DE2910936C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kokstrockenlöschung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE-AS 24 50 803 bekannt. Gemäß dieser Druckschrift wird der Unterdruck in dem Kühlturm so geregelt, daß er einen Höchstwert nicht überschreitet, um das Eindringen von Sauerstoff in den Kühlturm und damit eine Explosionsgefahr weitgehend zu verhindern. Dazu wird an die Zirkulationsleitung eine Entlüftungsleitung mit einem zur Atmosphäre hin öffnenden Entlüftungsleitung mit einem zur Atmosphäre hin öffnenden unteren Druckregelventil angeschlossen, das sich durch die Öffnungsbewegung des Deckels für die Einfüllöffnung des Kühlturms zu Beginn des Einfüllvorgangs zwangsläufig öffnet. Nachteilig ist dabei, daß wegen des Ablassens des Zirkulationsgases in die Atmosphäre mit erhöhten Emissionen und damit starker Umweltbelastung gerechnet werden muß. Bei dem bekannten Verfahren gemäß der GB 02 56 727 wird dem Zirkulationsgas ein Zusatz zugeführt, um eine vollständige Verbrennung des in der Kühlkammer erzeugten Gases sicherzustellen und damit das Explosionsrisiko zu verringern. Eine sinnvolle Nutzung des überschüssigen Zirkulationsgases ist mit diesem Verfahren jedoch nicht möglich. Aus der DE-PS 03 75 785 ist ein Verfahren zum chargenweisen Kühlen von glühendem Koks bekannt. Bei diesem Verfahren wird die von einem Luftsstrom im Kühlturm aufgenommene Wärme an einen Dampferzeuger abgegeben und der dabei erzeugte Wasserdampf unter Bildung von Wassergas zum Vorkühlen weiterer Koksmengen verwendet. Eine weitergehende Nutzung des Zirkulationsgases ist mit Hilfe dieses Verfahrens nicht durchführbar. Aus der AT 02 70 711 sind ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung der Gefahr einer Explosion der Abgase von Sauerstoffaufblaskonvertern bekannt. Ein Zirkulationsgas findet bei diesem Verfahren jedoch keine Anwendung. Bei dem aus der Literatur (Firmenschrift der Sulzer Brothers, Ltd., Winterthur, Switzerland, "The Sulzer System of Dry Coke-Cooling", No. Z. 3831, 1925-300) bekannten Verfahren wird anhand mehrerer Untersuchungen die durch kleinere Leckagen in das System eintretende Luftmenge und die Zusammensetzung des Zirkulationsgases bestimmt, um den Verbrennungsgrad und die Explosionsgefahr zu ermitteln. Hinweise auf einen detaillierten Verfahrensablauf, die dabei verwendete Strömungsführung oder den Aufbau der Vorrichtung sind dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß eine umweltfreundliche und wirtschaftliche Nutzung des Zirkulationsgases möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der obengenannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 2 gelöst.

Damit ist es verfahrensseitig möglich, die Konzentrationen an Wasserstoff und Kohlenmonoxid im Zirkulationsgas durch Steuern der Menge an zugesetztem Verdünnungsgas so zu erhöhen, daß das Zirkulationsgas als nutzbares Gas mit einem hohen Heizwert gewonnen werden kann, wobei der Abbrandverlust an rotglühendem Koks gleichzeitig begrenzt wird, um die Kokserzeugungskosten zu senken. Mit Hilfe der vorrichtungsseitigen Merkmale ist ferner auf einfache und sichere Weise gewährleistet, daß das abgezogene Zirkulationsgas jederzeit in die Brenngasleitung eingeleitet werden kann, ohne daß es zu störenden Druckschwankungen oder zu einem unerwünschten Eindringen des Brenngases in die Zweigleitung kommen kann. Mit Hilfe des Druckregelventils ist ein Überdruck in der Zweigleitung sichergestellt, wodurch der Gefahr des Eintritts von Luft aus der Atmosphäre in das abgezogene Zirkulationsgas vorgebeugt ist. Außerdem ist mittels der Entstaubungseinrichtung ein Eintritt von Verunreinigungen über das Zirkulationsgas in die Brenngasleitung wirksam verhindert.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch eine Einrichtung zur Kokstrockenlöschung,

