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Die
Erfindung betrifft eine Koksofenbedienungseinrichtung einer Koksausdrückmaschine und/oder
einer Koksüberleitmaschine
eines eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Verkokungskammern
aufweisenden Koksofens, ausgebildet zum Auffangen und Entfernen
von Schlabberkoks im bzw. aus dem Bereich eines Meistergangs des
Koksofens, mit einer wenigstens eine Koksschaufel aufweisenden Schaufeleinrichtung,
wobei die Koksschaufel in einer Auffangstellung zum Auffangen des
Schlabberkokses und der Rahmenreinigungsrückstände unterhalb einer Ofentür der Verkokungskammer
in Bodennähe
des Meistergangs angeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung
eine Koksofenbedienungsmaschine mit einer Koksofenbedienungseinrichtung der
vorgenannten Art.
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Verkokungsöfen bestehen
aus einer Vielzahl von scheibenartig ausgebildeten Verkokungskammern,
die in einer langen Reihe nebeneinander angeordnet sind. Im Anschluß an einen
Verkokungsvorgang von Kohle wird der Koks aus dem Ofen mit einer
Koksausdrückmaschine
ausgedrückt.
Das dazu notwendige Öffnen
und Schließen
der Ofentüren
auf der Seite der Koksausdrückmaschine
wird automatisch von der Koksausdrückmaschine ausgeführt. Der
von der Koksausdrückmaschine
aus dem Ofen gedrückte
Koks wird durch die auf einer Koksüberleitmaschine integrierte
Kuchenführung
in ein Kokslöschfahrzeug
geleitet. Das erforderliche Öffnen
und Schließen
der Ofentüren
auf der Seite der Koksüberleitmaschine
wird automatisch von der Koksüberleitmaschine
ausgeführt.
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Beim Öffnen der
Ofentüren
für den
Ausdrückvorgang
fallen sowohl auf der Seite der Koksausdrückmaschine als auch auf der
Seite der Koksüberleitmaschine
größere Mengen
von Schlabberkoks an, die aus dem Bereich des jeweiligen Meistergangs entfernt
werden müssen.
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Zum
Auffangen von Schlabberkoks sind aus dem Stand der Technik Koksofenbedienungseinrichtungen
der eingangs beschriebenen Art bekannt, wobei die Koksschaufel in
einer Auffangstellung unterhalb einer Ofentür der Verkokungskammer in Bodennähe des Meistergangs
angeordnet ist und wobei die Koksschaufel von der Auffangstellung
in eine Entleerungsstellung überführbar ist.
Beim Überführen von der
Auffangstellung in die Entleerungsstellung wird die Koksschaufel
vom bodennahen Bereich des Meistergangs angehoben und in eine für die anschließende rückwärtige Entleerung
erforderliche Stellung verschwenkt.
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Von
Nachteil bei den bekannten Koksofenbedienungseinrichtungen der zuvor
beschriebenen Art ist, daß von
dem mit der Koksschaufel aufgefangenen Schlabberkoks im Bereich
der Koksschaufel Stör-
und Schadstoffe als Emissionen freigesetzt werden, die von den üblicherweise
auf der Koksausdrückmaschine
und/oder der Koksüberleitmaschine vorgesehenen
Absaugeinrichtungen nicht erfaßt
werden. Zu diesen Emissionen zählen
neben Stäuben insbesondere
dampf-, gas- oder rauchförmige
Emissionen. Zum Teil ist die Koksschaufel zum Löschen von aufgefangenem Schlabberkoks
zumindest zum Teil mit Wasser gefüllt, das beim Auffangen von
heißem
Schlabberkoks verdampft. Das Löschen
des Schlabberkokses ist grundsätzlich
mit und ohne Wasser möglich.
Zusammen mit dem Dampf werden neben Partikeln auch gasförmige Schadstoffe
aus dem Inneren der Koksschaufel in den Umgebungsbereich der Koksschaufel
ausgetragen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehenden Nachteile zu
vermeiden.
