DE2647079A1

DE2647079A1 - Verfahren zum betrieb von batterieweise angeordneten verkokungsofenkammern in verbindung mit einer vortrocknungsanlage fuer die zu verkokende kohle sowie vorrichtung zu seiner durchfuehrung

Info

Publication number: DE2647079A1
Application number: DE19762647079
Authority: DE
Inventors: Janos Dipl Ing Bocsanczy; Johannes Dr Knappstein; Dieter Dipl Phys Dr Stalherm
Original assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Priority date: 1976-10-19
Filing date: 1976-10-19
Publication date: 1978-04-20
Also published as: IT1087571B; US4176011A; GB1563971A; DE2647079C2; JPS5391901A; FR2368531B1; JPS5735753B2; FR2368531A1

Description

Dr. F/Bk

Patentanmeldung

der
Firma Carl Still, Recklinghausen

Verfahren zum Betrieb von batterieweise angeordneten Verkokunqsofenkammern in Verbindung mit einer Vo rtrocknungsanlage für die zu verkokende Kohle sowie Vorrichtung zu

seiner Durchführung.

Die Vortrocknung bzw. Vorerhitzung der Kokskohlen hat sich in der Koksindustrie allgemein durchgesetzt, weil es durch sie yeiinyt auch aus Kohlen die ohne diese Vorbehandlung keinen verwendbaren Koks ergeben, einen guten Hüttenkoks zu erzeugen, d.h. die Anzahl der Kohlensorten, die guten Hüttenkoks ergeben wird durch diese Vorbehandlungsmaßnahme erhöht.

Außerdem wird durch das Vortrocknen der Kokskohle die Verkokungszeit abgekürzt, und zwar um die Zeitspanne, die für feuchte Kokskohle benötigt wird, um das der Kohle anhaftende Wasser zu verdampfen, was ein Fünftel bis ein Viertel oder mehr der gesamten Koksgarungszeit ausmacht. Auf diese Weise wird der für die Vortrocknung benötigte hohe technische Aufwand teilweise ausgeglichen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von batterieweise angeordneten Verkokungsofenkammern in Verbindung mit einer Vortrocknungsanlage bzw. Vorerhitzungsanlage für die zu verkokende Kohle sowie eine" Vorrichtung zu seiner Durchführung, wobei die feuchte Kokskohle mit einem heißen im

809816/0464

Kreislauf geführten Inertgasstrom in Berührung gebracht wird und das Inertgas ein nur wenig Sauerstoff enthaltendes und im übrigen aus Stickstoff, Kohlendioxyd und Viasserdampf bestehendes Gas" etwa ein Verbrennungsabgas von Erdöl, Erdgas, niedrigen Kohlenwasserstoffen oder Kohle sein kann.

Dabei kann für das Erhitzen des Kreislaufgases die Abwärme des zu löschenden Kokses verwandt v/erden und für das Löschen des Kokses ein ebenfalls im Kreislauf geführtes Inertgas verwendet werden und schließlich der Vortrocknungskreislauf mit dem Löschkreislauf zu einem Kreislauf vereinigt werden (DT OS 2 415 758).

Die Trocknung der Kohle«kann dabei in einer oder in mehreren Stufen erfolgen. Auch kann in einer ersten Stufe die Kohle nur getrocknet und in einer zweiten dann über die Trorkhungstemperatur hinaus erhitzt bzw. vererhitzt werden.

Die Berührung der Feinkohle mit dem heißen Gas kann im Gleichstrom oder im Gegenstrom erfolgen. Als Trockner können zum Beispiel Flugstromtrockner oder andere Trockner Verwendung finden. In jedem Falle müssen die mit der Feinkohle in Berührung gebrachten heißen Gase in an sich bekannten Einrichtungen wieder von der Kohle getrennt werden und feiner Kohlenstaub wird aus ihnen mit Hilfe von Zyklonen, Filtern und auch Elektrofiltern abgeschieden, bevor aus dem Trocknungsgaskreislauf mit dem Wassergehalt der Einsatzkohle beladene Gase in die freie Atmosphäre entlassen werden. Jedoch ist nur dieser Teil so sorgfältig aufzubereiten; der im Kreislauf in die Trockenanlage zurückgeführte Teil bedarf" solch einer aufwendigen Behandlung nicht.

