DE102009023600A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abgasströmen - Google Patents

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Abstract

Zur Reinigung des Abgasstromes (11), der bei der Herstellung von Kohlenstoffelektroden entsteht, bei der die grünen, bitumenhaltigen Elektroden (7) nach dem Ummanteln mit Koks (10) in einem Ofen (1) einem Backprozess unterworfen werden, wird der Abgasstrom (11) zunächst einer regenerativen thermischen Nachverbrennungsanlage (2) zugeführt. Der Nachverbrennungsanlage (2) ist ein Adsorber (3) nachgeschaltet, der Koks (10) als Adsorptionsmittel enthält. Der mit den Schadstoffen beladene Koks (10), der dem Adsorber (3) entnommen wird, wird zum Ummanteln der grünen Elektroden (7) verwendet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung des Abgasstromes, der bei der Herstellung von Kohlenstoffelektroden entsteht, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Gegenstand.
  • Zur Herstellung der Elektroden beispielsweise für die Schmelzflusselektrolyse bei der Aluminiumherstellung oder für Stahlschmelzöfen wird aus Kohle und Bitumen ein Grünling gepresst, der in einem Ofen, einem Backprozess unterworfen wird. Damit er beim Backprozess seine Form beibehält und vor Oxidation geschützt wird, wird der Grünling mit einer Koksschicht ummantelt. Das Abgas, das beim Backprozess entsteht, ist mit hochsiedenden organischen Aerosolen und kohlenstoffhaltigen Stäuben belastet. Das Aerosol enthält polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (kurz PAK), die beim Backprozess aus dem Bitumen ausgasen und wegen ihrer Persistenz und Toxizität in hohem Maße umweltschädlich sind.
  • Zur thermischen Oxidation von organischen Verbindungen in Abgasströmen werden regenerative thermische Nachverbrennungsanlagen verwendet. Eine solche Anlage mit drei Regeneratoren, die prismenförmige Wärmespeicherkörper mit einer Vielzahl von zur Prismenhauptachse parallelen Kanälen aufweisen, geht aus EP 0 472 605 B1 hervor. Durch die geraden Kanäle wird zwar eine laminare Strömung erzielt, dennoch verschmutzen auch diese Wärmespeicherkörper nach längerer Betriebszeit erheblich, wenn das Abgas mit organischem Aerosol und kohlenstoffhaltigem Staub belastet ist. Die Verschmutzung blockiert den freien Durchgang des Abgases durch die Wärmespeicherkörper und verringert damit die Kapazität der Anlage bei verschlechterter Reinigungsleistung und erhöhten Betriebskosten.
  • Die bekannten thermischen Verbrennungsanlagen haben sich deshalb vor allem zur Beseitigung der hochsiedenden Aerosole und Stäube aus dem Abgasstrom eines Ofens zur Kohlenstoffelektrodenherstellung als unzureichend erwiesen, da diese Aerosole und Stäube den Wirkungsgrad solcher Anlagen durch Adsorption und Ablagerungen in besonders starkem Maße verschlechtern. Dabei sind wegen der hohen PAK-Konzentration im Abgasstrom eines solchen Ofens an die Reinigungsleistung der regenerativen thermischen Nachverbrennungsanlage besonders hohe Anforderungen zu stellen.
