DE2921042A1

DE2921042A1 - Verfahren zur rueckgewinnung und nutzung der waerme eines koksofengases

Info

Publication number: DE2921042A1
Application number: DE19792921042
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kunioka; Hiroaki Nishio; Yasuo Okuyama; Teruo Shimotsuma
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1978-05-26
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1979-12-06
Also published as: JPS54154404A; GB2021634A; US4270980A; GB2021634B; DE2921042C2; JPS5923591B2

Description

European Patent Office

Möhlstraße 37 Tokio, Japan D-8000München

Tel.: 089/982085-87

Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

23, Mai 1979

Verfahren zur Rückgewinnung und Nutzung der
Wärme eines Koksofengases

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung und Nutzung der Eigen- und Kondensationswärme des bei einer Koksofenbatterxe anfallenden Hochtemperatur-Koksofengases und der darin enthaltenen Substanzen, wie verdampfter Kohlenteer und verdampfte Stoffe niedrigen Siedepunkts.

Im Betrieb einer üblichen Koksofenbatterie wird ein Koksofenrohgas von etwa 800⁰C über ein an der Oberseite der Koksofenbatterie angeordnetes Steigrohr (riser) gesammelt und zu einer Trockenleitung (dry main) geleitet, wo das Rohgas befeuchtet und durch Einsprühen von Ammoniakwasser auf etwa 80 - 100⁰C gekühlt wird. Dabei kondensiert der im Rohgas enthaltene verdampfte Kohlenteer zum größten Teil in dieser Leitung, wobei er vom Koksofenrohgas abgetrennt und zusammen mit dem Ammoniakwasser aus der Leitung abgeführt wird. Das vom größten Teil des Kohlenteers befreite Koks-

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ofengas wird dann in einen Primärkühler in Form eines Wärmetauschers mit einer Vielzahl von Rohren eingeleitet, wo es entfeuchtet und durch Wärmeaustausch mit Seewasser oder Ammoniakwasser auf etwa 30 - 40⁰C abgekühlt wird, und der restliche Kohlenteer und das Ammoniakwasser werden durch Kondensation nahezu vollständig abgetrennt und dann aus dem Primärkühler entlassen. Kohlenteer und Ammoniakwasser, die aus der Trockenleitung und aus dem Primärkühler entlassen werden, werden in einen Teerdekantierapparat eingeführt, in welchem diese Stoffe voneinander getrennt werden. In den verschiedenen, erwähnten Prozessen, insbesondere in der Trockenleitung, fällt Ammoniakwasser in beträchtlicher Menge an. Das aus dem Teerdekantierapparat entlassene Ammoniakwasser wird daher nach der Entfernung des überschüssigen Ammoniakwassers wieder zur Trockenleitung und zum Primärkühler zurückgeführt, um für die Kühlung des Koksofenrohgases benutzt zu werden.

Bei diesen bisherigen Verfahren werden derzeit die Eigenwärme und die Kondensationswärme des Koksofenrohgases und der darin enthaltenen Substanzen, wie verdampfter oder vergaster Kohlenteer, in großer Menge auf das Kühlwasser, wie Ammoniak- und Seewasser, übertragen und daher ungenutzt vergeudet.

Ein mögliches Verfahren zur Rückgewinnung und Nutzung der Eigen- und Kondensationswärme eines solchen Koksofenrohgases und der darin enthaltenen, genannten Substanzen besteht darin, das Gas mit etwa 800⁰C in einen Wärmetauscher, etwa einen Kessel (Boiler), einzuleiten und Wasser durch Austausch dieser Eigen- und Kondensationswärme in Dampf zu verwandeln und dabei diese Wärme in Form von Dampf zu gewinnen. Dabei schlägt sich jedoch aufgrund des Temperaturabfalls beim Wärmeaustausch der im Koksofengas enthaltene Kohlenteer an den Rohrwänden des Wärmetauschers nieder, was nachteilig zu einer Verringerung des Wirkungsgrads und zu einer Verstopfung der

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Rohre führt. Im Hinblick auf diese möglichen Nachteile ist die Nutzung eines solchen Gases in einem Wärmetauscher bisher noch nicht in der Praxis durchgeführt worden. Während für die effektive Rückgewinnung und Nutzung dieser Wärme unbe- " dingt die Anwendung eines Verfahrens zur Vermeidung der Kohlenteerniederschläge an den Rohrwänden des Wärmetauschers erforderlich ist, ist - soweit bekannt - ein entsprechendes Verfahren bisher noch nicht entwickelt worden.

