DE2327563A1 - Verfahren zum betrieb einer kokerei und vorrichtung zu dessen durchfuehrung - Google Patents

Description

Patentanwalt
Dipl.-Che m, F. Schrumpf

SloDüren 28.5,1973

Koenensiraße 20 H 21 9

HOOGOVENS IJMUIDEN B.V. IJmuiden / Niederlande

Verfahren zum Betrieb einer Kokerei und Vorrichtung zu' dessen Durchführung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kokerei, in der Steinkohle durch trockene Destillation in Koks umgewandelt wird und welche mit einer automatischen Verriegelung versehen ist.

Eine derartige Kokerei ist allgemein bekannt und umfasst normalerweise eine Anzahl von in Reihe angeordneten Koksofenbatterien und ferner wenigstens eine Kohlenzufuhr, einen Koksofen-Füllwagen, eine Koks-Ausdrückmaschine, eine Türabhebevorrichtung, einen Koks-Löschwagen, einen Löschturm und eine Koksrampe. Die Batterien bestehen aus einer Anzahl schmaler Ofenkammern mit einem Inhalt von beispielsweise 15-4Om, zwischen denen Heizkammern für das Heizgas liegen und unter denen die Regeneratoren für Verbrennungsluft und Heizgas angeordnet sind. Die Öfen v/erden mit Gas beheizt. Das Regeneratorprinzip erfordert, ca. jede halbe Stunde die Luft und die Verbrennungsgase und gegebenenfalls das Heizgas auf einem anderen Weg durch die Regeneratorkammern zu leiten, wozu alle H,ähne, Klappen und Ventile pro Batterie durch einen zentralen Umstellmechanismus bedient werden.

Der oben auf der Batterei verfahrbare Füllwagen wird von der Kohlenzufuhr aus gefüllt. Die Kohle wird -aus dem Füllwagen durch beispielsweise vier Beschickungsöffnungen in eine gerade geleerte Kammer eingebracht, deren Türen geschlossen sind.

309851/0404

Mittels einer auf die Ausdrückmaschine montierten Planierstange werden die Kohlen in der Kammer danach eingeebnet, so daß die entweichenden Gase über die Kohlen durch das sog. Steigrohr zur GasSammelleitung gelangen können. An den durch die Heizkammern erwärmten Seitenwänden setzt die Koksgarung ein, wobei sich die Temperatur in der Ofenkammer auf ca. 1000 C erhöht. Durch diesen Erhitzungsvorgang unter Luftabschluß werden die flüchtigen Bestandteile aus den Kohlen ausgetrieben, und die feinen Kohleteilchen backen zu Koks zusammen. Die sog. Garungszeit-oder Verkokungsdauer kann stark variieren und soll je nach den Eigenschaften der Kokskohle und den Bedingungen, unter denen die Destillation stattfindet, normalerweise 12 bis 20 Stunden betragen. Die Kammern werden nach einem bestimmten Schema gedrückt. Die Türen an der Koks- und der Maschinenseite der Kokskammern werden dann geöffnet, wonach der glühende Koks durch eine an der Ausdrückmaschine angebrachte Druckstange mit einem großen Stempel über den Kokskuchen-Führungswagen von der Türabhebevorrichtung in den sich langsam fortbewegenden Löschwagen geleitet wird. Dieser Wagen wird sofort zum Löschturm gefahren, wo der Koks schnell mit Wasser abgelöscht wird. Nach dem Abtropfen wird der Löschwagen zur Koksrampe gefahren, wo der abgelöschte Koks gelagert wird. Von dort wird er mit geeigneten Transportmitteln an seinen weiteren Bestimmungsort gebracht.

