DE3643917A1 - Verkokungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verkokungssystem, bei dem Einsatz­ mischungen, vorzugsweise auf Basis von Steinkohle, chargenweise einem Reaktor aufgegeben werden, der indirekt beheizt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anlage, bei der mehrere Reaktoren zu Reaktarblöcken zusammengefaßt sind.

Die Kammern zur Verkokung von Steinkohle werden üblicherweise in einer Batteriebauweise erstellt, bei der Kammern und Heizwände im Wechsel nebeneinander angeordnet sind. Hierbei liegt also jeweils eine Heizwand zwischen zwei Kammern, deren Kohlenfüllun­ gen einen unterschiedlichen Garungszustand aufweisen und daher auch eine unterschiedliche Wärmezufuhr benötigen. Eine dem jeweiligen Bedarf der Kammern angepaßte Wärmezufuhr ist aber bei dieser bekannten Bauweise naturgemäß nicht möglich, so daß höhere Wärmeverbräuche in Kauf genommen werden müssen.

Bei der bisherigen Bauweise kann es zu einer Auslenkung der Heizwände kommen, wenn in benachbarten Kammern unterschiedliche Treibdrücke vorliegen. Dies bedingt auch, daß treibgefährliche Kohlenarten nicht verkokt werden können. Außerdem sind die Emissionen vergleichsweise hoch, da viele Dichtflächen vorhanden sind. Ein weiterer Nachteil dieser Bauweise ist darin zu sehen, daß nur die gesamte Batterie ersetzt werden kann. Eine Erneuerung von Batterieteilen, bei der gleichzeitig fortschrittliche Tech­ niken einsetzbar wären, ist hierbei im allgemeinen nicht ver­ tretbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verkokungssystem der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, das gegenüber dem bekann­ ten System eine Vermeidung der Treibschäden, eine Senkung des Energieverbrauchs und der Emissionen, eine Unabhängigkeit der Einsatzmischungen von der Rohstoffbasis sowie eine verbesserte Steuerung und Regelung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kenn­ zeichens des ersten Anspruches gelöst, der ein Verkokungssystem betrifft, das einen Großraumverkokungsreaktor beinhaltet.

Eine Weiterbildung des Großraumverkokungsreaktors ist in Anspruch 2 niedergelegt.

Eine Anlage, bei der mehrere Großraumverkokungsreaktoren zu einem Reaktorblock vereinigt sind, ist in Anspruch 3 erläutert.

Die Unteransprüche 4 bis 14 enthalten weitere Ausführungsformen der Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verkokungssystem wird der Reaktorkammer gezielt die dem jeweiligen Garungszustand der Kammerfüllung angepaßte Wärmemenge zugeführt und somit der Energieverbrauch reduziert. Gleichzeitig wird die Kammerfüllung an allen Stellen gleichmäßig und vollständig verkokt, ohne daß es zu unerwünsch­ ten Überhitzungen kommt. Durch die Vermeidung von zu hohen Temperaturen kann hierbei auch die Bildung von NO _x im Verbren­ nungsabgas in den vorgeschriebenen Grenzen gehalten werden.

Die Verbrennungsmedien werden für jeden einzelnen Heizzug in getrennten Regeneratoreinheiten oder Rekuperatoreinheiten vor­ gewärmt bzw. abgekühlt und die Mengenströme jeweils individuell gesteuert. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Wärmezufuhr über die Länge der Reaktorkammer dem örtlichen Bedarf der Kammer­ füllung anzupassen.

In dem erfindungsgemäßen Verkokungssystem können alle Kohlen­ arten, auch vorerhitzte, problemlos verkokt werden. Treibschä­ den werden gänzlich vermieden, weil die starren Seitenwände ein Auslenken der Heizwände verhindern, da das bisherige, nach­ teilige nachgiebige System durch das vorteilhafte starre System abgelöst wird. Bei dem starren System dient die Reaktordecke nur zur Isolation und kann daher sehr leicht ausgeführt werden. Sie muß nicht, wie bei dem nachgiebigen System, eine Kraft in senkrechter Richtung auf die Heizwände ausüben. Da weniger Dichtflächen, bezogen auf die Produktionsmenge, vorhanden sind, können die Emissionen merklich reduziert werden. Außerdem ver­ ringert sich die Anzahl der Druckvorgänge. Durch die Vergrößerung der Reaktorkammer ist der Aufwand für Regelung und Steuerung sehr niedrig.

Die planparallele Ausgestaltung der Heizwände führt zu einer erheblichen Vereinfachung der Bausteinformate.

Zugleich kann im Gegensatz zu den bisher üblichen Konstruktionen über der gesamten Länge der Reaktorkammer eine gleichmäßige Wärmemenge zugeführt werden, und die bekannten Probleme bei der Verteilung der in Kammerlängsrichtung erforderlichen Gas­ mengen treten nicht mehr auf.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich bei breiteren Kammern die Kammerfüllung aufgrund der Schrumpfung hinreichend weit von den Kammerwänden absetzt, so daß es keine Schwierig­ keiten beim Ausdrücken des Kokses gibt. Außerdem können auch Reibungskräfte von den Heizwänden aufgenommen werden.

