DE3002990C2

DE3002990C2 - Verfahren zur trockenen Kokskühlung

Info

Publication number: DE3002990C2
Application number: DE3002990A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. Dr. 4300 Essen Jokisch
Original assignee: Krupp Koppers GmbH
Current assignee: Krupp Koppers GmbH
Priority date: 1980-01-29
Filing date: 1980-01-29
Publication date: 1984-11-08
Also published as: AR224558A1; EP0033093A2; MX155642A; US4486269A; ZA806605B; ATE7040T1; ES497214A0; JPS56110782A; DE3002990A1; AU535338B2; ES8107385A1; JPH0148307B2; CA1144510A; EP0033093B1; AU6529480A; EP0033093A3; BR8100423A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur trockenen Kokskühlung in einer schachtförmigen Kammer, in der der von oben aufgegebene, ca. UOO⁰C heiße Koks im Gegenstrom mit einem gasförmigen Kühlmedium behandelt wird, und der Koks mit einer Temperatur von ca. 180⁰C aus der Kammer abgezogen wird, wobei ein erster Teilstrom des Kühlmediums in den Unterteil der Kammer und ein zweiter Teilstrom in einen darüber liegenden Bereich der Kammer eingeleitet wird.

Ein derartiges Verfahren ist durch die DE-AS 24 32 025 bekannt. Hierbei erfolgt die Aufteilung des gasförmigen Kühlmediums in zwei Teilströme mit dem Ziel, eine möglichst gleichmäßige Vertikalbewegung des Kokses sowie eine gleichmäßige Verteilung des gasförmigen Kühlmediums in der Kühlkammer zu erreichen.

Aus der DE-PS 3 98 403 ist ferner eine Vorrichtung zur trockenen Kokskühlung bekannt, bei der das gasförmige Kühlmedium über einen im Bereich der Mittelpunktachse angeordneten Einbau in zwei Teilströmen in die Kühlkammer eingeleitet wird. Hierbei wird der eine Teilstrom nach unten abgeleitet und tritt am Boden der Kammer in das Koksbett aus, während der andere Teilstrom darüber in das Koksbett eingeleitet wird. Auch bei dieser Aufteilung des gasförmigen Kühlmediums in zwei Teilströme soll eine der Kornverteilung in der Kühlkammer angepaßte Kühlgasvertcilung mit dem Ziel einer gleichmäßigen Kühlung der Koksfüllung erreicht werden.

In beiden Veröffentlichungen werden jedoch keinerlei Angaben darüber gemacht, unter welchen speziellen Bedingungen die Aufgabe des zweiten Teilslromes des Kühlmediums erfolgen bzw. wie die Aufteilung der Teilströme sein soll.

Mithin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei dem gatlungsgeniäßen Verfahren die Teniperaturdiffcrcn/.en /wischen dem gasförmigen Kühlmedium und dem Koks günstig zu beeinflussen sowie die Regelbarkcit des gasförmigen Kühlmediums und die Wärmeabfuhr aus dem zu kühlenden Koks zu verbessern.

Das der Lösung dieser Aufgabe dienende Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mit dem zweiten Teilstrom etwa 20 bis 50 Vol.-% der gesamten Menge des gasförmigen Kühimcdiums in einem Bereich in die Kammer eingeleitet werden, in dem der zu kühlende Koks eine Temperatur von 400 bis 600⁰C aufweist.

ίο Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß beim Koks die Wärmeleitfähigkeit A stark temperaturabhängig ist. Dies zeigt der in Fig. 1 dargestellte Kurvenverlauf, bei dem auf der Abszisse die Temperatur i'f und der Ordinate die Wärmeleitfähigkeit λ aufgetragen wurden. Hieraus ist klar zu erkennen, daß die Wärmeleitfähigkeit λ mit steigender Temperatur zunächst nicht bzw. sehr langsam ansteigt. Erst wenn eine bestimmte Grenztemperatur »?<,-, die natürlich stoffabhängig ist, erreicht bzw. überschritten wird, erfolgt ein verhältnismä-Big steiler Anstieg der Wärmeleitfähigkeit.

