧器单独加热的至少三个水平加热通道。根据一个示例性实施例，在炉腔的至少一侧，在下半部的至少一个加热壁中，存在至少三个水平加热通道，并且在其上方存在蛇形加热通道，这些加热通道分别能够由至少一个燃烧器单独加热。这分别提供了尤其是关于热调节的有利布置。

根据一个示例性实施例，蛇形加热通道包括具有观察部位的反向点，观察部位具有设置在其上或在此进行测量的传感器、尤其是温度传感器。根据一个示例性实施例，蛇形加热通道包括至少一个反向点，在反向点处，设置紧密封闭的观察部位，该观察部位尤其可以通过调节滑动件从外部进行操作。根据一个示例性实施例，在至少一个加热通道处、尤其是在反向点处，设置至少一个观察部位，观察部位具有用于滑块的调节滑动件(打开、关闭、中间位置)和/或具有测量传感器系统。这使得可以分别优化热调节的性质和方式。

根据一个示例性实施例，用于调节滑动件的手动可接近的进入管道耦接到至少一个加热通道、尤其是蛇形加热通道。这还简化了任何调节。

根据一个示例性实施例，蛇形加热通道包括一个或多个竖直通路。这还打开了关于热调节的扩展的可能性。

根据一个示例性实施例，蛇形加热通道设置为尤其是通过清除或阻塞竖直通路，而在一个或多个水平或竖直位置处短路/变得短路。根据一个示例性实施例，蛇形加热通道包括一个或多个竖直通路，在竖直通路处分别设置有至少一个调节构件、尤其是能够外部致动的滑块。这也使得可以分别进行特别精细的调节或具有特定局部焦点的调节。

根据一个示例性实施例，用于干燥团块的团块储存器能够根据测量值特别是在团块储存器的至少两个不同的高度位置以受调节的方式加热到至少两个不同的温度水平，该测量值可以在团块储存器中测量并且来自包含至少以下项的组：温度、水含量；尤其是在60至105℃之间(尤其是达到95℃)的第一温度水平，在105至200℃之间的第二温度水平，以及可选地包括在95至105℃之间的温度水平的至少一个另外的温度水平。最后温度水平的上限可以尤其以如此方式建立，使得仍然不存在脱挥发。相应温度水平的上限可以取自预先针对特定原料确定的温度值，并且例如记录在数据存储器中，或者可以可选地在操作期间尤其是通过团块干燥器上/中的至少一个压力传感器和/或气体传感器和/或湿度传感器来指定。这允许团块以温和的方式更强烈地连续干燥，而没有过度的温度应力或材料应力。

根据一个示例性实施例，根据测量值的、用于对团块进行受调节的干燥的团块储存器可以在团块干燥器的出口处加热至不超过1至5质量％、尤其是2至4质量％的最小水分值的点。这允许以温和的方式将团块从10至15质量％范围内的初始水含量变为低于5质量％的水分值，这对于随后的焦化是有利的。在这种情况下，在团块干燥器中、尤其是在相应的高度位置处可以存在湿度传感器和/或温度传感器。在具有足够测量精度的条件下，仅根据水含量进行温度调节就足够了。可以使用例如电容或光谱测量方法来测量水含量。然而，优选地，存在冗余的尤其是用于测量压力、体积和/或温度的测量设施。该调节优选尤其经由温度测量来进行，或者可选地仅经由温度测量来进行。

已经发现，尤其是对于褐煤，尤其在60至200℃、尤其是从100至200℃的温度范围，干燥是有用的。已经发现，干燥优选进行到相应原料开始进行脱挥发(散发气体)的温度上限。可以为相应的原料预定该温度上限，并且在调节干燥过程的情况下，可以从数据存储器调用这样的上限并采用其作为目标数值。

已经发现，通过这种类型的团块储存器，该干燥方法也可以尤其适用于每种原料。上述的温度和水分率例如针对褐煤或烟煤可以进行进一步限制。原料具有不同的H₂O含量，并且干燥期间的传质过程对于每种原料是特定的，这特别是由于材料结构的差异(微孔/中孔/大孔)。

就褐煤而言，已经发现，通过200℃的上限，可以发现有效干燥并且有效防止例如H₂S脱挥发的良好折衷。特别是当再循环的烟道气体将用于由团块干燥器进行热调节时，避免H₂S的脱挥发可能是期望的。

炉设备可以具有控制设施和与其耦接的测量设施，控制设施设置用于控制/调节团块的干燥或焦化。这里，控制设施可以基于测量值来设置或专用于控制/调节干燥过程。这里，控制设施还可以设置或提供用于本文描述的任何单独的一个方法步骤，在每种情况下都与测量设施/该测量设施的对应的传感器通信。

根据一个示例性实施例，团块干燥器包括至少一个干燥器单元、尤其是顶部干燥器单元，其包括尤其是与团块隔开的热气回路，以用于将热能引入团块中。热气与团块之间的分离可以通过隔开的热气回路来实现。在这种情况下，热气可以在通过顶部或者倾斜管道覆盖的管线内流动，并且在这些管线上，团块可以滑动通过而不会停留在管线上。

这里，干燥器单元可以设置为基于重力来连续输送团块(连续操作)，在这种情况下，团块储存器集成到干燥器单元中、尤其是与热气回路分离。已经发现，比如流化床干燥的其他类型的干燥是不可实现的或至少是不可取的，这尤其是因为它们不允许以同样温和的方式预处理团块。本文描述的干燥器单元能够实现温和的干燥，其中引入的热能能够有效地进行调节，并且此外，能够在构造便宜且坚固的单元中进行。加热管线的数量/密度可以朝着底部变大，以便允许引入连续更多的热能，尤其是在不需要复杂的调节的情况下。

这里的团块干燥器还可以起到缓冲器的功能。优选地，在最高/最大干燥水平之上，总是存在多个缓冲的团块平面，以便除了其他方面之外特别地防止干燥气体的短路流动。供应的这种多层团块缓冲器还允许以均匀分布的方式抽吸干燥气体。

团块干燥器中的一个高度平面的各个顶部的几何形状和布置、尤其是角度和间隔以及干燥平面的高度间隔可以使得不形成实心桥，并且使得团块可以不受阻碍地进行重力运动。已经发现，为团块直径的至少6倍的竖直或对角间隔允许在温度轮廓与(特别是仅受重力驱动的)团块的输送或运动自由度之间进行有效的折衷。

相应的干燥回路可以具有鼓风机，并且可以附加地供给有新鲜的干燥废气(通过在焦化腔中对团块进行加热)和/或来自燃烧器的外部产生的干燥烟道气体(尤其是仅专用于干燥器，以便允许确保冗余)。

根据一个示例性实施例，团块干燥器包括具有多个干燥回路的干燥器单元，每个干燥回路包括至少两个干燥器平面。这允许特别特定地调节相应的温度水平。

根据一个示例性实施例，团块干燥器包括具有多个干燥回路的干燥器单元，每个干燥回路包括至少两个干燥平面。在团块储存器中建立期望的温度轮廓上，这提供了最大可能的灵活性。

根据一个示例性实施例，干燥器单元限定多个干燥平面、尤其是至少四个干燥平面，在干燥平面中分别设置热气管线，其中，每个干燥平面可以调节到单独的温度水平，并且其中，干燥平面优选地设置为彼此间隔开至少60cm。这在设备复杂性与温度调节精细度的可能性之间提供了有效的折衷。

根据一个示例性实施例，团块干燥器或团块储存器具有至少2m、优选至少2.5m或3m的高度范围。这允许建立在高度方向上有利的温度轮廓，尤其是在单独的空间预定的干燥平面的情况下。优选地，在干燥平面之间建立至少25至30℃且不超过35至45℃的温度差。已经发现，以这种方式，可以实现有利的干燥过程，尤其是当基于重力输送团块时。

根据一个示例性实施例，干燥器单元尤其是在不同的高度位置限定多个干燥平面、特别是至少四个干燥平面，在干燥平面中分别设置热气管线，其中，每个干燥平面可以通过例如滑动件、阀和/或流量调节器来调节到单独的温度水平。这允许对团块进行温和的干燥，尤其是连续干燥至更高的干燥度。干燥平面可以授权离散的温度值。因为团块干燥器中的团块可以相对于各个干燥平面来输送或移位，并且特别地这也可以连续地进行，因此干燥也可以在相对均匀、一致的温度应力下进行。

根据一个示例性实施例，团块干燥器或输入系统连接到至少两个炉腔、尤其是二至六个炉腔。以这种方式，可以使团块的供应更容易或更便宜。输入系统可以服务至少两个炉腔。特别地，输入系统为此包括分配器。团块可以均匀地分布在各个炉腔(尤其是四至六个炉腔)上，炉腔由优选地适于重力驱动的块状材料运动的分配器几何形状-例如通过料斗、管道、填充口-来支撑。通过锁定设施，在此也可以防止气体逸出。团块在一个(或多个)炉腔上的分布可以优选地在没有可机械移动部件(开关)的情况下实现，特别是通过所谓的心轴来实现。设置在相应的锁定设施中或者在其前面或后面的心轴能够确保团块的均匀的、重力驱动的分布。在这种情况下，也可以实现锁定设施的横向偏移布置，其中，输入系统具有比炉腔宽度的一半宽的出口。

团块在相应炉腔上的极其均匀的分布也是有利的，这是因为其允许确保一致的操作参数。炉腔的操作是大量不同影响因素之间的敏感相互作用。例如，如果炉腔没有进行完全填充，则传热的性质会被改变，其不仅与抽吸下的原料气体的提取有关而且与热能到原料的间接供应有关。如果炉腔未进行完全填充，则特别地可能存在特定于质量的热输入的增加。

根据一个示例性实施例，(相应的)锁定设施包括双活板系统，通过该双活板系统，至少两个炉腔可以耦接到团块干燥器或焦炭干燥冷却设施。可以尤其是通过相应交界面处的合适的密封件来确保各个部件之间的气密性，且密封件可以是静态的，并且因此也可以使用常规的密封件，比如垫片。

在这种情况下，可选地由双活板系统包围的锁的内部体积能够通过例如泵来进行排放，泵设置用于排放或使气体流动到炉设备的其他部件。相应的活板或锁定滑动件可以特别地具有方形形状。

炉设备可以具有在至少两个炉腔下方的双锁定系统，从而允许来自至少两个相邻的炉腔的煤/焦炭团块或块状焦炭进一步输送，尤其是输送到干燥冷却设施中。

根据一个示例性实施例，炉设备还包括输出系统，该输出系统包括至少一个锁定设施并且设置用于尤其是在重力驱动过程中分别从炉腔或从焦炭干燥冷却操作中取出团块或转化成焦炭团块的煤团块。

输入/输出系统的相应锁定设施优选地设计为具有防滑性质-例如，具有特氟隆涂层-的耐热材料的构造。锁定设施包括例如角度在5至35°之间(相对于水平面)的滑动斜率。锁定设施可以在电机控制下驱动，并且可以手动地(手动切换、按钮)或自动地(在时间或焦炭温度控制下)操作。对应的电机控制器可以例如与液压、气动或电动驱动器相互作用。

输出系统优选设置在(相应的)炉腔下方或焦炭干燥冷却操作下方。输入系统和/或输出系统可以分别配置为摇杆、活板、杠杆、龙头、滑动件或摆锤结构。此外，可以设置开关或分配器或至少一个心轴，特别是以在团块干燥器的基部上或在炉腔的下游的三角形分隔器的方式，从而允许使团块均匀地分布并通过重力驱动到锁定件中。

根据一个示例性实施例，炉设备在(相应的)炉腔的下游包括可以无水操作的用于焦炭干燥冷却的设施，并且包括用于冷却气体、尤其是冷却惰性气体的至少一个入口和至少一个出口。焦炭干燥冷却允许有效但温和的冷却。该冷却可以通过床以逆流方式进行，尤其是使得建立可以根据所使用的吹扫气体的量来调节的连续温度轮廓。用于焦炭干燥冷却的设施可以描述为具有连续温度轮廓的固体热交换器。

根据一个示例性实施例，用于焦炭干燥冷却的设施限定用于冷却逆流流过团块床的气体的冷却气体回路、尤其包括至少一个热交换器。用于干燥冷却的设施优选包括设置为产生蒸汽的热交换器。通过冷却气体回路，可以以这种方式在团块床中实现相对均匀的温度轮廓或温度梯度，并且同时确保高能效。最迟在整个操作的经济性成为问题时，高能效才令人关注。因此，高能效也直接影响例如与团块的干燥相关联的可能的/可实现的措施。

在炉腔的下游，用于焦炭干燥冷却的设施可以尤其是通过炉设备的输出系统耦接到至少一个炉腔。用于焦炭干燥冷却的设施可以耦接到1至6个炉腔。

根据一个示例性实施例，用于焦炭干燥冷却的设施包括或限定冷却气体回路，尤其是包括至少一个热交换器。这允许对回收能量的有效利用。

根据一个示例性实施例，在(相应的)炉腔中，在团块的输送方向上存在多个温度增加的温度区，其至少包括处于60至95℃的第一温度水平的温度区和处于95至125℃的第二温度水平的温度区以及125至200℃的第三温度水平的温度区，并且可选地包括介于它们之间的分别具有相同的温度差的一个或两个另外的温度区。这允许受控的加热，尤其是在蒸发区域中。

