DE102012019746B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung einer Mehrzahl an Dampf- oder Heißwasserströmen in einer Koksofenbank - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Mehrzahl an Dampf- oder Heißwasserströmen in einer Koksofenbank, welche aus einem Wärmetauscher mit einem integrierten Abgasventil aufgebaut ist, und welche an einem einzelnen Koksofen einer Koksofenbank angeordnet ist, durch die sich der Abgasmengenstrom eines Koksofens regeln lässt, und gleichzeitig durch den Wärmetauscher Dampf erzeugt werden kann. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Erzeugung einer Mehrzahl an Dampf- oder Heißwasserströmen in einer Koksofenbank, durch welches die Dampf- oder Heißwasserströme an den einzelnen Koksöfen einer Koksofenbank des Typs „Heat-Recovery” erzeugt werden, indem die Abgase jedes einzelnen Koksofens durch einen Wärmetauscher geführt werden, welcher mit einem regelbaren Abgasventil ausgestattet ist, so dass die Abgasströme der einzelnen Koksöfen regelbar sind und der Abgasdruck auf einem gleichbleibenden Wert gehalten werden kann, während gleichzeitig eine Dampferzeugung an jedem einzelnen Koksofen mit einem regelbaren Dampfmengenstrom erfolgt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Mehrzahl an Dampf- oder Heißwasserströmen in einer Koksofenbank, welche aus einem Wärmetauscher mit einem integrierten Abgasventil aufgebaut ist, und welche an einem einzelnen Koksofen einer Koksofenbank angeordnet ist, durch die sich der Abgasmengenstrom eines Koksofens regeln lässt, und gleichzeitig durch den Wärmetauscher Dampf erzeugt werden kann. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Erzeugung einer Mehrzahl an Dampf- oder Heißwasserströmen in einer Koksofenbank, durch welches die Dampf- oder Heißwasserströme an den einzelnen Koksöfen einer Koksofenbank des Typs „Heat-Recovery” erzeugt werden, indem die Abgase jedes einzelnen Koksofens durch einen Wärmetauscher geführt werden, welcher mit einem regelbaren Abgasventil ausgestattet ist, so dass die Abgasströme der einzelnen Koksöfen regelbar sind und der Abgasdruck auf einem gleichbleibenden Wert gehalten werden kann, während gleichzeitig eine Dampferzeugung an jedem einzelnen Koksofen mit einem regelbaren Dampfmengenstrom erfolgt.
• Die Verkokung von Kohle erfolgt im Stand der Technik in Koksöfen, welche in einer Koksofenbank oder in einer Koksofenbatterie angeordnet sind. Die Anordnung der Koksöfen kann dabei in einer beliebigen Anzahl erfolgen und wird so vorgenommen, dass sich über die Gesamtzahl der Koksöfen über alle Verkokungszyklen eine möglichst gute Vergleichmäßigung der Erzeugung des Abgases und des Hauptproduktes Koks und der Nebenprodukte erreichen lässt. Als Nebenprodukte sind insbesondere das Verkokungsgas und das Abgas zu nennen, welche in jeder Koksofenbank oder Koksofenbatterie in unterschiedlichen Mengen erhalten werden. Die Verkokung von Kohle erfolgt in Koksöfen in Zyklen, welche aus den Verfahrensschritten Beladung – Verkokung und Entladung gebildet werden. Abhängig von der eingesetzten Kohlesorte dauert ein Verkokungszyklus 16 bis 192 Stunden.
• Bei der Verkokung entsteht abhängig von der eingesetzten Kohlesorte eine bestimmte Menge an Verkokungsgas, welches je nach Bauart der Koksöfen zur Weiterverarbeitung aufgefangen oder zur Beheizung des Koksofens verbrannt wird. Die Weiterverarbeitung von Koksofengas kann für verschiedene Zwecke sinnvoll sein, und erfordert eine Regelung des Druckes in der Koksofenkammer. Das Verkokungsgas wiederum kann zu verschiedenen Folgeprodukten weiterverarbeitet werden, wozu Ammoniak, Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe und Schwefelverbindungen gehören. Die Beheizung erfolgt dann mit einem Fremdgas, wodurch sich der Verkokungsvorgang gut regeln lässt. Ausführungsformen für einen Koksofen mit einer Weiterverwendung des Verkokungsgases lehren die Patentschriften EP 0 649 455 B1 und DE 26 54 187 C3 .
• An vielen Standorten ist jedoch für das aufgefangene Verkokungsgas und die Folgeprodukte kein Bedarf vorhanden, während man gleichzeitig aus wirtschaftlichen Gründen auf die Beheizung mit einem Fremdgas verzichten will. Hierzu lassen sich Koksöfen einsetzen, welche das bei der Verkokung entstehende Verkokungsgas zur Beheizung nutzen, indem das Verkokungsgas mit zugeführter Luft oder einem zugeführten sauerstoffangereichertem Gas verbrannt wird, und durch die Verbrennungswärme der zur Verkokung vorgesehene Kohlekuchen beheizt wird. Koksöfen dieser Bauart werden „Non-Recovery”-Koksöfen genannt und produzieren nach der Beheizung ein Abgas, welches von umweltschädlichen Verbindungen gereinigt und in die Atmosphäre abgegeben werden kann. Abhängig von der eingesetzten Kohlesorte ist man dann nicht mehr von zugeführtem Fremdgas abhängig. Ausführungsformen für Koksöfen der Bauart „Non-Recovery” lehren die Patentschriften US 4 344 820 A , US 4 287 024 A , US 5 114 542 A , GB 1 555 400 A und CA 2 052 177 C .
• Beim Betrieb von Koksöfen der genannten Bauart „Non-Recovery” ist man wie beim Betrieb der konventionellen Koksöfen, bei denen das Koksofengas aufgefangen und weiterverarbeitet wird, bestrebt, eine möglichst gleichmäßige Beheizung des zur Verkokung vorgesehenen Kohlekuchens zu erreichen, indem dieser von möglichst allen Seiten beheizt wird. Hierzu wird bei der Beladung der Koksöfen die Koksofenkammer nur teilweise befüllt, so dass über dem Kohlekuchen ein Gasraum zur Beheizung freibleibt. Dieser Gasraum wird auch Primärheizraum genannt. Der Primärheizraum wird im Betrieb mit Verbrennungsluft beaufschlagt, welche unterstöchiometrisch dosiert wird, so dass das Verkokungsgas nur teilweise verbrennt. Das teilweise verbrannte Verkokungsgas wird dann über Verkokungsgaskanäle, welche in den meisten Ausführungsformen in den seitlichen Wänden der Koksofenkammern als sogenannte „downcomer”-Kanäle untergebracht sind, in einen weiteren Verbrennungsraum unterhalb der Koksofenkammern geleitet, wo das teilweise verbrannte Verkokungsgas aus dem Primärheizraum mit einer überschüssigen Menge an Verbrennungsluft vollständig verbrannt wird. Dieser Verbrennungsraum unterhalb der Koksofenkammer wird auch Sekundärheizraum genannt. Durch diese stufenweise Verbrennung des Verkokungsgases wird der Kohlekuchen im Koksofen von allen Seiten gleichmäßig beheizt.
• Zur Durchführung der stufenweisen Verbrennung des Verkokungsgases in einem Primärheizraum und einem Sekundärheizraum ist eine geregelte Luftzuführung von wesentlicher Bedeutung. Aus diesem Grund existieren im Stand der Technik Verfahren und Vorrichtungen, um den Zutritt der Verbrennungsluft in den Primärheizraum und den Sekundärheizraum genau zu regeln. Eine Ausführungsform zur Regelung des Eintritts von Verbrennungsluft in den Primärheizraum einer Koksofenkammer lehrt die WO 2010/102 707 A1 . Ein Koksofen kann bis zu 30 Primärluftöffnungen aufweisen. Eine Ausführungsform der Regelung des Eintritts von Verbrennungsluft in den Sekundärheizraum einer Koksofenkammer lehrt die WO 2010/034 383 A1 . Ein Koksofen kann bis zu 20 Sekundärluftöffnungen aufweisen. Eine Ausführungsform zur gleichzeitigen Regelung des Eintritts von Verbrennungsluft in den Primär- und Sekundärheizraum einer Koksofenkammer lehrt die WO 2007/057 076 A1 .
• Das Verkokungsgas wird in der Regel nach der vollständigen Verbrennung in dem Sekundärheizraum aus diesem ausgeführt und in einen Abgassammelkanal geführt. Das so erhaltene Abgas wird dabei mit einer hohen Temperatur abgegeben, da die Verkokung innerhalb der Koksofenkammer bei Temperaturen von 800 bis 1500°C abläuft. Da die Menge des abgegebenen Abgases eines Koksofens über die Zeit während der Verkokung beträchtlich ist, und Koksofenkammern in der Regel in einer Vielzahl zu Koksofenbänken zusammengefasst werden, wird eine erhebliche Mengen an heißem Abgas abgegeben. Aus diesem Grund wird in den meisten Ausführungsformen zur Verbesserung der wirtschaftlichen Leistung einer Koksofenbank die fühlbare Wärme des Abgases mit einer Wärmerückgewinnungseinheit durch Umwandlung in Sekundärenergie zurückgewonnen. Koksöfen, in denen die fühlbare Wärme des Abgases durch Umwandlung in Sekundärenergie zurückgewonnen wird, werden auch „Heat-Recovery”-Koksöfen genannt. Die Rückgewinnung der fühlbaren Wärme des Abgases ist insbesondere dann lohnenswert, wenn mehrere Koksöfen zu einer Koksofenbank zusammengefasst werden.
• Koksöfen des Typs „Non-Recovery” oder „Heat-Recovery”, die zu einer Mehrzahl zusammengefasst werden, werden auch Koksofenbänke genannt. Koksöfen des konventionellen Typs, die zu einer Mehrzahl zusammengefasst werden, werden auch Koksofenbatterien genannt. Die Abführung des Abgases eines Koksofens des Typs „Non-Recovery” oder „Heat-Recovery” erfolgt typischerweise durch einen Abgaskanal, welcher das vollständig verbrannte Abgas aus dem Sekundärheizraum ausführt und in einen Abgassammelkanal führt.
• Ausführungsformen von Koksofenbänken zur Zurückgewinnung der fühlbaren Wärme des Abgases sind im Stand der Technik bekannt. Die US 5 968 320 A beschreibt eine Vorrichtung zum Transport und zur Verbrennung eines Koksofenrohgases unter Unterdruck, um aus der Verbrennungsenergie Dampf zu gewinnen, wobei die Vorrichtung aus gewöhnlichen Koksöfen mit Abgaskanälen besteht, welche in einen Abgassammelkanal führen, wo die Koksofengase durch eine Flüssigkeitsbehandlung gekühlt werden, und zu einem Dampfkessel mit Brenner geführt werden, wo diese verbrannt werden, und die verbrannten Abgase dann durch Anlegen eines eingestellten Unterdrucks aus dem Boiler gesaugt werden, und auf diese Weise Dampf erzeugt wird, welcher zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden kann.
