EP0036073A2 - Cooler for the dry cooling of coke - Google Patents
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- C10B39/00—Cooling or quenching coke
- C10B39/02—Dry cooling outside the oven
Definitions
- the invention relates to a cooler for dry coke cooling, the upper part of which has a prechamber extending into the area below the exhaust line for the gaseous cooling medium.
- cooler designs For coca dry cooling, cooler designs have been known for a long time, in which the gaseous cooling medium is drawn off from the upper part of the cooler via an annular channel embedded in the masonry of the cooler lining.
- the disadvantages of this embodiment can be seen above all in the fact that a large number of complicated stone shapes are required for the lining of the ring channel in the radiator lining and that, overall, an extraordinarily large amount of refractory lining material is required for such an embodiment.
- damage to the refractory lining almost always occurred, which in this embodiment can be repaired hardly or only with great difficulty and with a considerable expenditure of time and material .
- the prechamber as well as the upper part and the lower part of the cooler can lie on a common central axis in a manner known per se.
- the upper part of the cooler can be arranged eccentrically with respect to the antechamber and the lower part of the cooler, the center axis of the upper part being offset in the direction of the exhaust nozzle.
- the annular space 3 located between the prechamber 1 and the upper part 8 of the cooler is arranged concentrically with respect to the center axis of the cooler.
- the prechamber 1 has a conical taper in the area of the discharge nozzle 2 for the gaseous cooling medium, as a result of which the free cross section of the annular space 3 is correspondingly enlarged. This is important because the hot gases - rising from the lower part 4 of the cooler - collect in the annular space 3 before they reach the discharge line 2 for the gaseous cooling medium via the discharge pipe 2.
- the jacket 5 of the pre-chamber 1 is made of refractory material and has on the outside in the lower part of the webs 6, which also consist of refractory material. These are evenly distributed over the entire circumference of the prechamber 1 and connect the prechamber 1 to the radiator jacket 7 of the lower part 4 of the radiators.
- the webs 6 have a double function: on the one hand, they serve to support the antechamber 1 and, on the other hand, they make the flow of the hot gases rising from the lower part 4 of the cooler more uniform, so that they can better cover the entire cross section of the Distribute annulus 3.
- the sliding joint 9 is provided between the upper part 8 and the lower part 4 of the cooler and the sliding joint 10 is provided between the prechamber 1 and the upper part 8 of the cooler.
- the cooler does not have the same outer diameter over the entire height. Rather, the outer diameter of the lower part 4 is adapted to the inner diameter of the upper part 8, so that when the cooler heats up, the lower part 4 can freely grow along the sliding joint 9 into the upper part 8.
- the sliding joint 10 is also provided between the antechamber 1 and the upper part 8, the upper part 8 does not need to change its position to the same extent as the lower part 4.
- the situation is of course analogous even when cooling, if the lower part 4 and thus the pre-chamber 1 can also be subjected to shrinkage.
- the formation of the sliding joints can take place in the manner known from hot-water heater designs.
- FIG. 2 The embodiment shown in Fig. 2 largely coincides with the embodiment in Fig. 1, with matching reference signs of course have the same meaning.
- the upper part 8 of the cooler is arranged eccentrically, with the central axis of the upper part 8 being offset somewhat in the direction of the exhaust nozzle 2 relative to the central axis of the prechamber and the lower part 4.
- This eccentric arrangement of the upper part 8 results in the free cross section in the annular space 3 enlarged to the discharge nozzle 2.
- the construction in FIG. 2 shows a different embodiment of the webs 6 than in FIG. 1. In this case, the webs 6 are pulled further up and also lie on the radiator jacket 7. This embodiment of the webs 6 enables the prechamber 1 to be supported even better.
- Fig. 3 shows finally a section along the line A -A 'in Fig. 2, but only one half of the section is shown due to the given symmetry.
- This figure clearly shows the eccentric arrangement of the upper part 8 and the circular layout of both the cooler and the prechamber.
- the reference numbers here also match those of the other figures.
- the hatched areas in the illustrations each represent the parts that are made of deuerfestem material. It has been shown that when using the construction according to the invention, about 30% of the previously required requirement for refractory material can be saved.
- the arrangement of the sliding joints 9 and 10 according to the invention also greatly reduces the susceptibility of the cooler to repairs due to stress and expansion cracks in the refractory material. If, contrary to expectations, damage occurs to the refractory material, it can be repaired relatively easily and at a relatively low cost because of the relatively simple construction of the cooler and the fact that only a relatively small number of stone shapes are required for the radiator lining .