Im Betrieb einer Koksofenbatterie wird andererseits im Hinblick auf die Verbesserung der Koksproduktionsleistung durch Vergrößerung der Kohlencharge pro Ofen üblicherweise vorgewärmte Kohle oder getrocknete Kohle eingegeben. Im ersteren Fall wird ein Gemisch aus Rohkohle-Feinteilchen (blended raw material coal fine), das durch Vorwärmung praktisch wasserfrei gemacht wurde, in die Koksöfen eingegeben. Bei der Trokkenkohlebeschickung wird andererseits ein auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 2-6 Gew.-% getrocknetes Rohkohle-Feinteilchengemisch chargiert. Sowohl das Vorwärmen als auch das Trocknen erfolgt dabei im allgemeinen durch Wärmeaustausch mit einem Hochtemperatur-Verbrennungsgas eines sauberen Koksofengases, aus dem Substanzen, wie Staub, Kohlenteer und niedrig siedende Anteile, praktisch vollständig entfernt wurden, oder eines Schweröls.

Beim erstgenannten Verfahren, bei dem das Kohlegemisch praktisch wasserfrei getrocknet wird, ergeben sich zahlreiche Schwierigkeiten durch Kohlenstaub. Infolgedessen müssen Gegenmaßnahmen ergriffen werden, beispielsweise durch Zugabe von Schweröl zu einer Kohlencharge, durch getrennten Einbau einer Beschickungsleitung (charging main) für die Beschickung mit der Kohle oder durch Anordnung eines Absetzbekkens, was im Hinblick auf den Geräte- und Betriebskostenaufwand nachteilig ist. Außerdem ergibt sich bei der Beschickung mit vorgewärmter Kohle aufgrund des praktisch fehlenden Was-

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sers im Rohkohlegemisch das Problem der Ausfällung von grossen Mengen an Kohlenteerschlacke als Nebenprodukt bei der Behandlung von Kohlenteer. Durch diese Schwierigkeiten werden die Vorteile dieses Verfahrens erheblich eingeschränkt. Beim Trockenkohle-Beschickungsverfahren treten ebenfalls mehr oder weniger große Schwierigkeiten aufgrund des Kohlenstaubs auf, wobei sich außerdem aufgrund des auf weniger als etwa 4,5 Gew.-% gesenkten Wassergehalts des Kohlegemischesjwährend der Behandlung des Kohlenteers eine große Menge an Kohlenteerschlacke niederschlägt.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Verfahrens zur Rückgewinnung der Eigenwärme und Kondensationswärme eines im Betrieb einer Koksofenbatterie anfallenden Koksofengases und der darin enthaltenen Substanzen, wie verdampfter Kohlenteer und verdampfte niedrig siedende Stoffe; ohne Beeinträchtigung durch die Nachteile, die durch den im rohen Koksofengas enthaltenen Kohlenteer verursacht werden und unter wirksamer Nutzung dieser Eigen- und Kondensationswärme für das Trocknen und Vorwärmen eines Kohlefeinteilchen-Rohmaterialgemisches für die Beschickung der Koksöfen einer Koksofenbatterie.

Mit diesem Verfahren soll ein getrocknetes und vorgewärmtes Kohlefeinteilchengemisch erhalten werden, das sich ohne Schwierigkeiten aufgrund von Kohlenstaub für die Beschickung der Koksöfen eignet.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Rückgewinnung und Nutzung der Wärme eines Koksofengases erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Teil des von einer Koksofenbatterie stammenden und Kohlenteerdämpfe, verdampfte niedrig siedende Stoffe und Staub enthaltenden Koksofengases mit hoher Temperatur in eine Trocknungs- und Vorwärmkammer eingeleitet wird, während dieser ein Kohlefeinteilchen-Roh-

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materialgemisch für die Beschickung der Koksöfen der Koksofenbatterie zugeführt wird, daß die Kohlefeinteilchen in der Trocknungs- und Vorwärmkammer durch Wärmeaustausch mit dem Koksofengas getrocknet und vorgewärmt werden, während der größte Teil der im Koksofengas enthaltenen Kohlenteerdämpfe zur Kondensation und zum Niederschlag auf den Oberflächen der Kohlefeinteilchen gebracht wird, wobei die Eigen- und Kondensationswärme des Koksofengases und der darin enthaltenen Substanzen rückgewonnen und genutzt wird, während gleichzeitig durch Abtrennung der größte Teil des im Koksofengas enthaltenen Kohlenteers beseitigt wird, daß das weitgehend vom Kohlenteer befreite Koksofengas der Reihe nach durch mindestens einen Zyklonenscheider, einen Naßwäscher bzw. -scrubber, einen Primärkühler und eine Nebenproduktbehandlungsanlage geleitet wird und dabei während des Durchlaufs die im Koksofengas enthaltenen Substanzen praktisch vollständig abgetrennt werden, so daß das Koksofengas in ein sauberes bzw. gereinigtes Koksofengas umgewandelt wird, und daß andererseits die vorher gereinigten und vorgewärmten Kohlefeinteilchen, auf deren Teilchenoberflächen sich der Kohlenteer niedergeschlagen hat, in die Koksöfen der Koksofenbatterie eingegeben werden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung.