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Die
vorgenannte Aufgabe ist bei einer Koksofenbedienungseinrichtung
der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß wenigstens eine Absaugeinrichtung
an und/oder in der Koksschaufel zum Absaugen von im Bereich der
Koksschaufel freigesetzten Emissionen vorgesehen ist. Der Erfindung liegt
an dieser Stelle der Grundgedanke zugrunde, die im Bereich der Koksschaufel
freigesetzten Emissionen direkt zu erfassen, bevor es im wesentlichen zu
einem Übertritt
der Emissionen vom Inneren der Koksschaufel in die Umgebung kommen
kann. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die entstehenden Emissionen
im wesentlichen vollständig
erfaßt werden
und nicht in den Umgebungsbereich übertreten können.
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Vorzugsweise
ist die Absaugeinrichtung an einer Längsseite der Koksschaufel vorgesehen,
insbesondere an beiden Längsseiten
der Koksschaufel. Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, die
im Inneren der Koksschaufel freigesetzten Emissionen weitgehend
vollständig
zu erfassen und den Übertritt der
Emissionen in den Umgebungsbereich zu verhindern. Zudem wird die
Entleerung der aufgefangenen überschüssigen Kohle
und des aufgefangenen Schlabberkokses nicht durch die Absaugeinrichtung behindert.
Im übrigen
ist es nicht notwendig, daß sich die
Absaugeinrichtung über
die gesamte Längsseite der
Koksschaufel erstreckt. Es reicht grundsätzlich aus, daß sich die
Absaugeinrichtung lediglich über
einen Teilbereich der Längsseite
erstreckt, vorzugsweise über
einen vorderen Abschnitt der Längsseite. Ebenso
gut ist es natürlich
auch möglich,
daß eine Absaugeinrichtung
an der Vorderseite der Koksschaufel vorgesehen ist oder daß sich die
Absaugeinrichtung über
die beiden Längsseiten
und die Vorderseite der Koksschaufel erstreckt.
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Um
die in der Koksschaufel freigesetzten Emissionen unabhängig von
dem Füllgrad
der Koksschaufel weitgehend vollständig erfassen zu können, ist
die Absaugeinrichtung bzw. deren Absaugöffnung bei einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung im Bereich der Schaufeloberkante bzw. im Bereich der
Oberkante einer Seitenwand der Koksschaufel vorgesehen, die mit
der Absaugeinrichtung verbunden ist. Dabei kann zur weiteren Verbesserung
der Absaugung die Seitenwand der Koksschaufel eine nach unten abgewinkelte
oder gerundete Kante aufweisen, die die Erfassung von im Inneren der
Koksschaufel freigesetzten Emissionen erleichtert. Dadurch wird
zudem sichergestellt, daß es
im wesentlichen zur Absaugung der im Inneren der Koksschaufel freigesetzten
Emissionen kommt und daß der
Anteil des ebenfalls erfaßten
Luftstroms aus der Umgebung möglichst
gering gehalten ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß sich wenigstens eine Absaugöffnung der
Absaugeinrichtung über
die gesamte Länge
der mit der Absaugeinrichtung verbundenen Seitenwand erstreckt.
Dadurch ist eine gleichmäßige Erfassung
von Emissionen über
die gesamte Längsseite
der Seitenwand gewährleistet.
Die Absaugöffnung
der Absaugeinrichtung kann in den Innenbereich der Koksschaufel
gerichtet sein, was die Erfassung von im Inneren der Koksschaufel
freigesetzten Emissionen weiter begünstigt.
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Die
Absaugeinrichtung kann vorzugsweise als Wirbelhaube ausgebildet
sein, um eine möglichst gleichmäßige Erfassung
auf der gesamten Schaufellänge
und eine hohe Absaugleistung bei kleiner Baugröße der Absaugung zu gewährleisten.
Zur Dimensionierung der Wirbelhaube ist der notwendige Erfassungsvolumenstrom
nach dem Verfahren der Volumenstrombilanzierung zu ermitteln.
