-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Gasdrucks einer
Koksofenkammer innerhalb einer Koksofenbatterie, wobei ein Steigohr
im oberen Bereich der Koksofenkammer sowie eine Vorlage vorgesehen
sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Regeln
des Gasdrucks einer Koksofenkammer innerhalb einer Koksofenbatterie.
-
Bei
bekannten Koksofenbatterien wird das Rohgas aus der Vorlage der
Koksofenkammern in einen Vorkühler
geführt,
wo eine Kühlung
mittels Kühlwasser
erfolgt. Von dort wird das Gas mittels eines Saugers durch einen
Elektrofilter gezogen und gelangt dann zur weiteren Gasbehandlung.
In dem Rohgassystem zwischen der Vorlage und dem Sauger herrscht
somit Unterdruck. Dieser Unterdruck hätte zur Folge, daß Luft in
die Garkammern der Ofenanlage eingezogen wird und dort zu Überhitzungen
im Feuerfestbereich führen
würde,
wenn keine Drosselung im Rohgasstrom zwischen Vorlage und Vorkühler zwischengeschaltet
wäre. Der
Druck in der Vorlage bildet die Führungsgröße für das Drosselorgan. Somit wird
für die
Regelung des Gasdruckes die Gesamtheit der Koksofenbatterie herangezogen;
die Druckverhältnisse
im Einzelofen können
nicht berücksichtigt
werden.
-
Dies
ist insofern von Nachteil, als durch die unterschiedliche Ausgasungsintensität der Kohle
in Abhängigkeit
von der Zeit der Druckverlauf in der Garkammer keine lineare Funktion
ist. Dieser Tatsache versucht man insofern Rechnung zu tragen, als ein
Drosselorgan (z. B. eine Kalibrierklappe) den jeweiligen Steigrohrquerschnitt
entsprechend der Gasbildung der zu verkokenden Kohle einengt, um
ständig
einen möglichst
gleichbleibenden geringen Überdruck
in der Garkammer aufrechtzuerhalten.
-
Die
beim Chargiervorgang anfallenden Gase mußten bisher beim Stampf- und
Schüttbetrieb
durch geeignete Druckerhöhungseinrichtungen
in die Vorlage gefördert
werden; hier mußte
der vorherrschende Überdruck
in der Vorlage überwunden
werden und gleichzeitig ein hinreichend hoher Förderdruck zur emissionslosen Überleitung
der Füllgase
erzeugt werden.
-
Dies
wird in der Regel durch ein Injektorsystem erreicht, das nach dem
Prinzip der Wasserstrahlpumpe arbeitet.
-
Durch
die größere Bauform
moderner Koksofenanlagen wurde in den letzten Jahren die Kohlemenge
je Chargiervorgang deutlich erhöht,
was zu einer wesentlich stärkeren
Füllgasentwicklung
beim Beschickungsvorgang führt.
Hier ist eine ausreichende Unterdruckerzeugung nach dem bisherigen
System nicht mehr realisierbar, da dieses Verfahren seine Leistungsgrenzen
erreicht hat. Darüber
hinaus besteht infolge des Druckanstieges in der Vorlage die Tendenz
zu Emissionen an allen Ofentüren
während des
Füllvorgangs.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zu entwickeln, mit dem der Gasdruck jeder einzelnen
Koksofenkammer individuell geregelt werden kann.
-
Hierbei
ist auch von Bedeutung, daß die beim
Chargiervorgang auftretenden Füllgase
direkt in die unter Unterdruck stehende Vorlage eingeleitet werden
sollen, ohne daß der
durch den Gassauger entstehende Unterdruck auf die restlichen Gaskammern
wirkt und dort einen ungewollten Unterdruck im Garraum erzeugt.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß zwischen
der Vorlage und dem Steigrohr Mittel zum Verändern des freien Querschnitts
zwischen der Vorlage und dem Steigrohr angeordnet sind, wobei die
Mittel zum Verändern
des freien Querschnitts zwischen der Vorlage und dem Steigohr in
Abhängigkeit
von dem Druck in der Koksofenkammer steuerbar sind.
-
Hierdurch
wird es möglich,
auf die bisher angewandte Drosselung zwischen Vorlage und Gassauger
zu verzichten. Der durch den Sauger erzeugte Unterdruck kann in
der Vorlage anliegen, ohne daß dieser
Unterdruck bis in die Koksofenkammer einwirkt. Es wird somit eine
Regelung der Gasführung zwischen
Steigrohr und Vorlage an jedem beliebigen Ofen der Koksbatterie
in Abhängigkeit
von der vorliegenden Gasentwicklung möglich. Der Vorteil dieses Systems
liegt insbesondere darin begründet,
daß mit dem
Sauger weit höhere
Unterdrücke
erzeugt werden können,
als dies mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Injektorsystem
möglich
ist. Somit werden die Füllgase
beim Füllvorgang
wesentlich effektiver abgeführt
und hierdurch die Umwelt entlastet.