Andererseits wird der zeitliche Ablauf des konvektiven Gesamtwärmctransportes zwischen dem Koks und dem gasförmigen Kühlmedium durch den Wärmeleitwidersland im Koks selbst und dem Wärmeübergangswi-

derstand zwischen dem Koks und dem gasförmiger. Kühlmedium bestimmt. Hierbei ist der Wärmeleitwiderstand—und somit stofflich bedingt, weil Sdie charakteristische Dicke des betreffenden Kokskörpers und des-

K) sen Wärmeleitfähigkeit angibt.

Der Wärmelcitwiderstand ist deshalb nur durch die geometrische Form des Kokskörpers beeinflußbar. Der Wärmeübergangswiderstand wird dagegen mit 1 lot definiert, wobei durch die Wärmeübergangszahl λ der Wär-

j5 mcaustausch zwischen dein gasförmigen Kühlmedium und den Oberflächen des Kokses beschrieben wird. Die Wärmeübergangszahl /χ ist dabei abhängig von der Umströmung des Kokskörpers, das heißt von seiner geometrischen Form und der Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Kühimcdiums.

Im Hinblick auf die weiter oben beschriebene Temperaturabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit λ ergibt sich hieraus jedoch, daß im Bereich unterhalb der Grenz-

tcnipcratur-Λ·; folgende Beziehung gilt: — > — λα während andererseits im Bereich oberhalb der Grenzlemperatur (ti^die umgekehrte Beziehung gilt:

so Für die Praxis der Kokstrockenkühlung bedeutet dies jedoch, daß sich im unteren Teil der schachtförmigen Kammer wegen der dort erfolgten starken Abkühlung des Kokses eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit <x

und damit ein hoher Wärmcleitwiderstand — einstellt,

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der den Gesamtwärmetransport bestimmt. Es ist deshalb nicht zweckmäßig, bereits die Gesamtmenge des gasförmigen Kühlmediums in den Unterteil der schachtförmigen Kammer einzuleiten, da dort nicht der ihrer

M) Menge entsprechende Kühleffekt erzielt wird. Es genügt vielmehr, wenn in den Unterteil der Kammer ein Teilstrom des gasförmigen Kühimediums eingeleitet wird, der gerade ausreicht, um die dort vorhandene Wärme abzuführen. Es ist für den Kühlcffekt vielmehr

b^r> besser, wenn der zweite Teilstrom des gasförmigen Kühlmediunis in den oberen Bereich der schachtförmigen Kammer eingeleitet wird, in dem der zu kiihlcnde Koks noch eine nicht unterhalb der sogenannten Grenz-

temperatur tfa liegende Temperatur von 400 bis 6O0°C aufweist, weshalb der Wärmeleitwiderstand—dort entsprechend kleiner ist. Hierbei hat sich außerdem als zweckmäßig erwiesen, wenn bei dem zweiten Teilstrom etwa 20 bis 50 Vol.-% der insgesamt erforderlichen Menge des Kühlmediums aufgegeben werden.

Die Wirksamkeit des Verfahrens kann zusätzl'ch noch dadurch verbessert werden, daß im Bereich der Aufgabestelle des zweiten Teilstromes des Kühlmediums die Strömungsgeschwindigkeit der Medien durch eine entsprechende Verengung der schachtförmigen Kammer heraufgesetzt wird, was zusätzlich eine Verringerung des Wärmeübergangswiderstandes—zur Folge

hat. Konstruktiv läßt sich das dadurch herbeiführen, daß entweder die schachtförmige Kammer in ihrem oberen Tei! eine entsprechende Verjüngung aufweist, oder es werden im Oberteil der Kammer entsprechende Einbauten angebracht.