Die Verriegelungsvorgänge des normalen Zyklus einer Kokerei werden durch das Bedienungspersonal aufgrund optischer und akustischer Signale über Anordnung oder Stellung von Türen, Klappen oder Deckeln u.dgl. sowie anhand von Listen für das Füllen und Ausdrücken von bestimmten öfen in der gewünschten Reihenfolge veranlasst. Es sind aus der Literatur bereits viele Vorschläge bekannt geworden, um das Betreiben einer Kokerei zu vereinfachen und menschliches Versagen soweit als möglich auszuschließen. Ein Beispiel hierfür ist die sog. automatische Verriegelung des Ausdrückens von Koks. Durch diese wird erreicht, daß die Ausdrückmaschine, die Türabhebevorrichtung und der Löschwagen sich beim Ausdrücken

309851/0404

einer bestimmten Kammer stets auf dem richtigen Platz befinden. Der Koks kann nur dann aus einer Ofenkammer gedrückt werden/ wenn beide Türen der Ofenkammer geöffnet und die Koksausdrückmaschine/ die Koksführung auf der Türabhebevorrichtung und der Löschwagen sich in Verlängerung der Ofenkammer befindet. Von großem Einfluß für die Verminderung der Luftverunreinigung dürfte eine automatische Kontrolle der Garungszeit sein, wodurch verhindert wird, daß eine Ofenkammer leergedrückt wird, bevor die Kohlen vollständig verkokt sind. . -

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines programmierten und automatisierten Verfahrens zum Betrieb einer Kokerei des oben beschriebenen Typs.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens zu schaffen, die einerseits Teile aufweist/ bei denen menschliche Fehler .vorkommen können/ und andererseits Teile, die auf die verschiedenen' Phasen ihres Betriebes reagieren.

Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß unter Berücksichtigung eines Drückprogrammes, nach welchem die Ausdrückmaschine, die Türabhebevorrichtung und der Lösch-: wagen sich längs der öfen bewegen, von einem Ofen die Tür geöffnet werden kann, sobald eine bestimmte, im voraus eingestellte Garungszeit verstrichen ist, worauf das Ausdrücken . des Ofens folgt, wobei diese Vorgänge durch einen Rechner gesteuert werden, in welchen außer dem Drückprogramm auch Angaben über die Garungszeit des betreffenden Ofens aufgenommen sind. Das Druckprogramm ist nicht fest, sondern wird durch den Rechner während des Betriebes an die jeweiligen Bedingungen angepasst.

Der genaue Zeitpunkt des Beginns der Garungszeit kann in dem Rechner durch ein Signal festgelegt werden, welches von einem

3098 51 /OAOA

Kontakt an der Planiervorrichtung kommt und bei der Einebnung gegeben wird, oder aber durch ein Signal, das von einem Kontakt an dem Füllmechanismus kommt und durch die Beendigung des Füllvorganges ausgelöst wird.

Die zweite Möglichkeit bedingt jedoch eine Abstimmung mit dem Füllwagen; die erste ist am einfachsten zu realisieren, weil die Planiervorrichtung sich auf der Ausdrückmaschine befindet und eine Abstimmung bereits im Zusammenhang mit der Steuerung vorgesehen ist. Anhand von Angaben über die Kohlenzusammensetzung, die Kohlendichte und die den Heizkammern zuzuführende Kalorienmenge werden Minimum und Maximum der Garungszeit ermittelt und in den Rechner eingegeben.

Die Erfindung gestattet die Erzielung einer Anzahl von Vorteilen. So ist die Gefahr, daß ungarer Koks ausgedrückt wird, praktisch auf Null verringert. Das erhaltene Produkt ist in Art und Zusammensetzung homogener; ferner wird der Luftverunreinigung entgegengewirkt. Da ungarer Koks noch viel Gas und Kohlenstoff abgibt, kommt für einen optimalen Betrieb einer Kokerei alles darauf an, die Garungszeit so weit wie möglich einzuhalten, was nach der Erfindung auf einfache Weise geschieht, indem die benötigte Mindestgarungzeit in den Rechner als bestimmender Faktor für den Betrieb eingegeben wird. Die Zeit, während der die Türen des Ofens geöffnet sind, ist auf ein Minimum herabzusetzen.

