DE2653755B2 - Vorrichtung zum Verringern des Flugkoksauswurfes beim Löschen von glühendem Koks mit Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf -ine Vorrichtung zum Verringern des Flugkoksau>w*jrfes beim Löschen von glühendem Koks mit Wasser, begehend aus einem Düsen für das Löschwasser und einen Abzugsschacht für den Wasserdampf aufweisenden Löschturm.

Nach Abschluß des Entgasungsprozesses im Koksofen wird der Koks bei einer Temperatur von ca. 1000° C aus der Ofenkammer ausgestoßen. Um einen zu großen Verlust durch Verbrennung des Kokses an der freien Luft zu vermeiden, muß der glühende Koks schnell abgekühlt werden. Zu diesem Zweck wird dei aus der Ofenkammer ausgestoßene, glühende Koks unter einen Löschturm gefahren und mit Wasser abgelöscht Durch das dabei verdampfende Wasser wird dem Koks so viel Wärme entzogen, daß er auf ca. 200 bis 300° C abkühlt. Bei diesem Naßlöschen des Kokses geht nicht nur eine große Wärmemenge verloren, sondern es wird auch die Umwelt erheblich belastet, weil mit dem Wasserdampf größere Mengen Flugkoks mitgeführt werden. Bei einer Kokerei mit einer Tagesproduktion von 40001 beträgt der Flugkoksauswurf etwa 21 pro Tag.

Um einerseits den Wärmeinhalt des zu löschenden Kokses energetisch nützen zu können und anderseits die Umweltbelastung durch den Flugkoks zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, den Koks nicht naß zu löschen, sondern in Trockenkühlanlagen abzukühlen. Die Kühlung erfolgt dabei in Kühlkammern, die in der Regel mehrere Ofenkammerfüllungen aufnehmen können, mit Hilfe von inertem Gas, das in einem Kreislauf geführt wird. Die von dem Gasstrom aufgenommene Abwärme wird beispielsweise zur Dampferzeugung verwendet.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist vor allem, daß zur Durchführung des Verfahrens nicht nur ein hoher Investitionsaufwand, sondern auch ein hoher !nstandhaltungsaufwand erforderlich ist, da einerseits mit dem heißen Koks manipuliert werden muß und anderseits der Kühlkreislauf durch die hohen Flugkoksmengen belastet wird, wodurch mit einem vergleichsweise großen Verschleiß zu rechnen ist Um den Kokereibetrieb nicht zu gefährden, muß außerdem bei solchen Anlagen eine übliche Naßlöschanlage vorgesehen sein, damit Stillegung für Instandhaltungsarbeiten

ίο überbrückt werden können. Schließlich muß awch dem Naßlöschverfahren zufolge bestimmter technologischer Gründe der Vorzug gegeben werden.

Zum Verringern des Flugkoksauswurfes beim Löschen des glühenden Kokses mit Wasser ist auch schon vorgeschlagen worden (FR-PS 15 38 281. FR-PS !2 91695), den beim Löschen entstehenden Wasserdampf mit eingesprühtem Wasser zu waschen und mit dem Waschwasser den Flugkoks abzuführen. Zu diesem Zweck werden jedoch vergleichsweise große Wassermengen benötigt, wobei das Reinigen des Abwassers einen großen Aufwand mit sich bringt Außerdem muß der beim Löschen des Kokses entstehende Wasserdampf S-förmig geführt werden, was Toträume schafft, in denen sich Schadgase ansammeln können. Als wesentlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens muß jedoch angesehen werden, daß keine Energierückgewinnung möglich ist.

