Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einer Vorrich
tung zum Trockenlöschen von Koks.
Bei der Abkühlung von rotglühendem Koks, der aus Koks
öfen entleert wird, wird zum Zweck der Energieeinsparung durch
Rückgewinnung der Eigenwärme des rotglühenden Kokses eine Vor
richtung zum Trockenlöschen von Koks (sogenannter CDQ bzw.
Kokstrockenlöscher) eingesetzt.
Ein Trockenlöscher weist eine Kühlkammer zur Übertra
gung der Eigenwärme des rotglühenden Kokses zu einem Inertgas
sowie eine oberhalb der Kühlkammer angeordnete Vorkammer auf.
Der rotglühende Koks wird von oben in die Vorkammer eingetra
gen. Die Vorkammer ist vorgesehen, um Schwankungen der Ein
traggeschwindigkeit des rotglühenden Kokses aufzufangen und
den Betrieb des Systems zu stabilisieren. Der Koks, der mit
einer Temperatur von 950°C bis 1100°C einzutragen ist, tauscht
seine Wärme mit dem Inertgas in der Kühlkammer aus und wird
auf etwa 200°C abgekühlt und dann mit einer vorgegebenen Ge
schwindigkeit ausgetragen. Das nach dem Wärmeaustausch auf
900°C erwärmte Inertgas wird durch einen oberen Abschnitt der
Kühlkammer in einen Ringkanal abgeführt, durchströmt einen
Staubabscheider, und seine Wärme wird in einem Abwärmekessel
zurückgewonnen. Das Inertgas wird dann durch ein Umwälzgebläse
zur Kühlkammer zurückgepumpt.
Der in die Vorrichtung eingefüllte Koks enthält flüch
tige Bestandteile und Feinkoks. Da die flüchtigen Bestandteile
hochentzündlich sind, können sie, wenn sie in einem hohen An
teil im umlaufenden Gas enthalten sind, zu einer anomalen Ver
brennung führen. Wenn in einem solchen Zustand Luft in die
Vorkammer eingeblasen wird, können die flüchtigen Bestandteile
und der im Stückkoks verbleibende Feinkoks verbrannt werden.
Es gibt auch Fälle, wo eingeblasene Luft ein wenig von den
Oberflächenschichten des rotglühenden Kokses verbrennt. Daher
ist es möglich, als Ergebnis der Vermischung der durch die
obige Verbrennung erwärmten Luft und des Verbrennungsabgases
mit dem Inertgas die Wärmemenge des aus der Kühlkammer aus
strömenden Gases zu erhöhen. Da die Temperatur des Kokses, der
über die Vorkammer in die Kühlkammer gelangt, erhöht worden
ist, nimmt auch die Wärmemenge zu, die durch das Inertgas in
der Kühlkammer zurückgewonnen wird. Infolgedessen kann die
durch den Abwärmekessel erzeugte Dampfmenge erhöht werden.
Das Einblasen von Luft in die Vorkammer ermöglicht es,
die Wärmerückgewinnungsmenge des Abwärmekessels selbst dann
konstant zu halten, wenn durch eine Verringerung der Zufuhr an
rotglühendem Koks oder einen Temperaturabfall des eingetrage
nen rotglühenden Kokses die Kokstemperatur in der Kühlkammer
abgesenkt wird, und die Wärmemenge zu erhöhen, die durch den
Abwärmekessel während des stabilen Betriebs eines Kokstrocken
löschers zurückgewonnen wird. Die japanische ungeprüfte Pa
tentveröffentlichung Nr. 61-37 893 offenbart ein Verfahren zum
Einblasen von Luft in eine Vorkammer.
Die Verbrennung der restlichen flüchtigen Bestandteile,
des Feinkokses und eines Teils des Stückkokses durch Einblasen
von Luft in die Vorkammer erhöht die Temperaturen sowohl der
eingeblasenen Luft als auch des Kokses auf einen viel höheren
Wert als die Temperatur des eingetragenen rotglühenden Kokses
in der Vorkammer. Wenn dann die Temperatur innerhalb der Vor
kammer auf etwa 1200°C angestiegen ist, schmilzt und verdampft
die im Koks enthaltene Asche, und die verdampfte Asche wird
zur Kühlkammer befördert. Da die Temperatur des in die Kühl
kammer eingeleiteten Inertgases annähernd 900°C beträgt, kon
densiert die verdampfte Asche und koaguliert in einem schrägen
Rauchabzugsabschnitt, der am oberen Teil der Kühlkammer ange
ordnet ist. Diese als Klinkerbildung bezeichnete Koagulation
bzw. Ausflockung verursacht Probleme, indem sie die Zirkulati
on des Kühlgases zur Abkühlung des Hochtemperaturkokses durch
Verstopfen von Gasabzugsöffnungen und Erhöhen des Gasströ
mungswiderstandes behindert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trockenlöschen von Koks
bereitzustellen, das gegen die oben beschriebene Klinkerabla
gerung unempfindlich ist und die Temperatur des Kesselspeise
gases auch dann stabilisieren kann, wenn Luft in die Vorkammer
eingeblasen wird, um die zurückgewonnene Wärmemenge zu erhöhen
und durch Verbrennen von brennbaren Gasen und Feinkoks oder
durch ähnliche Maßnahmen die Betriebssicherheit zu sichern.
Diese Aufgabe kann mit den in den Patentansprüchen de
finierten Merkmalen gelöst werden.
