EP3426752B1 - Vorrichtung zum absaugen und überleiten von füllgasen aus den gassammelraum der ofenkammer einer stampfbatterie während des setzens eines stampfkuchens in die ofenkammer, mit reduzierung der füllemissionen - Google Patents

Vorrichtung zum absaugen und überleiten von füllgasen aus den gassammelraum der ofenkammer einer stampfbatterie während des setzens eines stampfkuchens in die ofenkammer, mit reduzierung der füllemissionen Download PDF

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EP3426752B1
EP3426752B1 EP17709070.1A EP17709070A EP3426752B1 EP 3426752 B1 EP3426752 B1 EP 3426752B1 EP 17709070 A EP17709070 A EP 17709070A EP 3426752 B1 EP3426752 B1 EP 3426752B1
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EP
European Patent Office
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frame
oven chamber
coke oven
cake
chamber
Prior art date
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Active
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EP17709070.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3426752A1 (de
Inventor
Frank Krebber
Sebastian Bialek
Ronald Kim
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Industrial Solutions AG filed Critical ThyssenKrupp AG
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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
    • C10B27/00—Arrangements for withdrawal of the distillation gases
    • C10B27/04—Arrangements for withdrawal of the distillation gases during the charging operation of the oven
    • 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
    • C10B31/00—Charging devices
    • C10B31/06—Charging devices for charging horizontally
    • C10B31/08—Charging devices for charging horizontally coke ovens with horizontal chambers
    • C10B31/10—Charging devices for charging horizontally coke ovens with horizontal chambers with one compact charge

Definitions

  • the invention relates to a device for sucking off and transferring filling gases from a gas collecting space of a coke oven chamber according to claim 1, as well as a method for preventing filling emissions during the setting of a tamped cake according to claim 8.
  • Such a device is for example off DE 1 161 847 B known.
  • the gases form a dense smoke which, if it emerges from the loading opening, can seriously hinder work on the machine side of the furnace and is harmful to health.
  • the filling gases contain flammable components, there is also the risk of flash fire.
  • the contained soot and dust lead to heavy pollution of the environment and atmosphere.
  • valuable raw materials and residual gases with a high calorific value can be obtained from the filling gases.
  • a detection of the filling gases as completely as possible is therefore not only relevant from a health and safety point of view, but also economically advantageous.
  • Charging process of the coke oven chamber leads to a considerable infiltration of false air, which leads to an undesirable cooling of the coke oven chamber.
  • a device for preventing the escape of filling gases during charging in which a sealing frame with door-shaped sealing elements is provided on the outside of the charging opening, which apply to the pound cake during charging and seal the coke oven chamber from the outside environment during charging.
  • the pound cake can be damaged by mechanical contact with the sealing elements, since the sealing elements have to be pressed against the pound cake. This creates an increased sloppy coal waste, which has to be collected after charging and returned.
  • the documents FR 2 432 040 A1 , DE 28 21 169 A1 such as CN 104 962 298 A disclose devices for preventing the escape of filling gases when the tamped cake is being charged into the coke oven chamber.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an improved device for sucking off filling gases which suppresses the formation of filling emissions effectively and at low cost without damaging the tamped cake.
  • This object is achieved by a device for sucking off and transferring filling gases from a gas collecting space of a coke oven chamber according to claim 1 and a method for preventing filling emissions during the setting of a pound cake according to claim 8.
  • the object is achieved by a device for sucking off and transferring filling gases from a gas collecting space of a coke oven chamber, comprising at least one suction hole which is arranged on the gas collecting space and via which the filling gases can be sucked out of the gas collecting space, the device being attached to a frame for arrangement has a charging opening of the coke oven chamber, wherein the frame forms pressure relief channels, and wherein the pressure relief channels are fluidly connected to the at least one suction hole, and a box profile, which is arranged after setting a tamped cake with a side surface on the frame for sealing the device from the outside, according to Placing the pound cake in the coke oven chamber on both side surfaces and the top of the box section leaves a gap between the frame and the box section, the width of which is in a range between greater than 0 mm and 30 mm.
  • An advantage of the invention is that the interaction of the suction hole and the structurally easy to implement pressure relief ducts at the loading opening directly at the point of exit can effectively prevent the emission of the filling gases.
  • the device is characterized by a simple structure. Only one suction hole (often already present) and a frame that is easy to manufacture are required.
  • the framework which directly records and prevents emissions at the loading opening, does not include any active technical devices, but has a completely passive effect.
  • the frame is simple and inexpensive to manufacture. It only has to be adapted to the dimensions of the loading opening.
  • the device according to the invention can be used very flexibly and universally on any coke oven. The emission suppression takes place without contact with the pound cake, so that its surface is not damaged. Since the frame does not come into contact with the tamped cake and, moreover, has no movable elements, the device according to the invention is very insusceptible to damage and reliable in operation.
  • the frame has a transfer channel which fluidly connects the pressure relief channels and the gas collecting space.
  • the pressure relief channels can be provided, for example, as vertical channels on the sides of the loading opening. These preferably extend over the entire height of the loading opening.
  • the transfer channel can be arranged at the upper end of the pressure relief channels, so that the filling gases rise directly into the transfer channel.
  • the frame has sealing elements for sealing against the edge of the loading opening. This creates a seal between the pressure relief channels and the atmosphere and further increases the efficiency of the device.
  • the device comprises a box profile, which can be arranged with a side surface on the frame for sealing the device from the outside. This further improves the seal.
  • the box profile can be formed by a ramming frame in which the tamped cake was tamped.
