DE3013722C2

DE3013722C2 - Vorrichtung zur Trockenkühlung von glühendem Koks

Info

Publication number: DE3013722C2
Application number: DE3013722A
Authority: DE
Inventors: Horst 4690 Herne Dungs; Kurt Dr. 4321 Hattingen Lorenz; Heinrich Dr. 4350 Recklinghausen Weber
Original assignee: Carl Still & Co Kg 4350 Recklinghausen GmbH; Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Thyssen Still Otto Anlagentechnik GmbH
Priority date: 1980-04-10
Filing date: 1980-04-10
Publication date: 1984-07-05
Also published as: SU1009276A3; JPS5718781A; JPS5822498B2; DE3013722A1; US4338161A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trockenkühlung von glühendem Koks in einer geschlossenen Kühlkammer unter Rückgewinnung seiner fühlbaren Wärme, wobei der Koks seine Wärme teils direkt an ein inertes Umwälzgas und teils indirekt über Kühlflächen an eine Kühlflüssigkeit abgibt.

Es sind eine Reihe von Kokstrockenkiihlverfahrcn und -vorrichtungen bekannt, bei denen die fühlbare Wärme des Kokses in einem Kühlschacht durch im Kreislauf geführtes, möglichst inertes Gas abgeführt wird, das die Wärme in einem nachgeschallctcn 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.

Bedeutung haben im Laufe der jähre 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 Austragsgeschwindigkeit des vollständig gekühlten Kokses unten —, kontinuierlich abwärts in die Kühlkammer gelangt (z. B. nach den DE-AS 24 32 025 und 14 71 589). Bei unregelmäßigem Koksanfall, z. B. aufgrund von Störungen beim Transport, kann mit Hilfe der Vorkammer die Kokskühlung und 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 Gegensirom durch die Koksschüttung geblasenem inerten Umwälzgas, das die aufgenommene Wärme anschließend 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 abgeschieden werden muß, damit eine zu starke Abnutzung und Verschmutzung der Leitungen und Einrichtungen vermieden wird.

jo Aus der DE-AS 14 71 589 ist vorbekannt, daß die Gasabzugseinrichtung zwischen Vorkammer und Kühlbehälter aus über den ganzen Umfang der Kammer verteilten, schräg nach oben verlaufenden Kanälen und weiter oben aus einer rings um die Vorkammer angeordneten Ringleitung, in die die Kanäle einmünden, besteht. Hierbei wird das Gas nach Austritt aus der Koksschüttung durch nur wenige, gemauerte kleine Kanäle sofori mit hoher Geschwindigkeit in den Ringkanal geführt. Eine Reinigungsmöglichkeit dieser Kanäle ist praktisch nicht gegeben.

Neben diesen Verfahren und Vorrichtungen zur Kokstrockenkühlung mit direktem Wärmeaustausch von Koks und Umlaufgas ist nach der DE-PS 6 01 392 auch eine Vorrichtung zur Trockenlöschung von Koks in einer geschlossenen Kammer bekannt, die von Kühlwasserleitungen umgeben ist. Dabei werden die Kühlwasserlcitungen von unten her durch Vei teilungsrohre und einen Behälter gespeist, während sie oben über ein Rohr mit der Atmosphäre in Verbindung stehen, dessen Ablauf über einer Abflußrinne angeordnet ist.

Bei diesem Verfahren kann der Koks nur chargenweise und nicht kontinuierlich in der Kühlkammer gekühlt werden und die Kühlzeit beträgt in der Regel mindestens 3 bis 4 Stunden, so daß eine Vielzahl von Kühlbehaltern pro Batterie erforderlich ist.

