DE3000992C2 - Verfahren zur trockenen Kühlung von Koks und Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur trockenen Kühlung von Koks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung gehören mit der nachveröffentlichten DE-OS 28 56 141 dem Stande der Technik nach § 3 Abs. 2 PatG 1981 an. Bei diesem älteren Vorschlag wird die Strömungsvertei lung im Hinblick auf die Wärmeübertragung an die jeweiligen Eigenschaften des in der Kühlkammer stehenden Kokses angepaßt Zu diesem Zweck kann der Wärmeträgergaseintritt in den Verteilerboden einer Kühlkammer nach Maßgabe von Temperaturmeßwer ten gesteuert werden, die an in representativen Kokszonen der Kühlkammer vorgesehenen Temperaturfühlern ermittelt werden. Dadurch wird die Einstellung der Regelarmaturen so getroffen, daß der Koks unabhängig von seiner Körnigkeit gleichmäßig gekühlt wird. Bei dem älteren Vorschlag wird auch die Austrittstemperatur des Wärmeträgergases erfaßt und an eine Meßwarte geliefert.

Bei Kokstrockenkühleinrichtungen, die keine Vorkammer aufweisen, werden die Kokschargen intervall- mäßig direkt der Kühlkammer aufgegeben. Sowohl das als Kühlgas dienende Wärmeträgergas als auch der Koks selbst verlassen daher üblicherweise die Kühlkammer mit wechselnder Temperatur. Dies ist für verschiedene nachgeschaltete Weiterbehandlungspro zesse hinderlich und macht oftmals aufwendige Maßnahmen zum Temperaturausgleich erforderlich. Ein solches Problem liegt bei der Nutzbarmachung der fühlbaren Wärme des aus der Kokstrockenkühle inrichtung austretenden heißen Wärmeträgergases vor, wenn dieses z. B. für die Kohlevorerhitzung mit gleichmäßiger Temperatur in den nachgeschalteten Prozeß eingeleitet werden soll.

Aus der DE-AS 26 18 654 ist es zur Beseitigung solcher Temperaturschwankungen bekannt, vom Kühl gasstrom vor dem Eintritt desselben in einen Kühlbun ker einen regelbaren Teilstrom abzuzweigen, der mit dem erhitzten Kühlgasstrom vor dem Eintritt in den nachgeschalteten Wärmetauscher wieder vereinigt werden kann. Der die Koksschüttung durchströmende Teilstrom des Kühlgases wird durch eine einzige zentrale Verteilereinrichtung bei unveränderter Strömungsverteilung innerhalb der Koksschüttung in die Kühlkammer eingeführt Hierbei ist ein vergleichsweise großer Anlagenaufwand für die besondere Bypasslei tung nachteilig. Es muß ferner ein vergleichsweise heißer Teilstrom des Wärmeträgergases mit einem vollständig abgekühlten Teilstrom des Wärmeträgergases gemischt werden, was zu einer geringen Regeige-

nauigkeit führt

Aus der DE-OS 27 01 058 ist es ferner bekannt, bei einer Anlage zur trockenen Kokskühlung einen ÜberschußgasanteU des heißen Wärmeträgergases über Regeneratoren zu leiten, um diese aufzuheizen, und als Entnahmegas abzugeben. Für die Regelung der Temperatur eines Rezirkulationsgases, das nach dem Verlassen der Kokskühlkammer einem Abwärmekessel zugeführt wird, kann ein regelbarer Anteil zwischen Abwärmekessel und Kühlkammer abgezweigt, über viie ι ο Regeneratoren zur Aufheizung geführt und dem Rezirkulationsgas vor dem Eintritt in den Abwärmekessel wieder zugeführt werden. Hier ist der Anlageaufwand noch größer als bei dem Verfahren nach der DE-AS 26 18 654, da noch besondere Regeneratoren erforderlich sind. Außerdem ist der Wirkungsgrad ungünstig, weil ein wesentlicher Anteil der fühlbaren Wärme des zu kohlenden Kokses in den Regeneratoren und über das Entnahmegas verlorengeht Ferner ist die Regelbarkeit der Rezirkulationsgastemperatur dadurch beschränkt, daß die Regeneratoren zunächst einmal aufgeladen werden müssen und dann nur eine beschränkte Wärmekapazität haben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art sowie eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens vorzuschlagen, bei welchem bzw. welcher die Austrittstemperatur des Wärmeträgergases über die gesamte Betriebszeit unabhängig von den Kokschargen und deren Intervallen bei hoher Regelgenauigkeit und geringem Anlagenaufwand konstant gehalten werden kann.