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Ist
die Absaugeinrichtung als Wirbelhauben-Absaugeinrichtung ausgebildet,
so kann eine innenliegende Führungsfläche der
Absaugeinrichtung durch eine vorzugsweise schräggestellte Seitenwand der Koksschaufel
gebildet werden. Die Führungsfläche ist
dazu vorgesehen, die im Inneren der Koksschaufel freigesetzten Emissionen
in Richtung auf die Absaugöffnung
der Absaugeinrichtung zu leiten. In diesem Zusammenhang kann weiter
vorgesehen sein, daß die
Seitenwand der Koksschaufel und die Wirbelhaube einstückig ausgebildet
sind, wobei die obere Kante der Seitenwand der Form einer Wirbelhaube
entsprechend nach innen umgebogen sein kann. Werden die Führungsfläche und
die Wirbelhaube einstückig
aus einer Seitenwand der Koksschaufel gebildet, trägt dies
zu einem einfachen konstruktiven Aufbau der erfindungsgemäßen Koksofenbedienungseinrichtung
bei. Die Erfindung läßt es jedoch bedarfsweise
auch zu, daß eine
Absaugeinrichtung mit einer Seitenwand oder einer Vorderwand der Koksschaufel
verbunden, beispielsweise verschraubt oder verschweißt wird,
was ein späteres
Nachrüsten der
Koksschaufel einer Koksofenbedienungseinrichtung mit einer Absaugeinrichtung
ermöglicht.
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Je
nach Ausführungsform
kann der Querschnitt der Wirbelhaube teilzylindrisch oder polygonal ausgebildet
sein, wobei bei beiden Formen ein Endabschnitt der Wirbelhaube zu
der Mittelachse der Wirbelhaube eingezogen sein kann, um eine gewünschte Einengung
der Strömung
vor dem Eintritt in den Bereich der Absaugöffnung zu erreichen.
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Ist
als Absaugeinrichtung eine Wirbelhaube vorgesehen, so kann diese
wenigstens zwei Absaugstellen aufweisen. Beispielsweise ist es möglich, daß we nigstens
zwei durch den Mantel der Wirbelhaube hindurchgeführte und
in die Haube hineinragende Senkenrohre vorgesehen sind, daß die Senkenrohre an
ein Absaugsystem angeschlossen sind und strömungstechnisch jeweils eine
Doppelsenke darstellen, wobei die Senkenrohre derart voneinander
beabstandet angeordnet sind, daß sich
zwischen benachbarten Senkenrohren jeweils eine Drallströmung ergibt.
Damit wird eine besonders hohe Absaugleistung bei geringem Energieverbrauch
des Absaugsystems sichergestellt.
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Der
Erfassungsvolumenstrom der Absaugeinrichtung setzt sich zusammen
aus dem Emissionsvolumenstrom, in der Regel einem Schadstoff-Luft-Gemisch,
und aus der Umgebung induzierten Luftströmen. Erfindungsgemäß ist daher
vorgesehen, daß der
Erfassungsvolumenstrom der Absaugeinrichtung größer als der Emissionsvolumenstrom in
der Höhe
der Absaugeinrichtung ist. Dadurch kann in jedem Fall sichergestellt
werden, daß die
im Inneren der Koksschaufel freigesetzten kontaminierten Luftströme im wesentlichen
vollständig
erfaßt
werden. Die Größe des Erfassungsvolumenstromes
ist unter anderem abhängig
von der Form des Erfassungselements der Absaugeinrichtung. Aus dem Emissionsvolumenstrom
in Höhe
der Absaugeinrichtung bzw. in Höhe
der Absaugöffnung
berechnet sich der Erfassungsvolumenstrom entsprechend der nachfolgend
angegebenen Gleichung V .1(h)
= V .0(h)·σmit
V .1(h) = Erfassungsvolumenstrom,
V .0(h) = Emissionsvolumenstrom in Höhe der Absaugeinrichtung
und
σ =
Sicherheitsbeiwert zur Berücksichtigung
von aus der Umgebung induzierten Luftströmen bei der Berechnung des
Erfassungsvolumenstroms.