  • the dimensions of the side face of the box profile, which can be arranged on the tamped cake from the outside, are preferably equal to or greater than the dimensions of the corresponding side face of the tamped cake.
  • the frame is made of a metal, for example cast metal or sheet steel. This enables simple and inexpensive manufacture. This also ensures that the frame can withstand the high temperature differences that occur during loading.
  • a suction device for sucking off filling gases from the gas collecting space is attached to the at least one suction hole.
  • a cross-sectional area of the pressure relief channels is preferably in a range between 0.02 m 2 and 0.25 m 2 . If the cross-sectional area is smaller, the volume made available for the filling gases to escape is too small and the efficiency of the device is impaired. With larger cross-sectional areas than the specified area, the required suction power and thus the operating costs increase. Since the individual coke oven chambers are arranged close together in coke oven batteries, cross-sectional areas that are too large cannot be realized for reasons of space.
  • the gas collecting space is preferably delimited by an oven ceiling of the coke oven chamber. Since the resulting hot gases rise upwards, the volume below the furnace roof is an advantageous choice for the gas collection space. Is like previously described, in one embodiment the transfer channel arranged at an upper end of vertical pressure relief channels is a
  • Fluid connection to the gas collecting space can also be easily implemented.
  • the at least one suction hole is arranged in the furnace roof and that a distance between the at least one suction hole in the furnace roof and a front edge of the furnace roof at the charging opening of the coke oven chamber is in a range between 0.5 m and 5.5 m lies. If the distance is too short, the suction in the pressure relief ducts may be too irregular. If the distance is too great, a correspondingly high suction power must be applied in order to maintain sufficient negative pressure in the pressure relief ducts. This leads to higher operating costs and technical requirements for the suction device used.
  • the sealing method according to the invention can effectively suppress the escape of filling gases through the charging opening into the atmosphere. Filling gases that emerge through the charging opening are sucked in by the negative pressure in the pressure relief channels. This prevents the emission of filling gases without requiring mechanical contact with the pound cake. This effectively prevents damage to the pound cake while at the same time preventing filling emissions.
  • the negative pressure generated in the pressure relief ducts is in a range between -50 Pa and -500 Pa. This ensures that the negative pressure is high enough to allow the filling gases to enter the gas collection chamber suck in without filling gases escaping into the atmosphere. A stronger negative pressure would unnecessarily increase the energy consumption.
  • a box element is provided at the end of the ramming cake facing away from the loading opening, which box element seals the pressure relief channels from the outside space after the ramming cake has been completely set.
  • the box element can also serve, in addition to the sealing function, to hold back the pound cake when the set sheet is pulled out. This simplifies the loading process.
  • a gap remains between the frame and the stamped cake on both side surfaces and the top of the stamped cake, the width of which is in a range between greater than 0 mm and 30 mm. This ensures that the loading takes place without contact with the frame. If the gap is too large, the sealing effect against the atmosphere is reduced.
  • filling gases which are sucked out through the at least one suction hole when the tamped cake is set, are passed via a riser pipe into a gas reservoir and / or via a transfer pipe into a neighboring furnace connected to it. If the gases are fed into the gas reservoir, valuable raw materials can be obtained from them by means of gas scrubbing. Alternatively, the filling gases can first be directed into the gas collecting space of a neighboring furnace, in which little gas is released at this point in time. The filling gases can then be sucked out of this neighboring furnace via an associated riser pipe and fed to a processing plant and / or the gas reservoir.
  • FIG. 1 shows a horizontal section through a coke oven chamber with a device for sucking off and transferring filling gases according to an embodiment of the invention.
  • the coke oven chamber 2 has a typical elongated shape along the loading direction, which is shown in FIG Fig. 1 runs from right to left.
  • a charging opening 21 is arranged at the right end of the coke oven chamber 2 (the machine side) at the right end of the coke oven chamber 2 (the machine side) a charging opening 21 is arranged.
  • a pound cake 3, which is completely accommodated in the coke oven chamber 2 has been introduced through the charging opening.
  • the coke oven chamber 2 is delimited on its sides by oven walls 22.
  • the furnace walls 22 are conical along the charging direction, so that the coke oven chamber 2 is wider on the coke side facing away from the charging opening 21 than on the machine side. As a result, the finished coke can be pressed out with reduced friction on the furnace walls 22.
  • An essential element of the device according to this embodiment is a frame 1, which is shown in FIG Fig. 1 shown on the right.
  • the frame is arranged on the loading opening 21 and frames it.
  • the frame has sealing elements 11. In the exemplary embodiment shown, they are formed by plate-shaped elements which bear against a wall of the coke oven chamber 2 at the edge of the charging opening 21.
  • the sealing elements 11 are provided on the side facing the wall with a sealing material (not shown), by means of which the frame 1 is sealed against the edge of the loading opening 21.
  • Pressure relief channels 12 are arranged on the sealing elements 11. They are located on the sides of the charging opening 21 and each close off an air space on both sides of the charging opening 21 which extends vertically over the entire height of the coke oven chamber 2. In the Fig. 1 shown The cross-sectional area of each pressure relief channel 12 is between 0.02 m 2 and 0.25 m 2 . Side plates 15, which protrude vertically forward from the frame 1, are connected to the pressure relief ducts 12.
  • FIG. 2 is a schematic vertical section through the coke oven chamber with the device for sucking off and transferring filling gases according to the embodiment of the invention.
  • the coke oven chamber 2 is delimited at the top by an oven ceiling 23.
  • a gas collecting space 24 is formed between the top of the pound cake 3 and the furnace roof, in which filling gases produced during charging can collect.