Um einerseits die beim Löschen des Koks anfallende Abhitze verwerten und anderseits das im Löschdampfgemisch enthaltene Wassergas abtrennen zu können, ist es außerdem bekannt (DE-PS 4 26 342), gasdicht verschließbare Kokslöschkammern vorzusehen, die ein an einen Speisewasserbehälter angeschlossenes Heizröhrensystem als Dampferzeuger und gesondert davon einen Speisewasservorwärmer aufweisen. Durch das Löschen des Koks mit heißem Wasser entsteht ein hochgespanntes Gemisch aus im wesentlichen Wasserdampf und Wassergas, wobei durch die Wärmeabgabe an den Dampferzeuger und die weitere Kondensationswirkung am Speisewasservorwärmer eine vollständige Trennung des Löschdampfgemisches in Wassergas und Dampf bzw. Dampfkondensat stattfindet Voraussetzung für das Funktionieren einer solchen Kokslöschanlage ist eine gasdicht verschließbare Kokslöschkammer, aus der auch in einfacher Weise der sich im Boüenbereich sammelnde Schlamm abgeführt werden kann, so daß sich keine Umweltbelastung ergibt Ganz anders liegen aber die Verhältnisse bei den üblichen Löschtürmen, bei denen kein in sich geschlossenes

so System vorliegt Geschlossene Löschkammern können folglich auch keine Lehre geben, wie Löschtürme auszugestalten sind, um die Abhitze verwerten und die

Umweltbelastung gering halten zu können. Schließlich ist auch eine Kokslöschanlage bekannt

geworden (DE-PS 7 57 795), bei der der glühende Koks allmählich in ein wassergefülltes Löschbecken geschüttet wird, um mit dem so erwärmten Wasser nach einer mechanischen Reinigung eine Warmwasserheizung versorgen zu können. Dies erfordert aber ein Umschütten des Kokses und eine gesonderte Anlage, wobei die Umweltbelastung erheblich sein kann, da der entstehende Dampf mit den mitgeführten Feststoffteilchen ins Freie entweicht.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß auch bei üblichen Löschtürmen eine Abhitzeverwertung möglich ist und die Umweltbelastung gering gehalten werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Abzugsschacht des Löschturms über eine Kaminabzweigung mit einem Kamin in Verbindung steht, der einen Kondensator und eine Auffangwanne mit einer Abflußleitung für das Kondensat enthält, und daß s wahlweise entweder der Abzugsschacht oberhalb der Kaminabzweigung oder diese Kaminabzweigung absperrbar ist Durch eine einfache Klappe kann eine solche Absperrung ohne Schwierigkeiten erreicht werden. Je nach der Stellung dieser Klappe wird daher ι ο der beim Löschen des Kokses entstehende Wasserdampf durch den Kamin mit dem Kondensator oder durch den Abzugsschacht geleitet, so daß der Kokereibetrieb auch bei Nichtbenützung des Kondensators voll aufrecht erhalten werden kann. Durch den Anbau eines solchen Kamins an den Abzugsschacht kann selbstverständlich jeder Löschturm auch mit einer solchen Vorrichtung nachgerüstet werden. Werden die heißen Löschdärnpfe in den Kamin geleitet, so geben sie Wärme an den Kondensator ab, wobei das entstehende Kondensat in die Auffangwanne abtropft und mit dem darin enthaltenen Flugkoks über die Abflußleitung abgezogen werden kann.

Um die Abwärme des glühenden Kokses ausnützen zu können, kann der Kondensator als Verdampfer für ein über eine Dampftrommel geführtes Kältemittel dienen, wobei an die Dampftrommel eine Entspannungsturbine angeschlossen ist Es ergibt sich somit ein La-Mont-System, das für die herrschenden Verhältnisse am geeignetsten ist

Ist die Kältemittelrückleitung von der Entspannungsturbine zur Dampftrommel über einen vom Kondensat in der Auffangwanne beheizten Wärmetauscher geführt, so kann das nach dem Austritt aus der Turbine kondensierte Kältemittel ohne zusätzlichen Energieaufwand vorgewärmt werden, was eine Erhöhung des Wirkungsgrades mit sich bringt

