EP3134491A1 - Luftjustierorgan - Google Patents

Luftjustierorgan

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Publication number
EP3134491A1
EP3134491A1 EP15715265.3A EP15715265A EP3134491A1 EP 3134491 A1 EP3134491 A1 EP 3134491A1 EP 15715265 A EP15715265 A EP 15715265A EP 3134491 A1 EP3134491 A1 EP 3134491A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coke oven
air
luftjustierorgan
perforated plate
coke
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15715265.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ronald Kim
Felix Andreas Hausdorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Industrial Solutions AG filed Critical ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Publication of EP3134491A1 publication Critical patent/EP3134491A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F23M9/02—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields in air inlets
    • 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
    • C10B15/00—Other coke ovens
    • C10B15/02—Other coke ovens with floor heating
    • 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
    • C10B21/00—Heating of coke ovens with combustible gases
    • C10B21/10—Regulating and controlling the combustion
    • 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
    • C10B45/00—Other details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L13/00—Construction of valves or dampers for controlling air supply or draught
    • F23L13/06—Construction of valves or dampers for controlling air supply or draught slidable only

Definitions

  • the present invention relates to a Lucasjustierorgan for metering combustion air from secondary air ducts of a coke oven, in particular a coke oven of the type "non-recovery" or "heat recovery”.
  • the invention also relates to a coke oven and a coke oven bank.
  • the invention relates to a method for metering combustion air of secondary air ducts and a method for coking of coal.
  • Coke ovens of the "non-recovery” or “heat-recovery” type usually have up to 8 secondary air ducts below the secondary combustion chambers, through which the necessary combustion air is drawn into the coke oven. It is desirable on the principle of Mehrfach Kunststoffstufung to provide as many air outlet openings in the Sohlkanälen to evenly make the heating below the zukokenden coal charge.
  • the coke ovens are usually operated after a certain operating sequence (see DE 10 2008 064 209), in order to reduce fluctuations in the exhaust gas volume flows and to make the temperature regime uniform in the refractory exhaust gas ducts.
  • each coke oven of a coke oven bank is in an individual cooking state, an individual dosage of the combustion air of the up to 16 adjustment organs by the operating personnel is required.
  • the number of air adjusters to be adjusted in the bank increases.
  • the Luftjustierorgane In order to ensure a homogeneous heating below the coal charge the Heiljustierorgane must be repeatedly adjusted in time and position in a cooking period. This often leads to incorrect settings. From practice is also known that the previous Heiljustierorgane for metering the combustion air in the secondary air ducts operate imprecisely and so not the desired air flow rates pour into the coke oven.
  • a further problem of the invention described in the application DE 10 2008 049 316 B3 is that the regulating members constructed of a metal material, such as cuboid and slide, experience a thermal expansion due to the high ambient temperature, so that the channel inlet cross section to be regulated differs at each furnace and is not reproducible for the operator, often misregistration occur and so from cooking cycle to cooking cycle always different amounts of air flow into the ovens, which is associated with inhomogeneous heating and coking conditions within a furnace and along the entire coke oven battery.
  • the invention is therefore based on the object to provide an air adjustment, with the disadvantages of the prior art can be overcome, in particular to provide a Gutjustierorgan that allows improved homogeneous heating of a coke oven, so that local overheating can be effectively prevented.
  • This object is achieved by a Heiljustierorgan for metering combustion air from secondary air ducts of a coke oven, in particular a coke oven of the type "non-recovery" or "heat recovery” with the features of claim l.
  • the Luftjustierorgan comprises a base body having a first channel and at least one perforated plate through which the combustion air can flow into the Sohlkanäle a coke oven.
  • the perforated plate is arranged at the end remote from the coke oven end of the base body.
  • the Heiljustierorgan comprises a cover plate arranged in the flow direction in front of the perforated plate, with which the air flow through the perforated plate is controllably closed.
  • the cover plate is displaceable.
  • the cover plate can be displaced vertically from above or from below relative to the substrate on which the coke oven is located.
  • the cover plate may also preferably be horizontally displaceable from the right or from the left.
  • the cover plate is arranged in front of the perforated plate, that in the closed position, almost no combustion air can flow into the secondary air duct. This can be achieved, for example, by coordinated materials that produce a sealing connection due to their material properties.
  • the Luftjustierorgan tracks in which the cover plate slides.
  • the rails can be arranged above and below or to the right and left of the perforated plate with respect to the ground. The arrangement depends on whether the cover plate is horizontally or vertically displaceable.
  • the perforated plate comprises the rails.
  • the base body is a hollow cylindrical or a hollow cuboid base body, so that the cross section of the channel and the secondary air channel corresponding thereto is circular, square or rectangular. Other geometries are also conceivable. With such a Beerjustierorgan existing coke ovens of the type “non-recovery” or “heat recovery” can be retrofitted easily and cost-effectively.
  • the base body has a second channel spatially separated from the first channel, wherein the two channels are arranged to each other such that the main body is seen in longitudinal section Y-shaped. Due to the Y-shaped configuration, both channels diverge in the flow direction. This means that the two channels are adjacent to each other on the opposite side of the coke oven, but spatially separated from each other, for example by a partition wall. Subsequently, the course of the two channels to each other such that their distance relative to the longitudinal axis of the base body in the flow direction, ie in the direction of the coke oven, is greater. After the distance reaches a final value, which is determined by the arrangement of the secondary air channels of the coke oven, the course of the two channels can be parallel to each other.