Fig. 2 ein grafisches Schaubild, welches die Beziehungen zwischen der Menge an dem Kreislaufsystem zugeführter Luft und der Menge an nicht-verwertbarem Gas sowie dem Heizwert dieses nicht-verwertbaren Gases zeigt, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Gasdurchflusses durch die Vorrichtung zur Kokstrockenlöschung.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Koksbehälter-Aufzugsturm, das Bezugszeichen 2 einen Koksbehälter und das Bezugszeichen 3 einen Kühlturm, an dessen oberem Abschnitt ein Einfülltrichter 3 a vorgesehen ist. Der Kühlturm ist mit einer Vorkammer 3 b in seinem oberen Abschnitt und mit einer Kühlkammer 3 c im unteren Abschnitt versehen. Unterhalb der Kühlkammer 3 c sind Einrichtungen 4 zum Austragen des Kokses, eine Entnahmeeinrichtung 5 sowie ein Förderer 6, von oben nach unten in der genannten Reihenfolge vorgesehen. Am oberen Ende der Kühlkammer 3 c des Kühlturmes 3 d. h., an der Seitenwandlung am unteren Endabschnitt der Vorkammer 3 b ist ein kreisförmiger Rauchgaskanal 7 vorgesehen, welcher an eine Zirkulationsleitung 8 angeschlossen ist. In der Zirkulationsleitung 8 sind eine primäre Entstaubungseinrichtung 9, ein Abhitzekessel (Wärmetauscher) 10, eine sekundäre Entstaubungseinrichtung 11 sowie ein Gebläse 12 vorgesehen, wobei das Ende dieses Durchtrittes an das untere Ende des Kühlturmes 3 angeschlossen ist. Am oberen Endabschnitt des Kühlturmes 3 ist ein oberer Ablaß 13 vorgesehen, während an der Zirkulationsleitung im Bereich der Einlaßseite des Kühlturmes 3 ein unterer Ablaß 14 angeordnet ist.

Auf Rotglut erhitzter Koks aus einem nicht dargestellten Koksofen wird mit Hilfe des Koksbehälters 2 über den Einfülltrichter 3 a in die Vorkammer 3 b eingebracht. Der Koks kühlt sich während des Herabfallens in die Kühlkammer 3 c ab und wird mit konstanter Geschwindigkeit mit Hilfe der vorstehend erwähnten Einrichtungen aus dem unteren Teil des Kühlturmes ausgetragen.

Das Zirkulationsgas wird durch die Zirkulationsleitung 8 und den Kühlturm mit Hilfe des Gebläses 12 hindurchzirkuliert und das in dem Turm aus dem unteren Abschnitt der Kühlkammer 3 c eingeblasene Gas tauscht seine Wärme mit dem auf Rotglut erhitzten Koks aus, während es sich im Gegenstrom zum herabfallenden Koks bewegt, um auf diese Weise den Koks zu kühlen. Das durch Wärmeaustausch auf höhere Temperaturen gebrachte Gas wird in den oben erwähnten kreisförmigen Kanal 7 gesaugt und erreicht die Zirkulationsleitung 8 sowie den Wärmetauscher 10 über die primäre Entstaubungseinrichtung 9, um einen Wärmeaustausch herbeizuführen und Dampf zu erzeugen. Eine weitere Entstaubung des Gases erfolgt in der sekundären Entstaubungseinrichtung 11, worauf ein Druck des Gases mit Hilfe eines Gebläses 12 erhöht wird, bevor es wieder in den Kühlturm 3 zurückgeführt wird.

Im obenbeschriebenen Zirkulationssystem werden beim Abkühlen des rotglühenden Kokses gebildeter Wasserstoff sowie dabei gebildetes Kohlenmonoxid in das Zirkulationsgas eingebracht, so daß zwecks Verdünnung dieser Gaskomponenten Verdünnungsgase, wie Verbrennungsluft und/oder Stickstoff hinzugesetzt werden. Ein solcher Zusatz erfolgt mit Hilfe eines Rohres 16, mit dessen Hilfe Luft über ein Regelventil 15 eingeblasen wird, wobei das Rohr in den kreisförmigen Kanal 7 mündet. Es kann auch ein Rohr 18 vorgesehen sein, mit dessen Hilfe Stickstoff über ein Regelventil 17 in die Zirkulationsleitung 8 in der Nähe des Gebläses 12 einbringbar ist.

