DE3730749C2 - Verfahren und Vorrichtung zum emissionsfreien Löschen von Koks - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum emissionsfreien Löschen von KoksInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum emissionsfreien
Löschen von Koks mittels Wasser, bei dem die anfallenden
Löschschwaden durch Mischkondensation mit Wasser niederge
schlagen werden, sowie einen zur Durchführung dieses Ver
fahrens besonders geeigneten Mischkondensator.
Beim Löschen des aus den Ofenkammern der Koksofenbatterie
gedrückten glühenden Kokses mittels Wasser entstehen die
sogenannten Löschschwaden. Diese bestehen aus Wasserdampf,
in den Koksstaubpartikel eingeschlossen sind. Da beim Lö
schen des Kokses gleichzeitig die sogenannten Löschgase
entweichen, die z. B. Schwefelwasserstoff, Kohlenmon- und
-dioxid, Wasserstoff, Stickstoff und Stickoxide enthalten,
führt das dazu, daß ein Teil dieser Löschgase von den
Löschschwaden absorbiert wird. Daher weisen diese in der
Regel einen pH-Wert im schwach sauren Bereich auf und wir
ken dementsprechend korrosiv. Die ungehinderte Emission
der Löschschwaden und -gase in die Atmosphäre stellt des
halb eine ganz erhebliche Umweltbelastung dar, die heute
nicht mehr ohne weiteres toleriert werden kann.
Für das Löschen des Kokses sind dabei seit langem soge
nannte Löschtürme und -hauben bekannt. Hierbei wird der
aus den Ofenkammern in den Löschwagen gedrückte glühende
Koks in diesem unter die Löscheinrichtungen gefahren,
in denen er von oben mit Wasser berieselt wird. Die hier
für vorgesehenen Berieselungseinrichtungen befinden sich
dabei in einem gewissen Abstand oberhalb des Löschwagens.
Charakteristisch für diese Arbeitsweise ist, daß sie mit
einem verhältnismäßig hohen Wasserverbrauch arbeitet, der
etwa bei 2 m³ Wasser pro Tonne Koks liegt. Dies führt
einerseits dazu, daß verhältnismäßig große Mengen an
Löschwasser ablaufen, die wegen der in ihm enthaltenen
Schad- und Feststoffe nicht ohne weiteres wiederverwendet
oder abgestoßen werden können, sondern zunächst in einer
Kläranlage behandelt werden müssen. Andererseits weist
der gelöschte Koks einen hohen Wassergehalt auf, der bis
zu 10 Gew.-% betragen kann. Dieser Wassergehalt muß im
Hinblick auf die Tatsache, daß die Eisen- und Stahlin
dustrie heute einen Hüttenkoks mit einem maximalen Wasser
gehalt von nur noch 2 bis 3 Gew.-% verlangt, als viel zu
hoch angesehen werden.
Um beim Betrieb derartiger Löscheinrichtungen eine Emis
sion der Löschschwaden zu vermeiden, hat man zwar bereits
vorgeschlagen, die Löschschwaden durch Mischkondensation
mit Wasser niederzuschlagen. So sind beispielsweise aus
der DE-AS 27 37 624 und der DE-PS 29 14 949 Löschtürme
bekannt, in deren Oberteil die aufsteigenden Löschschwa
den durch Mischkondensation mit Wasser niedergeschlagen
werden. Die hierbei anfallende Wärme soll angeblich aus
reichen, um aus den Kokereiabwässern durch Verdampfung
ausreichende Mengen von Brauchwasser zu erzeugen und auf
diese Weise den Abwasseranfall zu reduzieren.
Aus der DE 29 25 439 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem in getrennten Einrichtungen der
Staub abgeschieden und der Löschdampf durch Wärmetauscher zur Energieerzeugung
(Sattdampf) genutzt wird.
Es handelt sich um ein Verfahren zum Löschen von erhitztem Schüttgut, insbesondere Koks,
mittels einer von oben nach unten durch das Schüttgut strömenden Flüssigkeit, wobei das Schütt
gut gegen die Außenluft abgeschirmt ist und der sich aus der Löschflüssigkeit bildende Dampf im
Gleichstrom mit der Löschflüssigkeit abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Über
hitzungswärme des ohne Einschluß von Luft kanalisiert abgeleiteten Löschdampfes zur Erzeugung
von in Verbrauchern nutzbaren Betriebsdampf verwendet und der Löschdampf anschließend voll
ständig kondensiert wird, wobei die im Löschdampf enthaltenen Feststoffe mit dem Kondensat
niedergeschlagen werden.