  • the cover plate may be divided into two, so that the cover plate consists of two cover plate elements.
  • the cover plate consists of two cover plate elements.
  • the Luftjustierorgan two perforated plates, so that a perforated plate is provided for each of the two channels.
  • each perforated plate may have a different number of air openings.
  • the Luftjustierorgan contains a probe for measuring the air flow through the Luftjustierorgan.
  • the amount of air fed by such a Heiljustierorgan be controlled by the operating staff, so that when a higher and lower limit value appropriate countermeasures can be taken.
  • the probe is a perforated disc or a metering orifice, which is arranged in one or alternatively in both channels of the base body, so that the air flow can be measured in one or both channels.
  • the probe is an ultrasonic measuring device, which is mounted from the outside on the base body and then the air flow can be measured with this. Also, the ultrasound measurement can be done either on one or alternatively on both channels of the body.
  • the perforated plate of the Beerjustierorgans is interchangeable, the perforated plate is thus a separate component of the Beerjustierorgans. It is advantageous if the perforated plate has a thread and the base body has a corresponding mating thread.
  • the perforated plate can be inserted or screwed to the base body. If the perforated plate is inserted, it may be dimensioned such that it is held solely by the surrounding inner surface of the base body. Alternatively, it is also possible to use corresponding holding elements in order to fix the perforated plate.
  • the holding elements can be attached both to the perforated plate or to the inner surfaces of the base body. Also preferred is an embodiment in which the base body in the front region, ie at the end facing away from the coke oven end of the base body, a corresponding gap, so that the perforated plate can be inserted from the outside, transversely to the longitudinal axis.
  • a corresponding groove can be provided on the inner surface into which the perforated plate is inserted.
  • the perforated plate, the gap and the groove may be dimensioned such that an additional seal is not required. It is advantageous if the perforated plate consists of a material which is elastic, for example a plastic.
  • the perforated plate 1 to 30, more preferably 3 to 20 and most preferably 5 to 15 openings for metering the air flow of the combustion air. If two perforated plates are provided, each perforated plate may have 1 to 15, more preferably 3 to 10 and most preferably 5 to 8 openings. In a further preferred embodiment, each perforated plate has a different number of openings. According to a preferred embodiment, the perforated plate comprises nozzles. In the simplest case, the nozzles are formed through the openings in the perforated plate. The cross section may be circular, three, four, six or octagonal. The nozzles preferably have a constant cross-sectional area in the flow direction.
  • nozzles with decreasing cross-sectional areas in the flow direction are possible.
  • the cross-sectional area of an opening is preferably in the range of 0.5 to 40 cm 2 , more preferably in the range of 3 to 40 cm 2, and most preferably in the range of 12 to 30 cm 2 .
  • the nozzles are separate components which are attached to the perforated plate.
  • the nozzle has a thread and the opening has a mating thread into which the nozzle can be screwed.
  • one end of the pluggable nozzle and the corresponding opening in the perforated plate has a circular, three, four, six or octagonal cross section.
  • the cross section is hexagonal. Due to the fact that the nozzles can be screwed or plugged in, in an advantageous variant, individual openings can be closed by a corresponding orifice nozzle. Thus, a further fine adjustment of the amount of combustion air can take place.
  • the nozzles have a cross-sectional area for air flow in the range of 1.7 to 33 cm 2 , more preferably in the range of 0.7 to 20 cm 2 , more preferably in the range of 0.7 to 7 cm 2, and most preferably in Range from 1.7 to 7 cm 2 .
  • the nozzles have a diameter for the air flow of 10, 20, 30, 40 and 50 mm.
  • the nozzles are marked in color, so that nozzles with different diameters have different colors.
  • the operating personnel can recognize immediately on the basis of the color of the nozzle immediately how high the currently entering amount of combustion air is in the coke oven.
  • the perforated plate and / or the cover plate made of a heat-resistant metal and / or plastic. Suitable materials for this are the steel grades St37, St44, St52 or 15 Mo3 as well as the gray cast iron grades GG25, GG30 or GG40.
  • the cover plate comprises an actuating device with which it interacts.
  • the adjusting device comprises in a preferred embodiment, a push rod on which the cover plate, preferably a plurality of cover plates, is arranged via suitable elements.
  • the push rod can be moved mechanically by hand, a point switch or a servomotor. It is also possible to use pneumatic or hydraulic drives.
  • the cover plate is brought alone by the adjusting device in the desired position, so that rails in which the cover plate running can be omitted.
  • the position of the push rod can be monitored via limit switches and optionally by a corresponding signal in accordance with a logic circuit to be changed.
  • Preferred limit switches are electromechanical, electromagnetic, inductive or optical limit switches.
  • the monitoring of the limit switches can be monitored locally or alternatively in a control room by the responsible operating personnel.
  • the invention further relates to a coke oven with a Sekundäreuerraum, in particular a coke oven of the type "non-recovery” or “heat recovery” containing the Beerjustierorgan invention.