809816/0464

Die vorgetrocknete Kohle wird entweder mechanisch durch Transportbänder oder Kratzbänder, sogenannhe Redler, oder auch durch Füllwagen oder auch durch einen Gasstrom, z.B. Dampf, pneumatisch zu den Füllschächten der Ofenkammern gefördert und in die Ofenkammern eingefüllt. Dabei wird im allgemeinen ein Schüttgewich.t erreicht, das notwendig ist um guten Koks zu erhalten. Ein Planieren der Kohlefüllung in der Kammer für gewöhnlich nicht erfordetrl-ich. Danach beginnt die Verkokung und die Kohle gibt dabei alle flüchtigen Bestandteile an das abgehende Kokereigas ab. Dieses Gas hat nun einen Vergleichs- ' weise niedrigen Wasserdampfgehalt, da Feuchtigkeitswasser von der Kohle nicht mit in die Ofenkamner eingebracht worden ist und der verbleibende Wasserdampfgehalt geht auf die Freisetzung von in den Kapillarräumen der Kohlekörner eingeschlossern oder physikalisch gebundenen Wasser und chemische Dehydrationsreaktionen der Kchlebestandteile unter dem Einfluß der Wärme zurück. So besitzt ein solches Kokereigas etwa einen Wasserdampfgehalt von 15 Vol.%, während Kokereigase von nicht vorgetrockneten Kehlen mit einem Feuchtigkeitswassergehalt von etwa 10 % einen Wasserdampfanteil bis zu 40 % besitzen können. Aufgrund der großen Verdampfungswärme des Wassers hat Kokereigas aus feuchten Kohlen vergleichsweise einen hohen und das aus vorgetrockneten .Kohlen ein niedrigen Wärmeinhait. Die Differenz des Wärmeinhaltes ergibt sich aus der geringeren Wärmeaufnahme des Kammerinhaltes bei Einsatz vorgetrockneter Kohlen wegen der fehlenden Wasserverdampfung.

Die Destillationsgase, oder rohen Kokereigase, gehen von der Ofenkammer durch die Steigrohre und Krümmer in die Gasvorlage über, in der sie mit Wasser besprüht, gekühlt und kondensiert werden. Dabei wird auch der beim Einfüllen und während der Verkokung mit aus der Ofenkammer ausgetragene Kohlen- oder Koksstaub aus den Destillationsgasen ausgewaschen. Seine Menge beträgt bei Einsatz vorgetrockneter Kohle in der Regel etwa .1,5 bis 2,5 % der Einsatzkohle.

"ist . . '

— -Λ— —

Unabhängig davon, ob feuchte oder vorgetrocknete Kohle eingesetzt wird, zieht das rohe Kokereigas mit einer Temperatur von etwa 800 durch die Steigrohre aus den Ofenkammern ab. Bei dem Besprühen mit Wasser wird in der Vorlage die Wassersättigung des Gases aus feuchter Kohle bei etwa 82 - 85° C erreicht und der Wärmeinhalt des Gases ist so groß, daß z.B. bei gelegentlicher Abkühlung der Vorlage durch Regen ein von der Jahreszeit abhängender, unbedeutender Temperaturabfall von einigen Graden, um etwa 5° C, eintritt. Aus diesem Grunde hat sich die Isolierung der Vorlage erübrigt. Die in der Vorlage abgeschiedenen Flüssigkeiten stehen ungefähr im Temperaturgleichgewicht mit dem Gas. Die Flüssigkeit in der Vorlage besteht im wesentlichen aus dem Sprühwasser, dem Wasser aus der Kohle, den Teeren und den Teerölen. Bei 82 bis 85° C ist die Viskosität des Teeres mit den Teerölen derart, daß er ohne Schwierigkeiten aus der Vorlage abfließt und sich in Scheidern auch glatt, bis auf einen Restanteil von etwa 1 bis 2 %,von dem Wasser trennen läßt.