Die Erfindung ist im nachstehenden anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Kokerei.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine Kokerei, wobei die Verbindungen der Teile untereinander angedeutet sind.

Fig. 3 ist ein Ofenzeitschema.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild.

309851/0404

In Fig. 1 ist in der Draufsicht schematisch die übliche Anordnung einer Kokerei wiedergegeben, die aus einer Batterie 11 von Ofenkammern 12 und Heiζkammern, einer Kohleneinfüllöffnung 13, einem Füllwagen 14, einer Koksausdrückmaschine 15, einer Türabhebevorrichtung 16, einem Löschwagen 17, einem Löschturm 18 und. einer Koksrampe 19 besteht, welche untereinander zusammenwirken, wie im vorstehenden beschrieben ist.

Wie in Fig. 2, einem Querschnitt durch die Ofenkammer, gezeigt ist, sind an der Türabhebevorrichtung 16 ein Fühler 20 und an der Koksausdrückmaschine 15 ein Fühler 21 angebracht, die einem Organ 22 die Anwesenheit dieser beiden Einrichtungen signalisieren, zum Zwecke der sog. gegenseitigen Verriegelung. Die Position des Löschwagens 17 wird mit Hilfe eines Impulsgebers 23 ebenfalls dem Organ 22 mitgeteilt.

Der Löschwagen 17 fährt über Schienen,und wird beispielsweise durch eine Winde angetrieben (nicht dargestellt). Bei der Aufnahme von Koks aus einem Ofen bewegt er sich langsam (er "kriecht"), während er in der Nähe des Löschturmes 18 mit normaler Geschwindigkeit fährt. -

Die Reihenfolge des Ausdrückens der Ofenkammern wird im normalen Betrieb anhand eines Planes,ausgeführt, wobei der auf die Wandungen der angrenzenden Heizkammern einwirkende Druck, verursacht durch das Schwellen der Kokskohlen in der Ofenkammer gegen Ende der Garungszeit, bei der Aufstellung des Planes berücksichtigt wird. Daraus folgt, daß ein Ofen nicht gedrückt werden darf, wenn einer der benachbarten Öfen leer ist. Ferner soll ein Ofen nicht gedrückt werden, solange die Mindestgarungszeit noch nicht verstrichen ist. Am Ende der Garungszeit wird der Ofen von der GasSammelleitung (24 in Fig. 2) abgetrennt ("abgehängt") und mit der Außenluft in Verbindung gebracht. Gleichzeitig wird die sog. Steigleitung gereinigt. Anschließend wird die Tür geöffnet, der Koks

309851/0*04

ausgedrückt und die Tür wieder geschlossen. Einige Öfen zurück wird nach diesem Plan gleichzeitig ein anderer Ofen gefüllt.

An der Ausdrückmaschine 15 ist eine Planierstange 25 angebracht, mit der die Kohlen in dem gefüllten Ofen eingeebnet werden. Beim Inbetriebsetzen dieses Planiermechanismus gibt ein dort angebrachter Kontakt 26 ein Signal an einen" Rechner 27, welches anzeigt, daß die Garungszeit begonnen hat:

Die Garungszeit wird für einen gefüllten Ofen festgelegt, u.a. unter Zugrundelegung einer bestimmten Kohlenzusammensetzung, der Kohlendichte und der Kalorienmenge, die den Heizkammern einer Batterie zugeführt wird. Diese Garungszeit G wird als zweite Eingangsgröße an den Rechner 27 gegeben, damit er mit Hilfe eines Steuerungsorgans dafür sorgt, daß die Türverriegelung erst freigegeben wird, wenn die berechnete Mindest-Garungszeit verstrichen ist.