  • the invention comprises a coke oven bank containing 3 to 50, preferably 8 to 36 of the coke ovens according to the invention.
  • the invention relates to a method for metering combustion air from secondary air ducts of a coke oven, preferably the coke ovens of a coke oven bank, comprising the method steps:
  • a coke oven preferably a coke oven bank containing the air adjuster according to the invention
  • the coke oven is preferably a coke oven of the "non-recovery" or "heat-recovery” type.
  • the present invention also relates to a process for the coking of coal with a coke oven, preferably the coke ovens of a coke oven bank, comprising the process steps:
  • the Luftjustierorgan can remain closed for up to 5 hours after filling, so that in the first 5 hours no air flow through the Heiljustierorgan done. More preferably, the Heiljustierorgan remains closed in the range of 0.03 to 0.5 hours after filling the coke oven.
  • the Luftjustierorgan is adjusted in the period of 30 to 80% of a cooking period.
  • One fermentation period includes the pre-cooking and the main cooking of the coal.
  • different process variants are possible, with typical cooking periods being 20 to 96 h.
  • the air flow can be throttled by half after 50% of the cooking period and completely throttled in a second step after 75% of the cooking period, so that no air flow occurs for the further main cooking period.
  • the air flow can be completely throttled after 65% of the heating period, so that the air flow is reduced from 100% to 0%.
  • Adjusting the Heiljustierorgans can - as shown - done stepwise, or run continuously.
  • the air flow may be gradually throttled from 50% to 80% of the booster period from 100% to 0% air flow.
  • the coke oven is preferably a coke oven of the "non-recovery” or “heat-recovery” type.
  • the present invention also relates to the use of the Beerjustierorgans invention for metering combustion air from secondary air ducts of a coke oven, preferably coke ovens a coke oven, preferably a coke oven type "non-recovery" or "heat recovery”.
  • FIG. 1 shows a lateral cross section of the air adjusting element according to the invention
  • FIG. 2 shows a front view of the air adjusting element according to the invention
  • Fig. 3 is a perspective view of arranged in series Lucasjustierorganen. Description of the Preferred Embodiments
  • Fig. 1 shows a lateral cross section of the Beerjustierorgans invention l.
  • the Beerjustierorgan 1 comprises a Y-shaped base body 2 comprising a first channel 3 and a second channel 4, which is spatially separated from the first channel 3 by a partition wall 5, so that through each of the channels 3, 4, a separate air flow volume can flow. As shown in Fig. L, diverge two channels 3, 4 in the flow direction (see arrow).
  • the Beerjustierorgan 1 further comprises a perforated plate 6 with fourteen nozzles 7 (see Fig. 2). The nozzles 7 are arranged V-shaped relative to one another.
  • the first channel 3 may have two 30 mm, one 40 mm and four 10 mm nozzles 7 and the second channel 4 five 10 mm nozzles and two nozzles.
  • the channel cross-section tapers in the flow direction (see arrow).
  • Fig. 3 is a perspective view of arranged in series Lucasjustierorgane 1 is shown, each with the main body 2, the perforated plate 6 and a cover plate 8.
  • the cover plates 8 of the respective Heiljustierorgane 1 have holding elements 9, with which the cover plates 8 on a linkage 10th an adjusting device are attached.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftjustierorgan, das einen Grundkörper mit einem ersten Kanal, mindestens einer Lochplatte und einer in Strömungsrichtung davorliegenden Abdeckplatte umfasst, mit der der Luftdurchfluss durch die Lochplatte steuerbar verstellbar ist. Die Lochplatte ist auf der vom Koksofen gegenüberliegenden Seite vor dem Kanal angeordnet.

Description

Luftjustierorgan Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftjustierorgan zur Dosierung von Verbrennungsluft von Sekundärluftkanälen eines Koksofens, insbesondere eines Koksofens vom Typ„Non-Recovery" oder„Heat-Recovery". Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Koksofen sowie eine Koksofenbank. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dosierung von Verbrennungsluft von Sekundärluftkanälen sowie ein Verfahren zur Verkokung von Kohle. Technischer Hintergrund
Koksöfen des Typs „Non-Recovery" oder „Heat-Recovery" weisen üblicherweise bis zu 8 Sekundärluftkanäle unterhalb der Sekundärverbrennungskammern auf, durch die die notwendige Verbrennungsluft in den Koksofen gesaugt wird. Dabei ist es nach dem Prinzip der Mehrfachluftstufung erwünscht, möglichst viele Luftaustrittsöffnungen in den Sohlkanälen vorzusehen, um die Beheizung unterhalb der zu verkokenden Kohlecharge gleichmäßig zu gestalten. In der Anlagenpraxis werden die Koksöfen üblicherweise nach einer bestimmten Bediensequenz betrieben (siehe DE 10 2008 064 209), um Schwankungen der Abgasvolumenströme zu reduzieren und das Temperaturregime in den feuerfesten Abgaskanälen gleichmäßig zu gestalten. Da sich aber jeder Ofen einer Bank in einem individuellen Garungszustand befindet, sind innerhalb der Anlage und in Abhängigkeit vom Verkokungsfortschritt gleichzeitig viele unterschiedliche Beheizungseinstellungen an den aus dem Stand der Technik bekannten Luftjustierorganen erforderlich, wozu beispielsweise quaderförmige Stellorgane verwendet werden, mit denen die Sekundärluftkanäle verschlossen werden können (Siehe DE 10 2008 049 316 B3).