Die hinsichtlich des Verfahrens gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei wird das aus der Kühlkammer austretende heiße Wärmeträgergas kontinuierlich auf die Einhaltung eines voreingestellten Sollwertes der Gastemperatur kontrolliert, mit der das Wärmeträgergas von der Kckstrockenkühleinrichtung abgeleitet werden soll. Bei der Messung von erheblichen Temperaturabweichungen wird die Strömungsverteilung des die Koksschüttung durchströmenden Wärmeträgergases in Richtung zur erneuten Einstellung des Sollwertes geregelt. Hierdurch wird eine weitgehend konstante Einhaltung der vorbestimmten Austrittstemperatur sowie darüber hinaus auch eine gleichmäßigere Durchkühlung des Kokses erreicht, weil nämlich durch die Veränderung bzw. Regulierung der Kühlgasverteilung insbesondere die Koksbrandnester intensiv durchströmt werden. Für diese Regelung ist kein besonderes Bypass-System erforderlich, sondern die Kokskühlkammer wird selbst für die Führung des Wärmeträgergases ausgenutzt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat ferner den Vorteil, daß die Austrittstemperatur immer aufgrund von Wärmeträgergasströmungen zustande kommt, die die Koksschüttung durchströmt haben, also keine unerwünscht großen Temperaturunterschiede voneinander haben, die die Regelgenauigkeit beeinträchtigen könnten.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen eo Verfahrens ist die aus der DE-AS 2618 654 an sich bekannte Maßnahme ergänzend von Vorteil, eine Regelung der Durchsatzmenge des die Koksschüttung durchströmenden Wärmeträgergases vorzunehmen, die im Bedarfsfall automatisch erfolgt, wenn die Einstellung des Sollwertes alleine durch die Strömungsverteilung des die Koksschüttung durchströmenden Wärmeträgergases nicht erreichbar ist (Anspruch 2).

Zweckmäßig ist es auch, ergänzend die Maßnahme des Anspruchs 3 vorzusehen. Jn der nicht vorveröffentlichten DE-OS 28 53 299 ist es bei einer Vertikalkammer für die trockene Kokskühlung mit Vorkammer sowohl im mittleren Bereich der Koksschüttung als auch im oberen Bereich der Koksschüttung einen Gasabgang vorzusehen, wobei über eine Steuereinrichtung die Menge der Teilströme so regelbar ist, daß die einem Dampfkessel zugeleitete Wärmeträgergasmischung eine vorgegebene Temperatur hat Das Wärmeträgergas wird allerdings bei diesem Vorschlag über einen einzigen seitlichen Eingang der Kokskühlkammer zugeführt Die umlaufende Gasmenge ist auch nicht regelbar.

Eine Einrichtung zur Durchführung des zuvor geschilderten Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4 gehört ebenfalls der nicht vorveröffentlichten DE-OS 27 01 058 an. Sie wird aber erfindungsgemäß weitergebildet mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 4.

Eine noch weitere Ausgestaltung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 5, nach welchem die Kombination der Regelung der Strömungsverteilung des Wärmeträgergases mit der Entnahme des Wärmeträgergases in verschiedenen horizontalen Ebenen bei geringem Anlageaufwand möglich ist

