EP0085833B1 - Verfahren zur trockenen Kokskühlung und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur trockenen Kokskühlung und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens Download PDF

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EP0085833B1
EP0085833B1 EP83100160A EP83100160A EP0085833B1 EP 0085833 B1 EP0085833 B1 EP 0085833B1 EP 83100160 A EP83100160 A EP 83100160A EP 83100160 A EP83100160 A EP 83100160A EP 0085833 B1 EP0085833 B1 EP 0085833B1
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EP
European Patent Office
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cooling
coke
gas
process according
zone
Prior art date
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EP83100160A
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English (en)
French (fr)
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EP0085833A2 (de
EP0085833A3 (en
Inventor
Karl Prof. Dr. Rer. Nat. Hedden
Horst Dr. Schumacher
Kurt-Günther Prof. Dr. Beck
Wolfgang Dr. Rohde
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Bergwerksverband GmbH
Original Assignee
Bergwerksverband GmbH
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Publication date
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Publication of EP0085833A3 publication Critical patent/EP0085833A3/de
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Expired legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B39/00—Cooling or quenching coke
    • C10B39/02—Dry cooling outside the oven

Definitions

  • the invention relates to a method for dry coke cooling by means of a cooling gas containing water vapor and to an apparatus for performing this method.
  • Dry coke cooling has been a process that has been known for many decades, according to which the glowing coke expelled from the coke oven is filled into a cooling shaft, in which it is cooled by the inflowing inert gas. Consequently, such a shaft cooler works on the principle of a moving fixed bed in connection with the direct heat exchange between solid and gas in countercurrent.
  • the hot inert gas is usually used to generate steam in a tubular boiler. From DE-A-2 853 299 z. B.
  • a two-stage countercurrent coke cooling process in which a dry coke cooling is to be combined with the cleaning of the raw coking gas in such a way that an optimal cleaning of the raw coking gas takes place and a heat transfer gas of suitable, as uniform as possible, temperature is produced.
  • a raw coal degassing gas which contains steam, is used in the coking process. This process necessarily leads to a not inconsiderable burn-off of the hottest coke, but this is consciously accepted in view of the cleaning of the raw coal degassing gas by conversion of the methane, higher hydrocarbons and the tar contained in the raw gas.
  • DE-A-2 415 758 it is possible according to DE-A-2 415 758 to condense out the water vapor from the drying process from a cycle gas subsequently used for coke cooling in a method for drying and for preheating coking coal by means of the heat obtained in dry coke cooling in countercurrent to the coke.
  • This process is complex and requires two condensation stages.
  • the water vapor contained in the cooling gas can hardly be felt with regard to the burning of the coke; Typical burns are about 1% of the coke fed compared to about 0.5% when dry countercurrent cooling with inert gas.
  • cooling gas there are no special limits to the cooling gas; only at least a subset of the cooling gas contains water vapor and possibly similarly harmful gas components that promote the burning of coke.
  • a noticeable improvement in coke cooling is achieved according to the invention by a two-stage cooling process, whereby, according to a development of the invention, better use of the heat content of the coke is achieved by countercurrent cooling in the second stage; this means that the direct-current cooling in the first stage, which is more favorable in terms of burn-off, is coupled with the thermally more favorable counter-current cooling in the second stage.
  • the cooling gas - above all from the first cooling stage - can also be used for other purposes of providing energy beyond the thermal pretreatment of the coking coal (and of course also independently of it).
  • the coke cooling is forced, but only such small and finely sprayed amounts of water are used that neither significant coke burn-off takes place nor that a so-called wet quenching comparable amount of water is used.
  • Alternating in the sense of general usage means: alternating, i.e. repeated increasing and decreasing the spraying.
  • the cooling in the first stage contributes to the fact that the temperature range, which is particularly sensitive to the water gas reaction, takes place exclusively in the first stage with direct current cooling, i. H. that this temperature range is run through extremely quickly; on the other hand, the cooling in the first stage will generally hardly be operated below 700 ° C in order to be able to use the thermally more favorable countercurrent cooling to the greatest extent possible in the second stage.
  • the use according to the invention of the cooling gas discharged from the cooling container is particularly advantageous for the thermal pretreatment of coking coal in direct contact, that is, above all for drying and preheating coking coal; this achieves the thermally most favorable temperature coupling of the two methods.
  • a slight mixing of the two cooling gas circuits in the area of the interface will generally not be particularly damaging, especially since if necessary, the water vapor that may undesirably enter the first cooling stage (direct current cooling) can be condensed out before it is used again as cooling gas.