用于干燥冷却的设施可以包括具有热交换器的冷却气体回路，所述热交换器连接到给水管线。热交换器可以由管束和蒸汽筒组成，并且从在干燥冷却设施中加热的冷却气体到给水的传热可以在逆流、并流或交叉流中进行。

用于干燥冷却的设施可以包括以如此方式设置的多个冷却气体入口和冷却气体出口，使得可以经由调节所供应或移除的每个体积流来建立在被流横穿的团块床中的流动轮廓。

根据一个示例性实施例，多个水平加热通道在(相应的)炉腔的至少一侧配置在至少一个加热壁中，并且优选地耦接到至少一个竖直废气烟道，并且可以通过燃烧器加热；特别是，至少三个水平加热通道各自由至少一个燃烧器单独加热。这允许以相对精确的方式在炉腔中建立温度轮廓。在本文中，水平加热通道是在竖直方向上不延伸或不显著延伸的通道。与蛇形加热通道相反，水平加热通道基本在单个高度位置或水平面中延伸。

发电机外部产生的气体的再生预热早在20世纪60年代就已实现：每10至30分钟，气流方向反向，以允许冷的气体流过先前加热过的格子砖并因此变热。在横向于腔定位的壁中的这种类型的加热通道状况可以称为“格子砖蓄热器”。根据本发明，与此相反，加热可以在不同的高度平面单独进行而没有反向。可以向每个加热通道单独地供应热能。

加热通道的这种较旧的构造或配置已经证明是非常不灵活的，并且最多可以仅对一种类型的原料/煤(例如，劳济茨软棕色煤)进行优化。这种构造不允许充分响应不同的煤/原料。

可以通过能够单独加热的水平加热通道来实现间接传热到相应的炉腔中。在这种情况下，间接传热指的是通过至少一个分隔壁的传热，并且因此包括基于通过炉的材料的热传导、尤其是在硅砖中的热传导的传递。

“间接”传热确保加热壁与团块之间没有接触，尤其是通过在其间设置对温度改变稳定且抗高温的二氧化硅材料分离层。可以防止团块的不希望的产品污染。

可以单独点燃的水平加热通道可以限定脱挥发腔或脱挥发区，其中，高度预干燥的团块受到相对高的温度应力和/或相对高的能量供应，以便允许脱挥发基本在炉腔的下部完成。这也可以防止吹扫气体焦化，尤其是在炉腔的上部区域中，在该上部区域中，团块仍然对温度应力特别敏感。

水平加热通道可以各自(尤其是彼此独立地)通向竖直废气烟道，在该烟道处可以排出气体。

根据一个示例性实施例，团块干燥器的干燥回路耦接到(相应的)炉腔的至少一个加热通道。这允许利用由炉腔释放的热量用于团块干燥器的热调节的目的。可以使用来自炉腔加热的烟道气体，以便向团块干燥器的回路供应尽可能“干燥”的烟道气体。已经发现，所排出的烟道气体的温度水平仍然足够高以操作干燥器回路。结果，除了简化的设备配置之外，还存在并且尤其存在提高能量效率的可能性。已经发现，来自加热的废气(或烟道气体)应当具有非常低的O₂含量，这尤其可以通过化学计量燃烧来确保。这使得可以防止任何团块着火的风险。

根据一个示例性实施例，炉设备包括用于在至少一个加热通道中散发的气体的至少一个返回管线，所述管线将(相应的)加热通道耦接到团块干燥器。这允许提供非常节能的布置。从燃烧器产生的气体可以通入废气收集管道或进入热气烟道，气体可以从这里经由连接管线被引导至团块干燥器。

返回系统允许处理原料气体并使工艺气体得到进一步使用，尤其是用作加热的燃料。

根据一个示例性实施例，团块干燥器的干燥回路耦接到炉腔的至少一个加热通道。通过这种方式还可以获得能量上的优点。

根据一个示例性实施例，多个水平加热通道中的至少一个可以由设置在炉腔外部并且包括火焰监测的燃烧器来加热，所述燃烧器耦接到相应的加热通道；更具体地，使用天然气来操作的燃烧器耦接到相应的加热通道。这允许以相对精确的方式调节能量输入。特别地，在相应的加热通道上可以实现至少1000℃的温度。通过多个水平加热通道，可以在炉腔的下部区域中以有针对性的方式建立非常热的脱挥发区。

具有火焰监测的燃烧器、尤其是使用天然气来操作的燃烧器提供了与热调节(热输入)相关的高灵活性和准确性的优点。相反，先前，气体产生在分离的气体发生器中进行，该气体发生器设置在炉腔之前，具有通向炉腔的相应的导管供给。在这些气体发生器中，加热气体是通过煤的燃烧来产生的，对环境有害。

根据一个示例性实施例，一个布置在另一个上方并且彼此邻接的水平加热通道可以通过彼此相对布置的燃烧器来加热。这允许关于炉腔的总体积的相对均匀的热输入。

在竖直方向上彼此邻接的水平加热通道优选分别在相对端通向竖直废气烟道。燃烧器的这种偏置布置能够实现特别均匀的热输入。

根据一个示例性实施例，在相对侧在相同高度位置处设置的加热通道可以由彼此相对设置的燃烧器来加热。这允许关于炉腔的总体积的相对均匀的热输入。

燃烧器可以对角地相对设置并且设置在炉腔的相同高度位置出。在炉腔的彼此邻接的高度位置处，燃烧器可以在炉腔的一侧在相对的边缘/拐角处设置。通过这种方式，可以产生双重不对称，即，在相应的高度平面内，并且相对于相邻的高度平面。

根据一个示例性实施例，在(相应的)炉腔的至少一侧，存在加热通道，该加热通道在多个高度平面中以蛇形方式延伸并且设置在至少两个或三个水平加热通道上方，并且可以由至少一个燃烧器加热。这允许以简单的方式建立在沿高度方向向上下降的温度轮廓。

根据一个示例性实施例，在(相应的)炉腔的至少一侧，存在具有反向部的蛇形加热通道，在该蛇形加热通道上，至少一个测量点、尤其是至少一个温度测量和/或压力测量点设置在至少一个反向部上。这允许特别地测量温度轮廓。

根据一个示例性实施例，在炉腔的至少一侧，存在蛇形加热通道，该蛇形加热通道具有至少一个反向部，在至少一个反向部上设置有观察点，更具体地，可以从外部操作的紧密密封的观察点。这为监测和建立炉腔中的操作参数、尤其是温度轮廓提供了大量的选项。

根据一个示例性实施例，观察点设置在至少一个加热通道上。观察点允许这种光学控制或视觉洞察。这提供了用于监测和建立操作参数的选项。

根据一个示例性实施例，在炉腔的横向加热壁、尤其是相对的加热壁中，设置有多个水平加热通道，多个水平加热通道的分别从底部起的第四加热通道配置为蛇形方式的多个回路；在炉腔的下部区域中的第四水平加热通道上连接有至少一个燃烧器，并且在炉腔的上部区域中连接有延伸到团块干燥器的管线设施。这使得可以以简单的方式建立向上递减的温度梯度。

根据一个示例性实施例，在(相应的)炉腔的至少一侧，存在蛇形加热通道，该蛇形加热通道具有至少一个反向部，在至少一个反向部上设置有观察点，更具体地，可以从外部操作的紧密密封的观察点。这允许对炉腔中的温度状况施加更有针对性的影响。特别地，还可以存在温度检测和温度监测。可以在多个高度位置设置多个观察点，以便尤其是检测温度梯度。在观察点处，可以从外部检查所安装的砖的状态。也可以测量砖的表面温度，该温度提供例如关于所释放的辐射热的信息。

根据一个工作示例，存在设置在至少一个加热通道上的至少一个观察点。在此，可以操作用于滑块的调节滑动件，和/或检查炉腔壁的材料是否仍然完整。还可以安装一个或多个传感器。例如，可以经由框架从外部接近相应的观察点。

根据一个示例性实施例，在炉腔的横向加热壁中、尤其是在相对的加热壁中，设置有多个水平加热通道，多个水平加热通道的分别从底部起的第四加热通道配置为蛇形方式的多个回路，并且在炉腔的下部区域中的第四水平加热通道上连接有至少一个燃烧器，并且在炉腔的上部区域中连接有延伸到团块干燥器的管线装置。通过这种方式，可以在较大的高度部分上建立向上均匀下降的温度轮廓。

加热通道的这种配置允许以相对精确的方式在炉腔中建立温度轮廓。在炉腔的下部区域中，可以以灵活的方式实现非常高的温度，以便特别地使团块中的挥发性成分达到低于1质量％的期望水平，并且结束焦化过程。

已经证明，三个能够单独加热的水平通道的数量一方面在高度地单独加热方面是有利的，并且另一方面在可以由此引入的高热能方面是有利的(例如，约1050℃的期望的最终团块温度)。

已经发现，通过实现远高于1000℃的炉腔温度，这种类型的热输入可以在相对短的距离上(在团块的竖直输送方向上)进行。已经发现，这种热输入可以通过在相应炉腔的下部区域(在基部上)中的多个燃烧器和多个单独的加热通道以特别有用的方式来确保。这种配置还允许根据原料/煤的类型在个体的基础上对所需的最终温度进行灵活的响应。我们自己的研究已经揭示了，三个水平加热通道和蛇形加热通道的组合在可获得的、极其均匀的温度轮廓以及构造成本和复杂性方面提供了特别大量的优点。

蛇形加热通道指的是在多个高度平面上延伸的通道，这些高度平面通过环形或蛇形曲线形式的通道轮廓彼此连接。在这种情况下，通道的高度可以连续增加。在通道的反向点，角度特别地不超过90°。通过蛇形加热通道，可以提供一种类型的螺旋热交换器。

相反，对于较早的炉腔经常观察到的是，不能充分地利用炉腔下部区域中的热量来进行焦化，结果是，特别是在炉腔中部形成了无效焦炭区，在无效焦炭区中，煤或焦炭中具有较高级分的残留挥发物，并且该无效焦炭区的温度＜950℃。

根据一个示例性实施例，在炉腔的至少一侧，在下半部中、尤其是在下三分之一中的至少一个加热壁中，存在至少三个水平加热通道，并且在其上方、特别是还在上半部中、尤其是从中部三分之一开始，存在蛇形加热通道，所述加热通道能够各自由至少一个燃烧器单独地加热，并且蛇形加热通道优选地包括在此布置有观察部位或在此进行测量的反向点。这允许共同实现许多上述优点。优选在蛇形加热通道上形成竖直通路。

已经发现，配备有调节元件(比如滑块元件)的加热通道提供了不同的优点。通过观察部位，可以使用例如特别是来自外部的合适的辅助构造(比如金属钩)以如此方式调节/定位调节元件，使得可以根据操作要求(例如，降低流量，使得燃烧在蛇形通道中限定的高度水平处进行)调节流入加热通道的体积流量。通过这种方式，在竖直方向上，可以以精确的方式建立期望的温度梯度。此外，加热通道还可以包括另外的开口并且尤其包括竖直通路，通过这些开口和竖直通路，部分体积流能够以短路或旁路的方式从下方流入上方的水平通道，并且通过这些旁路流，不仅可以最小化系统的总压力损失，而且可以最小化特别是在相应的反向部位处出现的任何温度最大值。

根据一个示例性实施例，用于气体排出管线的至少一个气体出口分别设置在(相应的)炉腔上的至少三个不同的高度位置，这些高度位置特别地包括至少近似居中地设置在炉腔高度的一半处的高度位置。这允许以相对简单的方式非常有效地影响炉腔中的气体的传播和温度分布。已经发现，除了更均匀的温度分布(避免吹扫气体焦化)的效果之外，还可以抽出有价值的气体，以还用于特别是在中心位置处重新使用。在含有褐煤的原料的情况下，特别是在该点可以排放氢H₂。除了氢的再使用(例如，甲醇合成)的可能性之外，通过吸出而对氢进行受控的提取允许以非常有效的方式优化温度分布。氢具有高导热性。

(相应的)炉腔可以包括设置在炉腔的至少三个不同高度位置的至少三个气体出口，通过这些气体出口可以提供能够从炉腔排放的至少三种气体/气体类型(第一气体和至少一种另外的气体)。

根据一个示例性实施例，(相应的)炉腔包括多个气体出口，这些气体出口可以尤其循环地设置在至少一个高度位置的多个部位处。这允许以在竖直或水平(或径向)方向上存在特别小的质量传输的方式排出气体。结果，可以使焦化过程更加清洁并且更具选择性。

根据一个示例性实施例，气体出口在对应于炉腔高度的至少一半的高度上、尤其是在炉腔高度的至少50％上延伸。这允许以在竖直方向上存在特别小的质量传输的方式排出气体。这也使得能够排放宽范围的不同气体。

根据一个示例性实施例，这些高度位置中的第一高度位置设置在炉腔的下三分之一中，并且这些高度位置中的第二高度位置设置在炉腔的中部三分之一中，并且这些高度位置中的第三高度位置设置在炉腔的上三分之一中。这种沿炉腔的高度的分布对于焦化过程的建立或者对于可利用的气体类型的排放提供了特别多的选项。

