DE2738442A1

DE2738442A1 - Verfahren bzw. anlage zur nutzung der fuehlbaren kokswaerme in einer verkokungsanlage

Info

Publication number: DE2738442A1
Application number: DE19772738442
Authority: DE
Inventors: Claus Dr Flockenhaus; Joachim F Ing Grad Meckel; Dietrich Prof Dr Ing Wagener
Original assignee: Didier Engineering GmbH
Current assignee: Didier Engineering GmbH
Priority date: 1977-08-26
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1979-06-21
Also published as: BR7805499A; US4308102A; DE2738442B2; JPS5437104A; ES472251A1

Description

Pall 2926 VXR/P/Ke/Ni

Verfahren bzw. Anlage zur Nutzung der fühlbaren Kokswärme in einer Verkokungsanlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Anlage zur Nutzung der fühlbaren Kokswärme in einer Verkokungsanlage bei der trockenen Kokskühlung und Kohlevorerhitzung, bei welchem bzw. welcher das Rauchgas der Koksof enbatter-.e als Wärmeträgergas, gegebenenfalls nach - z.B. katalytischer Sauerstoffentfernung und/oder Staubabscheidung und/oder Verdichtung nacheinander durch die Kokskühlanlage und die Kohlevorerhitzungsanlage jeweils in direkter Berührung mit dem Koks bzw. der Kohle geführt und anschließend in die Atmosphäre geleitet wird.

Aus der GB-PS 13 34 373 ist es an sich bekannt, die fühlbare Wärme des heißen Kokses eines Verkokungsprozesses zur Trocknung und/oder Vor erhitzung der Kohle zu verwenden, indem ein inertes Gas im Kreislauf durch den heißen Koks und die Kohle geführt wird, wobei das inerte Gas Teil der Verbrennungsprodukte der Brenngase sein kann, die auch für die Verkokung verwendet werden. Hierbei wird dem der Kokskühlung zugeführten Wärmeträgergas zuvor der Sauerstoff entzogen, und es wird einer Staubabscheidung und einer Kompression unterworfen. Der Dampf, welcher in der Vorerhitzungsanlage vom Wärmeträgergas aufgenommen wird, kann in die Atmosphäre abgegeben werden.

Aus der DT-OS 24 15 758 (Fig. 2) ist eine mit einer Kokstrockenlöschanlage kombinierte Anlage zur kontinuierlichen Kohletrocknung und -vorerhitzung unter Ausnutzung der von dem glühenden Koks auf ein Mischgas übertragenen Wärme, mit einem Kreislauf für das Löschgas und mit einem Trocknungsgas, der ein Trocknungs- und Vorerhitzungsaggregat umfaßt, bekannt, bei

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welcher der Trocknungsgasweg und der Löschkreislauf zu einem einzigen Gaskreislauf vereinigt sind, der Gaskreislauf eine Einrichtung zum Kondensieren des bei der Trocknung frei gewordenen Wasserdampfes enthält und der Gaskreislauf durch eine Nachverbrennungskammer geführt ist. Diese Anlage verwendet Verbrennungsgase einer Brennkammer als im geschlossenen Kreislauf umlaufendes Wärmeträgergas, welches dauernd erzeugt und dem Kreislauf zugesetzt werden muß, notwendige und sehr umfangreiche Anlagenteile wie Entstauber, Gebläse, Einspritzkondensatoren, Wärmetauscher und die Nachverbrennungskammer zur Verbrennung des aus dem Löschbunker stammenden Wassergasgehaltes. Die Anlage ist daher von der Erstell\m.gs- und Betriebsseite her sehr kostenaufwendig.