Die Hauptpunkte der vorliegenden Erfindung sind nämlich
die folgenden:
- 1. Verfahren zum Trockenlöschen von Koks, wobei der
Löschturm 1 eine Kühlkammer 2 und eine oberhalb der Kühlkammer
2 angeordnete Vorkammer 3 aufweist, mit den folgenden Schrit
ten: Eintragen von rotglühendem Koks 9 von oben in den Lösch
turm, Austausch der Eigenwärme des rotglühenden Kokses in der
Kühlkammer unter Verwendung von Inertgas als Wärmeaustauschme
dium, und Rückgewinnung der Wärme in Form von Dampf sowie Ein
blasen von Wasser oder Dampf 26 mit Luft 24 in den oberen Raum
der Vorkammer 2.
- 2. Verfahren zum Trockenlöschen von Koks nach Punkt
(1), dadurch gekennzeichnet, daß die in die Vorkammer einge
blasene Wasser- oder Dampfmenge 26 oder die Lufteinblasmenge
24 oder beide so gesteuert wird/werden, daß die Temperatur in
nerhalb der Vorkammer 2 auf einem höheren Wert gehalten wird
als eine Temperatur von rotglühendem Koks und auf einem nied
rigeren Wert als der vorgegebenen Temperatur.
- 3. Verfahren zum Trockenlöschen von Koks nach Punkt
(2), dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Temperatur
1150°C beträgt.
- 4. Verfahren zum Trockenlöschen von Koks nach einem
der Punkte (1) bis (3), dadurch gekennzeichnet, daß Bestand
teile von Hochtemperatur-Abgas 22 aus dem Löschturm 1 durch
Zufuhr von Luft 25 zu dem Abgas 22 an einer Stelle, bevor das
Abgas einen Abwärmekessel 7 erreicht, verbrannt werden.
- 5. Verfahren zum Trockenlöschen von Koks nach einem
der Punkte (1) bis (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Tempe
ratur von Abwärmekesselspeisegas 23 abgesenkt oder innerhalb
eines vorgeschriebenen Temperaturbereichs gesteuert wird, in
dem Inertgas von niedriger Temperatur dem aus dem Löschturm 1
ausgeströmten Hochtemperatur-Abgas 22 an einer Stelle zuge
führt wird, bevor das Abgas dem Abwärmekessel 7 erreicht.
- 6. Verfahren zum Trockenlöschen von Koks nach Punkt
(5), dadurch gekennzeichnet, daß das obenerwähnte Niedrigtem
peratur-Inertgas ein Gas 29 ist, das von dem in die Kühlkammer
einzuspeisenden Inertgas abgezweigt wird.
- 7. Verfahren zum Trockenlöschen von Koks nach Punkt
(5) oder (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des
Abwärmekesselspeisegases 23 innerhalb eines Zielbereichs ge
steuert wird, indem die Lufteinblasmenge 24 und/oder die Was
ser- oder Dampfeinblasmenge 26 in die Vorkammer gesteuert wird
und die Menge des Niedrigtemperatur-Inertgases gesteuert wird,
das dem aus der Kühlkammer und der Vorkammer ausströmenden
Hochtemperaturgas an einer Stelle zugesetzt wird, bevor das
Hochtemperaturgas den Abwärmekessel erreicht.
- 8. Verfahren zum Trockenlöschen von Koks nach einem
der Punkte (1) bis (7), dadurch gekennzeichnet, daß Wasser
oder Dampf 26 durch die Düse einer Lufteinblasvorrichtung 14
in die Vorkammer eingeblasen wird.
- 9. Verfahren zum Trockenlöschen von Koks nach einem
der Punkte (1) bis (8), dadurch gekennzeichnet, daß das oben
erwähnte Einblasen von Wasser in die Vorkammer in Form von
Sprühnebel erfolgt.
- 10. Verfahren zum Trockenlöschen von Koks, wobei ein
Löschturm 1 eingesetzt wird, der aus einer Kühlkammer 2 und
einer oberhalb der Kühlkammer 2 angeordneten Vorkammer 3 be
steht, wobei rotglühender Koks 9 von oben in den Löschturm
eingetragen wird, die Eigenwärme des rotglühenden Kokses in
der Kühlkammer unter Verwendung von Inertgas als Wärmeaus
tauschmedium ausgetauscht wird und die Wärme in Form von Dampf
zurückgewonnen wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeich
net ist, daß Luft 24 von oben in die Vorkammer eingeblasen
wird und die Lufteinblasmenge 24 in die Vorkammer so gesteuert
wird, daß die Temperatur innerhalb der Vorkammer auf höchstens
1150°C gehalten wird.
Die Hauptpunkte der vorliegenden Erfindung sind ferner
die folgenden:
- 1. Vorrichtung zum Trockenlöschen von Koks, die auf
weist: einen Löschturm 1, der aus einer Kühlkammer 2, wo die
Eigenwärme von rotglühendem Koks auf Inertgas übertragen wird,
und einer oberhalb der Kühlkammer 2 angeordneten Vorkammer 3
besteht, sowie einen Abwärmekessel 7 zur Rückgewinnung der
Wärme des Inertgases in Form von Dampf, wobei das System da
durch gekennzeichnet ist, daß es eine Lufteinblasvorrichtung
14 zum Einblasen von Luft 24 in die Vorkammer und eine Ein
blasvorrichtung 16 zum Einblasen von Wasser oder Dampf 26 in
die Vorkammer aufweist, wobei beide Einblasvorrichtungen im
oberen Teil der Vorkammer 3 installiert sind.
- 2. Vorrichtung zum Trockenlöschen von Koks nach Punkt
(11), dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einblassteuervor
richtung 17 aufweist, um die Wasser- oder Dampfeinblasmenge 26
oder die Lufteinblasmenge 24 oder beide Einblasmengen in die
Vorkammer 3 so zu steuern, daß die Temperatur im Inneren der
Vorkammer auf höchstens 1150°C gehalten wird.