  • Suction holes 25 are formed in the furnace ceiling 23. Suction pipes, transfer pipes or riser pipes (not shown) are inserted into the suction holes 25 in order to discharge the filling gases from the gas collecting space 24.
  • the distance between the front edge of the furnace ceiling 23 at the charging opening 21 and the closest suction hole 25 is between 0.5 m and 5 m.
  • the frame 1 comprises the pressure relief ducts 12, which extend in the vertical direction on both sides of the loading opening 21 over their entire height.
  • the pressure relief ducts 12 are fluidly connected at their upper end to a transfer duct 13, which in turn is fluidically connected to the gas collecting space 24.
  • the pressure relief ducts 12 are thus fluidly connected to the gas collection space 24.
  • Fig. 3 is a perspective view of the frame 1 of the device for sucking off and transferring filling gases according to the embodiment of the invention from the machine side.
  • the pound cake 3 is received in the coke oven chamber 2, its rear end is visible.
  • the lateral, forward-projecting side plates 15 of the frame 1 shown are each arranged on a line with the lateral corners of the loading opening 21, which is indicated by a dotted line.
  • the opening defined by the frame 1 is limited at the top by the pressure relief channel 13.
  • Another, horizontally extending upper plate 15 a is arranged at the lower end of the pressure relief channel 13 and frames the opening of the frame 1 with the side plates 15.
  • the frame 1 thus delimits an area which is only slightly larger than a cross section of the tamped cake 3 perpendicular to the loading direction.
  • a gap also remains between the top of the tamped cake 3 and the upper sheet 15a, the width of which is between 0 mm and 30 mm.
  • Suction holes 25 shown are arranged (not shown) suction devices 26 which suck in air from the coke oven chamber 2 and thus generate a negative pressure.
  • suction devices 26 which suck in air from the coke oven chamber 2 and thus generate a negative pressure.
  • the pound cake 3 is pushed into the coke oven chamber 2 on a metal sheet (not shown). Since the cross-sectional area of the tamped cake 3 is only slightly smaller than the opening area of the frame 1, the tamped cake 3 seals the opening of the frame 1 from the atmosphere without coming into contact with the frame 1.
  • the filling gases sucked off through the suction holes 25 can be conducted through riser pipes into a gas receiver or gas processing system, or through transfer pipes into adjacent furnaces connected to them.
  • a box section 14 which is in Fig. 1 is shown, arranged on the back of the pound cake facing away from the oven and guided with the pound cake 3.
  • the box section 14 is shown in the Embodiment a frame element in which the pound cake 3 was received during the pounding.
  • the front surface of the box profile 14, which is arranged on the surface of the stamped cake 3 facing away from the oven, is essentially congruent with the surface of the stamped cake 3 facing away from the oven 1 seals, the box section 14 seals the pressure relief ducts 12 and the transfer duct 13 from the atmosphere.
  • the box profile 14 is carried along with the tamped cake 3 while it is being charged until the tamped cake 3 is completely set. Now the set sheet is pulled off under the pound cake 3, while the box section 14 remains adjacent to the back of the pound cake 3. In this way, the pound cake 3 is held in the coke oven chamber 2 by the box section 14 and the set sheet can be easily removed.
  • the frame 1 is removed from the charging opening 21.
  • the pound cake 3 is already completely inserted into the coke oven chamber 2 and is at rest.
  • the emissions occurring at this point in time are no longer as high as during the introduction of the stamped cake 3, since the pressure increase (the so-called air pump effect) that occurs inside the coke oven chamber 2 as a result of the insertion of the stamped cake 3 is no longer present.
  • the filling gas quantities that then still occur can be sucked off by the suction devices 26 via the suction holes 25. This greatly reduces the remaining emissions before the oven door is closed.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absaugen und Überleiten von Füllgasen aus einem Gassammelraum einer Koksofenkammer gemäß dem Patentanspruch 1, sowie ein Verfahren zur Verhinderung von Füllemissionen während des Setzens eines Stampfkuchens gemäß dem Patentanspruch 8.
  • Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus DE 1 161 847 B bekannt.
  • Bei der seitlichen Beschickung von liegenden Koksofenkammern, beispielsweise den Koksöfen einer Koksbatterie, wird der Brennstoff vor Einschieben in die Koksofenkammer häufig gestampft. Man erhält einen verdichteten Kohlekuchen, der dann in eine seitliche Beschickungsöffnung des Koksofens eingefahren wird, beispielsweise auf einem Setzblech.
  • Da die Koksofenkammern kontinuierlich beheizt werden, ergibt sich bei der Beschickung das Problem, dass sich das Innere der Koksofenkammer auf einer hohen Temperatur befindet, so dass an der Oberfläche des Stampfkuchens bei Eintritt in die heiße Koksofenkammer ein Gemisch aus Gasen, Dämpfen und Stäuben an der Oberfläche des Stampfkuchens entsteht, das zu einem erhöhten Druck in der Kammer führt und durch die Beschickungsöffnung nach außen dringt. Die Gase bilden einen dichten Qualm, der bei Austritt aus der Beschickungsöffnung die Arbeit auf der Maschinenseite des Ofens stark behindern kann und gesundheitsschädigend ist. Da die Füllgase brennbare Bestandteile enthalten, besteht außerdem die Gefahr einer Stichflammenbildung. Der enthaltene Ruß und Staub führt zu starken Verschmutzungen der Umgebung und Atmosphäre. Außerdem können aus den Füllgasen wertvolle Rohmaterialien und Restgase mit hohem Brennwert gewonnen werden. Eine möglichst vollständige Erfassung der Füllgase ist also nicht nur aus gesundheits- und sicherheitstechnischer Sicht relevant, sondern auch wirtschaftlich vorteilhaft.
