DE3911295A1

DE3911295A1 - Verfahren und vorrichtung zur minderung des stickoxidgehaltes von rauchgasen aus verkokungsofenbatterien

Info

Publication number: DE3911295A1
Application number: DE19893911295
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Stalherm; Juergen Dipl Ing Dr Tietze; Ludwig Offermann; Heinz-Rainer Worberg; Joachim Dipl Ing Dr Ing Hoitz
Original assignee: Still Otto GmbH
Current assignee: Thyssen Still Otto Anlagentechnik GmbH
Priority date: 1988-04-24
Filing date: 1989-04-07
Publication date: 1989-11-09
Also published as: DE3911295C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minderung des Stick oxidgehaltes von Rauchgasen aus Verkokungsofenbatterien, wobei den Verbrennungsmedien Rauchgas zugemischt wird, das außerhalb des feuerfesten Ofenblocks abgezweigt wird und Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Maßnahmen zur Verringerung der NOx-Bildung bei Verbrennungs prozessen sind bekannt. Bei Hochtemperaturprozessen handelt es sich im allgemeinen um thermisch gebildete Stickoxide. Die Haupteinflußgrößen auf die thermische Stickoxidbildung sind die Temperatur mit exponentiellem Einfluß sowie die Konzentra tionen an Stickstoff und Sauerstoff. Außerdem ist noch die Verweilzeit von Einfluß. Konsequenterweise bestehen die bevor zugten Maßnahmen in der Regel darin, die Flammentemperatur örtlich und insgesamt zu senken und die Verweilzeit zu kürzen. Daneben wird versucht, den Sauerstoffgehalt gering zu halten. Technische Hilfsmittel hierzu sind Stufenverbrennung als Luft stufung und/oder Gasstufung sowie das Prinzip der Abgasre zirkulation.

Bei den bekannten Verfahren der Abgasrückführung, bei denen die Kreisstromführung und die Vermischung von Luft und Rauch gas bzw. Brenngas und Rauchgas im inneren heißen Teil, d. h. dem feuerfesten Mauerwerk der Koksofenbatterie erfolgt, er gibt die Art der Rauchgasbeimischung insbesondere Probleme für nachträgliche Änderungen während des laufenden Betriebes.

Eine laufende Steuerung des NOx-Gehaltes im Rauchgas für die jeweiligen Koksofenbatterien nach beheizungstechnischen und umweltrelevanten Kriterien ist hierbei nicht zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es, für ein Verfahren der gattungs gemäßen Art die Bildung von Stickoxiden bei der Verbrennung in den Heizzügen von Koksofenbatterien zu verringern, wobei auch während des laufenden Betriebes der Stickoxidgehalt beeinflußt werden kann. Darüber hinaus soll aufgabengemäß ein einfaches und kostengünstiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens vorgeschlagen werden, wobei eine Anwen dung sowohl für den Neubau als auch zur Nachrüstung von beste henden Koksofenbatterien mit unterschiedlichen Beheizungssy stemen auf einfache Weise möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Rauchgas an einer zentralen Stelle abgezweigt, auf einen erhöhten Druck gebracht und über eine entlang der Ofen batterie verlaufende Verteilleitung zu den Zuführungen der einzelnen Öfen geführt wird. Weitere Maßnahmen sind in den Un teransprüchen vorgeschlagen.

Mit dem Vorschlag der Erfindung lassen sich sämtliche vorste hend aufgezeigten, beim Stand der Technik auftretenden Proble me beseitigen. Diese Erfindung ist insbesondere sowohl für den Neubau als auch zur Nachrüstung von Koksofenbatterien unter schiedlichen Arbeitsprinzipes anwendbar. Man kann die Erfin dung sowohl bei Seitenbrenner- als auch bei Unterbrennerverko kungsöfen einsetzen. Neben der entscheidenden Möglichkeit der Reduzierung des NOx- Gehaltes des in die Atmosphäre abzulei tenden Rauchgases ergeben sich noch Vorteile bei der Vertei lung des Starkgases zu den einzelnen Starkgasdüsen in den Heizzügen einer Heizwand. Wegen der im Vergleich zum Mischgas relativ geringen zuzuführenden Gasmenge war diese Verteilung in der Vergangenheit häufig problematisch. Durch die Beimi schung des Rauchgases zum Starkgas ergibt sich ein wesentlich höherer Mengenstrom, der einfacher auf die einzelnen Starkgas düsen einer Heizwand bzw. einer Gruppe von Heizzügen verteilt werden kann.