- 3. Vorrichtung zum Trockenlöschen von Koks nach Punkt
(11) oder (12), dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Luftein
blasvorrichtung 15 für die Luftzufuhr für brennbare Bestand
teile des Abgases 22 aufweist, die in einem Hochtemperaturgas-
Abzugsweg zwischen dem Löschturm 1 und dem Abwärmekessel 7 in
stalliert ist.
- 4. Vorrichtung zum Trockenlöschen von Keks nach einem
der Punkte (11) bis (13), dadurch gekennzeichnet, daß sie eine
Inertgas-Zufuhreinrichtung für die Zufuhr von Niedrigtempera
tur-Inertgas 29 zum Absenken der Temperatur des Abwärmekes
selspeisegases 23 oder zur Steuerung der Temperatur innerhalb
eines vorgeschriebenen Bereichs aufweist, die in einem
Hochtemperaturgas-Abzugsweg zwischen dem Löschturm 1 und dem
Abwärmekessel 7 installiert ist.
- 5. Vorrichtung zum Trockenlöschen von Koks nach Punkt
(14), dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung für
Niedrigtemperatur-Inertgas eine Vorrichtung 19 für die Zufuhr
von Gas ist, das von dem in die Kühlkammer einzuspeisenden
Inertgas abgezweigt wird.
- 6. Vorrichtung zum Trockenlöschen von Koks nach Punkt
(14) oder (15), dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinrichtun
gen vorgesehen sind, um die Einblasmengen von Luft 24 und/oder
von Wasser oder Dampf 26 in die Vorkammer sowie die Niedrig
temperatur-Inertgasmenge zu steuern, die dem aus der Kühlkam
mer und der Vorkammer ausgeströmten Hochtemperaturgas an einer
Stelle zugesetzt wird, bevor das Hochtemperaturgas den Abwär
mekessel erreicht, und daß ein Prozessor vorgesehen ist, um
die Temperatur des Abwärmekesselspeisegases 23 innerhalb eines
Zielbereichs zu steuern.
- 7. Vorrichtung zum Trockenlöschen von Koks nach einem
der Punkte (11) bis (16), dadurch gekennzeichnet, daß die Düse
der Lufteinblasvorrichtung 14 zum Einblasen von Luft in die
Vorkammer auch zum Einblasen des Wassers oder des Dampfes ver
wendet wird.
- 8. Vorrichtung zum Trockenlöschen von Koks nach einem
der Punkte (11) bis (17), dadurch gekennzeichnet, daß die Ein
blasvorrichtung zum Einblasen von Wasser in die Vorkammer das
Wasser in Form von Sprühnebel einbläst.
- 9. Vorrichtung zum Trockenlöschen von Koks, die auf
weist: einen Löschturm 1, der aus einer Kühlkammer 2, wo die
Eigenwärme von rotglühendem Koks 9 auf Inertgas übertragen
wird, und einer oberhalb der Kühlkammer 2 angeordneten Vorkam
mer 3 besteht, und einen Abwärmekessel 7 zur Rückgewinnung der
Wärme des Inertgases in Form von Dampf, wobei das System da
durch gekennzeichnet ist, daß es eine im oberen Teil der Vor
kammer installierte Lufteinblasvorrichtung 14 zum Einblasen
von Luft in die Vorkammer 3 sowie eine Einblassteuereinrich
tung 17 aufweist, um die Einblasmenge von Luft 24 in die Vor
kammer 3 so zu steuern, daß die Temperatur im Inneren der Vor
kammer auf höchstens 1150°C gehalten wird.
- 10. Vorrichtung zum Trockenlöschen von Koks nach einem
der Punkte (12) bis (19), dadurch gekennzeichnet, daß die Tem
peratur im Inneren der Vorkammer durch eine Temperaturmeßvor
richtung 18 gemessen wird, um die Temperatur der Atmosphäre
oder des Kokses im unteren Teil eines ausgemauerten inneren
Mantels mit Hilfe eines von außen eingeführten Thermometers
oder Strahlungsthermometers zu messen.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß Wasser oder Dampf 26 zusammen mit Luft 24 in die Vorkammer
3 eingeblasen wird. Durch die Wassergasreaktion, die stattfin
det, wenn rotglühender Koks und Wasserdampf miteinander in
Kontakt kommen, entstehen Wasserstoffgas und Kohlenmonoxid,
wobei es sich um eine endotherme Reaktion handelt. Beim Ein
blasen von Wasser kommt zu der obenerwähnten endothermen Was
sergasreaktion ein weiterer endothermer Wasserverdampfungspro
zeß hinzu. Dementsprechend erreicht zwar die Temperatur im In
neren der Vorkammer 3 durch das Einblasen von Luft in die Vor
kammer einen höheren Wert als die Temperatur des rotglühenden
Kokses, aber durch das Einblasen von Wasser oder Dampf in die
Vorkammer wird eine endotherme Reaktion verursacht, die es er
möglicht, als Ergebnis die Innentemperatur der Vorkammer 3 auf
oder unterhalb einer vorgeschriebenen Temperatur zu halten.
Auf diese Weise kann das Schmelzen und Verdampfen von
Asche in der Vorkammer 3 verhindert und die Ablagerung von
Klinker im Gasumlaufsystem ausgeschlossen werden.
