DE2756330C2

DE2756330C2 - Vertikalkammer-Verkokungsöfen in batterieweiser Anordnung zum kontinuierlichen Verkoken von Briketts aus Stein-, Braunkohle oder Torf

Info

Publication number: DE2756330C2
Application number: DE2756330A
Authority: DE
Inventors: Horst 4690 Herne Dungs; Kurt Dr. 4321 Hattingen Lorenz; Heinrich Dr. 4350 Recklinghausen Weber
Original assignee: Carl Still & Co Kg 4350 Recklinghausen GmbH; Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Still Otto GmbH
Priority date: 1977-12-17
Filing date: 1977-12-17
Publication date: 1984-05-03
Also published as: DE2756330A1; JPS5916587B2; JPS5495602A; US4260458A

Description

Die Erfindung betrifft Vertikalkammer-Verkokungsöfen in batterieweiser Anordnung zum kontinuierlichen Verkoken von Briketts aus Stein-, Braunkohle oder Torf mit Beheizung durch seitlich von den Ofenkammern angeordnete Heizwände, die durch Binderwände in einzelne Heizzüge unterteilt sind und denen Brenngas durch Fußdiisen und Verbrennungsluft durch senkrechte Kanäle in den Binderwänden und von den Kanälen ausgehende seitwärts führende Durchtrittsschlitze zu den Heizzügen in mehreren Höhenstufen zugeführt werden sowie einen Abzug im oberen Bereich für die Entgasungsgase.

In der Patentanmeldung P 26 57 213.4 sind batterieweise angeordnete vertikale Verkokungsofenkammern mit Kohlceinfüllschächtcn, Verschlüssen und Abzugseinrichtungen für den glühenden Koks sowie zwischen den Ofenkammern angeordneten Heizwänden mit Heizzügen und daneben angeordneten Regeneratoren oder Rekuperatoren für die Vorwärmung der Heizmedien und Abkühlung der Beheizungsgase vorgeschlagen worden, bei denen die vertikalen Ofenkammern beiderseitig mit Heizwänden versehen sind, die durch Binder in einzelne vertikale Heizzüge unterteilt und Zuführungskanäle und Öffnungen für die Brennmedien zu den einzelnen Heizzügen angeordnet sind.

Dabei können Stark- oder Schwachgase in die Heizzüge unten durch Düsen und die Brennluft in verschiedenen Höhen der Heizzüge durch Kanäle in den Bindern und Übertrittsschliizc von diesen in den Heizzug einführbar sein.

Eine Vcrkokungsbaiterie mit vertikalen Ofenkammern, bei der die Beheizung durch Heizwände mit vertikalen Heizzügen, in die die Verbrennungsluft in verschiedenen Höhenstufen einführbar ist, wird auch in der DE-PS 19 52 621 beschrieben (siehe Figur 4).

Die bekannten Vertikalkammerbatterien sind zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verkokung von Kohlen mit guten Verkokungseigenschaften, die als Vorbereitung zur Verkokung lediglich einer Feinvermahlung bedürfen, geeignet. Solche Kohlen werden zum Beispiel oben in die Ofenkammern eingeführt und unten wird ihnen der glühende stückige Koks entnommen und zur Löschung gebracht.

Aus der CjB 6 70 301 ist ein Vertikalkummcr-Verkokungsofen für den diskontinuierlichen Betrieb bekannt, wobei die Kohle in einer ersten Lntgasungskammer verkokt und entgast wird und in einer direkt daran anschließenden /weiten Kammer unter Zugabe von Dampf /u-

sätzlich entgast und teilweise vergast wird und wobei anschließend der Koks in einer Kammer mit wassergekühhen Wänden gekühlt wird. Neben den Nachteilen des diskontinuierlichen Betriebes ist diese- Einrichtung wegen der zusätzlichen Vergasungsstufe sehr aufwendig.