  • direct current cooling direct current cooling
  • a gas build-up normally occurs, which naturally buffers the two circulating media against one another - especially if the respective cooling gas discharge devices are sufficiently far apart.
  • the cooling container is divided by the coke lock into an upper and a lower zone for coke cooling, the area of the coke lock being a separate zone - functioning as a gas buffer - and the cooling gas discharge devices for the two cooling stages at the ends of the buffer zone are provided.
  • the coke lock can be designed according to the features of claims 9, 10 and / or 11; Here, moving parts are avoided and the coke travels through such a lock, which is always open, without being mechanically loaded excessively, continuously and without the risk of blockages. - By arranging both types of built-in parts one above the other, a gas buffer space preventing mixing of the two cooling gas systems is automatically created; it does not matter which of the two installation parts is the upper or lower one.
  • the separation of the cooling gas circuits on the Lock can be done according to the invention in that the inlet openings of the gas discharge devices are assigned to the built-in parts in the claimed manner. So it is advisable for both types of built-in parts - if one of them forms the lock alone - to provide separate upper and lower inlet openings for the upper and lower cooling gas circuit.
  • These inlet openings can, for. B. be provided nationwide in the form of a sieve; In the case of the upward-facing, conical installation part, it is particularly advisable to accommodate the inlet openings in the area of the cone tip (the cone can also be a hollow cone).
  • the truncated cone For the downward-facing, truncated cone-shaped installation part, inlet openings above or below the outer edge of the installation part are recommended, in each case on the cooling container, on which an annular gas collecting line can be provided for this purpose (the truncated cone can also be designed as a hollow truncated cone).
  • both installation parts together form the coke lock, they are preferably used as a hollow cone or truncated cone, in which - with respect to the cooling container on the undersides, the gas inlet openings for the lower cooling circuit and on the upper sides, the inlet openings for the upper cooling circuit are provided.
  • the internals can be double-walled or triple-walled, in order to implement area-wide inlet openings and to be able to conduct the gases which are collected in the spaces thus located within the internals separately.
  • a flushing gas device for the coke lock improves its gaseous buffering effect;
  • one or more gas inlet or gas outlet openings for purge gas which can optionally be circulated, are provided in the area of the coke lock.
  • Gas inlet or outlet openings, as described in connection with the built-in parts, are also fundamentally suitable for this. So z. B. the purge gas is not only passed across the coke stream through the coke lock, but also in or against the direction of the coke stream, for. B. between the opposite surfaces of the above-described installation parts.
  • Fig. 1, 1 denotes a cooling container, with any upper coke feed device 2 and any lower coke extraction device 3, as well as an upper cooling gas feeding device 4 and a lower cooling gas feeding device 5 and a middle cooling gas discharge device 6 (the latter does not necessarily have to be in the middle of the vertical cooling container expansion located, but at the point where there is approximately the same temperature of the cooling gas fed in from above or below).
  • the cooling gas discharge device 6 can, for. B. a ring line with several openings to the container wall.
  • the cooling container 1 has any cross-section and is traversed by the coke from top to bottom; the upper cooling zone is designated by 1a, the lower cooling zone by 1b and the zone in the area of the cooling gas discharge device is designated by 1.
  • the coke feed device 2 is designed as a simple downpipe; the same applies to the coke extraction device 3 and to the upper and lower cooling gas supply devices 4 and 5.
  • the cooling gas discharge device 6 comprises the pipes 6a and 6b with inlet openings 6c and 6d.
  • a coke lock 7 comprises an upwardly directed, cone-shaped built-in part 10 fastened with a space 8 to the inner wall 9 of the cooling container 1 and a downwardly directed, frustoconical built-in part 11 attached to the inner wall 9 with a central opening 13.
  • the inlet opening 6c is in the middle of the hollow-conical installation part 10 for the upward directed cooling gas flow of zone 1b; it is also possible to provide a plurality of openings 6c on the lower inner side of the built-in part 10 for a comprehensive cooling gas outflow, as indicated in FIG. 2b.
  • the inlet openings 6d are located on the outer edge 11 of the installation part 11, preferably in the cooling container wall.
  • the gas discharge device is arranged as a ring line around the cooling container 1.
  • a comprehensive cooling gas discharge is - according to that mentioned for the built-in part 10 - also possible in the manner of FIG. 2b by a double or triple-walled design of the hollow-cone-shaped built-in part 11.
  • a purge gas device 12 with a feed line 12a and a discharge line 12b in the area of the coke lock 7 can, according to FIG. B. operated in cross flow. However, it is also possible to carry out a flushing gas supply and disposal over the built-in parts 10 and 11.