根据一个示例性实施例，当从炉腔的基部观察时，高度位置中的第一高度位置设置在距高度位置中的第二高度位置1至3m、尤其是1.5至2.5m的距离处。这使得能够在主脱气区中、尤其是在单独点燃的水平加热通道的区域中选择性地排放。

根据一个示例性实施例，第一高度位置设置在距高度位置中的第三高度位置3至6m、尤其是4至5m的距离处。根据一个示例性实施例，第二高度位置设置在距第三高度位置1至3m、尤其是1.5至2.5m的距离处。该相应距离在许多情况下非常适合于防止吹扫气体焦化或不希望的温度偏差。虽然该距离实际上也可以更低，尤其是在多于三个高度位置的情况下，但是已经发现，该距离在设备/工艺工程成本和复杂性、与设备构造的简单性之间提供了有效的折衷。

根据一个示例性实施例，第一高度位置设置在距基部0至2m、尤其是1m的距离处，和/或第二高度位置设置在距炉腔的中心0至0.5m的距离处，和/或第三高度位置设置在距炉腔的顶部0至2m、尤其是1m的距离处。这种分布提供的优点在于，对于相对小数量的高度位置，可以在工艺工程方面很好地并且有效地完全考虑相应的炉腔。

根据一个示例性实施例，限定设置在炉腔的上半部中的至少三个高度位置。尤其是在炉腔的上部区域中，这在能够排放的气体或期望的温度轮廓方面提供了具有相对精细的调节的高操作可靠性。

根据一个示例性实施例，高度位置各自设置为彼此相距炉腔的总高度的至少20％至25％的距离。这允许覆盖大的高度范围。

根据一个示例性实施例，一个高度位置设置在炉腔的顶部的上端，并且在炉腔的上部区域中释放的顶部气体可以通过相应的气体出口从炉腔排放。尤其是在炉腔的温度较低的敏感区域中，这允许尽可能精确地建立温度轮廓。在此，最高高度位置不必对应于炉腔的最顶端，而是也可以例如根据原料和工艺方案略微更低地设置。

根据一个示例性实施例，可以供应到团块干燥器的原料或团块包括具有＞＝45质量％的挥发性煤成分和＞40质量％或＞45质量％的水含量的褐煤、和/或具有28至45质量％或12至22质量％范围内的挥发性成分的弱粘结性烟煤，或者由具有＞＝45质量％的挥发性煤成分和＞40质量％或＞45质量％的水含量的褐煤、和/或具有28至45质量％或12至22质量％范围内的挥发性成分的弱粘结性烟煤组成。这种类型原料允许获得特别高质量的提质团块。

根据一个示例性实施例，炉设备配置为竖腔式炉，其中，团块干燥器设置在(相应的)炉腔上方。以这种方式，可以促进团块的供应。特别地，整个材料流可以通过输出系统来调节。在这种情况下，团块干燥器中的温度轮廓可以以如此方式与炉腔中的温度轮廓相协调，使得当建立炉腔中期望的材料流(团块量/h)时，也建立了团块干燥器中期望的温度轮廓。为此，如果团块干燥器包括或可以限定至少四个干燥平面或温度平面，则这是有利的。这允许对材料流的变化特别敏感的响应。

根据一个示例性实施例，用于焦炭干燥冷却的设施设置在(相应的)炉腔下方。这允许继续基于重力的输送方法。整个布置是紧凑的，并且可以以简单的方式调节材料流。

根据一个工作示例，炉设备包括测量设施和控制设施，控制设施与测量设施耦接并且设置为在60至200℃的温度范围内和/或在1至5质量％的湿度范围内控制/调节团块的干燥；和/或其中，该炉设备包括测量设施和控制设施，该控制设施与测量设施耦接并且设置用于尤其是通过耦接到该控制设施的输出系统来授权通过量或团块材料流。通过相同的控制设施，可以尤其是根据彼此既调节干燥和焦化期间的温度状态又调节材料流。

(相应的)炉腔或炉腔的加热壁可以由耐火二氧化硅材料制成。

基于相应团块的1350kg/m³的密度，炉腔内的块体积密度可以在650至850kg/m³的范围内。

根据本发明，上述目的中的至少一个还通过上述炉设备来实现，其中，各个加热通道相对于至少两个不同的温度斜坡/区设置，其中，上部温度区通过至少一个蛇形加热通道以中等温度斜坡来实现，和/或其中，具有更陡的温度斜坡的下部温度区通过多个、尤其是至少三个单独点燃的水平加热通道来实现。

上述目的还可以优选通过以下更详细描述的方法来实现，该方法用于由尤其是来自以下组的至少一种固体原料来生产焦炭：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；该原料以团块的形式提供并且供应到尤其是焦化炉的竖直炉腔，并且特别地供应到上述炉设备；其中，团块首先供应到团块干燥器，根据预定温度曲线在其中与团块的前进速率一致地连续干燥，并且特别地干燥到60至200℃范围内的至少两个或三个温度水平，并且随后供应到炉腔。这允许团块以可以受到非常精确授权的方式进行预干燥和预处理，并且同时受到温和的管理。这里，炉腔中的团块可以根据团块的前进速率来在连续更大的程度上进行热调节。随着路径逐渐地更强地增加的能量供应能够实现有效的方法。能量供应可以特别地根据残余水含量增加，例如通过对各个加热水平充入热气，相对于先前加热水平之间的温度梯度不成比例的热气。

褐煤、弱粘结性烟煤或生物质的焦化是应当以非常精确的方式控制的操作，以便特别是允许避免团块的软化(和分解)。应当避免在原料软化的所谓“塑性区”的温度范围内(对于某些褐煤，特别是约350至410℃)焦化。这可以通过建立温度状况和/或加热曲线来完成。

对于许多原料，主要的脱挥发在“塑性区”中进行。因此，在“塑性区”中，团块的结构组成最接近改变的风险。通过本文描述的方法和设备，“塑性区”可以具体地分配给炉腔中的高度位置、尤其是在蛇形加热通道的高度处。这允许监测和/或调节操作以获得特别好的效果并且使原料特别温和地焦化。

经验表明在约470至500℃以上时，原料继而再次经历一些固化。特别地，褐煤团块和由弱粘结性烟煤制成的团块在通过“塑性区”期间似乎不能很好地耐受焦化。在这一点上，似乎存在由这些原料制成的团块坍塌或被压碎的风险。因此，应当精确地建立专门适合于特定原料的温度轮廓。在该方面，在团块干燥器中的预先干燥可以视为预备步骤。在短时间内，即使在达到350℃的温度范围内，不成比例地高的水排放也会导致团块爆裂，这是由于水分和气体级分逸出造成的。

因此，不仅可以通过在不同高度位置抽出释放的气体而且还可以通过控制/调节由外部燃烧器供应的能量来建立温度轮廓。特别地，也可以在蛇形加热通道中采取比如清除或阻塞竖直通路的措施，以便例如也允许在“塑性区”中建立能量输入。

根据本发明，上述目的通过由尤其是来自以下组的固体原料来生产焦炭的方法来实现：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；该原料以团块的形式提供并且供应到尤其是焦化炉的竖直炉腔，更特别地供应到如上所述的炉设备；其中，团块在团块干燥器中干燥之后，通过从炉腔的外部间接地进行热调节、分别通过至少一个水平加热通道以及在其上方在多个高度平面中以蛇形方式延伸的加热通道的至少一个燃烧器、根据团块的前进速率，来更强烈地连续加热团块，至少一个水平加热通道在炉腔的下半部的至少一个加热壁中。已经发现，利用加热壁的这种构造，即使在从外部间接热调节的情况下，也可以以相对精确、均匀的方式在炉腔中建立期望的温度轮廓。各个水平部分串联连接以形成蛇形加热通道，使得能够利用连续的传热对烟道气体进行受控的冷却，其中，热流密度在加热壁的高度上以受控的方式减小。经由加热通道间接传递的热可以以单独适应于装料(负载)的方式供应。特别地，在焦化操作的至少一个阶段中，可以适度地调节团块中的上升温度的斜坡，使得蒸发的残余水分以及逸出的脱挥发产品仅在适度的压力下以温和的方式从团块中逐出。在至少一个随后的阶段中，特别是当脱挥发速率下降时，温度或热能的间接供应(随着高度位置)可以增加得更多，以便尤其是完成脱挥发直到期望的程度。由于已经预先进行过的至少一个第一阶段，不再存在团块的聚结结构弱化的任何风险。关于可以选择多高的增加速率和多陡的相应温度斜坡以及关于许多区间的不同温度斜坡优选如何沿着炉腔的高度建立的规定，可以特别地通过本发明的设备以灵活的方式根据所选择的原料或温度范围来调节。

根据一个示例性实施例，尤其是仅通过一方面利用蛇形加热通道并且另一方面利用至少一个水平加热通道的间接热调节，尤其是在5至7h的持续时间之后，在炉腔中建立不同陡度的温度斜坡、尤其是具有在0.7至1K/min范围内的斜率的第一温度斜坡和具有在2.5至3.5K/min范围内的斜率的第二温度斜坡，尤其是在300至350℃范围内的斜坡之间的边界温度下。这允许以简单的方式优化焦化过程。这里，温度斜坡之间的过渡可以是连续的或非连续的。已经发现，可以仅基于团块的连续前进(向下滑动)来实现连续转变。

根据一个示例性实施例，团块在团块干燥器中的加热在0.4至2K/min、尤其是0.8K/min的温度曲线下进行。这允许以非常温和的方式进行干燥。热能优选在团块干燥器的加热管线中以两个或更多个阶段(底部热，上方较不热)引入。这可以使用从炉腔释放的气体和/或由燃烧器在外部产生的废气来完成。

已经发现，特别是对于褐煤团块，0.8K/min的温度增加是非常有利的。如果在这种情况下在60至200℃、尤其是100至200℃的温度范围内进行操作，则特别会带来优点。此外，已经发现，如果在炉腔中、更特别地在上半部或甚至在上三分之二中也建立这种温度斜坡，则对于所得到的团块的质量是非常有利的。已经发现，这可以通过蛇形加热通道来实现，尤其是通过结合多个高度位置处的气体排放，以特别有效的方式来实现。

根据一个示例性实施例，在蛇形加热通道中，在具有观察部位的反向点中进行测量、尤其是温度测量。根据一个示例性实施例，尤其是通过来自外部的调节滑动件在蛇形加热通道中的至少一个反向点中进行调节。根据一个示例性实施例，通过滑块的至少一个测量和/或至少一个调节在至少一个加热通道上、尤其是在反向点处进行。根据一个示例性实施例，尤其是通过清除或阻塞竖直通路在蛇形加热通道的一个或多个竖直通路处进行短路或旁路。根据一个示例性实施例，在蛇形加热通道的一个或多个竖直通路中的每一个处布置有用于调节的至少一个调节元件、尤其是可以从外部致动的滑块。这提供了已经分别描述过的优点。

根据一个示例性实施例，首先将团块供应至团块干燥器，其中，根据团块的前进，根据预定的温度曲线，将团块连续干燥至尤其是在60至200℃范围内的至少两个或三个温度水平，并且随后将团块供应至炉腔，并且在将团块供应至炉腔之前，将团块在团块干燥器中干燥至低于5质量％的水含量。结果，可以以特别温和的方式处理团块。已经发现，通过在团块干燥器之前的准备步骤，有利的是，在将团块供应到团块干燥器之前，并且在将团块供应到炉腔之前，尤其是在水含量小于5质量％的情况下，首先将原料加热并干燥到20质量％的水，随后将被压实以形成团块的原料加热并干燥到11质量％的水。

根据一个示例性实施例，在团块干燥器中将团块干燥至1至5质量％、尤其是3质量％的水含量，并且同时或因此使团块达到120至180℃、尤其是150℃的温度。这可以确保对团块的特别温和的处理。

根据一个示例性实施例，团块在炉腔中的加热，特别是相对于团块的输送方向或相对于竖直方向以0.5至5K/min、特别是不大于2至3K/min的温度曲线进行；和/或其中，团块在上部腔中加热4至15小时、尤其是6至9小时；和/或其中，团块在炉腔内特别是相对于团块的输送方向或相对于竖直方向从100至200℃之间或120至180℃之间、特别是150℃的起始温度加热至大于900℃、尤其是900至1100℃的终止温度。这些温度条件提供了对团块进行温和处理的有效方法。

竖腔式炉中的连续过程(连续过程)使得温度梯度能够达到例如每竖直米100至150℃。根据材料流量/输送速率，可以在竖直方向上操作例如2至3℃的温度斜坡。

已经发现，在有针对性地影响炉腔中的温度轮廓的情况下，焦化工艺也可以用于实现(焦炭)压缩强度的进一步增加。特别地，压缩强度可以从例如20或25MPa提高30％至50％而达到至少35MPa至45MPa。上述炉设备使得能够以足够精确、有针对性的方式，特别是还通过在多个高度位置处的气体排放，来影响炉腔中的温度轮廓。