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Abstract
Dieser Kühler weist in seinem Oberteil (8) eine Vorkammer (1) mit einer Verjüngung auf. An der Aussenseite der Vorkammer (1) sind über den gesamten Umfang gleichmässig verteilt Stege (6) angebracht, die die Vorkammer (1) mit dem Kühlermantel (7) verbinden. Ausserdem sind zwischen dem Oberteil (8) und dem Unterteil (4) des Kühlers sowie zwischen der Vorkammer (1) und dem Oberteil (8) des Kühlers Gleitfugen (9;10) vorgesehen.This cooler has a prechamber (1) with a taper in its upper part (8). On the outside of the prechamber (1) there are webs (6) which are uniformly distributed over the entire circumference and connect the prechamber (1) to the radiator jacket (7). In addition, sliding joints (9; 10) are provided between the upper part (8) and the lower part (4) of the cooler and between the prechamber (1) and the upper part (8) of the cooler.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kühler für die Koks-Trockenkühlung, der in seinem Oberteil eine sich bis in den Bereich unterhalb der Abzugsleitung für das gasförmige Kühlmedium erstreckende Vorkammer aufweist.The invention relates to a cooler for dry coke cooling, the upper part of which has a prechamber extending into the area below the exhaust line for the gaseous cooling medium.
Für die Koka-Trockenkühlung sind bereits seit längerer Zeit Kühlerkonstruktionen bekannt, bei denen der Abzug des gasförmigen Kühlmediums aus dem oberen Teil des Kühlers über einen im Mauerwerk der Kühlerauskleidung eingelassenen Ringkanal erfolgt. Die Nachteile dieser Ausführungsform sind vor allem darin zu sehen, dass für die Ausmauerung des Ringkanals in der Kühleraus - kleidung eine Vielzahl komplizierter Steinformen erforderlich sind und dass insgesamt gesehen für eine derartige Ausführungsform auseerordentlich viel feuerfestes Auskleidungsmaterial erforderlich ist. Ausserdem traten bedingt durch die unterschiedliche Wärmedehnung zwischen dem inneren und dem äusseren Mantel des Kühlers beim Kaltfahren desselben fast immer Schäden an der feuerfesten Auskleidung auf, die sich bei dieser Ausführungsform kaum oder nur unter grössten Schwierigkeiten und mit einem erheblichen Aufwand an Zeit und Material reparieren lassen.For coca dry cooling, cooler designs have been known for a long time, in which the gaseous cooling medium is drawn off from the upper part of the cooler via an annular channel embedded in the masonry of the cooler lining. The disadvantages of this embodiment can be seen above all in the fact that a large number of complicated stone shapes are required for the lining of the ring channel in the radiator lining and that, overall, an extraordinarily large amount of refractory lining material is required for such an embodiment. In addition, due to the different thermal expansion between the inner and the outer jacket of the cooler when it was cold driven, damage to the refractory lining almost always occurred, which in this embodiment can be repaired hardly or only with great difficulty and with a considerable expenditure of time and material .
Es ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden, den Kühler mit einem als sogenannte Vorkammer dienenden ringförmigen Einbau zu versehen, der von oben frei in das Innere des Kühlers bis in den Bereich unterhalb der Abzugsleitung für das gasförmige Kühlmedium hineinragt. Eine derartige Ausführungsform ist beispielsweise in Fig. 1 der DE-OS 27 00 783 abgebildet. Dabei bildet der von oben in den Kühler eingefüllte heisse Koks beim Auslaufen aus dem ringförmigen Einbau eine Aufböschung, durch die ein geschlossener Ringraum zwischen der Kühlerrinnenseite und der Auseenseite des ringförmigen Einbaus entsteht. Da sich in diesem Bereich auch der Anschluss der Abzugsleitung für das gasförmige Kühlmedium befindet, können die aus dem zu kühlenden Koks entweichenden heissen Gase über den Ringraum in die Abzugsleitung gelangen. Obwohl mit dieser Ausführungsform bereits eine gewisse Vereinfachung und Verbesserung gegenüber der weiter oben beschriebenen Konstruktion erreicht wird, ist auch die noch nicht völlig frei von Nachteilen.It has therefore already been proposed to install the cooler with an annular installation serving as a so-called prechamber to be provided, which freely projects from above into the interior of the cooler into the area below the exhaust line for the gaseous cooling medium. Such an embodiment is shown for example in Fig. 1 of DE-OS 27 00 783. The hot coke filled into the cooler from above forms an embankment as it emerges from the annular installation, through which a closed annular space is created between the cooler channel side and the outer side of the annular installation. Since the outlet line for the gaseous cooling medium is also located in this area, the hot gases escaping from the coke to be cooled can reach the outlet line via the annular space. Although a certain simplification and improvement over the construction described above is already achieved with this embodiment, it is also not yet completely free from disadvantages.
