DE2255500B1

DE2255500B1 - Verfahren zum betrieb einer koksofenbatterie

Info

Publication number: DE2255500B1
Application number: DE19722255500
Authority: DE
Inventors: Nicolaas Josephus Willi brordus Haarlem Thyssen (Niederlande) B26d 7 02
Original assignee: Hoogovens Ijmuiden B V , Ijmuiden (Niederlande)
Priority date: 1972-11-13
Filing date: 1972-11-13
Publication date: 1973-08-02
Also published as: DE2255500A1; IT999534B; US3959082A; FR2323753A1; FR2323753B1; JPS49125401A; GB1393048A; BE807261A; AU474298B2; AU6233073A; JPS5148762B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Koksofenbatterie in Abhängigkeit von Messungen der Betriebstemperatur.

Bei neuzeitlichen Hochleistungsöfen beträgt die Heizzugtemperatur ""(öftere Gebrauchstemperatur) üblicherweise 1250^bJS; 1350° G₅ so daß.^:die-_;oberg_>v; Temperaturgrenze, bis zu der die aus Silicasteinen bestehenden Heizwände beansprucht werden dürfen, nicht erreicht wird. Die Temperaturen in den Heizzügen werden mit Helligkeitspyrometer durch verschließbare Schaulöcher in der Ofendecke gemessen.

Die Garungszeit wird durch die Temperatur und vor allem durch die Kammerbreite bestimmt. Bei der

für schmale Kammern (350 mm), der obere für breite (500 mm). Die Garungszeit kann χμ .w.eiten. Grenzen verändert·¹ %erden, jedoch sind eineri'Ver-^ kürzung dadurch Grenzen gesetzt, daß die obere Gebrauchstemperatur möglichst nicht überschritten werden soll.

Der 'Kokspfenbe-trliburichtete sichufeisheiL inr i Hauptsache nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten, d. h., es sollte eine maximale Produktion der Koksöfen sichergestellt werden.

Nun wird der Ko~k"s bekanntlich nach beendeter Garung durch die Ijioksdruckstange von der Maschinenseite her zur anderen Seite (Koksseite) in den Kokslöschwagen geschoben. Dabei tritt eine erhebliche Luftverunreinigung durch Entwicklung schwarzer Qualmwolken auf, die vom Standpunkt des Umweltschutzes möglichst verringert werden muß, ohne jedoch die Rentabilität der Kokerei unzulässig zu beeinflussen.

Beide Forderungen, nämlich eine maximale Koksproduktion und eine minimale Luftverunreinigung beim Ausstoßen des Kokses, stehen — was die Garungszeit betrifft — miteinander im Widerspruch.

Die Erfindung bezweckt, dies Problem zu lösen, und hat die Entwicklung eines Verfahrens zum Koksofenbetrieb zur Aufgabe, das es ermöglicht, eine vorgegebene Kohlencharge in optimaler Zeit vollständig zu verkoken und gleichwohl die Emmissionsbelastung beim Koksausstoß möglichst gering zu halten.

Eingehende theoretische und praktische Untersuchungen dieses Problems haben ergeben, daß die Luftverunreinigung beim Ausstoßen einer Ofencharge hauptsächlich auf »Nester« nicht vollständig

ίο verkokter Kohle zurückzuführen ist. Anders ausgedrückt, eine vollständig verkokte Ofencharge wird eine nur geringe Luftverschmutzung zur Folge haben.
Man kann davon ausgehen, daß der Koks ausgegart ist, wenn er eine Temperatur von 800° C erreicht hat. Die Mindest-Garungszeit ist also die Zeit, während der die Kohle in dem Ofen verbleiben muß, bis der gesamte Kokskuchen einschließlich der sogenannte Nester eine Temperatur von wenigstens 800° C erreicht hat.

Bei der Untersuchung verschiedener Parameter wurde gefunden, daß Veränderungen in der Siebanalyse, der Flüchtigkeit und der Zusammensetzung von Kohlenmischungen keinen meßbaren Einfluß auf die Mindest-Garungszeit haben, jedenfalls nicht innerhalb des praktisch zu berücksichtigenden Bereiches. Ferner läuft eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes in der Regel auf eine Verminderung der Trocken-Schüttdichte hinaus: durch beide wird die Garungszeit in umgekehrtem Verhältnis beeinflußt, d.h. sie heben sich in dieser Hinsicht weitgehend auf.

Beim Betrieb einer Koksofenbatterie kommt es somit wesentlich auf die Temperaturmessung an.
;;!.··. ',Wie gesagt, wurde bisher diese Regelung durch das Bedienungspersonal an Hand periodischer pyrooptischer Temperaturmessungen am Bodenstein in den Heizkammern und in einigem Abstand von der Ofendecke durchgeführt. An Hand der dabei erhaltenen, äußerst subjektiven Temperatureindrücke wurden die An/Aus-Kenndaten berechnet, an Hand deren die Heizer die Gaszufuhrmenge für die Brenner aller Heizkammern kontrollieren. Die Nachteile dieses Systems sind, daß eine derartige Regelung diskontinuierlich und ungenau ist. Die Messung von der Ofendecke aus ist eine unangenehme Aufgabe, die <^Jl; überdies nicht nachprüfbar ist.