Aus der JP 52-8 791 (Engl. Abstract) ist auch eine Einrichtung zur Kühlung von glühendem Koks bekannt, bei der im inneren des Kühlbehälters ein gitterförmiges Kühlrohrsystem angeordnet ist. Eine Zusammenfassung der einzelnen, in den Gitterebenen angeordneten Rohre zu Kühlwänden und somit eine Einteilung der Kühlkammer in einzelne Zellen ist hierbei jedoch nicht ersichtlich. Bei diesem gittcrförmigen Kühlrohrsystem dürfte es insbesondere problematisch sein, den Koks ohne Stöhi rungen gleichmäßig durch die Kühlkammer zu bewegen.

Es ist auch ein Verfahren und eine Vorrichtung (DE-OS 24 52 0b5) vorgeschlagen worden, bei dem für die

Trockenkühlung direkt im Gegenslrom Umwälzgase geführt werden und die Kühlung außerdem mittels indirekter Kühlflächen vorgenommen wird. Dabei erfolgt die Kühlung des Kokses in einer runden Kammer, der eine Vorkammer vorgelagert ist, wobei der Koks durch eine Öffnung in der Mitte des konischen Bodens aus der Kammer austritt.

Dieses Verfahren und die da/u verwendete Einrichtung haben sich im Großen und Ganzen bewährt. Sie war jedoch noch verbesserungsbedürftig in bezug auf den indirekten Wärmeübergang vom glühenden Koks auf das Kühlmittel. Das hing unter anderem in einem gewissen Umfang zusammen mit einem randgängigen Absinken des Kokses in der Vorrichtung bis zum Austritt aus ihr.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, ist die Beseitigung dieser Mängel. Gelöst wurde diese Aufgabe durch die Ausbildung der Kühlkammer als rechteckiger Kacten, der je nach Beschaffenheit des Kokses im Abstand von 600—1200 mm durch parallele, vc.i Kühlmitteln durchzogene Kühlwände in Zeilen unterteil! ist. wobei unter jeder Kühlzelle eine Koksabzugseinrichtung angeordnet ist, die den gekühlten Koks in eine Nachkammer entläßt und alle Koksaustrittseinrichtungen gleich ausgebildet sind, so daß sie pro Flächeneinheit die gleiche Koksmenge austragen und sie über einen oder mehrere synchrone Antriebe antreibbar sind und auf diese Weise auch pro Zeiteinheit die gleiche Koksmenge austragen.

Die Kühlwände können dabei ihrerseits im ganzen von Kühlmitteln durchfließbar sein. Sie können aber auch ihrerseits in Zellen unterteilt sein oder auch im ganzen aus Rohren bestehen.

Erfindungsgemäß wird Sorge dafür getragen, daß der Koks über den ganzen Querschnitt eine gleichmäßige Sinkgeschwindigkeit erhält, was dadurch erreicht wird, indem am unteren Ende eines jeden Teilschachtes, der durch die parallelen Kühlwände und senkrecht dazu stehenden Wände begrenzt ist, eine dosierende Abzugseinrichtung sich befindet. Bei einer besonderen Ausbildung ist dies eine Ablaufschurre, die am vorderen Ende kammförmig ausläuft. Mit Hilfe eines sich drehenden Gabelsystems werden von jeder Schurre gleiche Koksmengen abgehoben und in die nachgeschaltete Nachkammer abgeworfen. Alle Gabeln drehen sich synchron, wodurch erreicht wird, daß über den gesamten Kammerquerschnitt ein gleichmäßiges Absinken der Koksschicht eintritt.

Oberhalb des Austragssyslems sind quer durch die Kammern Kühlgaskanäle angeordnet. Über kalibrierte Schlitze, die sich in den Kühlgaskanälen befinden, wird das Kühlgas gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Schachtes und auf die Zellen verteilt.

Mit dieser Konstruktion wurde erreicht, daß c'ie Kühlung des Kokses sich so stark verbessert, daß die wirksame Kühlhöhe verkleinert werden konnte. Das erforderliche spezifische Kühlvolumen vermindert sich um ca. 22% (von 4,5 mVt Koks auf 3,5 nv'/t Koks).