Nachfolgend wird an Hand des in F i g. 2 dargestellten Fließschemas ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Dabei wird der glühende Koks über die Beschickung 5 mit einer Temperatur von ca. 1100°C in einer Menge von ca. 80 t/h von oben in die schachtförmige Kammer 6 eingefüllt und gelangt zunächst in den oberhalb der Leitung 3 befindlichen obersten Teil, der auch als sogen. Vorkammer 13 bezeichnet wird. In der Vorkammer 13 sollen die eventuell bei der Zufuhr des glühenden Kokses auftretenden Schwankungen ausgeglichen werden, so daß sich in den darunter liegenden Bereichen der Kammer 6 annähernd stationäre Verhältnisse ausbilden können. Die gesamte Kammer 6 ist mit einer geeigneten feuerfesten Auskleidung versehen und weist in ihrem oberen Bereich II eine Verjüngung auf, durch die die Strömungsgeschwindigkeiten der Medien in diesem Bereich gegenüber dem unteren Bereich I entsprechend heraufgesetzt werden.

Der eingefüllte Koks bildet in der Kammer 6 das Festbett 7, welches in der Abbildung schraffiert dargestellt ist. Die Temperatur innerhalb des Festbcttes nimmt dabei von oben nach unten stetig ab, so daß der gekühlte Koks entsprechend der Aufgabemenge über den Austrag 8 mit einer Temperatur von ca. 180⁰C abgezogen werden kann.

Das gasförmige Kühlmedium wird in /.wc: Teilströmen in die Kammer 6 eingeleitet, wobei der erste Teilstrom über die Leitung 1 in den Unterteil der Kammer 6 eintritt. Gleichzeitig wird der zweite Teilstrom in einer Menge von etwa 30—35 Vol.-% der Gesamtmenge über die Leitung 2 in einem Bereich in die Kammer 6 eingeleitet, in dem das Festbett 7 eine Temperatur von ca. 500⁰C aufweist. Bei diesem Temperaturwert werden die Bedingungen bezüglich der Grenztemperatur «?(,· der Wärmeleitfähigkeit/! Erfüllt.

Oberhalb der Aufgab^stelle für den zweiten Teilstrom des gasförmigen F^ühlmediums ist im Festbett 7 der Wärmeleitwiderstand kleiner als der Wärmeübergangswiderstand, währer'd unterhalb der Aufgabcstclle die Verhältnisse genau umgekehrt sind.

Dies ist in der Abbildung in F i g. 2 formclinäßig dargestellt.

Das aufgeheizte gasförmige Kühlmedium wird über die Leitung 3 aus dem Oberteil der Kammer 6 abgc/.ogen und gelangt in den Abhitzekessel 4. in dem unter Wärmerückgewinnung die erlorderliche Abkühlung erfolgt. Danach kann das abgekühlte gasförmige Kühlme

dium über die Leitung 9 und das Gebläse 10 im Kreislauf zur Leitung 1 zurückgeführt werden. Von dieser zweigt die Leitung 2 ab. Die Stellklappen 11 und 12 dienen dabei der erforderlichen Einregulierung der beiden Teilströme. Anstelle der Stellklappen 11 und 12 können auch Gebläse zur Einregulierung der beiden Teilströme verwendet werden. Als gasförmiges Kühlmedium wird Inertgas, vorzugsweise Rauchgas, verwendet. Wie aus der Abbildung in F i g. 2 zu erkennen ist, beginnt die Verjüngung der Kammer 6, durch die die Strömungsgeschwindigkeiten im Oberteil derselben heraufgesetzt werden sollen, im Bereich der Eintrittsstelle der Leitung 2 in die Kammer 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur trockenen Kokskühlung in einer schachtförmigen Kammer, in der der von oben aufgegebene, ca. 1100⁰C heiße Koks im Gegenstrom mit einem gasförmigen Kühlmedium behandelt wird, und der Koks mit einer Temperatur von ca. 180⁰C aus der Kammer abgezogen wird, wobei ein erster Teilstrom des Kühlmediums in den Unterteil der Kammer und ein zweiter Teilstrom in einem darüber liegenden Bereich der Kammer eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem zweiten Teilstrom etwa 20 bis 50 Vol.-% der gesamten Menge des gasförmigen Kühimcdiums in einem Bereich der Kammer zugeleitet werden, in dem der zu kühlende Koks eine Temperatur von 400 bis 000° C aufweist

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Aufgabestclfe des zweiten Teilstromes des gasförmigen Kühimcdiums und oberhalb derselben Jie Strömungsgeschwindigkeit der Medien durch eine Verengung der schachtförmigen Kammer heraufgesetzt wird.