  • Es ist deshalb üblich, die Füllgase bei Beschickung der Koksofenkammer aus dem Ofenkammerraum durch ein Steigrohr der Ofenkammer entweichen zu lassen oder abzusaugen. Eine entsprechende Absaugvorrichtung für eine Ofenbatterie ist beispielsweise in der DE 1 161 847 B beschrieben. Diese Lösung ist jedoch ungenügend. Es besteht einerseits das Problem, dass selbst bei hoher Saugleistung der Austritt von Füllgasen durch die Beschickungsöffnung nicht vollständig verhindert werden kann. Zudem kommt es bei dem
  • Beschickungsvorgang der Koksofenkammer zu einem erheblichen Falschlufteintrag, der zu einer unerwünschten Abkühlung der Koksofenkammer führt.
  • Aus der WO 99/00465 A1 ist eine Vorrichtung zur Verhinderung des Austretens von Füllgasen während der Beschickung bekannt, bei der an der Außenseite der Beschickungsöffnung ein Dichtrahmen mit türförmigen Dichtelementen vorgesehen ist, die sich bei der Beschickung an den Stampfkuchen anlegen und die Koksofenkammer während der Beschickung gegen die äußere Umgebung abdichten.
  • Hierbei ergibt sich einerseits das Problem, dass die Dichtwirkung bei einem Stampfkuchen mit unregelmäßiger Oberfläche unzureichend sein kann.
  • Andererseits kann der Stampfkuchen durch den mechanischen Kontakt mit den Dichtelementen beschädigt werden, da die Dichtelemente gegen den Stampfkuchen gedrückt werden müssen. Hierbei entsteht ein erhöhter Schlabberkohleabfall, der nach der Beschickung aufgefangen werden und rückgeführt werden muss.
  • Die Dokumente FR 2 432 040 A1 , DE 28 21 169 A1 sowie CN 104 962 298 A offenbaren Vorrichtungen zur Verhinderung des Austretens von Füllgasen bei Beschicken des Stampfkuchens in die Koksofenkammer.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Absaugen von Füllgasen anzugeben, die die Entstehung von Füllemissionen wirksam und mit niedrigem Kostenaufwand unterdrückt, ohne den Stampfkuchen dabei zu beschädigen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Absaugen und Überleiten von Füllgasen aus einem Gassammelraum einer Koksofenkammer gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Verhinderung von Füllemissionen während des Setzens eines Stampfkuchens gemäß Anspruch 8 gelöst.
  • Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Absaugen und Überleiten von Füllgasen aus einem Gassammelraum einer Koksofenkammer, umfassend mindestens ein Saugloch, das an dem Gassammelraum angeordnet ist und über das die Füllgase aus dem Gassammelraum absaugbar sind, wobei die Vorrichtung einen Rahmen zur Anordnung an einer Beschickungsöffnung der Koksofenkammer aufweist, wobei der Rahmen Druckentlastungskanäle bildet, und wobei die Druckentlastungskanäle mit dem mindestens einen Saugloch fluidverbunden sind, und ein Kastenprofil, das nach Setzen eines Stampfkuchens mit einer Seitenfläche an dem Rahmen zur Abdichtung der Vorrichtung von außen angeordnet ist, wobei nach Setzen des Stampfkuchens in die Koksofenkammer an beiden Seitenflächen und der Oberseite des Kastenprofils jeweils ein Spalt zwischen dem Rahmen und dem Kastenprofil verbleibt, dessen Breite in einem Bereich zwischen größer 0 mm und 30 mm liegt.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist dabei, dass durch das Zusammenwirken des Sauglochs und der bautechnisch einfach realisierbaren Druckentlastungskanäle an der Beschickungsöffnung direkt am Ort des Austritts die Emission der Füllgase effektiv unterbunden werden kann. Die Vorrichtung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus. Es werden nur ein (häufig bereits vorhandenes) Saugloch und ein einfach herzustellender Rahmen benötigt. Der Rahmen, der die Emissionen an der Beschickungsöffnung direkt erfasst und verhindert, umfasst dabei keine aktiven technischen Vorrichtungen, sondern wirkt komplett passiv. Der Rahmen ist einfach und kostengünstig herzustellen. Er muss lediglich an die Maße der Beschickungsöffnung angepasst werden. Dadurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr flexibel und universell an beliebigen Koksöfen einsetzbar. Die Emissionsunterdrückung erfolgt berührungsfrei gegenüber dem Stampfkuchen, so dass dessen Oberfläche nicht beschädigt wird. Da der Rahmen also nicht mit dem Stampfkuchen in Kontakt kommt und außerdem keine beweglichen Elemente aufweist, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr schadensunanfällig und im Betrieb zuverlässig.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rahmen einen Überleitkanal auf, der die Druckentlastungskanäle und den Gassammelraum fluidverbindet. Damit ist eine konstruktiv einfache Fluidverbindung zwischen den Druckentlastungskanälen und dem Gassammelraum geschaffen. Die Druckentlastungskanäle können in einer Ausführungsform beispielsweise als vertikale Kanäle an den Seiten der Beschickungsöffnung vorgesehen sein. Diese erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Höhe der Beschickungsöffnung. In diesem Fall kann der Überleitkanal an dem oberen Ende der Druckentlastungskanäle angeordnet sein, so dass die Füllgase direkt in den Überleitkanal aufsteigen.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Rahmen Dichtelemente zur Abdichtung gegen den Rand der Beschickungsöffnung aufweist. Dadurch wird eine Abdichtung der Druckentlastungskanäle gegen die Atmosphäre geschaffen und die Effizienz der Vorrichtung nochmals gesteigert.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung ein Kastenprofil, das mit einer Seitenfläche an dem Rahmen zur Abdichtung der Vorrichtung von außen anordenbar ist. Damit wird eine weitere Verbesserung der Abdichtung erreicht.
