DE4028142A1

DE4028142A1 - Nassloeschverfahren mit abwaermenutzung fuer gluehende oder hocherhitzte stoffe

Info

Publication number: DE4028142A1
Application number: DE4028142A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Grossmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-09-05
Filing date: 1990-09-05
Publication date: 1992-04-30

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Naßlöschung hocherhitzter Stoffe.

Am Beispiel einer Kokslöschanlage, in welcher der glühende Koks aus Zwecken der Weiterverarbeitbarkeit gekühlt wird, wird die neue Anordnung bzw. Nachrüstbarkeit bestehender Anlagen aufgezeigt.

Die Erfindung bezweckt eine Nutzung (der bislang ungenutzten) Abwärme und darüber hinaus eine Entlastung der Umwelt.

Insbesondere:
Wassereinsparung
Abwärmenutzung
Staubreduzierung
Optische Verbesserung (Vermeidung/Reduzierung sogenannter Dampfschwaden)
Aufbereitungsmöglichkeiten (Koksgries/Staub)
Verbesserte Staub/Koksgries-Erfassung

Stand der derzeitigen Technik

Um den glühenden Koks nach dem Verkokungsprozeß verarbeitbar zu machen, werden im Naßlöschturm große Wassermassen durch Sprühsysteme auf den Koks gesprüht. Durch das Verdampfen des Wassers werden Staub und Koksgries-Parikel im entstehenden Dampf/Luftgemisch in einer weit sichtbaren "Dampffahne" an die Atmosphäre abgegeben. Neben den zu verzeichnenden Wasserverlusten sind besonders die Umweltbelastungen Staub und Wärme zu bemängeln.

Eine Abwärmenutzung schied bislang bei der Naßkühlung aus Kostengründen aus. Die im glühenden Koks enthaltende Wärme nutzen Koks- Trockenkühlanlagen aus. Hier ist das Kühlmedium ein Inertgas, welches über Wärmetauscher die Abwärme an einen Sekundärkreis abgibt. Z. B. zur Verstromung der Abwärme über Dampfturbinen. Diese Kokstrockenanlagen sind jedoch relativ teuer. Stückkosten ca. 130 Mio. DM für eine Anlage mit 1,5 Mio. t/a Kokseinsatz. Abwärmeleistung ca. 70-80 MW im Hochtemperaturbereich.

Aus vorstehenden Gründen haben sich solche Trockenanlagen bislang leider noch nicht im gewünschten Maße durchsetzen können. Die nachstehende Erfindung zeigt eine preiswerte Möglichkeit zur Verbesserung bestehender oder neu zu bauender Naßlöschtürme/Anlagen im Niedertemperaturbereich.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kokslöschwagen und der Kühlvorgang/Löschturm verändert werden.

Löschturm Istzustand: Bild

Der Löschturm weist üblicherweise Wassertanks im oberen Drittel des Turms auf. Von diesen werden die Sprühsysteme beaufschlagt, so daß das Kühlwasser wie in einer Dusche auf den glühenden Koks gesprüht wird. Der Kokswagen gelangt durch ein Eingangs- und/oder Ausgangstor in den Löschturm. Das Tor/die Tore bleiben während des Löschvorganges offen. Das überschüssige nicht verdampfte Wasser wird in einem Auffangbecken gesammelt. Hier setzt sich der Staub/Koksgries ab. Das gereinigte Wasser wird für den nächsten Kühlvorgang auf den Turm gepumpt. Das verdampfte Wasser sowie die durch die Thermik mitgerissene Luft wird ungenutzt an die Atmosphäre abgegeben.