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Bei
Versuchen, die im Zusammenhang mit der Erfindung durchgeführt worden
sind, konnte ein Wert für
den Sicherheitsbeiwert σ von
1,1 bis 3,0, vorzugsweise von ca. 1,5, ermittelt werden. Das Verhältnis aus
Erfassungsvolu menstrom zu Emissionsvolumenstrom beträgt in Höhe der Absaugeinrichtung
folglich zwischen 1,1 bis 3,0, vorzugsweise ca. 1,5.
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Die
erfindungsgemäße Koksofenbedienungseinrichtung
kann auf der Koksausdrückmaschine
und/oder auf der Koksüberleitmaschine
vorgesehen werden. Der Erfassungsvolumenstrom sollte vorzugsweise
zwischen 3.000 m3/h und 5.000 m3/h
betragen, sofern die Koksofenbedienungseinrichtung auf der Koksausdrückmaschine
vorgesehen ist. Auf der Koksüberleitseite
des Koksofens kann der Erfassungsvolumenstrom zwischen 2.000 m3/h und 4.000/h m3 betragen,
da in der Regel der Emissionsvolumenstrom auf der Seite der Koksüberleitmaschine
geringer ist als auf der Seite der Koksausdrückmaschine des Koksofens. Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung konnte ein Erfassungsvolumenstrom auf der Seite der
Koksausdrückmaschine
von ca. 4.200 m3/h und auf der Seite der
Koksüberleitmaschine
von ca. 3.000 m3/h ermittelt werden.
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Im
einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Koksofenbedienungseinrichtung
auszugestalten und weiterzubilden, wobei einerseits auf die abhängigen Patentansprüche und
andererseits auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung verwiesen wird.
In der Zeichnung zeigen
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1 eine
Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Koksofenbedienungseinrichtung ausgebildet
zum Auffangen und Entfernen von Schlabberkoks o. dergleichen mit
einer eine Koksschaufel aufweisenden Schaufeleinrichtung, wobei die
Koksschaufel in einer Auffangstellung angeordnet ist,
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2 die
in 1 dargestellte Koksofenbedienungseinrichtung,
wobei die Koksschaufel in einer Entleerungsstellung angeordnet ist,
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3 eine
Seitenansicht einer Schaufeleinrichtung der in 1 dargestellten
Koksofenbedienungseinrichtung,
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4 eine
Draufsicht auf die in 3 dargestellte Schaufeleinrichtung
und
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5 eine
Vorderansicht der in 3 dargestellten Schaufeleinrichtung.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Koksofenbedienungseinrichtung 1 ausgebildet
zum Aufnehmen und Entfernen von Schlabberkoks im bzw. aus dem Bereich
eines Meistergangs 2 einer nicht im einzelnen dargestellten
Koksausdrückmaschine
eines eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Verkokungskammern 3 aufweisenden
Koksofens schematisch dargestellt. Die Koksofenbedienungseinrichtung 1 weist
eine Schaufeleinrichtung 4 mit wenigstens einer Koksschaufel 5 auf,
wobei die Koksschaufel 5 in 1 in einer
Auffangstellung zum Auffangen von Schlabberkoks unterhalb einer
Türöffnung der
Verkokungskammer 3 in Bodennähe des Meistergangs 2 angeordnet
ist. Seitlich neben der Türöffnung der
Verkokungskammer 3 befindet sich ein Ankerträger 6.
Im Überleitbereich
zwischen dem Inneren der Verkokungskammer 3 und dem Meistergang 2 ist
eine Rutsche 7 vorgesehen, über die in nicht dargestellter
Weise aus dem Inneren der Verkokungskammer 3 beim Ausdrückvorgang
austretender Schlabberkoks in die Koksschaufel 5 der Schaufeleinrichtung 4 übergeleitet
wird.
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Die
Koksofenbedienungseinrichtung 1 weist darüber hinaus
eine Überleiteinrichtung 8 zum Überleiten
des von der Koksschaufel 5 aufgenommenen Schlabberkokses
in einen Auffangbehälter 9 auf.