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Erfindungsgemäß wurden nun ausgedehnte Untersuchungen mit dem Ziel der wirksamen Rückgewinnung und Nutzung der Eigen- und Kondensationswärme des Rohgases von einer Koksofenbatterie und der darin enthaltenen, bereits vorher genannten Substanzen unter Vermeidung der durch den Kohlenteer im Gas hervorgerufenen Schwierigkeiten und unter gleichzeitiger Ausschaltung der mit dem Kohlenstaub zusammenhängenden, bisher unvermeidbaren Schwierigkeiten beim Beschickungsverfahren mit vorgewärmter oder mit getrockneter Kohle durchgeführt. Als Ergebnis dieser Untersuchungen stellte es sich heraus, daß es durch Trocknen und Vorwärmen eines Rohkohle-Feinteilchengemisches, im folgenden auch einfach als Kohlegemisch bezeichnet, für die Beschickung der Koksöfen durch Wärmeaustausch mit dem von der Koksofenbatterie kommenden Rohgas, das Substanzen, wie verdampften Kohlenteer und verdampfte niedrig siedende Stoffe, enthält, möglich ist, nicht nur die genannte Wärme wirksam rückzugewinnen und zu nutzen, sondern auch den größten Teil des im Rohgas enthaltenen verdampften Kohlenteers zu kondensieren und sich auf den Oberflächen der Kohleteilchen niederschlagen zu lassen, so daß hierdurch eine zweckmäßige Lösung der oben geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten geboten wird.

Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine Anlage zur Durchführung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zumindest ein Teil eines eine hohe Temperatur von etwa 800⁰C besitzenden und Substanzen, wie Kohlenteerdämpfe, Dämpfe niedrig siedender Stoffe und Staub, enthaltenden Gases 2 von einer Koksofenbatterie 1 allein oder zusammen mit einem noch zu erläuternden, niedrige Temperatur besitzenden, sauberen bzw. gereinigten Koksofengas 3 in eine Mischkammer 4 eingeführt wird. Anstelle des gereinigten Koksofengases 3 kann auch ein im wesentlichen sauerstoffreies, niedrige Temperatur besitzendes Gas, wie Hochofen-Gichtgas,

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ein rückgewonnenes Gas aus einem Aufblas-Sauerstoffkonverter oder ein Verbrennungsgas, benutzt werden. Das Koksofenrohgas 2 und das im wesentlichen sauerstoffreie Gas 3 werden in der Mischkammer 4 zu einem Misch(koksofen)gas mit einer vorbestimmten Temperatur vermischt, das dann in eine Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 eingeführt wird. Etwa vorhandenes Überschuß-Rohgas 2 wird unter Umgehung der Kammern 4 und 5 unmittelbar in einen Naßscrubber bzw. -wäscher 10 eingeleitet. Die Vermischung des Rohgases 2 mit dem gereinigten Koksofengas 3 geschieht lediglich zur Senkung der Temperatur des heißen Rohgases 2 an der Eintrittsseite der Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 auf einen vorbestimmten Wert. Anderweitig ergeben sich bei Verwendung nur des Rohgases 2 oder des Mischgases keine Unterschiede für die folgenden Verfahrensstufen. Im Hinblick hierauf werden beide Gase im folgenden einfach als "Koksofengas 2" bezeichnet.

Ein Rohmaterialgemisch aus Kohlefeinteilchen (coal fine) 6 für die Beschickung der nicht dargestellten Koksöfen der Koksofenbatterie mit einem Wassergehalt von etwa 7-10 Gew.-% wird andererseits über einen Kohlenschacht 7 in die Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 eingegeben, in welcher das Kohlenmaterial 6 durch das Koksofengas 2 fluidisiert und durch Wärmeaustausch mit diesem von einem Wassergehalt von etwa 6 Gew.-% auf einen praktisch wasserfreien Zustand getrocknet und vorgewärmt wird. Die Vorwärmtemperatur sollte vorzugsweise unter der Verkohlungsanfangstemperatur des Kohlenmaterials 6, d.h. bei höchstens 300⁰C liegen. Während des beschriebenen Vorgangs der Trocknung und Vorwärmung des Kohlenmaterials 6 durch Wärmeaustausch mit dem Koksofengas wird der in diesem enthaltene Kohlenteerdampf zum größten Teil kondensiert, um sich auf den Teilchenoberflächen des Kohlenmaterials 6 niederzuschlagen.

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Das Koksofengas 2a, dessen Temperatur auf etwa 120 bis 35O⁰C gesenkt wurde und dessen Kohlenteerdampfgehalt durch Wärmeaustausch mit dem Kohlenmaterial 6 in der Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 zum größten Teil entfernt wurde, wird dann in einen ersten Zyklonenscheider 8 eingeleitet, in welcher der größte Teil des Staubgehalts abgetrennt wird. Das im ersten Zyklonenscheider 8 vom größten Teil des Staubgehalts befreite Koksofengas 2b wird dann in einen zweiten Zyklonenscheider 9 eingeleitet, in welchem der größte Teil des restlichen Staubgehalts beseitigt wird. Ersichtlicherweise schlägt sich der kondensierte Kohlenteer auch auf den Staubteilchen nieder, die in den beiden Zyklonenscheidern 8 und 9 abgetrennt werden. Die Zahl der Zyklonenscheider ist nicht auf zwei beschränkt, vielmehr kann je nach Bedarf eine zweckmäßige Zahl von Zyklonenscheidern verwendet werden.