Der Rechner 27 kann mit einem Anzeigegrät (nicht dargestellt) versehen sein, mit dem das zu diesem Zeitpunkt optimale Drückprogramm für das Bedienungspersonal sichtbar gemacht wird. Als Anzeigeorgan können ein Fernschreiber oder ein Bildröhrenempfänger dienen. Das Drückprogramm ist nicht fest gegeben, sondern wird durch den Rechner während des Betriebs jeweils anhand von Betriebsbedingungen, wie Störungen, anderen Kohlenzusammensetzungen, Änderungen in der Kalorienmenge u.dgl. angepasst.

In Fig. 3 ist ein Ofen—Zeit—Schema angegeben, wobei auf der horizontal von links nach rechts verlaufenden Zeitachse eine ganze Periode zwischen zwei aufeinanderfolgenden Planierungen P-P für einen bestimmten Ofen dargestellt ist. Die Garungszeit für den Ofen ist durch die Zeitdauer P-O angegeben. Während dieser Zeit ist eine Entriegelung nicht möglich. Wenn also der

309851/04

Rechner 27 zum Zeitpunkt S den betreffenden Ofen bereits für das Ausdrücken bestimmt hat, muß bis zum Verstreichen der Garungszeit gewartet werden, bevor das Organ 22 zum Zeitpunkt die Entriegelung für das Abheben der Tür vornimmt. Die Tür wird abgehoben, und anschließend wird bei A kontrolliert, ob neben der Koksausdrückmaschine 15 und der Türabhebevorrichtung 16 der Löschwagen 17 auch in der richtigen Position steht und ob alle vorbereitenden Tätigkeiten bei allen Maschinen beendet sind. Wenn dies der Fall ist, kann bei U das Ausdrucken des Kokses mit Hilfe des Stempels 28 an der Ausdrückmaschine erfolgen. Nach dem Ausdrücken und dem Zurückziehen des Stempels 28 wird zum Zeitpunkt D die Tür wieder angelegt, und nach einer Wartezeit (die bei W beginnt), wird mit dem Zeitpunkt V der Ofen von dem Füllwagen 14 aus von neuem gefüllt.

Nach dem Auffüllen werden zum Zeitpunkt P mit der Planierstange 25 die Kohlen eingeebnet, was den Anfang einer neuen Garungszeitperiode bedeutet.

Ausgehend von einem bestehenden System zum Verriegeln von Ausdrückmaschine, Türabhebevorrichtung und Löschwagen für ein und denselben Ofen, durch das er als der richtige Ofen aus einem bestimmten Folgeprogramm angegeben wird, wird nach der Erfindung diese Auswahl durch den programmierten Rechner 27.vorgenommen.

Falls die Wiederbeschickung eines Ofens einer bestimmten Nummer an das Verriegelungssystem angeschlossen und der Betrieb dieses Ofens erst nach einer bestimmten Verweilzeit der Kohlen freigegeben wird, erreicht man, daß für jeden Ofen eine sichere Mindest-Verweilzeit und folglich Garungszeit erhalten wird.

Die Feststellung des Anfangszeitpunktes dieser Garungszeit wird abgeleitet von dem Augenblick, zu dem dieser Ofen durch den Füllwagen gefüllt wird, oder von dem Augenblick, zu dem dieser Ofen durch die Ausdrückmaschine planiert wird. Der

30985WQ404

Rechner 27 berechnet hieraus den frühest möglichen Zeitpunkt des Ausstoßens in Abhängigkeit von der Garungszeit, die doch die der Ofenbatterie zugeführten Kalorienmenge mitbestimmt--wird.

Der Rechner 27 muß ferner derart programmiert sein, daß auch die Möglichkeit besteht, im Falle von Störungen in dem Drückprogramm, beispielsweise in folge von Defekten an einem Ofen, das System auf den optimalen Rythmus zurückzuführen, wobei das Schwellen und der Füllungszustand der öfen und die maximale Verweilzeit zu berücksichtigen sind.

