DE10140411B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen von Koksofenkammern einer Koksofenbatterie - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Befüllen von Koksofenkammern einer Koksofenbatterie, bei dem Kohle mit einem Füllwagen über Fülllöcher in die Koksofenkammer eingefüllt und die Kohlenzufuhr in Abhängigkeit von dem Druck in der Koksofenkammer gesteuert oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Kohle in einer festgelegten Füllfolge über die Fülllöcher gefüllt wird, und
b) sowohl der Füllgasdruck gemessen als auch
c) die Füllhöhe in der Koksofenkammer ermittelt wird,
d) wenn einer der beiden Messwerte einen Sollwert erreicht, mit der Regelung der Kohlenzufuhr in Abhängigkeit von dem Füllgasdruck und mit der Planierung begonnen wird und
e) ab Beginn des Planiervorganges zusätzlich die Stellung, die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit der Planierstange für die Regelung der Kohlenzufuhr verwendet wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen von Kokosofenkammern einer Kokosofenbatterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 9 sowie eine dafür geeignete Vorrichtung.
• Bei der Verkokung von Steinkohle erfolgt der Füllvorgang der einzelnen Koksofenkammern vorwiegend im Schüttbetrieb. Es wird ein Kohlefüllwagen auf der Kokosofendecke einer Koksofenbatterie verfahren. Der Kohlefüllwagen nimmt Einsatzkohle von einem Kohleturm auf und befördert diese zu den Kokosofenkammern der Koksofenbatterie. Die Einsatzkohle wird dort durch Fülllöcher in die Verkokungskammern eingefüllt. Die sich bildenden Schüttkegel werden mit einer Planierstange eingeebnet.
• Bei dieser Art der Koksofenbefüllung entstehen schlagartig größere Mengen von Füllgasen aufgrund der Berührung der eingefüllten Kokskohle mit den über 1000°C heißen Ofenwänden sowie der Verdrängung des in der leeren Koksofenkammer befindlichen Gasvolumens. Dies führt zu einer Druckzunahme im Ofen. Die Füllgase werden durch eine während des Füllvorganges erhöhte Absaugung aus der Kokofenkammer über das Steigrohr abgesaugt. Unter jedem Füllloch bilden sich in der Koksofenkammer Schüttkegel. Diese Schüttkegel können bei entsprechender Höhe die Abfuhr der großen Füllgasmengen behindern, was zu einem weiteren Druckanstieg führt. Aufgrund des Überdrucks kommt es zu Emissionen aus Fülllöchern, Fülltrichtern und der Planiertüröffnung. Die Emissionen können während des gesamten Füllvorganges andauern, wobei sich die austretenden Füllgase entzünden können. Dies kann zu großen Schäden, besonders im Füllwagenbereich führen.
• Die DE 30 06 574 A1 offenbart ein Verfahren zum Beschicken eines Koksofens mit vorerwärmter Kohle, wobei die Kohle von einem Vorratsbehälter mit einem Förderer transportiert wird, der über einem Kohleeinlass angeordnet ist, der mit der Öffnung an der Oberseite des Ofens verbunden ist, wobei ferner der Vorratsbehälter, der Förderer, der Einlass und der Ofen so miteinander verbunden sind, dass ein im wesentlichen geschlossenes, druckbeaufschlagtes System gebildet ist, wobei der obere Bereich des Ofens mit einem Steigrohr verbunden ist, durch dass das Koksofenrohgas entweicht. Eine Überbeschickung des Ofens wird durch eine Druckmesssonde verhindert.
• Die Anmeldung betrifft ein geschlossenes druckbeaufschlagtes System wie es sich nur bei vorerwärmter Kohle anwenden lässt. Aussagen über Maßnahmen während des Füllens des Koksofens werden nicht gemacht. Es soll lediglich eine Überbeschickung des Koksofens mit Hilfe einer Druckmesssonde verhindert werden. Ein Planieren der eingefüllten Kohle erübrigt sich, da bei vorerwärmter Kohle keine Schüttkegel während des Einfüllens ausgebildet werden.