根据一个实施例，在团块干燥器中根据水含量以多个阶段、尤其是两个阶段进行团块的加热，其中，第一阶段达到15至10质量％、尤其是11质量％的水，第二阶段达到1至5质量％或达到2至4质量％、尤其是达到3质量％的水。这允许以特别温和的方式进行干燥。

根据一个实施例，尤其是通过一个或多个可单独调节的干燥气体回路，使团块的加热在团块干燥器中在不同高度位置的多个干燥平面上分别进行到可预定的、单独调节的温度水平。这允许在干燥期间特别是以针对每种原料特定的方式对能量供应施加有针对性的影响。调节尤其可以通过体积流量、例如通过滑动件或流量调节器来实现。

在压缩原料之前，还可以对其进行初步干燥，尤其是从20质量％至11质量％的水。根据水含量，原料的加热可以以多个阶段、特别是两个阶段进行，其中，第一阶段为20质量％的水，而第二阶段为11质量％的水。

根据一个实施例，团块在焦化操作期间加热到不超过950至1100℃、尤其是1000至1050℃，优选不超过1050℃。已经发现，根据原料，在最终温度高于1100℃或甚至高于1050℃时，焦炭的强度和粒度都将不期望地降低，并且焦炭在高炉中的使用将受到威胁。

根据本方法，当观察到这些温度范围时，能够由可以认为是现有高炉焦炭的替代物的原料来提供高强度团块。

根据一个实施例，在焦化操作期间对压块的加热使得压块在焦化操作期间体积收缩40％至60％、尤其是50％，和/或使得压块在焦化操作期间质量下降40％至60％、尤其是50％。已经发现，在该范围内的体积变化仍然是可容许的，以允许在焦炭团块部分上确保较高的强度值和良好的燃烧性能。

根据一个实施例，压块在团块干燥器中干燥至1至5质量％、尤其是3质量％的水含量，并且同时或因此使压块达到120至180℃、尤其是150℃的温度。这提供了温和与高效/有效干燥之间的良好折衷。

根据一个实施例，至少两个相邻焦化腔的团块经由输出系统或其部件、尤其是利用双锁传递到用于干燥冷却的装置中，其中，它们通过冷却气体、尤其是氮气冷却到低于200℃的温度。首先，这提供了一种高效的方法，其次，无论对于上游操作步骤还是对于其他设施/工艺，在焦化之后立即回收能量也是可能的。特别是通过的确在200℃以下的温度下进行冷却，但整个装置保持在露点以上的受控温度下，由此可以避免冷凝液的形成。为此，可以设置一个或多个露点传感器。输出系统还可以从用于干燥冷却的设施上移除。

根据一个实施例，尤其是在热交换器中，从由于团块床中的干燥冷却而被加热的冷却气体(特别是氮气)中提取热能。这允许高能效的布置，尤其是在冷却气体的循环上。冷却气体随后可以特别用于产生蒸汽。在产生蒸汽的情况下，可以利用蒸汽来产生电流(蒸汽涡轮机中的膨胀)。电流又可以用于操作耗电器，比如泵、压缩机、鼓风机、锁、阀。任何过量的电流都可以馈送到本地供应网络中。蒸汽的另一个可能的用途是伴随加热例如用于在炉设备的白色侧上制备原料气体。还可以利用蒸汽作为化学过程中的反应物，一个示例是甲醇合成(关键词：蒸汽重整/蒸气重整、合成气、用于提高氢产量的H₂O(变换反应)、初级重整器)。

根据一个实施例，产生了焦炭、尤其是具有大于55质量％的固定碳级分Cfix的褐煤焦炭。这为多种后续应用提供了有利的物理性质。特别地，它允许将所生产的团块用于DRI(直接还原铁)工艺中。

根据一个实施例，产生了焦炭、尤其是具有低于24质量％的极低焦炭反应性指数(CRI)和高于65质量％的反应后强度指数或反应后强度(CSR)的褐煤。这些值保证了高质量的焦炭，以用于广泛的利用可能性。特别是如果可以将所生产的团块用于高炉工艺中的话。

通过在预定条件下将原料加热到特别是1100℃并确定由脱气引起的质量损失，来确定CRI。特别地，CSR可以通过在预定条件下在筒中旋转脱气的材料样品来确定，并且同样量化为质量损失图。

根据一个实施例，通过使反应惰性冷却气体、尤其是氮气逆流通过在干燥冷却装置中形成的团块床，并通过炉设备的输出系统将气体从用于干燥冷却的设施中排放，而在炉腔的下游将焦炭冷却至200℃以下的温度。这允许控制/调节起来相对简单的方法，利用该方法也可以高效地回收能量。

干燥冷却装置可以循环操作，在这种情况下，由于焦炭床中的进一步脱气事件，冷却气体积聚可燃成分，比如H₂和CO。为了防止进一步积聚超过一定的H₂/CO含量，并因此为了避免存在安全问题的状态，冷却气体可从床中排放并净化。特别地，在存储于冷却气体中的热能可以传递到热交换器中的给水之前，将大气氧添加到积聚的冷却气体中，以便燃烧可燃成分。

根据一个实施例，在从团块干燥器直到从(相应的)炉腔出来的输送路径上，在4至15h、尤其是6至9h的时间段内，将团块转化成焦炭团块。

根据一个实施例，(相应的)炉腔连续操作，团块在炉腔中连续输送(特别是向下)并分批供应和排泄，尤其是经由用于至少两个炉腔的锁定装置(双锁)。床能够在炉腔中连续移动，并且由于能够分批地进行输入和输出，因此其能够特别地每小时移动2至4次。可以经由输出速率来调节床在炉腔中的停留时间。这里也可以考虑这样的事实，即团块的质量流量和体积流量在焦化操作过程中特别是基于脱气和收缩而变化。因此，可以将输入或供应设置为比输出更大的质量流率。

根据一个实施例，团块通过重力在竖直方向上供应到炉腔和/或从炉腔排出。这提供了多种优点，尤其是在团块于设备内进行自调节输送和定位方面。

根据一个实施例，所供应的原料或团块包括褐煤或由其组成，其中，褐煤包括＞＝45质量％(无水灰)的挥发性煤和＞35质量％或＞40质量％或＞45质量％的水含量。根据一个实施例，原料或团块包括具有在28至45质量％(无水灰)或12至22质量％(无水灰)范围内的挥发性成分的弱粘结性烟煤或由该弱粘结性烟煤组成。利用这种相应的组成，也可以实现上述优点。

根据一个实施例，通过设置在(相应的)炉腔下方的输出系统基于重力来控制或调节通过(相应的)炉腔的原料的流动，该输出系统特别地仅由重力驱动。这使得能够简单地控制/调节炉腔中的材料流，即(在需要时)仅经由输出系统。这里，容易影响材料流动是一个很大的优点，这是因为其允许(可选地)利用另外的变量，以便允许对温度轮廓和/或能量输入具有影响。

根据一个实施例，在至少三个不同高度位置处从炉腔中选择性地排出/排放气体。这允许更有效地建立或检查期望的温度轮廓。

迄今为止，在炉腔内的床中产生并向上流动的逸出气体组分的原料气体混合物通常由于高能量含量(高温)而导致位于上游的团块的不希望的二次焦化(吹扫气体或原料气体焦化)(不希望的加速的对流热传递到上部团块)。这种二次焦化是特别不利的，尤其是对于大体积的竖腔式炉。这种效应存在风险，即，叠加在通过有针对性的燃烧器控制经由侧壁产生的温度轮廓上或篡改该温度轮廓。已经发现，通过在不同的竖直高度位置、特别是在至少三个高度位置(包括在炉腔顶部的一个高度位置)排放原料气体，可以减少或完全防止这种效应。

在位于炉腔的中部和下部区域中的高度位置处，以非常有效的方式防止炉腔的上部区域中的较高的原料气体温度。下部区域中的特别热的气体可以在其在炉腔中上升之前排出。可以防止在竖直方向上传热。特别地，尤其是在原料释放氢气的那些高度位置以有针对性的方式排放氢气。这里，在技术调节方面，能量供应可以经由燃烧器耦接到吸取或排放系统，特别是关于排放的体积流。

根据本发明，通过将来自以下组的原料用于竖腔式炉中、尤其是上述设备或上述方法中，来实现上述目的中的至少一个：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；该竖腔式炉具有至少一个竖直炉腔并用于将原料焦化成具有以下性质的焦炭：固体碳级分Cfix大于55质量％，和/或CRI＜24质量％且CSR＞65质量％；其中，所述原料以沿着至少两个温度斜坡受调节的方式进行热调节，至少两个温度斜坡包括设置在炉腔上游的团块干燥器中的至少一个温度斜坡和炉腔中的至少一个温度斜坡，其中，炉腔中的温度斜坡由蛇形加热通道和可以替代地也由水平加热通道优选地沿着至少三个温度斜坡来建立，至少三个温度斜坡包括在前进方向上在炉腔中斜率增加的至少两个温度斜坡。已经发现，通过本文描述的特定热调节并且特别是在所有烟煤焦炭的情况下，可以实现这些值，并且还可以利用褐煤焦炭实现大于55质量％的相对高的Cfix值。

关于如上所定义的本发明的目的，还有利的是提供一种具有开始描述的特征的设备和方法，由此使得即使是非常规原料的焦化(特别是褐煤和/或弱粘结性烟煤或生物质的焦化)也能以能够非常精确地建立的操作参数来实现，尤其是在竖腔式炉中。这里可能有利的是，以这样的方式加工、提供和/或处理非常规原料，使得也可以从能量的角度优化整个操作。这里，有利的是，在焦化之后获得的产品可以尽可能地以与迄今为止例如常规烟煤团块的情况相同或相似的方式使用。

在本文中还提供了一种用于在焦化来自以下组的至少一种固体原料期间回收可利用气体以提供焦炭的气体排放装置：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；其中，该气体排放装置设置用于耦接到炉设备的至少一个竖直炉腔；其中，该气体排放装置包括至少三个气体排出管线，这些气体排出管线可以布置在炉腔的至少三个不同高度位置并且设置用于在该至少三个高度位置耦接到(相应的)炉腔，其中，该气体排放装置设置用于选择性地处理通过相应的气体排出管线排放的至少三种类型的气体(第一气体和至少一种另外的气体)。这一方面使得能够利用在焦化中获得的副产品，另一方面使得能够尤其是通过避免在竖直方向上传播的(吹扫)气体，来精确地控制/调节温度和控制在炉腔中进行的反应。选择性处理可以通过与气体排出管线耦接/可以与气体排出管线耦接的气体排放装置的泵、阀和混合器进行。

气体产品可以的排出是温度依赖性的，以允许确保液体和气体产品具有较高的产品质量，并允许特别地从环境和/或经济的角度来利用它们。已经发现，在煤的情况下，在不同的温度水平下，气体散发物的释放以非常特定的方式发生，这取决于煤的煤化程度，并且如果炉腔能够以最大可能的精确性和均匀性被热调节/保持在特定的温度水平，则可以利用这种效果。不仅加热通道的布置而且气体排出烟道/气体出口的布置在此都对调节的可能性有影响。

通过这种方式，例如可以排出氢气。可以回收甲醇。因此，气体排放装置有助于原料的全面、可持续利用，并有助于非常有效的总体操作，尤其是包括焦化。通过这种方式，还可以保护炉腔上部区域中的团块免受来自下部区域的热气的影响。可以沿着期望的温度曲线更精确地引导团块。热应力减小。可以避免吹扫气体焦化。此外，例如还可以避免在不同高度位置的团块上散发的焦油蒸气的冷凝。

在此，气体排放装置可以设置用于至少三种选择性排放的气体的选择性传输或进一步处理。气体的处理不必一定选择性地进行，而是气体可以单独地进一步处理或利用。根据特定应用，该选项允许灵活地响应所散发的可能可利用的副产品。

气体排放装置还可以设置用于选择性地在相应高度位置处单独地调节操作参数，特别是特定的减压。结果，即使当高度位置的数量相对较小时(例如，仅三个)，也可以以甚至更有针对性的方式调节炉腔中副产品的排放和/或释放气体的流动路径。

已经发现，在经由燃烧器的间接加热和原料气体的吸取之间可能存在相互的影响。由于在炉腔的高度上各个气体的脱气，原料气体组分变化。结果，同样存在传热系数的变化。通过本发明的方法和相应的设备，可以将直接热交换器(吸取)和间接热交换器(通过加热通道间接加热炉腔)彼此热技术耦接。通过吸取部位(排出)的高度的截面，可以影响炉腔中的传热和温度轮廓。

选择性处理还可以包括利用与本文描述的用于操作炉设备的方法有关的可排放气体，作为例如用于炉设备的燃烧器的燃料/燃烧气体。原料气体可以用作例如用于干燥器上的燃烧器的燃料。在能量方面，提供用于该目的的电路是有利的。

根据一个示例性实施例，气体排放装置包括多个气体排出管线，气体排出管线可以尤其是周向地布置在至少一个高度位置和多个部位处。这还允许建立和/或控制释放气体在径向方向上的流动路径。特别地，用于气体排出管线的连接可以围绕周缘并且在两个与例如六个或八个周向位置/部位之间以分布的方式设置。