Als weiteres Verdünnungsmittel wirkt Luft, welche in den Kühlturm 3 eintritt, wenn das Koksgefäß 2, 2″ am Einfülltrichter 3 a befestigt und von diesem gelöst wird. Ein Großteil (etwa 60% der Gesamtluft) der Luft wird jedoch aus dem vorstehend genannten Rohr 16 in den Kühlturm 3 eingebracht, so daß sich durch Kontrollierung dieser Luftmenge die Zusammensetzung des Zirkulationsgases kontrollieren läßt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein einen hohen Heizwert aufweisender gasförmiger Brennstoff, d. h. mit einem Heizwert von mehr als 700 kcal/Nm³, aus einem Abzweigrohr 19 abgezogen, wobei dieses Rohr von einer Zuleitung zum unteren Ablaß 14 abzweigt. Um ein derart reiches Gas zu erzielen, wird das Verdünnungsgas so zugesetzt und eingestellt, daß das Zirkulationsgas weniger als 1% Sauerstoff, mehr als 4% Wasserstoff und mehr als 14%, vorzugsweise 20-23% Kohlenmonoxid enthält, wobei sich die genannten Prozentangaben auf Volumenprozent beziehen.

Der Gasdruck des Zirkulationssystemes wird durch Herausnehmen des Zirkulationsgases (Wiedergewinnung des Armgases) durch Steuerung einer Druckregeleinrichtung 20 und eines Regelventils 21 eines Abzweigrohres gesteuert, so daß der Innendruck in der Vorkammer 3 b im gewünschten Bereich (üblicherweise 0-5 mm Wassersäule) liegt. Natürlich ist es möglich, das Zirkulationsgas dadurch einzustellen, daß Gasmenge aus den oberen und unteren Ablässen abgelassen wird.

Der Grund dafür, daß das Abzweigrohr 19 am unteren Auslaß 14 vorgesehen ist, liegt darin, daß der Druck des Gases hier höher als im oberen Ablaß 13 und so gleichbleibend ist, daß die Entnahme des Gases leicht möglich ist. Außerdem ist die Gaszusammensetzung konstant und kann die benötigte Zusammensetzung leicht erzielt werden. Die Zusammensetzung des Zirkulationsgases läßt sich leicht einstellen. Es ist jedoch auch möglich, das Zirkulationsgas aus dem oberen Ablaß 13 abzuziehen.

Anhand eines Ausführungsbeispieles auf welches die Erfindung keineswegs beschränkt ist, wird die Erfindung näher erläutert. Fig. 2 zeigt die Beziehung der Menge an in das Zirkulationssystem eingetretener Luft zu der Menge an Armgas und dessen Heizwert, wenn gemäß der folgenden Tafel 1 eine zu kühlende Koksmenge von 56 t/h, eine Zirkulationsgasmenge von 81 000 Nm³ sowie als Verdünnungsgas Luft zugrunde gelegt werden. Die dann folgende Tafel 2 zeigt die Zusammensetzung des Armgases für diesen Fall.

Tafel 1

Koksdurchsatz52-56 t/h Temperatur des eingesetzten Kokses (rotglühender Koks)950-1050°C Temperatur des gelöschten Kokses200-250°C Volumen der Vorkammerca. 120 m³ Volumen der Kühlkammer250 m³ Gastemperatur am Kesseleingang750-800°C Gastemperatur am Kühlkammereingang170-180°C Zirkulationsgas je t Koksca. 1500 Nm³/t