Ein Ausführungsbeispiel geht davon aus, daß das Wärmeträgergas mit etwa 800⁰C aus der Kokstrockenkühleinrichtung abzuleiten ist Auf diese Temperatur wird der Sollwert in der die Temperatur messenden Steuervorrichtung eingestellt. Die Kokschargen werden mit einer Temperatur von etwa 1000° C aufgegeben. Mithin wird der Wärmeübergang nach Neuaufgabe einer Kokscharge von diesen etwa 100O⁰C anfänglich absichtlich mit Hilfe der Steuervorrichtung und Reglerarmaturen über eine ungünstige Verteilung der als Kühlgas in die Kühlkammer eingeleiteten Wärmeträgergasmenge derart verschlechtert, daß die Austrittstemperatur des abzuleitenden Wärmeträgergases lediglich bei 800⁰C liegt. Nach Absinken der Kokstemperatur und damit auch der Austrittstemperatur des Wärmeträgergases unter 800⁰C wird durch die Signale der die Austrittstemperatur messenden Steuervorrichtung die Verteilung des zur Kokskühlung einströmenden Wärmeträgergases und damit auch der Wärmeübergang derart verbessert, daß sich sofort wieder der vorbestimmte Sollwert von 800⁰C der Austrittstemperatur einstellt Dieses Steuersystem ist weitgehend über die Betriebszeit anwendbar und wird von der Steuervorrichtung noch dadurch ergänzt, daß nach Erschöpfung der Regelungsmöglichkeiten durch die Gasverteilung die zuvor gleichbleibende Menge des als Kühlgas eingeleiteten Wärmeträgergases so verändert, also z. B. verringert wird, daß es beim Kühlvorgang einem stärkeren Wärmeübergangsprozeß ausgesetzt wird.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Kokscharge mit einer Temperatur von 1100⁰C aufgegeben und der Sollwert der Austrittstemperatur des Wärmeträgergases wird auf 700⁰C eingestellt. Hierbei ist es zweckmäßig, das abzuleite.ide heiße Wärmeträgergas in zwei verschiedenen horizontalen Ebenen der Koksschüttung abzuleiten und anschließend miteinander zu vermischen. Der etwa auf mittlerer Höhe abgeleitete Teilstrom des Wärmeträgergases hat eine wesentlich geringere Gastemperatur als der im oberen Bereich der Koksschüttung aus der Kühlkammer abgeleitete Teilstrom. Wenn nun noch, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, der Wärmeübergang

anfänglich durch ungünstige Verteilung des als Kühlgas einzuleitenden Wärmeträgergases verschlechtert ist, kann mit Hilfe der Reglerarmaturen an den zwei Teilstromleitungen das Gemisch aus heißem und kühlerem Wärmeträgergas zu dem gewünschten Sollwert von 700⁰C führen. Bei Absinken der Kokstemperatur verändert die Steuervorrichtung zu allererst das Mischungsverhältnis zwischen den beiden Teilströmen zugunsten des heißeren Gasstromes, während danach die Steuervorrichtung auch die Verteilung und zu allerletzt noch die Durchsatzmenge des in die Kühlkammer einzuleitenden Wärmeträgergases reguliert.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit seinem Regulierungssystem ist eine gleichmäßige Endtemperatur des aus der Kühlkammer auszutragenden Kokses gewährleistet Für nicht ausreichend abgekühlten Koks ist unterhalb der Kühlkammer eine Nachlöschung vorgesehen, deren Arbeitsweise allgemein bekannt ist. Diese Nachlöschung erfolgt im N*aßverfahren in einem unterhalb der Kühlkammer angeordneten Nachlöschraum, in den der Koks ohne besondere Transporteinrichtungen aufgrund der eigenen Schwerkraft ausgetragen wird.

Die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren zweckmäßigen Einrichtungen werden nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen beschrieben und in der Zeichnung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine Schemadarstellung einer Kokstrockenkühleinrichtung mit vertikal geschnittener Kühlkammer in einem ersten Ausführungsbeispiel, und

Fig.2 eine Schemadarstellung wie Fig. 1, in einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Eine Kokstrockenkühleinrichtung nach F i g. 1 enthält eine Kühlkammer 10, in die zu kühlender Koks über eine obere Kokseinfüllöffnung 11 direkt chargenweise aufgegeben wird. Nach unten ist die Kühlkammer 10 durch einen Verteilerboden 12 abgeschlossen. Dieser hat zur Mitte schräg ansteigende, jeweils eine Anzahl Gasdurchtrittsöffnungen 13 aufweisende Bodenabschnitte und sich an deren Rand anschließende Zwischenschleusen 14, die sich bis an die Außenwandung 15 der Kühlkammer 10 erstrecken.