Bei der Verkokung von feinkörnigen schlecht oder nichtbackenden Steinkohlen, Braunkohlen oder Torf in den bekannten Vertikalkammer-Verkokungsöfen ist die Erzeugung reines stückigen KoKses nicht möglich. Diese Feinkohlen bedürfen einer Vorbehandlung. Eine Art der Vorbehandlung besteht darin, daß die Feinkohlen vor der Verkokung zunächst mittels Wasser, Teerbitumen oder anderen Bindemitteln zu Formungen verpreßt werden. Um bei der anschließenden Verkokung der »grünen« Briketts keinen wesentlichen Festigkeitsverlust der Formlinge herbeizuführen, und um auch die Brikettform während der thermischen Behandlung zu erhalten, sind besondere Temperaturabstu.'ungen über bestimmte Zeiten einzuhalten, damit die Briketts nicht innere Spannungen erhalten, die sie zum Zerfall bringen.

Besonders vorsichtiger thermischer Behandlung bedürfen Briketts aus feuchten Kohlen bei der Vorwärmung und Trocknung. Jedoch auch während der Verkoreich der Ofenkammern die Temperaturen einzustellen, die für die schonende Verkokung unerläßlich sind. Eine typische Heizzugtemperaturverteilungskurve über die Höhe, die erfindungsgemäß, z. B. bei Einsatz von Braun-Kohlenbriketts, erreicht wird, ist in F i g. 1 dargestellt. Die Einhaltung solcher Temperaturen ergibt die angestrebte schonende Verkokung der Briketts und man erhält abriebfeste harte Briketts.
Der unterste Luftzuführungsschlitz wird etwa in der Höhe des Fußdüsenaustrittes angeordnet und im übrigen werden Abstände von 800 bis 1000 mm zwischen den einzelnen Luftübertrittsschlitzen eines Binders und derselbe Abstand auch zwischen der Gruppe der unteren und der oberen Luftschlitze zweier benachbarter Binder vorzugsweise eingehalten.

Bei einer Heizzughöhe von 10 m erhält jeder Binder zwei Luftdurchtrittsschlitze; bei größeren Höhen erhöht sich ihre Anzahl und bei 15 m Heizzughöhe werden so drei Luftübertrittsschlitze je Binder angeordnet.

Erfindungsgemäß gelingt es, die Temperatur der getrockneten Briketts im oberen Drittel der Ofenkammer auf etwa 350 bis 450°C zu steigern. Im zweiten Drittel wird die Temperatur etwa auf 800 bis 900°C und im letzten Drittel auf etwa 1000°C erhöht. Auf diese Weise

kung bedürfen die Briketts weiterhin schonender Be- 25 werden harte und druckfeste Koksformlinge erhalten, handlung, gleichgültig aus welchen Kohlensorten und Durch Anordnung eines scharfkantigen Ausström

auf welchem Wege sie hergestellt wurden. Hierbei sind besondere Temperaturgradienten einzuhalten, die in bekannten Vertikalkammerofen nicht verwirklicht werden können.

Die Behandlung von Braunkohlenbriketts zur Vorwärmung und Trocknung in verschiedenen Stufen bei direkter Beheizung und unter Einhaltung bestimmter Temperaturintervalle und ebenso bestimmter Wasserdampftensionen in dne Vorwärm- und Trocknungsgasen ist zum Beispiel durch die DE-AS 25 07 735 und die DE-AS 25 37 191 bekannt.