Selbst wenn man davon ausgeht, daß es mit den bekannten
Konstruktionen gelingt, die Emission der Löschschwaden
zu vermeiden, so haften ihnen jedoch noch folgende grund
sätzliche Nachteile an:
- 1. zu hoher Löschwasserverbrauch und zu hoher Wassergehalt im gelöschten Koks sowie
- 2. hoher Abwasseranfall, der in einer Kläranlage ent sprechend aufgearbeitet werden muß.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren und einen Mischkondensator zum emissionsfreien Löschen von Koks zu schaffen,
bei dem einerseits bei geringem Löschwasserverbrauch der
gelöschte Koks einen Wassergehalt von nicht mehr als 2
bis 3 Gew.-% aufweist und andererseits ein Abwasseranfall
beim Löschen ganz vermieden wird.
Das der Lösung dieser Aufgabe dienende Verfahren der ein
gangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekenn
zeichnet, daß das Löschen des Kokses in einem Löschbehäl
ter erfolgt, der unmittelbar mit dem Löschwasser beauf
schlagt wird und daß die Löschschwaden in einem vom Lösch
behälter getrennten Mischkondensator unter Anwendung ei
nes geschlossenen Wasserkreislaufes bei einer Wassertem
peratur zwischen 60 und 85°C niedergeschlagen werden, wo
bei die Wassertemperatur innerhalb des angegebenen Be
reiches so einreguliert wird, daß sich im Kreislaufwas
ser ein H₂S-Gehalt von weniger als 5 mg/l einstellt und
wobei das aus dem Löschbehälter ablaufende Wasser eben
falls in den Wasserkreislauf zurückgeführt wird.
Zur Lösung der Aufgabe gehört auch ein
Mischkondensator, mit dessen Hilfe das hier
beschriebene Verfahren durchgeführt wird.
Das heißt, in Abkehr vom Einsatz der bisher allgemein üb
lichen Löschtürme und -hauben, bei denen der im Löschwa
gen befindliche Koks aus einer mehr oder weniger großen
Entfernung von oben mit dem Löschwasser berieselt wird,
sieht das erfindungsgemäße Verfahren die Verwendung eines
Löschbehälters vor, der unmittelbar mit dem Löschwasser
beaufschlagt wird. Hierbei kann es sich beispielsweise
um einen Löschwagen handeln, der mit Ein- und Austritts
öffnungen für das Löschwasser versehen ist und in dem bei
spielsweise eine Kombination von Sprüh- und Tauchlöschung
erfolgt. Ein derartiger Löschwagen ist z. B. in der
DE 33 44 828 C1 beschrieben worden. Ein anderer Löschbe
hälter, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens gut geeignet ist, wird in der EP 0 091 471 B1
beschrieben. Hierbei handelt es sich um eine sogenannte
Löschkiste mit einem verschließbaren Deckel, der mit den
Wassereintrittsöffnungen versehen ist. Diese Vorrichtung
eignet sich insbesondere zur Drucklöschung. Bei Anwendung
derartiger Konstruktionen gelingt es, den Löschwasserver
brauch und den Wassergehalt im gelöschten Koks niedrig zu
halten, so daß im gelöschten Koks ein Wassergehalt von
2 bis 3 Gew.-% nicht überschritten wird. Das erfindungs
gemäße Verfahren sieht außerdem zur Vermeidung eines Ab
wasseranfalles einen geschlossenen Wasserkreislauf vor,
dem das für die Kokslöschung und das für die Mischkon
densation der Löschschwaden erforderliche Wasser entnom
men wird und in den das aus dem Löschbehälter abtaufende
Wasser zurückgeführt wird. Voraussetzung hierfür ist al
lerdings, daß die Wassertemperatur bei der Mischkondensa
tion in einem Bereich zwischen 60 und 85°C gehalten wird,
so daß sich im Wasserkreislauf nur ein H₂S-Gehalt von
weniger als 5 mg/l einstellt und damit eine unerwünschte
H₂S-Anreicherung im Kreislaufwasser vermieden wird.
Die Kreislaufführung des Wassers bringt es mit sich, daß
sich im Kreislaufwasser im Laufe der Zeit die Feststoffe
anreichern, die entweder aus den Löschschwaden stammen
oder von dem aus dem Löschbehälter ablaufenden Wasser mit
geführt werden. Deshalb ist es notwendig, aus dem Wasser
kreislauf kontinuierlich oder diskontinuierlich einen
Teilstrom abzuziehen und diesen durch Filtration zu rei
nigen, worauf das von den Feststoffen befreite Wasser
wieder in den Wasserkreislauf zurückgeführt wird. Die
Menge des abgezweigten Teilstromes wird dabei so bemes
sen, daß im Wasserkreislauf ein Feststoffgehalt von
1 g/l nicht überschritten wird.