Durch das Zusammenwirken von indirekten Kühlwänden und den Kühlgasen ergibt sich ein besonders intensiver Kühleffekt, so daß mittels der kühlenden als Verdampfer ausgebildeten Wände ca. 50% der abzuführenden Kokswärme bereits im Kühlschacht in Dampf verwandelt wird.

Dies hat zur Folge, daß der Kühlgasbedarf auf ca. 50% zurückgeht. Obwohl infolge der geringen Strömungsgeschwindigkeit im Koksbett die Warmeübergangszahl zwar absinkt, ergibt sich insgesamt gesehen unter Einbeziehung der indirekten Kühlflächen eine verstärkte Kühlung. Dadurch, daß die Kühlgasmenge auf ca. die Hälfte zurückgehl, vermindert sich der gesamte Widerstand für das umzuwälzende Kühlgas auf ca. 30%. Die Leistungsaufnahme des Motors, der das Umwglzgebläse antreibt, gehl auf ca. 20% gegenüber reinem Spiilgasbetrieb zurück. Dadurch, daß im Kühlschacht bereits ein sehr hoher Anteil der Kokswärme in Dampf übergeführt wird und die KühlgaE.menge auf ca.

ίο 50% abfällt, ist es möglich den Abhitzekessel vergleichsweise kleiner und einfacher zu bauen. Im Extremfall besteht er nur noch aus einem Überhitzer und Speisewasservorwärmer. Dadurch, daß die Kühlgasmenge stark zurückgeht, sind die Gasgeschwindigkeiten im Koksbett niedrig. Die Folge davon ist, daß nur noch geringe Staubmengen aus dem Koksbett ausgetragen werden. Die Austrittsgeschwindigkeiten, auf den freien Austrittsquerschnitt bezogen, liegen bei l,5m/sec. Damit können lediglich nur noch Körner von der Größe ca.

500 μπι ausgetragen werden. Für die Entstaubung des Umwälzgases ist lediglich noch ein Zyklon vordem Umwälzgebläse erforderlich.

Die Erfindung ermöglicht eine wesentliche Reduzierung der Höhe des Kokskühlers, Verminderung der Druckverluste und damit eine Verminderung der Anlagenkosten und Betriebskosten.

Dadurch, düß dem Kühlschacht eine Nachkammer, in der der gekühlte Koks angesammelt werden kann, nachgeschaltet ist, ist auch bei Stillstand der Koksabfuhr die

jo Dampferzeugung im Kessel noch eine Stunde und länger je nach Größe einer eventuellen Vorkammer und der Nachkammer voll aufrecht zu halten. In keinem der bisher bekannten Verfahren ist das möglich.
Durch die parallele Anordnung der ebenen Mem-

J5 branwände der Verdampferfläche ist es möglich, weitgehendst gleiche Elemente für größere Leistungseinheiten zu benutzen.

Die neue Bauweise erlaubt auch eine einfache Erweiterung des Kühlkastens durch Anbau von zusätzlichen Kühlwänden, so daß eine ganze Batterie von Kühlzellen entsteht. Man kann so die ursprüngliche Kapazität der Kühlvorrichtung durch Anbau der entsprechenden Anzahl von Kühlwänden verdoppeln und verdreifachen.
In einem solchen Fall wird der Kühlschacht mit zwei oder drei Einfüllöffnungen versehen. Die Nachkammer wird unterhalb des Kühlschachtes angeordnet. Sie erhält in der Mitte ein tiefliegendes Kratzband, womit der auszutragende Koks seitwärts abgeführt werden kann. Die Seitenwände der Nachkammer haben eine Schräge, so daß der Koks jederzeit zu dem Band rutschen kann.