Bei Einsatz von vorgetrockneter Kohle in die Ofenkammern wird, wie vorstehend ausgeführt, ein trockneres Gas mit geringerem Wärmeinhalt erhalten. Bei dem Besprühen mit Wasser in der Vorlage kommt auch dieses Gas nahe an den Sättigungspunkt heran; es wird aber aus den vorstehend erwähnten-Gründen weitergekühlt als das Gas aus nicht vorgetrockneten Kohlen und im allgemeinen ist seine Temperatur etwa 10° tiefer, nämlich etwa 75 . Der geringere Wärmeinhalt des Gases hat zur Folge, daß die Kühlung der Vorlage von außen, z.B. durch Regen, einen viel größeren Einfluß besitzt. Bei solchen Gelegenheiten sinkt die Gastemperatur unter Umständen um etwa 25° C auf etwa 50° ab. Diese Temperaturauswirkungen sind verständlicherweise auch von den Jahreszeiten abhängig. Bei Temperaturen unter 75° C beginnt die Viskosität des Teeres erheblich zuzunehmen und deshalb die Scheidung des Teeres vom Wasser schwierig zu werden. Ein weiterer Grund für die Schwierigkeit der Scheidung ist der höhere

809816/0484

aus Kohle-, Koks- und Ascheteilchen bestehende Feststoffgehalt in dem Teer und dem Wasser. Dabei ist auch von Bedeutung, dass die temperaturabhängigen Wichten von Teer und Wasser sich in dem Temperaturgebiet von 50 - 70° C überschneiden und etwa gleich werden, wodurch sich ein weiteres Hindernis für die glatte Scheidung ergibt. . ·

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß den Vorteilen des Betriebes der Koksofenbatterie, die sich durch den Einsatz von vorgetrockneten bzw. vorerhitzten Kokskohlen ergeben, auf der Gasaufbereitungsseite Nachteile und Schwierigkeiten gegenüberstehen, die bei dem Einsatz feuchter Kohle nicht anstehen bzw. nur in geringerem Maße vorhanden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Probleme für den Einsatz vorgetrockneter Kohle zu lösen und eine Betriebsweise vorzuschlagen, bei der die Vorteile des Betriebes der Ofenkammern mit vorgetrockneter Kohle, wie die Ersetzbarkeit von Kohlen, die anders nicht zu verkoken sind und die Abkürzung der Garungsze.it, nicht mit Nachteilen auf der Gasseite erkauft werden müssen.

Zur Lösung der Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs definierten Arb vorgeschlagen, den Kokereigasen eine den Einsatzkohlen bei der Vortrocknung entzogene Wassermenge etwa entsprechende Dampfmenge in der Vorlage und bzw. oder in der anschließenden Saugleitiing des Gassaugers zuzusetzen, um so den Wänneinhalt des rohen Kokereigases zu erhöhen und dem nachgeschalteten Gasaufarbeitungsbetrieb im Sinne der vorstehenden Ausführung thermisch und mechanisch eine höhere Stabilität zu verleihen, die vergleichbar ist mit der Aufarbeitung von Kokereigas aus nassen Feinkohlen.

809816/0484

Durch die Erfindung wird erreicht, daß das Kokereigas in der Vorlage etwa wasserdampfgesättigt ist auch wenn es von vorgetrockneten Einsatzkohlen erhalten wird und eine Temperatur von etwa 80 bis 85° C annimmt, daß diese Temperatur auch gegen Außeneinflüsse im Großen und Ganzen gehalten wird und daß die Trennung von Teer und Wasser an Einfachheit der gleichkommt, die sich bei Einsatz von feuchter Kohle ergibt·

Erfindungsgemäß sind die Vorteile des Einsatzes von vorgetrockneter Kohle mit denen des Einsatzes feuchter Kehle kombiniert.