Das Wasserstoffgas und das Kohlenmonoxid, die durch die
Wassergasreaktion erzeugt werden, werden sofort teilweise
durch die in die Vorkammer 3 eingeblasene Luft verbrannt, aber
die übrigen Anteile werden aus der Kühlkammer zusammen mit
Inertgas 27 in einen Ringkanal 5 ausgetragen. In den Ringkanal
5 oder in das zum Kessel führende Gasabzugsrohr 12 wird Luft
25 eingeblasen, und das Wasserstoffgas sowie das Kohlenmonoxid
verbrennen im Ringkanal oder im Gasabzugsrohr und erzeugen
Wärme, die schließlich im Abwärmekessel 7 in Form von Wasser
dampf zurückgewonnen wird. Dementsprechend wird zwar die Tem
peratur innerhalb der Vorkammer durch die Wassergasreaktion
erniedrigt, aber die schließlich zurückgewonnene Wärmemenge
wird erhöht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen
näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Schemazeichnung einer Vorrichtung zum Troc
kenlöschen von Koks gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung der in die Vor
kammer eingeleiteten Luftmenge und der in die Vorkammer einge
brachten Wassermenge zur Gastemperatur im unteren Teil der
Vorkammer darstellt.
Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung der in den Ring
kanal eingeblasenen Luftmenge und der zugesetzten Inertgasmen
ge zur Kesselspeisegastemperatur darstellt.
Nachstehend wird anhand von Fig. 1 eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der Löschturm 1 zur Abkühlung von rotglühendem Koks 9
besteht aus der Vorkammer 3 und der Kühlkammer 2, die vertikal
angeordnet sind. Die Vorkammer 3 und die Kühlkammer 2 sind
hinsichtlich des Gasstroms durch einen geneigten bzw. schrägen
Abzugsabschnitt 4 voneinander getrennt, der am Umfang des in
neren Löschturmmantels ausgebildet ist.
Rotglühender Koks 9 mit einer Temperatur von etwa 980°C
wird von oben in die Vorkammer 3 eingefüllt und bewegt sich
allmählich abwärts, wird dann in der Kühlkammer 2 durch Inert
gas 27 abgekühlt, das durch ein Einblasrohr 11 im unteren Teil
der Kühlkammer eingeblasen wird. Die Temperatur des aus dem
Kühlkammerboden ausgetragenen Kokses 10 beträgt etwa 210°C.
Die Temperatur des in die Kühlkammer eingeblasenen
Inertgases 27 steigt beim Wärmeaustausch des Gases mit dem
rotglühenden Koks an, während das Gas in der Kühlkammer auf
wärts strömt. Dann wird das Gas durch den im oberen Teil der
Kühlkammer angeordneten schrägen Abszugsabschnitt 4 in den
Ringkanal 5 abgeführt. Das Inertgas wird vom Ringkanal 5 einem
primären Staubabscheider 6 zugeführt, dann dem Abwärmekessel
7, wo seine Wärme zurückgewonnen wird und seine Temperatur auf
etwa 180°C abfällt, und wird dann durch das Umwälzgebläse 8
wieder in die Kühlkammer 2 eingeblasen.
Durch die im oberen Teil der Vorkammer angeordnete
Lufteinblasvorrichtung 14 wird Luft 24 in die Vorkammer 3 ein
geblasen. Sauerstoff in der eingeblasenen Luft reagiert mit
restlichen flüchtigen Bestandteilen, Feinkoks und einigen An
teilen des Stückkokses. Die Reaktionen sind hauptsächlich exo
therme Reaktionen und erzeugen Kohlenmonoxid. Die eingeblasene
Luft, das als Reaktionsprodukt entstehende Gas und der Koks
wandern in der Vorkammer abwärts, wobei ihre Temperaturen an
steigen, und die Temperaturen erreichen am Boden der Vorkammer
ihre jeweils höchsten Werte.
Am Boden der Vorkammer 3 mischen sich die eingeblasene
Luft und das gasförmige Reaktionsprodukt mit dem von unten
nach oben strömenden Inertgas und werden dann durch den schrä
gen Abzugsabschnitt 4 in den Ringkanal 5 ausgetragen. Durch
ein Lufteinblasrohr 15 wird Luft 25 in den Ringkanal 5 oder in
das Gasabzugsrohr 12 eingeblasen, um das in der Vorkammer er
zeugte Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid zu verbrennen.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung Wasser
oder Dampf 26 durch eine Einblasvorrichtung 16 von oben in die
Vorkammer 3 eingeblasen. Das eingeblasene Wasser absorbiert
Wärme, wenn es zu Wasserdampf verdampft, und der Dampf absor
biert Wärme und erzeugt außerdem Wasserstoffgas und Kohlenmon
oxid durch eine Wassergasreaktion, wenn er mit dem rotglühen
den Koks in Kontakt kommt. Dementsprechend werden die Tempera
turen des Gases und des Kokses in der Vorkammer durch Einbla
sen von Wasser oder Dampf erniedrigt, und auf diese Weise kön
nen die Gas- und Kokstemperaturen in der Vorkammer durch Regulieren
der Einblasmenge von Wasser oder Dampf gesteuert wer
den.
Das Wasserstoffgas und das Kohlenmonoxid, die durch die
Wassergasreaktion erzeugt werden, fließen in der Vorkammer ab
wärts und werden nach der Vermischung mit dem von unten auf
steigenden Inertgas im unteren Teil der Vorkammer durch den
schrägen Abzugsabschnitt 4 in den Ringkanal 5 ausgetragen. In
den Ringkanal 5 oder in das Gasabzugsrohr 12 wird Luft 25 ein
geblasen, um das Wasserstoffgas und das Kohlenmonoxid zu Was
ser und Kohlendioxid zu verbrennen. Gleichzeitig wird die Wär
memenge des Abwärmekesselspeisegases 23 durch die Verbren
nungswärme dieser Verbrennung erhöht.