  • Zur Reinigung von aerosol- und staubbelasteten Abgasströmen geht aus EP 1 593 909 A2 eine regenerative thermische Nachverbrennungsanlage hervor, bei der mittels Vorfilter und integrierter Pyrolysevorrichtungen eine deutlicher Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht wird. Die bekannte Anlage erreicht bei den aerosol- und staubbelasteten Abgasen, die bei der Herstellung von Kohlestoffelektroden entstehen, einen Wirkungsgrad zwischen 92 und 96%. Dies ist jedoch für die aktuellen Grenzwerte, insbesondere für PAKs nicht ausreichend.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zu stellen, um auch die hochsiedenden Aerosole, insbesondere PAKs, und Stäube aus dem Abgasstrom, der bei der Herstellung von Kohlenstoffelektroden entsteht, auf wirtschaftliche Weise so zu entfernen, dass die Grenzwerte sicher eingehalten werden.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren erreicht, das durch die Maßnahmen der Unteransprüche 2 bis 12 in vorteilhafter Weise ausgestaltet wird. Im Anspruch 13 ist eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben, und in den Unteransprüchen 14 bis 27 bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der aerosol-, insbesondere PAK-beladene Abgasstrom, der bei der Herstellung von Kohlenstoffelektroden entsteht, zunächst einer regenerativen thermischen Nachverbrennungsanlage zugeführt, die wenigstens zwei eine Wärmespeichermasse enthaltende, durch eine Brennkammer miteinander verbundene Regeneratoren umfasst, denen wechselweise Abgas zugeführt bzw. in der Brennkammer nachverbranntes Rohgas entnommen wird. Das in der regenerativen thermischen Nachverbrennungsanlage nachverbrannte Rohgas wird zur Entfernung der darin verbliebenen Schadstoffe einem Adsorber zugeführt, der Koks als Adsorptionsmittel enthält.
  • Der mit Schadstoffen belastete Koks wird in dem Adsorber laufend durch frischen Koks ersetzt, und der aus dem Adsorber entnommene, mit Schadstoffen belastete Koks dann zum Ummanteln der grünen, bitumenhaltigen Elektroden verwendet, die in einer Kammer eines Ofens dem Backprozess unterworfen werden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden alle Schadstoffe, insbesondere PAKs, wie Naphthalin, Phenanthren, Anthracen, Pyren oder Chrysen aus dem Abgasstrom mit einem Wirkungsgrad von über 99% entfernt. Dabei wird der als Adsorptionsmittel verwendete Koks zur Herstellung der Elektroden eingesetzt. D. h. erfindungsgemäß wird für die Abgasreinigung kein betriebsfremdes Medium benötigt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher auch äußerst wirtschaftlich durchführbar.
  • Die grünen Elektroden werden aus einem Gemisch aus Kohlenstoffteilchen, insbesondere Kohlenstoffstaub, und Bitumen gepresst. Die grüne Elektrode wird dann im kalten Zustand in eine Kammer des Ofens eingesetzt und anschließend mit dem Koks ummantelt und damit der Zwischenraum zwischen Formwand und grüner Elektrode aufgefüllt. Dadurch wird der Elektrode bei der hohen Temperatur des anschließenden Backprozesses Formstabilität verliehen und sie vor Oxidation geschützt.
  • Der Backprozess wird bei einer Temperatur von vorzugsweise 800 bis 1100°C durchgeführt und nimmt normalerweise mehrere Tage in Anspruch. Nach dem Abkühlen des Ofens wird die restliche Koksschicht von der Elektrode entfernt. Der entfernte Koks wird wiederverwendet und dazu einem Zwischenbehälter zugeführt, dem auch der beladene Koks aus dem Adsorber zugeführt werden kann. Ebenso kann der von der Elektrode entfernte Füllkoks wiederum dem Adsorber von oben zugeführt werden.
  • Die fertige Elektrode besteht im Wesentlichen aus Graphit. Sie wird vorzugsweise als Elektrode für Lichtbogenöfen, insbesondere Stahlschmelzöfen verwendet, ferner für die Schmelzflusselektrolyse zur Aluminiumherstellung.
  • Der Ofen zur Herstellung der Elektroden kann ein Ringofen mit einer Vielzahl von Kammern sein. Dabei wird die grüne, mit Koks ummantelte Elektrode in der Kammer vorzugsweise mit einem Brenner z. B. von oben befeuert. Die Kammern können in einer Vielzahl paralleler Reihen angeordnet sein, vorzugsweise werden dann mehrere nebeneinander angeordnete Brenner eingesetzt, die die Kammern reihenweise befeuern.