Das als Kühlgas für die Kokskühlung dienende Wärmeträgergas wird von unten durch eine Wärmeträgergaseintrittsleitung 16 in einen Gasverteiler 17 unterhalb des Verteilerbodens 12 eingeleitet. Für die regulierbare Gaszuleitung zu den Gasdurchtrittsöffnungen 13 enthält der Verteilerboden 12" einzelne Gasverteilerkammern 18, die sich bis unter die schrägen Bodenabschnitte des Verteilerbodens 12 erstrecken, und den Gaszuleitungen sind jeweils eine Regelarmatur 19 zur Regulierung des Gasdurchtritts zugeordnet

Im Bereich der oberseitigen Kokseinfüllöffnung 11, der keine Vorkammer vorgeschaltet ist, durch die also der Koks direkt chargenweise in die Kühlkammer 10 einschüttbar ist, erstreckt sich aus der Kühlkammer 10 seitlich eine Austritts- und Transportleitung 20 für das heiße Wärmeträgergas von der Kokstrockenkühleinrichtung weg. In die Austrittsleitung 20 ist im Nahbereich der Kühlkammer 10 ein Temperaturfühler 21 eingeschaltet, der die Austrittstemperatur des Wärmeträgergases mißt. Dieser Temperaturfühler 21 ist mit einer Steuervorrichtung 22 der vorerwähnten Regelarmaturen 19 des Gasverteilers 17 verbunden. Der Temperaturfühler 21 und die Steuervorrichtung 22 bilden eine Steuereinheit für sämtliche Reglerarmaturen 19, die je für sich und in Gruppen sowie gemeinsam in Abhängigkeit von der Austrittstemperatur des Wärme trägergases in der Austrittsleitung 20 steuerbar sind. Diese Steuereinheit 21, 22 ist auf einen vorbestimmbaren Sollwert der Austrittstemperatur einstellbar. Temperaturabweichungen führen zu Signalen, nach denen die Verteilereinstellung in den Regelarmaturen in Richtung zur Wiedereinstellung des vorbestimmten Sollwerts der Austrittstemperatur verändert wird.

Unterhalb der Kühlkammer 10 befinden sich im Bereich der Zwischenschleusen 14 Nachlöschräume 23, aus denen der bis auf eine Temperatur'von ca. 150° C abgekühlte Koks austritt. In diesen Nachlöschräumen 23 sind Wassersprühvorrichtungen 24 angeordnet, mit denen der vorerst trocken gekühlte Koks im Naßlöschverfahren auf die gewünschte Endtemperatur weiter abgekühlt wird.

Im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist im wesentlichen eine gleiche Kokstrockenkühleinrichtung wie in F i g. 1 dargestellt, von der sie sich nur dadurch unterscheidet, daß aus der Kühlkammer 10 zwei das heiße Wärmeträgergas ableitende Austrittsleitungen in verschiedenen horizontalen Ebenen der Koksschüttung austreten und zu einer einzigen weiterführenden Transportleitung vereinigt sind. Hierbei ist die eine Austrittsleitung 20 wie in F i g. 1 im oberen Bereich der Koksschüttung angeordnet und sie erstreckt sich als Transportleitung von der Kokstrockenkühleinrichtung: weg. Die zweite Austrittsleitung 30 ist etwa im mittleren Bereich der Koksschüttung aus der Kühlkammer 10 geführt und mündet bei 31 noch im Nahbereich der Kühlkammer 10 in die erste Austrittsleitung 20.