Als Fortführung der den vorstehend bezeichneten Schriften zugrundeliegenden Konzeptionen für die Vorwärm- und Trockenstufe sollte auch einebesondere Ausgestaltung der Verkokungsstufe möglich sein, mit der auch während der Verkokung bestimmte Temperaturgradienten eingehalten werden können, wodurch die mechanische Beanspruchung der Briketts auch hier auf ein Minimum herabgesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Ausgestaltung der Verkokungsstufe aufzufinden und vorzuschlagen.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen für die Verkokung der getrockneten und vorerhitzen Briketts indirekte Wärmezufuhr vorzusehen und dafür batterieweise angeordnete Vertikalkammer-Verkokungsöfen der eingangs definierten Art in der Weise auszugestalten, daß bei einer Nutzhöhe der Ofenkammern von 10 bis 20 m, insbesondere von 10 bis 15 m unter den Heizwänden zwei Zuführkanäle für Brennluft angeordnet sind, wobei die Binderkanäle in benachbarten Heizzugbindern abwechselnd mit dem einen und dem anderen Zufuhrkanal verbunden sind und die Luftübertrittsschlitze benachbarter Heizzugbinder unterschiedlich hoch und tief angeordnet sind, so daß alle Heizzugbinderkanäle mit im unteren Bereich und alle Heizzugbinderkanäle mit im oberen Bereich der Heizzüge angeordneten Luitübertriusschlitzen dem selben Luftzufuhrkanal zugeordnet sind.

Erfindungsgemäß gelingt es. ganz bestimmte Temperaturprofile über die gesamte Höhe der Ofenkammern auszubilden und einzuhalten und dabei im oberen Berandes an der Mündung der zentralen Brenngas-Düsen sowie durch schräge Anordnung der Luftschlitze in den Heizzugbindern gelingt es eine intensive Verwirbelung der beiden Brennmedien Brenngas und Luft zu erreichen und die Verbrennung im wesentlichen auf den Höhenbereich zu beschränken, in dem für die Verkokung der Briketts ein hoher Wärmebedarf vorliegt, während weiter oben und weiter unten die Temperaturgradienten in dem erwünschten Grade abnehmen und damit die schonende Aufheizung der Briketts einleiten.

Für den Fall, daß mit heizkräftigen zur Krackung neigende Kohlenwasserstoffe enthaltenden Gasen beheizt werden soll, kann der Brenngaszuführungskanal auch eine Wärmeisolierung erhalten. Schließlich kann auch zur Regelung der Temperatur zeitweise Luft durch die Brenngasdüsen in die Heizzüge eingeblasen werden und dazu erhält die Heizgaszuführung unter Einschaltung aller Sicherheitsvorrichtungen c nen Anschluß an eine Luftleitung. Ebenso können zur Temperaturregelung in an sich bekannter Weise an den Übergängen von den Heizzügen in einen oberen Horizontalkanal für die Abführung von den Verbrennungsgasen Schiebersteine angeordnet sein.

Die verkokten Briketts können nun in beliebiger Weise gekühlt werden.

Erfindungsgemäß kann sich jedoch unmittelbar und ohne besonderen Übergang an die Verkokungskammer unten eine besondere aus hitzebeständigem Stahl bestehende Kokskühleinrichtung anschließen und für einen Kühlgaskreislauf sind am oberen Ende der Kühlstufe seitliche Gasabzüge für das aufgewärmte Kühlgas in regelmäßigen Abständen über die gesamte Kammerlänge vorgesehen. Sie bestehen aus Rücksprüngen in der

bo Kühlkammerwand und an sie schließen sich Gasabzugskanäle an. Die quer angeordneten Gasabzugskanäle gehen in einen Längskanal über, der so bemessen ist, daß die Gasgeschwindigkeit unter 1 m/sec liegt und der mitgeführte Staub sich in einem unteren konischen Teil des

b5 Längskanals absetzen kann. Zweckmäßig ist dieser untere konische Teil als Mulde ausgebildet und in ihm wird eine Transporteinrichtung für den Staub angeordnet. Der gesammelte Staub wird über an sich bekannte

Schleusen aus der Kokskühlung ausgetragen. Der gekühlte Koks läuft am unteren Ende der Kühlslufe über besonders ausgebildete Abzüge und gasdichte Schleusen aus, fällt auf Räumtische und wird mit bekannten Räum- und Transportmitteln abgeräumt und abtransportiert.

Das von Staub befreite Kühlgas wird in einem Wärmetauscher gekühlt, in dem zum Beispiel die Verbrennungsluft für die Batteriebeheizung vorgewärmt werden kann.