• Die DE 37 01 875 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie, wobei die Kohle in einem regeneratorlosen Koksofen mit einer Verkokungskammer und mit einer zu einem Heizzug unterhalb der Verkokungskammer führenden Gasleitung erhitzt wird, während ein Unterdruck in der Verkokungskammer aufrechterhalten wird, und wobei Luft in die Verkokungskammer und in die Gasleitung jeweils nur in solcher Menge eingeleitet wird, dass eine reduzierende Atmosphäre nicht nur in der Verkokungskammer, sondern auch im Heizzug aufrechterhalten wird, wobei weiter die noch brennbare Stoffe enthaltenden heißen Verbrennungsgase aus dem Heizzug in eine Abgasbrennkammer geleitet werden, in welcher die brennbaren Stoffe mit Luftüberschuss bei einer Temperatur verbrannt werden, welche die Bildung von Stickoxiden aus in den Verbrennungsgasen enthaltenen Stickoxidbestandteilen auf ein Minimum verringert, und die heißen Verbrennungsgase, welche entschwefelt wurden, zu einer Dampfkesseleinrichtung weitergeleitet werden, in welcher Dampf durch Wärmeübertragung von den Verbrennungsgasen auf Speisewasser erzeugt und dieser Dampf zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet wird, wonach die Abgase in die Atmosphäre abgeführt werden.
• Die Rückgewinnung der Energie aus der fühlbaren Wärme des Abgases einer Koksofenbank wird in den meisten Fällen durch einen Dampfkessel durchgeführt. Das Koksofengas kann auch schon im Koksofen vollständig verbrannt werden und in einen Dampfkessel zur Zurückgewinnung der Wärme geführt werden. Hierzu wird das vollständig verbrannte Abgas aus den Sekundärheizräumen der Koksöfen über eine Abgasleitung ausgeführt und in eine Abgassammelleitung gegeben, welche die Abgase in den Dampfkessel führt. Eine Nachverbrennung ist hierbei nicht unbedingt erforderlich. Die Abgassammelleitung ist üblicherweise mit Querschnitten bis zu 20 m² ausgestattet und ist in der Regel mit einer entsprechend dicken Isolierschicht versehen, um den Wärmeverlust des heißen Abgases auf dem Weg zum Dampfkessel gering zu halten. Die Entfernung zwischen Koksofenbank und Wärmetauscher kann im Stand der Technik bis 60 Meter betragen, und unter- oder überquert die Koksofenbedienungsmaschinen, weshalb einem entsprechenden Wärmeverlust entgegengewirkt werden muss. Temperaturverlustwerte von mehr als 100°C müssen häufig dennoch in Kauf genommen werden.
• Bei der Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Abgases ist es in vielen Fällen ein Problem, dass die Verkokung zyklisch ausgeführt wird, so dass das Abgas während des Betriebes eines Koksofens nur während der Verkokung bereitgestellt wird. In den übrigen Verfahrensschritten während der Beladung und Entladung findet keine Produktion von heißem Abgas statt. Dadurch ist die Produktion von heißem Abgas in der Menge nicht gleichbleibend. Dies ist insbesondere dann ein Problem, wenn aus dem heißen Abgas Dampf erzeugt wird, welcher zur Gewinnung von Sekundärenergie eine Turbine antreibt, da diese mit einem gleichbleibenden Dampfmengenstrom versorgt werden muss. Es gibt deswegen im Stand der Technik Verfahrensschritte, welche eine Vergleichmäßigung des Abgasmengenstroms auch bei ungleichmäßiger Abgaserzeugung durch Zyklenwechsel oder Betriebsstörungen einer Koksofenbank zum Ziel haben.
• Die WO 2011/054 421 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von „Heat-Recovery”-Koksöfen, wobei mehrere Koksofenkammern zu einer Koksofenbank zusammengefasst sind, und die Koksofenbank über einen Rauchgaskanal oder über Rauchgaskanäle mit einem oder mehreren Boilern verbunden sind, wobei der Betrieb der Koksofenkammern periodisch unterbrochen wird, indem der Kokskuchen entfernt wird, und die einzelnen Koksofenkammern während der Unterbrechung des Betriebes mit mindestens einem fremd befeuerten Zusatzbrenner warmgehalten werden, so dass auch während der Unterbrechung des Betriebes ein heißes Rauchgas bereitgestellt wird, welches aus dem Rauchgas der Zusatzbrenner stammt, und der im Vergleich zum Normalbetrieb reduzierte Wärmestrom durch mindestens einen zusätzlichen Kompensationsbrenner kompensiert wird, welcher außerhalb der Koksofenkammern liegt, so dass der oder die Boiler mit einem im Vergleich zum Normalbetrieb gleichbleibenden Wärmestrom versorgt werden. Auf diese Weise können die Boiler, die typischerweise zur Erzeugung von Dampf genutzt werden, wirtschaftlich betrieben werden.
• Bei der Vergleichmäßigung des Abgasstroms für einen wirtschaftlichen Betrieb des Dampfkessels ist der Betreiber einer Koksofenbank häufig geneigt, die Fahrweise der Koksofenkammern so zu steuern, dass eine gleichmäßige Erzeugung von Abgas stattfindet, um Probleme beim Betrieb der Dampfturbine zu vermeiden. Dies ist insbesondere dann ein Problem, wenn die Luftzufuhr in die einzelnen Koksofenkammern gesteuert wird mit dem Ziel, eine möglichst gleichmäßige Mengenproduktion von Abgas zu erreichen. Dadurch wird die Verbrennung nicht optimal gesteuert, weil die weitere Zufuhr von Verbrennungsluft zwar die Menge des ausgestoßenen Abgases erhöht, nicht jedoch direkt die Verbrennung von Verkokungsgas beeinflusst, da diese auch von der Menge an ausgestoßenem Verkokungsgas abhängig ist, welche wiederum vom Verkokungsverlauf abhängt. Der Betreiber regelt die Luftzufuhr in den Koksofen also nicht mit dem erwünschten Ziel, die Verkokung zu steuern, um eine gute Koksqualität zu erhalten, sondern regelt ersatzweise und gezwungenermaßen die Luftzufuhr, um die Abgasproduktion und damit die Dampferzeugung zu steuern.
• Die Verbrennungsluft kann die Wärmeentwicklung in einem Koksofen nur bedingt steuern, da diese bei der Einleitung eine kühlere Temperatur als das Koksofengas besitzt, und vor der Verbrennung erst im Koksofen vollständig aufgeheizt werden muss, und die Verbrennung auch von der ausgestoßenen Menge an Verkokungsgas abhängt. Die ausgestoßene Menge an Verkokungsgas wiederum schwankt über die Zeit erheblich, woraus sich wiederum ungleichmäßige Abgasvolumenströme ableiten. Es ist deshalb nicht wie erwünscht möglich, durch Regelung der in einen Koksofen zugeführten Verbrennungsluft die Verkokung und die Koksqualität zu beeinflussen.
• Für den Betreiber von Koksöfen und Koksofenbänken wäre deshalb ein Verfahren sehr hilfreich, welches eine Regelung des Abgasvolumenstroms ohne Beeinflussung des Luftzustroms in eine Koksofenkammer vornimmt, und gleichzeitig einen gleichbleibenden Dampfmengenstrom, welcher unabhängig von der Verkokung in den Koksöfen ist, in die Turbine gewährleistet. Hierzu ist es naturgemäß erforderlich, den Abgasmengenstrom zu regeln, und in der Menge gleich halten zu können, um je nach Abgastemperatur eine gleichmäßige Dampfmenge zur Verfügung zu stellen. Auch sollte die Dampferzeugung möglichst direkt an den Koksöfen vorgenommen werden, um die erzeugte Dampfmenge besser beeinflussen zu können und um die hohen Temperaturverluste des Abgases auf dem Strömungsweg zum Dampfkessel zu vermeiden.
• Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine Regelung des Abgasmengenstroms nach Austritt des vollständig verbrannten Abgases aus einem einzelnen Koksofen durchführt, und gleichzeitig das heiße Abgas des Koksofens direkt dazu nutzt, einen Dampfmengenstrom in einem integrierten Wärmetauscher zu erzeugen. Dadurch wird als eigentliche Regelgröße die Regelung des Abgasmengenstroms durchgeführt, so dass diese gleichbleiben kann, und die Luftzufuhr in den betreffenden Koksofen nur an den Bedürfnissen der Verkokung und damit an der bereitgestellten Koksqualität ausgerichtet sein kann. Als Nebeneffekt erhält man durch den integrierten Wärmetauscher einen gleichbleibenden Dampfmengenstrom, dessen Wert nur durch die Temperatur des Abgases beeinflusst wird.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung, welche aus einem Wärmetauscher besteht, welcher in dem Abgaskanal zwischen dem Sekundärheizraum und dem Abgassammelsystem eines einzelnen Koksofens angeordnet ist, wobei dieser eine Vorrichtung zur Abgabe der Wärme des Abgases an Speisewasser durch indirekten Wärmetausch bildet, und in Gasflußrichtung hinter dem Wärmetauscher ein Ventil zur Dosierung oder Absperrung des Abgaskanals angeordnet ist, welches einem einzelnen Koksofen zugeordnet ist. Jedes einzelne Abgasventil besitzt somit einen integrierten Wärmetauscher.
• Ein positiver Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass der Dampfmengenstrom gegenüber der herkömmlichen Verfahrensweise vergleichsweise größer ist, da das Abgas durch die direkte Dampfumwandlung am Ofen ohne Transport durch Leitungen keinerlei Temperaturverlust in den Leitungen erfährt. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die durchströmten Dampfleitungen gegenüber den Abgasleitungen durch die im Vergleich zur Abgastemperatur niedrigere Dampftemperatur einen deutlich geringeren Querschnitt aufweisen, wodurch sich Kostenvorteile beim Bau einer damit ausgerüsteten Anlage erreichen lassen. Das Verfahren kann weiterhin dadurch angepasst werden, indem ein Zwischenspeicher für den Dampf vorgesehen wird, so dass auch bei einer Betriebsstörung oder bei Ausfall einer Koksofenkammer eine weiterhin gleichbleibende Dampfmenge für die Turbine sichergestellt werden kann, und die Koksofenkammern dennoch unabhängig in der Luftzufuhr für eine optimale Koksqualität regelbar sind.