Der Erfrindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die zuletzt beschriebene Ausführungsform eines Kühlers für die Koks-Trokkenkühlung konstruktiv zu verbessern, wobei insbesondere folgende Punkte berücksichtigt werden sollen :
- 1.) Leichtere und sicherere Konstruktion mit einem geringeren Bedarf an feuerfestem Material.
- 2.) Herabsetzung der durch Wärmedehnung bedingten Reparaturanfälligkeit, insbesondere beim Heiss- und Kaltverfahren des Kühlers.
- 3.) Gute Verteilung des aus dem zu kühlenden Koks austretenden Gasstromes und damit günstige Beinflussung der Strömungeverhältnisse im Kühler allgemein.
- 1.) Lighter and safer construction with less need for refractory material.
- 2.) Reduction of the susceptibility to repairs due to thermal expansion, especially when the cooler is hot and cold.
- 3.) Good distribution of the gas stream emerging from the coke to be cooled and thus a favorable influence on the flow conditions in the cooler in general.
Der der Lösung dieser Aufgabe dienende Kühler ist erfindungsgemäss durch folgende Konstruktionsmerkmale gekennzeichnet :
- a) Die Vorkammer weist im Bereich der Abzugsleitung für das gasförmige Kühlmedium eine Verjüngung auf,
- b) an der Aussenseite der Vorkammer sind am unteren Ende über den gesamten Umfang gleichmässig verteilt Stege angebracht, die die Vorkammer mit dem Kühlermantel verbinden und
- c) zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Kühlers sowie zwischen der Vorkammer und dem Oberteil des Kühlern sind Gleitfugen vorgesehen.
- a) the prechamber has a taper in the area of the exhaust line for the gaseous cooling medium,
- b) on the outside of the antechamber are at the lower end evenly distributed over the entire circumference webs connecting the antechamber to the radiator jacket and
- c) Sliding joints are provided between the upper part and the lower part of the cooler and between the prechamber and the upper part of the cooler.
Die Vorkammer sowie der Oberteil und der Unterteil des Kühlers können dabei in an sich bekannter Weise auf einer gemeinsamen Mittelpunktsachse liegen. Es ist aber auch möglich, dass der Oberteil des Kühlers im Bezug auf die Vorkammer und den Unterteil des Kühlere exzentrisch angeordnet ist, wobei die Mittelpunkteachse des Oberteiles in Richtung auf den Abzugsstutzen versetzt ist. Diese Ausführungsform bietet, wie weiter unten gezeigt werden wird, zusätzliche Vorteile.The prechamber as well as the upper part and the lower part of the cooler can lie on a common central axis in a manner known per se. However, it is also possible for the upper part of the cooler to be arranged eccentrically with respect to the antechamber and the lower part of the cooler, the center axis of the upper part being offset in the direction of the exhaust nozzle. This embodiment offers additional advantages, as will be shown below.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemässen Konstruktion sollen nachfolgend an Hand der Abbildungen erläutert werden. Diese zeigen dabei nur jenen Teil des Kühlere, der für die Erläuterung der erfindungswesentlichen Konstruktionsmerkmale erforderlich ist. Nicht dargestellt sind dagegen das obere Ende des Kühlers mit der Aufgabevorrichtung für den zu kühlenden Koks sowie das untere Ende des Kühlers mit der Abzugsvorrichtung für den gekühlten Koks sowie dem Gaseintrittsstutzen. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass es sich um einen Kühler handelt, bei dem in an sich bekannter Weise der von oben aufgegebene zu kühlende Koks mit einem im Gegenstrom von unten nach oben aufsteigenden gasförmigen Kühlmedium behandelt wird. Selbstverständlich bestehen bezüglich der in der Abbildung nicht dargestellten Teile des Kühlers unterschiedliche Ausgestaltungsmöglichkeiten. Die Erfindung ist hierbei jedoch an keine spezielle Ausführungsform gebunden.Further details of the construction according to the invention will be explained below with reference to the figures. These only show that part of the cooler that is required to explain the design features essential to the invention. In contrast, the upper end of the cooler with the feed device for the coke to be cooled and the lower end of the cooler with the discharge device for the cooled coke and the gas inlet connection are not shown. However, it is assumed that it is a cooler in which, in a manner known per se, the coke to be cooled which is fed in from above is treated with a gaseous cooling medium which rises in countercurrent from the bottom up. Of course, there are different design options for the parts of the cooler that are not shown in the figure. However, the invention is not tied to any specific embodiment.