Aus der DT-OS 24 34 827 ist ein Verfahren zur Energierückgewinnung bei Gaserzeugungsprozessen,· z.B. Kohlevergasungsanlagen oder Kohleverkokungsanlagen, zum Zwecke der Trocknung oder Vorerhitzung des Einsatzstoffes, insbesondere der Peinkohle für den Kokereibetrieb, bekannt, bei welchem die Trocknung und Vorerhitzung des Einsatzstoffes mittels Abwärme erfolgt, die beim Abkühlen der festen Rückstände des Prozesses, beispielsweise beim Trockenlöschen des Kokses in einer Kokerei,.in einem geschlossenen, mit einer Staubabscheidung ausgestatteten Primärgaskreis gewonnen wird und wobei als Wärmetransport- und Trocknungsmedium ein Inertgas, z.B. Stickstoff, Rauchgas aus Koksöfen oder Rauchgas aus Gichtgasverbrennung in einem Sekundärgaskreislauf mit Staubabscheidung verwendet wird. Die Notwendigkeit zweier separater Kreisläufe macht für die Ausführung dieses Verfahrens ebenfalls aufwendige Ausrüstungsteile, z.B. den Wärmetauscher, Staubabscheider und Gebläse erforderlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Anlage der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß es bzw. sie eine wirtschaftlichere Nutzung der fühlbaren Kokswärme zuläßt.

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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß dem die Koksofenbatterie verlassenden Rauchgas vor der Einführung in die Kokskühlanlage in einer Kühlstufe durch direkte oder indirekte Kühlung und Kondensation der Wasserdampf entzogen wird. Damit wird eine V/assergasreaktion bei der Kühlung des glühenden Kokses vermieden, welche für den Gesamtprozess unerwünscht sein kann·

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungs— gemäßen Anlage wird demnach mit einem vollständig offenen Kreislauf gearbeitet, bei dem Rauchgas aus der Koksofen— batterie als Wärmetragergas verwendet wird. Eine besondere Inertgaserzeugung entfällt. Das durch den Wasserentzug zu Inertgas umgeformte Rauchgas durchläuft bei der Erfindung nur einmal die miteinander gekoppelten Prozessstufen, so daß aufwendige Wärmetauscher- und Reinigungsaggregate entfallen können. Auch für die Kühlung und Kondensation des Wasserdampfes erforderliche Anlage kann wegen des relativ geringen Dampfgehaltes des Rauchgases klein gehalten werden·

Insbesondere wenn die Koksofenbatterie mit einem Rekuperator ausgestattet ist, d.h. das Rauchgas dem Rekuperativwärmetauscher der Koksofenbatterie entnommen wird, kann eine Sauerstoffentfernung aus dem Rauchgas entfallen, da sich bei diesem Ofentyp gegenüber dem Regenerativofen eine nahezu stöchiometrische Verbrennung einstellen läßt, so daß im Abgas nur ein geringer Sauerstoffgehalt vorhanden ist.

Eine besonders optimale Nutzung der fühlbaren Kokswärme ist dann möglich, wenn die fühlbare Kokswärme zusätzlich in an sich bekannter Weise zur Dampf- und/oder Elektrizitätserzeugung genutzt, d.h. die Nutzung der fühlbaren Kokswärme bei der Kohlevorerhitzung mit der bei der I^mpf- und/oder Elektrizitätserzeugung kombiniert wird.

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Diese Kombination ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Nutzung der fühlbaren Kokswärme im Bereich einer Wärmeträgergastemperatur von etwa 1.000⁰C bis 700⁰C für die Dampf- und/oder Elektrizitätserzeugung und im Bereich einer Wärmeträgergastemperatur von etwa 700⁰C bis 15O⁰C für die Kohlevorerhitzung erfolgt. Durch diese Aufteilung der Wärmenutzung können große Restwärmeverluste vermieden werden und sowohl die Dampf- und/oder Elektrizitätserzeugung als auch die Kohlevorerhitzung erfolgen in einem für die Benutzung der fühlbaren Kokswärme optimalen Temperaturbereich, indem das inertisierte Rauchgas zunächst durch die trockene Kokskühlung, dann durch die Dampferzeugungs- bzw. Elektrizitätserzeugungsstufe und schließlich durch die Kohlevorerhitzungsanlage geführt wird. Pur die Dampferzeugung wird das hohe Temperaturniveau gewählt, um hochgespannten Dampf zu erzeugen. Der Temperaturbereich kann in Abhängigkeit vom Wassergehalt der Einsatzkohle schwanken. Bei Kohlen mit niedrigem Wassergehalt steht z.B. wesentlich mehr Wärme für die Dampferzeugung zur Verfügung. Es wird jeweils der jeweilige Wärmeüberechuß für die Dampferzeugung genutzt. Der Temperaturbereich dieses Wärmeüberschusses stellt sich zwangsläufig ein.