• Das Abgas wird nach Durchlaufen des Wärmetauschers in eine Abgassammelleitung geführt. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für die Bereitstellung von Sekundärenergie aus Dampf dient, enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Speisewasserleitung, welche zur Zufuhr von Speisewasser an den Wärmetauscher des Koksofens dient, und weiterhin eine Dampfleitung, welche zum Abtransport des Dampfes dient, der durch den Wärmetauscher erzeugt wird, und welche in eine Dampfsammelleitung führt, und eine Umwandlungseinheit der Wärmeenergie des Dampfes aus der Dampfsammelleitung in Sekundärenergie. Letztere ist den meisten Fälle eine Dampfturbine mit Generator zu Gewinnung von elektrischer Energie, obwohl auch eine beispielhaft eine Turbine zur Gewinnung von mechanischer Energie zum Antrieb von Hilfsaggregaten denkbar ist.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Dosierung des Abgasstroms aus einem Koksofen, wobei durch das Verfahren der Abgasdruck am Eintritt der Abgasleitung in den Wärmetauscher gemessen wird, so dass der Abgasdruck an jeder Koksofenkammer zumindest zeitweise auf einen gleichbleibenden Wert eingestellt wird, und das vollständig verbrannte Abgas in Abhängigkeit von dem zugeführten Abgasstrom eine gleichbleibende Dampfmenge erzeugt, die in eine Dampfsammelleitung geführt wird. Nach Durchlaufen der Dampfsammelleitung wird der Dampf an eine Umwandlungseinheit zur Erzeugung von Sekundärenergie abgegeben, so dass die Dampfmenge, da zumindest zeitweise ein gleichbleibender Abgasmengenstrom eingestellt wird, unter der Voraussetzung eines gleichbleibenden Abgasstroms bei gleicher Temperatur an dem entsprechenden Koksofen ebenfalls gleichbleibt. Dadurch können Abgasregelung und Dampfproduktion entkoppelt werden.
• Im Gegensatz zum Stand der Technik wird nun der Dampf nicht mehr an einem einzigen Dampfkessel für eine Koksofenbank erzeugt, sondern an jedem einzelnen Koksofen, wobei gleichzeitig eine Regelung des Abgasstroms an jedem Koksofen durchgeführt wird, so dass die Dampfmenge über alle Koksöfen zumindest zeitweise gleichbleibt. Gleichzeitig wird durch den geringeren Wärmeverlust eine im Vergleich zum Stand der Technik erhöhte Dampfmenge bereitgestellt. Obwohl es möglich wäre, eine Dampferzeugung an jedem einzelnen Koksofen auch ohne Regelung des Abgasstroms durchzuführen, ist dies in der Regel nicht erwünscht, da sich kein gleichbleibender Dampfmengenstrom ergibt.
• Beansprucht wird insbesondere eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Mehrzahl von Dampf- oder Heißwasserströmen in einer Koksofenbank, umfassend
• • einen Koksofen des Typs „Heat-Recovery”, welcher in einer Koksofenbank angeordnet ist, und mit einer Koksofenkammer, einem darin angeordneten Gasraum, welcher im beladenen Zustand einen Primärheizraum bildet, einer Koksofenkammerdecke, Koksofenkammertüren, Primärluftöffnungen für den Primärheizraum, und einem Sekundärheizraum, welcher sich unter der Koksofenkammer befindet, und welcher Sekundärluftöffnungen enthält, ausgestattet ist,
• • ein Belade- und Entladesystem für den Koksofen, welches für die Beladung der Koksofenkammer mit dem zur Verkokung vorgesehenen Kohlekuchen, und zur Entladung des fertigen Kokskuchens für den Löschvorgang vorgesehen ist,
• • einen Abgaskanal, welcher den Sekundärheizraum mit einem Abgassammelsystem verbindet, welches das Abgas nach erfolgtem Wärmetausch und einer erforderlichen Abgasreinigung an die atmosphärische Umgebung abgibt, und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass
• • zwischen dem Sekundärheizraum und dem Abgassammelsystem in dem Abgaskanal ein Wärmetauscher angeordnet ist, welcher eine Vorrichtung zur Abgabe der Wärme des Abgases an Speisewasser durch indirekten Wärmetausch bildet, und welcher einem einzelnen Koksofen zugeordnet ist, und
• • im Gasfluss hinter dem Wärmetauscher ein Ventil zur Dosierung oder Absperrung des Abgaskanals angeordnet ist, welches einem einzelnen Koksofen zugeordnet ist, und welches anhand von Druckmesssonden im Abgaskanal steuerbar ist, und in eine Abgassammelleitung mündet, und
• • eine Speisewasserleitung vorhanden ist, welche zur Zufuhr von Speisewasser an den Wärmetauscher des Koksofens dient, und eine Dampfleitung, welche zum Abtransport des Dampfes dient, der durch den Wärmetauscher erzeugt wird, und welche in eine Dampfsammelleitung führt, mit der der abtransportierte Dampf weitergeführt wird, und
• • eine Umwandlungseinheit der Wärmeenergie des Dampfes aus der Dampfsammelleitung in Sekundärenergie.
• In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Koksofenbank aus 6 bis 30 Koksöfen aufgebaut. Theoretisch ist es denkbar, bereits einen Koksofen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auszustatten. In diesem Fall würde allerdings während des Vorgangs des Beladens und Entladens von dem Koksofen kein Dampf produziert, da während dieses Vorgangs kein Abgas zur Verfügung stünde, und die Dampferzeugung unterbrochen wäre. Dies ist nicht erwünscht. Aus diesem Grund kommt die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere in Koksofenbänken mit mindestens 6 bis 30 Koksöfen zur Anwendung.
• Zum Betrieb der Koksofenbank muss jedes einzelne Abgasventil, da dieses einen integrierten Wärmetauscher enthält, mit Speisewasser aus einer Speisewassersammelleitung versorgt und mit einer Abdampfleitung versehen werden, welche in eine Dampfsammelleitung führt. Diese Leitungen sind in einer typischen Ausführungsform entlang der Koksofenbank angeordnet.
• In einer Ausführungsform der Erfindung ist auf nur einer frontalen Seite eines Koksofens der Koksofenbank mindestens ein Wärmetauscher für einen einzelnen Koksofen, eine Speisewasserleitung und eine Dampfsammelleitung angeordnet. In einer Ausführungsform der Erfindung ist auf beiden frontalen Seiten eines Koksofens der Koksofenbank mindestens ein Wärmetauscher für einen einzelnen Koksofen, eine Speisewasserleitung und eine Dampfsammelleitung angeordnet. Für jeden Koksofen stehen dann somit zwei Wärmetauscher mit integriertem Abgasventil zur Verfügung.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Wärmetauscher in einer Koksofenbank auf der Decke der Koksofenkammer angeordnet. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Beladung der Koksofenkammer durch die frontalen Türen der Koksofenkammer erfolgt. Dadurch wird Platz an den frontalen Seiten des Koksofens eingespart, welcher zur Beladung erforderlich ist, während der freie Raum auf der Decke des Koksofens genutzt werden kann. Eine Ausführungsform für die Beladung durch die Koksofenkammertüren lehrt die WO 2010/102 708 A2 . In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Abgasventil mit dem integrierten Wärmetauscher in einer Wanne in dem Koksofenfundament vor dem Koksofen angeordnet. Dadurch lässt sich umgekehrt Platz auf der Koksofenkammerdecke einsparen, wenn die Beladung durch die Koksofenkammerdecke erfolgt. Eine Ausführungsform für die Beladung durch die Koksofenkammerdecke lehrt die WO 2009/106 251 A1 .
• Zur Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, die Wärmetauscher so zu konstruieren, dass diese einen optimalen indirekten Wärmetausch zwischen Abgas und Speisewasser vornehmen. Der Wärmetauscher ist im Inneren beispielsweise aus einem von Wasser durchströmbaren Rohrbündel, mit von Wasser durchströmbaren Plattenelementen, oder mit von Wasser durchströmbaren Rippenelementen ausgestattet, die einfach oder mehrfach angeordnet sein können. Die zu wählende Ausführungsform hängt dabei insbesondere von dem Durchströmungsquerschnitt und der geometrischen Form des Wärmetauschers ab, um einen möglichst optimalen Wärmetausch zu gewährleisten.
• Auch die Durchströmungsart des Abgases durch den Wärmetauscher wird so gewählt, dass die Durchströmungsart einen möglichst optimalen Wärmetausch zwischen Abgas und Speisewasser zur Dampferzeugung gewährleistet. Das Abgas kann auch seine Richtung innerhalb des Wärmetauschers mehrfach ändern. So ist es zur Ausführung der Erfindung beispielsweise möglich, einen Wärmetauscher einzusetzen, der beim indirekten Wärmetausch zwischen dem Speisewasser und dem Abgas nach dem Gegenstromprinzip, dem Kreuzstromprinzip, dem Gleichstromprinzip oder einer Kombination dieser Strömungsprinzipien arbeitet. Die Wärmeaustauschschlangen innerhalb des Wärmetauschers sind dann so angeordnet, dass das jeweilige Strömungsprinzip durchgeführt wird, wobei die Anordnung der Pumpen und Ventile für das Speisewasser dann so erfolgt, dass die jeweilige Strömung ausgeführt wird.
• Zur Konstruktion der vorliegenden Vorrichtung ist es erforderlich, sowohl das Abgasventil mit Wärmetauscher als auch die abführenden Dampfleitungen mit einer effizienten Isolierung auszustatten. Auf diese Weise lässt sich der Dampfstrom, welcher erfindungsgemäß aus jedem Wärmetauscher in die gemeinsame Dampfsammelleitung der Koksofenbank geführt werden muss, gut gegen Wärmeverluste schützen. Isolationsmaterialien, welche hierfür in Frage kommen, sind dem Fachmann zum Bau von Koksofenanlagen wohlbekannt. Durch den Wegfall von Regeleinrichtungen an langen Abgasleitungen entfällt auch der nachteilige Einlass atmosphärischer Luft in die Abgasleitungen, welcher aufgrund von Dehnungsvorgängen in langen Abgasstrecken häufig auftritt.
• Es versteht sich von selbst, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch gut gegen hohe Temperaturen beständig sein muss, da die Anordnung der erfindungsgemäßen Wärmetauscher in den meisten Fällen in unmittelbarer Nähe der Koksofenkammer erfolgt. Die Temperaturen in unmittelbarer Nähe der Koksofenkammern betragen bis zu 1000°C. Der Abgaskrümmer am Ende des Sekundärheizraumes zum Eintritt in den Abgaskanal kann aus Feuerfestbausteinen, Stahl oder Gusseisen bestehen. Sämtliche Bestandteile des Wärmetauschers müssen aus einem Material gefertigt sein, welches gut gegen Wasserdampf auf der Wasserseite und gegen heißes Abgas mit korrosiven Gasbestandteilen auf der Abgasseite beständig ist. Dies ist in den meisten Ausführungsformen ein hochtemperaturbeständiger Edelstahl, jedoch sind prinzipiell alle beständigen Materialien hierfür geeignet.
• In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher auf der Abgasseite an der Innenseite der Abgasleitung mit einem hitzebeständigen Mantel ausgestattet, welcher aus mindestens einer isolierenden Schicht besteht, und welcher mit einer Ankerkonstruktion an der Innenwand der Abgasleitung befestigt ist. Dadurch lässt sich sowohl eine gute Temperaturbeständigkeit als auch eine gute Wärmeisolierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreichen.