In diesen Teilstrom kann auch das aus dem Löschbehälter
ablaufende Wasser eingeleitet werden, wobei die Einlei
tung vor der Filtration erfolgt, so daß beide Wasser
ströme einer gemeinsamen Filtration unterworfen werden.
Das am Kopf des Mischkondensators entweichende Wasser
gas kann vorzugsweise dem Koksofenrohgas zugesetzt und
gemeinsam mit diesem der weiteren Gasbehandlung und
-verwertung zugeführt werden.
Selbstverständlich nimmt während des Löschvorganges die
Schwadenentwicklung mit fortschreitender Abkühlung des
Kokses ab. Dementsprechend kann auch die Wasserzugabe
auf den Mischkondensator im Verlaufe des Löschvorganges
in Abhängigkeit von der Schwadenentwicklung verringert
werden.
Nachfolgend soll die Erfindung an Hand der Abbildungen
weiter erläutert werden. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Mischkondensator,
der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens besonders geeignet ist
und
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Fließschema befindet sich
der zu löschende Koks im Löschbehälter 1, der von oben
über die Leitung 2 mit dem erforderlichen Löschwasser aus
dem oberen Wasserbehälter 11 beaufschlagt wird. Bei dem
Löschbehälter 1 handelt es sich in diesem Falle um eine
sogenannte mit einem Deckel verschlossene Löschkiste, in
die das Löschwasser über die Verteilerdüsen 3 eintritt.
Der gelöschte Koks wird über den Abzug 4 aus dem System
entfernt. Durch die spontane Dampfbildung beim Löschen
des Kokses baut sich ein Druck auf, der die Löschschwaden
und -gase aus dem Löschbehälter 1 in die nachgeschalteten
Anlagenteile drückt. Hierbei gelangt das Dampf-Gasgemisch
zunächst über die Leitung 5 in den Zyklon 6, in dem eine
Entstaubung erfolgt. Der dabei abgeschiedene Staub kann
durch die Leitung 7 ausgetragen werden, während das ent
staubte Dampf-Gasgemisch über die Leitung 8 in den mit
Einbauten versehenen Mischkondensator 9 gelangt. Hier wer
den die Löschschwaden durch direkte Kühlung mit dem von
oben über die Leitung 10 aufgegebenen Wasser niederge
schlagen. Dieses Wasser wird dem oberen Wasserbehälter 11
entnommen, dessen Wasserablauf mit Beginn des Löschvor
ganges freigegeben wird. Das durch die Kondensation der
Löschschwaden erwärmte Wasser wird über die Leitung 12
aus dem Sumpf des Mischkondensators 9 abgezogen und ge
langt in den unteren Wasserbehälter 13. Das aus dem Misch
kondensator 9 entweichende Wassergas wird über die Lei
tung 14 in den Gasometer 15 eingeleitet, in dem es zwi
schengespeichert werden kann. Anschließend wird es über
die Leitung 16 dem Koksofenrohgas zugemischt. Die Zwi
schenschaltung des Gasometers 15 ist deshalb erforder
lich, weil nur während des Löschvorganges Wassergas an
fällt, während in den Intervallen zwischen den Löschvor
gängen kein Wassergas erzeugt wird. Durch diese Zwischen
speicherung des Wassergases im Gasometer 15 ist es jedoch
möglich, den Gasabzug über die Leitung 16 kontinuierlich
vorzunehmen. Die vorgesehene Zumischung des Wassergases
zum Koksofenrohgas führt zwar zu einer geringfügigen
Verringerung des Heizwertes des Gases. Gleichzeitig wird
jedoch das Gesamtwärmeangebot erhöht. Falls das Wasser
gas aus bestimmten Gründen nicht dem Koksofenrohgas zu
gemischt und gemeinsam mit diesem der weiteren Gasbehand
lung unterworfen werden kann, so besteht eine alternative
Lösung darin, das Wassergas einer separaten H₂S-Wäsche zu
unterwerfen, wobei die Regenerierung der dabei anfallen
den Waschlösung gemeinsam mit der Waschlösung aus der
Koksofengasbehandlung erfolgen kann.