-
Da
die Vorrichtung modular aufgebaut ist, ist auch eine Nachrüstung bestehender
Kokereianlagen möglich.
Eine gute Zugänglichkeit
der Komponenten, verbunden mit einer geringen Neigung zur Verschmutzung
und einer hohen Betriebssicherheit zeichnen das Verfahren aus.
-
Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß im Steigrohr
Mittel zur Druckmessung vorgesehen sind, über die ein Stellglied für die Mittel
zum Verändern
des freien Querschnitts zwischen der Vorlage und dem Steigrohr steuerbar
ist.
-
Diese
Maßnahme
ermöglicht
die automatische Steuerung des Regel- und Verschlussorgans in Abhängigkeit
vom im Steigrohr herrschenden Druck.
-
Eine
erste Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß als Mittel
zum Verändern
des freien Querschnitts zwischen der Vorlage und dem Steigrohr ein
steuerbarer Regel- und Verschlußkegel
vorgesehen ist, der in Anlage an entsprechende Dichtflächen in
Form eines doppelten Rings bringbar ist, wobei der äußere Ring
der Dichtfläche
zum oberen Bereich der Vorlage hin offen ist, und wobei Mittel zum
Einbringen von Flüssigkeit
in den Bereich zwischen dem Steigrohr und der Vorlage und Mittel
zum Einbringen von Flüssigkeit
in den äußeren Ring
vorgesehen sind.
-
Der
an die Dichtflächen
anliegende Regel- und Verschlußkegel
bildet somit einen gasdichten Tauchverschluß.
-
Es
ist vorteilhaft, daß ein Überlauf
vom Bereich zwischen dem Steigrohr und der Vorlage vorgesehen ist.
-
Dies
ermöglicht
es, sicherzustellen, daß ein bestimmter
Flüssigkeitsstand
oberhalb des geschlossenen Regel- und Verschlußkegels nicht überschritten
wird.
-
Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung besteht darin, daß als
Mittel zum Verschließen
der Vorlage eine steuerbare Regel- und Verschlußklappe vorgesehen ist, die
in Anlage an eine Dichtfläche
am unteren Endes des Steigrohrkrümmers
bringbar ist, und wobei Mittel zum Einbringen von Flüssigkeit
in den Bereich zwischen dem Steigrohr und der Vorlage vorgesehen
sind.
-
Bei
beiden Ausführungsformen
der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die Mittel zum Einbringen von
Flüssigkeit
in den Bereich zwischen dem Steigrohr und der Vorlage als Düsen zum
Einsprühen
der Flüssigkeit
ausgebildet sind.
-
Auch
bei der zweiten Ausführungsform
ist es vorteilhaft, daß ein Überlauf
vom Bereich zwischen dem Steigrohr und der Vorlage angeordnet ist.
-
Im
Rahmen der Erfindung liegt auch ein Verfahren zum Regeln des Gasdrucks
einer Koksofenkammer innerhalb einer Koksofenbatterie, wobei in Abhängigkeit
von den Druckverhältnissen
in der Koksofenkammer der freie Querschnitt zwischen der Vorlage
und dem Steigrohr verändert
wird, so daß bei hohen
Drücken
in der Koksofenkammer ein großer freier
Querschnitt, bei niedrigen Drücken
ein kleiner Querschnitt freigegeben wird und während des Koksausdrückens der
freie Querschnitt zwischen der Vorlage und dem Steigrohr vollständig und
gasdicht geschlossen wird.
-
Die
klare Trennung zwischen dem Druck in der Vorlage und in der Koksofenkammer
erlaubt eine individuelle Regelung des Druckes innerhalb jeder einzelnen
Koksofenkammer. Hierzu wird mittels Druckaufnehmern der Druck in
der Koksofenkammer gemessen. Dieser Druck dient dann als Führungsgröße für die Regelung,
die durch eine Vergrößerung bzw.
Verkleinerung der freien Fläche
zwischen dem Regel- und Verschlußkegel und dem Steigrohr erfolgt.
Bei dem Ausfall der druckabhängigen
Regelung ist eine reine Steuerung ohne Soll/Istwertabgleich in Abhängigkeit
von der Garungszeit oder anderer geeigneter Größen möglich.
-
Schließlich ist
auch erfindungsgemäß vorgesehen,
daß zum
gasdichten Verschließen
des freien Querschnitts zwischen der Vorlage und dem Steigrohr der
Endbereich des Steigrohrkrümmers
in der Vorlage geflutet wird.
-
Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand von Zeichnungen dargestellt.
