DE102009050731A1

DE102009050731A1 - Anlage zur Herstellung eines für die Verkokung geeigneten Kohlekuchens

Info

Publication number: DE102009050731A1
Application number: DE102009050731A
Authority: DE
Inventors: Norbert Holl
Original assignee: Outotec Oyj
Current assignee: Metso Outotec Oyj
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2011-04-28
Also published as: CA2777886C; CA2777886A1; US9790430B2; US20120211345A1; JP2013508518A; CN102597171B; WO2011050918A1; KR20120099030A; EP2494005A1; RU2537015C2; JP5683596B2; CN102597171A; KR101710742B1; RU2012121716A; EP2494005B1

Abstract

Um eine Anlage zur Herstellung eines für die Verkokung geeigneten Kohlekuchens zu schaffen, der im Prinzip beliebige Formate, aber insbesondere großformatigen Koksofenkammern angepasst auch sehr große Formate haben kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zur Rüttelverdichtung körniger Rohkohlemassen wenigstens eine Rüttelstation (10 bzw. 16) mit Schubtisch-Rüttelmaschine mit schwingfähig gelagertem Rütteltisch anzuordnen, auf den ein mit einer Charge der Rohkohlemasse zu befüllender Formkasten spannbar ist, wobei die nacheinander rüttelverdichteten quaderförmigen Kohleblöcke stapelbar sind und eine Transporteinrichtung den aus einer Vielzahl von Kohleblöcken zusammensetzbaren Kohlekuchen in eine leere Koksofenkammer zum Zwecke der Verkokung und Koksherstellung einbringt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung eines für die Verkokung geeigneten und mit Einsatz der Rüttelverdichtung entstandenen Kohlekuchens zwecks nachfolgender Beschickung einer Koksofenkammer.
Bei der Herstellung von Koks wird Kohle in den Kammern eines Koksofens unter Luftabschluss erhitzt und entgast. Zur Verbesserung der Koksqualität ist es bekannt, die zu verkokende Kohle zu einem Kohlekuchen zu verdichten, der anschließend in eine leere Koksofenkammer eingeschoben wird.
Zur Kohleverdichtung sind maschinelle Stampfeinrichtungen bekannt, mit mehreren nebeneinander angeordneten und über die Länge einer Stampfform verteilten vertikalen Stampferstangen, deren untere Enden plattenförmige Stampferfüße tragen. Dabei werden die Stampferstangen über spezielle Hubeinrichtungen z. B. angedrückte Nockenscheibenpaare angehoben und dann frei fallen gelassen, so dass die in die Stampfform eingefüllte Schüttkohleschicht von den Stampferfüßen wie mit Fallhämmern verdichtet wird.
Aus der DE 31 45 344 C ist eine Stampfeinrichtung bekannt, bei der zur Kohleverdichtung nicht die potentielle Energie frei fallender Stampfer ausgenutzt wird, sondern durch jeweils einen auf die Stampferstangen einwirkenden Rüttler wird auf die Stampferfüße Rüttelenergie übertragen. Auch hierbei muss Schicht für Schicht der Kokskohle nacheinander verdichtet werden, d. h. in die Stampfform muss wechselweise mehrmals eine Schüttkohleschicht eingebracht und dann anschließend durch Stampfen verdichtet werden, um einen Kohlekuchen mit über die Kuchenlänge und Kuchenbreite einigermaßen gleichmäßig verteilter Dichte erzeugen zu können. So mussten in Stampfermaschinen bisher z. B. fünf Kohleschichten mit z. B. 20 cm Höhe nacheinander übereinanderliegend gestampft werden, um auf eine Höhe des gestampften Kohlekuchens von z. B. 1,0 m zu kommen. Abgesehen davon stören die Stampferfüße das gleichmäßige Befüllen der Stampfform mit Kohlenrasse.
