DE2952065C2 - Verfahren zur Trockenkühlung von Koks und Kokskühleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Trockenkühlung von Koks und Kokskühleinrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trockenkühlung von Koks unter möglichst vollständiger Rückgewinnung
dei fühlbaren Wärme des glühenden Kokses in einer geschlossenen Kühlkammer, wobei der Koks in
der Kühlkammer seine fühlbare Wärme teils direkt an ein im Gegenstrom geführtes inertes Umwälzgas und
teils indirekt über Kühlflächen an eine Kühlflüssigkeit abgibt, und eine Kokskühleinrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
Cs sind eine Reihe von Kokstrockenkühlverfahren bekannt, bei denen vie fühlbare Wärme des Kokses in
?inem Kühlschacht durch im Kreislauf geführtes, möglichst inertes Gas abgeführt wird, das die Wärme in
einem nachgeschsUeten Dampfkessel abgibt.
Eine Zusammenstellung verschiedener nach diesem Prinzip arbeitender Verfahren und der dazugehörigen
Einrichtungen ist aus Glückauf 114 (1978), Nr. 14 Seite 611 ff. zu entnehmen.
»5 Bedeutung haben im Laufe der Jahre Trockenkokskühlungen erlangt, bei denen der heiße Koks chargenweise
zunächst in eine über der eigentlichen Kühlkammer angeordnete Vorkammer gegeben wird, aus der er
— abhängig von der Austragsgesci/.indigkeit des vollständig
gekühlten Kokses unten — kontinuierlich abwärts in die Kühlkammer gelangt (z. B. Giprokoks-Verfahren
bzw. Vorrichtung nach der DE-AS 24 32 025 und der DE-AS 14 71 589). Bei unregelmäßigem Koksanfall,
z. B. aufgrund von Störungen beim Transport, kann mit Hilfe der Vorkammer die Kokskühlung und vor allem
die damit zusammenhängende Dampferzeugung für eine gewisse Zeit konstant gehalten werden. Die Kühlung
des Kokses in der Kühlkammer geschieht hierbei ausschließlich durch direkten Wärmeaustausch mit im Gegenstrom
durch die Koksschütiung geblasenem inerten Umwälzgas, das die aufgenommene Wärme anschlieüend
wieder direkt oder indirekt an andere Medien abgibt. Bei dieser Art der Kühlung ist es erforderlich, sehr
hohe Kühlgasmengen durch die Koksschüttung zu blasen und umzuwälzen. Vor allem die hohen Kühlgasgeschwindigkeiten
am oberen äußeren Ende der Kühlkammer führen bei den bekannten Kühleinrichtungen
dazu, daß eine erhebliche Menge an Koksstaub weitgehend abgeschieden werden muß, damit eine zu starke
bO Abnutzung und Verschmutzung der Leitungen und Einrichtungen
vormieden wird.
Aus der DE-AS 14 71 589 ist vorbekannt, daß die
Gasabzugseinrichtung zwischen Vorkammer und Kühlbehälter aus über den ganzen Umfang der Kammer
br> verteilten, srhräg nach oben verlaufenden Kanälen und
weiter oben aus einer rings um die Vorkammer angeordneten
Ringleitung, in die die Kanüle einmünden, besteht. Hierbei wird das Gas nach Austritt aus der Koks-
schüttung durch nur wenige, gemauerte kleine Kanäle sofort mit hoher Geschwindigkeit in den Ringkanal geführt
Eine Reinigungsmöglichkeit dieser Kanäle ist praktisch nicht gegeben.
Bei dem Verfahren nach der US-PS 37 95 987 wird der heiße Koks durch ein im Kreislauf geführtes inertes
Kühlgas gekühlt Bei einer Ausführungsform der Kühlkammer gemäß F i g. 5 dieser Schrift bestehen die äußeren
Mantelflächen der Kühlkammer aus senkrecht angeordneten Kühlrohren. Dabei soll der Wärmeverlust
über die Außenwände verringert werden. Die Wärmeübertragung vom heißen Koks an das Kühlmedium in
den äußeren Mantelflächen ist sber im Vergleich zu der Wärme, die an das Umwälzgas übertragen wird, nur
sehr gering.
Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, das Verfahren und die Einrichtung zur Kokstrockenkühlung in der
Weise zu verbessern, daß der mit dem Umlaufgas mitgeführte Staubanteil bei der Kokskühlung auf ein Minimum
reduziert, die Kühlzeiten verkürzt und eine möglichst vollständige und wirtschaftliche Rückgewinnung
der fühlbaren Wärme des Kokses erreicht werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Kühlkammer zusätzlich Wärme über in der Koksschüttung
angeordnete innere Kühlflächen übertragen wird. Durch diese Kombination von direkter und indirekter
Kühlung ist es möglich, die Menge des umzuwälzenden Kühlgases erheblich zu reduzieren bzw. die Kühlung zu
beschleunigen.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, etwa 65% der Wärme im direkten Wärmeaustausch an das Umwälzgas
zu übertragen und den Rest über in die Koksschüttung hineinragende innere Kühlfläche zu übertragen.
Dabei wird einerseits unter anderem der Strömungswiderstand in der Schüttung, die Austrittsgeschwindigkeit
aus der Schüttung und der Staubgehalt des erhitzten Kühlgases entscheidend verringert, andererseits ist die
Temperatur des Gases am Austritt noch so hoch, daß im Abhitzekessel noch wirtschaftlich ein hochgespannter
Dampf erzeugt werden kann.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß günstig, bei der indirekten Kühlung im Kokskühlschacht hochgespannten
Sattdampf vornehmlich mit einem Druck von mehr als 20 bar zu erzeugen.
Die Menge des Koksstaubaustrages aus der Kühlkammer wird erfindungsgemäß noch dadurch wesentlich
verringert, daß das Umwälzgas an der ringförmigen oberen Austrittsfläche zwischen Vorkammer und Kühlbehälter
zunächst mit einer sehr geringen Geschwindigkeit aus der Kühlkammer vertikal austritt und anschließend
mit sehr viel höherer Geschwindigkeit durch einstellbare, gleichmäßig am Umfang verteilte Kalibrieröffnungen
in einen oberen Ringkanal strömt.
Es hat sich als günstig erwiesen, das Umwälzgas aus der seitlich nach außen mit Schüttwinke! abfallenden
Koksschüttung mit einer Geschwindigkeit von max. 5 m/sec austreten und mit einer Geschwindigkeit von
min. 10 m/sec durch die Kalibrieröffnungen strömen zu lassen. In der Zone geringer Geschwindigkeit kann sich
dabei der noch aus der Schüttung mitgerissene Staub absetzen, bevor das Gas zur gleichmäßigen Verteilung
über die Ringfläche mit hoher Geschwindigkeit durch die einstellbaren Kalibrieröffnungen gezogen wird. Der
Staubgehalt der Gase liegt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so niedrig, daß mi;->
in günstigen Fällen sogar die heißen abgeführten Gase unmittelbar ohne Staubabscheidung
in einen nachgeschalteten Abhitzekessel führen kann.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für eine Kokskühleinrichtung, die aus einer
Vorkammer zur chargenweisen Beschickung des Kokses und einer darunter angeordneten Kühlkammer mit
unterer Austragsschleuse und mit Ein- und Austrittsöffnungen für das Umwälzgas und mit äußeren wassergekühlten
Mantelflächen aus Eisen oder ähnlichen Materialien besteh*, vorgeschlagen, daß im oberen Bereich
ίο der Kühlkammer zusätzlich vom äußeren Mantel ausgehend
zum Mittelpunkt der Kühlkammer gerichtet drei oder mehr senkrechte Kühlfahnen angeordnet sind.