Das umgewälzte Kühlgas ist überraschenderweise und im Gegensatz zum eigentlichen Entgasungsgas, das oben aus den Vertikalkammern abgezogen wird, ein wasserstoffreiches Heizgas. Es enthält zum Beispiel ca. 68% Wasserstoff und ca. 27% Kohlenoxyd (Volumen⁰/«) und sein unterer Heizwert liegt bei ca. 2710 kcal/Nm'. Dagegen besteht das Entgasungsgas aus ca. 33% Wasserstoff, ca. 22% Kohlenoxyd und ca. 22% Methan und sein Heizwert beträgt unter Einbeziehung der sogenannten schweren Kohlenwasserstoffe etwa 3550 kcal/ NmI Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich, aus dem Kühlkreislauf kontinuierlich ein wasserstoffreiches Gas abzuziehen, über das beliebig verfügt werden kann. Gasverluste des Kühlkreislaufes werden durch das Nachströmen von Gasen aus dem unteren Teil der Verkokungsstufe gedeckt. Das Gleichgewicht zwischen Verlusten und Gasabnahmen aus dem Kreislauf läßt sich durch entsprechende Einstellung der Drücke erreichen. Die Beheizung der Verkokungsstufe erfolgt normalerweise mit dem Entgasungsgas aus der Verkokungsstufe, das nach Kühlung und Reinigung den Starkgasdüsen der Heizzüge zur Verbrennung zugeführt wird. Aber auch das aus dem Kühlgaskreislauf abgezogene wasserstoffreiche Gas kann dafür Verwendung finden. Hierzu genügt ein Gasabzug aus dem Kühlgaskreislauf, der mit der Brenngasversorgung der Batterie verbunden ist.

Die für die Verkokung bestimmten Briketts sind zum Beispiel getrocknete und auf 150⁰C vorgewärmte Briketts, die aus feuchter Feinkohle mit oder ohne Bindemittel hergestellt sind, oder auch solche, die aus trockener Feinkohle zum Beispiel mit Rohteer als Bindemittel hergestellt sind. Es können aber auch sogenannte Heißbriketts, die von ihrer Herstellung her schon eine Eigentemperatur von etwa 420° besitzen, eingesetzt werden. Dieser höheren Eintrittstemperatur der Briketts trägt dann die Temperaturführung in der Vertikalkammer Rechnung.

Es können Briketts aus Braunkohlen, Steinkohlen. Torf oder auch aus Mischungen dieser Stoffe eingesetzt werden. Die Trocknung von Fcinkohle kann dabei zum Beispiel in einem Flugstromtrockner durchgeführt werden. Diese Art der Trocknung wird bevorzugt, wenn auf diese Weise noch ein Teil der Mahlarbeiten geleistet werden soll, da bekanntlich bei Flugstromtrocknung ein zusätzlicher Zerkleinerungseffekt auftritt.

Die Erfindung wird durch die Fig. 1 bis 6 beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist ein Diagramm, das den Temperaturverlauf über die Heizzughöhe bei Einsatz von Braunkohlenbriketts wiedergibt. Ein solcher Verlauf wird erfindungsgemäß angestrebt und erreicht

F i g. 2 ist auf der linken Seite ein Längsschnitt durch die vertikale Verkokungskammer und rechts ein Längsschnitt durch die Heizwand.

F i g. 3 ist ein horizontaler Schnitt nach der Linie A-A von F i g. 2.

F i g. 4 ist ein vertikaler Schnitt nach der Linie B-B von F i g. 3.

F i g. 5 ist ein vertikaler Querschnitt durch die Kühlstufe gemäß der Linie C-Cvon F i g. 3.

F i g. 6 ist ein Längsschnitt durch die Kühlstufe unter ^r) der Verkokungsstufe in Fortsetzung der linken Hälfte von F i g. 2.