Wie aus den Unteransprüchen ersichtlich ist, kann die Zufüh rung des Rauchgases zum Starkgas bei Starkgasbeheizung über die Starkgas- und/oder Mischgasleitung zu den Starkgaszufüh rungen der einzelnen Öfen erfolgen. Mit von außen zugängli chen, gegebenenfalls austauschbaren und reparierbaren Vorrich tungen ist es erfindungsgemäß möglich, den zur Beimischung vorgesehenen Rauchgasanteil in Abhängigkeit von dem im norma len Rauchgasstrom gemessenen NOx-Gehalt einzustellen, zu steu ern bzw. zu regeln. Es hat sich herausgestellt, daß bereits bei einem Rauchgasanteil im Starkgas von vorzugsweise 5 bis 20% der NOx-Gehalt in den gesetzlich vorgeschriebenen Grenzen gehalten werden kann. Auch bei älteren Kokereianlagen können die in der Zwischenzeit verschärften NOx-Grenzwerte auf einfa che Weise eingehalten werden.

Nach dem Vorschlag im Unteranspruch 2 kann das aus dem norma len Rauchgasstrom abgezweigte Rauchgas auch in einer zentralen Misch- und Gasvorwärmestation dem Verbrennungsmedium beige mischt und anschließend der Beheizung der Ofengruppe zugegeben werden. Diese Einrichtung ist zweckmäßigerweise an einem Ende der Batterie angeordnet. Das hat den Vorteil, daß nur eine Mischstation überwacht werden muß. Häufig richtet sich die Art der Abzweigung und Mischung nach den örtlichen Gegebenheiten auf der jeweiligen Anlage.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 10 und 11 besondere Vorrichtungen vorgeschlagen worden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtungen können insbesondere bei dem in den letzten Jahren von der Firma Still entwickelten Vierzugbeheizungssystem oder auch bei dem bekann ten Zwillingszugsystem verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Schemata der Fig. 1 bis 5 beispielsweise näher erläutert.

In den Figuren ist ein Paar von auf- und abbrennenden Heizzü gen (H) schematisch dargestellt. Hierbei kann es sich naturge mäß um eins der üblichen Beheizungssysteme handeln, wobei zwei, vier oder mehrere Heizzüge zu einem Zwillings-, Vierer zug- oder halbgeteilten System zusammengefaßt sind. Diese Heizzüge (H) stehen bei einem Verbundofen, d. h. einem wech selweise mit Mischgas oder Starkgas beheizbaren Ofen, auf der aufbrennenden und abziehenden Seite mit jeweils zwei Regenera toren (R) in Verbindung. Bei der sogenannten Mischgas- bzw. Schwachgasbeheizung wird in einem Regenerator die Luft (L) und in dem daneben liegenden das Mischgas (MG) vorgewärmt (vgl. Fig. 2 und 3). Bei der Starkgasbeheizung wird das Starkgas (STG) über eine getrennte Zuführung im Bereich der Heizzugsoh le des Heizzuges zugeführt, so daß in dem sonst Mischgas füh renden Regenerator ebenfalls Luft vorgewärmt wird (vgl. Fig. 4 und 5). Auf der abziehenden Seite gelangt das Rauchgas bzw. die Abhitze (A) in der Regel zu gleichen Teilen in die beiden nebeneinander liegenden Regeneratoren und wird über die üblichen, entlang der Batterie angeordneten Rauchgaskanäle zum Kamin geleitet. Erfindungsgemäß kann nun nach Zusammenführung des Rauchgases von sämtlichen Öfen einer Batterie an einer zentralen Stelle ein Teil des Rauchgases abgezweigt werden und über eine entlang der Ofenbatterie verlaufende Verteilleitung zu den Zuführungen der einzelnen Öfen geführt werden. In den Figuren ist diese Rauchgasrückführung schematisch dargestellt und mit (RGR) bezeichnet. Dabei können im einzelnen folgende Fälle unterschieden werden:
Fig. 1

Starkgasbeheizung mit Rauchgasrückführung zur Heizzugsohle, wobei 100% der Verbrennungsluft über den mit (L) bezeichneten Regenerator je zur Hälfte an der Heizzugsohle und über den Hohlbinder zugeführt wird. Das rückgeführte Rauchgas wird über den Mischgasregenerator an der Heizzugsohle zugeführt. Auf der abziehenden Seite wird das der rückgeführten Menge entspre chende Rauchgas über den sogenannten Mischgasregenerator wie der abgezogen.