Durch diese zusätzlich in die Koksschüttung hineinragenden Kühlfahnen werden die Wärmeaustauschflächen
in der Kühlkammer entscheidend vergrößert Durch die Ausbildung der Außenwände als wassergekühlte
Flächen kann im gesamten Bereich der Kühlkammer auf eine Ausmauerung verzichtet und eine einfache
Konstruktion abs Eisen verwendet werden. Nur die
Vorkammer wird innen mit einer verschlcäfesten wärmeisolierenden
Ausmauerung versehen, damit die Funktion der Vorkammer als Wärmespeicher zur Vergleichmäßigung
der Dampferzeugung erhalten bleibi. Die Temperatur der gekühlten Außenflächen der Kühlkammer
wire zudem so gering gehalten, daß auch Isoliermaterial eingespart werden kann.
Besonders günstig ist es, wenn die Höhe der äußeren Kühlflächen und der Kühlfahnen im oberen Bereich der
Kühlkammer höchstens 2h der Höhe der Kühlkammer
betragen. Auf diese Weise soll vermieden werden, daß eine Abkühlung der Kühlflüssigkeit durch das von unten
nach oben strömende kältere Kühlgas eintritt
Zweckmäßigerweise werden auch bei der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung die Innenwände des Ring-Spaltes
und der Ringleitung außerhalb der Vorkammer sowie die Verbindungsleitung zu dem Entstauber sowie
der erste Entstauber selbst mit wassergekühlten Wandflächen ausgeführt
Eine weitere Verminderung der Geschwindigkeit des Umwälz?ases in der Koksschüttung und vor allem am
ringförmigen oberen Austritt läßt sich dadurch erreichen, daß in den äußeren Mantelkühlflächen über die
gesamte Höhe verteilt Austrittsöffnungen für dus erhitzte
Kühlgas vorhanden sind, die über cenkrechte Schächte mit den oberen Abzugseinrichtungen regelbar
verbunden sind. Mit Hilfe dieser Austrittsöffnungen in den Mantelkühlflächen wird ein Teil des Kühlgases in
radialer Richtung von innen nach außen gelenkt und damit der Wärmeübergang von der Koksschüttung zu
den Kühlflächen begünsü-gt.
Man kann aber auch die seitlichen Austrittsöffnungen für das erhitzte Kühlgas und die Schächte mit einem
eigenen Ringkanal verbinden, dessen Auslaß über einen Entstauber an eine Stelle des Abhitzekessel1; angeschlossen
ist, an der die übrigen bereits gekühlten Gase die gleiche Temperatur besitzen.
Zudem wird vorgeschlagen, den Durchmesser der Kühlkammer gegenüber dem der Vorkammer in der
Weise größer zu gestalten, daß der untere Durchmesser der Vorkammer nicht mehr als etwa 3/j des Durchmessers
der Kühlkammer beträgt. Es ist damit gewährleistet, daß die kegelstumpfiörmige Koksschüttfläche zwischen
Kühlkammer und Vorkammer genügend breit ist und die Austrittgeschwi.;rtigkeit des heißen Kühlgases
an dieser Stelle gering bleibt.
Besonders vorteilhaft ist es im Zusammenhang mit der Vergrößerung des Durchmessers der Kühlkammer
gegenüber dem der Vorkammer, wenn unmittelbar un-
ter der Vorkammer in der Mitte der Kühlkammer turmförmige
Einbauten zur Ablenkung des Kokses nach außen vorhanden sind. Man kann dadurch einen nicht erwünschten
Kernfluß in der Koksschüttung vermeiden und auch aus der Mitte der Kammer zusätzliche Wärme
abführen.
Die Erfindung wird durch die F i g. 1 bis 6 beispielsweise
näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Kokskühleinrichtung einschließlich nachgeschalteter Entstaubungseinrichtungen.
F i g. 2 ist ein Schnitt durch die Vorkammer längs der Linie A-Bin Fig. 1.
F i g. 3 ist ein waagerechter Schnitt durch einen vergrößerten Teil des erfindungsgemäßen Kühlmantels der
Kühlkammer.
F i g. 4 ist ein Längsschnitt durch einen vergrößerten
Teil des Kühlmantels der Kühlkammer.