• Aus der DE 23 43 043 A1 ist es bekannt, dass die Einfüllgeschwindigkeit der Kohle in Abhängigkeit von der Höhe des Unterdrucks gesteuert oder die Höhe des Unterdrucks in den Kammern geregelt und als Stellgröße für die Einfüllgeschwindigkeit der Kohle herangezogen wird. Ein Planiervorgang wird in der Anmeldung nicht offenbart. Insbesondere werden keine Aussagen über den Beginn des Planiervorganges und die Regelung der Kohlenzufuhr während des Planiervorganges gemacht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei denen Emissionen durch Füllgase während des Befüllens von Koksofenkammern und des Planiervorganges weitestgehend auf einfache Art und Weise vermieden werden.
• Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 9 gelöst und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 6.
• Weiterbildungen erfolgen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.
• Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass während der Befüllung der Koksofenkammer Füllgasdruckspitzen oberhalb eines maximal gewünschten Füllgasdruckes durch eine Regelung der Kohlenzufuhr unterbunden werden. Die emissionsverursachenden Füllgasdrücke treten besonders dann auf, wenn die Kohlenfüllung in der Koksofenkammer bereits eine gewisse Füllhöhe erreicht hat. Durch die Ausbildung von Schüttkegeln, die bis zur Ofendecke reichen können, wird der Abzug der Füllgase behindert oder sogar ganz unterbunden. Die starke Druckentwicklung der Füllgase wird noch durch die in den Ofen einfahrende Planierstange verstärkt, da diese den Abzug der Füllgase zusätzlich behindert.
• Erfindungsgemäß wird die Kokskohle derart in den Ofen eingefüllt, dass es trotz der im Koksofen befindlichen Planierstange nicht zu Emissionen durch die Füllgase kommt.
• Erfindungsgemäß werden die Austragsorgane des Füllwagens, oft sind dies Füllschnecken, derart geregelt, dass durch die in die Koksofenkammer einzufüllende Kohlenmenge keine Überdruckzustände entstehen können. Außerdem bewirkt die in die Koksofenkammer eingeführte Planierstange, dass der für die Füllgasabfuhr notwendige Gassammelraum von Schüttkegelspitzen freigehalten wird. Damit wird ein ständig freier Gasabzug für die Füllgase bewirkt und ein Überdruck im Koksofen vermieden. Emissionen können nicht auftreten.
• Die Füllfolge bei dem Einfüllen der Kohle über die Fülllöcher wird derart gewählt, dass die Schüttkegel möglichst gleichmäßig die Höhe des Gassammelraumes erreichen, der durch die Planierstange während des Planiervorganges freigehalten wird.
• Jedem Fülltrichter ist eine eigene Füllgasmessung zugeordnet, die dann zur Regelung des dem jeweiligen Trichter zugehörigen Austragsorgan verwendet wird.
• Es ist jedoch ebenfalls möglich, nur eine Druckmessung als Führungsgröße für die Regelung aller Austragsorgane zu verwenden. Diese Druckmessung wird sinnvoller weise an der am weitesten von der Absaugung entfernten Koksofenkammerseite vorgesehen.
• Wird ein sogenannter Planiermuff verwendet, kann die Druckmessung in dem Planiermuff erfolgen.
• Durch die Regelung der Füllorgane wird eine unterschiedliche Kokskohlenmenge je Zeiteinheit in die Koksofenkammer eingeführt. Bei Einsatz einer Füllschnecke erfolgt die Regelung z.B. durch Veränderung der Drehzahl. Bei anderen Austragsorganen erfolgt die Regelung entsprechend.
• Zu Beginn der Füllzeit, d.h. bei noch leerer Koksofenkammer kann die Kohle, ohne dass Emissionen auftreten, mit größerer Geschwindigkeit als bisher üblich in die Koksofenkammer eingefüllt werden. Erst gegen Ende der Füllzeit wird die Kohlenzufuhr durch die Regelung aufgrund des ansteigenden Füllgasdruckes verringert.