Sollzustand: Bild

Der (durch vorstehende Verbesserungen) veränderte Kokslöschwagen wird durch schließbare Tore in den Turm gebracht. Die Tore werden geschlossen, um den eintretenden Luftstrom während des Kühlens so klein als möglich zu halten. Der sich bei der Kühlung bildende Dampf wird in einer inneren konzentrsichen runden oder polygonen Röhre nach oben geleitet. Wärmeaustauscher in dieser Röhre bieten die Möglichkeit einer Abwärmenutzung. Der am oberen Teil der Röhre austretende Dampf (Schwaden) wird durch Wassersprühsysteme niedergeschlagen. Das Wasser und der im Wasser befindliche Staub rinnen an der Innenröhre herab. Am unteren Ende erfolgt durch entsprechende Auffang- und Reinigungseinrichtungen die Säuberung und Rückführung des Kühlwassers. Dieses Kühlwasser ist temperiert und bietet eine weitere Möglichkeit einer Abwärmenutzung. Es besteht weiterhin die Möglichkeit eine zweite Röhre über der ersten zu installieren um z. B. die Strömungsgegebenheiten zu verbessern. Die Röhrenkonstruktion(en) bietet die Unterbringung technischer Verbesserungen und eine Zugänglichkeit der Anlage im oberen Teil.

- Tropfenfänger
- Venturidüse
- Reinigungseinrichtungen für Röhren und Wärmetauscher
- Sprühsysteme
- Reparaturkabine
- Umlenkeinbauten bzgl. eines verbesserten Strömungsverhaltens
- Einbauten von Wärmetauschern
- Einbauten von Sprühsystemen
- Kombinationen der einzelnen Bauteile untereinander
- Auffangeinrichtungen für das zurücklaufende Kühlwasser
- Reinigungsanlagen für das zurücklaufende Kühlwasser
- Anpassung an das sich verändernde spez. Volumen des Dampfes
- und andere.

Kokslöschwagen Istzustand: Bild

Bislang wird der glühende Koks in den Kokslöschwagen gedrückt. Im Wagen liegt er als Schüttgut entsprechend der Wagengeometrie ohne eine für den Löschvorgang günstige große Oberfläche zu bieten. Durch das Auftreffen des Kühlwassers auf der Oberfläche des Schüttgutes wird das Wasser sofort verdampft und reißt durch den sich bildenden thermischen Auftrieb große Luftmassen und dadurch auch große Staubmassen mit sich. Zur Abwärmenutzung ist ein Luft/Dampfgemisch nicht vorteilhaft.

Sollzustand: Bild

Vorgenannte Nachteile werden durch eine Neugestaltung des Kokswagen Koksaufnahmebett vermieden. Eine Wagengeometrie des Bettes mit einer vergrößerten Koks- Oberfläche und einer im Innern des Schüttgutes liegenden Kühllanze bieten nachstehende Vorteile.

- Verbesserte Heranbringung des Kühlwassers an den Koks
- Verbesserte Wasser-Dosierungsmöglichkeit
- Gleiche Strömungsrichtung Wasser/Dampf/Abwärme
- Verminderte Staubentwicklung: Filterwirkung Koks
- Vergleichmäßigung des Kühlvorganges
- Verlängerung der Kühlzeit-Abwärmenutzungsmöglichkeit

Der ursprüngliche Gedanke: "kontinuierliche Dampferzeugung mit Abwärmenutzung" läßt mannigfaltig konstruktive Varianten zu.

Aufgrund der aggressiven Abgase/Dämpfe ist die Werkstoffwahl von besonderer Bedeutung.

Die gewonnene Abwärme kann in der Kokerei eingesetzt werden, z. B. zur Erwärmung des Wassers zur Kohlekuchenherstellung oder zur Erzeugung von Fernwärme.

Die Erfindung bietet eine wirtschaftliche Lösung, gerade im Bereich einer Nachrüstung bestehender Kokslöschanlagen. Darüber hinaus ist sie in anderen, hier nicht genannten Branchen ebenso einsetzbar.