Bereits in der deutschen Patentschrift Nr. 292 336 des Kaiserlichen Patentamts, ausgegeben am 2. Juni 1916, ist vorgeschlagen worden, Kohle vor ihrer Verkokung nicht durch Stampfen, sondern stattdessen durch Rütteln in einer Rüttelmaschine zu verdichten, die dort aber nicht spezifiziert ist. Dieser Gedanke ist von der Fachwelt nicht aufgegriffen und in die Praxis umgesetzt worden. Stattdessen ist zum Thema Rüttelverdichten von zu verkokender Kohle aus der DE 10 2005 031 188 B ein Vorschlag bekannt geworden, durch Löcher in der Decke einer Koksofenkammer einen an einem Seil aufgehängten Rüttler als aktives Vibrationselement einzuführen, das nacheinander Schicht für Schicht der in die Ofenkammer eingefüllten Schüttkohle verdichten soll. Eine Realisierung dieses Vorschlages dürfte Schwierigkeiten bereiten, schon deshalb, weil das Herausziehen des Rüttlers jeweils aus einer bereits rüttelverdichteten verfestigten Kohleschicht insbesondere beim Einsatz eines Bindemittels nicht einfach sein wird.
Schließlich wendete sich die Fachwelt vom Gedanken der Rüttelverdichtung von zu verkokender Kohle gemäß der DE 10 2004 056 564 A ganz ab, denn dort wird nicht eine Rüttelmaschine, sondern eine hydraulische Pressvorrichtung zur Herstellung eines horizontal liegenden Kohlepresskuchens zwecks nachfolgender Verkokung vorgeschlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Herstellung eines für die Verkokung geeigneten Kohlekuchens zu schaffen, der im Prinzip beliebige Formate, aber insbesondere großformatigen Koksofenkammern angepasst auch sehr große Formate haben kann und der trotzdem eine über die Kuchenlänge und Kuchenbreite möglichst gleichmäßig verteilte hohe Dichte aufweist, und zwar mit Einsatz der rationell und betriebssicher arbeitenden Rüttelverdichtung, ohne verschleißanfällige und keine hohen Durchsatzleistungen erlaubende Stampfeinrichtungen einsetzen zu müssen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird zur Herstellung des Kohlekuchens wenigstens eine Schubtisch-Rüttelmaschine verwendet, auf deren Rütteltisch ein Formkasten spannbar ist, in welchen nach Einfüllung einer Charge der Rohkohlemasse ein Deckgewicht einbringbar ist. Im Raum zwischen der Oberseite des Rütteltisches und der Unterseite des Deckgewichts wird die Rohkohlemasse durch Rüttelverdichtung zu einem Kohleblock bestimmter Dichte und Höhe abgeformt. Nach Anhebung des Formkastens meist rechteckigen Querschnitts wird der entsprechend quaderförmige rüttelverdichtete Kohleblock mittels eines Ausstoßers vom Rütteltisch abgeschoben.
Die zu verdichtende Rohkohlemasse wird im Formkasten beim Betrieb der Rüttelmaschine, d. h. im Betrieb des mit dem Rütteltisch in Verbindung stehenden Schwingantriebs wie z. B. Unwuchtantriebs in vertikale Schwingungen versetzt, während das Deckgewicht von oben in den Formkasten auf die Kohlemasse gepresst wird. Durch die vertikalen Vibrationen hebt das Deckgewicht immer wieder von der Oberfläche des sich verdichtenden Kohleblocks ab und presst mit bestimmter Schlagfrequenz und Schlagintensität auf die Kohleblockoberseite. Die Verdichtung der Rohkohlemasse geschieht erfindungsgemäß also sowohl durch Rütteln als auch gleichzeitig in Kombination durch Stampfen, wodurch ein besonders hoher Ausstoß an gleichmäßig hoch verdichteten Kohleblöcken bzw. hoher Ausstoß an Kohlekuchen ermöglicht wird, der danach im Koksofen zu einem sehr gleichmäßigen Koks entsprechend hoher Qualität verkokt werden kann.