  • In einer Ausführungsform kann das Kastenprofil durch einen Stampfrahmen gebildet sein, in dem der Stampfkuchen gestampft wurde. Die Abmessungen der Seitenfläche des Kastenprofils, die an dem Stampfkuchen von außen anordenbar ist, sind vorzugsweise gleich oder größer als die Abmessungen der entsprechenden Seitenfläche des Stampfkuchens. Ist der Stampfkuchen vollständig in die Koksofenkammer eingeführt, deckt das Kastenprofil die Öffnung des Rahmens ab und blockiert damit die Beschickungsöffnung, so dass die Emission von Füllgasen weiter unterdrückt ist.
  • Es ist weiter bevorzugt, dass der Rahmen aus einem Metall, beispielsweise Gussmetall oder Stahlblech, gefertigt ist. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung. Außerdem ist so sichergestellt, dass der Rahmen den hohen Temperaturunterschieden, die an bei der Beschickung auftreten, standhält.
  • Es ist bevorzugt, dass an dem mindestens einen Saugloch eine Saugvorrichtung zur Absaugung von Füllgasen aus dem Gassammelraum angebracht ist.
  • Bevorzugterweise liegt eine Querschnittsfläche der Druckentlastungskanäle in einem Bereich zwischen 0,02 m2 und 0,25 m2. Ist die Querschnittsfläche kleiner, ist das zur Entweichung der Füllgase bereitgestellte Volumen zu klein und die Effizienz der Vorrichtung beeinträchtigt. Bei größeren Querschnittsflächen als der angegebene Bereich erhöht sich die erforderliche Saugleistung und damit die Betriebskosten. Da in Koksofenbatterien die einzelnen Koksofenkammern dicht nebeneinander angeordnet sind, sind außerdem zu große Querschnittsflächen aus Platzgründen nicht realisierbar.
  • Vorzugsweise ist der Gassammelraum durch eine Ofendecke der Koksofenkammer begrenzt. Da die entstehenden heißen Gase nach oben steigen, ist das Volumen unterhalb der Ofendecke eine vorteilhafte Wahl für den Gassammelraum. Ist, wie zuvor beschrieben, in einer Ausführungsform der Überleitkanal an einem oberen Ende von vertikalen Druckentlastungskanälen angeordnet, ist eine
  • Fluidverbindung mit dem Gassammelraum außerdem einfach zu realisieren.
  • Es ist weiter bevorzugt, dass das mindestens eine Saugloch in der Ofendecke angeordnet ist und dass ein Abstand zwischen dem mindestens einen Saugloch in der Ofendecke und einer Vorderkante der Ofendecke an der Beschickungsöffnung der Koksofenkammer in einem Bereich zwischen 0,5 m und 5,5 m liegt. Ist der Abstand zu kurz, kann die Ansaugung in den Druckentlastungskanälen zu unregelmäßig sein. Ist der Abstand zu groß, muss eine entsprechend hohe Saugleistung aufgebracht werden, um einen ausreichenden Unterdruck in den Druckentlastungskanälen aufrecht zu erhalten. Dies führt zu höheren Betriebskosten und technischen Anforderungen an die verwendete Absaugvorrichtung.
  • Im Rahmen der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Verhinderung von Füllemissionen während des Setzens eines Stampfkuchens gemäß dem Anspruch 8 angegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • Ansaugen von Luft aus der Koksofenkammer durch mindestens ein in den Innenraum der Koksofenkammer mündendes Saugloch;
    • Erzeugen eines Unterdrucks in Druckentlastungskanälen, die an einem Rahmen einer Beschickungsöffnung der Koksofenkammer ausgebildet sind;
    • Setzen des Stampfkuchens durch den Rahmen in die Beschickungsöffnung, wobei
    • der in den Druckentlastungskanälen erzeugte Unterdruck in einem Bereich zwischen -50 Pa und -500 Pa liegt und
    • bei Setzen des Stampfkuchens in die Koksofenkammer an beiden Seitenflächen und der Oberseite des Stampfkuchens jeweils ein Spalt (x) zwischen dem Rahmen und dem Stampfkuchen verbleibt, dessen Breite in einem Bereich zwischen größer 0 mm und 30 mm liegt.
  • Durch das erfindungsgemäße Abdichtungsverfahren kann ein Austreten von Füllgasen durch die Beschickungsöffnung in die Atmosphäre effektiv unterdrückt werden. Füllgase, die durch die Beschickungsöffnung austreten, werden durch den Unterdruck in den Druckentlastungskanälen angesaugt. Damit wird eine Emission von Füllgasen verhindert, ohne einen mechanischen Kontakt mit dem Stampfkuchen zu benötigen. So wird eine Beschädigung des Stampfkuchens bei gleichzeitiger Verhinderung von Füllemissionen wirksam vermieden.
  • Erfindungsgemäß liegt der in den Druckentlastungskanälen erzeugte Unterdruck in einem Bereich zwischen -50 Pa und -500 Pa. Damit ist sichergestellt, dass der Unterdruck ausreichend hoch ist, um die Füllgase in den Gassammelraum anzusaugen, ohne dass Füllgase an die Atmosphäre austreten. Ein stärkerer Unterdruck würde den Energieverbrauch unnötig erhöhen.