  • FIG. 2b shows how a comprehensive gas supply or disposal can be implemented on the built-in parts.
  • a gas supply or disposal device can also be provided only on the top and bottom of the installation part. Accordingly, one of the two perforated areas is missing (as not shown in FIG. 2b).
  • openings for the gas supply and disposal should be designed according to their size, shape and possibly also alignment so that no coke particles can penetrate or lay them.
  • the built-in parts as is not shown in more detail in FIG. 2a — need not necessarily be designed as a hollow cone or a hollow truncated cone, and they can be arranged in the cooling container 1 in different numbers and / or in succession.
  • the two-stage procedure in a device according to FIG. 2a means that steam-free cooling gases can also be used in the upper cooling zone, as a result of which the coke burn-off is reduced even further without the coke lock to be recommended in this case being technically, procedurally and in terms of investment particularly expensive. - If you do not use the coke lock, you have to put up with different cooling gas in both stages that mixing occurs in the gas discharge device, which makes a recycle of the gases more expensive.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur trockenen Kokskühlung mittels eines Wasserdampf enthaltenden Kühlgases sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
  • Die trockene Kokskühlung ist ein seit vielen Jahrzehnten bekanntes Verfahren, nach dem der aus dem Koksofen ausgestoßene, glühende Koks in einen Kühlschacht gefüllt wird, in dem er durch aufströmendes Inertgas abgekühlt wird. Folglich arbeitet ein derartiger Schachtkühler nach dem Prinzip eines bewegten Festbettes in Verbindung mit dem direkten Wärmeaustausch zwischen Feststoff und Gas im Gegenstrom. Das heiße Inertgas wird gewöhnlich zur Dampferzeugung in einem Röhrenkessel genutzt. Aus der DE-A-2 853 299 ist z. B. ein Verfahren und eine Vorrichtung zur einstufigen Trockenlöschung von Koks mit einem Inertgas bekannt, bei welchem zur Erzielung einer konstanten Temperatur am Kühlgasaustritt an der Löschkammer im Falle von Betriebsstörungen die fuhlbare Wärme des in einer der,Löschkammer vorgeschalteten Vorkammer ruhenden Kokses dadurch herangezogen wird, daß auch die Vorkammer im Gleich- oder Gegenstrom mit dem Inertgas durchspült und die beiden Kühlgasströme anschließend vereint werden. - Auf teures Inertgas kann hier also nicht verzichtet werden.
  • In neuerer Zeit wurde vorgeschlagen, den so erzeugten, hochgespannten Dampf zur Vorerhitzung von Kokskohle zu verwenden. Eine solche Prozeßkopplung zwischen Kokstrockenkühlung und.-vorerhitzung stellt eine sinnvolle Energieverwertung dar; es bestehen aber noch keine hierfür geeigneten Verfahren und Vorrichtungen.
  • Nach allgemein vorherrschender Meinung läßt sich die Kokstrockenkühlung und die Vorerhitzung von Kokskohle nicht im direkten Wärmeaustausch zwischen der Kokskohle und dem Koks mit ein und demselben Kreislaufmedium betreiben, weil die Brüden aus einer Vorerhitzungsanlage bei der Kokskühlung unzulässig hohe Abbrandverluste aufgrund der Wassergasrekation verursachen würden. Daher wird eine Unterteilung des Kreislaufmediums Vorgeschlagen, bei der - wie erwähnt - Inertgas für die trockene Kokskühlung verwendet wird und dieses einem Wärmeaustauscher das z. B. wasserdampfhaltige Kreislaufmedium für die Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle aufheizt.
  • Aus der DE-A-3 000 808 ist ein zweistufiges Gegenstromkokskühlverfahren bekannt, bei dem eine trockene Kokskühlung derart mit der Reinigung des Verkokungsrohgases kombiniert werden soll, daß eine optimale Reinigung des Verkokungsrohgases erfolgt und ein Wärmeträgergas geeigneter, möglichst gleichmäßiger, Temperatur entsteht. Hierzu wird in der ersten (heißesten) Stufe ein dem Verkokungsprozeß eigenes Kohleentgasungsrohgas, das Wasserdampf enthält, verwendet. Bei diesem Prozeß tritt zwingendermaßen ein nicht unerheblicher Abbrand des heißesten Kokses auf, was aber im Hinblick auf die dabei bewirkte Reinigung des Kohleentgasungsrohgases durch Umsetzung des Methans, höherer Kohlenwasserstoffe sowie des im Rohgas enthaltenden Teeres, bewußt in Kauf genommen wird.