Das im zweiten Zyklonenscheider 9 weitgehend vom Staub befreite Koksofengas 2c wird dann in einen Naßscrubber bzw. -wäscher 10 eingeführt. Wie erwähnt, wird andererseits das überschüssige Koksofenrohgas 2 unter Umgehung der Kammern 4 und 5 unmittelbar in den Näßwäscher 10 eingeleitet. In letzterem wird nahezu der gesamte Staubgehalt entfernt, und der größte Teil des Kohlenteers und der niedrig siedenden Stoffe wird durch Waschen mit Ammoniakwasser aus dem Koksofengas 2c und dem unmittelbar eingeleiteten Rohgas 2 beseitigt, wobei diese Gase gleichzeitig befeuchtet und auf etwa 80 bis 90⁰C abgekühlt werden. Der Staub, der Kohlenteer und die niedrig siedenden Stoffe 12, die im Naßwäscher 10 aus den Gasen 2c und 2 entfernt wurden, werden zusammen mit dem Ammoniakwasser 11 zu einer Nebenproduktbehandlungsanlage 13 überführt, in welcher das Gemisch in seine einzelnen Bestandteile aufgetrennt wird.

Das so gereinigte Koksofengas 2d wird hierauf in einen Wärmetauscher-Primärkühler 14 mit einer Vielzahl von Rohren

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eingeführt, in welchem das Koksofengas 2d durch Wärmeaustausch mit Kühlwasser 15, etwa Seewasser, entfeuchtet und auf etwa 30 bis 40⁰C abgekühlt wird, wobei gleichzeitig der Restgehalt an Kohlenteer und der Anteil des zusätzlich eingeführten Ammoniakwassers zusammen mit dem größten Teil der niedrig siedenden Stoffe durch Kondensation praktisch vollständig beseitigt werden. Der Kohlenteer, die niedrig siedenden Stoffe und das Ammoniakwasser, die im Primärkühler 14 vom Koksofengas 2d abgetrennt wurden, werden zur Auftrennung in die einzelnen!Komponenten zur Nebenproduktbehandlungsanlage 13 geleitet.

Das im Primärkühler 14 praktisch vollständig gereinigte Koksofengas 2d wird mittels eines Gebläses 16 zur Nebenproduktbehandlungsanlage 13 gefördert, in welcher die in ihm enthaltenen, vorher genannten Stoffe durch Abtrennung völlig entfernt werden.

Ein Teil des vollständig gereinigten Koksofengases 3 wird als Brenn- bzw. Heizgas G rückgewonnen, während der restliche Teil des gereinigten Koksofengases 3, wie erwähnt, nach Bedarf in die Mischkammer 4 eingeführt wird, um dort mit dem Rohgas 2 von der Koksofenbatterie 1 zu einem Mischgas einer vorbestimmten Temperatur für die Rückführung vermischt zu werden.

Die im Naßwäscher 10 und im Primärkühler 14 aus den Koksofengasen 2c und 2d abgetrennten und zur Nebenproduktbehandlungsanlage 13 überführten, genannten Stoffe, einschließlich der in der Anlage 13 endgültig abgetrennten Stoffe, werden in dieser Anlage 13 voneinander getrennt. Dabei werden Staub, Kohlenteer und niedrig siedende Stoffe als Nebenprodukte oder Rohmaterialien 18 rückgewonnen, während das abgetrennte Ammoniakwasser 11 in den Naßwäscher 10 eingeführt wird,

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um nach der Abtrennung des überschüssigen, in den vorstehend beschriebenen Verfahrensstufen entstehenden Ammoniakwassers für die Kühlung wiederverwendet zu werden.

Das in der Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 getrocknete und vorgewärmte Rohkohlegemisch 6a, auf dessen Teilchen sich Kohlenteer niedergeschlagen hat, strömt dagegen kontinuierlich aus der Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 aus, um sich mit dem Kohlenstaub 6b, der in den beiden Zyklonenscheidern 8 und 9 gesammelt wurde und auf dessen Teilchen sich Kohlenteer niedergeschlagen hat, in einem Gewichtsprozentverhältnis von etwa 70:30 zu vereinigen. Das Kohlenstaubgemisch 6c aus den Kohlefeinteilchen 6a und dem Kohlenstaub 6b wird von einem Sammeltrichter 19 aufgefangen und von diesem aus in die nicht dargestellten Koksöfen der Koksofenbatterie 1 eingegeben, und zwar mittels eines Kohlenbeschickungswagens 21 entweder unmittelbar oder über einen Kohlenturm 20.