  • Die regenerative thermische Nachverbrennungsanlage weist mindestens zwei, insbesondere drei bis fünf mit einer Wärmespeichermasse gefüllte und durch eine Brennkammer miteinander verbundene Regeneratoren auf, denen der Abgasstrom in Zyklen von beispielsweise jeweils 1 bis 3 Minuten wechselweise zugeführt wird. D. h. das Abgas wird demjenigen Regenerator zugeführt, der zuletzt erwärmt worden ist, wobei die organischen Verbindungen des so vorerwärmten Abgases in der Brennkammer zu einem nachgereinigten Rohgas verbrannt werden, welches durch einen weiteren Regenerator unter Erwärmung von dessen Wärmespeichermasse hindurchtritt. Ein gegebenenfalls vorhandener dritter Regenerator kann währenddessen mit einem Spülgas, beispielsweise einem Teil des nachverbrannten Rohgases oder Reingases gespült werden. Dabei können mit der thermischen Nachverbrennungsanlage 92 bis 96 Gew.-% der Schadstoffe, einschließlich PAK entfernt werden, sodass das nachverbrannte Rohgas beispielsweise noch 4 bis 8% der Schadstoffe des bei der Elektrodenherstellung entstehenden Abgasstromes enthält.
  • Als Wärmespeichermassen werden vorzugsweise prismenförmige, mit der Prismenhauptachse in Gasströmungsrichtung angeordnete Wärmespeicherkörper verwendet, deren Inneres jeweils eine Vielzahl von durchgehenden, in beiden Prismenendflächen mündende, zur Prismenhauptachse im Wesentlichen parallele und im Wesentlichen geradlinig verlaufende Kanäle aufweist.
  • Das aus der regenerativen thermischen Nachverbrennungsanlage austretende, nachverbrannte Rohgas weist normalerweise eine Temperatur von 120 bis 180°C auf. Um die Abscheidung der PAKs in dem nachgeschalteten Adsorber zu verbessern, wird das nachverbrannte Rohgas vorzugsweise durch Zufuhr von Frischluft auf beispielsweise 70 bis 100°C abgekühlt.
  • Der Koks, der in dem der Nachverbrennungsanlage nachgeschalteten Adsorber verwendet wird, weist eine mittlere Teilchengröße von vorzugsweise 3 bis 25 mm, insbesondere 6 bis 15 mm auf. Er wird in dem Adsorber als Wanderbett regelmäßig nach unten bewegt bzw. umgewälzt, um Anbackungen und Verklebungen zu vermeiden.
  • Der Adsorber kann dabei entsprechend DE 32 10 682 A1 aufgebaut sein. D. h. eine senkrecht durchströmte Schüttung wird durch zwei Lochbleche, von denen eines verschiebbar ist, in Position gehalten. Das verbrauchte Material wird durch Verschieben des unteren Lochbleches freigegeben und kann nach unten abfließen und wird durch von oben zugegebenes Material ersetzt.
  • Eine weitere verbesserte Ausführung eines Adsorbers geht aus DE 33 44 571 C2 hervor. Dabei werden über horizontale Öffnungen mit dachförmigen Kaskadenblechen Kanäle im Adsorptionsmaterial erzeugt, durch welche in definierten Abständen auf der einen Seite ungereinigtes Gas eintreten kann und nach Durchlaufen einer bestimmten Wegstrecke im Adsorptionsmittel über ebensolche Kanäle auf der anderen Seite wieder austreten kann. Das Adsorptionsmittel wird unten über einen Konus und eine Austrageschnecke abgezogen. Ein besonderer Vorteil dieses Adsorbers ist der Umstand, dass über die gesamte Strecke, die das Adsorptionsmittel von oben nach unten zurückliegt, eine interne turbulente Bewegung der Teilchen stattfindet, die deren Zusammenbacken und Verkleben verhindert.
  • Üblicherweise werden Koksadsorber zur Reduktion von gasförmigen organischen Komponenten verwendet. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei ausreichender Geschwindigkeit des Wanderbetts auch die hochsiedenden aerosolförmigen Komponenten aus dem Abgasstrom der Elektrodenöfen entfernt werden können. Dafür dürfte die scharfkantige Form des Kokspartikel verantwortlich sein, die eine hohe Turbulenz des den Adsorber durchströmenden Rohgases erzeugt und damit ein Eindringen der sehr kleinen Schadstofftröpfchen in die Koksteilchen erleichtert. Auch erhebliche Anteile der hochsiedenden gasförmigen PAKs können damit zurückgehalten werden.