  • Allen bisher vorgeschlagenen Verfahren haftet der Nachteil des hohen Bauaufwandes und/oder des schlechten Wärmeüberganges auf der Wärmeverbraucherseite an, mit allen sich daraus ergebenden Konsequenzen für die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der Verfahren:
    • 1. Zwei getrennte Wärmeübertragungs-Kreisläufe zwischen dem zu kühlenden Medium und dem zu erwärmenden Medium sind kostenintensiv und verringern das treibende Temperaturgefälle.
    • 2. Indirekte Vorerhitzungsverfahren für Kokskohle haben nur eine geringe Leistung, weil der Wärmeübergang zwischen Heizfläche und dem Feststoff - der Kohle - gering ist. Würde ein indirekt arbeitender Kohle-Vorerhitzer auf der wärmeführenden Seite mit heißem Inertgas betrieben, müßte (zusätzlich zum schlechten Wärmeübergang auf der Kohleseite) noch ein schlechter Wärmeübergang auf der Gasseite in Kauf genommen werden.
  • Allenfalls ist es gemäß der DE-A-2 415 758 möglich, bei einem Verfahren zum Trocknen und zur Vorerhitzung von Kokskohle mittels der bei der trockenen Kokskühlung im Gegenstrom zum Koks gewonnenen Wärme den Wasserdampf aus dem Trocknungsprozeß aus einem nachfolgend zum Kokskühlen verwendeten Kreislaufgas auszukondensieren. Dieser Vorgang ist aufwendig und erfordert zwei Kondensationsstufen.
  • Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei denen die fühlbare Wärme des Kühlgases direkt an einen Wasserdampf enthaltenden Wärmeverbraucher abgegeben werden kann, ohne daß der zu kühlende Koks dabei wesentlich mehr abbrennt, als bei den bekannten Kokstrockenkühlungsverfahren.
  • Diese Aufgabe wird, hinsichtlich eines Verfahrens, gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1 und, hinsichtlich einer Vorrichtung, gemäß den Merkmalen eines der Patentansprüche 9 bis 11 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Überraschenderweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der im Kühlgas enthaltene Wasserdampf im Hinblick auf den Abbrand des Kokses kaum zu spüren; typische Abbrände sind dabei etwa 1% des zugeführten Kokses im Vergleich zu etwa 0,5% bei der trockenen Gegenstromkühlung mit Inertgas.
  • Hinsichtlich der Art, Menge und Temperatur des Kühlgases sind keine besonderen Grenzen gesetzt; lediglich enthält zumindest eine Teilmenge des Kühlgases Wasserdampf und ggf ähnlich schädliche Gaskomponenten, die den Koksabbrand fördern.
  • Eine spürbare Verbesserung der Kokskühlung wird erfindungsgemäß durch ein zweistufiges Kühlverfahren erzielt, wobei, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, eine bessere Nutzung des Wärmeinhaltes des Kokses durch eine Gegenstromkühlung in der zweiten Stufe erreicht wird; dadurch werden also die hinsichtlich des Abbrandes günstigere Gleichstromkühlung in der ersten Stufe mit der wärmetechnisch günstigeren Gegenstromkühlung der zweiten Stufe gekoppelt. Stets kann jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Kühlgas - vor allem aus der ersten Kühlstufe - auch über die thermische Vorbehandlung der Kokskohle hinaus (und natürlich auch unabhängig von ihr) zu anderen Zwecken der Energiebereitstellung dienen.
  • Durch die Merkmale des Patentanspruches 8 wird die Kokskühlung forciert, wobei aber nur derart geringe und fein aufgesprühte Wassermengen verwendet werden, daß hierdurch weder ein bedeutender Koksabbrand erfolgt, noch daß eine dem sogenannten nassen Löschen vergleichbar große Wassermenge Verwendung findet. Alternierend bedeutet dabei im Sinne des allgemeinen Sprachgebrauchs: abwechselnd, also wiederholtes Zu- und Abnehmen des Aufsprühens.
  • Sofern mit einer anderen Weiterbildung der zweistufigen Kokstrockenkühlung ausschließlich das Kühlgas der zweiten Stufe Wasserdampf enthält, während die erste Stufe z. B. mit Inertgas betrieben wird, verringert sich der Koksabbrand noch weiter - typischerweise auf 0,1 % des zugeführten Kokses. Schließlich beträgt die weiterhin vorgeschlagene Kühlung in der ersten Stufe auf Kokstemperaturen von unterhalb etwa 800°C dazu bei, daß der für die Wassergasreaktion besonders empfindliche Temperaturbereich ausschließlich in der ersten Stufe mit Gleichstromkühlung erfolgt, d. h. daß dieser Temperaturbereich außerordentlich schnell durchlaufen wird; andererseits wird man die Kühlung in der ersten Stufe in der Regel kaum unter 700° C betreiben, um in der zweiten Stufe die wärmetechnisch günstigere Gegenstromkühlung in möglichst großem Umfange nutzen zu können.
  • Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Verwendung des vom Kühlbehälter abgeführten Kühlgases zur thermischen Vorbehandlung von Kokskohle im direkten Kontakt, also vor allem zur Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle; hierdurch wird die wärmetechnisch günstigste Temperaturkopplung der beiden Verfahren erreicht.
  • Da bei der thermischen Vorbehandlung von Kokskohle anfallende Brüden Wasserdampf enthalten und sich auf einem für die trockene Kokskühlung geeigneten Temperaturniveau befinden, empfiehlt sich erfindungsgemäß ihre Verwendung als Kühlgas in dem erfindungsgemäßen Prozeß; demnach erübrigt sich einerseits die gesonderte Bereitstellung von Kühlgas und andererseits entfällt das lästige Problem der Brüdenbeseitigung weitgehend.
  • Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung zum Durchführen des in Rede stehenden Verfahrens können sämtliche vorbeschriebenen Verfahrensvorschläge realisiert werden. Hierbei ist es z. B. möglich, durch eine Schnittstelle im Kühlbehälter in Form einer Koksschleuse getrennte Kühlgaskreisläufe für die Gleichstrom- und Gegenstromkühlung zu verwirklichen; hierbei werden demgemäß zwei Kühlgasabführeinrichtungen, nämlich oberhalb und unterhalb der Schnittstelle, benötigt und die eingesetzten Kühlgase können unterschiedliche Temperaturen und/oder Gaszusammensetzungen aufweisen. Die Koksschleuse kann durch eine Engstelle oder besondere Leitbleche innerhalb des Kühlsbehälters realisiert werden, so daß der Koks diesen ohne allzu große Behinderungen durchwandern kann, insbesondere sind keine beweglichen Teile hierzu notwendig. Eine geringfügige Vermischung der beiden Kühlgaskreisläufe im Bereich der Schnittstelle wird in der Regel nicht sonderlich schädlich sein, zumal man im Bedarfsfalle den eventuell unerwünscht in die erste Kühlstufe (Gleichstromkühlung) gelangenden Wasserdampf auskondensieren kann, bevor eine erneute Einsetzung als Kühlgas stattfindet. Außerdem entsteht bei unterschiedlichen Strömungsrichtungen des Kühlgases in der ersten und zweiten Kühlstufe im Bereich der Schnittstelle (Koksschleuse) normalerweise ein Gasstau, der in natürlicher Weise die beiden Kreislaufmedien gegeneinander abpuffert - vor allem dann, wenn die jeweiligen Kühlgasabführeinrichtungen hinreichend weit voneinander entfernt sind.
  • Der Külbehälter wird - entsprechend den zwei Kühlstufen - durch die Koksschleuse in eine obere und eine untere Zone für die Kokskühlung unterteilt, wobei der Bereich der Koksschleuse eine eigene - als Gaspuffer fungierende - Zone darstellt und die Kühlgasabführeinrichtungen für die beiden Kühlstufen an den Enden der Pufferzone vorgesehen sind.
  • Die Koksschleuse kann erfindungsgemäß nach den Merkmalen der Ansprüche 9, 10 und/oder 11 ausgeführt sein; hierbei werden bewegliche Teile vermieden und der Koks durchwandert eine solche - stets offenstehende - Schleuse, ohne über Gebühr mechanisch belastet zu werden, kontinuierlich und ohne die Gefahr von Verstopfungen. - Durch Übereinanderanordnen beider Arten von Einbauteilen entsteht zwischen diesen automatisch ein Vermischungen beider Kühlgassysteme verhindernder Gaspufferraum; hierbei kommt es nicht darauf an, welches der beiden Einbauteile das obere bzw. untere ist.