In F i g. 2 ist 1 die Ofenkammer und 2 die Absaugeöffnung für die Entgasungsgase. 3 ist der abgedeckte Längskanal für die Entgasungsgase mit den Abdek-

K) kungsplatten 4. Durch die beidseitige Anordnung dieser Abzugskanäle entlang der Heizwand wird erreicht, daß die Entgasungsgase in vertikaler Richtung abgesaugt werden und nicht quer oder schlag durch die Verkokungskammer ziehen. 5 ist eine in die Ofenkammer ein-

!5 springende Nase zur Abwehr von Brikettgut von der Gasabsaugung. 6 ist der Gasabzugskrümmer mit Verschlußeinrichtung und Einspritzdüse für Kühlflüssigkeit; der Krümmer mündet in die Vorlage 7 ein. 8 sind die Heizzüge der Heizwände 9. 10 sind die Heizzugbinder mit den Binderkanälen 11a und Wb. In den Binderkanälen 11a sind die unten liegenden Binderschlitze 12a und in den Binderkanälen 11£> die oben liegenden Binderschlitze \2b angeordnet. 13 sind Starkgasdüsen, 14 ist die Stichleitung zur Düse 13 und 15 der Zuführkanal für Starkgas von außen. 16 ist der Luftzuführungskanal. 17 sind die Durchtrittsöffnungen vom Heizzug zum horizontalen Rauchgasabzugskanal 18.19 sind Reguliersteine, 10 Schauöffnungen und 21 sind Beobachtungseinrichtungen zurTemperaturkontrolle in den Heizzügen.

In Fig. 4 sind detailliert die Luftzuführung zu den Heizzügen sowie die Abführung der verbrannten Heizgase dargestellt. 22 (Fig. 5) sind die Kallgaszufuhrta-Sichen für die Kühlung des Kokses in der Kühlkammer la. 23 sind Absaugeöffnungen für das heiße Kühlgas.

ji Die Absaugung des heißen Kühlgases erfolgt durch die über die Kammerlänge gleichmäßig verteilten öffnungen 23. Durch die Kalibrieröffnungen 24 gelangen die heißen Kühlgase in den horizontalen Sammelkanal 25. Er hat das muldenförmige Unterteil 26, in dem eine Transportschnecke 27 für den Austrag des Staubes angeordnet ist. 28(F i g. 6) sind Austragtaschen, die in waagerechte ebene Flächen 29 auslaufen. Die ebenen Flächen tragen an ihren Enden Roststäbe. Zwischen die Roststäbe der Austragtaschen greifen die Zinken von rotierenden Gabeln 30. die gemeinsam angetrieben sind. Diese besondere Austragsvorrichtung gewährleistet über die ganze Länge einer Ofenkammer das gleichmäßige Absinken des verkokten Gutes. Das ist die Vorbedingung dafür, daß sich über die gesamte Länge der Ofenkammer ein gleichmäßiges Höhen-Temperaturnrofil einstellt. 31 ist ein Förderband für den Abtransport des gekühlten Kokses.

Die Abzugs- und Transporteinrichtungen 28 bis 31 sind in einem gasdichten Kanal 32 angeordnet, der an der Stirnseite der Ofenkammer in einen Querkanal 33 mündet. In ihm ist das Förderband 34 angeordnet. Es; nimmt den Koks der gesamten Batterie auf und transportiert ihn zur Ausschleusung aus der Anlage. Der gekühlte Koks besitzt bereits in den Austragtaschen 28 eine Temperatur von ca. 30⁰C und kann somit gefahrlos der Atmosphäre ausgesetzt werden. 36 sind Stützkonstruktionen und 37 Fundamente.