Tafel 2

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, erhöht sich die Menge an Armgas mit zunehmenden Mengen an dem Zirkulationssystem zugesetzter Luft, während sich der Heizwert verringert. Liegt jedoch die Gesamtmenge an Luft im Bereich von weniger als 2200 Nm₃/h, so kann ein Armgas mit einem Heizwert von 700 kcal/Nm₃ gewonnen werden. Wird davon ausgegangen, daß eine mittlere Luftmenge, die aus dem oberen Abschnitt des Turmes in den Kühlturm eintritt, etwa 800 Nm³/h beträgt, so ergibt sich für die Praxis, daß die Gesamtmenge an in das Zirkulationssystem eingebrachter Luft 800-2200 Nm³/h beträgt. Die Menge an Verdünnungsluft beläuft sich auf 0-1400 Nm³/h und die Einstellung wird so vorgenommen, daß ein Armgas mit einem Heizwert von 700 bis 1050 kcal/Nm³ gewonnen wird. In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, daß der Maximalwert erhalten werden kann, wenn die gesamte Luftmenge etwa 2500 Nm³/h beträgt, wobei versucht werden sollte, diesen Maximalwert im Hinblick auf die Wiedergewinnung bzw. Nutzbarmachung der Wärme zu erzielen. Ist die Luftmenge größer, so nehmen die Koksabbrandverluste ist weshalb ein solcher Wert nicht vorteilhaft ist. Außerdem erniedrigt sich der Heizwert des Armgases. Demzufolge ist ein solcher Wert nicht von praktischer Bedeutung. Außerdem läßt sich leicht aus den Versuchsergebnissen entnehmen, daß bei Verwendung von Stickstoff als Verdünnungsgas die Koksabbrandverluste stärker abnehmen, während die Menge an gebildetem Kohlenmonoxid geringer wird, so daß der Heizwert des Armgases sich mehr oder weniger vermindert, wenn ein Vergleich mit dem zuvor beschriebenen Fall, in welchem Luft benutzt wird, angestellt wird. Wird jedoch nur eine geringe Menge an Verdünnungsstickstoff verwendet, so ist es möglich, ein Armgas mit mehr als 700 kcal/Nm³ zu gewinnen.

Wie bereits erwähnt, ist es mit Hilfe der Erfindung möglich, ein Gas mit großen Gehalten an Wasserstoff und Kohlenmonoxid und einem hohen Heizwert als Armgas (nicht verwertbares abgezogenes Gas) zu gewinnen. Weil das Armgas nicht so wie es anfällt ausgetragen wird, ist kein Verbrennen oder Abfackeln dieses Gases notwendig, so daß keine Anlage für das Abfackeln oder Verbrennen erforderlich ist. Weil außerdem das nicht verwertbare Zirkulationsgas mit hohem Heizwert durch Verminderung der Menge an Verdünnungsgas erhalten wird, wird die Gasmenge gesenkt und der Verlust an rotglühendem Koks als Folge von Koksabbrand kann vermindert werden, was das Koksausbringen erhöht.

Wie Fig. 3 zu entnehmen, ist ein Kühlturm 3 vorgesehen, der an die Zirkulationsleitungen oder Durchtritte 8 und 8′ angeschlossen ist. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen oberen Ablaß, das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Gebläse für das Zirkulationsgas, das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Wärmetauscher, wie einen Kessel, die Bezugszeichen 9 und 11 bezeichnen die primäre bzw. sekundäre Entstaubungseinrichtung, und das Bezugszeichen 8′ bezeichnet die Zirkulationsleitung, welche an den unteren Abschnitt des Kühlturmes 3 angeschlossen ist.

In der Nähe des Kühlturmes 3 zweigt an der Rücklaufseite der Zirkulationsleitungen 8 und 8′ ein Abzweigrohr 19 für die Entnahme des Armgases von der Zirkulationsleitung 8′ ab, wobei ein anderes Ende des Abzweigrohres 19 an eine Brenngasleitung, wie ein sogenanntes Suction Main 29 oder ein sogenanntes Dry Main des Koksofens angeschlossen ist. In dem Abzweigrohr 19 ist ein Druckregelventil 21 vorgesehen, um den Druck der Öffnung bei der Entnahme des Armgases zu regeln bzw. einzustellen und ein solches Druckregelventil ist gleichfalls zum gleichen Zweck an der Seite der Brenngasleitung 29 vorgesehen. Von diesem Druckregelventil 21 strömungsaufwärts ist ein Stoppventil 22 vorgesehen, welches bei Betriebsstörungen die Leitung schließt. In dem Abzweigrohr 19 ist ein Auslaßventil 23 so vorgesehen, daß das Auslaßventil synchron mit dem obengenannten Stoppventil 22 arbeitet. Bei Betriebsstörungen öffnet dieses Ventil, um das Armgas in die Atmosphäre zu entlassen. Außerdem ist in dem Abzweigrohr 19 ein Gebläse 24 zur Förderung des Armgases und eine Entstaubungseinrichtung 25, wie ein Venturi-Wäscher, vorgesehen. Strömungsmäßig oberhalb des Gebläses 24 sowie strömungsmäßig unterhalb des Venturi-Wäschers sind Druckregelventile 26 und 27 vorgesehen und wenn beispielsweise der Druck in der Brenngasleitung 29 negativ ist, so wird der Druck im zur Entstaubungseinrichtung 25 führenden Rohr auf positiven Druck eingestellt. Außerdem ist für den Fall von Betriebsstörungen im Bereich des Kühlturmes 3 ein Stoppventil 28 an der Seite der Brenngasleitung 29 vorgesehen.