Fig. 2 veranschaulicht ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die den Teilen von Fig. 1 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie dort bezeichnet sind und wobei dieses zweite Ausführungsbeispiel im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Der Unterschied zwischen beiden Ausführungsbeispielen besteht darin, daß beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 das Rohmaterialgemisch aus Kohlefeinteilchen 6, das in die Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 eingeführt wurde, an deren Auslaßseite in getrocknete und vorgewärmte Kohlefeinteilchen 6a und Kohlenstaub 6b aufgetrennt wird, die im Sammeltrichter 19 wieder zusammengeführt werden, während beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Gesamtmenge des Kohle feinteilchengemisches 6, einschließlich des Kohlenstaubs, nach der Trocknung und Vorwärmung in der Kammer 5

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unter dem Druck des Koksofengases 2a in die beiden Zyklonenscheider 8 und 9 gefördert wird. Diese unterschiedliche Arbeitsweise wird durch Einstellung der Strömungsmenge und der Strömungsgeschwindigkeit des Koksofengases 2 mittels des Gebläses 16 gemäß Fig. 1 und 2 erreicht.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 werden, genauer gesagt, Strömungsmenge und -geschwindigkeit des die Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 durchströmenden Koksofengases 2 und erforderlichenfalls auch des gereinigten Koksofengases 3 mittels des Gebläses 16 geregelt, wodurch das in die Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 eingeführte rohe Kohlegemisch 6a fluidisiert und veranlaßt wird, aus der Kammer 5 überzuströmen, während Kohlenstaub 6b, dessen Teilchen eine geringere Größe und niedrigeres Gewicht besitzen als die Teilchen des Kohlegemisches 6a, mittels des Koksofengases 2a zum ersten Zyklonenscheider und zum zweiten Zyklonenscheider 8 bzw. 9 gefördert wird. Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 werden dagegen Strömungsmenge und -geschwindigkeit des die Kammer 5 durchströmenden Koksofengases 2 und erforderlichenfalls des gereinigten Koksofengases 3 mittels des Gebläses 16 so geregelt, daß ihre Werte größer sind als beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Gesamtmenge des zur Kammer 5 gelieferten Rohkohlegemi qches 6d mit dem Kohlenstaub durch den Druck des Koksofengases 2a zu den beiden Zyklonenscheidern 8 und 9 gefördert wird, in denen das Rohkohlegemisch 6d, d.h. die Kohlefeinteilchen, mit dem Kohlenstaub vom Koksofengas 2a getrennt wird. Die Gesamtmenge dieses in den Zyklonenscheidern 8 und 9 getrennten Gemisches 6d, auf dessen Teilchen sich der Kohlenteer niedergeschlagen hat, wird dann vom Sammeltrichter 19 aufgefangen und dann mittels eines Kohlebeschickungswagens 21, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung des Kohleturms 20, in die nicht dargestellten Koksöfen der Koksofenbatterie 1 eingegeben.

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Die anderen Verfahrensschritte des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 entsprechen vollständig denen beim ersten Ausführungsbeispiel und brauchen daher nicht im einzelnen erläutert zu werden.

Im folgenden ist die Erfindung in speziellen Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Rohgemisch aus Kohlefeinteilchen mit den Eigenschaften gemäß Tabelle 2 wurde aus den Kohlesorten und in den Mischungsverhältnissen gemäß Tabelle 1 zubereitet. Sodann wurde das Gemisch aus Kohlefeinteilchen 6 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in der Trocknungsund Vorwärmkammer 5 durch Wärmeaustausch mit einem Koksofengasgemisch aus rohem Koksofengas 2 und rückgeführtem, gereinigtem Koksofengas 3 auf einen vorbestimmten Wassergehalt getrocknet, wobei der größte Teil des im rohen Koksofengas 2 enthaltenen Kohlenteerdampfes kondensiert und auf den Teilchenoberflächen des Rohgemisches aus Kohlefeinteilchen 6 ausgefällt wurde.

Tabelle 3 gibt für dieses Beispiel den Wassergehalt, die Temperatur und die Schüttdichte vor der Trocknungsbehandlung, den Wassergehalt, die Menge an Kohlenteerniederschlag, die Temperatur und die Schüttdichte nach der Trocknungsbehandlung des Kohlefeinteilchengemisches 6, den Verbrauch, den Kohlenteergehalt und die Temperatur des rohen Koksofengases 2, den Verbrauch und die Temperatur des rückgeführten gereinigten Koksofengases 3, den Verbrauch und die Temperatur an Einlaß- und Auslaßseite der Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 für das Koksofengasgemisch aus rohem Koksofengas 2 und gereinigtem Koksofengas 3, das Ausbringen

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und die Festigkeit des Kokses, der aus dem Kohlefeinteilchengemisch 6c hergestellt wurde, das der Trocknungsbehandlung unterworfen wurde und auf dem sich der Kohlenteer niedergeschlagen hat, sowie die rückgewonnene Eigen- und Kondensationswärmemenge des rohen Koksofengases 2 und der darin enthaltenen Substanzen an.