根据一个示例性实施例，气体排放装置在对应于炉腔的高度的至少一半的高度上、尤其是在炉腔的高度的至少75％上延伸。这使得可以防止所排放的气体在较大的高度范围内引起副反应或篡改的温度轮廓。例如，在高度为4m的炉腔的情况下，气体排放装置在至少2m至3m的高度上延伸，或者在高度为10m的炉腔的情况下，气体排放装置在至少5m至8m的高度上延伸。

根据一个示例性实施例，当从炉腔的底部观察时，高度位置中的第一高度位置设置在距高度位置中的第二高度位置1至3m、尤其是1.5至2.5m的距离处。这允许在主脱气区中、尤其是在单独点燃的水平加热通道的区域中选择性地排放。

根据一个示例性实施例，第一高度位置设置在距高度位置中的第三高度位置3至6m、尤其是4至5m的距离处。这在仅相对较少的高度位置的情况下提供了较大范围的影响。

根据一个示例性实施例，第二高度位置设置在距第三高度位置1至3m、尤其是1.5至2.5m的距离处。这提高了关于特定类型的气体的排放的精度和选择性。

根据一个示例性实施例，第一高度位置设置在距基部0至2m、尤其是1m的距离处，和/或第二高度位置设置在中部0至0.5m的距离处，和/或第三高度位置设置在距炉腔的顶部0至2m、尤其是1m的距离处。这种分布在设备的成本及复杂性与避免竖直气流的选择性或有效性之间提供了良好的折衷。特别地，其能够选择性地排放主脱气区中的气体。

根据一个示例性实施例，气体排放装置限定用于气体排出管线的至少三个高度位置，这些位置中的至少两个设置在炉腔的上半部中。这还提供了一种在防止吹扫气体焦化方面有效的布置。

根据一个示例性实施例，高度位置各自设置在彼此相距炉腔的总高度的至少20％至45％的距离。这使得覆盖相应炉腔的较大的高度部分成为可能，尤其是与依赖于压力和/或依赖于体积流的排放的调节相结合。

根据一个示例性实施例，高度位置中的一个设置在炉腔的顶部，并且气体排放装置包括布置和设置用于耦接到炉腔顶部的相应气体出口的至少一个连接部或至少一个气体排出管线。通过这些方式，可以特别是在所供给的团块仍被认为非常温和地、适度地受到热能作用的区域中，避免热气。

根据一个示例性实施例，气体排放装置包括用于处理来自(相应的)炉腔的可排放气体的以下部件中的至少一个：分离的原料气体冷却、焦油拦截/分离容器、焦油排泄设备、设置用于除尘的电滤器、脱硫单元。这允许排放的气体以气体特定的和单独的方式进行进一步处理。例如，通过排泄设备，尤其是在气体从特定高度位置排放的情况下，可以防止焦油在位于环境大气中的管线中冷凝并在那些管线中引起堵塞。

根据一个示例性实施例，气体排放装置包括具有相同功能的多个气体排出管线，这些气体排出管线以平行布置设置并且可以在相同高度位置耦接到不同的炉腔，其中，气体排放装置包括混合器，具有相同功能的气体排泄管线耦接到该混合器。这种布置允许进一步处理来自多个炉腔的相同类型的气体。这使得布置更紧凑并且操作变得更容易。

在本文中，还提供了一种具有至少一个竖直炉腔的炉设备、特别是上述竖腔式炉设备，其具有上述气体排放装置。

在本文中，还提供了在将固体原料、尤其是选自以下组的原料焦化成焦炭中来获得气体的方法：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；其包括炉设备的至少一个竖直炉腔并且用于进一步处理气体；其中，至少三种不同类型的气体(第一气体和至少一种另外的气体)特别是通过上述气体排放装置在炉腔的至少三个不同的高度位置从(相应的)炉腔选择性地排出/排放，并且在下游操作步骤中选择性地处理，更具体进行再循环。这提供了上述优点。

这里的各种气体可以可选地单独处理。有价值的(单一)物质可以可选地从取自不同高度位置的两种气体/类型的气体再循环。

所讨论的气体更特别地是原料气体，其在焦化操作期间在温度的影响下在炉腔中形成，并且通过床向上上升。排放和处理的气体/气体类型可以特别地由来自以下气体组的一种或多种气体形成：C₂H₆、N₂、NH₃、CO、CH₄、H₂、H₂S、CO₂、SO₂、C₂H₂、C₂H₄、C₃H₆、C₃H₈、尤其是BTX(苯、甲苯、二甲苯)和其他高级烃。

在不同高度位置的吸取(以及因此特定散发气体的吸取)也使得能够极其精确地符合期望的温度轮廓。在对应的条件下，例如，H₂的导热率比N₂的导热率高约6至7倍。

根据一个实施例，在150至300℃的温度范围内选择性地排出第一气体，并且在300至600℃的温度范围内选择性地排出另外的气体，并且在600至950℃或700至900℃的温度范围内选择性地排出另外的气体。这使得一方面可以选择性地利用至少三种类型的气体，另一方面可以非常有效地防止炉腔内的竖直对流传热。

根据一个实施例，从分别来自超过炉腔高度的20％至30％的高度部分或者从炉腔的下部、中部和上部三分之一的至少三个不同高度位置排出至少三种不同类型的气体。通过这种方式，可以以相对较小的技术设备的成本和复杂性，来确保影响在较大的高度部分进行。

在这种情况下，也可以尽可能温和地过渡或防止根据经验被视为非常关键的温度范围，尤其是350至470℃的范围-例如，通过时间优化。原料可以以这样的方式输送通过该温度区/温度范围，使得因此可以避免或防止凭经验在某些原料中发生的有害事件(例如“膨胀”或“收缩/再固化”)。特别地，例如并且也特别地，可以在例如450℃下吸出/排放一种类型的气体，这被证明是特别有价值的，并且通过基于高度水平的有针对性的排放，可以使得该温度范围仅能够在相应炉腔中的小(高度)区域上形成。

根据一个实施例，在炉腔顶部以下达到2m的第一高度位置处选择性地排出第一气体，并且在炉腔的高度的35％至65％、更特别地45％至55％的范围内的另一高度位置处选择性地排出另外的气体，并且在炉腔底部以上达到2m的范围内的另一高度位置处选择性地排出另外的气体，在每种情况下，炉腔具有至少4至6m的高度。这分别对相关的高度位置和/或焦化操作的相关的暂时阶段产生了有利的布置和有效的影响。

根据一个实施例，对至少三种气体类型的处理包括对每种气体类型的排放体积流量的单独调节、尤其是对于排放体积。通过这种方式，不仅可以影响排放气体的组成，而且可以影响团块床内的温度轮廓。为此，可以至少分别在至少一个流量传感器处设置排出管线。

该调节还能够有针对性地影响可能不能完全防止的竖直气流。例如，在进一步向下布置的气体排出管线处，可以产生比在较高高度位置处的气体排出管线中更大的减压。所得效果如下：可以抵消竖直向上的气流，或者甚至可以使气流反向并用于影响团块床中的温度轮廓。在本文中，有意义的是，在每个排出管线上，更特别地通过至少一个气体传感器或至少一个气体分析系统(例如，光谱或色谱)进行气体组分的单独测量。

根据一个实施例，对从(相应的)炉腔排出的至少三种不同气体/气体类型的进一步处理包括产生有价值的化学品，例如甲醇、二甲醚或合成天然气。这实现了一个可持续的、经济的总体过程。

根据一个实施例，将从(相应的)炉腔排出的至少三种不同气体/气体类型中的至少一种作为燃料供应到间接加热炉腔的燃烧器。这允许节省原料和能量。从燃烧器排出的气体可以由以下部分组成，尤其是至少97％的程度：C₂H₆、N₂、CO、CH₄、H₂、CO₂。用于燃烧器的气体可以在不同的高度位置、尤其是在三个高度位置处排出。在供应到相应的燃烧器之前，气体可以进行净化，特别是在BTX和高级烃方面。这改进了燃烧器的功能。

根据一个实施例，产生了具有大于55质量％的固定碳级分(Cfix)的褐煤焦炭。该方法允许提供用于广泛用途的高质量焦炭。参考变量Cfix在此也可以定义为焦炭产率减去灰分含量。

在这种情况下，还有利的是在至少一个竖直炉腔上使用用于从炉腔排放至少三种气体类型的气体排放装置，以便在炉腔中的团块床内建立竖直温度轮廓。

在本文中，还有利的是使用从竖直炉腔排放的至少三种气体类型中的至少一种气体类型，以用于向间接加热炉腔的至少一个燃烧器提供燃料气体的目的。

在本文中，还提供了一种用于生产焦炭团块的炉装置，其包括上述气体排放装置和炉设备，在炉腔的至少一侧，在下半部、更特别地下三分之一的至少一个加热壁中，炉设备包括至少一个水平加热通道，并且在其上、更特别地还至少在上半部中或在中部三分之一处开始，炉设备包括以蛇形形式在多个高度平面中延伸的加热通道，这些加热通道分别可以单独地通过至少一个燃烧器、尤其是通过从炉腔排放的气体进行加热。

在本文中，还提供了一种由含碳固体原料来生产团块的方法，该方法不仅包括在团块干燥器中干燥由原料制成的团块，而且还包括在炉腔中焦化团块以形成焦炭团块，其中，将气体从炉腔的至少三个高度位置排放，至少三个高度位置分布在炉腔的至少一半高度上，气体至少部分地通过炉腔以加热炉腔。该方法可以通过上述炉装置来进行。

原料团块在4至15小时、尤其是6至9小时的时间内通过相应的炉腔。在该程序中，原料团块特别是以多阶段形式从100至200℃之间的初始温度(尤其是150℃)加热到900至1100℃之间的最终温度。所需的热量可以在两个通道中产生，这两个通道设置在相应的腔的侧面并且可以由多个外部燃烧器加热，并且该热量通过石头分隔壁间接传递到相应的炉腔中。

通常将2至10个、尤其是4至6个井腔连接在一起以形成炉室。各井的高度为3.5至10mm、尤其是5至8m，各井的宽度为150至600mm、尤其是200至400mm。

组成团块的煤的类型尤其包括具有＞＝45质量％的挥发性煤成分(vc)和＞45质量％的水含量的(硬的和软的)褐煤。加工成团块的原料可选地包括具有＞＝28质量％至45质量％的挥发性成分的弱粘结性烟煤(尤其是气体、气体火焰和焰煤)，或者具有＜＝22质量％的挥发性成分的弱粘结性烟煤(尤其是锻煤和贫煤)。弱粘结性烟煤本身的粘结性能较低。在前面的混合操作中，弱粘结性烟煤可以与粘接剂混合，从而在压块操作期间增加煤颗粒的结块质量的粘结效果。

由于其坩埚焦炭性质，肥煤特别地代表良好结块的煤(常规的“焦煤”)。此外，所谓的锻煤和气煤也属于粘结良好的煤。所有其他类型的煤在本说明书中被称为弱粘结性煤。

已经发现，团块还可以由烟煤种类(例如无烟煤(vc＜12％)、贫煤(12％＜vc＜19％)、气煤(28％＜vc＜35％)、瓦斯焰煤(35％＜vc＜45％)或这些煤种类的混合物)组成，其可选地还使用高等级肥(焦炭)煤(19％＜vc＜28％)。通过这些百分比，并且基于煤的品种的标准，甚至更具体的分配是可能的。

特别地，可以在多孔板辊磨机中将原料粉碎成球团，尤其是具有0至2mm粒度的球团。已经发现，通过穿孔板辊磨机产生的球团/颗粒特别有利于粘接(它们容易结块)，因此简化了下游的压块操作(压实)。

混合后，将原料压实。该压实过程(聚结)优选在成形通道冲压机中进行。已经发现，通过通道模具几何形状，可以以具有横截面变窄和输出横截面变宽的文氏管的方式生产特别抗压的团块。其他类型的压机已经不能提供相当好的质量结果。

此外，已经发现，如果原料在模具中成形之后被压缩通过变窄的横截面，则可以实现特别高的团块强度。当此后沿着变宽的流出部分引导原料时，可以实现甚至更高的团块强度。有利地，用于变窄的部分比流出部分短或者比横截面变宽的部分短。

已经发现，无论是在焦化之前还是之后，扁平圆柱形(盘状、冰球状)的团块产生特别好的强度值。特别地，团块直径与团块高度之比为1至5、尤其是2至3在加热和焦化操作方面也提供了良好的结果。团块优选具有20至100mm的直径。团块特别是由0至2mm之间的煤颗粒尺寸产生。

如果显示出所需的强度也可以通过不同的模具或不同类型的压机来实现，则团块还可以可选地具有不同的几何形状，比如例如立方体、块状、片状、贝壳状、垫状、球形或蛋形几何形状。然而，在迄今为止的实验中，已经获得了冰球形状是最佳经验。

该方法的参数如下：压缩压力、压缩时间、压缩温度。特别是在120至150MPa、尤其是在140MPa下进行压实。特别是在60℃至100℃之间的温度下进行压实。压实特别是进行长达15秒的时间。