Als Folge des Einblasens von Wasser oder Dampf in die
Vorkammer nimmt die Wärmemenge des Abwärmekesselspeisegases 23
zu. Im Falle der vorliegenden Erfindung, wo Wasser oder Was
serdampf eingeblasen wird, ist es daher auch möglich, die in
die Vorkammer eingeblasene Luftmenge zu verringern und gleich
zeitig die vom Abwärmekessel benötigte Wärmemenge sicherzu
stellen. Es ist nämlich möglich, sowohl die maximale Tempera
tur innerhalb der Vorkammer als auch die Menge und die Tempe
ratur des Abwärmekesselspeisegases 23 gleichzeitig auf die op
timalen Bedingungen zu steuern, indem man die in die Vorkammer
eingeblasene Luftmenge oder die in die Vorkammer eingeblasene
Wasser- oder Wasserdampfmenge oder beide reguliert.
Wenn das Inertgas aus der Abkühlung von rotglühendem
Koks eine große Wärmemenge aufnimmt und die dem Abwärmekessel
zuzuführende Wärmemenge ausreichend gesichert ist, kann die
Temperatur innerhalb der Vorkammer verringert werden, indem
man einfach die in die Vorkammer eingeblasene Luftmenge 24
vermindert, ohne der Vorkammer Wasser oder Wasserdampf zuzu
führen.
Unter den folgenden Verfahren zur Messung der Tempera
tur innerhalb der Vorkammer kann irgendein Verfahren ausge
wählt werden: ein Verfahren (18a) zur Messung der Atmosphären
temperatur oder der Kokstemperatur in der Nähe der Innenwand
einer inneren Ausmauerung durch Einführen eines Thermometers
von außen durch die Wand in die Vorkammer; ein zweites Verfah
ren (18b) zur Messung der Temperatur der inneren Ausmauerung
oder der Atmosphärentemperatur durch ein in die innere Ausmau
erung eingesetztes Thermometer; ein drittes Verfahren (18c)
zur Messung der Temperatur der inneren Ausmauerung in der Nähe
des unteren Teils der Vorkammer durch ein Thermoelement oder
ein berührungsfreies Thermometer; oder ähnliche Verfahren. Bei
der vorliegenden Erfindung wird die Temperatur im Inneren der
Vorkammer durch die Temperatur der inneren Ausmauerung in der
Nähe des unteren Teils der Vorkammer dargestellt. Ein bevor
zugtes Verfahren ist das zur Messung der Atmosphärentemperatur
oder der Kokstemperatur am unteren Teil der inneren Ausmaue
rung unter Verwendung eines Thermometers mit Schutzrohr, das
von außen eingeführt wird, oder das Verfahren zur Messung der
Temperatur der Ausmauerung oder des Kokses unter Verwendung
eines Strahlungsthermometers. Der im Inneren der Vorkammer ge
messene Temperaturwert wird zur Einblassteuereinrichtung 17
übermittelt, die in der Figur nicht dargestellt ist, und die
Einblassteuereinrichtung 17 reguliert die Einblasmenge von
Wasser oder Dampf 16 oder Luft 24, so daß die Temperatur im
Inneren der Vorkammer eine Soll- bzw. Zieltemperatur erreicht.
Herkömmlicherweise bestand die Ansicht, daß Asche in
Feinkoks bei 1400°C oder mehr schmilzt, aber verschiedene
Tests haben geklärt, daß sie bei etwa 1200°C weich wird und
schmilzt. Im Falle von Asche, die sich aus vielen Elementen
zusammensetzt, zeigt sich eine Tendenz zur Verringerung der
Erweichungstemperatur. In Anbetracht der Temperaturschwankun
gen über die Querschnittsfläche einer Vorkammer mit einem Ra
dius von 10 m haben die Erfinder daher festgestellt, daß eine
Temperatur von weniger als 1150°C im Inneren der Vorkammer als
Grundbetriebsstandard angesehen werden kann. Für einen stabi
len Langzeitbetrieb ist es wirkungsvoll, die Temperatur in An
betracht der Sicherheit auf einen noch niedrigeren Wert zu
steuern.
Hinsichtlich der Position zum Einblasen der Luft 24 und
des Wassers oder Wasserdampfs 26 in den oberen Teil der Vor
kammer ist das Einblasen in den oberen Teil 30 der rotglühen
den Koksschicht in der Vorkammer oder in den Raum 31 vorzuzie
hen, der durch die Oberfläche der rotglühenden Koksschicht und
die Vorkammer gebildet wird. Der Grund dafür ist, daß beim
Einblasen der Luft und des Wassers oder Wasserdampfs in die
rotglühende Koksschicht 32 die Reaktion nur mit dem Koks in
der Nähe der Einblasstelle stattfindet, was zu einer inhomoge
nen Gasverteilung führt, und daß die Temperaturverteilung und
die Reaktionsfähigkeit quer über den Kammerquerschnitt un
gleichmäßig werden. Die Düse der Lufteinblasvorrichtung 14 und
die Düse der Einblasvorrichtung für Wasser oder Wasserdampf 16
können als getrennte Einheiten installiert werden, aber es ist
zulässig, in der Lufteinblasdüse Wasser oder Wasserdampf mit
Luft zu vermischen und das Mischgas in die Vorkammer 3 einzu
blasen. Ferner ist das Einblasen von Wasser in Form von Sprüh
nebel besonders zu bevorzugen.