Beispiel 2

Wie in Beispiel 1 wurde ein weiteres Rohgemisch aus Kohlefeinteilchen mit den Eigenschaften gemäß Tabelle 2 aus den Kohlesorten und in den Mischungsverhältnissen gemäß Tabelle 1 hergestellt. Sodann wurde dieses Gemisch 6 entsprechend dem ^weiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in der Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 durch Wärmeaustausch mit einem Koksofengasgemisch aus rohem Koksofengas 2 und rückgeführtem, gereinigtem Koksofengas 3 auf einen vorbestimmten Wassergehalt getrocknet, wobei der größte Teil des im rohen. Koksofengas 2 enthaltenen Kohlenteerdampfes zum Kondensieren und zum Niederschlagen auf den Oberflächen der Teilchen des Kohlenfeinteilchengemisches 6 gebracht wurde.

Tabelle 3 zeigt für Beispiel 2 den Wassergehalt, die Temperatur und die Schüttdichte vor der Trocknungsbehandlung sowie den Wassergehalt, die Niederschlagsmenge an Kohlenteer, die Temperatur und die Schüt· hdichte nach der Trocknung des Feinteilchengemisches 6, den Verbrauch, den Kohlenteergehalt und die Temperatur des rohen Koksofengases 2, den Verbrauch und die Temperatur des rückgeführten, gereinigten Koksofengases 3, den Verbrauch und die Temperatur an Einlaß- und Auslaßseite der Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 für das Koksofengasgemisch aus Koksofenrohgas 2 und Koksofenreingas 3, das Ausbringen und die Festigkeit des Kokses, der aus dem so behandelten Kohlefeinteilchenrohgemisch 6d hergestellt wurde, sowie die rückgewonnene Eigen- und Kondensations-

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Wärmemenge des rohen Koksofengases 2 und der darin enthaltenen Substanzen.

Beispiel 3

Wie in Beispiel 1 wurde ein weiteres Rohmaterialgemisch aus Kohlefeinteilchen mit den Eigenschaften gemäß Tabelle 2 aus den Kohlesorten und in den Mischungsverhältnissen gemäß Tabelle 1 zubereitet. In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wurde dieses Rohmaterialgemisch 6 sodann in der Trocknungs- und Vorwärmkammer 5 durch Wärmeaustausch mit einem Koksofengasgemisch aus Koksofenrohgas 2 und rückgeführtem Koksofenreingas 3 getrocknet und vorgewärmt, bis das Gemisch im wesentlichen wasserfrei war, wobei der größte Teil des im Koksofenrohgas 2 enthaltenen verdampften Kohlenteers zum Kondensieren und Niederschlagen auf den Oberflächen der Teilchen des Gemisches 6 gebracht wurde.

Tabelle 3 veranschaulicht für Beispiel 3 dieselben Paktoren und Eigenschaften der Materialien, wie sie in Verbindung mit Beispielen 1 und 2 aufgeführt sind.

Beispiel 4

Wie in Beispiel 1 wurde ein weiteres Rohmaterialgemisch aus Kohlefeinteilchen mit den Eigenschaften gemäß Tabelle 2 aus den Kohlesorten und in den Mischungsverhältnissen gemäß Tabelle 1 hergestellt. Dieses Rohmaterialgemisch 6 wurde sodann entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 einer Troc]"--mg und Vorwärmung in der entsprechenden Kammer 5 durch Wärmeaustausch nur mit dem Koksofenrohgas 2 unterworfen, bis die Feinteilchen des Rohmaterialgemisches 6 praktisch wasserfrei waren, wobei der größte Teil der im

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Koksofenrohgas 2 enthaltenen Kohlenteerdämpfe zum Kondensieren und Niederschlagen auf den Oberflächen der Teilchen des Rohkohlegemisches 6 gebracht wurde.

Tabelle 3 enthält für Beispiel 4 wiederum dieselben Faktoren und Eigenschaften der Materialien/ wie sie in Verbindung mit Beispielen 1 und 2 aufgeführt wurden.

Vergleichsbeispiel·

Zu Vergleichszwecken wurde entsprechend Beispiel 1 ein Rohmaterialgemisch aus Kohlefeinteilchen mit den Eigenschaften gemäß Tabelle 2 aus den Kohlesorten und in den Mischungsverhältnissen nach Tabelle 1 hergestellt. Dieses Gemisch wurde hierauf entsprechend dem eingangs beschriebenen, bisherigen Trockenkohlebeschickungsverfahren durch Wärmeaustausch mit dem Verbrennungsabgas eines gereinigten Koksofengases getrocknet. In diesem Vergleichsbeispiel wurde daher die Eigen- und Kondensationswärme des Koksofenrohgases und der darin enthaltenen Substanzen weder rückgewonnen noch genutzt^ und der Kohlenteer wurde auch nicht auf den Oberflächen der Teilchen des Rohgemisches aus den so getrockneten Kohlefeinteilchen zum Niederschlag gebracht .

