DE3007040C2

DE3007040C2 - Vorrichtung zur Ausnutzung der fühlbaren Kokswärme bei der trockenen Kokskühlung

Info

Publication number: DE3007040C2
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: 1987-08-20
Also published as: ES496773A0; ES8201718A1; JPS56139582A; DE3007040A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vc richtung zur Ausnutzu ng der fühlbaren Kokswärme bei der trockenen Kokskühlung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 4 72 510 ist es bekannt, bei einer Vorrichtung zur Ausnutzung der fühlbaren Kokswärme ein inertes Kreislaufgas nacheinander durch Kokskühlkammern und einem Abhitzekessel zu führen, wobei vor dem Abhitzekessel eine Brennkammer angeordnet ist. Dort sollen durch die Zuführung von Verbrennungsluft die sich oben in den Kühlkammern ansammelnden Gase unschädlich gemacht werden. -⁴⁵

Aus der DE-OS 24 37 871 ist eine Vorrichtung zur Ausnutzung der fühlbaren Kokswärme bei der trockenen Kokskühlung durch ein inertes Kreislaufgas bekannt, welches nacheinander eine mit heißem Koks füllbare Kokskammer und einen Abhitzekessel für die ^w Dampferzeugung durchströmt, wobei das Kreislaufgas vor dem Abhitzekessel durch eine Brennkammer geführt wird, in welcher ein Sauerstoff enthaltendes Gas, ζ. B. Verbrennungsluft, einführbar ist, wobei im Störungsfall das Kreislaufgas weiter durch die Kühlkammer leitbar ist und wobei die Brennkammer von dem diese durchströmenden Kreislaufgas auf Betriebstemperatur gehalten wird. Die Brennkammer liegt in einem Nebenschluß der Kreislaufgasleitung. Sie wird nur dann von Kreislaufgas durchströmt, wenn warmeenergetische Daten des Dampfes von einem vorgegebenen konstanten Niveau abweichen. Im übrigen ist die Brennkammer kalt. Dies hat den Nachteil erheblicher Anlaufzeiten bei Unregelmäßigkeiten der Heißkokszuführung oder im Störfall. Da die Brennkammer von wärmeenergetischen Daten des Dampfes eingeschaltet wird, wird sie beispielsweise auch dann in Gang gesetzt, wenn Störungen im Abhitzekessel auftreten. Dies hat zur Folge, daß das Zirkulationsgas mit noch höherer Temperatur dem Abhitzekessel zugeführt wird, was zu gravierenden Schädigungen führen kann. Es kann maximal ein Zirkulationsanteil von 1,5% durch die Brennkammer geführt werden, was nicht ausreicht, um Temperaturschwankungen, wirksam auszugleichen. Die Abzweigung des Zirkulationsgasanteiles erfogt iedigiieh in Abhängigkeit von der'Überschreitung des Gehaltes an brennbaren Bestandteilen gegenüber dem Normalgehalt im gesamten Strom des Zirkulationsgases; dieses Brenngasniveau im Zirkulationsgas soll eingehalten und der überschüssige Brenngasanteil im Zirkulationsgas beseitigt werden. Dies kann zu dem unerwünschten Ergebnis führen, daß zwar das Oberschußgas beseitigt, gleichzeitig aber die Temperatur des in den Abhitzekessel eintretenden Zirkulationsgases noch weiter angehoben wird, obgleich dieses möglicherweise die Solltemperatur bereits überschritten hat