Besonders vorteilhaft ist es, daß der Auftrieb in diesen Kühlwänden so stark ist, daß man sie mit natürlichem Umlauf betreiben kann. Eine Umwälzpumpe ist nicht erforderlich. Zum Schutz der Kühlflächen müssen diese nur stets einen Wasserfilm tragen, wofür eine besondere Dampftrommel installiert ist, die !ediglich diese Kühlflächen versorgt. Sie steht mit einer zweiten Dampftrommel in Verbindung, die höher gelegen ist, als die erste Dampftrommel und den Abhitzekessel mit Wasser ver-

bo sorgt. Durch diese Schaltungsweise ist gewährleistet, daß der gesamte Wasserinhalt des Kessels und der der zweiten Dampftrommel für die Kokskühlung im Kühlkasten zur Verfugung steht.

Die Erfindung wird durch die F i g. 1 bis 7 beispiels-

b5 weise näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Schnitt durch die Kühlkammer einschließlich Vor- und Nachkammer längs der Linie A-B von F i g. 3.

Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Kühlkammer einschließlich Vor- und Nachkammer längs der Linie C-D von F i g. 3.

F i g. 3 ist die Aufsicht auf die Vorkammer und Kühlkammer.

F i g. 4 ist ein waagerechter Schnitt durch die Kühlkammer in Höhe der Linie E-F.

F i g. 5 ist ein Schnitt durch die Kühlkammer mit zwei Füllöffnungen einschließlich Vor- und Nachkammer längs der Linie G-H von F i g. 6.

Fig. 6 ist ein Schnitt durch die Kühlkammer einschließlich Vor- und Nachkammer längs der Linie Ij von F i g. 5.

F i g. 7 ist ein Schaltbild der Kühlkammer im Zusammenhang mit dem Abhitzekessel.

Die Kokskühleinrich'.ung besteht aus einer mit feuerfestem Isoliermaterial (1) ausgekleideten Vorkammer (2) mit Einfüllöffnung (3) für den heißen Koks und den parallel und horizontal verlaufenden Abzugskanälen (4) für das erhitzte inerte Umwälzgas, dem Sammelkanal (5) und dem Gasaustrittskanal (6).

Unter der Vorkammer ist die vertikale Kühlkammer (7) mit quadratischem bzw. rechteckigem Querschnitt angeordnet, deren Außenwände (8) im oberen Teil als wassergekühlte Membranwände, z. B. in Rohr-Rohr-, Rohr-Steg-Rohr oder Flossenrohr-Weisc ausgeführt sind. Um Verformungen der Membranwände zu vermeiden, ist außen ein umlaufendes Stützgerüst (9) angebracht. Zur Vergrößerung der Kühlflächen sind parallel zu einer Außenfläche weitere wassergekühlte ebene Membranwände (10) mit Verteilerrohren (11) und Sammelrohr (12) in einem Abstand von ca. 600—1200 mm je nach Kokskörnung angeordnet. Die Verteiler der Membranwände sind auf senkrecht dazu verlaufenden Tragwänden (13) aus Stahl gelagert. Nach oben setzen die Tragwände sich als Schottenwände (14) aus feuerfestem Material fort und dienen zur Koks- und Gasführung sowie zur Stabilisierung der Membranwände (8 und 10). Auf den Schottenwänden (14) sind Stützen (14a/ die zum Tragen der Vorkammer herangezogen werden. Entlang dem unteren Bereich der Tragwände (13) ist der Kühlgaszuführungskanal (15) mit dreieckigem Querschnitt angeordnet. Der Kühlschacht (7) wird durch die Membranwände (10) und der Schottenwände (14) in vertikale Einzelschächte (16) von gleichem Querschnitt aufgeteilt. Am Fuße der Einzclschächte (16) wird das Kühlgas dosiert über kalibrierte öffnungen (17) in den Kühlgaszuführungskanälen (15) in die Koksschüttung der Einzelschächte (16) eingeleitet. Die Schräge (18) des Kühlgaszuführungskanals (15) fängt den vertikalen Koksschüttungsdruck auf und ermöglicht die Wirksamkeit der Schurre (IS). auf der der KoksfiuB umgelenkt wird und auf deren vorderem Ende, das als Kamm (20) ausgebildet ist, zum Stehen kommt. Durch die Zähne des Kammes (20) greifen die Zinken einer rotierenden Abwurfgabel (21) hindurch und werfen vom vorderen Ende der Schurre (19) mit jedem Eingriff eine konstante Koksmenge in die Nachkammer (22) ab. Die Abwurfgabeln unterhalb eines Kühlgaszuführungskanals sitzen alle auf einer gemeinsamen Welle (23). Alle Wellen sind nach außen geführt und besitzen einen gemeinsamen, jedoch nicht dargestellten Antrieb. Der Antrieb ist stufenlos regulierbar, wodurch die Kokssinkgeschwindigkeit in allen Einzelschächten (16) die gleiche ist und leicht der jeweiligen optimalen Kühlleistung oder der jeweiligen Koksdurchsatzieistung angepaßt werden kann. Die Nachkammer (22) besitzt schräge Seitenflächen entlang denen der Koks zur tiefsten Stelle rutscht.