  • Vorzugsweise ist der Koks in dem Adsorber mit einer Vielzahl von in der Höhe versetzten Kanälen zum Eintritt des Rohgases und einer Vielzahl von gegenüber den Kanälen zum Rohgaseintritt nach oben und/oder versetzten Kanälen zum Austritt des Reingases aus dem Adsorber versehen.
  • Die aktive Schütthöhe des Kokses, also die Schütthöhe zwischen den Kanälen zum Rohgaseintritt zu den jeweils benachbarten Kanälen zum Rohgasaustritt beträgt vorzugsweise 300 bis 1000 mm, insbesondere 400 bis 600 mm.
  • Erfindungsgemäß wird zur Nachreinigung des Abgasstromes, der bei der Elektrodenherstellung entsteht, in den Adsorber Koks, also eine produktionseigenes Medium verwendet. Die Menge des für die Herstellung der Elektroden benötigten Kokses ist dabei größer als die für den Adsorber benötigte Koksmenge. So trägt die Menge des für den Adsorber verwendete Kokses vorzugsweise höchstens 3/4 der Menge des Koks der zum Ummanteln der grünen Elektroden bei der Elektrodenherstellung benötigt wird. Der zum Ummanteln verwendete Koks wird beim Backprozess regeneriert. Es wird also erfindungsgemäß eine vollständige Kreislaufschließung zwischen Produktion und Abgasreinigung möglich. Als Koks kann Brechkoks oder Hochofenkoks verwendet werden.
  • Um eine platzsparende Bauweise des Adsorbers zu erreichen, also ein großes Volumen mit kleiner Grundfläche, ist das Koksbett im Adsorber vorzugsweise als Kaskade ausgeführt. Dies wird vorzugsweise durch die erwähnten Kanäle in dem Koks zum Rohgaseintritt und zum Reingasaustritt erreicht.
  • Die Kanäle werden vorzugsweise durch dachförmige Bleche oder dergleichen Einbauten gebildet. Der Schenkel der dachförmigen Bleche schließen vorzugsweise einen Winkel von höchstens 50° ein, das Dach ist also relativ spitz. Damit wird das Nachrutschen der scharfkantigen Koksteilchen nach unten erleichtert.
  • Vorzugsweise sind zwischen den Kanälen stabförmige Einbauten vorgesehen, die den Koks durchragen. An den Stäben wälzen sich die nach unten wandernden Koksteilchen ab, wodurch sie eine andere Orientierung zur Gasströmungsrichtung erhalten und damit ihre adsorptive Wirkung erhöht wird. Die stabförmigen Einbauten können z. B. aus Stahl bestehen.
  • Der Durchmesser der stabförmigen Einbauten beträgt vorzugsweise 5 bis 30 mm, insbesondere 10 bis 20 mm, ihr Abstand voneinander vorzugsweise 100 bis 400 mm, insbesondere 200 bis 300 mm voneinander.
  • Der Koks wird in den Adsorber vorzugsweise von oben eingefüllt und der mit Schadstoffen beladene Koks am unteren Ende des Adsorbers ausgetragen. Der Austrag kann durch eine Austragsschnecke gebildet werden. Zusätzlich zur Austragsschnecke kann eine Zellenradschleuse vorgesehen sein, um einen Austritt von Rohgas oder Reingas aus dem Adsorber über den Austrag zu verhindern.
  • Von dem Austrag des Adsorbers wird der mit Schadstoffen beladene Koks vorzugsweise durch eine pneumatische Fördereinrichtung als fluidisiertes Medium einem Zwischenbehälter zugeführt, von dem der Koks entnommen wird, der zum Ummanteln bzw. Einbetten der grünen Elektroden eingesetzt wird.
  • Der Zwischenbehälter kann dabei außer mit dem mit Schadstoffen beladenen Koks auch mit dem nach dem Backprozess von den Elektroden abgesaugten Koks beschickt werden, ferner mit frischem Koks, um den beim Backprozess durch Oxidation verbrauchten Koks zu ersetzen.
