DE3007040A1

DE3007040A1 - Verfahren bzw. vorrichtung zur ausnutzung der fuehlbaren kokswaerme bei der trockenen kokskuehlung

Info

Publication number: DE3007040A1
Application number: DE19803007040
Authority: DE
Inventors: Manfred 4300 Essen Galow; Johannes auf der 4300 Essen Lake; Joachim 5628 Heiligenhaus Meckel
Original assignee: Didier Engineering GmbH
Current assignee: Didier Engineering GmbH
Priority date: 1980-02-26
Filing date: 1980-02-26
Publication date: 1981-09-03
Also published as: ES8201718A1; ES496773A0; JPS56139582A; DE3007040C2

Description

"Verfahren bzw. Vorrichtung zur Ausnutzung der
fühlbaren Kokswärme bei der trockenen Kokskühlung" Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Ausnutzung der fühlbaren Kokswärme bei der trockenen Kokskühlung durch ein inertes Kreislaufgas, welches nacheinander eine mit heißem Koks gefüllte Kühlkammer und ein Dampfkessel-lxlärmetauscher-System für die Dampferzeugung durchströmt.
Für gewisse Anwendungsfälle wird eine kontinuierliche Dampferzeugung gefordert. Dies ist mit den bisherigen Anlagen zur trockenen okskühlung nicht möglich, da einmal die Zufuhr des heißen Kokses ungleichmäßig erfolgen kann, aber auch vollständige Störungen der Heißkokszuführung oder Störungen des Kühlkammersystems eintreten können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß auch bei den zuvor erörterten Unregelmäßigkeiten und Störfällen eine kontinierliche Dampferzeugung sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß das Kreislaufgas vor dem Dampfkessel-Wärmetauscher-System durch eine Brennerkammer geführt wird, in welche Brenngas und ein Sauerstoff enthaltendes Gas, z.B. Verbrennungsluft, einführbar ist.
Bei dieser Lösung, bei der eine stets betriebsbereite Brennerkammer ein integrierter Bestandteil des Kreislaufsystems ist, wird die Brennerkammer im Normalbetrieb der Vorrichtung ständig vom heißen Kreislaufgas durchströmt undfdabei auf Betriebstemperatur gehalten. Bei Störungen in der Heißkokszuführung kann die Brennerkammer sofort in Betrieb genommen werden. Die Leistung der Brennerkammer kann ferner bei Unregelmäßigkeiten immer entsprechend der zeitlich geringer werdenden fühlbaren Kokswärme gesteigert werden. Würde man der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein separates Dampfkesselsystem mit eigener Beheizungsvorrichtung zur Seite stellen, um die Dampferzeugung zu sichern, so würde es immer einige Zeit dauern, um diesen separaten Dampfkessel auf die erforderliche Leistung zu bringen. Hinzu kommt, daß bei einem solchen Betrieb der Dampfkessel erheblichen Korrosionen unterliegt.
Ein Dampferzeugungsabfal 1 bei Ausfall der Heißkokszuführung oder bei der Störung der Kühlkammer für eine gewisse Zeit wäre zwangsläufig die Folge. Würde man diesen separaten Dampfkessel und damit dessen Beheizungsvorrichtung ständig inbetrieb- bzw. warmhalten, so daß er im Störfall die Dampferzeugung sofort übernehmen könnte, würde das eine erhebliche Erhöhung der Energiekosten für das gesamte Dampferzeugungssystem darstellen. Mit Hilfe der Erfindung ist also eine sehr einfache und überraschend wirksame Lösung gefunden worden.
Die Leistung der Brennerkammer kann vorzugsweise mit gegenüber einem Sollwert sich verändernder Temperatur des Kreislaufgases unmittebar vor dem Eintritt in das Dampfkessel-Wärmetauscher-System im Sinne einer Zunahme oder Abnahme bzw. Unterbrechung regelbar sein. Auf diese Weise wird eine sich selbsttätig konstant erhaltende Dampferzeugung gewährleistet.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Brennerkammer mit einem Zweilanzenbrenner, vorzugsweise einem kleineren und einem größeren Lanzenbrenner, ausgestattet. Dem normalen Inertgaskreislauf wird über den kleineren Lanzenbrenner durch Verbrennung eines Brenngases die prozeßbedingt notwendige Inertgasmenge zugeführt. Bei der Kühlung des heißen Kokses findet nämlich im oberen Temperaturbereich durch Anwesenheit von Kohlendioxid und Wasserdampf ständig eine Teilvergasung des Kokses statt. Es entstehen dadurch brennbare Komponenten wie Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Um diese brennbaren Gasbestandteile im Kreislaufgas auf einem bestimmten Niveau zu halten, werden dem Kreislaufgas ebenfalls durch den kleineren Lanzenbrenner ständig Luft bzw.