Da sich jeder Koksofen einer Koksofenbank in einem individuellen Garungszustand befindet, ist eine individuelle Dosierung der Verbrennungsluft der bis zu 16 Justierorgane durch das Betriebspersonal erforderlich. Mit zunehmender Anzahl an Koksöfen steigt die Zahl der in der Bank zu justierenden Luftjustierorgane. Um eine homogene Beheizung unterhalb der Kohlecharge zu gewährleisten müssen die Luftjustierorgane in einer Garungsperiode mehrfach zeit- und positionsgerecht justiert werden. Dies führt häufig zu Fehleinstellungen. Aus der Praxis ist außerdem bekannt, dass die bisherigen Luftjustierorgane zur Dosierung der Verbrennungsluft in die Sekundärluftkanäle unpräzise arbeiten und so nicht die gewünschten Luftvolumenströme in den Koksofen strömen. Strömt jedoch beispielweise infolge eines Einstellfehlers überproportional viel Luft in nur einen Sekundärluftkanal in den Koksofen, ist dies infolge der heftigen lokalen Verbrennungsprozesse häufig mit der Überschreitung der Anwendungsgrenztemperaturen der Feuerfestmaterialien der Sohlkanäle verbunden, so dass Teile der Ofenstruktur auf Grund der lokalen Überhitzungen schmelzen und der betreffende Koksofen infolgedessen zu Reparaturzwecken aus der Produktion genommen werden muss.
Zur Vermeidung schädlicher Füllgasemissionen auf der Ofendecke ist es darüber hinaus sinnvoll, den Unterdruck im Koksofen während des Kohlefüllvorganges hoch zu halten. Deshalb müssen während des Kohlefüllvorgangs alle Sekundärluftkanäle durch eine geeignete Vorrichtung in einer geschlossenen Position gehalten werden, d.h. diese müssen über einen Anpressdruck fest geschlossen sein, damit die spontan auftretenden Emissionen nicht in die Atmosphäre gelangen können. Nach dem Kohlefüllvorgang müssen die Stellorgane jedoch in eine offene Position gestellt werden, so dass mit Einsetzen des Verkokungsvorganges Luft zu Verbrennungszwecken in den Ofen einströmen kann. Die offene Position macht solange Sinn, wie eine ausreichende Gasmenge über die Downcomer in die Sohlkanäle strömt. Da der Gasvolumenstrom heterogen ist und im Verlauf der Zeit abnimmt, ist eine zeitgerechte Justierung der Luftjustierorgane notwendig, damit eine homogene Beheizung eingestellt werden kann. So können Abkühlprozesse in den Sohlkanälen vermieden werden, die auftreten würden, wenn man beispielsweise die Sekundärluftkanäle unbeabsichtigt über den gesamten Verkokungszyklus in einer geöffneten Stellung belassen würde. Diese Abkühlvorgänge sind unerwünscht und mindern die Ofenleistung.
Ein weiteres Problem der in der Anmeldung DE 10 2008 049 316 B3 beschriebenen Erfindung besteht darin, dass die aus einem Metallwerkstoff aufgebauten Regulierorgane wie z.B. Quader und Schieber auf Grund der hohen Umgebungstemperatur eine thermische Längenausdehnung erfahren, so dass der zu regulierende Kanaleintrittsquerschnitt an jedem Ofen unterschiedlich und für das Bedienungspersonal nicht reproduzierbar ist, wobei häufig Justierfehler auftreten und so von Garungszyklus zu Garungszyklus stets unterschiedliche Luftmengen in die Öfen einströmen, was mit inhomogenen Beheizungs- und Verkokungsbedingungen innerhalb eines Ofens und entlang der gesamten Koksofen batterie einher geht. Strömt jedoch beispielweise infolge einer nicht kalkulierten Längenausdehnung eines Justierorgans überproportional viel Luft in nur einen Sekundärluftkanal in den Koksofen, ist dies infolge der heftigen lokalen Verbrennungsprozesse ebenfalls mit der Überschreitung der Anwendungsgrenztemperaturen der Feuerfestmaterialien der Sohlkanäle verbunden, so dass Teile der Koksofenstruktur auf Grund der lokalen Überhitzungen schmelzen würden.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Luftjustierorgan bereitzustellen, mit dem die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden können, insbesondere ein Luftjustierorgan bereitzustellen, das eine verbesserte homogene Beheizung eines Koksofens erlaubt, so dass lokale Überhitzungen effektiv verhindert werden können. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Luftjustierorgan zur Dosierung von Verbrennungsluft von Sekundärluftkanälen eines Koksofens, insbesondere eines Koksofens vom Typ„Non-Recovery" oder„Heat-Recovery" mit den Merkmalen des Anspruchs l.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Luftjustierorgan einen Grundkörper mit einem ersten Kanal und mindestens einer Lochplatte umfasst, durch den die Verbrennungsluft in die Sohlkanäle eines Koksofens strömen kann. Dabei ist die Lochplatte an dem vom Koksofen abgewandten Ende des Grundkörpers angeordnet. Ferner umfasst das Luftjustierorgan eine in Strömungsrichtung vor der Lochplatte angeordnete Abdeckplatte, mit der der Luftdurchfluss durch die Lochplatte steuerbar verschließbar ist. Durch den Einbau einer Lochplatte erhält man zusätzliche Freiheitsgrade mit denen unerwünschte Verbrennungsprozesse infolge überproportional zugeführter Luftmengen wirkungsvoll verhindert werden können, so dass eine homogenere Beheizung eines Koksofens erzielt wird.