F i g. 5 ist ein Schnitt durch die Kühlkammer längs der Linie C-Dvon Fig. 1.
F i g. 6 ist ein Schnitt durch die Kühlkammer längs der Linie E-F von F i g. 1.
Die Kokskühleinrichtung besteht aus einer mit feuerfestem Isoliermaterial la ausgekleideten Vorkammer 1
mit Einfüllöffnung 3 für den heißen Koks und einer darunter angeordneten vertikalen Kühlkammer 2, deren
Außenwände im oberen Teil als wassergekühlte Rohre 35 ausgebildet sind. Zur Vergrößerung der Kühlflächen
mit innerer Kühlung sind von den äußeren Kühlrohren 35 ausgehende weitere Kühlfahnen 36 zum Mittelpunkt
der Kühlkammer 2 hin gerichtet. Die Kühlfahnen 36 enden bei etwa V3 des Radius der Kühlkammer.
Im unteren Drittel Jer Kühlkammer 2, deren Boden
39 trichterförmig sich verengt, sind die Außenwände 38 und Einrichtungen für die Kühlgaszuführung und -verteilung
22 bis 28 sowie der Koksaustrag 4 als Eisenkonstruktion angelegt.
Zur gleichmäßigen Verteilung der Umwälzkühlgase beieits an deren Eintritt in die Kühlkammer 2 sind im
trichterförmigen Kühlbehälterbodcn 39 die Austrittsschlitze 25 ringförmig in verschiedenen Höhen regelbar
angeordnet. Zudem befinden sich in der Mitte des Behälters turmförmige Einbauten 27 mit ebenfalls höhengestuften,
regelbaren radial nach außen gerichteten Austrittsschlitzen 26 für das Kühlgas, das über die Leitung
28 von außen zugeführt wird. Diese turmförmigen Einbauten 27 können — in diesem Fall nicht dargestellt
— bis unmittelbar an das untere Ende der Vorkammer 1 reichen. Da die Einbauten 27 ebenfalls wassergekühlt
sind, kann man auch in den Zonen, in denen der Koks noch glühend ist, Eisenmaterialien verwenden.
Ein Teil des heißen Kühlgases aus der Koksschüttung strömt über einen breiten RingspaJt 6, der zwischen
Kühlkammer 2 und der Vorkammer 1 gebildet wird, an der Außenwand der Vorkammer 1 entlang senkrecht
nach oben und gelangt durch die einsteilbaren Kalibrierdüsen 7 gleichmäßig über den Umfang verteilt in
den Ringkanal 5, der über den Stutzen 8 und den Absperrschieber 10 mit dem nachgeschalteten Entstauber
12 verbunden ist. Dabei sind die Innenwände des Ringspaltes
6 und der Ringleitung 5 als kühlbare Wände ausgebildet. Durch in der Oberseite des Ringkanales 5
angebrachte öffnungen 9 lassen sich auch während des laufenden Betriebes der Kokstrockenkühlung auf den
Kalibrierdüsen 7 liegende zusätzliche Schieber Ta zur Verbesserung der Verteilung mittels Stangen leicht verstellen.
Ein anderer Teil des Klühlgases wird bereits zwischen
den Mantelkühlrohren 35 über Schlitze 40 radial nach außen aus der Kammer und über die senkrechten
Schächte 37 und Kalibrieröffnungen 42 in den oberen Ringspalt 6 abgeführt. Um ein Eindringen von Koksstaub
durch die Schlitze 40 zu vermeiden, sind zur Kühlkammer hin Schutzbleche 41 angeordnet.
Der Staubabscheider 12 ist in bekannter Weise durch eine Wand 13 aufgeteilt in einen Teil, in dem das heiße
Kühlgas abwärts strömt und einen Teil in dem das Kühlgas aufwärts nacheinander durch mehrere Wärmeaustauscher
14 strömt, bevor es zur Nachentstaubung über eine Leitung 16 in einen Zyklon 17 und von dort über
Leitung 20 und ein Gebläse 21 zur Kühlkammer zurückgeführt wird. Der abgeschiedene Koksstaub wird aus
dem Entstauber 12 über eine Schleuse 15 und Leitung 18 gemeinsam mit dem Feinstaub vom Zyklon 17 über Leitung
19 abgeführt.