• Die Bauweise der Ventile selbst, welche innerhalb der Abgasventile angeordnet sind, kann beliebig sein, muss jedoch eine ausreichende Temperaturbeständigkeit gegen das heiße Abgas besitzen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Ventil, welches in den Wärmetauscher integriert ist, eine Klappe, ein Schieber oder ein Hahn. Dieser muss aus einem hitzebeständigen Material gefertigt sein, um beständig zu sein. Geeignete Materialien sind beispielsweise hochtemperaturbeständiger Edelstahl, Emaille, Siliziumcarbid, Korund, Fasermaterialien, Aluminiumoxidmaterialien, Kupfer, Glas, Silika, feuerfeste Keramiken oder Formstücke aus Schamotte. Das Gehäuse lässt sich beispielhaft aus Stahl oder Gusseisen herstellen.
• Auch der Antrieb der Abgasventile und der übrigen Ventile muss temperaturbeständig sein. Dieser muss auch fernsteuerbar sein. In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Abgasventil durch einen elektrisch betriebenen Motor angetrieben. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Abgasventil durch einen pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Motor angetrieben. Die Steuerung des Abgasventils kann letztlich beliebig erfolgen, solange diese bei den angewandten hohen Temperaturen zuverlässig erfolgt. Die Steuerung besitzt bevorzugt eine kurze Reaktionszeit, um eine zuverlässige Regelung des Abgasstroms zu ermöglichen, so dass ein gleichbleibender und konstanter Abgasdruck am Ende der Abgasleitung gewährleistet werden kann. Die Steuerung des Abgasventils ist in einer vorteilhaften Ausführung wärmegeschützt, da dieser in der Nähe des heißen Koksofens angeordnet ist. Der Wärmeschutz kann beispielsweise durch Installation mindestens eines dünnen Hitzeschildes an dem Antrieb erfolgen.
• Auch die Zuleitung des Speisewassers in den Wärmetauscher, in welchen das Abgasventil erfindungsgemäß integriert ist, und die Ausfuhrleitung für den Dampf sind in einer Ausführungsform der Erfindung regelbar, so dass sich die Zufuhr von Speisewasser und die Dampfabfuhr im Bedarfsfall regeln lassen. Diese wird aber im Betrieb meist nicht eingesetzt, da die Dampfproduktion von dem durchströmenden Abgas abhängen soll, und somit bei einem gleichbleibenden Abgasmengenstrom nur von der Temperatur des Abgases abhängt. In der Regel werden also eine durch Regelung gleichbleibende Speisewasserzufuhr und eine ungeregelte Dampfabfuhr gewählt.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind in der Abgasleitung, welche durch den Wärmetauscher führt, eine Pitotsonde zur Druckmessung oder ein Manometer zur Druckmessung im Abgas angeordnet. Diese Ausführung kommt in fast allen Ausführungsformen zur Anwendung, da ein wichtiges Ziel die Bereitstellung eines gleichbleibenden Abgasdruckes ist. Es ist auch möglich, die Druckmessung mit Einrichtungen vorzunehmen, die nicht unter die genannten Ausführungsformen fallen. Diese müssen jedoch bei den eingesetzten Temperaturen stabil sein und eine zuverlässige Druckmessung vornehmen können.
• Häufig ist es auch sinnvoll, eine Temperaturmessung oder Messung des Sauerstoffgehaltes im Abgas durchzuführen, um Informationen über den Fortgang der Verkokung oder der Verbrennung des Verkokungsgases zu erhalten. Hierzu kann im Rahmen der Erfindung in dem Abgaskanal, welcher durch den Wärmetauscher führt, ein Thermoelement oder eine Lambda-Sonde zur Messung des Sauerstoffgehaltes angeordnet sein. Auch eine Sonde zur Messung weiterer Gasbestandteile kann im Abgaskanal angeordnet sein. Sämtliche Messeinrichtungen werden dann zur Ermittlung der entsprechenden Messwerte und nachfolgend zur Regelung des Abgasstromes genutzt.
• An der Abgasleitung aus dem Sekundärheizraum eines Koksofens in den Abgaskanal, welcher mit dem Wärmetauscher mit dem integrierten Abgasventil ausgestattet ist, kann ein Zusatzbrenner angeordnet sein, welcher mit einer regelbaren Brennstoffleitung zeitweise und mit regelbarer Leistung eine zusätzliche Erhitzung des Abgases ausführt. Dieser kann einfach oder auch mehrfach vorhanden sein. Dieser kann an einem oder auch an mehreren Koksöfen vorhanden sein. Dadurch lässt sich eine weitere Erhitzung des Abgases ausführen, so dass sich neben dem Druck des Abgases, welcher durch das Abgasventil geregelt wird, auch die Temperatur des Abgases auf einem gleichbleibenden Wert halten lässt. Dadurch lässt sich die Dampfproduktion weiter vergleichmäßigen.
• Da die Wärmetauscher an den Koksofenkammern mit Speisewasser versorgt werden müssen, muss jeder Wärmetauscher an einer Speisewassersammelleitung angeschlossen sein. Diese kann innerhalb der Koksofenbank an beliebiger Stelle angeordnet sein. Die Speisewasserleitung versorgt die Wärmetauscher in einer vorteilhaften Ausführungsform über eine Wasserpumpe mit Speisewasser, und ist über ein Ventil regelbar oder dosierbar. In Ausnahmefällen ist auch eine Speisewasserleitung denkbar, welche die Förderung durch eine Niveauunterschiedsförderung oder durch Konvektionsförderung vornimmt.
• Die Abgaskanäle münden vorteilhaft in eine Abgassammelleitung, die zur Abführung der Abgase aus den Abgaskanälen dient. Die Dampfleitungen der Wärmetauscher münden vorteilhaft in eine Dampfsammelleitung zur Abführung des Dampfes aus den Wärmetauschern. In einer weiteren Ausführungsform enthält die Dampfsammelleitung zwischen dem Wärmetauscher und der Umwandlungseinheit dehnbare oder schrumpfbare Zwischenstücke, mit denen sich die Temperaturdehnung der Dampfsammelleitung puffern lässt. Dies senkt die operativen Betriebskosten einer Koksofenbank oder Koksofenanlage, da dadurch die Dampfsammelleitung, welche ansonsten durch die Temperaturdehnung einem häufigen Reparaturwechsel ausgesetzt ist, erheblich seltener ausgetauscht werden muss. Die so ausgestattete Dampfsammelleitung ist in einer bevorzugten Ausführungsform isoliert. Die Dampfsammelleitung ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer Dampftrommel versehen, mit der sich der Dampf speichern lässt. Dies dient insbesondere dazu, die Einheit zur Umwandlung des Dampfes in Sekundärenergie, welche in den meisten Ausführungsformen eine Turbine ist, mit einem weiter vergleichmäßigten Dampfstrom zu versorgen. Die Dampfproduktion in einem Koksofen hängt nicht nur von der Abgasmenge, sondern auch von der Temperatur des Abgases ab. Zudem weicht die Verteilung der Verkokungszyklen über alle Koksöfen häufig von der Idealverteilung ab. Mit der Dampftrommel kann die Turbine zu jeder Zeit mit einem gleichbleibenden Dampfstrom versorgt werden. Die Dampftrommel enthält hierzu Regel- und Dosierungseinrichtungen sowie Druckmesseinrichtungen für den Dampffluss.
• In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Dampfsammelleitung an mindestens einer Seite der Koksofenkammerfront vor und entlang der Koksofenkammerfront unterhalb der Bedienungsbühnen angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Dampfsammelleitung an mindestens einer Seite der Koksofenkammerfront vor und entlang der Koksofenkammerfront im Boden versenkt angeordnet. Diese kann auch parallel zur Speisewasserleitung oder zur Abgassammelleitung verlaufen. Die Dampfsammelleitung kann auch auf der Ofendecke der Koksofenbank angeordnet werden.
• Ist die Koksofenbank, welche Koksöfen mit den erfindungsgemäßen Wärmetauschern enthält, mit Zusatzbrennern ausgestattet, so werden diese in einer vorteilhaften Ausführung mit einer Sammelleitung, welche an jeden Zusatzbrenner der Koksofenbank angeschlossen ist, mit Brennstoff versorgt. Der Brennstoff ist in der Regel ein kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoff und in der überwiegenden Zahl der Fälle Erdgas oder ein Flüssiggas (LPG, „Liquid Petroleum Gas”). In einer Ausführungsform der Erfindung verläuft entlang mindestens einer Koksofenkammerfront für mindestens einen Zusatzbrenner eine Gasleitung, welche absperrbar ist. In einer Ausführungsform der Erfindung laufen die Abgassammelleitung, die Dampfsammelleitung, die Speisewassersammelleitung und die Gasleitung für die Zusatzbrenner oder wenigstens eine dieser Leitungen parallel entlang der Koksofenkammerfront.
• Es wurde bereits aufgeführt, dass zuweilen auch eine Regelung des Speisewasserstromes in den Wärmetauscher oder des abgeführten Dampfstromes erforderlich sein kann, welche zum und vom Wärmetauscher führen, in den das erfindungsgemäße Abgasventil integriert ist. Dies ist jedoch nur in Ausnahmefällen der Fall. In diesen Fällen können auch in der Speisewasserzuleitung oder in der Dampfabführung Temperaturmessfühler oder Druckmessgeräte angeordnet sein. Mit den so erhaltenen Messwerten werden dann die Regelung des Speisewasserstromes in den Wärmetauscher oder des abgeführten Dampfstromes durchgeführt.