Aus der FR-OS 23 38 457 sind Maßnahmen zur Vergleichmäßigung der Dampferzeugung bei einer Vorrichtung zur trockenen Kokmskühlung vorgesehen. Dabei sind Rekuperatoren im Nebenschluß zum eigentlichen Inertgaskreislauf angeordnet Dies bedingt einen erheblichen Vorrichtungsaufwand. Die Möglichkeit einer Temperaturregelung des Kreislaufgases durch Zu- bzw. Abschalten des die Rekuperatoren enthaltenden Bypass-System ist von der Kapazität der Rekuperatoren und dem gerade eingestellten Wärmeinhalt der Rekuperatoren abhängig. Wenn beispielsweise ein Störfall kurz nach der Inbetriebnahme der Anlage auftritt haben die Rekuperatoren nicht den erforderlichen Wärmeinhalt um auch nur für kurze Zeit den Dampferzeuger mit der erforderlichen Wärme zu versorgen. Wenn selbst die Rekuperatoren bereits ihren vollen Wärmeinhalt erreicht haben sollten, wenn der der Störfall eintritt, können hierdurch längere Störzeiten nicht überbrückt werden. Beschränkt ist diese bekannte Vorrichtung auch durch die Menge des umlaufenden Inertgases. Da diese festliegt, kar.n eine Temperaturregulierung, wenn die Kühlkammer ausgefallen ist nur über die Geschwindigkeit des Inertgasumlaufes stattfinden, wodurch jedoch eine konstante Dampferzeugung nicht gesichert werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die bei Unregelmäßigkeiten und Störfällen der Heißkokszuführung eine zuverlässige und kontinuierliche Dampferzeugung gewährleistet

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Es wird also die vorhandene Brennkammer dazu ausgenutzt um mit dieser die konstante Dampferzeugung sicherzustellen. Weil die Brennkammer aufgrund des immer hindurchströmenden Inergases ständig auf Betriebstemperatur gehalten wird, ist die Brennkammer für einen sofortigen Ausgleich bei Temperaturabfall des im Kreislauf geführten Inertgases stets einsatzbereit, und zwar nicht nur in den Fällen der allmählich abnehmenden Temperatur des Kühlkammerkokses, sondern auch in den erwähnten Störfällen. Die Vorrichtung kann mit der Brennkammer sogar auch dann vollständig weiterarbeiten und die volle Dampferzeugung sicherstellen, wenn die Kühlkammer ganz ausfallen sollte, weil das Kreislaufgas auch über einen Bypass der Kühlkammer geführt werden kann, ohne daß dadurch die Temperaturregulierung des Kreislaufgases beeinträchtigt wird. Die Dampferzeugung wird selbsttätig auf einfache und wirksame Weise konstant gehalten.

Anspruch 2 bezieht sich auf eine vorteilhafte Weiterbildung des im Anspruch 1 niedergelegten Erfindungsgedankens. Dabei wird dem normalen Inertgaskreislauf 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 Teilvergasur.g 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 brennbares Gases im Kreislauf auf dem gewünschten Niveau gehalten. Um die Wasserdampfmenge im Kreisiaufgas so gering wie möglich zu taken, benutzt man als Brenngas vorzugsweise Gichtgas. Sollte jedoch kein Gichtgas zur Verfugung stehen, so ist die zu befürchtende Teilvergasung des Kokses, bedingt durch den Wasserdampfanteil des erzeugten Rauchgases im Kreislaufgas, nicht sehr problematisch, da der Koks in einem StörfalL bei welchem das Brenngas eingesetzt wird, relativ schnell eine Temperatur unter 700⁰C annimmt, wo die Vergasungsreaktion 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 verbren- ^J5 nen. Dadurch 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 iim Kreislaufgas auf einen bestimmten Niveau geluiten werden kann. Durch die Ausnutzung der Leistung der Brennkammer bei geringer werdender oder ausfallender fühlbarer Kolwvärme ergibt sich eine zwangsläufige Steigerung der Kreislaufgasmenge. Überschüsse an Kreislaufgas können beispielsweise über eine Fackel aus dem Kreislauf abgeführt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Der heiße Koks wird bei 1, von der Koksofenbatterie ^;o kommend, über eine Vorkammer 3 in eine Kühlkammer 4 eingefüllt, wo er von einem inerten Kühlgas durchströmt wird. Am unterer· Austritt der Kühlkammer 4 hat der Koks noch eine Temperatur von etwa 200 bis 250⁰C. Bei Unregelmäßigkeiten im Kühlkammersystern ist es möglich, über einen Kühler 5 den austretenden Koks nachzulöschen. Über 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 Inertgas durchströmt den heißen Koks in der Kühlkammer 4 von unten nach oben. Am Kopf der Kühlkammer 4 wird das auf etwa 800°C aufgeheizte Inertgas abgezogen und in einen Grobabscheider 9 von den gröbsten Kokspartikeln, die zwangsläufig mitgerissen werden, betreit.