Es ist zwar bekannt, Dampf durch Düsen in die Steigrohre einzulassen. Dies geschieht jedoch um ein Druckgefälle des Gasstromes beim Einfüllen der Kohle in die Ofenkammern und während der Garung einzustellen und seine Menge ist im Vergleich zu der erfindungsgemäß eingeführten außerordentlich gering.

Mit der Steuerung der Menge des zugesetzten Dampfes hat man es in der Hand, den Wärmeinhalt des Kokereigases in Grenzen beliebig einzustellen.

Es kann auch überhitzter Wasserdampf zugesetzt werden.

Der Dampf kann beliebiger Herkunft sein.insbesondere wird Abdampf verwendet. Bei einer besonders wirtschaftlichen Ausgestaltung der Erfindung wird die Kohlevortrocknung selber in einer im Kreislauf geführten WasserdampfatmoSphäre, die indirekt überhitzt wird, durchgeführt und dem Kreislauf wird der von der feuchten Kohle herrührende Dampfanteil entnommen und nach Abscheidung des Kohlestaubes in Zyklonen, Filtern und bzw. oder elektrischen Abscheidern in seiner ganzen Menge oder nur teilweise in die Vorlage und bzw. oder in die Saugleitung des Gassaugers geführt. Dabei ist nur zu beachten, daß der überhitzte Trocknungsdampf durch Aufnahme· des Feuchtigkeitswassers der Kohle nicht in den übersättigten Zustand gerät.

809816/0464

Häufig wird das Kokereigas nicht in seiner ursprünglichen Zusammensetzung verwendet, sondern es wird zur Verminderung seines spezifischen Heizwertes mit Inertgasen verschnitten.

Für diesen Fall kann auch die Kohlevortrocknung mit einem heißen im Kreislauf geführten Inertgas, das durch Verbrennen irgendeines festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes erzeugt wird, erfolgen. Von diesem Inertgas kann auch nur ein Teil im Kreislauf geführt werden. Das auszuschleusende, das Wasser der Einsatzkohle enthaltende Gas wird in Zyklonen, Filtern und bzw. oder elektrischen Abscheidern von Kohlestaub befreit und erfindungsgemäß in seiner gesamten Menge oder teilweise, je nach dem gewünschten Wärmeinhalt des Gases und der Temperatur des Endkondensates sowie dem gewünschten spezifischen Heizwert des Gases, in die Vorlage zurückgeführt. Bei dieser Verfahrensvariante ist es dann notwendig, die Gasaufarbeitungsanlagen entsprechend der größeren Gasmenge auszulegen.

Besonders wirtschaftlich ist dieses Verfahren, wenn die Kokslöschwärme zum Vortrocknen der Kohle ausgenutzt wird, wobei der Kohlevortrocknungsgaskreislauf mit dem Kokslöschgaskreislauf, gemäß der DTOS 2 415 758 zu einem einzigen Kreislauf vereinigt werden kann.

Die Staubbelastung der Vorlage wird durch das neue Verfahren nur unwesentlich erhöht. So beträgt z.B. die Staubbelastung der Vorlage einer in Betrieb befindlichen Verkckungsofenbatterie mit Kohlevortrocknung sowie die Staubbildung fördender Vorerhitzung bei und nach dem Füllen aus-den Ofenkammern umgerechnet 1.800 bis 2000 kg Kohlestaub pro Stunde, während aus der Vorerhitzungsanlage lediglich 10 kg pro Stunde zusätzlich eingeführt werden. Diese Mehrbelastung ist unbedeutend.

809816/0464

- fir -

Erfindungsgemäß ist es möglich, den Betrieb einer Verkokungscfenbatterie mit Vortrocknung bzw. Vorerhitzungsanlage so betreiben, daß Staubemmissionen von der Trocknungs- bzw. Vorer— hitzungsanlage überhaupt nicht erfolgen, da sie einen eigenen Abgasabgang in die freie Atmosphäre nicht besitzt. Dadurch werden Filter, Zyklone und Rohrleitungen eingespart.