wo ein Kratzband (23), dessen Geschwindigkeit stufenlos regulierbar ist, den Koks zur Ausschleusung fördert. In der Nachkammer (22) läßt sich auch der Koks bei Ausfall der Koksschleusen oder des Koksabtransportes für beispielsweise eine Stunde ansammeln. Das Schutzdach (25) verhindert, daß das Kratzband (23) überfüllt wird. Die Abstreifeinrichtung (25a) gibt den Koks dosiert auf das Kratzband auf.

Das Kühlgas wird durch die Verteilerleitung (26), die

H) Stichleitungen (15a) zu den Kühlgaszuführungskanälen (15) geführt. In jeder Stichleitung ist zur Gasmengenbestimmung eine Einstellklappe (156) angebracht, so daß eine gleichmäßige Kühlgasverteilung über den gesamten Querschnitt des Kühlschachtes (7) stattfindet.

i^r> Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet folgendermaßen (siehe dazu F i g. 7):

Der Koks wird durch die Einfüllöffnungen (3) in die Vorkammer (2) aufgegeben. Nach einer Verweilzeit von ca. I Stunde gelangt er in die Kühlkammer (7). Dort gibt

er einmal seine Wärme an die Verfampferflächen (l0) und zum anderen an das Kühlgas, das durch die Leitung (26) zugeführt wird, ab. Aus der Kühlkammer wird der gekühlte Koks über den gesamten Querschnitt in gleichmäßig kleinen Mengen in die Nachkammer (22) abgelas-

>^Γ> sen. Das heiße Wasser fließt den Verdampferflächen (10) durch die Leitung (27) von der Kesseltrommel /(28) im Naiurumlauf zu. Der in den Verdampferfläche (10) entstehende Saltdampf strömt durch die Leitungen (29) zur Kesseltrommel /(28), die durch die Leitung (30) mit

jo auf etwa Sattdampftemperatur vorgewärmtem Wasser gespeist wird. In der Regel ist das ein Teilstrom, der aus der Leitung (31) vom Speisewasservorwärmer (32) des Abhitzekessels (33) kommend, abgezweigt wird. Der zweite Teilstrom wird von der Kesselspeisewasserpumpe (34) über die Leitungen (35 und 31a) in die Kesseltrommel Il (36) gedrückt. Von hier strömt das Kesselwasscr durch die Leitung (37), den Verdampfer (38) und als Dampf durch die Leitung (39) zur Kesseltrommel II (36). Der Dampf der Kesseltrommel I (28) und der der Kesseltrommel 11 (36) strömt über die Leitungen (40, 41 und 42) durch den Überhitzer (43) temperaturgeregelt durch Leitung (44) zum Verbraucher. Das Kesselspeisewasscr wird durch die Leitung (45) und Erwärmer (46) zum Entgaserdom (47) des Entgasers (48) gedruckt. Der