  • Bevorzugterweise ist bei Setzen des Stampfkuchens ein Kastenelement an dem der Beschickungsöffnung abgewandten Ende des Stampfkuchens vorgesehen, das die Druckentlastungskanäle nach dem vollständigen Setzen des Stampfkuchens gegen den Außenraum abdichtet. Erfolgt die Beschickung derart, dass der Stampfkuchen auf einem Setzblech eingeführt wird, das beispielsweise durch eine Bodenplatte des Stampfrahmens gebildet sein kann, kann das Kastenelement neben der Dichtfunktion außerdem dazu dienen, den Stampfkuchen bei Herausziehen des Setzblechs zurück zu halten. Damit wird der Beschickungsvorgang vereinfacht.
  • Weiter verbleibt bei Setzen des Stampfkuchens in die Koksofenkammer an beiden Seitenflächen und der Oberseite des Stampfkuchens jeweils ein Spalt zwischen dem Rahmen und dem Stampfkuchen, dessen Breite in einem Bereich zwischen größer 0 mm und 30 mm liegt. Damit ist sichergestellt, dass die Beschickung berührungsfrei gegenüber dem Rahmen erfolgt. Bei zu großem Spalt sinkt die Dichtwirkung gegenüber der Atmosphäre.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, dass Füllgase, die bei Setzen des Stampfkuchens durch das mindestens eine Saugloch abgesaugt werden, über ein Steigrohr in eine Gasvorlage und/oder über ein Überleitrohr in einen damit verbundenen Nachbarofen geleitet werden. Werden die Gase der Gasvorlage zugeführt, können daraus wertvolle Rohmaterialien mittels Gaswäsche gewonnen werden. Alternativ können die Füllgase zunächst in den Gassammelraum eines Nachbarofens geleitet werden, in dem zu diesem Zeitpunkt wenig Gas entbunden wird. Die Füllgase können dann aus diesem Nachbarofen über ein zugehöriges Steigrohr abgesaugt und einer Aufbereitungsanlage und/oder der Gasvorlage zugeführt werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildungen näher erläutert werden.
  • Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen waagrechten Schnitt durch eine Koksofenkammer mit einer Vorrichtung zum Absaugen und Überleiten von Füllgasen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    Fig. 2
    einen schematischen senkrechten Schnitt durch die Koksofenkammer mit der Vorrichtung zum Absaugen und Überleiten von Füllgasen gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    Fig. 3
    eine perspektivische Ansicht des Rahmens der Vorrichtung zum Absaugen und Überleiten von Füllgasen gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In Fig. 1 ist ein waagrechter Schnitt durch eine Koksofenkammer mit einer Vorrichtung zum Absaugen und Überleiten von Füllgasen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Koksofenkammer 2 hat eine typische langgestreckte Form entlang der Beschickungsrichtung, die in Fig. 1 von rechts nach links verläuft. An dem rechten Ende der Koksofenkammer 2 (der Maschinenseite) ist eine Beschickungsöffnung 21 angeordnet. Durch die Beschickungsöffnung ist ein Stampfkuchen 3 eingeführt worden, der vollständig in der Koksofenkammer 2 aufgenommen ist. Die Koksofenkammer 2 ist an ihren Seiten durch Ofenwände 22 begrenzt. Die Ofenwände 22 sind entlang der Beschickungsrichtung konisch ausgebildet, so dass die Koksofenkammer 2 auf der der Beschickungsöffnung 21 abgewandten Koksseite breiter ist als auf der Maschinenseite. Dadurch kann der fertige Koks mit verminderter Reibung an den Ofenwänden 22 herausgedrückt werden.
  • Ein wesentliches Element der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist ein Rahmen 1, der in Fig. 1 auf der rechten Seite gezeigt ist. Der Rahmen ist an der Beschickungsöffnung 21 angeordnet und rahmt diese ein. Der Rahmen weist Dichtelemente 11 auf. Sie sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch plattenförmige Elemente gebildet, die an dem Rand der Beschickungsöffnung 21 an einer Wand der Koksofenkammer 2 anliegen. Die Dichtelemente 11 sind an der der Wand zugewandten Seite mit einem (nicht gezeigten) Dichtmaterial versehen, durch das der Rahmen 1 gegen den Rand der Beschickungsöffnung 21 abgedichtet ist.
  • An den Dichtelementen 11 sind Druckentlastungskanäle 12 angeordnet. Sie befinden sich an den Seiten der Beschickungsöffnung 21 und schließen jeweils einen Luftraum an beiden Seiten der Beschickungsöffnung 21 ab, der sich vertikal über die gesamte Höhe der Koksofenkammer 2 erstreckt. Die in Fig. 1 gezeigte Querschnittsfläche jedes Druckentlastungskanals 12 liegt zwischen 0,02 m2 und 0,25 m2. An die Druckentlastungskanäle 12 schließen sich Seitenbleche 15 an, die von dem Rahmen 1 senkrecht nach vorn abstehen.
  • In Fig. 2 ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch die Koksofenkammer mit der Vorrichtung zum Absaugen und Überleiten von Füllgasen gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Koksofenkammer 2 ist nach oben durch eine Ofendecke 23 begrenzt. Zwischen der Oberseite des Stampfkuchens 3 und der Ofendecke ist ein Gassammelraum 24 gebildet, in dem sich bei der Beschickung entstehenden Füllgase sammeln können. In der Ofendecke 23 sind Sauglöcher 25 ausgebildet. In die Sauglöcher 25 sind (nicht gezeigte) Saugrohre, Überleitrohre oder Steigrohre eingesetzt, um die Füllgase aus dem Gassammelraum 24 abzuleiten. Der Abstand zwischen der Vorderkante der Ofendecke 23 an der Beschickungsöffnung 21 und dem naheliegensten Saugloch 25 beträgt zwischen 0,5 m und 5 m.