Die Messung der Temperatur durch die Füllöffnungen ist ebenfalls unbefriedigend, da sich anscheinend abhängig von der Zusammensetzung der Kohle, ,!•insbesondere von deren Feuchtigkeitsgehalt,^ein unregelmäßiges Temperaturprofil in der Ofenkammer ergeben kann, wenn man die Messung mit Thermoelementen in einem vertikalen, durch die Ofenfüllung reichenden Stahlrohr vornimmt, d. h., die Temperaturverteilung in der Ofenkammer kann nach verschiedenen Garungszeiten abtiähgig sein von der Ofenhöhe.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß sich die Batterietemperatur-Messung sehr viel günstiger, weil kontinuierlich und zuverlässig, mittels Thermoelementen vornehmen läßt, die oben auf den Regeneratoren angeordnet sind. Praktische Versuche haben ergeben, daß die dort gemessene Temperatur sehr gut der mittleren Batterietemperatur entspricht, vermindert um eine Konstante, die sich nach der Ofenkonstruktion richtet.

Da auf Grund dieser Erkenntnis eine gute kontinuierliche Batterietemperatur-Messung zur Verfügung

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steht, läßt sich die Beheizung der Batterie unter nor- messen, welche sich in einer Reihe parallel zur Koksmalen Betriebsbedingungen darauf beschränken, die seite ungefähr in der Höhe des fünften Brenners be-Regeneratortemperatur auf dem Wege über die War- finden, von der Koksseite ab gerechnet, und diese mezufuhr konstant zu halten. Wenn somit der Kohle- Messungen wurden mit den üblichen Pyrometerdurchsatz verändert wird, braucht die Gasmenge 5 Messungen verglichen. Beide Werte ergaben eine nicht angepaßt zu werden, bevor die Regenerator- konstante Differenz von 70° + 10°. Der Vorteil temperatur abweicht. Außerdem hat diese Art, die der erfindungsgemäßen Anordnung ist also, daß das Wärmezufuhr zu kontrollieren, den Vorteil, daß die Temperaturniveau etwa 70° tiefer liegt als die Stein-Genauigkeit ihrer Bestimmung unabhängig wird von temperaturmessung, was sich für die Lebensdauer der, mit der die Gasmenge und der Heizwert des Ga- io der Thermoelemente günstig auswirkt. Das Thermoses gemessen werden. element wird mechanisch nicht beansprucht, da es

Ferner wird die Befeuerung unabhängig von dem horizontal auf das Gitterwerk aufgelegt wird, wotatsächlichen Ausstoßprogramm, solange die prakti- durch die Möglichkeit von Störungen in dieser Beziesche Garungszeit unter dem Maximum liegt, das für hung stark verringert ist.
die gegebene Batterietemperatur zulässig ist. 15 Gleichzeitig wurde die Wärmezufuhr zu der Batte-

Das erfindungsgemäße Verfahren ist demzufolge rie an Hand der Regenerator-Temperaturmessung

dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des kontrolliert, d.h., die Regeneratortemperatur wurde

An/Aus-Verhältnisses der Brenner auf Grund der auf 1250° C gehalten und die Wärmezufuhr zu der

Temperaturen erfolgt, die am oberen Ende des Git- Batterie wurde bei normalen Betriebsbedingungen

terwerks in den Regeneratoren in einer Reihe paral- 20 einmal in 24 Stunden korrigiert, falls die Regenera-

IeI zur Koksseite und in ausreichendem Abstand von tortemperatur mehr als 10° von 1250° C, dem vor-

dieser gemessen werden. gegebenen Wert, abwich. Als Faustregel wurde dabei

Die Wärmezufuhr zu den Batterien braucht also angenommen, daß 1 °/o weniger Wärmezufuhr einer

nicht mehr durch Veränderung der Gasmenge bzw. Verringerung der täglichen Durchschnittstemperatur

des Kaminzuges vorgenommen zu werden, sondern 25 von 5° entsprach. Dabei wurde festgestellt, daß die

kann geschehen, indem die Befeuerung eine zusatz- Regeneratortemperatur trotz starker Variationen im

liehe Zeit unmittelbar nach Umkehrung der Batterie Kohledurchsatz bzw. in der Wärmezufuhr zwischen

verzögert wird. 1240 und 1260° C gehalten werden konnte.