Vorzugsweise ist die Abdeckplatte verschiebbar. Beispielsweise kann die Abdeckplatte vertikal von oben oder von untern bezogen auf den Untergrund auf dem der Koksofen steht, verschiebbar sein. Die Abdeckplatte kann auch bevorzugt horizontal von rechts oder von links verschiebbar sein.
Die Abdeckplatte ist derart vor der Lochplatte angeordnet, dass bei geschlossener Position, nahezu keine Verbrennungsluft mehr in den Sekundärluftkanal einströmen kann. Dies kann beispielsweise durch aufeinander abgestimmte Materialien realisiert werden, die aufgrund ihrer Materialeigenschaften eine dichtende Verbindung erzeugen. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Luftjustierorgan Laufschienen, in denen die Abdeckplatte gleitet. Die Laufschienen können oberhalb und unterhalb oder rechts und links von der Lochplatte bezogen auf den Untergrund angeordnet sein. Die Anordnung hängt davon ab, ob die Abdeckplatte horizontal oder vertikal verschiebbar ist. In einer bevorzugten Variante umfasst die Lochplatte die Laufschienen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Laufschienen zur Verbesserung der Gleiteigenschaften eine Beschichtung aus einem Gleithilfsmittel, wie beispielsweise Teflon, auf. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Grundkörper ein hohlzylindrischer oder ein hohlquaderförmiger Grundkörper, so dass der Querschnitt des Kanals und des hierzu korrespondierenden Sekundärluftkanals kreisrund, quadratisch oder rechteckig ist. Weitere Geometrien sind ebenfalls denkbar. Mit einem derartigen Luftjustierorgan lassen sich insbesondere bestehende Koksöfen vom Typ„Non-Recovery" oder„Heat-Recovery" einfach und kosteneffizient nachrüsten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Grundkörper einen vom ersten Kanal räumlich getrennten zweiten Kanal auf, wobei die beiden Kanäle derart zueinander angeordnet sind, dass der Grundkörper im Längsschnitt gesehen Y-förmig ausgebildet ist. Aufgrund der Y- förmigen Ausgestaltung divergieren beide Kanäle in Strömungsrichtung. Das bedeutet, dass die beiden Kanäle auf der vom Koksofen gegenüberliegenden Seite aneinander angrenzen, jedoch räumlich voneinander, beispielsweise durch eine Trennwand, getrennt sind. Anschließend ist der Verlauf der beiden Kanäle zueinander derart, dass deren Abstand bezogen auf die Längsachse des Grundkörpers in Strömungsrichtung, also in Richtung des Koksofens, größer wird. Nachdem der Abstand einen Endwert erreicht, der von der Anordnung der Sekundärluftkanäle des Koksofens vorgegeben wird, kann der Verlauf der beiden Kanäle zueinander parallel sein.
Auf diese Weise kann der Luftdurchfluss der einströmenden Verbrennungsluft zweier über- oder nebeneinander liegender Luftkanäle zusammengefasst werden, so dass zwei Sekundärluftkanäle gleichzeitig mit Verbrennungsluft versorgt werden können. Ebenso vermindert sich hierdurch der Justieraufwand.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Abdeckplatte zweigeteilt sein, so dass die Abdeckplatte aus zwei Abdeckplattenelementen besteht. Bevorzugt weist das Luftjustierorgan zwei Lochplatten auf, so dass für jeden der beiden Kanäle eine Lochplatte vorgesehen ist. So kann beispielsweise jede Lochplatte eine unterschiedliche Anzahl an Luftöffnungen aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung enthält das Luftjustierorgan eine Sonde zur Messung des Luftdurchflusses durch das Luftjustierorgan. Dadurch kann die durch ein derartiges Luftjustierorgan eingespeiste Luftmenge vom Betriebspersonal kontrolliert werden, so dass bei Überschreiten eines Ober-und Untergrenzwerts geeignete Gegenmaßnahmen vorgenommen werden können.
Bevorzugt ist die Sonde eine Lochscheibe oder eine Messblende, die in einem oder alternativ in beiden Kanälen des Grundkörpers angeordnet ist, so dass der Luftdurchfluss in einem oder in beiden Kanälen gemessen werden kann.