In einer solchen Vorrichtung wird der Druck zur Entnahme des vorstehend beschriebenen Armgases mit Hilfe des Druckregelventils 21 auf etwa 150 bis 200 mm H₂O eingestellt. Die Durchflußmenge beläuft sich auf 1000 bis 1500 Nm³ je Turm, wenn für die drei in Fig. 3 dargestellten Kühltürme ein Stundendurchsatz von 40 bis 50 t je Turm angenommen wird. Somit beläuft sich die Gesamtmenge für die drei Türme auf 3000 bis 4500 Nm³. Die Temperatur liegt bei 150 bis 180°C, der Heizwert beträgt 700 bis 1000 kcal/Nm³. Diese Armgase strömen zusammen und werden dann in der Entstaubungseinrichtung 25 gereinigt (von ca. 1 g/Nm³ auf ca. 50 mg/Nm³), worauf der Druck des Armgases mit Hilfe des Druckregelventils 27 eingestellt wird und das Gas in die Brenngasleitung 29 eintritt. Der Heizwert des Koksofengases beträgt etwa 4400 kcal/Nm³, während der Heizwert des Armgases 700 bis 1000 kcal/Nm³ beträgt. Diese beiden Heizwerte sind vergleichsweise stark voneinander verschieden, aber weil das Armgas in den Suction Main-Abschnitt strömt, werden die beiden Gase gründlich miteinander vermischt. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die Menge des zugesetzten Armgases geringer ist als die Koksofengasmenge, so daß sich beim Verbraucher die Heizwertunterschiede bzw. -Schwankungen nicht nennenswert auswirken.

Wie bereits erwähnt, kann das in erster Linie aus brennbaren Komponenten bestehende Armgas sicher und mühelos mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung in die Brennstoffgasleitung eingebracht werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt einen bemerkenswerten Beitrag zur Energieeinsparung dar.

Claims (2)

1. Verfahren zur Kokstrockenlöschung, dadurch gekennzeichnet, daß dem in den Kühlturm eingeblasenen Kühlgas ein Verdünnungsgas in einer solchen Menge zugesetzt wird, daß das zum Kühlen verwendete Zirkulationsgas mehr als 4 Vol.-% Wasserstoff, mehr als 14 Vol.-% Kohlenmonoxid, weniger als 1 Vol.-% Sauerstoff, Rest Stickstoff und Kohlendioxid enthält, wobei der Heizwert dieses Gases mehr als 700 kcal/Nm³ beträgt, während gleichzeitig ein dem zugesetzten Verdünnungsgas entsprechender Teil des Zirkulationsgases abgezogen, entstaubt und einem Brenngas zugemischt wird.

2. Vorrichtung zur Kokstrockenlöschung, bei welcher ein Kühlturm, ein Wärmetauscher und eine Entstaubungseinrichtung in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet und mit Hilfe einer Zirkulationsleitung untereinander verbunden sind, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das abgezogene Gas mittels eines Stoppventils (22), eines Druckerhöhungsgebläses (24) und einer Entstaubungseinrichtung (25) über eine Zweigleitung (19) von der Vorrichtung zu einer Brenngasleitung (29) eines Koksofens transportierbar ist,
die Zweigleitung (19) für das abgezogene Gas in der Nähe eines Einlasses des Kühlturms (3) an die Zirkulationsleitung (8, 8′) angeschlossen ist,
ein Druckregelventil (21) zur Druckregelung des Zirkulationsgases vor oder nach dem Stoppventil (22) vorgesehen ist, und
ein Auslaßventil (23) zum Ablassen des Gases in Abhängigkeit von dem Druck des Zirkulationsgases vor dem Stoppventil (22) angeordnet ist.