Neben der Erhöhung der Temperatur innerhalb der Vorkam
mer hat das Einblasen von Luft 24 von oben in die Vorkammer
den weiteren Zweck, flüchtige Bestandteile und Feinkoks zu
verbrennen, die in dem eingebrachten Koks enthalten sind. Aus
diesem Grunde ist es notwendig, das Einblasen von Luft auch
dann immer aufrechtzuerhalten, wenn der Betriebszustand des
Trockenlöschers so ist, daß ohne Lufteinblasen eine ausrei
chende Abwärmemenge zurückgewonnen wird. Bei der Beschickung
mit rotglühendem Koks wird eine Beschickungsklappe geöffnet.
Wenn bei dieser Gelegenheit infolge des Druckausgleichs atmo
sphärische Luft in die Vorkammer gelangt, ist es zulässig, das
Gebläse zum Druckeinblasen abzustellen.
Zur rationellen Nutzung des Abwärmekessels 7 ist es we
sentlich, Speisegas 23 für den Abwärmekessel 7 mit konstanter
Temperatur und Strömungsmenge zuzuführen. Außerdem ist es not
wendig, eine vorgegebene, von oben in die Vorkammer eingebla
sene Luftmenge einzuhalten, wie oben festgestellt wurde. Wenn
daher eine ausreichende Wärmezufuhr aus dem rotglühenden Koks
erfolgt, können Fälle auftreten, wo die Temperatur des aus dem
Ringkanal 5 ausströmenden Gases 22 die geeignete Temperatur
für die Einspeisung in den Abwärmekessel 7 übersteigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Temperatur
des Abwärmekesselspeisegases 23 auf einer Zieltemperatur ge
halten werden, indem die Gastemperatur durch Einleiten von
Niedrigtemperatur-Inertgas in die Gasleitung an einer Stelle
zwischen dem Auslaß des Ringkanals und dem primären Staubab
scheider abgesenkt und das Gas mit heißem Gas vermischt wird,
das aus dem Ringkanal 5 ausströmt. Vorzugsweise wird ein Teil
des kühlen Inertgases, das der Kühlkammer 2 durch das Umwälz
gebläse 8 zugeführt wird, durch ein Abzweigrohr 19 abgezweigt,
und das abgezweigte kühle Gas 29 wird als das obenerwähnte
kühle Inertgas eingesetzt. Die Temperatur des Abwärmekesselspeisegases
23 kann durch Regulieren der umgeleiteten Gas
menge gesteuert werden. Da die Durchflußmenge des der Kühlkam
mer 2 zugeführten Inertgases 21 um die Menge reduziert wird,
die der Durchflußmenge des abgezweigten Gases 29 entspricht,
wird die Durchflußmenge des Abwärmekesselspeisegases 23 kon
stant gehalten.
Im folgenden wird die Idee der Gastemperatursteuerung
beschrieben.
Angenommen, die Temperatur des in einen Kokstrockenlö
scher (CDQ) eingetragenen rotglühenden Kokses beträgt 950°C,
dann steigt bei einer Zunahme der in die Vorkammer eingeblase
nen Luftmenge die Temperatur im Inneren der Vorkammer zusammen
mit der Kokstemperatur an, wie in Fig. 2 dargestellt. Die in
die Vorkammer eingeblasene Luftmenge wird bestimmt durch Fak
toren wie z. B. die Feinkoksmenge, die an der Oberfläche von
in die Anlage eingetragenem Stückkoks haftet, und die in dem
Koks enthaltene Restmenge an flüchtigen Bestandteilen, die in
Abhängigkeit von den Verkoksungs- bzw. Schwelbedingungen vari
iert. Durch Einblasen von Wasser oder Wasserdampf in die Vor
kammer wird die Temperatur abgesenkt, wie durch die gestri
chelten und strichpunktierten Linien in Fig. 2 dargestellt.
Wenn jedoch infolge der Wassergasreaktion oder infolge
der restlichen flüchtigen Bestandteile im Koks irgendein
brennbares Gas in der Vorkammer vorhanden ist, wie oben be
schrieben, dann gibt es Fälle, wo in den Ringkanal oder in die
zum Kessel führende Gasleitung Luft 25 eingeblasen wird. (Die
eingeblasene Luft wird hierin als "Ringkanaleinblasluft" be
zeichnet.)
Dadurch wird die Temperatur des Kesselspeisegases er
höht, aber durch Erhöhen der Einblasmenge von Inertgas 29 zur
Unterdrückung des Temperaturanstiegs kann die Temperatur so
gesteuert werden, daß sie eine obere Grenztemperatur nicht
übersteigt, wie in Fig. 3 dargestellt.
Die Temperaturänderung des Kesselspeisegases ist, außer
von der Eintragsmenge, von Faktoren abhängig, die während des
täglichen Betriebes nicht ohne weiteres meßbar sind, wie z. B.
die Temperatur des eingetragenen Kokses, die darin enthaltenen
flüchtigen Restbestandteile usw. Um die Temperatur innerhalb
eines Soll- bzw. Zielbereichs zu steuern, ist es wirkungsvoll,
die in die Vorkammer eingeblasenen Mengen an Luft und/oder
Inertgas 29 zu regulieren. Wie in den Fig. 2 und 3 skiz
ziert, ist das Verfahren zur Temperatursteuerung des Kes
selspeisegases durch Regulieren der Lufteinblasmenge in die
Vorkammer auch auf den Fall ohne Einblasen von Wasser in die
Vorkammer anwendbar.