  • Die Trennung der Kühlgaskreisläufe an der Schleuse kann erfindungsgemäß dadurch erfolgen, daß die Einlaßöffnungen der Gasabführeinrichtungen den Einbauteilen in der beanspruchten Weise zugeordnet werden. So empfiehlt sich für beide Arten von Einbauteilen - sofern jeweils eines von diesen allein die Schleuse bildet - an ihrer Ober- und Unterseite getrennte Einlaßöffnungen für den oberen bzw. unteren Kühlgaskreislauf vorzusehen. Diese Einlaßöffnungen können z. B. flächendeckend in Form eines Siebes vorgesehen sein; bei dem aufwärtsgerichteten, kegelförmigen Einbauteil empfiehlt sich besonders die Unterbringung der Einlaßöffnungen im Bereich der Kegelspitze (der Kegel kann auch ein Hohlkegel sein). Für das abwärtsgerichtete, kegelstumpfförmige Einbauteil empfehlen sich Einlaßöffnungen oberhalb oder unterhalb des äußeren Randes des Einbauteiles, jeweils am Kühlbehälter, an dem hierfür eine ringförmige Gassammelleitung vorgesehen sein kann (auch der Kegelstumpf kann als Hohlkegelstumpf ausgebildet sein).
  • Wenn beide Einbauteile gemeinsam die Koksschleuse bilden, werden sie bevorzugt als Hohlkegel bzw. Hohlkegelstumpf verwendet, bei denen - in bezug auf den Kühtbehätteran den Unterseiten die Gaseinlaßöffnungen für den unteren Kühlkreislauf und an den Oberseiten die Einlaßöffnungen für den oberen Kühlkreislauf vorgesehen sind. - Die Einbauten können doppel-oder dreiwandig sein, um flächendeckende Einlaßöffnungen zu realisieren und die Gase, die sich in den so innerhalb der Einbauten befindenden Räumen sammeln, getrennt voneinander führen zu können.
  • Eine erfindungsgemäße Spülgaseinrichtung für die Koksschleuse verbessert deren gasmäßige Pufferwirkung; hierfür sind im Bereich der Koksschleuse ein oder mehreren Gaseinlaß- bzw. Gasauslaßöffnungen für Spülgas, welches ggf. im Kreislauf geführt werden kann, vorgesehen. Hierfür eignen sich grundsätzlich auch Gaseinlaß- bzw. -auslaßöffnungen, wie sie im Zusammenhang mit den Einbauteilen beschrieben wurden. So kann z. B. das Spülgas nicht nur quer zum Koksstrom durch die Koksschleuse geleitet werden, sondern auch in oder gegen die Richtung des Koksstromes, z. B. zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen von den vorbeschriebenen Einbauteilen.
  • Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Zeichnung.
  • In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1 eine Prinzipskizze der Kühlvorrichtung
    • Fig. 2a einen Längsschnitt durch den Kühlbehälter gemäß Fig. 1
    • Fig. 2b einen vergrößerten Ausschnitt eines Schleuseneinbauteiles gemäß Fig. 2a
  • In Fig. 1 ist mit 1 ein Kühlbehälter bezeichnet, mit einer beliebigen oberen Koksaufgabeeinrichtung 2 und einer beliebigen unteren Koksabzugseinrichtung 3 sowie einer oberen Kühlgasaufgabeeinrichtung 4 und einer unteren Kühlgasaufgabeeinrichtung 5 und einer mittleren Kühlgasabführeinrichtung 6 (letztere muß sich nicht zwangsläufig in der Mitte der vertikalen Kühlbehälterausdehnung befinden, sondern an der Stelle, an welcher etwa Temperaturgleichheit des von oben bzw. unten aufgegebenen Kühlgases herrscht). Die Kühlgasabführeinrichtung 6 kann z. B. eine Ringleitung mit mehreren Durchbrechungen zur Behälterwandung sein.
  • Der Kühlbehälter 1 hat einen beliebigen Querschnitt und wird von oben nach unten vom Koks durchwandert; hierbei wird die obere Kühlzone mit 1a, die untere Kühlzone mit 1b und die Zone im Bereich der Kühlgasabführeinrichtung mit 1 bezeichnet.
  • In Fig. 2a ist die Koksaufgabeeinrichtung 2 als einfaches Fallrohr ausgebildet; das gleiche gilt für die Koksabzugseinrichtung 3 sowie für die obere und untere Kühlgasaufgabeeinrichtung 4 und 5. Die Kühlgasabführeinrichtung 6 umfaßt die Rohrleitungen 6a und 6b mit Einlaßöffnungen 6c und 6d. Eine Koksschleuse 7 umfaßt einen aufwärtsgerichteten, kegelförmigen, mit Zwischenraum 8 zur Innenwandung 9 des Kühlbehälter 1 befestigten Einbauteil 10 sowie ein abwärtsgerichtetes, kegelstumpfförmiges und an der Innenwandung 9 angebrachtes Einbauteil 11 mit einer zentrischen Öffnung 13 .