-
Es
zeigen
-
1 eine
erste Ausführungsform
der Erfindung,
-
2 eine
Darstellung, die die Gasdruckentwicklung beim Verkokungsvorgang
in Abhängigkeit von
der Verkokungszeit darstellt,
-
3 die
Vorrichtung gemäß 1 bei
der Beschickung des Koksofens,
-
4 die
Vorrichtung gemäß 1 während des
Verkokungsvorgangs,
-
5 die
Vorrichtung gemäß 1 am Ende
des Verkokungsvorgangs,
-
6 eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung,
-
7 die
Vorrichtung gemäß 6 bei
der Beschickung des Koksofens,
-
8 die
Vorrichtung gemäß 6 während des
Verkokungsvorgangs,
-
9 die
Vorrichtung gemäß 6 am Ende
des Verkokungsvorgangs, Wie aus 1 ersichtlich,
ist in der Koksofenkammer 1 über der Einsatzkohle 2 ein
Gassammelraum 3 angeordnet, in dem sich die Füllgase sammeln.
An den Gassammelraum 3 schließt sich ein Steigrohr 4 an.
An geeigneter Stelle (z. B. am Steigrohr) wird ein Mittel 5 zur
Druckmessung angeordnet.
-
Das
Steigrohr 4 weist an seinem oberen Ende einen Steigrohrdeckel 6 auf,
der über
einen Öffnungsmechanismus 7 geöffnet werden
kann.
-
An
dem Steigrohr 4 ist ein nach unten gerichteter Steigrohrkrümmer 9 angeordnet,
der mit dem oberen Bereich einer Vorlage 8 verbunden ist.
Im oberen Bereich der Vorlage 8 ist ein Regel- und Verschlußkegel 10a angeordnet,
der im geöffneten
Zustand dargestellt ist, aber mittels eines Antriebes 11 auch
gegen eine Dichtfläche 12a, 12b in
Form eines doppelten Rings gezogen werden kann, wobei der Regel-
und Verschlußkegel 10a durch
die Anlage an dem inneren Ring 12a dann das Steigrohr 4 verschließt. Die
Steuerung des Antriebes 11 erfolgt über ein Stellglied, das mit
den Mitteln 5 zur Druckmessung verbunden ist. Somit wird
der Regel- und Verschlußkegel 10a in
Abhängigkeit
von dem Druck im Ofen 4 gesteuert.
-
Der äußere Ring 12b der
Dichtfläche
ist oben zum oberen Bereich der Vorlage 8 hin offen und
kann von oben über
Mittel 14b mit Prozeßflüssigkeit
(in der Regel Wasser) beaufschlagt werden. Somit liegt im Bereich
des äußeren Rings 12b eine
(bei geöffnetem Regel-
und Verschlußkegel 10)
nach unten offene Flüssigkeitstasse
vor.
-
Zwischen
dem inneren Ring 12a und der Vorlage ist ein Überlauf 13 angeordnet,
der sicherstellt, daß ein
bestimmter Flüssigkeitsstand
oberhalb des geschlossenen Regel- und Verschlußkegels 10a nicht überschritten
wird.
-
In
dem Steigrohrkrümmer 9 zwischen
dem Steigrohr 4 und der Vorlage 8 sind Mittel 14a zum Einbringen
von Flüssigkeit
vorgesehen, die hier als Bedüsung
ausgebildet sind.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
wird wie folgt betrieben.
-
Wie
aus 2 ersichtlich, steigt die Gasentwicklung bereits
während
des Füllvorgangs
rapide an. Dieser Druckanstieg wird mit den Mitteln 5 zur Druckmessung
im Steigrohr 4 erfaßt
und über
das Stellglied und mittels des Antriebes 11 der Regel-
und Verschlußkegel 10a geöffnet. Somit
ist – beim
Schütt- und
Stampfbetrieb – der
zu füllende
Ofen direkt mit der unter Unterdruck stehenden Vorlage 8 verbunden und
die bei der Ofenbeschickung anfallenden Füllgase können optimal abgeleitet werden.
Es erfolgt eine Bedüsung
mit Flüssigkeit
im Bereich des Steigrohrkrümmers 9,
der äußere Ring 12b wird
jedoch nicht mit Flüssigkeit
beaufschlagt. Dieser Zustand ist in 3 dargestellt.
-
Während des
Verkokungsvorgangs verringert sich, wie ebenfalls aus 2 ersichtlich,
die Gasentwicklung. Die damit einhergehenden Druckverhältnisse
werden von den Mitteln 5 zur Druckmessung im Steigrohr 4 erfaßt, als
Signal an das Stellglied übermittelt
und die Stellgröße entsprechend
angepaßt,
d. h. der Regel- und Verschlußkegel 10a mittels
des Antriebes 11 in eine nur noch leicht geöffnete Stellung
gebracht. Hierdurch ist ein nahezu gleichbleibender Gasdruck während des
gesamten Verkokungsvorgangs sichergestellt. Es erfolgt eine Bedüsung (Kühlung) mit
Flüssigkeit
im Bereich des Steigrohrkrümmers 9,
der äußere Ring 12b wird
jedoch nicht mit Flüssigkeit
beaufschlagt. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt.