• Die Regelung der Kohlenzufuhr setzt erst ein, wenn der Füllgasdruck einen bestimmten Sollwert überschreitet oder wenn die Ofenfüllung ein bestimmtes Niveau erreicht hat. Es wird dann ebenfalls der Planiervorgang eingeleitet.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit eine Befüllung der Koksofenkammer mit mindestens der gleichen Füllzeit wie beim konventionellen Füllen möglich. Es ist sogar eine durchschnittlich kürzere Füllzeit möglich, da die Kohle zu Füllbeginn mit großer Geschwindigkeit eingetragen werden kann. Dadurch ist es möglich, dass der Füllwagen im gleichen Zeitraum eine größere Anzahl von Koksofenkammern als bisher füllen kann.
• Außer der Messung des Füllgasdruckes wird als Führungsgröße für die Kohlenzuführung zusätzlich die Geschwindigkeit der Planierstange verwendet Wenn die Planierstange langsamer wird, verringert sich die Kohlenfüllgeschwindigkeit und umgekehrt.
• Die Regelung der Kohlenzufuhr erfolgt zusätzlich auch in Abhängigkeit von der Stellung und der Bewegungsrichtung der Planierstange. Wenn die Planierstange sich in der Koksofenkammer unterhalb der Füllschächte bewegt und die eingefüllte Kohle direkt verteilt wird, kann mehr Kohle an dieser Stelle in die Kammer eingefüllt werden, da die Kohle durch die Planierstange weggeschoben wird.
• Wird die Planierstange aus dem Ofen herausgezogen, laufen diejenigen Füllorgane langsamer, an denen die Planierstange schon vorbei ist. Damit wird eine durch die Abwesenheit der Planierstange bedingte zu hohe Schüttkegelausbildung unter den Füllschächten im Gassammelraum verhindert. Fährt die Planierstange in den Ofen hinein, laufen die Füllorgane, unter deren Füllschächten sich die Planierstange bewegt, schneller, da die Schüttkegelbildung durch die Transportwirkung der Planierstange verhindert wird.
• Zur Messung der Bewegung der Planierstange wird ein Messaufnehmer, wie z.B. Wegmesser, Geschwindigkeits- oder Kraftmesser verwendet.
• Grundsätzlich ist es möglich, eine Regelung der Kohlenzufuhr nur in Abhängigkeit von der Bewegung der Planierstange durchzuführen. Um jedoch sicher Emissionen beim Füllvorgang zu vermeiden, sollte zusätzlich der Füllgasdruck gemessen werden. Dies ist besonders gegen Füllende wichtig, wenn die Schüttkegel bzw. die Planierstange den Gassammelraum verengen.
• Es ist auch möglich, die Sollwerte für den Füllgasdruck und die Füllhöhe in der Koksofenkammer derart vorzugeben, dass die gesamte Kohlenfüllung in die Koksofenkammer eingefüllt werden kann. Erst danach wird der Planiervorgang eingeleitet, d.h., die Planierklappe wird geöffnet und die Planierstange eingefahren.
• Neben der festgelegten Füllfolge kann auch ein Zeitversatz in der Füllfolge vorgesehen werden. Der Zeitversatz kann sogar mit einer Einfüllunterbrechung einhergehen mit dem Ziel, eine möglichst gleichmäßige Füllung der Koksofenkammer auch in den Tälern zwischen den Schüttkegeln zu erreichen.
• Da die Einfüllhöhe proportional der Füllzeit ist, kann die Kohlenzufuhrregelung in Abhängigkeit von dem Füllgasdruck vorgenommen werden, wenn eine bestimmte Füllzeit abgelaufen ist.
• Bei Messung des Füllgasdruckes kann eine einmalige Erreichung des Sollwertes für den Beginn der Regelung an den einzelnen Fülltrichtern verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass bei Erreichen des Sollwertdruckes an mindestens zwei Fülltrichtern der Beginn der Regelung vorgesehen wird. Für den Beginn der Regelung kann außerdem eine Verzögerungszeit (Zeitfenster) vorgesehen werden.
• Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, den Planiervorgang einzuleiten, wenn die Fülllochdeckel bereits aufgelegt sind, d.h., der eigentliche Füllvorgang abgeschlossen ist.
• In diesem Fall kann die Planierung mit nur einem einzigen Hub der Planierstange erfolgen. Durch das einmalige Hin- und Herfahren der Planierstange werden die Schüttkegel eingeebnet.
• Es ist auch möglich, eine Verzögerungszeit für den Regelungsbeginn vorzusehen, nachdem einer der beiden Messwerte den Sollwert erreicht hat.