  • Der Rahmen 1 umfasst die Druckentlastungskanäle 12, die sich in vertikaler Richtung an den beiden Seiten der Beschickungsöffnung 21 über ihre gesamte Höhe erstrecken. Die Druckentlastungskanäle 12 sind an ihrem oberen Ende mit einem Überleitkanal 13 fluidverbunden, der wiederum mit dem Gassammelraum 24 fluidverbunden ist. Somit sind die Druckentlastungskanäle 12 mit dem Gassammelraum 24 fluidverbunden.
  • In Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Rahmens 1 der Vorrichtung zum Absaugen und Überleiten von Füllgasen gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung von der Maschinenseite aus gezeigt. Der Stampfkuchen 3 ist in der Koksofenkammer 2 aufgenommen, sein hinteres Ende ist sichtbar. Die bereits in Fig. 1 gezeigten seitlichen, nach vorn abstehenden Seitenbleche 15 des Rahmens 1 sind jeweils auf einer Linie mit den seitlichen Ecken der Beschickungsöffnung 21 angeordnet, die mit einer punktierten Linie angedeutet ist. Nach oben ist die durch den Rahmen 1 definierte Öffnung durch den Druckentlastungskanal 13 begrenzt. Ein weiteres, horizontal verlaufendes oberes Blech 15a ist an dem unteren Ende des Druckentlastungskanals 13 angeordnet und rahmt mit den Seitenblechen 15 die Öffnung des Rahmens 1 ein. Der Rahmen 1 begrenzt somit eine Fläche, die nur geringfügig größer ist als ein Querschnitt des Stampfkuchens 3 senkrecht zur Beschickungsrichtung. Ein Spalt x, der bei der Beschickung zwischen den Seitenflächen des Stampfkuchens 3 und dem Rahmen 1 verbleibt, ist in Fig. 1 gezeigt. Seine Breite beträgt auf beiden Seiten des Stampfkuchens zwischen 0 mm und 30 mm. Die durch das obere Blech 15a begrenzte Höhe der Öffnung des Rahmens 1 ist ebenfalls nur geringfügig größer als die Höhe des Stampfkuchens 3. Bei der Beschickung verbleibt zwischen der Oberseite des Stampfkuchens 3 und dem oberen Blech 15a ebenfalls ein Spalt, dessen Breite zwischen 0 mm und 30 mm beträgt.
  • Es wird nun ein Beschickungsvorgang beschrieben. In den in Fig. 2 gezeigten Sauglöchern 25 sind (nicht gezeigte) Saugvorrichtungen 26 angeordnet, die Luft aus der Koksofenkammer 2 ansaugen und so einen Unterdruck erzeugen. In den Druckentlastungskanälen 12, die mit den Sauglöchern 25 fluidverbunden sind, entsteht ebenfalls ein Unterdruck. Dieser beträgt in den Dichtentlastungskanälen zwischen -50 Pa und -500 Pa.
  • Bei der Beschickung wird der Stampfkuchen 3, auf einem (nicht gezeigten) Setzblech in die Koksofenkammer 2 eingeschoben. Da die Querschnittsfläche des Stampfkuchens 3, nur geringfügig kleiner ist als die Öffnungsfläche des Rahmens 1, dichtet der Stampfkuchen 3 die Öffnung des Rahmens 1 gegen die Atmosphäre ab, ohne in Berührung mit dem Rahmen 1 zu kommen.
  • Ein Teil der bei der Beschickung entstehenden Füllgase steigt in der Koksofenkammer 2 nach oben in den Gassammelraum 24 und wird von dort direkt abgesaugt. Füllgase, die durch die Beschickungsöffnung 21 entweichen, strömen an den Seitenflächen des Stampfkuchens 3 vorbei in die Druckentlastungskanäle 12. Die Füllgase können nicht durch die schmalen Öffnungen zwischen dem Stampfkuchen 3 und den Blechen 15, 15a des Rahmens 1 nach außen dringen, sondern werden durch den Unterdruck in den Druckentlastungskanälen 12 über den Überleitkanal 13 in den Gassammelraum 24 abgesaugt, wie in Fig. 2 mit Pfeilen angedeutet ist.
  • Die durch die Sauglöcher 25 abgesaugten Füllgase können durch Steigrohre in eine Gasvorlage oder Gasaufbereitungsanlage geleitet werden, oder mittels Überleitrohren in damit verbundene Nachbaröfen geleitet werden.
  • Bei der Beschickung wird ein Kastenprofil 14, das in Fig. 1 gezeigt ist, an der ofenabgewandten Rückseite des Stampfkuchens 3 angeordnet und mit dem Stampfkuchen 3 mit geführt. Das Kastenprofil 14 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Rahmenelement, in das der Stampfkuchen 3 bei der Stampfung aufgenommen war. Die vorderseitige Fläche des Kastenprofils 14, die an der ofenabgewandten Fläche des Stampfkuchens 3 angeordnet ist, ist im Wesentlichen deckungsgleich mit der ofenabgewandten Fläche des Stampfkuchens 3. Sobald das hintere Ende des Stampfkuchens 3 die Druckentlastungskanäle 12 passiert hat und der Stampfkuchen somit nicht mehr den Rahmen 1 abdichtet, dichtet das Kastenprofil 14 die Druckentlastungskanäle 12 und den Überleitkanal 13 gegen die Atmosphäre ab.