In einer mehr bevorzugten Ausgestaltung ist die Sonde ein Ultraschallmessgerät, das von außen auf dem Grundkörper angebracht wird und mit diesem sodann der Luftdurchfluss gemessen werden kann. Auch die Ultraschallmessung kann wahlweise an einem oder alternativ an beiden Kanälen des Grundkörpers erfolgen. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist, dass eine derartige Installation auch nachgerüstet werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Lochplatte des Luftjustierorgans austauschbar, die Lochplatte ist somit ein separates Bauteil des Luftjustierorgans. Vorteilhaft ist, wenn die Lochplatte ein Gewinde und der Grundkörper ein entsprechendes Gegengewinde aufweist.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Lochplatte gesteckt oder mit dem Grundkörper verschraubt sein. Wenn die Lochplatte gesteckt ist, kann sie derart dimensioniert sein, dass sie allein durch die sie umgebende Innenfläche des Grundkörpers gehalten wird. Alternativ ist es auch möglich, entsprechende Halteelemente zu verwenden, um die Lochplatte zu fixieren. Die Halteelemente können sowohl an der Lochplatte oder an den Innenflächen des Grundkörpers angebracht sein. Bevorzugt ist ebenfalls eine Ausgestaltung, in der der Grundkörper im vorderen Bereich, d.h. an dem vom Koksofen abgewandten Ende des Grundkörpers, einen entsprechenden Spalt aufweist, so dass die Lochplatte von außen, quer zur Längsachse eingeschoben werden kann. Hierbei kann an der Innenfläche eine entsprechende Nut vorgesehen werden, in die die Lochplatte eingesetzt wird. Dabei können die Lochplatte, der Spalt und die Nut derart dimensioniert sein, dass eine zusätzliche Dichtung nicht erforderlich ist. Vorteilhaft ist, wenn die Lochplatte aus einem Werkstoff besteht, der elastisch ist, beispielsweise einem Kunststoff.
Bevorzugt weist die Lochplatte 1 bis 30, mehr bevorzugt 3 bis 20 und am meisten bevorzugt 5 bis 15 Öffnungen zur Dosierung des Luftdurchflusses der Verbrennungsluft auf. Sofern zwei Lochplatten vorgesehen sind, kann jede Lochplatte 1 bis 15, mehr bevorzugt 3 bis 10 und am meisten bevorzugt 5 bis 8 Öffnungen aufweisen. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist jede Lochplatte eine unterschiedliche Anzahl an Öffnungen auf. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Lochplatte Düsen. Im einfachsten Falle werden die Düsen, durch die Öffnungen in der Lochplatte gebildet. Der Querschnitt kann kreisrund, drei-, vier-, sechs- oder achteckig sein. Bevorzugt weisen die Düsen in Strömungsrichtung gleichbleibende Querschnittsfläche auf. Alternativ sind auch Düsen mit in Strömungsrichtung abnehmenden Querschnittsflächen möglich. Die Querschnittsfläche einer Öffnung liegt bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 40 cm2, mehr bevorzugt im Bereich von 3 bis 40 cm2 und am meisten bevorzugt im Bereich von 12 bis 30 cm2.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Düsen separate Bauteile, die an die Lochplatte angebracht werden.
Bevorzugt ist, dass die Düse ein Gewinde und die Öffnung ein Gegengewinde aufweist, in das die Düse eingeschraubt werden kann.
Ebenfalls bevorzugt ist eine steckbare Düse. In einer derartigen Ausgestaltung weist ein Ende der steckbaren Düse als auch die korrespondierende Öffnung in der Lochplatte einen kreisrunden, drei-, vier-, sechs- oder achteckigen Querschnitt auf. Bevorzugt ist der Querschnitt sechseckig. Dadurch, dass die Düsen schraubbar oder steckbar sind, können in einer vorteilhaften Variante, einzelne Öffnungen durch eine entsprechende Blenddüse verschlossen werden. Somit kann eine weitere Feinjustierung der Verbrennungsluftmenge erfolgen. Vorzugsweise weisen die Düsen eine Querschnittsfläche für den Luftdurchfluss im Bereich von 1,7 bis 33 cm2, mehr bevorzugt im Bereich von 0,7 bis 20 cm2, besonders bevorzugt im Bereich von 0,7 bis 7 cm2 und am meisten bevorzugt im Bereich von 1,7 bis 7 cm2 auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Düsen einen Durchmesser für den Luftdurchfluss von 10, 20, 30, 40 und 50 mm auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Düsen farblich markiert, so dass Düsen mit unterschiedlichen Durchmessern unterschiedliche Farben haben. Hierdurch kann das Betriebspersonal allein anhand der Farbgebung der Düsen sofort erkennen, wie hoch die derzeit eintretende Verbrennungsluftmenge in den Koksofen ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bestehen die Lochplatte und/oder die Abdeckplatte aus einem hitzebeständigem Metall und/oder Kunststoff. Geeignete Materialen hierfür sind die Stahlsorten St37, St44, St52 oder 15 Mo3 sowie die Graugussqualitäten GG25, GG30 oder GG40.
Bevorzugt umfasst die Abdeckplatte eine Stelleinrichtung, mit der sie zusammenwirkt.