Das im unteren Wasserbehälter 13 aufgefangene Wasser wird
über die Leitung 17 von der Pumpe 18 in den Kühler 19 ge
pumpt, in dem es mittels Luftkühlung soweit zurückgekühlt
wird, daß die Aufgabetemperatur auf den Mischkondensator 9
im gewünschten Temperaturbereich zwischen 60 und 85°C
liegt. Das gekühlte Wasser gelangt über die Leitung 20
in den oberen Wasserbehälter 11, so daß damit der Wasser
kreislauf geschlossen ist.
Damit im Kreislaufwasser ein Feststoffgehalt von 1 g/l
nicht überschritten wird, erfolgt über die Leitung 21 der
Abzug eines Teilstromes des Kreislaufwassers. Dieser Teil
strom wird in der Filteranlage 22 von seinem Feststoffge
halt befreit und gelangt anschließend über die Leitung 23
in der der Zwischenbehälter 24 und die Pumpe 25 installiert
sind, in die Leitung 17 zurück. Bei der Filteranlage 22
muß es sich nicht unbedingt um ein Filter konventioneller
Bauart handeln. Es können hier vielmehr auch andere Fest
stoffabscheider, wie z. B. Zentrifugen, zum Einsatz gelan
gen.
Das aus dem Löschbehälter 1 ablaufende Wasser gelangt über
die Leitung 26 in den Pufferbehälter 27, aus dem es mit
tels der Pumpe 28 über die Leitung 29 mit dem Teilstrom
des Kreislaufwassers in der Leitung 21 vereinigt wird.
In der Filteranlage 22 erfolgt dann die gemeinsame Be
handlung beider Wasserströme, die anschließend, wie be
reits beschrieben wurde, in den Wasserkreislauf in der
Leitung 17 zurückgeführt werden. Dadurch wird beim er
findungsgemäßen Verfahren jedweder Abwasseranfall ver
mieden. Über die Leitung 30, die in den oberen Wasserbe
hälter 11 mündet, muß dem System lediglich soviel Frisch
wasser zugeführt werden, wie dem System durch die Wasser
gasreaktion während des Löschvorganges, durch die Rest
feuchte des gelöschten Kokses und durch Undichtigkeiten
in der Anlage entzogen wird.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Mischkondensa
tor, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besonders geeignet ist. Hierbei sind das obere und das un
tere Ende des Mischkondensators mit den entsprechenden An
schlüssen für den Wasserzu- und -abfluß nicht dargestellt.
Der Mischkondensator besteht aus dem Gehäuse 31, das mit
den Anschlußstutzen 32 und 33 für die Leitungen 8 und 14
versehen ist. Im oberen Teil befindet sich der Tank 34,
der die Funktion des oberen Wasserbehälters 11 in Fig. 1
übernimmt und über die in der Abbildung nicht dargestellte
Leitung 20 mit Kreislaufwasser beaufschlagt wird. Aus dem
Tank 34 fließt das Wasser über die Rohrstücke 35 auf den
darunter liegenden Verteilerboden 36. Die Ventile 37 in
den Rohrstücken 35 dienen dabei der Steuerung des Wasser
zulaufes auf den Verteilerboden 36. Dieser ist mit einer
Vielzahl von Bohrungen 38 versehen, durch die das Was
ser auf die darunter liegenden Austauschböden 39 herab
rieseln kann. Die Zahl der Bohrungen 38 wird dabei in Ab
hängigkeit von ihrem Durchmesser und den Abmessungen des
Mischkondensators so eingestellt, daß die jeweils gefor
derte Berieselungsdichte erreicht wird. So beträgt bei
spielsweise bei einem Mischkondensator, der einen Durch
messer von 6 m aufweist, bei einer geforderten Beriese
lungsdichte von 45 l/m²s die Zahl der Bohrungen ca. 1300.
Wie aus der Abbildung zu ersehen ist, sind im vorliegen
den Falle drei übereinander angeordnete Austauschböden 39
vorgesehen. Diese sind dabei mit keramischen Füllkörpern
belegt, damit eine ausreichende Austauschfläche und zu
sätzlich eine ausreichende Speichermasse als Kondensati
onspotential vorhanden ist. Die Zahl der Austauschböden 39
und die Höhe der Füllkörperbelegung richten sich hierbei
natürlich nach der Menge des über die Leitung 8 in den
Mischkondensator eingeleiteten Dampf-Gasgemisches. Die
Werte müssen so gewählt werden, daß die Löschschwaden
vollständig niedergeschlagen werden und durch die Lei
tung 14 nur noch das H₂O-gesättigte Wassergas abgezogen
wird.