Der Inhalt der Koksschaufel 5 kann auch in einen Bunker oder
auf Seite der Koksüberleitmaschine
in eine Kokskuchenführungseinrichtung übergeleitet
werden. Die Überleiteinrichtung 8 weist
eine schräg
gestellte weitere Rutsche 10 auf, die zwischen dem Auffangbehälter 9 und
der Schaufeleinrichtung 4 hin und her verfahrbar ausgebildet
ist.
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In 2 ist
die Schaufeleinrichtung 4 mit der Koksschaufel 5 in
einer Entleerungsstellung bzw. Grundstellung dargestellt. Die Entleerung
erfolgt über
die Rutsche 10. Ferner ist es zum Überführen der Koksschaufel 5 von
der Auffangstellung in die Entleerungsstellung notwendig, die Koksschaufel 5 vom Bodenbereich
des Meistergangs 2 anzuheben und zur Entleerung um die
Schwenkachse 11 zu verschwenken. Das Löschen des Schlabberkokses ist mit
und ohne Wasser möglich.
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In
den 3 bis 5 ist eine Schaufeleinrichtung 4 der
erfindungsgemäßen Koksofenbedienungseinrichtung 1 dargestellt.
Die Schaufeleinrichtung 4 weist eine Koksschaufel 5 mit
zwei Absaugeinrichtungen 12 auf, die an den beiden Längsseiten der
Koksschaufel 5 vorgesehen sind. Die Koksschaufel 5 weist
im übrigen
einen an sich aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau auf. Gleiches gilt
für die
Schaufeleinrichtung 4. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist es weiter vorgesehen, daß sich
die Absaugeinrichtungen 12 im wesentlichen über die
gesamte Länge
von Seitenwänden 13 der Koksschaufel 5 im
Bereich der im wesentlichen horizontal, jedoch auch schräg verlaufenden
Schaufeloberkanten erstrecken und mit den Seitenwänden 13 verbunden
sind. Neben den Seitenwänden 13 sind weitere
Seitenwände 14 vorgesehen,
die mit den Seitenwänden 13 verbunden
sind und schräg
nach oben zulaufen. Die Erfindung läßt es bedarfsweise auch zu,
daß eine
weitere Absaugeinrichtung an der Vorderwand 15 der Koksschaufel 5 vorgesehen
sein kann oder daß sich
die Absaugeinrichtungen 12 über die gesamte Längsseite
der Koksschaufel 5, d.h. über die gesamte Länge der
Seitenwände 13, 14 im Bereich
entsprechend ausgebildeter Schaufeloberkanten erstrecken.
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Schlabberkoks,
der beim Ausdrückvorgang aufgefangen
worden ist, wird in an sich bekannter Weise über die Rückwand 16 der Koksschaufel 5 beim
Entleerungsvorgang der Koksschaufel 5 über die Rutsche 10 in
den Auffangbehälter 9 geleitet.
Die Absaugeinrichtungen 12 sind zur Erfassung von Emissionen
vorgesehen, die von dem während
des Ausdrückvorgangs
aufgefangenem Schlabberkoks im Bereich der Koksschaufel beim Auffangen und/oder
beim Entleeren freigesetzt werden.
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Um
eine direkte möglichst
gleichmäßige Erfassung
der Emissionen zu gewährleisten,
sind als Absaugeinrichtungen 12 Wirbelhauben-Absaugeinrichtungen
vorgesehen. Jede Absaugeinrichtung 12 weist wenigstens
eine Wirbelhaube 17 auf. Die Wirbelhauben 17 weisen
jeweils zwei in die Wirbelhaube 17 hineinragende Senkenrohre 18 auf,
die an ein nicht im einzelnen dargestelltes Absaugsystems angeschlossen
sind und strömungstechnisch
jeweils eine Doppelsenke darstellen. Die Senkenrohre 18 sind
derart voneinander beabstandet angeordnet, daß sich zwischen benachbarten
Senkenrohren 18 beim Absaugen jeweils eine Drallströmung ergibt. Dies
trägt zu
einer hohen Absaugleistung bei geringem Energieverbrauch des Absaugsystems
bei.