Tabelle 3 zeigt für das Vergleichsbeispiel den Wassergehalt, die Temperatur und die Schüttdichte (bei der Beschickung) des Rohgemisches aus Kohlefeinteilchen vor und nach der Trocknung sowie das Ausbringen und die Festigkeit des Kokses, der aus dem so getrockneten Rohmaterialgemisch hergestellt wurde.

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Tabelle 1

Kohlesorte	Mischungsver hältnis (%)
Itmann-Kohle	5
"Coal Cliff"-Kohle	10
"South Bulli"-Kohle	10
Balmer-Kohle	15
"Black Water"-Kohle	10
Moura-Kohle	30
Daiyon-Kohle	17
ölkoks bzw. -kohle	3

Tabelle

Asche	9,8 %
Flüchtige Stoffe	28,2 %
Inerte Komponenten	28,6 %
Durchschnittl. max.
Reflexionsvermögen	1 ,14 %
Maxim. Fließfähigkeit	21 ddpm

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Tabelle

	Vor Trocknung und Vorwär mung	Wassergehalt (Gew.-%)	Beisp. 1	Beisp. 2	Beisp. 3	Beisp. 4	Vergleichs beispiel	I
Kohlefeinteil- chen-Rohgemisch für Koksofen beschickung	Nach Trocknung "und Vorwär mung	Temperatur (⁰C)	7,4	7,2	8,0	8,0	8,0	vb
Roksofenroh- gas	Schüttdichte (t/m³)	29	20	25	25	25
Rückgef. Koksofen reingas	Wassergehalt (Gew.-%)	0,723	0,725	0,718	0,715	0,720
Koksofengasgemisch (oder -röhgas), in,Trocknungs- und	Menge des Kohlen- teernieder Schlags (Gew.-%)	4,5	2,0	0	0	4,5	1
führt	Temperatur (⁰C)	0,8	1,3	2,2	2,5	0
Gewonnener	Schüttdichte (t/m³)	47	64	:4	200	45
Koks	Verbrauch (Nm³ /t-Kohle)	0,745	0,748	0,823	0,814	0,743
Kohlenteergehalt' (kg/Nm³)	119	167	248	300	_
Temperatur (⁰C)	0,19	0,18	0,17	0,17	—
Verbrauch (Nm³/t-Kohle)	800	800	800	800	—
Temperatur (⁰C)	204	136	49	-	-
Verbrauch (Nm³ /t-Kohle)	25	25	25	—	-
Temperatur an Einlaßseite d.Trocken- und Vorwärmkamraer (⁰C)	323	303	297	300	—
Temperatur an Auslaßseite d. Trocken- und Vorwärmkammer (⁰C)	380	500	700	800
Ausbringen (kg/t-Kohle)	200	200	200	200	_
Festigkeit (DI³?)	734	737	741	743	730
Wärmerückgewinnungsitienge aus Koksofenrohgas (kcal/t-Kohle)	90,9	92,2	93,8	94,0	90,3
27x1O³	45 χ 10³	7" O³	97x10³ ! 0

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Gemäß Tabelle 3 wurde bei Beispielen 1 bis 4 ein viskoser Kohlenteer in einer Menge von 0,8 bis 2,5 Gew.-% auf den Oberflächen der Teilchen des Kohlefeinteilchen-Rohgemisches für die Beschickung der Koksöfen zum Niederschlag gebracht, wodurch das Auftreten der vom Kohlenstaub herrührenden Schwierigkeiten bzw. Störungen, wie bei den bisherigen Verfahren, vermieden wurde. Gemäß Beispielen 1 bis 4 wurde außerdem aufgrund der erfindungsgemäßen Behandlung ein Koks erhalten, der in hervorragender Weise ein Ausbringen in einer Menge von 734 bis 743 kg pro t Kohle ergab und eine Festigkeit von 90,9 bis 94,0 DI₁,. besaß. Weiterhin konnte gemäß Beispielen 1 bis 4 die Eigen- und Kondensationswärme des Koksofenrohgases und der darin enthaltenen Substanzen in einer Menge von 27 χ 10 bis 97 χ 10 kcal pro t Kohlencharge rückgewonnen und genutzt werden.