Die Abbildungen stellen hierbei im einzelnen folgendes dar :
- Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Kühlers, bei dem die Vorkammer sowie der Oberteil und der Unterteil des Kühlers auf einer gemeinsamen Mittelpunktsachse liegen,
- Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Kühlers, bei dem der Oberteil im Bezug auf die Vorkammer und den Unterteil exzentrisch angeordnet ist und
- Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A - A' der Fig. 2, wobei jedoch nur die eine Hälfte des Schnittes abgebildet ist.
- 1 shows a longitudinal section through an embodiment of the cooler, in which the prechamber and the upper part and the lower part of the cooler lie on a common center axis,
- Fig. 2 shows a longitudinal section through an embodiment of the cooler, in which the upper part is arranged eccentrically with respect to the antechamber and the lower part and
- Fig. 3 shows a section along the line A - A 'of Fig. 2, but only one half of the section is shown.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 ist der zwischen der Vorkammer 1 und dem Oberteil 8 des Kühlers befindliche Ringraum 3 im Bezug auf die Mittelpunktsachst des Kühlere konzentrisch angeordnet. Wie aus der Abbildung zu ersehen ist, weist die Vorkammer 1 im Bereich des Abzugsstutzens 2 für das gasförmige Kühlmedium eine konische Verjüngung auf, wodurch der freie Querschnitt des Ringraumes 3 entsprechend vergrössert wird. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil sich in dem Ringraum 3 die - aus dem Unterteil 4 des Kühlers aufsteigenden heissen Gase sammeln, bevor sie über den Abzugsstutzen 2 in die nicht dargestellte Abzugsleitung für das gasförmige Kühlmedium gelangen. Der Mantel 5 der Vorkammer 1 wird aus feuerfestem Material gebildet und weist an seiner Aussenseite im unteren Teil die Stege 6 auf, die ebenfalls aus feuerfestem Material bestehen. Diese sind gleichmässig über den gesamten Umfang der Vorkammer 1 verteilt und verbinden die Vorkammer 1 mit dem Kühlermantel 7 des Unterteiles 4 des Kühlern. Die Stege 6 haben dabei eine doppelte Funktion : Zum einen dienen sie der Abstützung der Vorkammer 1 und zum anderen wird durch sie eine Vergleichmässigung der Strömung der aus dem Unterteil 4 des Kühlers aufsteigenden heissen Gase erreicht, so dass sich diese besser über den gesamten Querschnitt des Ringraumes 3 verteilen.In the embodiment according to FIG. 1, the
Ein weiteres wesentliches Merkmal der erfidnungegemässen Konstruktion ist darin zu sehen, dass zwischen dem Oberteil 8 und dem Unterteil 4 des Kühlers die Gleitfuge 9 sowie zwischen der Vorkammer 1 und dem Oberteil 8 des Kühlers die Gleitfuge 10 vorgesehen ist. Das heisst, der Kühler besitzt in diesem Falle nicht über die gesamte Höhe den gleichen äusseren Durchmesser. Vielmehr ist hier der äussere Durchmesser des Unterteiles 4 dem inneren Durchmesser des Oberteils 8 angepasst, so dass beim Aufheizen des Kühlers der Unterteil 4 an der Gleitfuge 9 entlang frei in den Oberteil 8 hineinwachsen kann. Da ausserdem zwischen der Vorkammer 1 und dem Oberteil 8 noch die Gleitfuge 10 vorgesehen ist, braucht der Oberteil 8 seine Position nicht im entsprechenden Masse zu verändern wie der Unterteil 4. Analog sind die Verhältnisse natürlich auch bei einer Abkühlung, wenn der Unterteil 4 und damit auch die Vorkammer 1 einer Schrumpfung unterworfen werden. Die Ausbildung der Gleit- fugen kann dabei in der von Winderhitzerkonstruktionen bekannten Art und Weise erfolgen.Another essential feature of the construction according to the invention is the fact that the