Zwischen dieser Rohrverbindungsstelle .31 und der Kühlkammer 10 ist in jede der beiden Austrittsleitungen 20 und 30 eine Regelarmatur 32 eingeschaltet Beide Regelarmaturen 32 sind an ein Folgesteuersystem der bereits oben zu F i g. 1 beschriebenen Steuervorrichtung 21 und 22 geschaltet, deren Temperaturfühler 21 in der Strömungsrichtung des heißen Wärmeträgergases hinter der Rohrverbindungsstelle 31 in die Transportleitung eingebaut ist Hierdurch wird gewährleistet, daß für die Regelung des Mischungsverhältnisses zwischen den beiden Teilströmen der Leitungen 20 und 30 sowie in der Folgesteuerung auch die Regelung der Gasverteilung des als Kühlgas in die Kühlkammer bodenseitig einzuleitenden Wärmeträgergases und zu guter Letzt auch für deren Mengenregelung die Temperatur des tatsächlich aus der Kokstrockenkühleinrichtung abgeleiteten Wärmeträgergasgemisches gemessen und unabhängig von der Art der Kokschargenaufgabe sowie der sich in der Folgesteuerung verändernden Regelungsart weitgehend konstant gehalten werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur trockenen Kühlung von Koks, wobei der Koks direkt chargenweise in eine Kühlkammer aufgegeben und danach ein inertes Wärme trägergas durch die Koksschüttung geleitet wird, welches mit erhöhter Temperatur aus der Kühlkammer austritt, und wobei die Strömungsverteilung des Wärmeträgergases auf eine Anzahl von Gasdurchtrittsöffnungen im Kühlkammerboden zum Eintritt in die Koksschüttung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverteilung des Wärmeträgergases in Abhängigkeit von der Austrittstemperatur des aus der Koksschüttung austretenden Wärmeträgergases zur Einstellung eines vorbestimmten Sollwertes der Austrittstemperatur geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch \ dadurch gekennzeichnet, daß die Durchsatzmenge des die K.ohleschüttung durchströmenden Wärmeträgergases geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem die Koksschüttung durchströmenden Wärmeträgergas in verschiedenen horizontalen Ebenen der Koksschüttung Teilströme mit unterschiedlicher Gastemperatur entnommen und anschließend miteinander vermischt werden, worauf die Austrittstemperatur des Wärmeträgergasgemisches gemessen und in Abhängigkeit hiervon die Austrittsmenge der einzelnen Teilströme geregelt wird, bis sich der vorbestimmte Sollwert der Austrittstemperatur einstellt.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Kühlkammer,, die bodenseitig durch einen Gasdurchtrittsöffnungen aufweisenden Kühlkammerboden für die Einleitung des Wärmeträgergases in die Kühlkammer und durch Koksaustragsschleusen abgeschlossen ist, und mit einer oberseitigen Kokseinfüllöffnung, durch welche der Koks direkt, d. h ohne Vorkammer, in die Kühlkammer einschüttbar ist, sowie mit mindestens einer das heiße Wärmeträgergas ableitenden Austrittsleitung, wobei den Gasdurchtrittsöffnungen zur Einstellung des Gaseintritts in die Kühlkammer jeweils Regelarmaturen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelarmaturen (19) mit einer an die Austrittsleitung (20) geschalteten, die Austrittstemperatur des heißen Wärmeträgergases messenden, auf einen Sollwert einstellbaren Steuervorrichtung (21,22) wirkungsverbunden sind.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, mit einer Kühlkammer, die bodenseitig durch einen Gasdurchtrittsöffnungen aufweisenden Kühlkammerboden für die Einleitung des Wärmeträgergases in die Kühlkammer und durch Koksaustragsschleusen abgeschlossen ist, und mit einer oberseitigen Kokseinfüllöffnung, durch welche der Koks direkt, d. h. ohne Vorkammer, in die Kühlkammer einschüttbar ist, sowie mit mindestens einer das heiße Wärmeträgcrgas ableitenden, im oberen Bereich der Koksschüttung aus der Kühlkammer führenden ersten Austrittsleitung, wobei den Gasdurchtrittsöffnungen zur Einstellung des Gaseintritts in die Kühlkammer jeweils Regelarmaturen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Austrittsleitung (30) in einem unteren bis mittleren Bereich der Koksschüttung aus der Kühlkammer (10) führt und mit der ersten Austrittsleitung (20) zu einer einzigen weiterführenden Transportleitung vereinigt ist, daß die Regelarmaturen (19) der Gasdurchtrittsöffnungen (13) mit einer an die Transportleitung geschalte- ten und die Austrittstemperatur des heißen Wärmeträgergasgemisches messenden, auf einen Sollwert einstellbaren Steuervorrichtung (21, 22) wirkungsverbunden sind, und daß jeder Austrittsleitung (20, 30) eine Regelarmatur (32) zugeordnet ist, die mit

ίο der Steuervorrichtung (21, 22) wirkungsverbunden ist