• Zur Ausführung der Erfindung kommen fast immer Temperatur- und Druckmesseinrichtungen in der Dampfsammelleitung, die zur Abfuhr das Dampfes aus den einzelnen Dampfleitungen dienen, zur Anwendung, da diese zur Regelung des Dampfdruckes an der Einrichtung zur Gewinnung der Sekundärenergie, in der Regel einer Turbine, unerlässlich sind. Vor der Einrichtung zur Gewinnung der Sekundärenergie können weitere Einrichtungen zur Messung und Regelung der Dampftemperatur und des Dampfdruckes sitzen.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in der Abgasleitung, welche durch den Wärmetauscher führt, ein absperrbarer Blindstutzen angeordnet, welcher zum Einsatz eines mobilen Messgerätes zur Messung der Temperatur, des Druckes oder zur Messung mindestens eines Gasbestandteiles in der Abgasleitung dient. Dieser wird dazu genutzt, um eine zeitweise Messung der Temperatur, des Druckes oder mindestens eines Gasbestandteiles auszuführen. Hierzu kommt ein mobiles Messgerät zum Einsatz, welches temporär in den verschließbaren Blindstutzen eingesetzt wird. Dieses ist bevorzugt vom Stutzendurchmesser DN20 bis DN50. Die gewonnenen Werte können beispielhaft genutzt werden, um eine dauerhafte Justierung eines oder mehrerer zusätzlicher Stellventile zur Regelung des Abgasstromes in einem Abgasventil durchzuführen.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in der Abgasleitung vor oder hinter dem Abgasventil eine Reinigungsleitung für Dampf oder Druckluft angeordnet. Dadurch kann der Wärmetauscher mit dem darin integrierten Abgasventil während des Betriebes leicht gereinigt werden. Hierzu ist die Leitung in einer beispielhaften Ausführung auf einen Reinigungsdruck von zwischen 5 und 100 bar ausgelegt. Auch Reinigungseinrichtungen, welche auf dem Schallprinzip basieren, können zur Anwendung kommen. An dem Wärmetauscher kann ebenfalls eine Ablassleitung angeordnet sein, mit der sich überschüssiger Dampf oder Abwasser aus dem Wärmetauscher in eine Ablassleitung für Ablasswasser und in einen Behälter ablassen lässt. Dies ist nützlich für den Fall, wenn sich im Abgasventil Kondensat gebildet hat. Dieses kann dann auch während des Betriebes abgelassen werden. Die Ablassleitung kann auch regelbar oder automatisiert regelbar sein.
• Beansprucht wird auch ein Verfahren, welches zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient, und welches einen gleichbleibenden Abgasdruck an jedem einzelnen Koksofen und eine dezentrale Dampferzeugung in einer Koksofenbank ermöglicht.
• Beansprucht wird insbesondere ein Verfahren zur Erzeugung einer Mehrzahl von Dampf- oder Heißwasserströmen in einer Koksofenbank, wobei
• • eine Zahl von 6 bis 30 Koksofenkammern des Typs „Heat-Recovery” zu einer Koksofenbank zusammengefügt wird, und
• • die Kohle durch zyklische Verkokung auf hohe Temperaturen erhitzt wird, wobei ein Zyklus aus den Schritten Beladung – Verkokung – und Entladung besteht, und die Kohle in der Koksofenkammer verkokt wird, wo das Verkokungsgas mit einer Teilmenge an Verbrennungsluft in einem Primärheizraum, welcher durch Freilassung eines Gasraums in der Koksofenkammer gebildet wird, unterstöchiometrisch verbrannt wird, und das teilverbrannte Verkokungsgas über in den Seiten der Koksofenkammer angeordnete Abgaskanäle in Sekundärheizräume unterhalb der Koksofenkammer geleitet wird, wo dieses mit einer überstöchiometrischen Menge an Verbrennungsluft vollständig verbrannt wird, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
• • das vollständig verbrannte Abgas aus dem Sekundärheizraum einer einzelnen Koksofenkammer über einen Abgaskanal in einen Wärmetauscher mit integriertem regelbaren Abgasventil gegeben wird, so dass der Abgasmengenstrom, welcher durch den Wärmetauscher strömt, regelbar ist, und
• • der Abgasdruck am Eintritt des Abgaskanals in den Wärmetauscher gemessen wird, so dass der Abgasdruck an jeder Koksofenkammer über das Abgasventil zumindest zeitweise auf einen gleichbleibenden Wert eingestellt wird, und
• • das vollständig verbrannte Abgas in dem Wärmetauscher in Abhängigkeit von dem zugeführten Abgasstrom eine Dampfmenge erzeugt, die in eine Dampfsammelleitung geführt wird, und nach Durchlaufen der Dampfsammelleitung an eine Umwandlungseinheit zur Erzeugung von Sekundärenergie abgegeben wird, und
• • das vollständig verbrannte und gekühlte Abgas nach Durchlaufen des regelbaren Wärmetauschers in eine Abgassammelleitung gegeben wird, aus der das Abgas weiterverwendet oder in die Umgebung abgegeben wird.
• Durch diese Vorgehensweise lassen sich der Abgasvolumenstrom und der Abgasdruck auf einem gleichbleibenden Wert halten, wobei dieser gleichbleibende Wert naturgemäß zwar geringfügigen Schwankungen ausgesetzt ist, jedoch bei weitem nicht in dem Maße schwankt, wie dies im Falle eines Koksofens ohne geregelten Abgasstrom der Fall ist. Die Messung des Druckes kann nur am Eintritt des Abgaskanals in den Wärmetauscher erfolgen, kann aber auch sowohl am Eintritt als auch am Austritt des Abgaskanals am Wärmetauscher erfolgen.
• Durch die Regelung des Abgasstromes lässt sich auch der Dampfvolumenstrom auf einem gleichbleibenden Wert halten, wobei dieser im Vergleich zum Abgasvolumenstrom etwas größeren Schwankungen unterworfen ist, da dieser durch den Wärmetausch beeinflusst wird. Die Dampfleitung ist in der Regel isoliert, um einen geringen Wärmeverlust beim Transport des Dampfes zu erreichen. In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Dampfmassenstrom an jedem Koksofen durch Regelung des Abgasstromes auf einen Wert von 300 kg/h bis 3000 kg/h eingestellt. Der Dampf wird hierbei an einer Seite des Koksofens gewonnen.
• Es ist auch möglich, den Dampf auf zwei Seiten der Koksofenbank zu erzeugen. Die gewonnene Dampfmenge ist dann etwas geringer, da sich die Wärmemenge des Abgases in einem einzelnen Koksofen nicht von der Wärmemenge unterscheidet, die bei einer Dampferzeugung auf nur einer Seite bereitgestellt wird. In einer Ausführungsform der Erfindung wird an mindestens einem Koksofen auf zwei Seiten des Koksofens Dampf erzeugt, wobei auf jeder Seite des Koksofens der Dampfmassenstrom durch Regelung des Abgasstromes auf einen Wert von 150 kg/h bis 2850 kg/h eingestellt wird.
• Die Temperatur im Abgas liegt am Eintritt der Abgasleitung in den Wärmetauscher Messungen zufolge zwischen 850°C und 1550°C und nach Austritt zwischen 170 und 800°C und bevorzugt bei etwa 180°C. Der Abgasvolumenstrom beträgt in der Regel 1000 Nm³/h bis 6000 Nm³/h. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Speisewasserzufuhr in den Wärmetauscher regelbar. Dadurch lässt sich die erzeugte Dampfmenge auch der Temperatur des Abgases anpassen, obwohl die Dampfmenge bei einer gleichbleibenden Regelung des Abgasstroms bereits einigermaßen gleichbleibend ist. Hierzu wird die Temperatur am Eintritt der Abgasleitung in den Wärmetauscher gemessen und die Wasserzufuhr in den Wärmetauscher anhand dieser Messwerte geregelt, so dass die Dampferzeugung in Abhängigkeit von der Temperatur im Abgas erfolgt. Dadurch wird auch verhindert, dass der Dampferzeuger möglicherweise ausdampft oder aufgrund einer übermäßigen Wasserzufuhr keinen Dampf mehr bereitstellt.
• In einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Abgasleitung des Wärmetauschers ein Zusatzbrenner angeordnet, durch welchen sich die Temperatur im Abgas vor Durchströmen des Wärmetauschers erhöhen und regeln lässt. Dadurch kann auch die Temperatur im Abgas konstant gehalten werden, so dass man bei einem gleichbleibenden Abgasmengenstrom nur durch die Speisewasserförderung auch ohne weitere Regelung des Speisewassers oder des Dampfes einen nahezu gleichbleibenden Dampfmengenstrom erhält. Die Regelung des Zusatzbrenners erfolgt dabei in einer vorteilhaften Ausführungsform anhand der Messwerte für die Temperatur im Abgas. Der Zusatzbrenner kann mit jedem beliebigen Heizgas betrieben werden, wird jedoch bevorzugt mit Erdgas, einem Flüssiggas (LPG, „Liquid Petroleum Gas”) oder einem Kohlepyrolysegas betrieben.
• Die Temperatur im Abgas liegt hierbei nach der Erhöhung der Temperatur durch den Zusatzbrenner und durch Messung und Regelung der Temperatur am Eintritt der Abgasleitung in den Wärmetauscher zwischen 850°C und 1550°C. Nach Durchströmen des Wärmetauschers besitzt dieser noch eine Temperatur von etwa 175°C bis 250°C. Das Speisewasser wird vorteilhaft mit einer Temperatur von 10 bis 170°C zugeführt und besitzt einen Druck von 1 bis 140 bar. Der Dampf, welcher an dem Wärmetauscher erzeugt wird, weist dann eine Temperatur von 120 bis 600°C auf, und in einer weiteren Ausführungsform von 350 bis 520°C, und steht unter einem Druck von 5 bis 130 bar, und in einer weiteren Ausführungsform unter einem Druck von 70 bis 110 bar. Dieser Dampf wird dann zu der Dampfsammelleitung geführt und zur Erzeugung von Sekundärenergie genutzt. Die Temperatur- und Druckwerte des Dampfes können sich bei dem Transport zu der Einheit zur Erzeugung von Sekundärenergie geringfügig ändern, und hängen insbesondere von der Isolierung der Dampfleitung und Dampfsammelleitung und der Querschnitte und Abzweigungen der verwendeten Leitungen ab.
• Es ist auch möglich, durch den erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit Abgasventil Heißwasser bereitzustellen. Dieses kann beispielsweise für die Hilfsaggregate der Koksofenbank verwendet werden. Hierzu wird beispielsweise in mindestens einem Wärmetauscher statt Dampf Heißwasser mit einer Temperatur von 40 bis 120°C erzeugt. Dieses kann auch unter Druck stehen.
• Um die Wärmetauscher und die darin integrierten Abgasventile zu regeln, wird vorteilhaft eine automatisierte Steuerungseinrichtung genutzt, da zur Steuerung der Abgasventile in einer Koksofenbank eine Vielzahl von Messwerten und Steuerungssignalen verarbeitet werden muss. Die Regelung des Ventiles für das Abgas im Wärmetauscher erfolgt dann anhand der Messwerte für Druck im Abgaskanal durch einen Rechner. Eine Steuerung der Anlage durch einen Rechner bietet sich insbesondere auch bei der Verarbeitung weiterer Steuerungssignale an, wie beispielsweise der Temperatur im Abgaskanal und dem Betrieb der Zusatzbrenner.
• Die Abgase werden nach Durchlaufen des Wärmetauschers und nach der Regelung in dem Abgasventil durch eine Abgassammelleitung einer Weiterverwendung oder Entsorgung zugeführt. Diese besitzen nach dem Wärmetausch nur noch eine nicht nutzbare Wärme von höchstens 180°C und werden in fast allen Fällen gereinigt und in einer unschädlichen Form mit einer Temperatur von etwa 80°C in die Atmosphäre abgegeben. Zur Absaugung der Abgase in der Abgassammelleitung wird hierzu zweckmäßig durch Ansaugung mit einem Abgassaugventilator ein Unterdruck bereitgestellt.