  • Erfindungsgemäß können die PAKs aus dem Abgasstrom des Elektrodenofens zu mehr als 98 Gew.-%, insbesondere mehr als 99 Gew.-% entfernt werden.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen:
  • 1 ein Fließschema einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
  • 2 schematisch einen Schnitt durch eine Ausführungsform des Adsorbers der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Gemäß 1 weist die Vorrichtung einen Elektrodenofen 1, eine regenerative thermische Nachverbrennungsanlage 2, einen Adsorber 3 und einen Zwischenbehälter 4 auf.
  • Der Ofen 1 ist mit einer Vielzahl von Kammern versehen, wobei in 1 nur eine Kammer 5 schematisch dargestellt ist. Die Kammer 5 weist eine mit nicht dargestellten Öffnungen versehene Formwand 6 z. B. aus feuerfesten Ziegeln auf.
  • In die Kammer 5 ist eine grüne Elektrode 7 aus einem Gemisch aus Kohlenstoffstaub und Bitumen angeordnet. Die grüne Elektrode 7 ist in einen Mantel 8 aus Koks 10 eingebettet, der den Raum zwischen der Elektrode 7 und der Formwand 6 auffüllt. Der Koksmantel 8 dient zur Formstabilisierung der grünen Elektrode 7 und zum Schutz vor Oxidation während des Backprozesses, der mit einem Brenner 9 durchgeführt wird.
  • Beim Backprozess der grünen Elektrode 7 werden unter anderem durch Ausgasen des Bitumens der grünen Elektrode 7 hochsiedende PAKs enthaltende Aerosole und Rußpartikel freigesetzt, die durch die Formwand 6 hindurch in die heiße Luft der Kammer 5 eintreten, die von dem Brenner 9 zur Aufheizung der Elektroden erzeugt und als Abgasstrom 11 unter der Formwand 6 herum mit einem Abzug oder dergleichen Absaugeinrichtung 12 abgesaugt werden.
  • Die Absaugeinrichtung 12 ist an eine Abgasleitung 13 angeschlossen, über die der Abgasstrom 11 der Nachverbrennungsanlage 2 zugeführt wird. Die Nachverbrennungsanlage 2 besteht aus drei Generatoren 14, 15, 16, die jeweils mit Wärmespeicherkörpern 17, 18, 19 gefüllt sind. Die Regeneratoren 14, 15, 16 sind über eine Brennkammer 21 mit einem Brenner 22 miteinander verbunden. Das in der Nachverbrennungskammer 2 verbrannte Rohgas wird über eine Rohgasleitung 23 mit einem Gebläse 24 abgesaugt.
  • Jeder Regenerator 14, 15, 16 ist über nicht dargestellte Ventile oder dergleichen Absperrorgane mit der Abgasleitung 13 und der Rohgasleitung 23 verbindbar, ferner mit einer nicht dargestellten Spülgasleitung, die an die Rohgasleitung 23 oder Reingasleitung 30 angeschlossen ist.
  • Der Abgasstrom 11 wird damit den Regeneratoren 14, 15, 16 in Zyklen wechselweise zugeführt, beispielsweise dem Regenerator 14, wenn dessen Wärmespeicherkörper 17 beim letzten Zyklus erwärmt worden sind. Der im Regenerator 14 erwärmte Abgasstrom 11 wird dann in der Brennkammer 21 bei einer Temperatur von beispielsweise 800 bis 1000°C verbrannt und z. B. über den Regenerator 16 abgezogen, dessen Wärmespeicherkörper 14 damit aufgeheizt werden. Während dessen wird der dritte Regenerator 15 mit Spülgas gespült, um die in seinen Wärmespeicherkörpern 18 enthaltenen Schadstoffreste in die Brennkammer 21 zu befördern. Im nächsten Zyklus wird der Abgasstrom 11 z. B. dem Regenerator 16 zugeführt, das nachverbrannte Rohgas von dem Regenerator 15 abgezogen und der Regenerator 14 gespült, usw.
  • An die Rohgasleitung 23 ist zwischen der Nachverbrennungsanlage 2 und dem Gebläse 24 eine Frischluftzufuhrleitung 25 angeschlossen, um das beispielsweise mit einer Temperatur von 150 bis 180°C aus der Nachverbrennungsanlage 2 austretende Rohgas auf z. B. 60 bis 100°C abzukühlen.