Sauerstoff zugeführt. Hierdurch wird wenigstens teilweise eine Verbrennung der zuvor genannten brennbaren Bestandteile erreicht, um gleichzeitig Inertgas zu erzeugen und dem Kreislauf zuzuführen. Weiterhin kann im kalten Teil des Kreislaufsystems ebenfalls etwas Inertgas zugeführt werden.
Auf diese Weise wird der Anteil des brennbaren Gases im Kreislauf auf dem gewünschten Niveau gehalten.
Das Kreislaufgas kann auch bei Störung der Heißkokszuführung über die Kühlkammer geleitet werden. In diesem Fall wird die fühlbare Kokswärme des noch in der Kühlkammer befindlichen heißen Kokses ausgenutzt. Entsprechend der abnehmenden fühlbaren Kokswärm e kann die Brennerkammerleistung erhöht werden.
Es ist aber auch möglich, wenigstens einen Teil des Kreislaufgases über einen By-pass der Kühlkammer zu führen, wenn eine Störung des Kühlkammersystems eintritt. Wird das gesamte Kreislaufgas über den By-pass geführt, muß die Brennerkammer mit voller Leistung betrieben werden.
Um die Wasserdampfmenge im Kreislaufgas so gering wie möglich zu halten, benutzt man als Brenngas vorzugsweise Gichtgas. Sollte jedoch kein Gichtgas zur Verfügung stehen, so ist die zu befürchtende Teilvergasung des Kokses, bedingt durch den Wasserdampfanteil des erzeugten Rauchgases im Kreislaufgasq nicht sehr problematisch, da der Koks in einem Störfall, bei welchem das Brenngas eingesetzt wird, relativ schnell eine Temperatur unter 7000C annimmt, wo die Vergasungsreaktionen fast eingefroren sind.
Als weitere Möglichkeit bietet sich an, einen kleinen Teil des Kreislaufgases mit Koksofengas zu karburieren und insbesondere in dem kleineren Brenner mit überstöchiometrischer Sauerstoffzufuhr zu verbrennen. Durch eine sogenannte überstöchiometrische Verbrennung des Brenngases zur Inertgaserzeugung in der Brennerkammer ergibt sich der weitere Vorteil, daß mit HIlfe des überschüssigen Sauerstoffes die in der Kühlkammer gebildeten brennbaren Gasbestandteile zumindest teilweise verbrannt und damit der Spiegel an brennbaren Gasen im Kreislaufgas auf einem bestimmten Niveau gehalten werden kann.
Durch die Ausnutzung der Leistung der Brennerkammer bei geringer werdender oder ausfallender fühlbarer Kokswärme ergibt sich somit eine zwangsläufige Steigerung der Kreislaufgasmenge. Oberschüsse an Kreislaufgas können beispielsweise über eine Fackel aus dem Kreislauf abgeführt werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Der heiße Koks wird bei 1, von der Koksofenbatterie kommend, über eine Vorkammer 3 in eine Kühikammer 4 eingefüllt, wo er von einem inerten Kühlgas durchströmt wird. Am unteren Austritt der Kühlkammer 4 hat der Koks noch eine Temperatur von etwa 200 bis 2500C. Bei Unregelmäßigkeiten im Kühlkammersystem ist es möglich, über einen Kühler 5 den austretenden Koks nachzulöschen. Ober Schleusen 6 und 7 wird der kalte Koks nach unten abgezogen. Inertgas wird in einem Gebläse 8 eines Kreislaufsystems verdichtet und über einen Verteiler am Boden der Kühlkammer 4 zugeführt. Das InertgasIdurchströmt den heißen Koks in der Kühlkammer 4 von unten nach oben. Am Kopf der Kühlkammer 4 wird das auf etwa 8000C aufgeheizte Inertgas abgezogen und in einen Grobabscheider 9 von den gröbsten Kokspartikeln, die zwangsläufig mitgerissen werden, befreit.