• Der gewonnene Dampf oder das gewonnene Heißwasser können zur Gewinnung der Sekundärenergie beliebig weiterverwendet werden. Bei der Umwandlungseinheit in Sekundärenergie handelt es sich in einer Ausführungsform der Erfindung um eine Turbine und einen Generator und bei der Sekundärenergie um elektrische Energie.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren besitzen den Vorteil, den Abgasstrom eines Koksofens auf einem gleichbleibenden Druckwert und somit konstant zu halten, so dass man die Luftzufuhr in den Koksofen weitgehend unabhängig von dem darin herrschenden Druck regeln kann, und somit der Verlauf der Verkokung nur durch die Menge der zugeführten Primär- und Sekundärluft geregelt werden kann. Als weiterer Effekt wird an jedem Koksofen in Abhängigkeit von der Abgastemperatur während der Verkokung ein nahezu gleichbleibender Dampfstrom erhalten, so dass man über die gesamte Koksofenbank betrachtet einen sehr gleichmäßigen Dampfstrom erhält, und die Erzeugung der Sekundärenergie hierdurch erheblich vereinfacht wird. Dadurch kann das wirtschaftliche Ergebnis der Koksofenanlage wesentlich verbessert werden, und die Qualität des erzeugten Kokses erhöht werden.
• Die Erfindung wird anhand von vier Zeichnungen genauer erläutert. Die Zeichnungen stellen dabei nur beispielhafte Ausführungsformen dar, welche nicht auf diese beschränkt sind. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit integriertem Abgasventil. 2 zeigt eine Koksofenbank aus dem Stand der Technik, welche mit einer zentralen Dampferzeugung ausgestattet ist. 3 zeigt eine Koksofenbank aus vier Koksöfen in vertikaler Ansicht von oben, welche mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher zur dezentralen Dampferzeugung ausgestattet sind. 4 zeigt die beispielhaften Anordnungsmöglichkeiten eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers an einem Koksofen.
• 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher (1) mit integriertem Abgasventil (2). Die Koksofenkammer (3) ist auf der rechten Seite angeordnet und liefert einen heißen Abgasstrom (4). Dieser tritt in den Abgaskanal (5) ein und durchläuft nach Messung des Abgasdruckes durch eine Druckmesssonde (6) einen Wärmetauscher (1) mit Wärmeaustauschschlangen (1a). Der Wärmetauscher (1) besitzt eine regelbare Speisewasserzufuhr (1b), welche durch ein Ventil (1c) geregelt wird, und eine ungeregelte Dampfabfuhr (1d). Nach Durchlaufen des Wärmetauschers (1) strömt das Abgas (4) in ein Abgasventil (2). Der Wärmetauscher (1) ist in Gasflussrichtung vor dem Abgasventil (2) mit einer Zuführungsleitung (7) für Dampf (7a) unter Druck versehen. Dadurch kann der Wärmetauscher (1) in bestimmten zeitlichen Abständen gereinigt werden. Der Wärmetauscher (1) ist in Gasflussrichtung (8) vor dem Abgasventil (2) außerdem mit einer Ausfuhrleitung (9) für kondensiertes Wasser (9a) versehen, welches aus dem Dampf (7a) zur Reinigung oder dem Koksofengas, das je nach Kohlequalität auch geringe Mengen an Wasser (9a) enthalten kann, auskondensiert. Das auskondensierte Wasser (9a) wird über eine Leitung (9b) mit Ventil (9c) in periodischen Zeitabständen abgelassen. Nach Durchströmen des Wärmetauschers (1) durchströmt das Abgas (4) ein Abgasventil (2). Dieses regelt den Abgasstrom (4) so, dass der Abgasdruck nach Durchströmen des Abgasventils (2) zumindest zeitweise auf dem gleichen Wert bleibt. Das Abgasventil (2) wird durch eine drehbare Klappe (2a) mit Stellmotor (10) gebildet. Die Ausfuhr des Abgasstroms (4) erfolgt in eine Abgassammelleitung (11), welche unter einem leichten Unterdruck von etwa – 50 mbar steht. Die Regelung des Abgasventils (2) erfolgt über eine Rechnersteuerung (12), die über eine Steuerleitung (12a) mit der Druckmesssonde (6) und dem Stellmotor (10) in Verbindung steht.
• 2 zeigt eine Koksofenbank (13) aus dem Stand der Technik, in welcher das Abgas (4) der einzelnen Koksofenkammern (3) aufgefangen und über eine Dosierung in einen Abgaskanal (5) geführt wird. Aus dem Abgaskanal (5) tritt das Abgas (4) über einen Abzweig (5a) in einen Wärmetauscher (14) ein, welcher die Wärme des Abgases (4) zur Erzeugung von Dampf (14a) nutzt. Der Eintritt des Abgases (4) in den Wärmetauscher (1) erfolgt über Regelungsventile (15), welche in Gasflussrichtung zwischen dem Abzweig (5a) von einer Koksofensammelleitung (16) in den Abgaskanal (5) in den Wärmetauscher (14) und dem Wärmetauscher (14) sitzen. Diese sind im Stand der Technik häufig in geringem Maße gasdurchlässig, um eine Dehnungstoleranz bei den herrschenden hohen Temperaturen in den Leitungen (5, 16) zuzulassen. Dadurch gelangt unerwünscht Luft (17) aus der Atmosphäre in die Leitungen (5, 16). Nach Durchströmen des Wärmetauschers (14) wird das Abgas (4) in eine Abgasreinigungsanlage (18) geleitet, welche beispielhaft eine Gaswäsche zur Entschwefelung ist, und über einen Abgasventilator (19), der einen leichten Unterdruck in der Abgassammelleitung (11) erzeugt, in einen Abgaskamin (20) gesaugt. An dem Abzweig (5a) von der Koksofensammelleitung (16) sitzt ein Absperrventil (5b), mit dem der Wärmetauscher (14) von den Koksofen (3a) abgesperrt werden kann. Dies ist erforderlich bei einem Ausfall des Wärmetauschers (14) oder bei der Reparatur eines Koksofens (3a), wenn es reparaturbedingt zu einer Unterbrechung der Zufuhr an heißem Abgas (5a) kommt, und der Wärmetauscher (14) außer Betrieb genommen werden muss. Bei Absperrung der Koksöfen (3) von dem Wärmetauscher (1) durchströmt das Abgas (4) einen Notkamin (21). Vor den Koksöfen (3) ist ein verfahrbarer Kokslöschwagen (22) angeordnet, mit dem eine Aufnahme des heißen Kokses (22a) und ein Transport zu einer Löscheinrichtung (nicht gezeigt) vorgenommen werden kann. Der gewonnene Dampf (14a) dient zum Antrieb einer Turbine (23) und wird nach Durchlaufen der Turbine (23) in einem Kondensator (24) kondensiert und nach einer Reinigung (25) über eine Pumpe (25a) in einen Speisewasserbehälter (26) zurückgeführt. Die Turbine treibt einen Generator (27) zur Gewinnung von elektrischer Energie an.
• 3 zeigt eine Anordnung von vier Koksöfen (3a), die mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher (1) mit Abgasventil (2) ausgerüstet sind. Die Koksofenkammern (3) sind zu einer Koksofenbank (13) zusammengefasst, und werden über eine Koksofenbedienmaschine (28), die mit einem Einfahrstempel (28a) verbunden ist, mit einem Kohlekuchen (29) beladen. Zu sehen sind auch die Koksofenkammertüren (30) und die Belüftungsöffnungen (31) zum Einlass von Primärluft auf der Decke (32) der Koksofenkammern (3). Auf der anderen Seite der Koksofenkammern (3) wird entlang der Koksofenkammerfront (3b) ein Kokslöschwagen (22) verfahren, mit der der Koks (22a), welcher aus den Koksofenkammern (3) ausgedrückt wird, aufgenommen und in eine Löscheinrichtung (nicht gezeigt) verfahren werden kann. Aus den Sekundärheizräumen (3c) strömt das Abgas (4), welches vollständig verbrannt ist, in den erfindungsgemäßen Wärmetauscher (1). Dadurch wird Dampf (1a) erzeugt, welcher in eine Dampfsammelleitung (33) abgeführt wird, und dann einer Umwandlungseinheit in Sekundärenergie zugeführt wird. Der Wärmetauscher (1) wird über eine mit Ventilen (34a) regelbare Speisewasserleitung (34) aus einer Speisewassersammelleitung (35) mit Speisewasser versorgt. Das Abgas (4) durchläuft den Wärmetauscher (1) und wird nach Durchlaufen des Wärmetauschers (1) durch ein Abgasregelventil (2) auf einem gleichbleibenden Druck gehalten. Dies wird durch Druckmesssensoren (6) vor und hinter dem Abgasventil (2) gemessen und über eine Rechnersteuerung (12) und Steuerungsleitungen (12a) durch das Abgasregelventil (2) geregelt.
• 4 zeigt die mögliche Anordnung des Wärmetauschers (1) mit dem Abgasventil (2). Zu sehen ist die Koksofenkammer (3), welche mit einem Kohlekuchen (29) beladen ist, und dem sich über dem Kohlekuchen (29) befindlichen Primärheizraum (3d). Unter der Koksofenkammer (3) befindet sich der Sekundärheizraum (3c). Das teilverbrannte Abgas wird in dem Sekundärheizraum (3c) vollständig verbrannt. Das vollständig verbrannte Abgas (4) wird aus dem Sekundärheizraum (3c) in den Wärmetauscher (1) mit Abgasventil (2) geführt. Der Wärmetauscher (1) ist in einer Ausführungsform (A) ebenerdig rechts neben den Sekundärheizräumen (3c) der Koksofenkammern (3) angeordnet. Dies kann zu einer Seite, rechts oder links oder auch zu beiden Seiten der Koksofenkammer (3) geschehen. In einer weiteren Ausführungsform (B) der Erfindung ist der Wärmetauscher (1) mit dem integrierten Abgasventil (2) unter der Erde (36) ebenfalls neben der Koksofenkammer (3) angeordnet. Dies kann rechts oder links der Koksofenkammer (3) oder auch beidseitig der Koksofenkammer (3) geschehen. In einer weiteren Ausführungsform (C) der Erfindung ist der Wärmetauscher (1) auf einer Tragevorrichtung (37) über den Koksofenkammern (3) angeordnet. Dies kann rechts oder links oder auch beidseitig der Koksofenkammer (3) geschehen. In einer weiteren Ausführungsform (D) der Erfindung ist der Wärmetauscher (1) auf der Decke (32) der Koksofenkammer (3) angeordnet. Dies kann auf einer oder auf mehreren Koksofenkammern (3) einer Koksofenbank (13) geschehen. In einer weiteren Ausführungsform (E) der Erfindung ist der Wärmetauscher (1) unter einer Koksofenkammer (3) unterhalb des Erdniveaus (36) angeordnet. Dies kann im Fundament einer Koksofenkammer (3) oder auch vor der Koksofenkammer (3) in einer entsprechenden Wanne (38) geschehen. Die Sammelleitungen (35) für das Speisewasser (35a), den Dampf (1d) und das Abgas (4) können ebenfalls beliebig angeordnet sein, müssen jedoch alle Wärmetauscher (1) mit Speisewasser versorgen und das Abgas (4) und den Dampf (1d) abführen. Die Leitungen (11, 33, 35) sind bevorzugt parallel zu den Koksofenkammern (3) angeordnet.
• Bezugszeichenliste