Beim Vergleichsbeispiel konnte dagegen eine derartige Rückgewinnung und Nutzung dieser Wärme überhaupt nicht erreicht werden, vielmehr wurde diese Wärme zum großen Teil auf das Kühlwasser übertragen und ungenutzt abgeführt. Außerdem erwies es sich dabei als notwendig, eine große Menge gereinigten Koksofengases für die Trocknung des Rohmaterialgemisches aus Kohlenfeinteilchen zu verbrauchen. Da weiterhin bei diesem Vergleichsbeispiel kein Kohlenteer auf den Teilchenoberflächen des Kohlefeinteilchen-Rohmaterialgemisches niedergeschlagen wurde, trat nicht nur eine starke Ausbreitung von Kohlenstaub auf, vielmehr wurde auch der hergestellte Koks (nur) mit einem Ausbringen von 730 kg pro t Kohlencharge und mit einer Festigkeit von 90,3 DI₁₅ erhalten, wobei beide Werte niedriger sind als in den Beispielen 1 bis 4.

Das vorstehend beschriebene Verfahren gemäß der Erfindung bietet also die folgenden industriellen Nutzeffekte:

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1) Es ist dabei möglich, nicht nur die unweigerlich bei
den bisherigen Trocken- bzw. Vorwärm-Kohlebeschickungsverfahren auftretenden Kohlenstaubprobleme auszuschalten, sondern auch diese Verfahren lediglich unter Ausnutzung ihrer Vorteile anzuwenden.

2) Es ist beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur möglich, die Eigen- und Kondensationswärme des Koksofenrohgases und der darin enthaltenen Substanzen, die bisher ungenutzt blieb, wirksam rückzugewinnen und zu nutzen, sondern auch den Verbrauch von gereinigtem Koksofengas für das Trocknen und Vorwärmen des Kohlenfeinteilchen-Rohmaterialgemisches zu vermeiden, wie bei dies bei den bisherigen Verfahren nötig ist,

3) Das Ausbringen an Koks pro t Kohlencharge wird verbessert, weil der Kohlenteerniederschlag auf den Oberflächen der Kohlenfeinteilchen des Rohmaterialgemisches
in den Koksöfen der Koksofenbatterie durch Verkohlung
oder Verkokung in Koks umgewandelt wird.

4) Der als Bindemittel dienende Kohlenteerniederschlag
auf den Oberflächen der Kohlenfeinteilchen des Rohmaterialgemisches verbessert die Festigkeit des
hergestellten Kokses.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Rückgewinnung und Nutzung der Wärme eines Koksofengases, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des von einer Koksofenbatterie stammenden und Kohlenteerdämpfe, verdampfte niedrig siedende Stoffe und Staub enthaltenden Koksofengases mit hoher Temperatur in eine Trocknungs- und Vorwärmkammer eingeleitet wird, während dieser ein Kohlefeinteilchen-Roh materialgemisch für die Beschickung der Koksöfen der Koksofenbatterie zugeführt wird, daß die Kohlefeinteilchen in der Trocknungsund Vorwärmkammer durch Wärmeaustausch mit dem Koksofengas getrocknet und vorgewärmt werden, während der größte Teil der im Koksofengas enthaltenen Kohlenteerdämpfe zur Kondensation und zum Niederschlag auf den Oberflächen der Kohlefeinteilchen gebracht wird, wobei die Eigen- und Kondensatxonswärme des Koksofengases und der darin enthaltenen Substanzen rückgewonnen und genutzt wird, während

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gleichzeitig durch Abtrennung der größte Teil des im Koksofengas enthaltenen Kohlenteers beseitigt wird, daß das weitgehend vom Kohlenteer befreite Koksofengas der Reihe nach durch mindestens einen Zyklonenscheider, einen Naßwäscher bzw. -scrubber, einen Primärkühler und eine Nebenproduktbehandlungsanlage geleitet wird und dabei während des Durchlaufs die im Koksofengas enthaltenen Substanzen praktisch vollständig abgetrennt werden, so daß das Koksofengas in ein sauberes bzw. gereinigtes Koksofengas umgewandelt wird, und daß andererseits die vorher gereinigten und vorgewärmten Kohlefeinteilchen, auf deren Teilchenoberfläche sich der Kohlenteer niedergeschlagen hat, in die Koksöfen der Koksofenbatterie eingegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getrockneten und vorgewärmten Kohlefeinteilchen, auf deren Teilchenoberflächen sich der Kohlenteer niedergeschlagen hat, in der Trocknungs- und Vorwärmkammer mittels des in diese eingeführten Koksofengases fluidisiert und kontinuierlich zum Überströmen aus dieser Kammer gebracht und dabei vom Koksofengas getrennt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge der getrockneten und vorgewärmten Kohlefeinteilchen, auf deren Teilchenoberflächen sich der Kohlenteer niedergeschlagen hat, zusammen mit dem in die Trocknungs- und Vorwärmkammer eingeführten Koksofengas in mindestens einen Zyklonenscheider eingeleitet wird, in welchem die Kohlefeinteilchen vom Koksofengas abgetrennt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem in die Trocknungs- und Vorwärmkammer eingeführten Koksofengas zumindest ein Teil des gereinigten Koksofengases zugesetzt und zugemischt wird.

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