  • Die Einlaßöffnung 6c ist in Fig. 2a in der Mitte des hohlkegelförmigen Einbauteiles 10 für den nach oben gerichteten.Kühlgasstrom der Zone 1 b; es können auch mehreren Öffnungen 6c an der unteren Innenseite des Einbauteiles 10 für eine flächendeckende Kühlgsabströmung vorgesehen sein, wie in Fig. 2b andeutungsweise dargestellt.
  • Die Einlaßöffnungen 6d befinden sich am äußeren Rand 11 des Einbauteiles 11, bevorzugt in der Kühlbehälterwand. In diesem Falle ist die Gasabführeinrichtung als Ringleitung um den Kühlbehälter 1 angeordnet. Eine flächendeckende Kühlgasableitung ist aber - entsprechend dem zum Einbauteil 10 erwähnten - auch nach Art der Fig. 2b durch eine doppel- bzw. dreiwandige Ausführung des hohlkegelstumpfförmigen Einbauteiles 11 möglich.
  • Eine Spülgaseinrichtung 12 mit einer Zuführleitung 12a und einer Abführleitung 12b im Bereich der Koksschleuse 7 kann, entsprechend Fig. 2a, z. B. im Querstromverfahren betrieben werden. Es ist aber auch möglich, eine flächendeckende Spülgasver- und -entsorgung über die Einbauteile 10 und 11 vorzunehmen.
  • Fig. 2b zeigt, wie eine flächendeckende Gasver- bzw. -entsorgung an den Einbauteilen realisiert werden kann. Selbstverständlich kann eine solche Gasver- oder -entsorgungseinrichtung auch nur an der Ober- bzw. Unterseite des Einbauteiles vorgesehen sein. Entsprechend fehlt dann (wie in Fig. 2b nicht dargestellt) eine der beiden durchbrochenen Flächen.
  • Es versteht sich, daß die Öffnungen für die Gasver- bzw. -entsorgung ihrer Größe, Form und ggf. auch Ausrichtung nach so gestaltet sein sollen, daß keine Kokspartikel in sie eindringen oder sie verlegen können.
  • Schließlich versteht es sich, daß die Einbauteile - wie in Fig. 2a nicht näher dargestellt - nicht zwangsläufig als Hohlkegel oder Hohlkegelstumpf ausgebildet sein müssen und sie in unterschiedlicher Anzahl und/oder Reihenfolge hintereinander im Kühlbehälter 1 angeordnet sein können.
  • Details der Vorrichtungskonstruktion, vor allem die Dimensionierung, sind dem Fachmann anheimgestellt - ebenso die Durchsätze und Temperaturen an Koks, Kühlgasen sowie Spülgas.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. folgendermaßen ausgeführt werden:
    • Einem einzigen schachtförmigen Kühlbehälter wird aus einem Koksofen frisch ausgestoßener Koks oben aufgegeben. Der Koks durchwandert kontinuierlich den Kühlbehälter nach unten und wird dabei auf die gewünschte Endtemperatur in direktem Kontakt mit am oberen und unteren Ende des'Kühlbehälters aufgegebenem Kühlgas gekühlt, woraufhin der Koks unten am Kühlbehälter abgezogen wird. Dieser Vorgang kann kontinuierlich ablaufen. Das Kühlgas kann an beiden Aufgabestellen dieselbe Temperatur und chemische Zusammensetzung aufweisen. Es wird an einer geeigneten Stelle längs des Kühlbehälters insgesamt abgezogen. - Auf diese Weise wird der heiße Koks zunächst im Gleichstromverfahren, d. h. außerordentlich schnell, auf etwa unter 800°C abgekühlt, während die weitere Kühlung im Gegenstromverfahren erfolgt und die Kühlgase gemeinsam an der gewünschten Temperaturschnittstelle im Kühlbehälter aus diesem abgezogen werden (siehe Fig. 1). - Das schnelle Durchlaufen der hohen Temperaturzone (obere Kühlstufe) hat zur Folge, daß dort ebenfalls Wasserdampf enthaltendes Kühlgas, z. B. die Brüden einer Kohletrocknungs- und Vorerhitzungsanlage, eingesetzt werden können, und daß in der zweiten Stufe die bekannten Vorteile der Gegenstromkühlung voll genutzt werden, ohne daß ein anderes Kühlgas benutzt werden oder eine besondere Überführung des Kokses in eine zweite Stufe stattfinden muß. Somit entfällt auch eine gesonderte Weiterverwendung der aus den beiden Kühlstufen abgezogenen Kühlgase, da es sich hierbei um ein einheitliches Gas mit einer Mischtemperatur von etwa 750° C handelt. Der Koks erhält die gewünschte Endtemperatur von z. B. 250°C oder auch darunter.