Die erfindungsgemäß nacheinander rüttelverdichteten Kohleblöcke sind nebeneinander und/oder übereinander stapelbar, und mit Einsatz einer Transporteinrichtung wie verfahrbaren Palette, Hubeinrichtung etc. kann aus einer Vielzahl von rüttelverdichteten quaderförmigen Kohleblöcken ein zur Verkokung geeigneter Kohlekuchen beliebigen Formats zusammengesetzt werden, z. B. mit dem Format Länge 14,0 m, Breite 4,0 m, Höhe 1,3 bis ca. 1,45 m, geeignet zur Beschickung eines entsprechend großen Horizontalkammer-Koksofens.
Die einzelnen Kohleblöcke des Kohlekuchens müssen jeweils gleiche Abmessungen, vor allem die gleiche Höhe und die gleiche Dichte haben. Diese Forderung erfüllt der erfindungsgemäß vorgesehene Einsatz wenigstens einer Schubtisch-Rüttelmaschine, die sich samt Peripheriegeräten als betriebssicher arbeitende Einrichtung in einem ganz anderen Technologiezweig seit Jahrzehnten gut bewährt hat, nämlich bei der Abformung von Anoden und/oder Kathoden aus einer heißen Mischung von Petrolkoks und Pech, um mit Einsatz solcher rüttelverdichteten Anoden/Kathoden durch Schmelzflusselektrolyse in Elektrolysezellen metallisches Aluminium erzeugen zu können, siehe z. B. Broschüre „Anode vibrating compactor" der Firma Outotec GmbH, Cologne/Germany, 2007.
Muss die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung eines rüttelverdichteten Kohlekuchens diesen in einen Horizontalkammer-Koksofen einbringen, so kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein Stapelschieber den aus einer Vielzahl von rüttelverdichteten Kohleblöcken zusammengesetzten Kohlekuchen seitlich in die entsprechende Koksofenkammer einschieben. Es wäre aber auch möglich, insbesondere bei einem Vertikalkammer-Koksofen, einen aus einer Vielzahl von rüttelverdichteten Kohleblöcken übereinander gestapelten Kohlekuchen mit Einsatz einer Hubeinrichtung von oben in die entsprechende Koksofenkammer einzubringen.
Zur Steigerung der Kapazität der erfindungsgemäßen Anlage, ausgedrückt z. B. durch die Anzahl der pro Zeiteinheit hergestellten rüttelverdichteten Kohleblöcke, kann zu beiden Seiten des Rütteltisches der Schubtisch-Rüttelmaschine eine Rohmassen-Füllstation angeordnet sein, wobei der Rütteltisch mit aufgespanntem Formkasten zwischen beiden sich gegenüberliegenden Füllstationen hin- und herpendeln kann, d. h. während an einer Füllstation der Formkasten gerade mit einer Charge an Rohkohlemasse befüllt wird, wird an der anderen Füllstation bereits die nächste Charge zur Befüllung des Formkastens vorbereitet.
Bei der erfindungsgemäßen Rüttelmaschinenanlage wird der jeweils fertig rüttelverdichtete Kohleblock mittels eines Ausstoßers vom Rütteltisch auf eine Unterlage wie Palette geschoben, und zwar in einer Richtung quer zur Pendelbewegung des Rütteltisches, wonach der Stapelschieber den Kohleblock auf seiner Unterlage um wenigstens die Länge des Kohleblocks in Richtung zu der zu beschickenden Koksofenkammer weiterschiebt.
Zur noch weiteren Steigerung der Kapazität der erfindungsgemäßen Anlage kann der aus der Rüttelstation mit den zwei sich gegenüberliegenden Füllstationen bestehenden Maschineneinheit spiegelbildlich gegenüberliegend an der anderen Seite der die Kohleblöcke aufnehmenden Unterlage wie Palette eine weitere Maschineneinheit angeordnet sein, d. h. dass dann insgesamt zwei Rüttelstationen und vier Füllstationen vorhanden sind, deren Arbeitsrhythmus synchron gesteuert werden kann. Mit einer solchen quasi Doppeltandem-Rüttelanlage kann die Anzahl der pro Zeiteinheit abzuformenden rüttelverdichteten Kohleblöcke verdoppelt werden, und es sind damit auch sehr große Breiten des aus den einzelnen Blöcken zusammenzusetzenden Kohlekuchens möglich.
Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
1 in Draufsicht die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung eines für die Verkokung geeigneten Kohlekuchens zwecks nachfolgender Beschickung einer Koksofenkammer, und
2 in etwas verkleinertem Maßstab die Draufsicht auf einen Kohlekuchen, der aus insgesamt 20 rüttelverdichteten Kohleblöcken zusammengesetzt ist, die jeweils in der Anlage gemäß 1 hergestellt worden sind.
Die Anlage gemäß 1 weist eine erste Maschineneinheit auf, mit einer ersten Rüttelstation 10, die einen schwingfähig gelagerten mit einem Schwingantrieb in Verbindung stehenden Rütteltisch aufweist, auf den ein in der Regel rechteckiger Formkasten spannbar ist, in welchen nach Befüllung mit einer Charge an zu verdichtender Rohkohlemasse ein Deckgewicht einbringbar ist. Der oben und unten offene Formkasten hat eine Länge x von z. B. 1,4 m und eine Breite y von z. B. 2,0 m. Nach seiner Abformung wird der zwischen Rütteltisch und Deckgewicht rüttelverdichtete quaderförmige 1,4 m lange und 2,0 m breite und z. B. 1,45 m hohe Kohleblock nach Anheben des Formkastens auf eine Unterlage wie Palette abgeschoben, und zwar mittels eines Ausstoßers 11, dessen Bewegungsrichtung senkrecht zum Schubweg 12, 13 des Schubtisches der Rüttelmaschine liegt.
Zu beiden Seiten des Rütteltisches der Rüttelstation 10 ist je eine Rohmassen-Füllstation 14, 15 angeordnet, wobei der Rütteltisch mit aufgespanntem Formkasten zwischen beiden Füllstationen 14, 15 hin- und herpendeln kann, d. h. während an der Füllstation 14 der Formkasten gerade mit einer Charge an Rohkohlemasse befüllt wird, wird an der anderen Füllstation 15 bereits die nächste Charge zur Befüllung des Formkastens vorbereitet.
Gemäß Ausführungsbeispiel der 1 ist zu der aus der ersten Rüttelstation 10 mit den zwei sich gegenüberliegenden Füllstationen 14, 15 bestehenden ersten Maschineneinheit spiegelbildlich gegenüberliegend an der anderen Seite der die abgeformten Kohleblöcke aufnehmenden Unterlage wie Palette eine zweite Maschineneinheit angeordnet, so dass dann insgesamt zwei Rüttelstationen 10 und 16 und vier Füllstationen 14, 15 und 17, 18 vorhanden sind. Mit 19 ist der Kohleblock-Ausstoßer für die Rüttelstation 16 angezeigt. Man erkennt, dass die beiden Ausstoßer 11 und 19 jeweils einen fertig rüttelverdichteten Kohleblock der Länge x und Breite y zu einem Block-Paar zusammenschieben, das dann ein Blockformat x = 1,4 m und 2 mal y = 4,0 m ergibt. Dieses Kohleblock-Paar wird dann gemeinsam von einem Stapelschieber 20 um wenigstens die Länge x des Block-Paars in Richtung der zu beschickenden Koksofenkammer weitergeschoben, und es wird Platz gemacht für ein neues Paar rüttelverdichteter Kohleblöcke.
2 zeigt in Draufsicht den Kohlekuchen 21, der aus zehn Paaren von in der Anlage der 1 hergestellten rüttelverdichteten Kohleblöcken jeweils der Länge x = 1,4 m und Breite y = 2,0 m zusammengeschoben worden ist, d. h. der aus insgesamt 2 mal 10 = 20 Kohleblöcken zusammengesetzte in eine leere Koksofenkammer einzuschiebende Kohlekuchen 21 hat dann ein Format mit einer Länge von 14 m, einer Breite von 4,0 m und eine Höhe bzw. Dicke von 1,45 m, und er hat eine über die Länge und Breite des Kohlekuchens gleichmäßig verteilte Dichte von z. B. größer 1,14 t/m³.