Die planparallele Ausführung hat weiterhin den Vorteil, daß über die gesamte Kammerlänge die Beheizung auf eine einheitliche, maximale Steintemperatur eingestellt werden kann, um kurze Verkokungszeiten zu erreichen.

Mehrere Großraumverkokungsreaktoren können zu einem Reaktorblock zusammengefaßt werden. Der Betrieb eines Reaktorblockes kann hinsichtlich seiner Betriebsweise flexibel gestaltet und an geänderte Marktgegebenheiten angeglichen werden, da jeder Reaktor in wärmetechnischer, bautechnischer und statischer Hinsicht eine von den anderen Reaktoren unabhängige Einheit ist. Durch die Zusammenfassung zu Reaktorblöcken bleiben die Vorteile der früheren Batteriebauweise hinsichtlich der Bedienung er­ halten. Reparaturen und Generalüberholung werden bei der er­ findungsgemäßen Anlage vereinfacht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verkokungssystems sind die Regeneratoren oder Rekuperatoren unter den Heizwänden und/oder der Reaktorkammer angeordnet. Dadurch benötigt der Reaktorblock eine kleinere Grundfläche und somit eine kleinere Reaktorblockhalle. Bei dieser Anord­ nung ist eine bessere Auswechselbarkeit des stärker beanspruchten Oberbaus möglich.

Bei dem erfindungsgemäßen Großraumverkokungsreaktor kann die Dicke der Läuferwand auf bis zu 50 mm verringert werden. Durch die Verringerung der Läuferwanddicke ist eine weitere Vermin­ derung der NO _x -Bildung wegen der Erniedrigung der Heizzugtem­ peraturen möglich ohne Verlängerung der Garungsdauer.

Die die konstruktions- und betriebsbedingten Kräfte eines Reak­ tors aufnehmenden Seitenwände sind vorzugsweise mit einer Grund­ platte verbunden. Dadurch wird sichergestellt, daß die Fußpunkte der Seitenwände festliegen und insoweit keine Zug- und Druck­ kräfte auf die zwischen ihnen angeordneten Elemente übertragen werden.

Auch im Deckenbereich können die Seitenwände miteinander ver­ bunden sein. Dies kann entweder durch geeignete Deckenelemente der Reaktordecke selbst verwirklicht sein oder, falls die Reak­ tordecke oder deren Teile ebenfalls austauschbar sein sollen, durch gesonderte Abstandselemente, z. B. Längsanker, zwischen den Seitenwänden.

Durch die vorstehenden Maßnahmen kann der Verkokungsreaktor ohne Beeinträchtigung der benachbarten Großraumverkokungsre­ aktoren ganz oder teilweise erneuert werden.

Aufbau- und Erneuerungsarbeiten an einem erfindungsgemäßen Reaktorblock werden weiterhin vereinfacht, wenn gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Wärmerückgewinnungsteil eines Großraumverkokungsreaktors unabhängig von den übrigen Teilen eines Großraumverkokungsreaktors und ohne Beeinträch­ tigung der Betriebsmöglichkeiten der übrigen Großraumverkokungs­ reaktoren austauschbar ist.

Der konstruktive und betriebsmäßige Aufwand eines Reaktorblockes der erfindungsgemäßen Art wird dann noch weiter verringert, wenn der Großraumverkokungsreaktor und/oder Teile der Großraum­ verkokungsreaktoren und/oder die Seitenwände und/oder Teile der Seitenwände aus vorgefertigten großvolumigen Teilen, vorzugs­ weise Feuerfestbetonteilen bestehen. Der Aufbau und Austausch solcher Teile ist dann schnell und zuverlässig möglich.

Die vorzugsweise aus Beton, z. B. Feuerfestbeton gegossenen Seitenwände können gekühlte Armierungen, z. B. Spannanker auf­ weisen, um den Beeinträchtigungen der hohen Temperaturen und des periodischen Temperaturwechsels entgegenzuwirken.

Mit der Erfindung wird daher insgesamt ein Verkokungssystem vorgeschlagen, welches große Kammervolumina bei einfachem Aufbau und einfacher Reparaturmöglichkeiten sowie wirtschaftliche, programmierbare und selbständige Betriebsweise der einzelnen Großraumverkokungsreaktoren in sich vereinigt. Hierzu dienen auch die weiteren vorteilhaften Maßnahmen, daß die Heizzüge der Heizwände in an sich bekannter Weise nach Art des Zwillings­ zug-, Vierzug- oder halbgeteilten Beheizungssystems zusammen­ gefaßt sind und jeder Großraumverkokungsreaktor mindestens einen Regenerator für Luft, Schwachgas und Abhitze besitzt sowie daß jede der beiden Heizwände einer Reaktorkammer mit eigenen, getrennt beaufschlagbaren Regeneratoren für Luft, Schwachgas und Abhitze versehen sind.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.