4^ri Entgaser (48) wird mittels Dampf über die Leitungen (49 und 50) erwärmt. Er wird unter einem Vakuum, ausreichend für eine Vollentgasung bei 50°C Wassertemperatur, betrieben. Das Vakuum wird von der Vakuumpumpe (51) über die Leitung (52) hergestellt. Aus dem F.nigascr (48) wird das entgaste Wasser mit einer Temperatur von 50'X über die Leitung (52) von der Pumpe (34) abgesaugt und zum Speisewasservorwärmer (32) gedrückt. Das vom Koks in die Kühlkammer (7) auf ca. 800° C erwärmte Kühlgas strömt durch die Leitung (53) zum Abhitzekessel (33) und gibt dort seine fühlbare Wärme an die Kühlflächen (43, 38 und 32) ab. Es wird mit einer Temperatur von ca. 150⁰C über die Leitung (54) dem Zyklon (55) und Leitung (56) vom Gebläse (57) abgesaugt und durch die Leitung (26) zum Kokskühler

(7) gedrückt. Der Kühlgaskreislauf wird druckmäßig so betrieben, daß an der Einfüllöffnung eine Druckdifferenz zum atmosphärischen Druck von ca. ±0 mm Wassersäule besteht Dies bedeutet, daß von der Vorkammer (2) über den Abhitzekessel (33) und Zyklon (55) bis zum Gebläse (57) Unterdruck besteht. Die vom Kühlgasslrom beim Austritt aus der Kühlkammer (7) über Leitung (53) mitgerissenen Stäube werden zum Teil bereits am Fuße des Abhitzekessels (33) abgeschieden.

30 13 722 7	U)	8	I i
Diese werden über das Zellrad (58) ausgeschleust und gelangen durch die Leitung (59) ins Freie. Der andere Staubanteil wird vom Zyklon (55) abgeschieden und ge langt über das Zellrad (60) und Leitung (61) ins Freie.			I
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen	15		I
20
25	I
30	I
35	I
40	!
45	I
50	I

55
60
65

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Trockenkühlung von glühendem Koks in einer geschlossenen Kühlkammer unter Rückgewinnung seiner fühlbaren Wärme, wobei der Koks seine Wärme teils direkt an ein inertes Umwälzgas und teils indirekt über Kühlflächen an eine Kühlflüssigkeit abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer (7) als rechteckiger Kasten ausgebildet ist, der, je nach Beschaffenheit des Kokses, im Abstand von 600— 1200 mm durch vertikale, parallele, von Kühlmitteln durchzogene Kühlwände (10) in Zellen (16) unterteilt ist, wobei jede Kühlzelle (16) an eine Koksabzugseinrichtung (19—21) angeschlossen ist, die den gekühlten Koks in eine Nachkammer (22) entläßt und alle Koksaustragseinrichtungen gleich ausgebildet und über einen oder mehrere synchrone Antriebe antreibbar sind und in den Zeilen (16) oberhalb der Austragseinrichtung (19—21) Kühlgaszuführungskanäle (15) mit Austrittsdüsen (17) und einer Schräge (18) angeordnet sind sowie einer Regelklappe (26.?^ für die Regelung des Kühlgasstromes.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwände im ganzen aus Rohren zusammengesetzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokskühlkammer (7) mehrere Einfüllöffnungen (3) besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelumlaufsystem zwei Dampftrommeln besitzt, und zwar eine Dampftrommel (28) in dem Kokskühiumlaufsystem und die zweite (36) im Abhitzesystem, die beide miteinander durch Rohrleitungen verbunden sind und die Dampftrommel (36) des Abhitzesystems oberhalb der Dampftrommel (28) des Kokskühlsystemes angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokskühlkammer (7) von einem Mantel (8) umgeben ist, der als Kühlmantel ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Kühlkammer (7) eine an sich bekannte Vorkammer (2) angeordnet ist.

7. Verwendung der Vorrichtung gemäß den vorhergehenden Ansprüchen ohne installierte Umlaufpumpe für das Kühlmittel in den Kühl wänden (10).