• Die Regelung der Kohlenzufuhr kann auch derart vorgenommen werden, dass bei einem oder mehreren Fülllöchern die Kohlenzufuhr geregelt wird, während die Kohlenzufuhr in den anderen Fülllöchern ungeregelt vorgenommen wird.
• Erfindungsgemäß wird vorgesehen, dass die Kohlenzufuhr verringert oder unterbrochen wird, wenn die Planierstange an ihren Umkehrpunkten (Totpunkten) ankommt bzw. sich kurz vor dem Umkehrpunkt befindet.
• Zu Beginn des Planiervorganges, d.h. beim Öffnen der Planiertür kann die Kohlenzufuhr verringert werden, um Emissionen schon zu diesem Zeitpunkt zu vermeiden. Bei Kokereien, die einen sogenannten Planiermuff verwenden, kann die Kohlenzufuhr vom Zeitpunkt des Öffnens der Planiertür bis zum Andocken des Planiermuffs verringert werden. Erst nach Einführen der Planierstange in die Koksofenkammer kann die Kohleneinfüllgeschwindigkeit wieder erhöht werden.
• Es besteht auch die Möglichkeit, den Planiermuff an die Planiertüröffnung vor Füllbeginn anzudocken. Die Planierstange kann in den Planiermuff eingefahren werden. Durch diese Maßnahme kann von Füllbeginn an bei geöffneter Planiertür ein Unterdruck in der Koksofenkammer aufrecht erhalten werden. Dadurch werden die Emissionen vermieden, die sonst entstehen, wenn die Planiertür für das Andocken des Planiermuffes geöffnet wird. Durch das Öffnen der Planiertür wird der für die Füllgasabsaugung notwendige Unterdruck verringert.
• Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeptionen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
• Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der – beispielhaft – ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dafür geeigneten Vorrichtung dargestellt ist.
• Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Befüllen einer Koksofenkammer.
• Aus der Figur geht hervor, dass ein Fülltrichter 1 eines in der Zeichnung nicht dargestellten Füllwagens mit einer Füllschnecke 2 mit einem Antrieb 3 über ein Füllteleskop 4, ein Füllloch 5 und einem Füllschacht 6 in einer Ofendecke 7 mit einer Koksofenkammer 8 verbunden ist. Bei Füllbeginn trägt die von dem Antrieb 3 bewegte Füllschnecke 2 Kohle 9 aus dem Fülltrichter 1 über das Füllteleskop 4 und das Füllloch 5 durch den Füllschacht 6 in die Koksofenkammer 8 ein. Mit fortschreitendem Füllvorgang wächst in der Koksofenkammer 8 unterhalb des Füllschachtes 6 ein Kohleschüttkegel 11 bis in den Bereich einer Planierstange 10 an. Hierbei steigt der Füllgasdruck in der Koksofenkammer 8 an, der an einer Druckmessstelle 12 an dem Füllteleskop 4 ermittelt und über einen Druckwandler 13 in ein Stromsignal für einen Rechner 14 umgewandelt wird. In dem Rechner 14 erfolgt ein Soll/Istwert-Vergleich zwischen dem in der Koksofenkammer 8 tatsächlich herrschenden Füllgasdruck und dem im Rechner 14 vorgegebenen Sollwert. Ist der tatsächliche Füllgasdruck unter dem Sollwert, steigert der Rechner 14 über den Antrieb 3 den Kohlenaustrag der Füllschnecke 2 solange, bis der im Rechner 14 durchgeführte Soll/Istwert-Vergleich übereinstimmt. Bei übereinstimmendem Soll/Istwert-Vergleich bleibt der Antrieb 3 der Füllschnecke 2 unverändert und damit die pro Zeiteinheit in den Ofen eingetragene Kohlenmenge gleich.
• Ist hingegen der Füllgasdruck während des Sol/Istwert-Vergleichs zu hoch, wird von dem Rechner 14 über den Antrieb 3 der Kohlenaustrag der Füllschnecke 2 verringert. Als Folge davon sinkt der Füllgasdruck in der Koksofenkammer 8. Die Planierstange 10 kann jetzt die gebildeten Schüttkegel 11 einebnen und öffnet damit den Abzugsweg für die Füllgase.
• Als Folge sinkt der Füllgasdruck in der Koksofenkammer 8. In dem Rechner 14 wird erneut ein Soll/Istwert-Vergleich durchgeführt und bei einem verringerten Istwert wird die Kohlenfüllmenge über den Antrieb 3 der Füllschnecke 2 wieder erhöht.

