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Verfahren zur trockenen Kühlung von heißem Rohkoks und
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Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur trockenen Kühlung von heißem Rohkoks, der aus den Kammern einer
Koksofenbatterte gedrückt und in einer Kühlkammer durch direkte und/odet indirekte
Berührung mit einem Kühlmittel gekühlt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Bekanntlich weist der durch Verkokung von Feinkohle in Horizontalkammeröfen
erzeugte Rohkoks hinsichtlich seiner Stückgröße eine weite Spanne auf. Die Stückgrößenverteilung
ist abhängig von den verkokungstechnischen Eigenschaften der Einsatzkohle und den
Verkokungsbedingungen.
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Bei der Herstellung von Hochofenkoks aus Ruhrkohlen ergibt sich im
Rohkoks im Mittel beispielsweise die folgende Kornverteilung: ,120 mm 7,3 % 120
- 100 mm 21,8 % 100 - 80 mm 31,8 % 80 - 60 mm 20,7 % 60 - 40 mm 12,0 % c 40 mm 6,4
% Bei anderen Einsatzkohlen kann sich ein Körnungsaufbau ergeben, der erheblich
hiervon abweicht.
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Zum Stande der Technik gehören Verfahren zur trockenen Kokskühlung,
bei denen die heiße Kokscharge durch direkten Kontakt mit einem Kühlmittel, vorzugsweise
Inertgas, in einer geschlossenen senkrecht stehenden Kühlkammer im Gleich-, Gegen-
oder Querstrom bzw. einer Kombination dieser Durchströmungsweisen soweit abgekühlt
wird, daß eine Selbstentzündung des Kokses nach Austrag und Lagerung der
Atmosphäre
nicht mehr erfolgt. Die Endtemperatur des Kokses sollte deshalb unterhalb von etwa
1500C liegen.
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Die zur Abkühlung notwendige Verweilzeit des Kokses in der Kühlkammer
ist weitgehend abhängig von der Gleichmäßigkeit der Schüttung, der guten Verteilung
des Kühlgases und der größten Stückgröße innerhalb der Kokscharge. Durch Versuche
wurde ferner festgestellt, daß für die Abkühlung von Koksstücken im Inertgasstrom,
insbesondere bei Stückgrößen von über 80 mm, die Wärmemenge pro Zeiteinheit geschwindigkeitsbestimmend
ist, die durch Wärmeleitung innerhalb der Kokestücke vom Kern zur Peripherie fließt.
Demzufolge ist die Abkühlzeit für einzelne Stücke überwiegend von der Stückgröße
abhängig. In der Schüttung selbst ergibt sich darüber hinaus eine weitere Abhangigkeit
der Abkühlungsgeschwindigkeit von der gleichmäßigen Durchströmung mit Kühlgas, die
außer von konstruktiven Merkmalen, wie z.B.
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der räumlichen Anordnung der Ein- und Austritte für das Kühlgas, in
sehr starkem Maße von der Homogenen Verteilung der einzelnen Korngrößen in der Gesamtschüttung
abhängig ist. Eine derartige Verteilung ist beim Einfüllen von Schüttgütern mit
einem weiten Körnungsspektrum, wie Rohkoks, in der Regel nicht gegeben. Es bilden
sich daher innerhalb der Schüttung anhäufungen von bestimmten Körnungsanteilen,
so daß der Strömungswiderstand bezogen auf den zu durchströmenden Querschnitt der
Koksschüttung örtlich sehr unterschiedlich ist und das aufgegebene Kühlgas in bevorzugten
Kanälen durch den Koks hindurchströmt.
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Es kommt dabei zu einer seh unterschiedlichen Abkühlung der harze.
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Von diesen Erkenntnissen geht die Erfindung aus; ihr liegt die Aufgabe
zugrunde, die trockene Kühlung von heißen Rohkoks so durchzuführen, daß in der Kühlkarnrner
eine nög1ichst gleichmäßige Abkühlung der Charge erfolgt.
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Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art besteht
die Erfindung darin, daß der heiße Rohkoks vor dem Eintritt in die Kühlkammer in
zwei oder mehrere Kornklassen vorklassiert wird und daß die einzelnen Kornklassen
in getrennten Kühlkammern der Kühlung unterworfen werden.
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Auf diese Weise wird eine weitgehend gleichförmige Durchströmung der
Schüttung und eine gleichmäßige Abkühlzeit der Koksstücke innerhalb der einzelnen
Kammern erreicht, die unter Berücksichtigung der einzelnen Körnungsfraktionen und
der optimalen Abkühlzeit für die betreffende mittlere Korngröße ausgelegt werden.