Fig. 3 zeigt schließlich einen Schnitt entlang der Linie
A-A in Fig. 2. Man erkennt hieraus die symmetrische Ver
teilung der Rohrstücke 35 über den gesamten Querschnitt
des Mischkondensators.
Die praktische Bedeutung des erfindungsgemäßen Verfahrens
soll abschließend noch durch das nachfolgende Verfahrens
beispiel belegt werden.
Hierbei wurden im Löschbehälter 1 pro Löschvorgang 22 t
Koks gelöscht. Die Temperatur des heißen Kokses lag bei
1020°C. Die Zahl der Löschvorgänge betrug 8 pro Stunde.
Der gelöschte Koks wurde über den Abzug 4 mit einer Tem
peratur von 180°C und einer Restfeuchte von 3 Gew.-% ab
gezogen. Pro Tonne Koks wurden hierbei 0,6 m³ Wasser mit
einer Temperatur von 60°C benötigt. Bei jedem Löschvor
gang fielen jeweils 15330 m³ Löschschwaden und 1374 m³
Wassergas an, die über die Leitung 8 in den Mischkonden
sator 9 eingeleitet wurden. Für die Kondensation dieser
Löschschwaden wurden über die Leitung 10 233 m³ Wasser
mit einer Temperatur von 60°C auf den Mischkondensator 9
aufgegeben. Die Aufgabegeschwindigkeit wurde dabei so
einreguliert, daß maximal 105 m³/Minute in den Mischkon
densator 9 eintraten. Über die Leitung 14 wurden hierbei
pro Löschvorgang 931 m³ Wassergas mit folgender Zusammen
setzung abgezogen:
CO | |
26 Vol.-% | |
CO₂ | 12 Vol.-% |
H₂ | 60 Vol.-% |
O₂ und N₂ | 1 Vol.-% |
H₂O | gesättigt |
Die Menge des in der Leitung 17 zirkulierenden Kreislauf
wassers lag bei 1960 m³/h, wobei der Staubgehalt den Wert
von 1 g/l nicht überstieg. Der Frischwasserbedarf, der
über die Leitung 30 zugeführt werden mußte, lag lediglich
bei 10,4 m³/h.
Diese Zahlen belegen eindeutig, daß das erfindungsgemäße
Verfahren die ihm zugrundeliegende Aufgabe im vollen Um
fange erfüllt.
Claims (6)
1. Verfahren zum emissionsfreien Löschen von Koks
mittels Wasser, bei dem die anfallenden Lösch
schwaden durch Mischkondensation mit Wasser nie
dergeschlagen werden, dadurch gekennzeichnet, daß
das Löschen des Kokses in einem Löschbehälter er
folgt, der unmittelbar mit dem Löschwasser beauf
schlagt wird und daß die Löschschwaden in einem
vom Löschbehälter getrennten Mischkondensator un
ter Anwendung eines geschlossenen Wasserkreislaufs
bei einer Wassertemperatur zwischen 60 und 85°C
niedergeschlagen werden, wobei die Wassertemperatur
innerhalb des angegebenen Bereiches so einreguliert
wird, daß sich im Kreislaufwasser ein H₂S-Gehalt
von weniger als 5 mg/l einstellt und wobei das aus
dem Löschbehälter ablaufende Wasser ebenfalls in
den Wasserkreislauf zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß aus dem Wasserkreislauf ein Teilstrom abgezweigt,
durch Filtration gereinigt und danach in den Wasser
kreislauf zurückgeführt wird, wobei die Menge des
abgezweigten Teilstromes so bemessen wird, daß im
Wasserkreislauf ein Feststoffgehalt von 1 g/l
nicht überschritten wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das aus dem Löschbehälter ablau
fende Wasser dem aus dem Wasserkreislauf abgezweig
ten Teilstrom vor der Filtration zugesetzt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß das am Kopf des Mischkondensators
entweichende Wassergas dem Koksofenrohgas zugesetzt
wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Wasserzugabe auf den Misch
kondensator der Schwadenentwicklung während des
Löschvorganges angepaßt wird.
6. Mischkondensator zur Durchführung des Verfahrens
nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß derselbe mit einem im Oberteil angeordneten
und mit Bohrungen (38) versehenen Verteilerboden
(36) sowie darunter liegenden, mit keramischen
Füllkörpern beaufschlagten Austauschböden (39) aus
gerüstet ist, wobei die Zahl und der Durchmesser
der Bohrungen (38) so gewählt werden, daß sich
unterhalb des Verteilerbodens (36) die jeweils ge
forderte Berieselungsdichte einstellt.
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