Mit Hilfe des Rechners 27 ist es außerdem möglich, eine voll- . ständig automatische Steuerung von Ausdrückmaschine, Türabhebevorrichtung, Füllsystem und Löschsystem zu bewerkstelligen.

In Fig. 4 der Zeichnung bedeuten

A Kriechbewegung

B Ausdrückmaschine

C Türabhebevorrichtung

D Löschwagen

E Steuerung ■

F Verriegelung

G Ofenprogramm und Garungszeitkontrolle H Löschwagenprogramm.

309851/040A

Claims (1)

1. 28.5.1973 H 219

   P atentan sprüehe

   T..Verfahren zum Betrieb einer Kokerei, in der·Steinkohle durch trockene Destillation in Koks umgewandelt wird und welche mit einer automatischen Verriegelung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß unter Berücksichtigung eines Drückprogrammes, nach welchem die Ausdrückmaschine -(15), die Türabhebevorrichtung (16) und der Löschwagen (17) sich längs der öfen (12) bewegen, von einem Ofen die Tür geöffnet werden kann, sobald eine bestimmte, im voraus eingestellte Garungszeit verstrichen ist, worauf das Ausdrücken des Ofens folgt, wobei diese Vorgänge durch einen Rechner (27) gesteuert werden, in welchen außer dem Drückprogramm auch Angaben über die Garungszeit des betreffenden Ofens aufgenommen sind.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drückprogramm durch den Rechner (27) während des Betriebs an die-jeweiligen Betriebsbedingungen angepasst wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drückprogramm durch ein Anzeigegerät des Rechners (27) sichtbar gemacht wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1 § dadurch gekennzeichnet, daß

   der Beginn der Garungszeit inJdem itechner (27) durch ein Signal festgelegt wird, das von einen»Fühler (20) an dem Planier mechanismus abgegeben und beim Einebnen eines Ofens erzeugt

   wird. I

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der Garungszeit in dem Rechner (27) durch ein Signal festgelegt wird, das von einem Fühler (21) an dem-Füllmechanismus abgegeben und beim Füllen eines Ofens erzeugt wird.

   309851/040/.

   -¹S-

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß Minimum und Maximum der Garungszeit anhand von Daten über die Kohlenzusammensetzung, die Kohlendichte und die den Heizkammern zuzuführende Kalorienmenge berechnet und als Eingangsgröße in den Rechner eingegeben wird.

   7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6, mit einer Anzahl von in Reihe angeordneten, abwechselnd aus Ofen- und Heizkammern bestehenden Koksofenbatterien, sowie mindestens einer Kohlenzufuhr, einer KohlenfülJ-vorrichtung, einer Koksausdrückmaschine, einer Türabhebevorrichtung, einem Löschwagen, einem Löschturm und einer Koksrampe, gekennzeichnet durch eine automatische Türverriegelung und Löschwagensteuerung, die unter Kontrolle eines Rechners (27) stehen, in welchem als Eingangsgrößen die vorab berechnete minimale und maximale Garungszeit zusammen mit dem Drückprogramm aufgenommen sind.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (27) zur Anpassung des Drückprogrammes anhand von Betriebsbedingungen eingerichtet ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (27) mit einem Anzeigegerät zum Sichtbarmachen des optimalen Drückprogrammes versehen ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Planiermechanismus mit einem Fühler (20) versehen ist, welches mit dem Eingang des Rechners (27) verbunden ist und diesem beim Planieren ein Eingangssignal zuführt, das den Beginn der Garungszeit angibt.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllmechanismus mit einem Fühler (21) versehen ist, welches mit dem Eingang des Rechners (27) verbunden ist und diesem beim Füllen ein Eingangssignal zuführt, das den Beginn der Garungszeit angibt.

   30-9861/0404

   12. Vorrichtung nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet/ daß der Rechner (27) auf die Abwicklung des Ofenprogramms und des Löschwagenprogramms programmiert ist.

   30 98 51 /0404

   Le e rs eι te