已经发现，这里描述的煤的种类可以在上游操作步骤中与焦化助剂混合，从而使焦化更有效并使焦炭产品具有更高的质量，例如更高的强度或更高的反应性。

根据一个实施例，将至少一种焦化助剂供应到压块操作中(在压实期间)，以用于特别是提高下游焦化过程的效率。焦化助剂可以单独地或组合地选择，特别是从迄今为止已经证明对于常规原料有用的一组焦化助剂中选择。

已经发现，通过本发明的方法，当使用褐煤作为原料时，所生产的焦炭的碳含量C(fix)可以提高到55％以上的值，因此使得该焦炭以后即使在生产钢的直接熔融还原工艺(PRIMETALS的COREX/FINEX工艺)中也能够使用。

在压缩和焦化操作之前，在单阶段或多阶段混合操作中，原料优选与结块(粘合)和焦化系统混合，以便特别是提高生产的焦炭的质量或促进来自弱结块煤种类的团块压缩操作。这种助剂优选在压块之前在30至120℃的温度范围内混合。

助剂可以特别地可选地组合地选自以下组：糖蜜、亚硫酸盐废液、硫酸盐废液、丙烷沥青、纤维素纤维、HSC(High-Conversion Soaker Cracking，高转化率塔式裂化)残余物、来自石油工业的混合HSC/ROSE(Residue Oil Supercritical Extraction，渣油超临界萃取)残余物。

通常，在焦化助剂和结块(粘合)助剂之间存在区别，尽管也可能存在可以对于某些原料而言能实现这两种功能的助剂。

已经发现，在这里针对本发明的方法描述的煤种类的情况下，添加水往往是不利的。例如，褐煤通常具有＞45％的水含量。为了能够确保压缩成型操作的高效率，已经发现，观察一定(不太高)的水含量是有意义的。特别地，已经发现，约20％的水含量是有利的。因此，根据本发明，也可以进行初步干燥。

随后的压块操作尤其在40至90℃的温度范围内进行，尤其是在55至65℃的温度范围内。这种聚结方式导致所生产的煤团块部分具有较高的压缩强度和磨损强度，尤其是＞＝30MPa的强度。

团块可以用起重机放置在主干燥器上方，并且可以滑动通过主干燥器、通过焦化井，并且进一步进入用于焦炭干燥冷却的设备中。

已经发现，在聚结至2至4质量％之间的水含量之后，在主干燥操作中温和地干燥团块是有利的。

干燥团块的主要操作尤其通过顶部干燥器单元进行，并且用于将团块的水含量从约20质量％进一步降低至约3质量％。以这种方式，可以确保传递到腔中的热不会耗散到高比例的水蒸发，经验表明这也可能导致团块破碎。

主干燥操作特别是分两个阶段进行，但也可以是单阶段或多阶段操作。使用的干燥介质优选为热废气/原料气体，其由位于干燥器下方的炉腔的加热通道中的燃烧操作产生并且可向上通入以顶部形式实现的通道中。

对于交叉流状态，这些通道的布置特别是具有交叉的形状。至少部分地，还可以对逆流或并流布置进行规定。

为了提高干燥效率，设置用于主干燥的主干燥器单元可以耦接到具有火焰监测器的外部燃烧器，通过该外部燃烧器可以为全部或两个或更多个干燥阶段或者仅为一个干燥阶段提供附加的废气。主干燥器单元和相应的炉腔能够通过可以密封、尤其是气密密封的锁定系统彼此分开。锁定系统可以特别地以双活板的形式耦接到至少两个炉腔。

原材料/原料(或团块)优选在位于主干燥器下方的焦化竖井(或炉腔)中通过应用特定于原料的温度状态来加热。例如，以下温度状态产生优点：在第一阶段中、尤其是在0h至约4至7h的时间段内将团块加热至300至400℃的温度范围，操作以0.75至0.9K/min的温度增加来进行。在至少一个另外的步骤中，其中，使团块达到300至1100℃的温度范围，以2.6至3K/min的加热速率进行加热。

对于某些原料，仅在一个阶段中以恒定的加热速率进行加热也是有利的，并且这同样可以与期望的高焦炭强度相关联。

通过本发明的方法(尤其是与用于提供团块的特定聚结技术结合)，可以提供相对于原料具有相对高质量的焦炭或煤。即使在焦化过程中，也可以确保保持所需的团块形状，特别是圆柱形冰球形状。在焦化过程中，煤的质量和体积均收缩40％至60％、尤其是50％，因此还需要＞30MPa(尤其是反应后焦炭强度(CSR))的期望的高抗压强度和磨损强度以及CRI(焦炭反应性指数)值＜55％的低反应性。该反应性的上限是必要的，因为否则煤团块可能在空气的存在下自燃。迄今为止，这些极限值所定义的质量水平还不能达到所描述的低级煤的质量。特别地，迄今为止的方法和设备已经导致团块中的裂化，或者甚至导致团块形状的完全破坏。特别地，质量和体积的变化可以以相同的比例发生。

通过本发明的方法，可以保持团块形状(冰球形状)，结果是压力损失、传热、流动轮廓和其他方法参数保持能够预定义。

相应的炉腔尤其由耐火二氧化硅材料组成。

下面描述与热/能量平衡的优化有关的方面。

在相应的炉腔的横向上，可以存在集成到壁中的加热管道，特别是在两侧上。加热管道可以由至少一个、优选四个外部燃烧器点燃。特别地，燃烧器一个在另一个之上地耦接到水平加热通道。这里，也可以利用来自加热壁的废气或燃料气体用于能量，为此，可以可选地通过烟道气体鼓风机辅助排出胺。

根据一个有利的示例性实施例，三个燃烧器设置/耦接到三个下部或最下部水平通道。下面的三个通道水平地延伸到炉腔的相对侧，在那里它们变成相应的向上引导的竖直加热井。已经发现，在井/炉的下部区域集中布置三个燃烧器能够在那里形成强热源，这意味着在腔中形成焦炭形成所需的＞500℃的温度。

根据一个有利的示例性实施例，在下部或最下部水平通道上方，在加热壁中，形成以蛇形方式向上引导的通道，特别是作为第四通道(从底部开始计数)。燃烧器同样可以连接到蛇形通道。已经发现，通过该蛇形通道，可以确保有利的尤其是在竖直方向上的热分布。在向上的途中，由相应(特别是第四)燃烧器产生的废气可以缓慢冷却，从而使得可以在竖直方向上确保逐渐传热到团块的装料/床中。这种逐渐的传热产生各种优点，无论是在能量方面，还是在与团块的尺寸稳定性有关的方面，或者通常与温和的焦化过程有关的方面。燃烧器可以特别地用来自焦化井的天然气和/或焦化炉气来点燃。

由于上述配置，有可能放弃提供迄今为止在各个炉腔上游用于由煤产生燃烧气体的昂贵的发生器气体单元，这在散发方面也将具有缺点。

下面描述的是涉及在焦化过程中形成的副产品的持续使用的方面。已经发现，特别是结合本文所述的原料，从各个炉腔的不同高度位置取出副产品是有利的，从而能够实现高选择性并且还能够有效地影响温度状态。

根据一个有利的示例性实施例，在焦化过程中在各个炉腔中形成的高热量气体在不同高度位置的1至5个提取部位处提取，从而从炉腔排放并传送以进行进一步利用。在相应的提取部位处，可以特别地存在具有预定角度的端口。

迄今为止，通常在炉腔的上部存在被称为吹扫气体焦化的不希望的现象。由在底部放出的气体引起的吹扫气体在腔内上升，并在不希望的或不可控的温度范围内引起与设置在上方的团块的不希望的反应。根据经验，在腔的这些上部区域中，这伴随着不希望的对流传热和焦炭质量的降低。迄今为止，这意味着在许多布置或炉配置中，不容易控制床中的温度轮廓。焦化因此以或多或少混乱的方式发生。

已经发现，通过具有设置在不同高度位置的提取部位的布置，可以防止吹扫气体焦化，迄今为止，吹扫气体焦化通常发生在炉腔的上部。

此外，该措施的优点在于，可以从焦化过程中分级排放在焦化操作的各个阶段中放出的气体，并因此将它们供应到特定的气体处理设施和/或将它们转化为有价值的化学品。在本文中，分级提取是指在不同高度位置和不同气体类型或气体组成的提取。已经发现，通过在提取部位之间的可预定(根据原料或焦化过程的类型)距离，还可以针对提取的气体的组成进行高度可选的预选。

有利地，一个、两个或更多个、或所有提取部位沿竖直方向位于相应腔的井/基部出口上方至少50％处。这尤其在于输出系统之前布置待决区方面具有优势。因此，原料气体可以从上部区域吸出，并通过下部“吸取”系统返回到井中。为此，相应的下部气体排出管线也可以重新用作气体供应管线。因此，气体可以局部地通过热团块，从而可以建立质量提升效果。

在下游操作步骤中，可以由这些排放的气体生产高价值物质，例如甲醇、合成天然气或二甲醚。已经发现，如果将为此所需的气体级分在其所形成的位置处从焦化操作中排出，则可以显著更有效地生产这些气体。

迄今为止的设备具有的缺点是，最多只能对腔中形成的气体进行单阶段排放。在这种情况下，尤其是在相应腔的上部区域中，发生不利的传热和化学转化事件，不仅损害焦化效率，而且损害气体制备的质量。

下面描述的是涉及在焦化期间消耗或放出的能量的持续使用的方面。特别地，来自加热系统或来自焦化单元的烟道气体可以用于干燥器的回路。在这种情况下，为了加湿循环的干燥气体，可以存在受调节的部分提取。也可以产生蒸汽，以尤其是用于加热设备、管道、阀的蒸汽站。蒸汽还可以以工艺蒸汽的形式获得和/或用于处理原气体。在足够高的温度水平下(尤其是在来自最低燃烧器的废气的气体中)，可以进行向废热回收单元的供应，和/或可以向干燥冷却设施供应热烟道气体。

根据一个有利的示例性实施例，气密输出系统设置在(相应的)炉腔下方，并且能够将热焦炭传递到干燥冷却设施中。输出系统可以构造为井的方式。输出系统可以设置为适应来自两个相邻腔的焦炭的量。

根据一个有利的实施例，特别是通过引入冷惰性气体、尤其是从下方引入而不添加水，将焦炭从＞900℃的温度水平冷却到200℃以下的温度水平。已经发现，向上流过冷却井焦炭床并以这种方式获得热量的冷却气体可以供应到热交换器、尤其是用于产生蒸汽的热交换器，同时还伴随着特别是能量平衡的改善。为了提供压力差，可以提供特别是鼓风机的形式的减压系统，并且该减压系统可以耦接到干燥冷却设施和/或热交换器。

通过这种布置，可以实现低于200℃的干燥冷却设施下方的焦炭温度。例如，可以实现用于排出焦炭的摇杆或钟摆构造。因此，冷的冷却气体可以通过自由床区域引入到干燥冷却设施中。

在本文中还提供了一种用于生产团块的炉装置，该炉装置包括上述炉设备和气体排放装置，该气体排放装置通过至少三个气体排出管线在至少三个高度位置连接到炉设备的至少一个炉腔。这产生了上述优点。

在本文中还提供了一种由含碳固体原料来生产团块的方法，该方法包括在团块干燥器中沿着可预定第一温度斜坡干燥由原料生产的团块，并且还包括在炉腔中沿着至少一个可预定第二温度值将团块焦化成焦炭团块，第二温度斜坡通过蛇形加热通道并且可选地还通过水平加热通道来建立，并且第二温度斜坡通过在炉腔的至少三个水平高度位置处的气体排放来建立，该至少三个水平高度分布在炉腔高度的至少一半上。这产生了上述优点。

根据一个有利的实施例，该方法通过上述的炉装置来进行。

根据一个有利的实施方式，为团块干燥器提供的团块是水含量为10至12质量％的预干燥形式，并且随后在将团块供应至炉腔之前干燥至小于5质量％。这使得能够特别温和地处理原料。

在本文中，还可以提供用于将更特别地来自以下组的固体原料、尤其是固体含碳原料压实成团块的特定成型设备：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；该成型设备具有用于压实原料的设施。

附图说明

根据使用附图对至少一个示例性实施例的描述并且还根据附图本身，本发明的其他特征和优点是显而易见的。对于未针对个别附图进行明确描述的附图标记，请参考其他附图。每个附图以示意图示出如下：

图1A、图1C分别以侧视图示出根据一个示例性实施例的炉设备和煤利用装置；

图1B以示例的方式示出根据一个实施例的、随着根据一个示例性实施例的炉设备的高度的可调节的温度轮廓；

图2示出根据一个示例性实施例的炉设备或包括炉设备的煤利用装置的各个部件；

图3详细示出根据一个示例性实施例的炉设备的团块干燥器的各个部件；

图4A、图4B以侧剖视图示出根据一个示例性实施例的炉设备的炉腔的壁；以根据一个实施例的炉腔中的间接热调节方法的基本图表的方式；

图5示出根据一个示例性实施例的用于炉设备的焦炭干燥冷却的仪器的各个部件；并且

图6以示意图示出根据一个示例性实施例的炉设备/炉装置或包括炉设备的煤利用装置的气体排放装置的各个部件。

具体实施方式

图1A示出了炉设备10、尤其是具有多个竖腔11的焦化炉。团块5形式的原料1通过供应单元10.1供应到团块干燥器15并在其中预热，所述团块干燥器15设置在炉腔11上方。然后，预干燥的原料5可以通过经由炉腔11的加热壁12的间接加热而焦化，特别是根据可精确预定的温度轮廓，如下面更详细说明的(尤其是图4A、图4B)。焦化之后可以进行干燥。为此，用于焦炭干燥冷却的仪器19在底部处耦接到相应的炉腔11。原料1、5、6的供应和移除可以通过输入系统16和输出系统17优优雅地完成，每个输入系统16和输出系统17包括特别是由重力驱动的一个或多个锁16.1、17.1。在拦截设施17.9中，焦化和干燥的团块6可以被拦截并放入临时储存器中。