Fig. 2 Mischgasbeheizung mit Rauchgasrückführung über das Starkgassy stem, wobei das Starkgas über die üblichen Starkgasdüsen an der Heizzugsohle zugeführt wird.

Fig. 3 Mischgasbeheizung mit Rauchgasrückführung zur Verbrennungs luft, wobei das Rauchgas gemeinsam mit der Verbrennungsluft im Luftregenerator erwärmt wird.

Fig. 4 Starkgasbeheizung mit Rauchgasrückführung zur Verbrennungs luft, wobei das rückgeführte Rauchgas etwa zu gleichen Antei len im Luft- und Mischgasregenerator erwärmt wird.

Fig. 5 Starkgasbeheizung mit Rauchgasrückführung zum Starkgas, wobei das rückgeführte Rauchgas gemeinsam mit dem Starkgas über die Starkgasdüsen an der Heizzugsohle zugeführt wird.

Bezugszeichenliste:

R - Regeneratoren
H - Heizzüge
L - Luft
A - Abhitze, Rauchgas
RGR - Rauchgasrückführung
STG - Starkgas
MG - Mischgas

Claims

1. Verfahren zur Minderung des Stickoxidgehaltes von Rauchga sen aus Verkokungsofenbatterien, wobei den Verbrennungsme dien Rauchgas zugemischt wird, das außerhalb des feuerfe sten Ofenblockes abgezweigt wird, dadurch ge kennzeichnet, daß das Rauchgas an einer zen tralen Stelle abgezweigt, auf einen erhöhten Druck ge bracht und über eine entlang der Ofenbatterie verlaufende Verteilleitung zu den Zuführungen der einzelnen Öfen ge führt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das abgezweigte Rauchgas in einer zentralen Misch- und gegebenenfalls Gasvorwärmstation dem oder den Verbrennungsmedien beigemischt und anschließend der Beheizung der Ofengruppe zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß bei einem Verbundofen im Falle der Starkgasbeheizung über das Mischgaszuführungssy stem, die Mischgasleitungen als entlang der Ofenbatterie verlaufende Verteilleitungen und die Mischgasregeneratoren ein Teil des Rauchgases zurückgeführt wird (vgl. Fig. 1 und 4).

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Verbundofen das abgezweigte Rauchgas bei Starkgasbeheizung über die Starkgas- und/oder Mischgasleitung zu den Starkgaszufüh rungen der einzelnen Öfen geführt wird und dort dem Stark gas beigemischt wird (vgl. Fig. 5).

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 1, dadurch ge kennzeichnet, daß bei einem Verbundofen im Falle der Mischgasunterfeuerung über das Starkgassystem das abgezweigte Rauchgas zugeführt wird (vgl. Fig. 2).

6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zwangsluftzuführung der Verbrennungsluft an einer zentralen Stelle Rauchgas beigemischt wird und über die Zuführungsleitung für die Zwangsluft zur Unterfeuerung der einzelnen Öfen geführt wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Beimischung vorgesehene Rauchgasanteil in Ab hängigkeit von dem im normalen Rauchgasstrom gemessenen NOx-Gehalt eingestellt, gesteuert bzw. geregelt wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der zurückgeführte Rauchgasanteil 2 bis 50%, vorzugs weise 5 bis 20%, beträgt.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das rückgeführte Rauchgas über eigene Zuführungskanäle im Ofenblock am Fuße der Heizzüge bzw. auf der Höhe der Gasdüsen zugeführt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischgasleitung über absperrbare Verbindungsleitungen mit den einzelnen Starkgaszuführungen verbunden ist.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Misch- und Gasvorwärmstation als direkter Wärmeaustauscher ausgebildet ist.