Überschlägige Berechnung des Abwärmepotentials
Abnahmen
Koksproduktion
1,3 Mio. t/a
Betriebszeit	8760 h/a rund um die Uhr
Größenordnung der stündlichen Koksleistung	ca. 150 t/h
Temperatur Koks	1100°C
Abkühlung auf	200°C
Wärmeinhalt Koks	ca. 250 000 MJ/h (für 150 t Koks)
	ca. 60 Gcal/h (für 150 t Koks)
	ca. 70 MW (für 150 t Koks)
Anlagen-Wirkungsgrad	60%
Betriebszeit, Winter/Jahr	7/12
Wärmepreis	20 DM/MWh

Abwärmepotential

Q = 70 MW × 0,6 × 7/12 × 8760h/a (MWh/a)
Q = 214 620 MWh/a
Q = ca. 215 000 MWh/a

Einsparkapital

E = 215 000 MWh/a × 20 DM/MWh
E = 4,3 Mio. DM/a
(ca. 7 Mio. DM/a bei ganzjähriger Verwertung)

Fig. 1
Istzustand der üblichen Naß-Kokslöschung:

1 Löschwasser
2 Kokswagen mit glühendem Koks
3 Dampf/Luftgemisch

Fig. 2
Sollzustand Kokslöschwagen:

1 Kokslöschwagen
2 Koks
3 Löschwasser Zufuhr von unten
4 Löschwasser Düsen
5 Lochblech-Abdeckblech
6 Auswurf (Koks, ist bekannt)
7 Dampf/Luftgemisch

Fig. 3
Bekannter Löschturm:

1 Löschturm
2 Wasserbehälter (Tank)
2 Ständerung Wasserbehälter
3 Löschwasser-Lanze mit Sprühdüsen
4 Löschwasser-Pumpe
5 Löschwasserleitung
6 Löschwasser
7 Schlamm
8 Löschwasserbecken
9 Löschwasserzuleitung
10 Eingangs/Ausgangstür
11 Koks-Löschwagen
12 Koks
13 Bahnschwellen mit Schienen
14 Wasserdampf/Luftgemisch Schwaden

Fig. 4
Neuer Löschturm:

1 Löschturm
2 Wasserbehälter (Tank)
2 Ständerung Wasserbehälter
3 Löschwasser-Lanze mit Sprühdüsen
4 Löschwasser-Pumpe
5 Löschwasserleitung
6 Löschwasser
7 Schlamm
8 Löschwasserbecken
9 Löschwasserzuleitung
10 Eingangs/Ausgangsrüt
11 Koks-Löschwagen
12 Koks
13 Bahnschwellen mit Schienen
14 Wasserdampf/Luftgemisch Schwaden
15 Innere Röhre
16 Verschließbare Eingangs/Ausgangstür
17 Tropfenfänger
18 Reinigungseinrichtung Tropfenfänger
19 Wärmetauscher
20 Ausgangsöffnungen für aufsteigende Schwaden
21 Öffnung für Reinigungsvorrichtung Wärmetauscher
22 Sprühdüsen seitlich
23 Sprühdüsen oben
24 Reinigungslanze für Wärmetauscher
25 Löschturmdeckel
26 Reinigungslanzen-Kopf
27 Löschwasserzuführung
28 Löschwasserpumpe
29 Leiter zur Begehung
30 Löschwasserzuführung zu Kokslöschwagen
31 Auffangrinne mit Gefälle zur Selbstentleerung
32 Zuleitung zu Filter
33 Filter
34 Wasserzuführung zu weiteren Abwärmenutzungssystemen
35 Frischwasserzuführung

Claims

1. Naßlöschverfahren mit Abwärmenutzung, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgeschlossene Kammer gebildet wird, welche den Lufteintrag während der Naßlöschung minimiert. Möglichkeiten der Einbringung des Kühlgutes durch Tore, Türen etc.

2. Naßlöschverfahren mit Abwärmenutzung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlvorgang von einem Stoßbetrieb in einen kontinuierlichen Kühlvorgang gewandelt wird.

3. Naßlöschverfahren mit Abwärmenutzung, dadurch gekennzeichnet, daß in bestehende Anlagen eine oder mehrere runde oder polygone Röhren konzentrisch oder asymmetrisch eingebaut werden.