炉设备10包括例如四到六个竖直对准的、可竖直装料的炉腔，这些炉腔分别由沿着yz平面的两个加热壁横向加热(即，在图1A的视图中从右和左)。经由加热壁间接地进行传热。

图1C示意性地示出干燥器15可以如何耦接到多个腔11。用于焦炭干燥冷却的设施19同样可以与多个腔11耦接。

图1B所示的是随着高度z的温度轮廓T，这里强调了六个阶段。在阶段I中，在团块干燥器中进行干燥，这里用线性温度轮廓示意性地表示，所述温度轮廓也能够可选地是非线性的。在阶段II中，原料传递到相应的上部腔中，并且至少近似地保持在阶段I的最终温度。为此，输入系统可以可选地具有热调节的特征和/或包括加热设施。在阶段III中，示出具有相对较低的温升或相对较缓的温度斜坡的第一焦化阶段。这允许特别温和的加热和外来物质/气体成分的温和逐出。在阶段IV中，温度斜坡可以更陡，这尤其是由于原料现在已经散发大比例的不混溶的外来物质。能量供应可以进行加强，而不会过度地向原料施压。在阶段V中，已经达到焦化期间的最大最终温度，并且可以在焦炭干燥冷却设施中进行冷却。在阶段IV和V中的温度轮廓在这里分别示意性地示出为线性的，并且根据当前的情况也可以可选地设计为非线性的。在阶段VI中，焦化的团块对于任何下游操作步骤中的进一步处理是可用的或可行的。

加热可以特别地首先以非常温和的方式完成，其中温度斜坡在0.8K/min的范围内，特别是无间断的单调上升，达到320℃的范围内的温度和/或达到6小时的持续时间(阶段IV)。之后，温度斜坡的斜率可以显著增加，尤其是增加到2.8K/min的范围内的值，特别是无间断的单调上升达到1050℃的范围内的温度和/或达到5或6h的持续时间(阶段V)。过渡也可以是连续的、不变的。

可选地，对于上部温度区(材料流动方向上的第一温度区；例如，当在材料流动方向上观察时，炉腔上部的前4m)而言，可以通过至少一个蛇形加热通道以更适中的温度斜坡来实现。可选地，对于具有较陡的温度斜坡的较低温度区(材料流动方向上的第二温度区；例如，炉腔的底部2m)而言，可以通过至少三个单独点燃的水平加热通道来实现。。

图2概要地示出了炉装置50或煤利用装置80的各个设备部件之间的关系。原料/原材料1被供应到用于压实/压缩(特别是两阶段聚结)的设备部件，并以压块或煤团块的形式、尤其是盘形或冰球形形式离开该设备部件。在该焦化之后的产品采取焦炭团块6的形式。煤利用装置18不仅包括上述的至少一个炉设备10，而且还包括气体排放装置(图6)和/或用于压缩的设备部件。这里，各个设备部件可以整齐地彼此连接、主要是以高能效为目的。特别提供了返回系统18，其具有从(相应的)炉腔返回到干燥器15的至少一个返回管线，因此允许来自相应的炉腔11的废气G2还用于干燥器15的热调节。相反，原料气体G1可以通过气体排放装置30排出并且被管理以用于进一步使用/重新使用。

图3示出了干燥器15的细节。在多个干燥平面或干燥回路15.6、15.7、15.8中分别具有处于不同温度的加热元件15.4、15.5、尤其是热气管线。其他加热元件15.5比下部加热元件15.4冷，并且可以例如由回路的返回管线形成。在下部加热元件15.4中，例如可以在最低干燥水平15.8处特别是以尤其高的能量含量，来供应热气回路15a的热气。在团块干燥器中，特别地可以存在温度传感器和湿度传感器，更特别地在不少于两个水平处。

各个传感器可以是耦接到控制设施20的测量设施14的组成部分。特别地，可以存在一个或多个温度传感器14.1、H₂O传感器14.2和/或压力传感器14.3，其位置在此仅示意性地示出。

干燥器15包括至少一个储存器15.1，其尺寸特别适于连续的重力驱动操作。储存器的加热设施15.2可以由上述管线15.4、15.5形成，或者可以可选地包括另外的加热元件。管线优选地设置在顶部元件15.3下方，团块能够围绕其向下滑动。

干燥回路15.7、15.8特别地可以各自包括两个干燥平面15.6，两个干燥平面15.6的上部分别是冷却器平面，在该冷却器平面中可以抽吸已经输送热能的干燥气体。相应地，该装置包括至少两个引入平面和两个吸取平面，并且可以在相应的引入平面上单独授权干燥气体的温度和量。可以至少针对热气的体积流量和进入温度来调节每个干燥回路。干燥气体在一个平面的各个管线和/或顶部上的均匀分配可以例如经由阀、手动调节的穿孔板等进行。

个别管线或顶部可以具有相对于彼此的偏移布置。管线之间的竖直或对角距离优选为团块直径的至少6倍。

图4A以侧视图或截平面yz示出加热壁12。三个水平的加热通道12.1分别在单个高度平面中延伸并且分别通入竖直废气烟道(排出管线)12.3中，并且分别由燃烧器13单独点燃。在下文中，术语“烟道”仅用于沿煤/焦炭团块的输送方向竖直定向的管线，并且尤其是用于废气管线，并且因此不用于水平加热通道。燃烧器轴线13.1分别至少近似地与相应的通道12.1的纵向轴线重合。在水平单平面通道之上，蛇形加热通道12.2在多个高度平面上延伸，并且因此还包括多个反向部或反向点12.21。蛇形加热通道12.2也由燃烧器13点燃。所得的温度轮廓是向上降低的温度轮廓。换句话说，供应到炉腔的团块首先被非常仔细地热调节，并且进一步向下，在水平单平面通道12.1的区域中，经受连续增加的能量供应。

在相应的通道12.1、12.2上可以设置至少一个振荡点12.22和/或用于测量传感器系统14的测量点，尤其也可以在反向点12.21处。蛇形加热通道12.2可以包括一个或多个竖直通路12.5。竖直通路12.5在某种程度上允许在能量供应和竖直或水平能量分布方面的短路。竖直通路12.5可以通过例如滑块12.9(打开、关闭、中间位置)来切换。这允许监测焦化操作，并且可以对腔11中的温度轮廓施加针对性的影响。测量传感器系统14.4在此也可以具体地设置在观察点中。为了使各个观察点12.22易于接近，可以在加热壁内对其设置接近管道，特别是也可以手动接近的接近管道。

布置在加热壁的端面侧前面的竖直废气烟道可以包括与第四加热通道的每个加热通道部分的连接，特别是为了能够根据所使用的原料对加热进行附加的控制。通过可选地布置在加热通道中的调节元件、尤其是滑块12.9，尤其是从底部从第四加热通道开始，也存在将较热形式的废气直接向上、预先在废气烟道中或在限定的水平位置处转向的可能性。结果，蛇形通道12.2可以在一个或多个水平或竖直位置处短路。这使得可以在竖直或水平方向上根据期望的、可单独预定的温度轮廓来加热各个加热通道。特别地，可以有针对性地避开临界温度范围，例如350至410℃或410°至470℃，或者临界温度范围至少可以限制在较短的、局部较小的温度区内。滑块可以例如通过调节滑动件定位在观察开口12.22处。

竖直通路12.5可以以矩阵形式分布在加热通道上，以允许在调节/调节能量输入炉腔方面实现多种选择。

通过通过根据其他燃烧器驱动/调节各个燃烧器和/或向各个加热通道供应空气，来产生用于影响炉腔中的温度轮廓的其他参数。也就是说，控制设施不仅可以与所有燃烧器通信，而且还可以与用于空气供应的阀或活板通信，和/或与相应竖直通路上的阀或活板通信，或与用于移位用于打开和关闭相应竖直通道的块的设施通信。

通过特别是各自都配备有传感器系统14.4的观察点12.22，可以监测炉腔的热调节并且以相对精确的方式进行其优化/调节。

图4B示出xy平面的平面图。在图4C中，示出xz侧视图。在图4C中，已经在三个不同高度位置示出气体出口12.6、12.7、12.8，如图6中更详细地说明的。

为了最佳的加热状态，特别地，每个加热壁设置至少四个外部燃烧器13，这些外部燃烧器在x轴或y轴的方向上定向并且交替相对地布置在腔11之前和之后。

三个下部加热通道12.1各自在(仅)一个高度位置/高度平面中延伸，并且各自由单独的燃烧器分别加热。废气从三个下部加热通道直接通入沿竖直方向延伸的废气烟道12.3中。从底部开始计数的第四加热通道12.2在多个水平面上延伸并且由单个或多个燃烧器13点燃，来自燃烧器的废气以蛇形方式流过第四加热通道的位于第一部分上方的剩余部分。

特别地，水平加热通道12.1彼此平行地定向，并且垂直于相应的竖直废气烟道12.3。

炉的下部优选不再被加热，并且用于焦炭的完全焦化和焦炭的初步冷却(大约1m)。该部分可以被描述为未决区，其能够支持彻底的完全焦化和完全的脱气，对焦炭质量具有积极的影响。

关于返回系统18，还可陈述如下：团块干燥器位于炉腔上方，并且可以经由(竖直)废气烟道供给有来自相应燃烧器的废气。该废气可以在团块干燥器内的两个单独的干燥回路中用作干燥介质，在此称为初步干燥阶段和主干燥阶段。换言之，可以设置两个干燥回路，其特别是各自由来自炉设备的燃烧器的热能供给。两个回路还可以可选地装配有附加的外部燃烧器，以特别是用于冗余或更灵活的调节可能性的目的。

来自初级热生成系统(第一干燥回路)的热废气可以由至少三个外部燃烧器提供，该外部燃烧器特别地连接到设置在相应炉腔上的底部处的三个水平加热通道。来自次级热生成系统(第二干燥回路)的热废气可以由至少一个外部燃烧器提供，该外部燃烧器连接到位于水平加热通道上方的蛇形加热通道。

图5示出设置在炉腔11下方的干燥冷却设施19的各个部件。通过泵19.1和热交换器19.3来操作气体回路19.5，在气体回路19.5中，焦化团块6在空腔19.7中逆流冷却，气体通过至少一个入口19.9进入该空腔并通过至少一个出口19.8再次排放。出口置在炉腔11的正下方，并通过挡板或突出的壁与炉腔11隔开。这种布置的优点在于，来自炉腔11的团块首先被已经被非常高地加热的冷却气体流包围。因此，以这种方式可以进行温和的冷却。再次，使团块上的(温度)应力最小化。然而，冷却可以是绝对有效的。至少一个流动抑制顶部或气体转向单元19.6居中地设置在空腔19.7内。这允许调节流动轮廓。特别地，可以防止在空腔19.7的中心发展成的能量和/或质量的主要传输。

竖腔式炉的具体特征是焦炭干燥冷却以“精确配合”的方式设置在炉腔下方。因此，干燥冷却设施的空腔可以具有与炉腔相同的横截面轮廓。这有利于团块的直接重力驱动输送，并且能够简化连续操作。特别地，过渡是无缝的，这是因为在炉腔和干燥冷却设施之间没有物理分离。

尤其在径向方向上居中设置的至少一个顶部和/或气体转向单元19.6能够确保冷却气体在径向方向上均匀地分配并且尤其也以均匀的方式被引导到出口19.8。

图6示出包括气体排放装置30的炉设备50，气体排放装置30具有用于第一高度位置的一个或多个气体排出管线31，气体排出管线31可以经由耦接部或连接部31.1耦接到相应的炉腔11。还提供了用于至少一个另外的高度位置(目前用于第二和第三高度位置)的一个或多个气体排出管线33，每个气体排出管线同样包括耦接部33.1。此外，设置多个混合器35.1和至少一个泵35.2以用于进一步管理排放的气体。在相应的炉腔11上，设置分别对应于相应的高度位置的气体出口或连接部12.6、12.7、12.8。

在此，可以在不小于三个高度平面处抽吸原料气体，对于每个炉腔分别单独地：经由炉顶中的升流管(最高类型位置)，通过设置在炉腔的预定高度位置处的一个或多个连接部，并且通过一个或多个竖直废气烟道，特别是在相应的加热壁(中间高度位置)内，并且此外，通过布置在炉腔的预定高度位置处的一个或多个连接部，并且通过一个或多个竖直废气烟道，特别是在加热壁内(最低高度位置)。