  • Das Kastenprofil 14 wird an den Stampfkuchen 3 anliegend bei der Beschickung mitgeführt, bis der Stampfkuchen 3 vollständig gesetzt ist. Nun wird das Setzblech unter dem Stampfkuchen 3 abgezogen, während das Kastenprofil 14 anliegend an der Rückseite des Stampfkuchens 3 verbleibt. So wird der Stampfkuchen 3 durch das Kastenprofil 14 in der Koksofenkammer 2 gehalten und das Setzblech kann problemlos abgezogen werden.
  • Bevor die Koksofenkammer 2 verschlossen wird, wird der Rahmen 1 von der Beschickungsöffnung 21 entfernt. Der Stampfkuchen 3 ist bereits komplett in die Koksofenkammer 2 eingeschoben und ruht. Die auftretenden Emissionen sind zu diesem Zeitpunkt nicht mehr so hoch wie während des Einführens des Stampfkuchens 3, da dann die durch das Einführen des Stampfkuchens 3 im Inneren der Koksofenkammer 2 auftretende Druckerhöhung (der sogenannte Luftpumpeneffekt) nicht mehr vorhanden ist. Die dann noch auftretenden Füllgasmengen können von den Saugvorrichtungen 26 über die Sauglöcher 25 abgesaugt werden. Dadurch sind die verbleibenden Emissionen vor dem Schließen der Ofentüre stark reduziert.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rahmen
    11
    Dichtelemente
    12
    Druckentlastungskanäle
    13
    Überleitkanal
    14
    Kastenprofil
    15
    Seitenbleche
    15a
    oberes Blech
    2
    Koksofenkammer
    21
    Beschickungsöffnung
    22
    Ofenwand
    23
    Ofendecke
    24
    Gassammelraum
    25
    Saugloch
    26
    Saugvorrichtungen
    3
    Stampfkuchen

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Absaugen und Überleiten von Füllgasen aus einem Gassammelraum (24) einer Koksofenkammer (2), umfassend mindestens ein Saugloch (25), das an dem Gassammelraum (24) angeordnet ist und über das die Füllgase aus dem Gassammelraum (24) absaugbar sind, einen Rahmen (1) zur Anordnung an einer Beschickungsöffnung (21) der Koksofenkammer (2),
    wobei der Rahmen (1) Druckentlastungskanäle (12) bildet, und
    wobei die Druckentlastungskanäle (12) mit dem mindestens einen Saugloch (25) fluidverbunden sind, und
    ein Kastenprofil (14), das nach Setzen eines Stampfkuchens (3) mit einer Seitenfläche an dem Rahmen (1) zur Abdichtung der Vorrichtung von außen angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    nach Setzen des Stampfkuchens (3) in die Koksofenkammer (2) an beiden Seitenflächen und der Oberseite des Kastenprofils (14) jeweils ein Spalt (x) zwischen dem Rahmen (1) und dem Kastenprofil (14) verbleibt, dessen Breite in einem Bereich zwischen größer 0 mm und 30 mm liegt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Rahmen (1) einen Überleitkanal (13) aufweist, der die Druckentlastungskanäle (12) und den Gassammelraum (24) fluidverbindet.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Rahmen (1) Dichtelemente (11) zur Abdichtung gegen den Rand der Beschickungsöffnung (21) aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Rahmen (1) aus einem Metall, beispielsweise Gussmetall oder Stahlblech, gefertigt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Querschnittsfläche der Druckentlastungskanäle (12) in einem Bereich zwischen 0,02 m2 und 0,25 m2 liegt.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Gassammelraum (24) durch eine Ofendecke (23) der Koksofenkammer (2) begrenzt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das mindestens eine Saugloch (25) in der Ofendecke (23) angeordnet ist und dass ein Abstand zwischen dem mindestens einen Saugloch (25) in der Ofendecke (23) und einer Vorderkante der Ofendecke (23) an der Beschickungsöffnung (21) der Koksofenkammer (2) in einem Bereich zwischen 0,5 m und 5,5 m liegt.
  8. Verfahren zur Verhinderung von Füllemissionen während des Setzens eines Stampfkuchens (3) in eine Koksofenkammer (2) unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, die folgenden Schritte umfassend:
    - Ansaugen von Luft aus der Koksofenkammer (2) durch mindestens ein in den Innenraum der Koksofenkammer (2) mündendes Saugloch (25);
    - Erzeugen eines Unterdrucks in Druckentlastungskanälen (12), die an einem Rahmen (1) einer Beschickungsöffnung (21) der Koksofenkammer (2) ausgebildet sind;
    - Setzen des Stampfkuchens (3) durch den Rahmen (1) in die Beschickungsöffnung (21),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - der in den Druckentlastungskanälen (12) erzeugte Unterdruck in einem Bereich zwischen -50 Pa und -500 Pa liegt und
    - bei Setzen des Stampfkuchens (3) in die Koksofenkammer (2) an beiden Seitenflächen und der Oberseite des Stampfkuchens (3) jeweils ein Spalt (x) zwischen dem Rahmen (1) und dem Stampfkuchen (3) verbleibt, dessen Breite in einem Bereich zwischen größer 0 mm und 30 mm liegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei Setzen des Stampfkuchens (3) ein Kastenelement (14) an dem der Beschickungsöffnung (21) abgewandten Ende des Stampfkuchens (3) vorgesehen ist, das die Druckentlastungskanäle (12) nach dem vollständigen Setzen des Stampfkuchens (3) gegen den Außenraum abdichtet.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Füllgase, die bei Setzen des Stampfkuchens (3) durch das mindestens eine Saugloch (25) abgesaugt werden, über ein Steigrohr in eine Gasvorlage und/oder über ein Überleitrohr in einen damit verbundenen Nachbarofen geleitet werden.
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