  • Der Adsorber 3 ist mit frischem PAK-armen oder im Ringofen regenerierten Koks 10 gefüllt. Rohgasseitig weist er eine Vorkammer 26 und reingasseitig eine Vorkammer 27 auf. An die Vorkammer 26 ist die Rohgasleitung 23 angeschlossen, während die Vorkammer 27 beispielsweise über die Reingasleitung 30 an einen nichtdargestellten Kamin angeschlossen ist. Ferner ist im oberen Bereich des Adsorbers 3 ein Vorsilo 28 vorgesehen, in das frischer Koks 10 nachgefüllt wird.
  • Am unteren Ende des Adsorbers 3 ist eine Austragschnecke 31 vorgesehen, mit der aus dem Adsorber 3 laufend Koks 10 abgezogen wird, welcher mit den aus dem Rohgas adsorbierten Schadstoffen belastet ist. Der abgezogene Koks 10 wird aus dem Vorsilo 28 laufend durch frischen Koks 10 ersetzt, sodass der Koks in dem Adsorber 3 ein sich ständig von oben nach unten bewegendes Wanderbett bildet.
  • Gemäß 2 weist der Koks 10 in dem Adsorber 3 eine Vielzahl von in der Höhe versetzter paralleler Kanäle 32, 33 auf. Die Kanäle 32 sind an die Rohgasvorkammer 26 angeschlossen, und die dazwischenliegenden Kanäle 33 an die Reingasvorkammer 27 (vgl. 1). Damit strömt das Rohgas gemäß den Pfeilen 34 durch den Koks 10 von den Rohgaskanälen 32 zu den Reingaskanälen 33. Da mehrere höhenversetzte Reihen von Rohgaskanälen 32 und Reingaskanälen 33 vorgesehen sind, entstehen in dem Koks 10 Kaskaden, durch die sich jeweils ein Rohgasstrom 34 von den Rohgaskanälen 32 in einer bestimmten Höhe zu den benachbarten darüber und darunterliegenden Rohgaskanälen 33 erstreckt.
  • Die Kanäle 32, 33 werden durch dachförmige Blecheinbauten 35 in dem Koks 10 gebildet. Die Schenkel des Dachs schließen einen Winkel α von z. B. 40° ein.
  • Die aktive Schütthöhe des Koksbettes 10 also der Abstand H zwischen der Höhe der Einbauten 35 der Rohgaskanäle 32 und der der benachbarten Reingaskanäle 33 beträgt beispielsweise 400 bis 600 mm.
  • Zwischen den Kanälen 32, 33 sind in dem Koks 10 des Adsorbers 3 ferner stabförmige Einbauten 36 mit einem Abstand von z. B. 200 bis 300 mm voneinander angeordnet, die beispielsweise aus Stahl bestehen und einen Durchmesser von 10 bis 20 mm aufweisen.
  • Der z. B. mit der Schnecke 31 aus dem Adsorber 3 ausgetragene, mit Schadstoffen belastete Koks 10 wird gemäß 1 über die Koksleitung 37 beispielsweise pneumatisch dem Zwischenbehälter 4 zugeführt. Der Zwischenbehälter 4 wird zudem über die Leitung 38 mit der Absaugeinrichtung 39 mit dem verbleibenden Koks 10 des Mantels 8 nach dem Backprozess der Elektrode 7 beschickt. Zusätzlich kann dem Zwischenbehälter 4 frischer Koks 10 über die Leitung 41 zugeführt werden.