Zudem können der bzw. die bei der Nutzung der fühlbaren Kokswärme gewonnene Dampf bzw. Elektrizität zum Betrieb eines oder mehrerer Gebläse zur Förderung des Wärmeträgergases in der eigenen Anlage verwendet werden.

Wenn die Koksofenbatterie einen sogenannten Kurzrekuperator aufweist, wie er in der Patentanmeldung P 27 15 536.8 vorgeschlagen wurde, d.h., wenn die Rauchgasaustrittstemperatur weit oberhalb 250 bis 300⁰C, beispielsweise bei 600⁰C Ii^t, so ist es zweckmäßig, das die Koksofenbatterie verlassende Rauchgas in einem Wärmetauscher gegen die Verbrennungsluft der Koksofenbatterie abzukühlen oder Dampferzeugung zu verwenden·

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Da bei der trockenen Kokskühlung eine gewisse Staubbe— lästigung nicht ganz zu vermeiden ist, empfiehlt es sich, den Koks einer anschließenden nassen Nachlöschung zu unterziehen. Hierzu kann auch das bei der Kondensation des Wasserdampfes aus dem Rauchgas anfallende Wasser verwendet werden.

Die der trockenen Kokskühlung vorgeschalteten Prozessstufen wie Sauerstoffentfernung sowie Kühlung und Kondensation des Wasserdampfes oder gegebenenfalls auch Staubabscheidung, können entsprechend den jeweils optimalen Prozessbedingungen in bestimmter Reihenfolge miteinander gekoppelt werden.

Ferner kann das nach der Erfindung vorgeschlagene Vorerhitzungssystem entweder unter Druck oder unter Saugung arbeiten, so daß dementsprechend das oder die Gebläse in dem offenen Gaskreislauf angeordnet werden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anlage bestehen insbesondere in folgendem: Im Gegensatz zu bekannten Verfahren bzw. Anlagen wird auf einen.''s.e parat en Inertgaskreislauf in der trockenen Kokskühlung verzichtet. Es wird das Inertgas, das aus dem Bauchgas der Koksofenbatterie gewonnen wird, sowohl über den glühenden Koks als auch durch die Kohlevorerhitzung im ausschließlich offenen Kreislauf geleitet. Da das kontinuierlich erzeugte Rauchgas ständig zur Verfügung steht, ist es auch nicht erforderlich, irgendwelchen Ersatz dafür zu schaffen. Haben sowohl die trockene Kokskühlung als auch die Kohlevorerhitzungsanlage wie bei bekannten Anlagen je einen separaten Inertgaskreislauf, so ist durch zwangsläufig entstehende Leckagen für einen entsprechenden Ersatz zu sorgen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aufgrund des nur einmaligen Durchlaufs des aus dem Rauchgas gewonnenen Inertgases de?- · wegen, weil der Wasserdampfgehalt im Rauchgas absolut geringer ist als die bei der Trocknung freigesetzte Wasserdampfmenge. Letztere wird nach der Erfindung in die Atmosphäre geleitet,