Die Stelleinrichtung umfasst in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Schubstange an der die Abdeckplatte, bevorzugt mehrerer Abdeckplatten, über geeignete Elemente angeordnet ist. Die Schubstange kann mechanisch von Hand, einen Punktschalter oder über einen Stellmotor elektrisch bewegt werden. Einsetzbar sind ebenfalls pneumatische oder hydraulische Antriebe.
In einer alternativen Ausführungsform wird die Abdeckplatte allein durch die Stelleinrichtung in die gewünschte Position gebracht, so dass Laufschienen in denen die Abdeckplatte läuft entfallen können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Position der Schubstange über Endschalter überwacht und durch ein entsprechendes Signal gemäß einer Logikschaltung gegebenenfalls verändert werden. Bevorzugte Endschalter sind elektromechanische, elektromagnetische, induktive oder optische Endschalter.
Die Überwachung der Endschalter kann dabei vor Ort oder alternativ in einer Leitwarte vom zuständigen Betriebspersonal überwacht werden.
Die Erfindung betrifft ferner einen Koksofen mit einem Sekundärheizraum, insbesondere einen Koksofen vom Typ „Non-Recovery" oder „Heat-Recovery" enthaltend das erfindungsgemäße Luftjustierorgan.
Ferner umfasst die Erfindung eine Koksofenbank enthaltend 3 bis 50, bevorzugt 8 bis 36 der erfindungsgemäßen Koksöfen.
Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dosierung von Verbrennungsluft von Sekundärluftkanälen eines Koksofens, bevorzugt der Koksöfen einer Koksofenbank, umfassend die Verfahrensschritte:
- bereitstellen eines Koksofens, bevorzugt einer Koksofenbank enthaltend das erfindungsgemäße Luftjustierorgan,
- steuern des Luftdurchflusses der einströmenden Verbrennungsluft in die Sekundärluftkanäle des Koksofens, bevorzugt der Koksöfen der Koksofenbank, während eines Verkokungsprozesses mit dem Luftjustierorgan.
Der Koksofen ist bevorzugt ein Koksofen vom Typ„Non-Recovery" oder„Heat-Recovery". Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verkokung von Kohle mit einem Koksofen, bevorzugt der Koksöfen einer Koksofenbank, umfassend die Verfahrensschritte:
- verschließen des erfindungsgemäßen Luftjustierorgans, so dass kein Luftdurchfluss erfolgt,
- befüllen des Koksofens, bevorzugt der Koksöfen der Koksofenbank mit Kohle,
- vorgaren der Kohle,
- öffnen des Luftjustierorgans, so dass ein Luftdurchfluss erfolgt,
- hauptgaren der Kohle, und
- verstellen des Luftjustierorgans, so dass der Luftdurchfluss gedrosselt oder verschlossen wird. Vorzugsweise kann das Luftjustierorgan bis zu 5 Stunden nach der Befüllung verschlossen bleiben, so dass in den ersten 5 Stunden kein Luftdurchfluss durch das Luftjustierorgan erfolgt. Weiter bevorzugt bleibt das Luftjustierorgan im Bereich von 0,03 bis 0,5 Stunden nach dem Befüllen des Koksofens verschlossen.
Bevorzugt wird das Luftjustierorgan im Zeitraum von 30 bis 80 % einer Garungsperiode verstellt. Eine Garungsperiode umfasst dabei das Vorgaren und das Hauptgaren der Kohle. Hierbei sind unterschiedliche Verfahrensvarianten möglich, wobei typische Garungsperioden 20 bis 96 h betragen. Beispielsweise kann der Luftdurchfluss nach 50 % der Garungsperiode um die Hälfte gedrosselt werden und in einem zweiten Schritt nach 75 % der Garungsperiode vollständig gedrosselt werden, so dass für die weitere Hauptgarungsperiode kein Luftdurchfluss erfolgt. In einer weiteren beispielhaften Verfahrensvariante kann der Luftdurchfluss nach 65 % der Garungsperiode vollständig gedrosselt werden, so dass der Luftdurchfluss von 100 % auf 0 % gesenkt wird. Das verstellen des Luftjustierorgans kann dabei - wie gezeigt - Schrittweise erfolgen, oder kontinuierlich ablaufen. Beispielsweise kann der Luftdurchfluss in einem Zeitraum von 50 % bis 80 % der Garungsperiode von 100 % auf 0 % Luftdurchfluss allmählich gedrosselt werden.
Der Koksofen ist bevorzugt ein Koksofen vom Typ„Non-Recovery" oder„Heat-Recovery".
Auch betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Luftjustierorgans zur Dosierung von Verbrennungsluft von Sekundärluftkanälen eines Koksofens, bevorzugt von Koksöfen einer Koksofenbank, bevorzugt eines Koksofen vom Typ „Non- Recovery" oder„Heat-Recovery".