0 Das Inertgas von etwa 800 C gelangt dann in ein Dampfkessel-Wärmetauscher-System mit einem Dampfkessel 24, in dem von der heißen zur kalten Seite hin nacheinander Wärmeübertragungs-Rohrschlangen 16 bis 18 angeordnet sind. Die Rohrschlange 16 ist für die Dampfüberhitzung, die Rohrschlange 17 für die Dampferzeugung und die Rohrschlange 18 für die Vorwärmung des Speisewassers vorgesehen. Das Speisewasser wird von der Leitung 19 aus über die Vorwärmungs-Rohrschlange 18 der Dampftrommel 15 zugeführt. Von dort gelangt das vorgewärmte Speisewasser in die Dampferzeuger-Rohrschlange 17. Der hierin entstehende Dampf gelangt in die Dampftrommel 15 und von hier in die Dampfüberhitzungs-Rohrschlange 16.
Der überhitzte Dampf wird über eine Ableitung 14 abgegeben.
Das Kreislaufgas verläßt am unteren Ende den Dampfkessel 24 mit etwa 150 bis 2000 C und wird von dort aus einer Zyklongruppe 21 zugeführt, wo das Kreislaufgas vom Reststaubgehalt befreit wird. Der anfallende Koksstaub wird bei 20 nach unten abgeführt. Das Kreislaufgas gelangt von der Zyklongruppe 21 als Kühlgas wieder zu dem Gebläse 8 und von diesem in die Kühlkammer 4.
Mit der Vorkammer 3 kann die in der Kühlkammer ausgetauschte Wärmemenge, also die auf das inerte Kreislaufgas übertragene Wärme und damit dessen Temperatur, beeinflußt und etwa konstant gehalten werden, wenn keine Störung der Zufuhr des heißen Kokses oder des Kühlkammersystems auftritt. Erfindungsgemäß ist nun unmittelbar vor dem Dampfkessel 24 als integrierter Bestandteil des Kreislaufsystems eine Brennerkammer 25 angeordnet, die im Normalbetrieb ständig vom heißen Kreislaufgas durchströmt wird. Bei Störungen ir der Heißkokszuführung kann die stets auf Betriebstemperatur gehaltene Brennerkammer 25 sofort in Betrieb genommen werden. Die erforderliche Zufuhr von Brenngas und Sauerstoff bzw. Verbrennungsluft wird durch einen Temperaturfühler 26 gesteuert, der an der Eintrittsstelle des Kreislaufgases in den Dampfkessel 24 angeordnet ist und dort die Temperatur des Kreislaufgases mißt. Die nicht dargestellte Steuervorrichtung des Temperaturfühlers 26 ist auf einen Sollwert einstellbar, von dem ausgehend die Leistung der Brennerkammer 25 entsprechend einem Abfall der Gastemperatur bei einer zeitlich geringer werdenden fühlbaren Kokswärme gesteigert werden kann. Zu diesem Zweck wird der Brennerkammer 25 über Leitung 10 ein Brenngas, z.B. Gichtgas oder Koksofengas, und Ober Leitung 11 ein Sauerstoff enthaltendes Gas, z.B. Verbrennungsluft, zugeführt, die beide mit dem Temperaturfühler 26 verbunden sind. Die Luft- und Gaseinspeisung erfolgt über nicht dargestellte Gebläse mit bekannten Regeleinrichtungen, die ihre Impulse von der Steuervorrichtung des Temperaturfühlers 26 erhalten. Die mit der Funktion der Brennerkammer 25 zwangsläufig verbundene Steigerung der Kreislaufgasmenge wird durch Abführen einer Teilmenge aus dem Kreislaufsystem über eine Fackel 23 ausgeglichen. Zusätzlich kann die Brennkammer 25 mit einem bekannten By-pass umgangen werden, damit diese Vorrichtung ganz oder teilweise aus dem Kreislaufbetrieb herausgenommen werden kann. Diese Maßnahme ist nicht Gegenstand der Erfindung und auch an sich technisch leicht verständlich, daß von einer Darstellung dieses By-passes abgesehen wurde.
Um die Wasserdampfmenge im Kreislaufgas so gering wie möglich zu halten, wird als Brenngas Gichtgas bevorzugt. Für den Fall einer Störung in der Kühlkammer 4 kann diese mit einem By-pass 22 überbrückt werden. Die Brennerkammer 25 hat entsprechend der Darstellung ein Zweilanzenbrennersystem mit einer relativ kleinen Brennerlanze 12 und einer größeren Brennerlanze 13. Die bei der trockenen Kokskühlung in dem Kreislaufgas entstehenden brennbaren Komponenten, wie Kohlenmonoxid und Wasserstoff, können auf einem bestimmten Niveau gehalten werden, wenn dem Kreislaufgas ständig etwas Inertgas und Luft zugesetzt wird. Beides kann man, wie bereits einleitend beschrieben, dadurch erreichen, indem man Gichtgas überstöchiometrisch mittels der kleineren Brennerlanze 12 verbrennt. Man kann auch einen kleinen Teil des Kreislaufgases mit Koksofengas karburieren und in der kleineren Brennerlanze überstöchiometrisch verbrennen. Dadurch kann der Spiegel an brennbaren Gasen in dem Kreislaufgas noch weiter abgesenkt werden.