Wenn die in den Ringkanal eingeblasene Luftmenge kon
stant gehalten wird, läßt sich die Temperatur des Kesselspei
segases durch Verändern der eingeblasenen Inertgasmenge steu
ern, und wenn das Gas aus dem Abzweigrohr 19 vom Ausgang des
Umwälzgebläses eingesetzt wird, braucht die Gesamtgasmengenbi
lanz nicht betrachtet zu werden, und daher ist die Steuerung
leichter.
Fig. 3 zeigt einen Fall, wo die in die Vorkammer einge
blasene Luftmenge konstant gehalten wird, aber in Fällen, wo
die Luftmenge sich verändert, ist ein Steuerung auf ähnliche
Weise möglich.
Beispiel 1
Die vorliegende Erfindung wurde auf eine Vorrichtung
zum Trockenlöschen von Koks angewandt, wie sie in Fig. 1 dar
gestellt ist. Das Innenvolumen der Kühlkammer 2 des Systems
zum Trockenlöschen von Koks beträgt 600 m3, und das der Vor
kammer 3 beträgt 300 m3. Rotglühender Koks 9 mit einer Tempe
ratur von 980°C wird mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von
170 t/h abgekühlt, und die Temperatur des ausgetragenen Kokses
10 beträgt 210°C. Die Temperatur von rotglühendem Koks wird
durch ein Thermoelement gemessen, das im Mittelpunkt des Kok
ses (Mittelposition des Kokses in vertikaler, horizontaler und
Höhenrichtung) unmittelbar vor dem Einfüllen in die Trocken
lösch-Abkühlungsvorrichtung eingesetzt wird.
Vom oberen Teil der Vorkammer wird Luft 24 in den Raum
31 eingeblasen, der durch die obere Fläche 30 des rotglühenden
Kokses und die Vorkammer gebildet wird. Die Lufteinblasmenge
beträgt 7000 Nm3/h. Ferner wurde Wasser oder Wasserdampf 26
zur Steuerung der Temperatur im Inneren der Vorkammer mit Luft
24 in einem Rohr der Lufteinblasvorrichtung 14 vermischt, und
das Mischgas wurde in die Vorkammer eingeblasen.
Die Temperatur innerhalb der Vorkammer wurde experimen
tell nach verschiedenen Verfahren gemessen. Das erste Verfah
ren war (18a), bei dem ein Thermometer von außen in den oberen
Teil der Vorkammer eingesetzt wurde, wo deren Mantel eine konische
Form hat. Das zweite Verfahren war (18b), bei dem ein
Thermometer in eine innere Ausmauerung eingesetzt wurde, die
den inneren Teil der Vorkammer von dem Ringkanal trennt, der
sie umgibt. Das dritte Verfahren war (18c), bei dem die Umge
bungstemperatur im unteren Teil des ausgemauerten inneren Man
tels gemessen wurde, indem von außen ein Thermometer mit einem
Schutzrohr aus rostfreiem Stahl eingeführt wurde. Das erste
Verfahren ergab eine etwas niedrige Temperatur, aber das zwei
te und das dritte Verfahren ergaben nahezu die gleichen Meß
werte. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Temperatur in
nerhalb der Vorkammer durch die nach dem dritten Verfahren ge
messene Temperatur definiert. Die Temperatur innerhalb der
Vorkammer wurde von 1050°C vor dem Einblasen von Luft auf den
hohen Wert von 1200°C nach Beginn des Lufteinblasens erhöht.
Wenn dagegen durch ein Rohr, das mit einer Düse ausgestattet
war, intermittierend mit einem Druck von 0,5 kg/cm2 eine Was
sermenge von 0,3 t/h in die eingeblasene Luft eingepreßt wur
de, fiel die Temperatur innerhalb der Vorkammer auf 1100°C.
In das Gasabzugsrohr 12 wurde Luft 25 mit einer Ge
schwindigkeit von 4000 Nm3/h eingeblasen, um durch Verbrennen
von brennbaren Bestandteilen in dem aus dem Löschturm ausge
strömten Gas 22 die Temperatur des ausgeströmten Gases zu er
höhen. Die zurückgewonnene Wasserdampfmenge, die normalerweise
100 t/h betragen hatte, wurde durch das Lufteinblasen auf 105 t/h
erhöht. Dieser Wert wurde durch Zugabe von Wasser in die
Vorkammer und durch Einblasen der Ringkanaleinblasluft weiter
auf 108 t/h erhöht.
Die angemessenen Werte für die Durchflußmenge bzw. die
Temperatur des in den Abwärmekessel 7 eingespeisten Gases be
tragen 298000 Nm3/h bzw. 980°C. Durch Einblasen von Luft 25
wurde aber die Temperatur auf 1000°C oder mehr erhöht. Ferner
wurde zur Steuerung der Durchflußmenge und der Temperatur auf
die jeweils angemessenen Werte ein Teil des Inertgases, das
vom Umwälzgebläse 8 der Kühlkammer 2 zugeführt wurde, in das
Abzweigrohr 19 geleitet und mit dem heißen Gas vermischt, das
aus dem Ringkanal 5 mit einer Geschwindigkeit von etwa 10000 Nm3/h
ausströmte. Dadurch wurde die Kesselspeisegastemperatur
erfolgreich auf 980°C oder weniger abgesenkt.
Nach einem Betrieb, bei dem eine Woche lang nur Luft
eingeblasen und die Innentemperatur der Vorkammer ohne Einblasen
von Wasser oder Wasserdampf in die Vorkammer auf annähernd
1200°C gehalten wurde, sammelte sich eine etwa 100 mm dicke
Ablagerung im unteren Teil der inneren Auskleidung an. Nach
Entfernen der Ablagerung wurde der Betrieb wieder aufgenommen,
wobei die Innentemperatur der Vorkammer durch intermittieren
des Einblasen von Wasser in die Luft in Form von Sprühnebel
auf einem Wert von höchstens 1150°C gehalten wurde. Als Folge
erhielt man ein gutes Ergebnis ohne Klinkerablagerung nach ei
ner langen Betriebsdauer.