Die beiden beigefügten Schemata dienen der beispielsweisen Erläuterung der Erfindung.

Als Trägergasstrom für die Feinkohle dient Dampf, der zu Beginn des Betriebes durch die Leitung 15 a (Fig. 1) in die Leitung 15 eingespeist und in dem Erhitzer 16.überhitzt wird. Die notwendige Wärme wird in dem Erhitzer 16 durch Verbrennung eines Brenngases erzeugt, das durch Leitung 18 dem Brenner 17 zugeführt wird. Brennluft erhält der Brenner 17 durch Leitung 19, während verbrannte Abgase durch den Kamin 20 abgeführt werden. Der überhitzte Wasserdampf wird durch Leitung 21 unten in den Flugstromerhitzer 7 eingeblasen und erhitzt die durch Leitung 10 aufgegebene vorgetrocknete Kohle und trägt sie nach oben. Durch Leitung 8 werden Dampf und Kohle abgezogen und in dem Sekundärzyklon 9 getrennt. Der Dampf wird durch Leitung 10 in die primäre Flugstromtrocknerstufe 3 unten eingeführt und er trocknet die aus' dem Bunker 1 durch Leitung 2 aufgegebene Feinkohle und trägt sie nach oben. Durch Leitung 4 werden Dampf und Kohle abgezogen und in dem Primärzyklon 5 getrennt. Der Dampf wird durch Leitung 13 dem Gebläse 14 zugeführt, das ihn durch Leitung 15 wieder dem Erhitzer 16 zuführt. Der Dampfkreislauf ist somit geschlossen. Überschüssiger Dampf wird dem Kreislauf durch Leitung 22 entnommen im Elektrofilter 23 entstäubt und durch Leitung 24 der Verkokungsbatterie zugeführt. Die vorgetrocknete, vorerhitzte Kohle wird durch die Fall-Leitung 11 aus dem Sekundärzyklon 9 abgenommen und mittels der geschlossenen Transporteinrichtung 12, die unter Inertatmosphäre steht, dem Kohleturm 30 für Heißkohle zugeführt (Fig. 2). Aus dem Kohleturm 30 wird

809816/0464

die Heißkohle durch Abzüge 31 und 31 a abgenommen und durch bekannte Einrichtungen 33 a bis 33 d, z.B. nach der DTPS 2239557, DTOS 2 336 515 und 2 514 859, durch die Füllschächte 32 a bis 32 d in die Ofenkammern 26 der Verkckungsbatterie eingefüllt. Die bei der Verkokung entstehenden heißen Gase ziehen aus den Ofenkammern 26 durch Steigrohre 2 7 und 27a in die wasserberieselten (nicht gezeichnet) Gasvorlagen 25 und 25 a ab, in denen sich Kondensate abscheiden. Von der Leitung 24 (Fig. 1), die den Überschlußdampf von der Vortrocknung und Vorerhitzungsanlage abführt, wird die Leitung 24 a abgezweigt (Fig. 2) und die Leitungen'24 und 24 a münden in den Gasvorlagen 25 und 25 a, in denen das in der Vortrocknungsanlage der feuchten Kohle entzogene Wasser in Dampfform den Kchledestillationsgasen zugemischt wird. Die mit Wasserdampf angereicherten Destillationsgase werden durch die Leitungen 28 und 28 a in die Saugleitung 29, an deren Ende ein (nicht gezeichneter) Gassauger angeordnet ist, überführt. Durch Abzweige 34 und 34 a kann auch ein Teil des Dampfes aus den Leitungen 24 und 24 a direkt in die Saugleitung 29 eingeblasen werden, wenn es sich neben der Wassereindüsung wegen der Druckverhältnisse als zweckmäßig erweist.

in die Vorlage

809816/0464

Vergleichsbeispiel:

In bekannter Weise wird die Kohlevortrockriungs- und Vorerhitzungsanlage einer Verkokungsofenbatterie stündlich mit 125 t Feinkohle mit einem Wassergehalt von 6 % beschickt. Die Vortrocknung und Vorerhitzung erfolgt in einem Strom von 65 t Heißdampf von 650° C und 1 bar. Der Heißdampfstrom nimmt die Feuchtigkeit von der Kohle auf und aus dem Dampfkreislauf werden stündlich 6 t Heißdampf von 150° C und 1 bar entlassen und in Zyklonen, Filtern und schließlich in einem Elektrofilter von Kohlestaub befreit, bevor er in die freie Atmosphäre entlassen wird. Dabei werden stündlich 10 kg Feststoffe ausgeworfen. In der Verkokungsbatterie wird die vorerhitzte Kohle verkokt und dabei werden stündlich 76 000 Nm nahezu wassergesättigtes Kokereigas von 75 C in der Vorlage mit einem Staubanteil von 33 g

3
pro Nm erhalten. Erfindungsgemäß wird nun der Uberschußdampf aus dem Dampfkreislauf der Vortrockmmgs- und Vorerhitzungsanlage nicht mehr in die freie Atmosphäre entlassen, sondern durch eine Verbindungsleitung (24, 24 a in Fig. 1 und 2) in.

die Vorlagen (25, 25 a) der Verkokungsbatterie eingeblasen.

Man erhält nun stündlich 96 000 Nm wassergesähtigtes Kokereigas mit einem Feststoffanteil von 26 g pro Nm und einer Temperatur von 82°-C in der Vorlage.

809816/0464

Le

erseite

Claims

- US'- Patentansprüche

1. Verfahren^ zum Betrieb von batterieweise angeordneten Verkokungsofenkammern in Verbindung mit einer Vortrockriungs- bzw. Vorerhitzungsanlage für die zu verkokende Kehle, wobei die feuchte Kohle zur Votrocknung mit einem im Kreislauf geführten, heißen Inertgasstrom in Berührung gebracht wird und das Inertgas aus einem nur wenig Sauerstoff enthaltenden Gas und im übrigen aus Stickstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf besteht, dadurch gekennzeichnet, daß den Kckereigasen eine den Einsatzkohlen bei derVortrocknung entzogene Wassermenge etwa entsprechende Dampfmenge in der Vorlage 'und bzw. oder in der Saugleitung des Gasgebläses zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Kokereigasen überhitzter Wasserdampf zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortrocknung und Vorerhitzung der Kohle selber in einer im Kreislauf geführten, indirekt überhitzten Wasserdampfatmosphäre durchgeführt wird und dem Dampfkreislauf der von der feuchten Kohle verrührende Anteil entnommen und nach Abscheidung'des Kohlestaubes in Zyklonen, ■ Filtern und Elektrofiltern in seiner gesamten Menge oder nur teilweise in die Gasvorlage derVerkokungsbatterie und bzw. oder in die Saugleitung des GasSaugers eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortrocknung der Kohle mit einem heißen Inertgas, das durch Verbrennung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes erzeugt worden ist, vorgenommen wird und wasserdampf haltiges, aus dem Trocken- bzw. Vorerhitzungskreislauf auszuschleusendes heißes Gas nach Abscheidung des Kohlestaubes in seiner gesamten Menge oder nur teilweise dem Kokereigas in der Vorlage und bzw. oder in der Saugleitung des Gassaugers zugefügt wird.

809816/0484

BAD ORIGINAL

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch·gekennzeichnet, daß die Kokslöschwärme für das Vortrocknen der Kohle verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, .daß der Kokslöschgaskreislauf mit dem Kohlevortrocknungskreislauf gemäß der DTOS 2 415 758 zu einem Gaskreislauf vereinigt wird.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch Verbindungsleitungen für die Überführung von Wasserdampf (24) oder wasserdampfhaltigen Gasen von der Kohlevortrocknungs- bzw. Vorerhitzungsanlage zu den Vorlagen (25, 25 a.) und bzw. oder (34, 34 a) zu der Saugleitung (29) des Gassaugers.

809816/0 4 64