1

Fülltrichter

2

Füllschnecke

3

Antrieb

4

Füllteleskop

5

Füllloch

6

Füllschacht

7

Ofendecke

8

Koksofenkammer

9

Kohlenfüllung im Fülltrichter

10

Planierstange

11

Kohleschüttkegel

12

Druckmessstelle für Füllgase

13

Druckwandler

14

Rechner

Claims (9)

1. Verfahren zum Befüllen von Koksofenkammern einer Koksofenbatterie, bei dem Kohle mit einem Füllwagen über Fülllöcher in die Koksofenkammer eingefüllt und die Kohlenzufuhr in Abhängigkeit von dem Druck in der Koksofenkammer gesteuert oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Kohle in einer festgelegten Füllfolge über die Fülllöcher gefüllt wird, und b) sowohl der Füllgasdruck gemessen als auch c) die Füllhöhe in der Koksofenkammer ermittelt wird, d) wenn einer der beiden Messwerte einen Sollwert erreicht, mit der Regelung der Kohlenzufuhr in Abhängigkeit von dem Füllgasdruck und mit der Planierung begonnen wird und e) ab Beginn des Planiervorganges zusätzlich die Stellung, die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit der Planierstange für die Regelung der Kohlenzufuhr verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn der Regelung nach einer bestimmten festgelegten Verzögerungszeit erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Kohlenzufuhr nur an einem oder mehreren Fülllöchern vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllgasdruck an mindestens einer Messstelle gemessen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Fülltrichter der Füllgasdruck gemessen wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckmessung (12) mit einem Rechner (14) zur Regelung der Kohlenzufuhr an mindestens einem Füllteleskop (4) angeordnet ist und der Rechner (14) mit einem Antrieb (3) mindestens einer Füllschnecke (2) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckmessung im Bereich der am weitesten von der Absaugung entfernten Koksofenkammerseite angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Planierstange oder deren Antrieb ein Messaufnehmer für die Bewegung der Planierstange (10) angeordnet ist, der mit dem Rechner (14) verbunden ist.
9. Verfahren zum Befüllen von Koksofenkammern einer Koksofenbatterie, bei dem Kohle mit einem Füllwagen über Fülllöcher in die Koksofenkammer eingefüllt und die Kohlenzufuhr in Abhängigkeit von dem Druck in der Koksofenkammer gesteuert oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor Füllbeginn ein Planiermuff an die Planiertüröffnung angedockt wird und a) die Kohle in einer festgelegten Füllfolge über die Fülllöcher gefüllt wird, und b) sowohl der Füllgasdruck gemessen als auch c) die Füllhöhe in der Koksofenkammer ermittelt wird, d) wenn einer der beiden Messwerte einen Sollwert erreicht, mit der Regelung der Kohlenzufuhr in Abhängigkeit von dem Füllgasdruck und mit der Planierung begonnen wird und e) ab Beginn des Planiervorganges zusätzlich die Stellung, die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit der Planierstange für die Regelung der Kohlenzufuhr verwendet wird.