Die wassergekühlten Kühlflächen der Kühlkammer und der oberen äußeren Ringleitung bilden über die
Sammelleitungen 32 und 33 und die Zirkulationsleitungen 31 und 34 mit dem Dampfkessel 30 einen geschlossenen
Kreislauf.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks unter möglichst vollständiger Rückgewinnung der fühlbaren
Wärme des glühenden Kokses in einer geschlossenen Kammer, wobei der Koks in der Kühlkammer
seine fühlbare Wärme teils direkt an ein im Gegenstrcm geführtes inertes Umwälzgas und teils indirekt
über Kühlflächen an eine Kühlflüssigkeit abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Kühlkammer zusätzlich Wärme über in der Koksschüttung angeordnete innere Kühlflächen übertragen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß etwa 65% der Wärme im direkten Wärmeaustausch an das Umwälzgas und der Rest über in die Koksschüttung hineinragende innere
Kühlflächen übertragen wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der indirekten Kühlung
über die Kühlflächen im Kokskühlschacht hochgespannter Dampf vornehmlich mit einem
Druck von mindestens 20 bar erzeugt wird.
4. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet daß das Umwälzgas
nach Verlassen der Koksschüttung an der ringförmigen oberen Austrittsfläche zwischen Vorkammer
und Kühlbehälter durch einstellbare gleichmäßig um Umfang verteilte Kalibrieröffnungen in einen oberen
Ringkaruil strömt.
5. Kokskühleinrichtung zv? Durchführung des
Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, bestehend aus einer Vorkammr - zur chargenweisen
Beschickung und einer darunter angeordneten Kühlkammer
mit unterer Austragsschleuse und Ein- und Austrittsöffnungen für das Umwälzgas und mit äußeren,
wassergekühlten Mantelflächen aus Eisen oder ähnlichen Materialien im oberen Bereich der
Kühlkammer, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich vom äußeren Mantel (3S) ausgehend zum Mittelpunkt
der Kühlkammer gerichtet drei oder mehr senkrechte Kühlfahnen (36) angeordnet sind.
6. Kokskühleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der äußeren Kühlflächen
(35) und der Kühlfahnen (36) im oberen Bereich der Kühlkammer (2) höchstens V1 der Höhe der
Kühlkammer (2) beträgt.
7. Kokskühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Ringspaltes
(6) und der Ringleitung (5) außerhalb der Vorkammer (1) sowie die Verbindungsleitung (8) zu dem
Entstauber (12) sowie der erste Entstauber (12) selbst mit wassergekühlten Wandflächen ausgeführt
sind.
8. Kokskühleinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß in den äußeren
Mantelkühlflächen (35) der Kühlkammer (2) über die gesamte Höhe verteilt Austrittsöffnungen
(40) für das erhitzte Kühlgas vorhanden sind, die über senkrechte Schächte (37) mit den oberen Abzugseinrichtungen
regelbar verbunden sind.
9. Kokskühleinrichtung nach den vorhersehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen
Austrittsöffnungen (40) für das erhitzte Kühlgas und die Schächte (37) mit einem eigenen Ringkanal
verbunden sind, dessen Auslaß über einen Entstauber an eine Stelle des Abhitzekessels (14) angeschlossen
ist, an der die übrigen bereits zum Teil gekühlten Gase die gleiche Temperatur besitzen.
10. Kokskühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Durchmesser
der Vorkammer (1) nicht mehr als etwa 2Ii des
Durchmessers der Kühlkammer (2) beträgt
11. Kokskühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß unmittelbar unter der Vorkammer (1) in der Mitte der Kühlkamiiier (2)
turmförmigc Einbauten zur Ablenkung des Kokses nach außen vorhanden sind, die ebenfalls mit einer
Wasserkühlung ausgerüstet sind.
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