In der einzigen Figur ist ein Großraumverkokungsreaktor mit Reaktorkammer 2, Heizwänden 3 mit Läuferwand 11 und Trennwand 12, Regenerator R und Reaktordecke 21 veranschaulicht. Diese Elemente sind zwischen zwei die konstruktions- und betriebs­ bedingten Kräfte aufnehmenden Seitenwänden 2 angeordnet, die mit einer Grundplatte 20 verbunden sind. Im Deckenbereich 22 werden die Seitenwände 2 durch gesonderte (nicht dargestellte) Abstandshalteelemente, z. B. Längsanker, auf Abstand gehalten. Durch diese Konstruktion behalten die Seitenwände 2 auch beim Ausbau der Elemente ihren vorgegebenen Abstand. Der Regenerator R stützt sich auf eine oder mehrere Zwischenplatten 23 oberhalb des Kellers 24 ab, welche ihrerseits auf Vorsprüngen 25 der Seitenwände 2 aufliegt bzw. aufliegen.

Während der dargestellte Großraumverkokungsreaktor hinsichtlich seiner Heizwände 3, des Regenerators R und der Reaktordecke 21, also außer der Zwischenplatte 23, einen durchgehenden ge­ mauerten Aufbau aufweist, können auch Einzelteile, beispielsweise die Deckenelemente, Wandelemente oder der Regenerator R, ganz oder teilweise aus vorgefertigten Feuerfestbetonteilen bestehen, die weitgehend selbständig voneinander austauschbar sind, um somit die Reparaturarbeiten noch zu vereinfachen und zu beschleu­ nigen. Die die Reaktorkammer 1 begrenzenden Flächen der Heizwände 3 verlaufen parallel zueinander. Die Seitenwände 2 können nicht dargestellte gekühlte Spannanker oder andere Armierungen aufwei­ sen.

• Bezugszeichenliste:  1 Reaktorkammer
   2 Seitenwand
   3 Heizwände
  11 Läuferwand
  12 Trennwand
  20 Grundplatte
  21 Reaktordecke
  22 Deckenbereich
  23 Zwischenplatte
  24 Keller
  25 Vorsprünge
  R Regenerator

Claims (14)

1. Verkokungssystem, bei dem Einsatzmischungen, vorzugsweise auf Basis von Steinkohle, chargenweise einem Reaktor auf­ gegeben werden, der indirekt beheizt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) der Reaktor als Großraumverkokungsreaktor ausgebildet ist und zwei starre Seitenwände (2) besitzt;
• b) die die Reaktorkammer (1) begrenzenden Heizwände (3) planparallel angeordnet sind;
• c) die Heizwände (3) starr gegen die Seitenwände (2) ab­ gestützt sind;
• d) die Heizwände (3) mit senkrecht angeordneten Heizzügen versehen sind, wobei für die Heizzüge separate Steuer- und/oder Regelelemente vorgesehen sind.

2. Großraumverkokungsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er eine Höhe von mindestens 8,5 m und eine Länge von mindestens 18 m aufweist, bei einer Breite der Reaktorkammer (1) von mindestens 0,7 m.

3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Großraumverkokungsreaktoren zu einem Reaktorblock zusammengefaßt sind.

4. Reaktorblock nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Großraumverkokungsreaktor mit unter den Heizwänden (3) und/oder der Reaktorkammer (1) angeordneten Regenera­ toren (R) oder Rekuperatoren versehen ist.

5. Reaktorblock nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Läuferwand (11) jedes Großraumverkokungsreaktors auf bis zu 50 mm verringert ist.

6. Reaktorblock nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (2) eines jeden Reaktors mit einer Reak­ torblockgrundplatte (20) verbunden sind.

7. Reaktorblock nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Seitenwände (2) eines jeden Reaktors im Deckenbereich (22) oder über der Reaktordecke (21) miteinander verbunden sind.

8. Reaktorblock nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Seitenwände (2) eines jeden Reaktors vorzugsweise durch in Reaktorblocklängsrichtung angeordnete Längsanker festlegbar sind.

9. Reaktorblock nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Wärmerückgewinnungsteil (R) eines jeden Reaktors unabhängig von den übrigen Teilen des Reaktors und ohne Beeinträchtigung der Betriebsmöglichkeiten der übrigen Reaktoren austauschbar ist.

10. Reaktorblock nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reaktor und/oder Teile jedes Reaktors und/oder deren Seitenwände (2) und/oder Teile ihrer Seitenwände (2) aus vorgefertigten Teilen bestehen.

11. Reaktorblock nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigteile eines jeden Reaktors aus Feuerfest­ beton bestehen.

12. Reaktorblock nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (2) eines jeden Reaktors gekühlte Armierungen, z. B. Spannanker, aufweisen.

13. Reaktorblock nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzüge der Heizwände (3) eines jeden Reaktors nach Art des Zwillingszug, Vierzug- oder halbgeteilten Beheizungssystems zusammengefaßt sind und jeder Großraumverkokungsreaktor mindestens einen Regenerator für Luft, Schwachgas und Abhitze besitzt.

14. Reaktorblock nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Heizwände einer Reaktor­ kammer mit eigenen, getrennt beaufschlagbaren Regeneratoren für Luft, Gas und Abhitze versehen sind.