  • Die zweistufige Fahrweise in einer Vorrichtung gemäß Fig. 2a bewirkt, daß in der oberen Kühlzone auch wasserdampffreie Kühlgase eingesetzt werden können, wodurch der Koksabbrand noch weiter vermindert wird, ohne daß die in diesem Fall zu empfehlende Koksschleuse technisch, verfahrensmäßig und investitionsmäßig besonders aufwendig ist. - Sofern man auf die Koksschleuse verzichtet, muß man bei unterschiedlichem Kühlgas in beiden Stufen in Kauf nehmen, daß Vermischungen bei der Gasabführeinrichtung auftreten, was eine Kreislaufführung der Gase aufwendiger macht.

Claims (14)

1. Verfahren zur trockenen Kokskühlung mittels eines Wasserdampf enthaltender Kühlgases, dadurch gekennzeichnet, daß der Koks und das zumindest in einer Teilkühlstufe Wasserdampf enthaltende Kühlgas in direktem Kontakt im Gleichstrom zumindest durch einen ersten Kühlbehälter geleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß es zweistufig durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas in der zweiten Stufe im Gegenstrom zum Koks geleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich das Kühlgas der zweiten Stufe Wasserdampf enthält.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung in der ersten Stufe auf Kokstemperaturen von unterhalb etwa 800°C erfolgt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vom Kühlbehälter abgeführtes Kühlgas zur thermischen Vorbehandlung von Kokskohle im direkten Kontakt verwendet wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Wasserdampf enthaltendes Kühlgas bei der thermischen Vorbehandlung von Kokskohle anfallende Brüden verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüchs 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung in der ersten Stufe durch alternierendes Aufsprühen von einer geringen Menge Wasser, vorzugsweise 5 - 12 kg Wasser/t Koks, forciert wird.
9. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Kühlbehälter (1) mit einer oberen Koksaufgabeeinrichtung (2), einer unteren Koksabzugeinrichtung (3), je einer oberen ( 4) und unteren (5) Kühlgasaufgabeeinrichtung und mindestens einer mittleren Kühlgasabführeinrichtung (6), wobei eine in einer Zone (1 c) von Kühlgasabführeinrichtungen (6a, 6b) angeordnete Koksschleuse (7) zwischen einer oberen Zone (1a) und einer unteren Zone (1b) des Kühlbehälters (1) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Spülgaseinrichtung (12a, b) für die Koksschleuse (7).
10. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Kühlbehälter (1) mit einer oberen Koksaufgabeeinrichtung (2), einer unteren Koksabzugeinrichtung (3), je einer oberen ( 4) und unteren (5) Kühlgasaufgabeeinrichtung und mindestens einer mittleren Kühlgasabfülhreinrichtung (6), wobei eine in einer Zone (1c) von Kühlgasabführeinrichtungen (6a, 6b) angeordnete Koksschleuse (7) zwischen einer oberen Zone (1a) und einer unteren Zone (1b) des Kühlbehälters (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Koksschleuse (7) zumindest teilweise von einem aufwärtsgerichteten, kegelförmigen und mit Zwischenraum (8) zur Innenwandung (9) des Kühlbehälters (1) in diesem angeordneten Einbauteil (10) gebildet wird.
11. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Kühlbehälter (1) mit einer oberen Koksaufgabeeinrichtung (2), einer unteren Koksabzugeinrichtung (3), je einer oberen (4) und unteren (5) Kühlgasaufgabeeinrichtung und mindestens einer mittleren Kühlgasabführeinrichtung (6), wobei eine in einer Zone (1c) von Kühlgasabführeinrichtungen (6a, 6b) angeordnete Koksschleuse (7) zwischen einer oberen Zone (1a) und einer unteren Zone (1b) des Kühlbehälters (1) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Koksschleuge (7) zumindest teilweise von einem abwärtsgerichteten, kegelstumpfförmigen un an der Innenwandung (9) des Kühlbehälters (1) angebrachten Einbauteil (11) mit zentrischer Öffnung (12) gebildet wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Einlaßöffnung (6c) der Gasabführeinrichtung (6) an dem Einbauteil (10) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Einlaßöffnung (6d) der Gasabführeinrichtung (6) am äußeren Rand (11a) des Einbauteiles (11) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch eine Spülgaseinrichtung (12a, b) für die Koksschleuse (7).
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