1

Wärmetauscher

1a

Wärmetauschschlangen

1b

Speisewasserzufuhr

1c

Speisewasserventil

1d

Dampfabfuhr

2

Abgasventil

3

Koksofenkammer

3a

Koksofen

3b

Koksofenkammerfront

3c

Sekundärheizraum

3d

Primärheizraum

4

Abgas

5

Abgaskanal

5a

Abzweig im Abgaskanal

6

Druckmesssonde

7

Zuführungsleitung für Dampf

7a

Dampf

8

Gasflussrichtung für Abgas

9

Ablassleitung für Kondensat

9a

Kondensat

9b

Leitung für Kondensat

9c

Ventil für Kondensatleitung

10

Stellmotor

11

Abgassammelleitung

12

Rechnersteuerung

12a

Steuerungsleitungen

13

Koksofenbank

14

Wärmetauscher

14a

Dampf

15

Absperrventil

16

Koksofensammelleitung

16a

Dampf

17

Atmosphärische Luft

18

Abgasreinigungsanlage

19

Abgasventilator

20

Abgaskamin

21

Notkamin

22

Kokslöschwagen

22a

Heißer Koks

23

Turbine

24

Kondensator

25

Reinigungseinheit

26

Speisewasserbehälter

27

Generator

28

Koksofenbedienmaschine

29

Kohlekuchen

30

Koksofenkammertüren

31

Belüftungsöffnungen

32

Koksofenkammerdecke

33

Dampfsammelleitung

34

Speisewasserleitung

34a

Speisewasserventil

35

Speisewassersammelleitung

36

Erdniveau

37

Tragevorrichtung

38

Wanne

Claims (36)