Die in der körnigen Rohkohlemasse enthaltene natürliche Feuchte von ca. 6% kann als Bindemittel genügen, um den durch Rüttelverdichtung abzuformenden Kohleblöcken eine genügend hohe Stabilität zu verleihen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den zu verdichtenden Rohkohlemassen ein eigenes geeignetes Bindemittel wie z. B. Pech zuzumischen. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die zu verdichtenden Rohkohlemassen sowie ggf. ein Bindemittel zu einer heißen Mischung aufzubereiten und diese dann in der/den Rüttelmaschinen zu sehr stabilen Kohleblöcken abzuformen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3145344 C [0004]
DE 292336 [0005]
DE 102005031188 B [0005]
DE 102004056564 A [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Broschüre „Anode vibrating compactor” der Firma Outotec GmbH, Cologne/Germany, 2007 [0012]

Claims

Anlage zur Herstellung eines für die Verkokung geeigneten und mit Einsatz der Rüttelverdichtung entstandenen Kohlekuchens zwecks nachfolgender Beschickung einer Koksofenkammer, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) zur Rüttelverdichtung körniger Rohkohlemassen ist wenigstens eine Rüttelstation (10 bzw. 16) mit Schubtisch-Rüttelmaschine mit schwingfähig gelagertem Rütteltisch angeordnet, auf den ein Formkasten spannbar ist, in welchen nach Rohmassenbefüllung ein Deckgewicht einbringbar ist b) nach Abformung eines rüttelverdichteten Kohleblocks stößt diesen ein Ausstoßer (11 bzw. 19) vom Rütteltisch c) die nacheinander rüttelverdichteten Kohleblöcke sind stapelbar, und eine Transporteinrichtung bringt den aus einer Vielzahl von Kohleblöcken zusammensetzbaren Kohlekuchen in eine leere Koksofenkammer ein.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung unter Einsatz eines Stapelschiebers (20) den aus einer Vielzahl von rüttelverdichteten Kohleblöcken zusammengesetzten Kohlekuchen (21) seitlich in die Koksofenkammer einschiebt.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung unter Einsatz einer Hubvorrichtung den aus einer Vielzahl von rüttelverdichteten Kohleblöcken gestapelten Kohlekuchen von oben in die Koksofenkammer einbringt.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten des Rütteltisches der Rüttelmaschine eine Rohmassen-Füllstation (14, 15 bzw. 17, 18) angeordnet ist und dass der Rütteltisch mit aufgespanntem Formkasten zwischen beiden sich gegenüberliegenden Füllstationen pendelnd gelagert ist, wobei in der Mitte des Rütteltisch-Schubweges (12, 13) die Rüttelstation (10 bzw. 16) der Rüttelmaschine angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung des Ausstoßers (11 bzw. 19) zum Ausstoßen des in der Rüttelstation (10 bzw. 16) abgeformten rüttelverdichteten Kohleblocks senkrecht zur Pendelbewegung des Rütteltisches der Rüttelmaschine liegt.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung des Kohleblock-Stapelschiebers (20) parallel zur Pendelbewegung des Rütteltisches der Rüttelmaschine liegt.
Anlage nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoßer (11 bzw. 19) den fertig rüttelverdichteten Kohleblock vom Rütteltisch auf eine Unterlage wie Palette schiebt, wonach der Stapelschieber (20) den Kohleblock auf seiner Unterlage um die Länge (x) des Kohleblocks weiterschiebt.
Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu der aus der Rüttelstation (10) mit den zwei sich gegenüberliegenden Füllstationen (14, 15) bestehenden Maschineneinheit spiegelbildlich gegenüberliegend an der anderen Seite der die Kohleblöcke aufnehmenden Unterlage wie Palette eine weitere Maschineneinheit angeordnet ist, d. h. dass insgesamt zwei Rüttelstationen (10, 16) und vier Füllstationen (14, 15 und 17, 18) vorhanden sind, deren Arbeitstakte synchron gesteuert sind.