Damit dieser Wärmetauscher einwandfrei arbeiten kann, muß stets dafür gesorgt werden, daß eine genügende Menge an Kondensat vorhanden ist Dies kann gemäß :1er Erfindung in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß der Füllstand des Kondensats in der Auffangwanne über ein Ventil in der Abflußleitung auf konstante Höhe regelbar ist

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verringern des Flugkoksauswurfes beim Löschen von glühendem Koks mit Wasser im schematischen Blockschaltbild, wobei die Kondensationswärme des so Wasserdampfes zum Betreiben einer Entspannungsturbine ausgenützt wird und

F i g. 2 eine Vorrichtung, bei der die dem glühenden Koks entzogene Wärme für eine Warmwasserheizung Verwendung findet

Der aus der Ofenkammer mit einer Temperatur von etwa 950 bis HOO⁰C ausgestoßene, glühende Koks wird mit Hilfe eines Löschwagens 1 unter einen Löschturm 2 verfahren, wo der Koks mit Hilfe von aus Düsen 3 versprühtem Wasser gelöscht wird. Der dabei entstehende Wasserdampf wird von einer Abzugshaube 4 aufgefangen und einem Abzugsschacht 5 zugeleitet, von dem ein Kamin 6 abzweigt Durch eine Klappe 7 kann wahlweise entweder der Abzugsschacht 5 oberhalb der Kaminabzweigung 8 oder die Kaminabzweigung 8 selbst abgesperrt werden, so daß je nach der Stellung der Klappe 7 der aufsteigende Wasserdampf entweder direkt über den Abzugssc^acht 5 oder über den Kamin 6

geführt wird.

Im Kamin 6 ist ein Kondensator 9 angeordnet, der eine Kondensation des durch den Kamin 6 streichenden Wasserdampfes bewirkt- Bei der Kondensation des Wasserdampfcs wird der mit dem Wasserdampf mitgeführte Flugkoks gebunden und kann mit dem Kondensat abgeführt werden, das in einer den Kamin 6 nach unten abschließenden Auffangwanne 10 gesammelt wird. Von dieser Auffangwanne 10 führt eine Abflußleitung 11 weg, die mit Hilfe eines Ventiles 12 gesperrt werden kann. Über die Abflußleitung 11 wird das Kondensat mit dem Flugkoks einem Abwassersystem zugeführt, in dem der Flugkoks, beispielsweise in Klärbecken, vom Wasser getrennt werden kann.

Um nicht nur den Flugkoksauswurf zu verringern, sondern auch die fühlbare Wärme des glühenden Kokses ausnützen zu können, dient der Kondensator 9 gemäß Fig. 1 als Verdampfer für ein über eine Verdampfertrommel 16 geführtes Kältemittel, das mit Hilfe einer Umwälzpumpe 17 aus der Verdampfertrommel 16 in flüssiger Form entnommen und über den Kondensator 9 dieser dampfförmig weder zugeführt wird. Der Kältemitteldampf (85° c7 12 bar) wird über eine Leitung 18 einer Entspannungsturbine 19 zugeführt, die beispielsweise einen Generator 20 anueibt Infolge des kleinen Gefälles kommen als Entspannungsturbinen nur einstufige Maschinen mit einfachem Aufbau in Betracht die jedoch einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad besitzen. Das aus der Entspannungsturbine austretende Kältemittel wird in einem nachfolgenden Kondensator 21 bei etwa 4CPC und 2 bar verflüssigt und gelangt von dort über eine Speisepumpe 22 und einem Wärmetauscher 23 wieder in die Dampftrommel 16. Der Wärmetauscher 23 wird dabei von dem sich in der Auffangwanne 10 sammelnden Kondensat beheizt das zu diesem Zweck den Wärmetauscher 23 umspülen muß. Damit der hierfür notwendige Füllstand des Kondensats gewährleistet werden kann, wird die Füllhöhe über einen Schwimmer 24 gemessen und der so ermittelte Istwert in einem Regler 25 mit dem vorgegebenen Sollwert verglichen. Bei Abweichungen des Istwertes vom Sollwert wird über den Regler das Ventil 12 entsprechend betätigt, so daß je nach der Abweichung des Istwertes vom Sollwert das Kondensat in der Auffangwanne 10 aufgestaut oder abgelassen wird.