-
Zum
Ende des Verkokungsvorganges muß die
Garkammer (Koksofenkammer 1) von der Vorlage 8 gasdicht
abgetrennt werden. Dies geschieht durch Schließen des Regel- und Verschlußkegels 10a und
durch Flutung der nach unten offenen Wassertasse im Bereich des äußeren Rings 12b,
dessen untere Öffnungsseite
durch die doppelte Dichtfläche des
Regel- und Verschlußkegels 10a abgedichtet wird.
Die Bedüsung
im Bereich des Steigrohrkrümmers 9 wird
eingestellt und der äußere Ring 12b mit Flüssigkeit
beaufschlagt, wobei das Einstellen der Bedüsung und das Beaufschlagen
des äußeren Rings
automatisch gesteuert werden könne.
Der Überlauf 13 stellt
sicher, daß die
Flüssigkeit
im Steigrohrkrümmer 9,
beispielsweise bei einer Undichtigkeit im Bereich der Bedüsungsarmatur)
nicht über
ein bestimmtes Niveau hinaus ansteigen kann. Dieser Zustand mit
der befüllten
Flüssigkeitstasse
ist in 5 dargestellt.
-
In 6 ist
eine zweite Ausführungsform dargestellt,
bei der statt des Regel- und Verschlußkegels 10a eine um
ein Scharnier schwenkbare Regel- und Verschlußklappe 10b vorgesehen
ist, welche aus einer geöffneten
Stellung (wie in 6 dargestellt) mittels eines
Antriebes 11 in Abhängigkeit
von dem mit den Mitteln 5 zur Druckmessung erfaßten Druck
im unteren Bereich des Steigrohrs 4 gegen die Dichtfläche 12c am
unteren Ende des Steigrohrkrümmers 9 gedrückt werden
kann, wodurch die Öffnung des
Steigrohrkrümmers 9 zur
Vorlage 8 hin verschlossen wird.
-
In
dem Steigrohrkrümmer 9 zwischen
dem Steigrohr 4 und der Vorlage sind Mittel 14a zum
Einbringen von Flüssigkeit
vorgesehen, die hier als Bedüsung
ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsvariante sind keine Mittel 14b zum
Einbringen von Flüssigkeit
vorgesehen. In dem Steigrohrkrümmer 9 zwischen
dem Steigrohr 4 und der Vorlage 8 ist ebenfalls ein Überlauf 13 zur
Vorlage 8 hin angeordnet. Weiterhin ist im Bereich der
Regel- und Steuerungsklappe 10b eine Reinigungsbedüsung 15 vorgesehen;
ansonsten entspricht die Vorrichtung derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
-
Wie
aus 7 ersichtlich, wird auch bei dieser Ausführungsvariante
bei der Beschickung der Koksofenkammer 1 durch den Antrieb 11 ein
großer Öffnungswinkel
der Regel- und Verschlußklappe 10b eingestellt.
Somit ist der gefüllte
Ofen direkt mit der unter Unterdruck stehenden Vorlage 8 verbunden und
die bei der Ofenbeschickung anfallenden Füllgase können optimal abgeleitet werden.
-
Auch
während
des Verkokungsvorgangs (8) erfolgt eine Bedüsung mit
Prozeßflüssigkeit. Die
Reinigungsbedüsung 15,
die sich während
des gesamten Verkokungsvorganges in Betrieb befindet, verhindert
ein Anbacken der Gasbegleitstoffe an der Regel- und Steuerklappe 10b und
deren Scharnier. Die im Gaskondensat gelösten Begleitstoffe werden über seitliche Öffnungen
direkt in die Vorlage abgeleitet.
-
Zum
Ende des Verkokungsvorgangs (9) muß die Koksofenkammer 1 von
der Vorlage 8 gasdicht abgetrennt werden. Dies geschieht
durch Schließen
der Regel- und Steuerklappe 10b, und Fluten des Endbereiches
des Steigrohrkrümmers 9 in der
Vorlage 8. Somit ist die Koksofenkammer 1 gasdicht
von der Vorlage 8 abgetrennt. Um ein unzulässig hohes
Ansteigen der Flüssigkeit
im Bereich zwischen dem Steigrohr 4 und der Vorlage 8 zu
verhindern, wird das System mit einem Überlauf 13 in Form eines
Tauchverschlusses versehen. Überschüssige Flüssigkeit
kann somit ungehindert in die Vorlage fließen.