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Gegenstand der-Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens, die aus zwei oder mehreren mit einer gemeinsamen Heißkoksschleuse
nd Austragsschleusen versehenen benachbart angeordneten senkrechten Kühleinrichtung
besteht, denen eine Kammer vorgeschaltet ist, bei der es sich um eine Zuführungskammer
oder eine Vorkammer handeln kann, und in der oberhalb einer oder mehrerer Kühleinrichtungen
ein mit einem Kühlmittel gekühlter, schräg verlaufender Rost angeordnet ist, durch
den Koks mit einer bestimmten Korngröße in die darunter befindliche Kühleinrichtung
durchtreten kann, während die gröbere Kornfraktion über den Rost in eine weitere
Kühleinrichtung gelangt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise ist darin
zu sehen, daß die Verweilzeit des kleinstückigen'Massenanteils im Kokskühler nicht
mehr durch die notwendigerweise längere Verweilzeit für das Uberkorn festgelegt
ist. Dies führt bei vergleichbarer Gesamtappa-
rategröße zu höheren
maximal möglichen Durchsätzen, bzw.
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bei gleichen Durchsätzen zu insgesamt geringeren Apparatedimensionen.
Gleichzeitig wird eine individuelle Kühlgasaufgabe bei anteilig abgestimmter Koksaustragsrate
möglich und eine gleichmäßige Kühlung erzielt.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Figur 1 schematisch eine Vorrichtung zum Trockenkühlen von Koks mit zwei
nebeneinander angeordneten Kühleinrichtungen, Figur 2 eine Draufsicht auf diese
Vorrichtung, Figur 3 eine zweite Ausführungsform der auf Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,
Figur 4 eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit zwei konzentrisch zueinander
angeordneten Kühleinrichtungen, Figur 5 eine Draufsicht auf diese Ausführungsform
und Figuren 6 und 7 zwei indirekte Wärmetauscher.
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Die auf Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus zwei nebeneinander
angeordneten Kühleinrichtungen 1 und 2, denen der zud kühlende Koks über eine gemeinsame
Heißkoksschleuse 3 und ein daran anschließendes Hosenstück 4 mit zwei Abgen 6 und
7 zugeführt wird. In dem Hosenstück 4 ist ein geneigt angeordneter gekühlter Rost
5 so angebracht, daß er den Abgang 6 überbrückt, so daß die durch den Rost hindurchfallende
feinere Kornfraktion, die z.B. eine Stückgröße haben kann, die kleiner als 80 mm
ist, in die Kühleinrichtung 1 gelangt1 während die gröbere Kornfraktion
über
den Abgang 7 des Hosenstückes in die Kühleinrichtung 2 fällt.
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Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht den geneigt angeordneten gekühlten
Rost 5, der aus einzelnen Kühlrohren 5a besteht, in denen, wie durch die Pfeile
angedeutet, Kühlwasser zirkuliert. Der den oberen Enden der Kühleinrichtungen 1
und 2 zugeführte heiße Koks gelangt von den Abgängen 6 bzw. 7 jeweils über einen
Ubergangskonus 8 und eine Vorkammer 9 in die mit 10 bezeichnete Kühlkammer und tritt
über sich daran anschließende Austragsschleusen aus, die so konstruiert sind, daß
anteilig abgestimmte Austragsraten abgezogen werden können. Das Kühlgas wird über
Verteileinrichtungen 11 eingeleitet, die im unteren Abschnitt der Kühlkammern 10
angeordnet sind. Die Ableitung des Kühlgases erfolgt über Ringleitungen 12 am oberen
Ende der Kühlkammern 10 oder in den Fällen, in denen auch eine Kühlung des in der
Vorkammer befindlichen Kokses erwünscht ist, über Ringleitungen 13, die am oberen
Ende der Kühleinrichtungen angeordnet sind. Die Kühlkammern 10 bei der in Fig. 1
dargestellten Ausführungsform können auch eine unterschiedliche Größe aufweisen,
wobei die Kühleinrichtung 1, in der die feinere Kornfraktion behandelt wird, in
den meisten Fällen kleiner dimensioniert werden kann als die Kühleinrichtung 2 für
die gröbere Kornfraktion.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung, die im Prinzip ähnlich
aufgebaut ist, ist auf Fig. 3 dargestellt; es sind sich entsprechende Teile der
Vorrichtung mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie bei der vorhergehenden Ausführungsform.
Der Unterschied besteht darin, daß nur die Kühleinrichtung 2 mit einer Vorkammer
9 versehen ist, während bei der Kühleinrichtung 1 der heiße Koks direkt in die Kühlkammer
gelangt und das über die Verteileinrichtung 11 zugeleitete Kühlgas über die Ringleitung
13 abgezogen wird. Eine Vorkammer 9, die normalerweise als Puffer zur Sicherstellung
einer kontinuierlichen
Dampferzeugung vorgesehen wird, ist nur
für die Kühleinrichtung 2 vorhanden, in der die gröbere Kornfraktion gekühlt wird.