4. Naßlöschverfahren mit Abwärmenutzung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Röhren technisch modifizierbar sind als:
Venturidüse,
Dampfaustrittsstutzen/Dampfpfeife,
Verdrängungskörper/um eine für den Kühlprozeß günstige Geometrie herzustellen. In Einklang mit einer bestehenden Hülle oder mit einer neuen Hülle,
Wärmetauscher an sich. Modifizierbar durch Wärmetauscher innen und/oder außen,
Kühlwasserabfluß-System,
Kühlwasserreinigungssystem/Möglichkeit der Ablagerung Staub/Schlamm,
mit begehbarem Dach,
Kombinationen vorstehender Eigenschaften miteinander,
zusätzlicher Feuchtigkeitsschutz gegenüber einer bestehenden Hülle (welche früher die Gelegenheit zum Austrocknen hatte),
Befestigungskörper für:
Tropfenfängervorrichtung,
Reinigungsvorrichtung,
Tragegerüst,
Montagegerüst,
Reparaturstege/Begehungsstege,
Wärmetauscher innen und/oder außen liegend,
Kühlsysteme innen und/oder außen liegend,
Rußbläser/Reinigungseinrichtung für Wärmetauscher,
Wasserauffangrinnen/ Staub/Schlamm.

5. Naßlöschverfahren mit Abwärmenutzung, dadurch gekennzeichnet, daß bestehende Naßlöschtürme, oder neue nach dem geschilderten Prinzip erstellte Anlagen, mit einem Deckel versehen werden,
dadurch gekennzeichnet, daß dieser Deckel bzw. Dach technisch modifizierbar ist als Befestigung für:
Kühlsysteme,
Umlenkbleche/Einbauten um eine günstige Strömung zu erzielen,
Einstiege/Reparatur-Zugänge,
Überdruckventile,
Zuführung für Rohrleitungen,
Pumpen etc.,
Reinigungssyteme.

6. Naßlöschverfahren mit Abwärmenutzung, dadurch gekennzeichnet, daß Einbauten zur Niederschlagung des Luft/Dampfgemisches (Kondensierungsmöglichkeiten) mit entsprechender Ableitung des Niederschlagwassers,
als Tropfenfänger Blech (Kunststoff oder ähnlich) Pakete,
als Evaparator (Schwamm oder ähnlich),
dadurch gekennzeichnet, daß diese Einbauten
reinigbar sind,
verstellbar sind/um eine variable Nebelkammer (mit der äußeren und inneren Hülle) zu bilden,
um verschiedene Neigungen einnehmen zu können,
begehbar sind,
Staubfänger sind.

7. Naßlöschverfahren mit Abwärmenutzung, dadurch gekennzeichnet, daß der sich durch (Einbauten: innere Röhre) sich bildende Raum, die Nebelkammer in der der Dampf durch Wassereindüsung niedergeschlagen wird, modifizierbar ist durch:
zusätzliche Wassersysteme (Kühlsysteme),
Einbauten/Umlenkbleche,
Reinigungssysteme.

8. Naßlöschverfahren mit Abwärmenutzung, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlwasser im Kreis geführt wird,
das Kühlwasser zur Wärmerückgewinnung dient,
das Kühlwasser gereinigt wird,
das Kühlwassersystem einer bestehenden Anlage integrierbar ist,
der aus dem Kühlwasser gewinnbare Staub/Schlamm wieder einsetzbar/verbrennbar oder für sonstige Zwecke verwendbar ist.

9. Naßlöschverfahren mit Abwärmenutzung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlwagen (einer bestehenden Anlage) modifiziert wird oder ein neuer Wagen (Behältnis):
eine vergrößerte Kühlungsoberfläche zu bieten,
eine Kühlung von unten anstatt von oben zu bieten,
eine Kühlung auch von der Seite möglich ist,
eine Kühlung mittels einer Lanze etc. im Kühlgut möglich ist,
eine Umrüstung bestehender Kühlwagen möglich ist,
eine Filterwirkung des Koks bzgl. einer Staubemission gegeben ist,
kontinuierliche Kühlung ermöglicht wird,
eine Gleichrichtung: Thermik, Auskühlung Koks, Wassereintritt erreicht wird.