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so daß nur der bei der Verbrennung entstehende Wasserdampf des Rauchgases zu kondensieren ist. Bei einem separaten Inertgaskreislauf, der wie bei bekannten Anlagen in einem indirekten Wärmeaustauscher die frei werdende Wärme aus der trockenen Kokskühlung aufnimmt und in der Kohlevorerhitzung diese direkt wieder an die Kokskohle abgibt, ist die jeweils mit der Kohle eingebrachte Wassermenge v/ieder aus zu kondensieren, um ein Ansteigen des Wassergehaltes im Kreislauf zu vermeiden. Da diese absolute Wassermenge bei Kohlen mit 7 $ Wasser und mehr größer ist als die WaoBermenge im Rauchgas aus der Koksofenbatterieunterfeuerung bei Verbrennung von Koksofengas, ist die Kühlungs- und Kondensaticnsstufe bei der erfindungsgemäßen Lösung kleiner als bei der Lösung mit geschlossenem Sekundärkreislauf. Wird statt Koksofengas ein Gichtgas/Mischgas mit einem unteren Heizwert von ca. 1000 Kcal/m ^J zur Unterfeuerung verwendet, so ist bereits bei Kohlen mit 4 i° und mehr Wasser die auszukondensierende absolute Wassermenge im Rauchgas geringer als die im Trocknungskreislauf der Kohlevorerhitzungsanlage auszukondensxerende absolute Wassermenge, die der Kohlenfeuchte entspricht. Vorteilhaft bei der Erfindung ist ferner, daß das aus dem Rauchgas der Koksofenbatterie erzeugte Inertgas mit einem Wassergehalt, der nahe bei Null liegt, auf die feuchte Kohle in der Vorerhitzungsanlage trifft. Das Konzentrationsgefälle zwischen feuchter Kohle und Wärmeträgergas ist demnach sehr hoch, viel höher als bei bekannten pneumatischen Kohletrocknungsanlage^ Dieses hohe Konzentrationsgefälle (Wassergehalt der feuchten Kohle zu Wassergehalt des Wärmetragergases) ist für den eigentlichen Trocknungsprozess sehr günstig. Besonders vorteilhaft ist aber die zuvor beschriebene Aufteilung der Nutzung der fühlbaren Kokswärme für die Erzeugung von Dampf -jind/oder Elektrizität einerseits und die Kohlevorerhitzung andererseits auf zwei Temperaturbereiche.

In der beiliegenden Zeichnung ist das erfindungsgemäße Ver- . fahren bzw. die zugehörige Anlage in einem Blockschema veranschaulicht. Sämtliche darin gezeigten Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

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Claims

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Didier Engineering GmbH
Alfredstraße 28
4300 Essen

Verfahren bzw. Anlage zur Nutzung der fühlbaren Kokawärme in einer Verkokungsanlage

Patentansprüche :

1· Verfahren bzw. Anlage zur Nutzung der fühlbaren Kokswärme in einer Verkokungsanlage bei der trockenen Kokskühlung
und.Kohlevorerhitzung, bei welchem bzw. welcher das Rauchgas der Koksofenbatterie als Wärmeträgergas, gegebenenfalls nach - z.B. katalytischer - Sauerstoffentfernung und/oder Staubabscheidung und/oder Verdichtung, nacheinander durch die "Kokskühlanlage und die Kohlevorerhitzungsanlage jeweils in direkter Berührung mit dem Koks bzw. der Kohle geführt und anschließend in die Atmosphäre geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß den die Koksofenbatterie verlassenden Rauchgas vor der Einführung in die Kokskühlanlage in einer Kühlstufe durch direkte oder indirekte Kühlung und Kondensation der Wasserdampf entzogen wird.
2. Verfahren bzw. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas dem Rekuperativwärmetauscher der Koksofenbatterie entnommen wird.
3· Verfahren bzw. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fühlbare Kokswärme zusätzlich in an eich bekannter Weise zur Dampf- und/oder Elektrizitätserzeugung genutzt wird.

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4. Verfahren bzw. Anlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzung der fühlbaren Kokswärme im Bereich einer Wärmeträgergastemperatur von etwa 1.000 C bis 700⁰C für die Dampf- und/oder Elektrizitätserzeugung und im Bereich einer Wärmeträgergastemperatur von etwa 70O⁰C bis 15O⁰C für die Kohlevorerhitzung erfolgt.
5· Verfahren bzw. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die bei der Nutzung der fühlbaren Kokswärme gewonnene Dampf bzw. Elektrizität zum Betrieb eines oder mehrerer Gebläse zur Förderung des Wärmeträgergases verwendet wird.
6. Verfahren bzw. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, da3 das die Koksofenbatterie verlassende Rauchgas in einem Wärmetauscher gegen das bereits wasserfreie und gegebenenfalls gereinigte Rauchgas oder die Verbrennungsluft der Koksofenba^terie abgekühlt wird.

7· Verfahren bzw. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Kondensation anfallende Wasser zur nassen Nachlöschung des Kokses verwendet wird.

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