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen: Fig. 1 einen seitlichen Querschnitt des erfindungsgemäßen Luftjustierorgans, Fig. 2 eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Luftjustierorgans, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von in Reihe angeordneten Luftjustierorganen. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Fig. 1 zeigt einen seitlichen Querschnitt des erfindungsgemäßen Luftjustierorgans l. Das Luftjustierorgan 1 umfasst einen Y-förmigen Grundkörper 2 aufweisend einen ersten Kanal 3 und einen zweiten Kanal 4, der vom ersten Kanal 3 räumlich durch eine Trennwand 5 getrennt ist, so dass durch jeden der Kanäle 3, 4 ein separater Luftvolumenstrom strömen kann. Wie in Fig. l gezeigt, divergieren beiden Kanäle 3, 4 in Strömungsrichtung (siehe Pfeil). Das Luftjustierorgan 1 umfasst ferner eine Lochplatte 6 mit vierzehn Düsen 7 (siehe Fig. 2). Die Düsen 7 sind dabei V- förmig zueinander angeordnet. In einer beispielhaften Darstellung kann der erste Kanal 3 zwei 30 mm, eine 40 mm und vier 10 mm Düsen 7 und der zweite Kanal 4 fünf 10 mm Düsen und zwei Blenddüsen aufweisen. Wie in der Querschnittsansicht in Fig. 1 dargestellt, verjüngt sich der Kanalquerschnitt in Strömungsrichtung (siehe Pfeil).
In Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht von in Reihe angeordneter Luftjustierorgane 1 gezeigt mit jeweils dem Grundkörper 2, der Lochplatte 6 und einer Abdeckplatte 8. Die Abdeckplatten 8 der jeweiligen Luftjustierorgane 1 weisen Halteelemente 9 auf, mit denen die Abdeckplatten 8 an einem Gestänge 10 einer Stelleinrichtung befestigt sind.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Luftjustierorgane der vorbeschriebenen Art werden zur Dosierung von Verbrennungsluft von Sekundärluftkanälen eines Koksofens eingesetzt.
Bezugszeichenliste
Luftjustierorgan 1 Grundkörper 2
Erster Kanal 3
Zweiter Kanal 4
Trennwand 5
Lochplatte 6 Düsen 7
Abdeckplatte 8
Halteelemente 9
Gestänge 10

Claims

Patentansprüche l. Luftjustierorgan zur Dosierung von Verbrennungsluft von Sekundärluftkanälen eines Koksofens enthaltend
- einen Grundkörper mit einem ersten Kanal,
- mindestens einer Lochplatte, und
- einer in Strömungsrichtung davorliegenden Abdeckplatte, mit der der Luftdurchfluss durch die Lochplatte steuerbar verstellbar ist.
Luftjustierorgan nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper ein hohlzylindrischer Grundkörper oder ein hohlquaderförmiger Grundkörper ist.
Luftjustierorgan nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grundkörper einen vom ersten Kanal räumlich getrennten zweiten Kanal aufweist und der Grundkörper im Längsschnitt gesehen Y-förmig ausgebildet ist.
Luftjustierorgan nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, weiter enthaltend eine Sonde zur Messung des Luftdurchflusses durch das Luftjustierorgan.
Luftjustierorgan nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lochplatte austauschbar ist.
Luftjustierorgan nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 - 5, wobei die Lochplatte 1 bis 30 Luftöffnungen zur Dosierung des Luftdurchflusses der Verbrennungsluft aufweist.
Luftjustierorgan nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 - 6, wobei die Lochplatte Düsen umfasst.
Luftjustierorgan nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 - 7, wobei die Lochplatte und/oder die Abdeckplatte aus einem hitzebeständigen Metall und/oder Kunststoff besteht.
9. Luftjustierorgan nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 - 8, wobei die Abdeckplatte eine Stelleinrichtung umfasst und mit dieser zusammenwirkt.
10. Koksofen mit einem Sekundärheizraum enthaltend das Luftjustierorgan nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 - 9.
11. Koksofenbank enthaltend 3 bis 50 Koksöfen nach Anspruch 10.
12. Verfahren zur Dosierung von Verbrennungsluft von Sekundärluftkanälen eines Koksofens, bevorzugt der Koksöfen einer Koksofenbank, umfassend die Verfahrensschritte:
- bereitstellen eines Koksofens, bevorzugt einer Koksofenbank enthaltend ein Luftjustierorgan nach einem der Ansprüche 1 - 9,
- steuern des Luftdurchflusses der einströmenden Verbrennungsluft in die
Sekundärluftkanäle des Koksofens, bevorzugt der Koksöfen der Koksofenbank, während eines Verkokungsprozesses.
13. Verfahren zur Verkokung von Kohle mit einem Koksofen, bevorzugt der
Koksöfen einer Koksofenbank, umfassend die Verfahrensschritte:
- verschließen eines Luftjustierorgans nach einem der Ansprüche 1 - 9, so dass kein Luftdurchfluss erfolgt,
- befüllen des Koksofens, bevorzugt der Koksöfen der Koksofenbank mit Kohle,
- vorgaren der Kohle,
- öffnen des Luftjustierorgans, so dass ein Luftdurchfluss erfolgt,
- hauptgaren der Kohle, und
- verstellen des Luftjustierorgans, so dass der Luftdurchfluss gedrosselt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Luftjustierorgan im Zeitraum von 30 bis 80 % einer Garungsperiode verstellt wird.
15. Verwendung eines Luftjustierorgans nach einem der Ansprüche 1 - 9 zur Dosierung von Verbrennungsluft von Sekundärluftkanälen eines Koksofens, bevorzugt von Koksöfen einer Koksofenbank.
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