Das Inertgas von etwa 800°C gelangt dann in einen Abhitzekessel mit einem Dr-npf kessel 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 einer 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 Kreisiaufgas verläßt am unteren Ende den Dampfkessel 24 mit etwa 150 bis 200⁰C und wird von dort aus einer Zyklongruppe 21 zugeführt, wo das Kreisiaufgas 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 Kahlkammer 4 ausgetauschte Wärmemenge, also die aur 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. Unmittelbar vor dem Abhitzekessel ist als integrierter Bestandteil des Kreislaufsystems eine Brennkammer 25 angeordnet, die im Normalbetrieb ständig vom heißen Kreislaufgas durchströmt wird. Bei Störungen in 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 Abhitzekessel angeordnet ist und dort die Temperatur des Kreislaufgases mißt. Die nicht dargestellte Steuervorrichtung des Temperaturfühlers 26 ist auf einen Sollwert einstellbar, von welchem ausgehend die Leistung der Brennerkammer 25 entsprechend einem Abfall der Gastemperatur bei einer allmählich geringer werdenden fühlbaren Kokswärme gesteigert werden kann. Zu diesem Zweck wird der Brennerkammer 25 über eine Leitung i0 ein Brenngas, z. B. Gichtgas oder Koksofengas, und ßber eine Leitung 11 ein Sauerstoff enthaltendes Gas, z.B. Verbrennungsluft, zugeführt, die beide regelbar 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 Kreislaufgasmengc wird durch Abführen einer Teilmenge aus dem Kreislaufsystem über eine Fackel 23 ausgeglichen. Zusätzlich kann die Brennkammer 25 mit einem bekannten, nicht dargestellten. Bypass umgangen werden, damit diese Vorrichtung ganz oder teilweise aus dem Kreislaufbetrieb herausgenommen werden kann.

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 Bypass 22 überbrückt werden. CNe Brennerkammer 25 hat entsprechend der Darstellung ein Zweilanzenbrennersystem mit einer relativ kleinen Brennerlanze 12 und

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einer größeren Rrcnnerlan/.c 13. Die bei der trockenen Gichtgas überstöchiometrisch mittels der kleineren

Kokskühlung in dem Kreislaufgas entstehenden brenn- Brennerlanze 12 verbrennt. Man kann auch einen

baren Komponenten, wie Kohlenmonoxid und Wasser- kleinen Teil des Kreislaufgases mit Koksofenji.ss

stoff, können auf einem bestimmten Niveau gehalten karburieren und in der kleineren Brennerlan/.e 12

werden, wenn dem Kreislaufgas stündig etwas Inertgas ■-, überstöchiometrisch verbrennen. Dadurch kann der

und Luft zugesetzt wird. Spiegel an brennbaren Gasen in dem Kreislaufgas noch

Beides kanu man dadurch erreichen, indem man weiter abgesenkt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

: ■ . Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Ausnutzung der fühlbaren Kokswärme bei der trockenen Kokskühlung durch ein inertes Kreislaufgas, welches nacheinander eine mit heißem Koks füllbare Kühlkammer und einen Abhitzekessel zur Dampferzeugung durchströmt wobei auch im Störungsfall das Kreislaufgas weiter durch die Kühlkammer leitbar ist, und wobei das gesamte Kreislaufgas vor dem Abhitzekessel durch "> eine Brennkammer geführt wird, die dabei auf Betriebstemperatur gehalten wird, und in die ein Sauerstoff enthaltendes Gas, ζ. Β. Verbrennungsluft einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brennkammer zusätzliches Brenngas von ··? außen einführbar ist und daß die Leistung der Brennkammer zur Berücksichtigung von Störungen oder einer vollständigen Unterbrechung der Heißkokszufuhr abhängig von der gegenüber einem Sollwert sich verändernden Temperatur des Kreis li>Uf^ff2SS— tlgimtttglKar yQp ^⁰S¹* £tntrift in A&n

Abhitzekessel regelbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennkammer (25) ein Zwei-Lanzen-Brennersystem (12,13), vorzugsweise mit einem kleineren (12) und einem größeren Lanzenbrenner (13), verwendet und dem Inertgaskreislauf über den kleineren Lanzenbrenner (12) durch Verbrennung des Brenngases die prozeßbedingt notwendige Inertgasmenge zugeführt wird. *>