Die Vertikalkammer-Verkokungsöfen gemäß der Erfindung können in einer Länge von 10 m und darüber ausgeführt werden, ohne daß die Verankerung Schwierigkeiten bereitet. Sie werden deshalb auch als Großraum-Verkokungsofen bezeichnet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vertikalkammer-Verkokungsöfen in batterieweiser Anordnung zum kontinuierlichen Verkoken von Briketts aus Stein-, Braunkohle oder Torf mit Beheizung durch seitlich von den Ofenkammern angeordnete Heizwände, die durch Binderwände in einzelne Heizzüge unterteilt sind und denen Brenngas durch Fußdüsen und Verbrennungsluft durch senkrechte Kanäle in den Binderwänden und von den Kanälen ausgehende seitwärts führende Luftdurchtrittsschlitze zu den Heizzügen in mehreren Höhenstufen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Höhe der Heizzüge (8) von 10 bis 20 m, insbesondere von 10 bis 15 m unter den Heizwänden (9) zwei Zuführkanäle für Brennluft angeordnet sind, wobei die Binderkanäle in benachbarten Heizzugbindern abwechselnd mit dem einen und dem anderen Zuführkanal (16) verbunden sind und die Luftübertrittsschliize (12a, ty benachbarter Heizzugbinder (10) in unterschiedlichen Höhen, hoch und tief angeordnet sind und alle Heizzugbinderkanäle mit tiefangeordneten und alle Heizzugbinderkanäle mit hochangeordneten Luft- ?> übertrittsschlitzcn demselben Luftzuführkanal zugeordnet sind.

2. Verlikalkammer-Verkokungsofen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der unterste Luflübertrillsschlitz etwa in Höhe der Brenngas-Fußdüsenmündung (13) angeordnet und zwischen den Luftübertrittsschlitzcn (12 a. ty eines Hinders sowie den oberen und unteren Gruppen von Luftzuführungsschlitzen zweier benachbarter Binder (10) Abstände von 800 bis 100 mm eingehalten sind. π

3. Vertikalkammer-Verkokungsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Heizzughöhe von 10 m in jedem Binder 2 und bei 15 m Heizzughöhe in jedem Binder drei Luftübertrittsschlitze angeordnet sind.

4. Vertikalkammer-Verkokungsofcn nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß an der Mündung der Brenngas-Fußdüsen (13) ein scharfkantiger Ausströmrand angeordnet ist und die Luftzuführungsschlitzc (12,-i, ty in den Hcizzugbin- 4^r> dem (10) schräg angeordnet sind.

5. Vertikalkammer-Verkokungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem unteren Ende in eine Kokskühlkammer (la^aus feuerfestem Stahl übergeht, an deren oberen Ende über die gesamte Länge in regelmäßigen Abständen Gasabzüge (23) für das aufgewärmte Kühlgas angeordnet sind, die in quer angeordnete Gasabzugskanäle übergehen, die ihrerseits in einem weiten Längskanal (26) einmünden, dessen Querschnitt sich im Unterteil konisch verjüngt und muldenförmig ausgebildet ist und in der Mulde eine Staubtransporteinrichtung (27) angeordnet ist und der Sammelkanal (25) für heißes Kühlgas mit einem Wärmetauscher verbunden und dem Wärmetauscher zur Schließung des Kühlgaskreislaufes ein Sauggebläse nachgescluillct ist, das auf seiner Druckseite durch eine Rohrverbindung mit den über die gesamte Länge der Kokskühlkammer (In) angeordneten Kühlgaseintri'.ten (22) der Kokskühlkammer (la) zur b^r> Schließung des Kühlgaskreislaufcs verbunden ist.

6. Vertikalkammer-Verkokungsofcn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrverbindung ein Gasabzweig angeordnet und dieser mit der Brenngasversorgung der Batterie verbunden

ist.

7. Vertikalkammer-Verkokungsofen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Kokskühlkammern (ta)an ihrem unte.-en Ende Austragtaschen (28) anschließen, die in ebene und waagerechte Flächen (29) übergehen und die Flächen (29) an ihren freien Enden Roststäbe tragen, die mit den Zinken einer rotierenden Gabel (30) im Eingriff sind und die Abzugs- und Transporteinrichtungen (28 bis 31) in einem gasdichten Kanal (32) angeordnet sind, der an seiner Stirnseite der Kühlkammer (la) in einen mit einer Fördereinrichtung (34) versehenen Querkanal (33) mündet, der durch ein schleusenartiges Verschlußorgan abgeschlossen ist.