  • Beispiel:
  • Ein im Querschnitt rechteckiger Adsorber 3 mit einer Grundfläche von 2 m2 wird mit 6 m3 Koks 10 befüllt. Die Körnung des Kokses 10 beträgt 6 bis 15 mm. Der Adsorber hat auf der einen Stirnseite eine Vorkammer 26, über die das Rohgas durch Kanäle 32 reihenweise in den Koks 10 eintritt. Der Eintritt des Rohgases in den Adsorber 3 wird durch dachförmige Blecheinbauten 35 sichergestellt, um die Kanäle 32 über nahezu die gesamte Breite des Koksbettes unterhalb der dachförmigen Bleche 35 zu bilden. Von den Blechen 35 ist jeweils eine Reihe an Öffnungen auf der Rohgaseintrittsseite und die anschließende Reihe an Öffnungen auf der Reingasaustrittsseite befestigt. Dadurch strömt das Gas von einer Reihe zur jeweils nächsten benachbarten Reihe. Der Abstand von einer Reihe zur nächsten beträgt 0,5 m. Insgesamt sind je zehn Eintrittsreihen und zehn Austrittsreihen mit jeweils einer Vorkammer 26 bzw. 27 installiert.
  • Durch den Adsorber 3 wird ein Rohgasvolumenstrom von 10000 m3/h geleitet, der von der vorgeschalteten Nachverbrennungsanlage 2 kommt. Das Rohgas enthält 5 mg/m3 PAK. Vor dem Eintritt des Rohgases in den Adsorber 3 werden 3000 m3/h kalte Frischluft mit ca. 20° über die Zufuhrleitung 25 zugemischt, wodurch die Abgastemperatur von 120° auf 95° abgesenkt wird. Nach Durchströmen des Adsorbers 3 beträgt die Konzentration des Reingases an PAK nur mehr 1 mg/m3, d. h. der Wirkungsgrad des Adsorbers 3 beträgt 80%. Pro 24 h wird ein Teilbetrag der beladenen Koksfüllung in dem Adsorber 3 von 0,5 m3 über eine am unten liegenden Konus des Adsorbers 3 angebrachte Austragsschnecke 31 abgezogen.
  • Der von dem Adsorber 3 abgezogene beladene Koks 10 wird zur Einbettung der grünen Elektroden 7 in die Kammern 5 eines Elektrodenofens 1 eingebracht. Dort wird der Koks 10 bei einer Temperatur von ca. 1000°C während des Backvorganges regeneriert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 0472605 B1 [0003]
    • - EP 1593909 A2 [0005]
    • - DE 3210682 A1 [0019]
    • - DE 3344571 C2 [0020]

Claims (27)

  1. Verfahren zur Reinigung des Abgasstromes (11), der bei der Herstellung von Kohlenstoffelektroden entsteht, bei der die grünen, bitumenhaltigen Elektroden (7) nach dem Ummanteln mit Koks (10) in den Kammern (5) eines Ofens (1) einem Backprozess unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrom (11) einer regenerativen thermischen Nachverbrennungsanlage (2) zugeführt wird, die wenigstens zwei eine Wärmespeichermasse enthaltende, durch eine Brennkammer (21) miteinander verbundene Regeneratoren (14, 15, 16) umfasst, denen wechselweise das Abgas (11) zugeführt bzw. das in der Brennkammer (21) nachverbrannte Rohgas entnommen wird, welches zur Entfernung der darin verbliebenen Schadstoffe einem Adsorber (3) zugeführt wird, der Koks (10) als Adsorptionsmittel enthält, wobei der mit den Schadstoffen beladene, dem Adsorber (3) entnommene Koks (10) zum Ummanteln der grünen Elektroden (10) verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Koks (10) eine mittlere Teilchengröße von 4 bis 25 mm aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Backprozess bei einer Temperatur zwischen 800 und 1100°C durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmespeichermasse prismatische keramische Wärmespeicherkörper (17, 18, 19) mit zur Prismenhauptachse im Wesentlichen parallelen und im Wesentlichen gradlinig verlaufenden Kanälen verwendet werden.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der thermischen Nachverbrennungsanlage (2) 92 bis 96 Gew.-% der in dem Abgasstrom (11) enthaltenen polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe entfernt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Nachverbrennungsanlage (2) austretende nachverbrannte Rohgas vor dem Eintritt in den Adsorber (3) abgekühlt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abkühlung auf 70 bis 100°C erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohgas zur Abkühlung Frischluft zugemischt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Koks (10) in dem Adsorber (3) als Wanderbett ständig bewegt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nachverbrannte Rohgas in den Koks (10) in dem Adsorber (3) durch eine Vielzahl von in dem Adsorber (3) in der Höhe versetzt angeordneten Kanälen (32) eintritt, und das Reingas über eine Vielzahl von Kanälen (33), die in dem Koks (10) zwischen den Kanälen (32) zum Rohgaseintritt angeordnet sind, austritt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schütthöhe (H) des Kokses (10) zwischen den Kanälen (32) zum Rohgaseintritt und den jeweils benachbarten Kanälen (33) zum Reingasaustritt mindestens 300 mm, vorzugsweise 400–800 mm beträgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hergestellten Elektroden als Elektroden für Lichtbogenöfen oder zur Schmelzflusselektrolyse bei der Aluminiumherstellung verwendet werden.