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Wie
sich insbesondere aus 5 ergibt, werden Emissionen,
die von in 5 dargestellten im Inneren der
Koksschaufel 5 angeordneten Verkokungsprodukten 19 freigesetzt
werden, über
Führungsflächen 20 Absaugöffnungen 21 der
Wirbelhauben 17 zugeführt
bzw. zugeleitet. Die Absaugöffnungen 21 erstrecken
sich im wesentlichen über
die gesamte gesamte Länge
der Seitenwände 13.
Dadurch kann die weitgehend vollständige Fassung von Emissionen
gewährleistet
werden, die im Inneren der Koksschaufel 5 freigesetzt werden.
Die Führungsfläche 20 wird
dabei durch einen oberen Bereich der Seitenwand 13 der
Koksschaufel 5 gebildet, wobei die Wirbelhaube 17 der
Absaugeinrichtung 12 und die Seitenwand 13 der
Koksschaufel 5 einstückig ausgebildet
sein können.
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Die
Absaugöffnungen 21 sind
in den Innenbereich der Koksschaufel 5 gerichtet. Emissionen, wie
beispielsweise Partikel und/oder gas-, dampf- oder rauchförmige Stoffe, überströmen die
Führungsflächen 20 in
Richtung auf die Absaugöffnungen 21 und
werden von den Absaugeinrichtungen 12 im wesentlichen vollständig erfaßt. Darüber hinaus
werden von den Absaugeinrichtungen 12 Teile der Umgebungsluft
ebenfalls erfaßt
und abgesaugt, wobei sich eine Luftströmung aus dem Umgebungsbereich
der Koksschaufel 5 in Richtung auf die Absaugöffnungen 21 ausbildet.
Dadurch ist es möglich,
den Umgebungsbereich der Koksschaufel 5 weitgehend frei von
Schad- und Störstoffen
zu halten.
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Die
Seitenwand 13 ist bei der dargestellten Ausführungsform
im Bereich der Schaufeloberkante im wesentlichen kreisförmig nach
innen umgebogen und bildet die Wirbelhaube 17 der Absaugeinrichtung 12.
Dabei ist es vorgesehen, daß die
Seitenwand 13 im Bereich der Absaugöffnung 21 nach innen
in Richtung zu der Mittelachse der Wirbelhaube 17 eingezogen
sein kann. Dadurch wird die zwischen den Senkenrohren 18 erzeugte
Drallströmung
vor dem Ein treten in den Bereich der Absaugöffnung 21 im Inneren
der Wirbelhaube 17 nach innen gedrängt und dabei beschleunigt,
so daß der
dynamische Druck ansteigt und der statische Druck, der für das Nachströmen von
Emissionen und Luft aus dem Innenbereich der Koksschaufel 5 und
der Umgebung verantwortlich ist, wegen des konstanten Gesamtdruckes
absinkt.
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Im übrigen läßt es die
Erfindung bedarfsweise zu, an der Stelle von Wirbelhauben-Absaugeinrichtungen 12 auch
andere, an sich aus dem Stand der Technik bekannte Absaugeinrichtungen
zur Erfassung und Absaugung von Emissionen an und/oder in der Koksschaufel 5 vorzusehen.
Im übrigen
wird darauf hingewiesen, daß die
in den Ansprüchen
und/oder die anhand der Zeichnungen offenbarten und beschriebenen
Merkmale miteinander kombinierbar sind, auch wenn dies nicht im
einzelnen beschrieben ist. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte
und beschriebene Ausführungsform
beschränkt.
Die vorstehenden Werteangaben und die angegebenen Intervalle erfassen
jeweils sämtliche Werte,
also nicht nur die Untergrenzen bzw. bei Intervallen die Intervallgrenzen,
ohne daß dies
einer ausdrücklichen
Erwähnung
bedarf.