排出的原料气体可以经由分离/被分离的原料气体收集管线冷却和收集，并且然后在一个或多个原料气体收集管线中组合。已经发现，在直接吸取原料气体的情况下(尤其是在团块输入系统的锁定设施的下游不远处)，可以降低原料气体从炉腔传递到初步干燥器中的风险，这主要是由于在此发展成的降压。这可以进一步提高质量。

附图标记表

1 原料/原材料

1.1 球团，尤其是使用多孔板辊磨机生产的球团

2 焦化助剂

3 粘接剂

4 团块串

5 压块或煤团块，尤其是盘状或冰球状形式

6 压块或焦炭团块，尤其是盘状或冰球状形式

10 炉设备，尤其是焦化炉

10.1 供应单元

11 炉腔

12 加热壁

12.1 单一平面内的水平加热通道

12.2 多个平面上的蛇形加热通道

12.21 反向部或反向点

12.22 用于测量传感器系统的观察点或测量点

12.3 竖直废气烟道(排出管线)

12.5 竖直通路

12.6 第一高度位置的气体出口或连接部

12.7 另外的(第二)高度位置的气体出口或连接部

12.8 另外的(第三)高度位置的气体出口或连接部

12.9 滑块

13 燃烧器

13.1 燃烧器轴线

14 测量设施，尤其是具有温度传感器和/或H₂O传感器的测量设施

14.1 温度传感器

14.2 H₂O传感器

14.3 压力传感器

14.4 具体在观察点处的测量传感器系统

15 团块干燥器，尤其是带有顶部干燥器单元的团块干燥器

15A 具有热气循环的干燥器单元，尤其是顶部干燥器单元

15.1 储存器、尤其是用于连续操作的储存器

15.2 用于储存器的加热设施

15.3 顶部元件

15.4 加热元件，尤其是处于第一温度的管线/热气管线

15.5 加热元件，尤其是处于第二温度的管线/热气管线

15.6 干燥平面

15.7 第一干燥回路

15.8 另外的(第二)干燥回路

16 输入系统

16.1 锁定设施

17 输出系统

17.1 锁定设施

17.9 拦截设施

18 具有用于来自炉腔的气体的至少一个返回管线的返回系统

19 用于焦炭干燥冷却的设施或干燥冷却设施

19.1 泵

19.3 热交换器

19.5 管线系统，尤其是回路

19.6 顶部或气体转向单元

19.7 空腔

19.8 出口

19.9 入口

20 控制设施

30 气体排放装置

31 第一高度位置的气体排出管线

31.1 耦接部或连接部

33 用于至少一个另外的高度位置的气体排出管线

33.1 耦接部或连接部

35.1 混合器

35.2 泵

50 炉装置

80 煤炭利用装置

G1 原料气体

G2 废气

Claims (21)

1.一种用于尤其是由来自以下组的至少一种固体原料来生产焦炭的、具有至少一个竖直炉腔(11)的炉设备(10)、尤其是焦化炉：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；所述炉设备包括设置用于热调节由所述原料制成的团块的至少一个团块干燥器(15)，以及与所述团块干燥器耦接并具有加热壁(12)的至少一个炉腔(11)；其特征在于，在所述炉腔的至少一侧，在下半部或下半三分之一中的至少一个所述加热壁中，存在至少一个水平加热通道(12.1)，并且在其上方至少也在上半部或中部三分之一中，存在以蛇形方式在多个高度平面中延伸的加热通道(12.2)，所述加热通道各自能够由至少一个燃烧器(13)单独加热。

2.根据权利要求1所述的炉设备，其中，在所述炉腔(11)的至少一侧，在至少一个所述加热壁中，存在能够由燃烧器(13)加热的多个水平加热通道(12.1)、尤其是分别由至少一个所述燃烧器单独加热的至少三个水平加热通道。

3.根据前述权利要求中任一项所述的炉设备，其中，在下半部中的至少一个所述加热壁中，在所述炉腔(11)的至少一侧上，存在至少三个水平加热通道(12.1)，并且在其上方存在蛇形加热通道(12.2)，所述加热通道分别能够由至少一个燃烧器(13)单独加热。

4.根据前述权利要求中任一项所述的炉设备，其中，所述蛇形加热通道包括具有观察部位(12.22)的反向点(12.21)，所述观察部位(12.22)具有设置在其上或在此进行测量的传感器、尤其是温度传感器；和/或其中，所述蛇形加热通道包括至少一个反向点(12.21)，在所述反向点处设置紧密闭合的观察部位(12.22)，所述观察部位(12.22)尤其能够通过调节滑动件从外部操作；和/或其中，在至少一个所述加热通道处、尤其是在反向点(12.21)处设置具有用于滑块(12.9)的调节滑动件和/或具有测量传感器系统(14)的至少一个观察部位；和/或其中，用于调节滑动件的手动可接近的进入管道耦接到至少一个所述加热通道、尤其是所述蛇形加热通道。

5.根据前述权利要求中任一项所述的炉设备，其中，所述蛇形加热通道包括一个或多个竖直通路(12.5)；和/或其中，所述蛇形加热通道设置为尤其是通过清除或阻塞竖直通路，而在一个或多个水平或竖直位置处短路/变得短路；和/或其中，所述蛇形加热通道包括一个或多个竖直通路(12.5)，至少一个调节构件、尤其是能够外部致动的滑块(12.9)分别设置在所述竖直通路(12.5)处。

6.根据前述权利要求中任一项所述的炉设备，其中，所述团块干燥器包括加热设施(15.2)和由此能够加热的团块储存器(15.1)，其中，所述团块干燥器设置用于在所述团块储存器中建立在所述团块的输送方向上增加的温度、尤其是在60至200℃的范围内的至少两个或三个温度水平；和/或其中，所述团块干燥器包括具有用于将热能引入所述团块的热气回路的至少一个干燥器单元(15a)、尤其是顶部干燥器单元。

7.根据权利要求6所述的炉设备，其中，用于干燥所述团块的所述团块储存器(15.1)能够根据测量值以受调节的方式加热到至少两个不同的温度水平；和/或用于对所述团块进行受调节的干燥的所述团块储存器能够在所述团块干燥器的出口处加热至达到不超过1至5质量％、尤其是2至4质量％的最小水含量，所述测量值能够在所述团块储存器中测量并且来自至少包括以下各项的组：温度、水含量；尤其是60和至105℃之间的第一温度水平，以及105至200℃之间的第二温度水平水含量。

8.根据前述权利要求中任一项所述的炉设备，其中，所述炉腔下游的所述炉设备包括用于焦炭干燥冷却的设施(19)，所述设施包括用于冷却气体、尤其是冷却惰性气体的至少一个入口(19.9)和至少一个出口(19.8)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的炉设备，其中，在所述炉腔(11)上，在至少三个不同的高度位置分别设置有用于气体排出管线的至少一个气体出口(12.6、12.7、12.8)，所述高度位置尤其包括至少大致居中地设置在所述炉腔的高度的一半处的高度位置。

10.根据权利要求9所述的炉设备，其中，从炉腔的基部观察，高度位置中的第一高度位置设置在距高度位置中的第二高度位置1至3m、尤其是1.5至2.5m的距离处，和/或其中，所述第一高度位置设置为距高度位置中的第三高度位置3至6m、尤其是4至5m的距离，和/或其中，所述第二高度位置设置在距所述第三高度位置1至3m、尤其是1.5至2.5的距离处，和/或其中，所述第一高度位置设置在距所述基部0至2m、尤其是1m的距离处，和/或所述第二高度位置设置在相对于中心0至0.5m的距离处，和/或所述第三高度位置设置在距所述炉腔的顶部0至2m、尤其是1m的距离处。

11.一种用于由尤其是来自以下组的至少一种固体原料来生产焦炭的方法：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；所述原料以团块的形式提供并且供应到尤其是焦化炉的竖直炉腔(11)，更特别地供应到根据前述权利要求中任一项所述的炉设备(10)；

其特征在于，在团块干燥器(15)中干燥之后，通过从所述炉腔(11)的外部间接地进行热调节、分别通过至少一个水平加热通道(12.1)以及在其上方在多个高度平面中以蛇形方式延伸的加热通道(12.2)的至少一个燃烧器(13)、根据所述团块的前进速率，来更强烈地连续加热所述团块，所述至少一个水平加热通道在所述炉腔(12.1)的下半部的至少一个加热壁(12)中。

12.根据方法权利要求11所述的方法，其中，尤其是仅通过一方面利用所述蛇形加热通道并且另一方面利用所述至少一个水平加热通道的间接热调节，尤其是在5至7h的持续时间之后，在所述炉腔(11)中建立不同陡度的温度斜坡，尤其是具有0.7至1K/min范围内的斜率的第一温度斜坡和具有2.5至3.5K/min范围内的斜率的第二温度斜坡，尤其是在300至350℃范围内的斜坡之间的边界温度处。

13.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述蛇形加热通道中在具有观察部位(12.22)的反向点(12.21)进行测量、尤其是温度测量；和/或其中，在所述蛇形加热通道中在至少一个反向点(12.21)尤其是通过来自外部的调节滑动件进行调节；和/或其中，在至少一个所述加热通道处、尤其是在反向点(12.21)处使用滑块(12.9)进行至少一次测量和/或进行至少一次调节。

14.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述蛇形加热通道的一个或多个竖直通路(12.5)处尤其是通过清除或阻塞所述竖直通路进行短路或旁路；和/或其中，在所述蛇形加热通道的一个或多个竖直通路(12.5)上，分别设置有至少一个用于调节的调节元件、尤其是能够外部致动的滑块(12.9)。

15.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其中，首先将所述团块供应到团块干燥器(15)，根据所述团块的前进速率、根据预定的温度曲线，在所述团块干燥器中将所述团块连续干燥到60至200℃范围内的至少两个或三个温度水平，并且随后将所述团块供应到所述炉腔(11)，并且其中，在将所述团块供应到所述炉腔(11)之前，将所述团块干燥器中的所述团块干燥到小于5质量％的水含量；和/或其中，所述团块在所述团块干燥器(15)中的加热在0.4至2K/min、尤其是0.8K/min的温度曲线下进行；和/或其中，所述团块在所述炉腔(11)中的加热在0.5至5K/min、尤其是不大于2至3K/min的温度曲线下进行；和/或其中，所述炉腔中的所述团块加热4至15h、尤其是6至9h的持续时间；和/或其中，所述团块在所述炉腔中从100至200℃之间或120至180℃之间的起始温度、尤其是从150℃加热至大于900℃、尤其是900至1100℃之间的最终温度。

16.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其中，供应的所述原料或所述团块包括具有＞＝45质量％的挥发性煤成分和＞35质量％的水含量的褐煤或由具有＞＝45质量％的挥发性煤成分和＞35质量％的水含量的褐煤组成；和/或其中，所述原料或所述团块包括28至45质量％或12至22质量％范围内的挥发性成分的弱粘结性烟煤或由28至45质量％或12至22质量％范围内的挥发性成分的弱粘结性烟煤组成。

17.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其中，气体在至少三个不同的高度位置从所述炉腔中选择性地排出/排放。

18.一种来自以下组的原料在竖腔式炉中、尤其是根据前述权利要求中任一项所述的炉设备(10)或方法中的用途：褐煤、弱粘结性烟煤、生物质、石油焦炭、石油煤；所述竖腔式炉具有至少一个竖直炉腔(11)并用于将所述原料焦化成具有以下性质的焦炭：固体碳级分Cfix大于55质量％和/或CRI＜24质量％并且CSR＞65质量％；其中，所述原料以沿着至少两个温度斜坡受调节的方式进行热调节，所述至少两个温度斜坡包括设置在所述炉腔上游的团块干燥器(15)中的至少一个温度斜坡和所述炉腔(11)中的至少一个温度斜坡，其中，所述炉腔中的温度斜坡由蛇形加热通道(12.2)和替代地也由水平加热通道(12.1)优选地沿着至少三个温度斜坡建立，所述至少三个温度斜坡包括在所述炉腔中斜率增加的至少两个温度斜坡。

19.一种用于生产团块的炉装置(50)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的炉设备(10)以及气体排放装置(30)，所述气体排放装置在至少三个高度位置通过至少三个气体排出管线(31、33)耦接到所述炉设备的至少一个炉腔(11)。

20.一种用于由含碳固体原料来生产团块的方法，其不仅包括在团块干燥器(15)中沿着可预定的第一温度斜坡干燥由原料制成的团块，而且还包括在炉腔(11)中沿着至少一个可预定的第二温度斜坡将团块焦化成焦炭团块，其中，所述第二温度斜坡由蛇形加热通道(12.2)和替代地还由水平加热通道(12.1)建立，并且其中，为了建立所述第二温度斜坡，在所述炉腔(11)中的至少三个水平高度处排放气体，所述至少三个高度位置分布在所述炉腔的高度的至少一半上，其特别是通过根据前述炉装置权利要求所述炉装置和/或结合根据前述方法权利要求中任一项所述的方法来进行。

21.根据方法权利要求20所述的方法，其中，用于所述团块干燥器(15)的所述团块以水含量为10至12质量％的预干燥形式提供，并且因此在所述团块供应到所述炉腔之前干燥到小于5质量％，其特别是通过根据前述炉装置权利要求所述的炉装置来进行。