Beispiel 2
Unter Verwendung des gleichen Systems wie in Beispiel 1
wurde ein Testbetrieb zur Steuerung der Kesselspeisegastempe
ratur innerhalb des Bereichs von 970°C bis 980°C durchgeführt.
Die in die Vorkammer eingeblasene Luftmenge 24 wurde mit einem
Durchflußmesser gemessen, der an einem Rohr der Lufteinblas
vorrichtung 14 installiert war. Ein weiterer Durchflußmesser
war am Ringkanal-Lufteinblasrohr 15 installiert. Ein weiterer
Durchflußmesser war am Abzweigrohr 19 für die Zufuhr von
Inertgas 29 installiert. Außerdem waren installiert: ein Steu
erventil zum Regulieren jeder dieser Strömungen; ein Prozessor
zur Berechnung und zur Ausgabe einer geeigneten Strömungsge
schwindigkeit für jede dieser Strömungen auf der Basis von
Eingabewerten ihrer tatsächlichen Strömungsgeschwindigkeiten,
der Kesselspeisegastemperatur und der prozentualen Anteile von
Wasserstoff und Kohlenmonoxid in dem umlaufenden Gas; und eine
Steuereinrichtung für jedes der Durchflußsteuerventile.
Der Betrieb der Koksöfen für die Versorgung mit rotglü
hendem Koks schwankte so stark, daß die Koksbeschickung insta
bil war. Der Kessel arbeitete mit einer Dampferzeugungsmenge
von etwa 90 t/h, obwohl er eine Kapazität von 110 t/h hatte.
Da die Kohleverschwelung in den Koksöfen unzureichend
war, ergab sich ein hoher Gehalt an brennbaren Gasbestandtei
len in dem eingefüllten Stückkoks. Daher begann beim Einblasen
von 8000 Nm3/h Luft in die Vorkammer die Kesselspeisegastempe
ratur anzusteigen, und mit zunehmendem Wasserstoffgehalt im
Umlaufgas begann die Luftdurchflußmenge 25 im Ringkanal zuzu
nehmen, und die Ausmauerungstemperatur im unteren Teil der
Vorkammer stieg auf 1200°C. Nach Erfassung dieser Temperatur
gab ein Prozessor eine Anweisung aus, den Durchfluß von Inert
gas 29 zu erhöhen, der durch das Öffnen des am Abzweigrohr installierten
Steuerventils gesteuert wurde. Dieser Prozessor
weist außerdem Funktionen zur Steuerung der in die Vorkammer
eingeblasenen Luftmenge 24 und der in Form von Sprühnebel in
die Vorkammer eingeblasenen Wassermenge auf.
Dementsprechend wurde während einer Zeitspanne, in der
die Beschickung mit rotglühendem Koks für etwa 10 Minuten un
terbrochen wurde, die eingeblasene Luftmenge erhöht, um die
Kesselspeisegastemperatur zu stabilisieren. Die Durchflußmenge
der Ringkanaleinblasluft 25 wurde ebenfalls erhöht. Beim Ein
füllen von rotglühendem Koks nach der Unterbrechung wurde eine
Anweisung ausgegeben, die in die Vorkammer eingeblasene Luft
menge 24 zu verringern, da der Prozessor so programmiert war,
die Lufteinblasmenge zu reduzieren, wenn der Innendruck der
Vorkammer negativ war.
Sobald der Betrieb der Koksöfen stabil und die Beschic
kung mit rotglühendem Koks konstant wurde, begann die Kes
selspeisegastemperatur anzusteigen. Da jedoch die in die Vor
kammer eingeblasene Luftmenge im Prinzip ständig aufrechter
halten werden muß, begann die Temperatur im Inneren der Vor
kammer anzusteigen. Dann wurde mit dem Einblasen von Wasser in
die Vorkammer begonnen, und der Meßwert eines Thermometers im
unteren Teil der inneren Ausmauerung fiel auf etwa 1100°C ab.
Da jedoch der Gehalt an brennbaren Gasbestandteilen im Umlauf
gas anzusteigen begann, begann die Durchflußmenge der in den
Ringkanal eingeblasenen Luft unter automatischer Regelung an
zusteigen.
Dies würde zu einem Anstieg der Kesselspeisegastempera
tur führen, aber dann begann die Durchflußmenge des Edelgases
29 anzusteigen, und als Ergebnis konnte die Kesselspeisega
stemperatur stabil innerhalb eines Zieltemperaturbereichs ge
steuert werden.
Es wurde auch ein Verfahren ausprobiert, wobei die
Durchflußmenge der Ringkanaleinblasluft 25 nach der Zunahme
des Wasserstoffanteils im Umlaufgas von Hand eingestellt wur
de, aber es zeigte sich, daß mit der automatischen Steuerung
eine präzisere Steuerung erreichbar war.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht es die vorlie
gende Erfindung durch Einblasen von Wasser oder Wasserdampf
zusammen mit Luft von oben in eine Vorkammer eines Kokstroc
kenlöschers, die Wärmerückgewinnungsmenge eines Abwärmekessels
sicherzustellen und gleichzeitig die Temperatur im Inneren der
Vorkammer innerhalb eines angemessenen Bereichs zu halten und
die Klinkerablagerung auf der Anlage zu verhindern.