In der Kühleinrichtung 1 ist der Durchsatz an Unterkorn, da die notwendige Verweilzeit
im Kokshühler kürzer ist, vergleichsweise hoch, so daß eine nennenswerte Pufferung
nicht erzielt wird und auf die Vorkammer verzichtet werden kann Bei beiden Ausführungsformen
wird der Koks zweckmäßigerweise mittels Kokskübeln über die Heißkoksschleuse 3 und
das Hosenstück 4, dessen Obeerteil zur Hälfte offen ist, aufgegeben. Der gekühlte
Rost ist zweckmäßigerweise auf Winkeleisen gelagert, so daß er bei Verschleiß über
eine Montageklappe 15 leicht ausgewechselt werden kann Der Neigungswinkel des Rostes
ist vorzugsweise etwas steiler als der Rutschwinkel des Kokses Ferner hat es sich
als zweckmäßig erwiesen, wenn der Abstand der Gitterstäbe 5a sich in Richtung des
Gefälles geringfügig verbreitert.
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Auf Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
die auf dem gleichen verfahrenstechnischen Prinzip beruht, sich jedoch von dn vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen dadux-ch unterscheidet, daß die Kühleinrichtungen
nicht nebeneinander, sondern konzen trisch zueinander angeordnet sind. Die Aufteilung
des Kokses in unterschiedliche Konklassen erfolgt über einen kegelstumpfförmig ausgebildeten
wassergekühlten Rostkorb 21, der sich an eine gemeinsame Vorkammer 2i anschließt.
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Das obere Ende des Rostkorbes wird von einer Ringleitung 22 mit größerem,
das untere Ende von einer Ringleitung 23 mit kleinerem Durchmesser begrenzt. Die
beiden Ringleitungen sind durch Rohre 24 verbunden, die die Gi@terstäbe des Rostes
bilden, so daß der Ros@ durch Durchleiten von Kühlwasser, das der einen Ringleitung
zugeführt und aus der anderen Ringleitung abgezogen wird, gekühlt werden kann. In
den Rost 21 ist ein k@ lförmiger kok@ab
weiser 25 eingesetzt, der
die Mitte des Rostes abdeckt.
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An das untere Ende des Rostes schließt sich die zylindrische Kühleinrichtung
26 für die gröbere Kornfraktion an, die nicht durch die Stäbe des Rostes 21 fällt
und nach der Kühlung getrennt über den Abgang 27 und eine Austragsschleuse abgeführt
wird. Die Kühlung erfolgt durch Einleiten von Kühlgas über eine Verteileinrichtung
28, die zentriert am unteren Ende der Kühleinrichtung vorgesehen ist. Nach Durchströmen
des Koksbettes wird das Kühlgas über einen die Vorkammer 20 umgebenden Mantelraum
29 abgeführt.
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Die Kühleinrichtung 26 ist außerdem von einem indirekten Wärmetauscher
bekannter Bauart umgeben, der, wie in Fig.
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6 dargestellt, aus einer mit Kühlwasser durchflossenen Rohrwendel
30 oder gemäß Fig. 7 aus einem Wärmetauscher 31 mit senkrecht verlaufenden Austauschrohren
bestehen kann.
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Ein die Kühleinrichtung 26 umgebender Ringraum, der durch einen Mantel
32 begrenzt wird, bildet die Kühleinrichtung 33 für die feinere Kornfraktion, die
durch die Stäbe des Rostes 21 fällt. Die Kühlung erfolgt durch Kühlgas, das über
eine Ringleitung 34 in einen weiteren durch einen Mantel 35 gebildeten geschlossenen
Ringraum eintritt und durch in dem Mantel 32 vorgesehene Öffnungen 36 in die Kühleinrichtung
33 eintritt, das Kühlgas verläßt die Kühleinrichtung am oberen Ende zusammen mit
dem Kühlgas aus der Kühleinrichtung 26 und wird zur Nutzung seines Wärmeinhaltes
z.B. einem Dampferzeuger zugeführt. Aus der Kühleinrichtung 33 wird der abgekühlte
Koks ebenfalls getrennt über den Abgang 37 und eine weitere Koksschleuse abgezogen.
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Durch die gleichzeitige direkte und indirekte Kühlung ergibt
sich
eine wärmetechnisch interessante Lösung zur Nutzbarmachung des Wärmeinhaltes von
heißem Koks durch getrennte Kühlung des Kühlgases im Gegenstrom und Querstrom sowie
zusätzlich durch indirekte Kühlung.
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Es ist selbstverständlich auch möglich, den Koks außerhalb der Trockenkühlanlage,
z.B. beim Koksdrücken, zu klassieren und dann den Kühleinrichtungen zuzuführen,
so daß die Roste entfallen können.
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