Diese Art der Regulierung hat die folgenden Vor- Die Wahl der Anordnung der Thermoelemente un-

teile: 30 gefähr in Höhe des fünften Brenners beruht auf der

Die Wärmezufuhr läßt sich durch Zeitgeber kon- Überlegung, daß die Temperatur im Regenerator trollieren, die die zusätzliche Pausenzeit bestimmen, dort am höchsten ist, weil die Brenner in der Nähe das Druckniveau des Verbrennungssystems läßt sich der Koksseite (wo der Koksofen am weitesten ist) optimal auf die Auslegung des Ofens abstimmen, eine etwas größere Kapazität besitzen und der Einweil die Gasströme konstant bleiben, und die Prü- 35 fluß der Abkühlung über die Koksofentür dort verfung, ob eine gute Verbrennung eingehalten wird, nachlässigbar ist. Besagte Anordnung des Thermoist auf den einfachen Vergleich von Druckwerten elementes ist ferner zweckmäßig, weil es bequem und Gasanalyse reduziert. vom Gang aus zu erreichen ist, ganz im Gegensatz

Ferner ist es möglich, die Temperaturmessung auf zur Messung von der Ofendecke,

den Regeneratoren direkt zur Regulierung der War- 40 Indern beispielsweise zwölf Thermoelemente von

mezufuhr zu benutzen, so daß die Regeneratoren zwölf aufeinanderfolgenden Regenerator-Stellen in

eine konstante Temperatur behalten. Serie geschaltet werden, kann eine mittlere Tempera-

Falls Störungen bei der Beschickung der einzelnen tür bestimmt werden, woraus die Pausenzeit (das ist

Kammern mit Kohle bzw. beim Koksausstoßen auf- die Zeit, während der die Brenner nicht in Betrieb

treten, ergeben sich für das erfindungsgemäße Ver- 45 sind) berechnet wird,

fahren die einfachen Regeln: Die Kontrolle der Temperatur in einer Kokerei ist

Wenn die Störung voraussichtlich nicht so lange wichtig, weil diese einen direkten Einfluß auf die Ga-

dauert (weniger als 2 Stunden), daß kein Ofen einer rungszeit und damit auf das Koksprodukt hat. Bei

längeren Garungszeit als maximal zulässig ausgesetzt einer als Beispiel angenommenen mittleren Garungs-

wird, soll die Batterietemperatur konstant gehalten 50 zeit von 17 Stunden wird bei einer Temperatur des

werden; falls jedoch die Störung so lange dauert, daß Verkokungsprozesses, die um 100° höher ist, die

einige Öfen eine längere als die maximale Garungs- Garungszeit ungefähr 2 Stunden kürzer sein können,

zeit gefahren werden müssen, sollte die Batterietem- Dadurch, daß die verschiedenen Thermoelemente

peratur so schnell wie möglich herabgesetzt werden, in Reihe geschaltet sind, kann die mittlere Thermo-

d. h., das Gas ist abzuschalten; nach Beseitigung der 55 spannung und damit die mittlere Temperatur berech-

Störung muß die Batterie dann so schnell wie mög- net werden. Falls eines der Thermoelemente außer

lieh auf das alte Temperaturniveau gebracht werden. Betrieb ist, wird die Gesamtspannung durch 11 an-

Die Erfindung ist im nachstehenden an Hand eines statt durch 12 geteilt.

Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Ermittlung der Thermospannung kann auch

In einen auf Füllbetrieb eingerichteten Unter- 60 auf andere Weise erfolgen, beispielsweise parallel

brennerofen mit durchlaufenden Regeneratoren, der über Kondensatoren, deren Ladungszustand der

insgesamt 259 Ofenkammern von je 12 m Länge, 4 m Reihe nach abgelesen wird.

Höhe und 45 cm Breite aufwies und einen Durchsatz Statt durch eine An/Aus-Regelung kann die Erfin-

von 4800 tato trockene Kohle ermöglichte, wurden dung selbstverständlich auch an Systeme angepaßt

im Verlauf eines Monats die Temperaturen am obe- 65 werden, durch die nur die Brenngasmenge geregelt

ren Ende des Gitterwerkes in den Regeneratoren ge- wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb einer Koksofenbatterie mit Regeneratoren unter den Offenkammern, durch welche das An/Aus-Verhältnis der Brenner in den Heizkammern regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Regelung auf Grund der Temperaturen erfolgt, die auf der Oberseite des Gitterwerkes in den Regeneratoren in einer Reihe parallel zur Koksseite und in ausreichendem Abstand von dieser gemessen werden. ; . ' ■ .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Temperatur an der Oberseite'des'Gitterwerkes elektrisch in Reihe geschaltete.-■·> Thermoelemente verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.-zum Messen der Temperatur an der Oberseite des Gitterwerkes Thermoelemente verwendet werden, die über Kondensatoren elektrisch parallel geschaltet sind, deren Ladungszustand der Reihe nach abgelesen werden kann.