1. Vorrichtung zur Erzeugung einer Mehrzahl von Dampf- oder Heißwasserströmen in einer Koksofenbank, umfassend • einen Koksofen des Typs „Heat-Recovery”, welcher in einer Koksofenbank angeordnet ist, und mit einer Koksofenkammer, einem darin angeordneten Gasraum, welcher im beladenen Zustand einen Primärheizraum bildet, einer Koksofenkammerdecke, Koksofenkammertüren, Primärluftöffnungen für den Primärheizraum, und einem Sekundärheizraum, welcher sich unter der Koksofenkammer befindet, und welcher Sekundärluftöffnungen enthält, ausgestattet ist, • ein Belade- und Entladesystem für den Koksofen, welches für die Beladung der Koksofenkammer mit dem zur Verkokung vorgesehenen Kohlekuchen, und zur Entladung des fertigen Kokskuchens für den Löschvorgang vorgesehen ist, • einen Abgaskanal, welcher den Sekundärheizraum mit einem Abgassammelsystem verbindet, welches das Abgas nach erfolgtem Wärmetausch und einer erforderlichen Abgasreinigung an die atmosphärische Umgebung abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass • zwischen dem Sekundärheizraum und dem Abgassammelsystem in dem Abgaskanal ein Wärmetauscher angeordnet ist, welcher eine Vorrichtung zur Abgabe der Wärme des Abgases an Speisewasser durch indirekten Wärmetausch bildet, und welcher einem einzelnen Koksofen zugeordnet ist, und • im Gasfluss hinter dem Wärmetauscher ein Ventil zur Dosierung oder Absperrung des Abgaskanals angeordnet ist, welches einem einzelnen Koksofen zugeordnet ist, und welches anhand von Druckmesssonden im Abgaskanal steuerbar ist, und in eine Abgassammelleitung mündet, und • eine Speisewasserleitung vorhanden ist, welche zur Zufuhr von Speisewasser an den Wärmetauscher des Koksofens dient, und eine Dampfleitung, welche zum Abtransport des Dampfes dient, der durch den Wärmetauscher erzeugt wird, und welche in eine Dampfsammelleitung führt, mit der der abtransportierte Dampf weitergeführt wird, und • eine Umwandlungseinheit der Wärmeenergie des Dampfes aus der Dampfsammelleitung in Sekundärenergie.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koksofenbank aus 6 bis 30 Koksöfen aufgebaut ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden frontalen Seiten eines Koksofens der Koksofenbank mindestens ein Wärmetauscher für den einzelnen Koksofen, eine Speisewasserleitung und eine Dampfleitung angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmetauscher in einer Koksofenbank auf der Decke der Koksofenkammer oder in einer Wanne in dem Koksofenfundament vor dem Koksofen angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher im Inneren mit einem von Wasser durchströmbaren Rohrbündel, mit von Wasser durchströmbaren Plattenelementen, oder mit von Wasser durchströmbaren Rippenelementen ausgestattet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher beim indirekten Wärmetausch zwischen dem Speisewasser und dem Abgas nach dem Gegenstromprinzip, dem Kreuzstromprinzip, dem Gleichstromprinzip oder einer Kombination dieser Strömungsprinzipien arbeitet.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher an der Innenseite der Abgasleitung mit einem hitzebeständigen Mantel ausgestattet ist, welcher aus mindestens einer isolierenden Schicht besteht, und welcher mit einer Ankerkonstruktion an der Innenwand der Abgasleitung befestigt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasventil, welches in den Wärmetauscher integriert ist, eine Klappe, eine Schieber oder ein Hahn ist, welche in der Abgasleitung durch den Wärmetauscher angeordnet sind, und welche aus einem hitzebeständigen Material gefertigt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasventil durch einen elektrisch betriebenen Motor angetrieben wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasventil durch einen pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Motor angetrieben wird.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung, welche durch den Wärmetauscher führt, eine Pitotsonde zur Druckmessung oder ein Manometer zur Druckmessung im Abgas angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung, welche durch den Wärmetauscher führt, ein Thermoelement oder eine Lambda-Sonde zur Messung des Sauerstoffgehaltes angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abgasleitung aus dem Sekundärheizraum eines Koksofens mindestens ein Zusatzbrenner angeordnet ist, welcher mit einer regelbaren Brennstoffleitung zeitweise und mit regelbarer Leistung eine zusätzliche Erhitzung des Abgases ausführt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass entlang mindestens einer Koksofenkammerfront für mindestens einen Zusatzbrenner eine Gasleitung verläuft, welche absperrbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wärmetauscher eine Speisewasserzuleitung angeordnet ist, die über eine Wasserpumpe mit Speisewasser versorgt wird, und die über ein Ventil regelbar oder dosierbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfsammelleitung zwischen dem Wärmetauscher und der Umwandlungseinheit dehnbare oder schrumpfbare Zwischenstücke enthält, mit denen sich die Temperaturdehnung der isolierten Dampfsammelleitung puffern lässt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfsammelleitung mit einer Dampftrommel versehen ist, mit der sich der Dampf speichern lässt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfsammelleitung an mindestens einer Seite der Koksofenkammerfront vor und entlang der Koksofenkammerfront unterhalb der Bedienungsbühnen angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfsammelleitung an mindestens einer Seite der Koksofenkammerfront vor und entlang der Koksofenkammerfront im Boden versenkt angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung, welche durch den Wärmetauscher führt, ein absperrbarer Blindstutzen angeordnet ist, welcher zum Einsatz eines mobilen Messgerätes zur Messung der Temperatur, des Druckes oder zur Messung mindestens eines Gasbestandteiles in der Abgasleitung dient.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung vor oder hinter dem Abgasventil eine Reinigungsleitung für Dampf oder Druckluft angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wärmetauscher eine Ablassleitung angeordnet ist, mit der sich überschüssiger Dampf oder Abwasser aus dem Wärmetauscher in eine Ablassleitung für Ablasswasser und in einen Behälter ablassen lässt.
23. Verfahren zur Erzeugung einer Mehrzahl von Dampf- oder Heißwasserströmen in einer Koksofenbank, wobei • eine Zahl von 6 bis 30 Koksofenkammern des Typs „Heat-Recovery” zu einer Koksofenbank zusammengefügt wird, und • die Kohle durch zyklische Verkokung auf hohe Temperaturen erhitzt wird, wobei ein Zyklus aus den Schritten Beladung – Verkokung – und Entladung besteht, und die Kohle in der Koksofenkammer verkokt wird, wo das Verkokungsgas mit einer Teilmenge an Verbrennungsluft in einem Primärheizraum, welcher durch Freilassung eines Gasraums in der Koksofenkammer gebildet wird, unterstöchiometrisch verbrannt wird, und das teilverbrannte Verkokungsgas über in den Seiten der Koksofenkammer angeordnete Abgaskanäle in Sekundärheizräume unterhalb der Koksofenkammer geleitet wird, wo dieses mit einer überstöchiometrischen Menge an Verbrennungsluft vollständig verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass • das vollständig verbrannte Abgas aus dem Sekundärheizraum einer einzelnen Koksofenkammer über einen Abgaskanal in einen Wärmetauscher mit integriertem regelbaren Abgasventil gegeben wird, so dass der Abgasmengenstrom, welcher durch den Wärmetauscher strömt, regelbar ist, und • der Abgasdruck am Eintritt des Abgaskanals in den Wärmetauscher gemessen wird, so dass der Abgasdruck an jeder Koksfenkammer über das Abgasventil zumindest zeitweise auf einen gleichbleibenden Wert eingestellt wird, und • das vollständig verbrannte Abgas in dem Wärmetauscher in Abhängigkeit von dem zugeführten Abgasstrom eine Dampfmenge erzeugt, die in eine Dampfsammelleitung geführt wird, und nach Durchlaufen der Dampfsammelleitung an eine Umwandlungseinheit zur Erzeugung von Sekundärenergie abgegeben wird, und • das vollständig verbrannte und gekühlte Abgas nach Durchlaufen des regelbaren Wärmetauschers in eine Abgassammelleitung gegeben wird, aus der das Abgas weiterverwendet oder in die Umgebung abgegeben wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfmassenstrom an jedem Koksofen durch Regelung des Abgasstromes auf einen Wert von 300 kg/h bis 3000 kg/h eingestellt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Koksofen auf zwei Seiten des Koksofens Dampf erzeugt wird, wobei auf jeder Seite des Koksofens der Dampfmassenstrom durch Regelung des Abgasstromes auf einen Wert von 150 kg/h bis 2850 kg/h eingestellt wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Abgas am Eintritt der Abgasleitung in den Wärmetauscher zwischen 850°C und 1550°C liegt.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzufuhr in den Wärmetauscher regelbar ist, und die Temperatur am Eintritt der Abgasleitung in den Wärmetauscher gemessen und die Wasserzufuhr in den Wärmetauscher anhand dieser Messwerte geregelt wird, so dass die Dampferzeugung in Abhängigkeit von der Temperatur im Abgas erfolgt.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung des Wärmetauschers ein Zusatzbrenner angeordnet ist, durch welchen sich die Temperatur im Abgas vor Durchströmen des Wärmetauschers erhöhen lässt.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Zusatzbrenners anhand der Messwerte für die Temperatur im Abgas erfolgt.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Abgas nach der der Erhöhung der Temperatur durch den Zusatzbrenner am Eintritt der Abgasleitung in den Wärmetauscher zwischen 850°C und 1550°C liegt.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf, welcher an dem Wärmetauscher erzeugt wird, eine Temperatur von 120 bis 600°C aufweist.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf, welcher an dem Wärmetauscher erzeugt wird, einen Druck von 5 bis 130 bar aufweist.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens einen Wärmetauscher statt Dampf Heißwasser mit einer Temperatur von 40 bis 120°C erzeugt wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Ventiles für das Abgas im Wärmetauscher anhand der Messwerte für Druck im Abgaskanal durch einen Rechner erfolgt.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass zur Absaugung der Abgase in der Abgassammelleitung durch Ansaugung ein Unterdruck bereitgestellt wird.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Umwandlungseinheit in Sekundärenergie um eine Turbine und einen Generator und bei der Sekundärenergie um elektrische Energie handelt.

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