  13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Ofen (1), in dem die grünen, bitumenhaltigen Elektroden (7) nach dem Ummanteln mit Koks (10) einen Backprozess unterworfen werden und der eine Absaugeinrichtung (12) aufweist, einer Abgasleitung (13) für den aus dem Ofen (1) abgesaugten Abgasstrom (11), einer regenerativen thermischen Nachverbrennungsanlage (2), an die die Abgasleitung (13) angeschlossen ist und die wenigstens zwei eine Wärmespeichermasse enthaltende, durch eine Brennkammer (21) miteinander verbundene Regeneratoren (14, 15, 16) aufweist, denen wechselweise der Abgasstrom (11) zugeführt bzw. das in der Brennkammer (21) nachverbrannte Rohgas entnommen wird, einer Rohgasleitung (23) für das aus der regenerativen thermischen Nachverbrennungsanlage (2) austretende Rohgas, einen Koks (10) enthaltenden Adsorber (3) mit einem Rohgaseintritt (26), an den die Rohgasleitung (23) angeschlossen ist, und der einen Reingasaustritt (27) für das Reingas nach Durchströmen des Kokses (10) aufweist, und eine Einrichtung zur Zufuhr des schadstoffbeladenen Kokses (10) von dem Adsorber (3) zu dem Ofen (1).
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Koks (10) in dem Adsorber (3) eine Vielzahl von in dem Adsorber (3) in der Höhe versetzt angeordneten Kanälen (32) aufweist, in die das Rohgas über den Sammler (26) eintritt, und eine Vielzahl von Kanälen (33), die in dem Koks (10) zwischen den Kanälen (32) angeordnet sind, über die das Reingas in den Sammler (27) austritt.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (32) für den Rohgaseintritt und die Kanäle (33) für den Reingasaustritt als Kaskaden angeordnet sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (32, 33) durch dachförmige Einbauten (35) gebildet sind.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schenkel der dachförmigen Einbauten (35) einen Winkel α von höchstens 50° einschließen.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Koksfüllung (10) des Adsorbers (3) zwischen den Kanälen (32, 33) stabförmige Einbauten (36) vorgesehen sind.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Einbauten (36) einen Durchmesser von 10 bis 20 mm aufweisen.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Einbauten (36) einen Abstand von 100 bis 400 mm voneinander aufweisen.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Adsorber (3) von oben mit Koks (10) befüllbar ist und unten einen Austrag für den mit Schadstoffen belasteten Koks (10) aufweist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrag durch eine Austragsschnecke (31) fallweise kombiniert mit einer Zellenradschleuse gebildet wird.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zufuhr des mit Schadstoffen beladenen Kokses (10) von dem Adsorber (3) zu dem Ofen (1) eine an den Austrag des Adsorbers (3) angeschlossene pneumatische Förderleitung (37) aufweist.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zufuhr des mit den Schadstoffen belasteten Kokses (10) von dem Adsorber (3) zu dem Ofen (1) einen Zwischenbehälter (4) aufweist.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbehälter (4) außerdem mit frischem Koks und/oder mit dem Koks befüllbar ausgebildet ist, der nach dem Backprozess von den Elektroden (7) entfernt wird.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinrichtung (12) durch einen Abzug am Ofen (1) und ein Gebläse (24) in der Abgasleitung (13) und/oder der Rohgasleitung (23) und/oder der Reingasleitung (30) gebildet wird.
  27. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an die Rohgasleitung (23) eine Leitung (25) zur Frischluftzufuhr angeschlossen ist.
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