Der Kondensator 21 erhält über eine Leitung 26 Frischwasser als Kältemittel, das über die Leitung 27 in die Abflußleitung mündet An Stelle von Wasser kann aber auch Luft als Kältemittel Verwendung finden.

Gemäß Fig.2 wird die Kondensationswärme des Wasserdampfes für das Beheizen des Wassers einer Warmwasserheizung 28 verwendet Zu diesem Zweck ist der Kondensator 9 an dem Warmwasserkreislaiif 29 der Heizung 28 angeschlossen, bei der über eine Pumpe 30 ein Zwangsumlauf des Heizwassers erreicht v.ird. Das der Heizung zugehörige Ausgleichsgefäfe ist mit 31 bezeichnet Die Warmwassertemperatur beträgt bei einer solchen Heizung ca. 7O⁰C.

Von Vorteil ist bri den beschriebenen Vorrichtungen, daß die Wärmetauschvorgänge überwiegend im Bereich des Phasenübergangs (Kondensation bzw. Verdampfung) stattfinden, wodurch wegen der erreichbaren hohen Wärmeübergangszahl nur kleine Wärmetauschflächen erforderlich sind.

Repräsentativ für u\e Beurteilung der Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nachfolgendes Berechnungsbeispiel gelten:

Wird bei einer Kokerei mit einem Tagesdurchsatz von 4000 t, das sind 166,7 t/h, der Koks mit 100O⁰C ausgestoßen und in der Naßlöschanlage auf 200⁰C abgekühlt, so ergibt ;sich bei einer mittleren spezifischen Wärme des Koks von 035 kcal/kg"C ein Wärmedargebot von 46,6 χ 10* ikcal/h bzw. 54 186 kWh/h. Infolge der geringen Temperaturspreizung sind nur geringe Wirkungsgrade des thermodynamischen Kreisprozesses des Kältemittels zu erwarten. Bei einer Verdampfurigstemperatur von 85°C und einer Kondensationstemperatur von 30°C ergibt sich ein Carnot-Wirkungsgrad von i/r -» 0,154. Der tatsächliche Wirkungsgrad wird demnach bei η = 0,10 liegen, so daß 5418 kWh/h bzw. 130 240 kWh pro Tag gewonnen werden können. Die tägliche Flugkoksemission verringert sich dabei von rund 2000 kg auf ca. 400 kg.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verringern des Flugkoksauswurfes beim Löschen von glühendem Koks mit Wasser, bestehend aus einem Düsen für das Löschwasser und einen Abzugsschacht für den Wasserdampf aufweisenden Löschturm, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugsschacht (5) des Löschturms (2) über eine Kaminabzweigung (8) mit einem Kamin (6) in Verbindung steht, der einen Kondensator (9) und eine Auffangwanne (10) mit einer Abflußleitung (U) für das Kondensat enthält, und daß wahlweise entweder der Abzugsschacht (5) oberhalb der Kaminabzweigung (8) oder diese Kaminabzweigung (8) absperrbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (9) als Verdampfer für ein über eine Dampftrommel (16) geführtes Kältemittel dient und daß an die Dampftrommel (16) eine Entspannungsturbine (19) angeschlossen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kähemittelrücldeitung von der Entspannungsturbine (19) zur Dampftrommel (16) über einen vom Kondensat in der Auffangwanne (10) beheizten Wärmetauscher (23) geführt ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstand des Kondensats in der Auffangwanne (10) über ein Ventil (12) in der Abflußleitung (11) auf konstante Höhe regelbar ist