Claims

"Verfahren bzw. Vorrichtung zur Ausnutzung der fühlbaren Kokswärme bei der trockenen Kokskühlung" Patentansprüche: - Verfahren bzw. Vorrichtung zur Ausnutzung der fühlbaren Kokswärme bei der trockenen Kokskühlung durch ein inertes Kreislaufgas, welches nacheinander eine mit heißem Koks gefüllte Kühlkammer und ein Dampfkessel-Wärmetauscher-System für die Dampferzeugung durchströmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kreislaufgas vor dem Dampfkesser-Wärmetauscher-System (16 bis 18, 24) durch eine Brennerkammer (25) geführt wird, in welche Brenngas und ein Sauerstoff enthaltendes Gas, z.B. Verbrennungsluft, einführbar ist.
2. Verfahren bzw.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Brennerkammer (25) mit gegenüber einem Sollwert sich verändernder Temperatur des Kreislaufgases unmittelbar vor dem Eintritt in das Dampfkesser-Wärmetauscher-System (16 bis 18, 24) im Sinne einer Zunahme oder Abnahme bzw. Unterbrechung regelbar ist.
3. Verfahren bzw. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerkammer (25) mit einem Zwei-Lanzenbrenner-System (12, 13), vorzugsweise mit einem kleineren (12) und einem größeren Lanzenbrenner (13), ausgestattet ist, und dem normalen Inertgaskreislauf über den kleinen Lanzenbrenner (12) durch Verbrennung eines Brenngases die prozeßbedingt notwendige Inertgasmenge zugeführt wird.
4. Verfahren bzw. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreislaufgas auch bei Störung der Heißkokszuführung über die Kühlkammer (4) geleitet wird.
5. Verfahren bzw. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Kreislaufgases über einen By-pass (22) der Kühlkammer (4) führbar ist.
6. Verfahren bzw. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Brenngas Gichtgas verwendet.
7. Verfahren bzw. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Brenngas eine Mischung aus einem Teil des Kreislaufgases und Koksofengases verwendet.
8. Verfahren bzw. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Kreislaufgases über eine Fackel (23) aus dem Kreislauf abführbar ist.
9. Verfahren bzw. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung des Brenngases zur Inertgaserzeugung mit überstöchiometrischer Sauerstoffzufuhr erfolgt, wobei mit Hilfe des überschüssigen Sauerstoffs die in der Kühlkammer gebildeten brennbaren Gasbestandteile zumindest teilweise verbrannt und damit der Spiegel der brennbaren Gase im Kreislaufgas auf einem bestimmten Niveau gehalten werden.