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform stimmt weitgehend mit der Ausführungsform in Fig. 1 überein, wobei übereinstimmende Bezugs zeichen selbstverständlich die gleiche Bedeutung haben. Allerdings ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Oberteil 8 des Kühlers exzentrisch angeordnet, wobei die Mittelpunktsachse des Oberteiles 8 gegenüber der Mittelpunktsachse der Vorkammer und des Unterteiles 4 etwas in Richtung auf den Abzugsstutzen 2 versetzt ist. Durch diese exzentrische Anordnung des Oberteiles 8 wird der freie Querschnitt im Ringraum 3 zum Abzugsstutzen 2 hin vergrössert. Dadurch wird die gleichmässige Verteilung der aufsteigenden Gase auf die einzelnen Schlitze zwischen den Stegen 6 noch weiter verbessert. Weiterhin zeigt die Konstruktion in Fig. 2 eine andere Ausführungaform der Stege 6 als in Fig. 1. Die Stege 6 sind in diesem Falle weiter nach oben gezogen und liegen ausserdem auf dem Kühlermantel 7 auf. Durch diese Ausführungsform der Stege 6 kann eine noch bessere Abstützung der Vorkammer 1 erreicht werden.The embodiment shown in Fig. 2 largely coincides with the embodiment in Fig. 1, with matching reference signs of course have the same meaning. However, in the embodiment shown in FIG. 2, the
Fig. 3 zeigt echliesslich einen Schnitt entlang der Linie A -A' in Fig. 2, wobei allerdings wegen der gegebenen Symmetrie nur die eine Hälfte des Schnittes dargestellt ist. Man erkennt auf dieser Abbildung ganz eindeutig die exzentrische Anordnung des Oberteiles 8 sowie den kreisförmigen Grundriss sowohl des Kühlers als auch der Vorkammer. Selbstverstãndlich atimmen auch hier die Bezugszeichen mit denen der übrigen Abbildungen überein.Fig. 3 shows finally a section along the line A -A 'in Fig. 2, but only one half of the section is shown due to the given symmetry. This figure clearly shows the eccentric arrangement of the
Die Wirkungsweise des in den Abbildungen dargestellten Kühlen ist im Prinzip bereits weiter oben erläutert worden. Das heisst, es wird auch hier der zu kühlende Koks von oben in den Kühler eingefüllt, wobei er zunächst in die Vorkammer 1 gelangt. Beim Auslaufen aus derselben bildet der Koks eine Aufböschung, die den Ringraum 3 nach unten hin abschliesst. In diesem sammeln sich die aus dem Koks aufsteigenden heissen Gase, wobei - wie bereits festgestellt wurde - die Stege 6 für eine möglichst gleichmassige Gasverteilung sorgen. Der Abzug der Gase aus dem Ringraum 3 erfolgt über den Abzugsstutzen 2, an den sich die nicht mehr dargestellte Abzugsleitung anschliesst. Uber diese Leitung werden die heissen Gase zunächst einer geeigneten Wärmerückgewinnungseinrichtung zugeführt, um danach im abgekühlten Zustande erneut als Kühlmedium in den Unterteil des Kühlers eingeleitet zu werden.The principle of operation of the cooling shown in the figures has already been explained in principle above. This means that the coke to be cooled is also poured into the cooler from above, initially reaching the
Die schraffierten Flächen in den Abbildungen stellen jeweils die Teile dar, welche aus deuerfestem Material sind. Es hat sich gezeigt, dass bei Anwendung der erfindungsgemässen Konstruktion etwa 30 % des bisher üblichen Bedarfes an feuerfestem Material eingespart werden können. Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Gleitfugen 9 und 10 wird ausserdem die durch Spannungs-und Dehnungsrisse im feuerfesten Material bedingte Reperaturanfälligkeit des Kühlers stark herabgesetzt. Sollten trotzdem wider Erwarten Schäden am feuerfesten Material auftreten, so lassen sich dieselben wegen der verhältnismässig einfachen Konstruktion des Kühlers sowie auf Grund der Tatsache, dass nur eine relativ geringen Anzahl von Steinformen für die Kühlerauskleidung benötigt werden, verhältnismässig leicht und mit einem relativ geringen Kostenaufwand beheben.The hatched areas in the illustrations each represent the parts that are made of deuerfestem material. It has been shown that when using the construction according to the invention, about 30% of the previously required requirement for refractory material can be saved. The arrangement of the sliding
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