EP3609981B1 - Ofenvorrichtung und verfahren zur herstellung von koks - Google Patents

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EP3609981B1
EP3609981B1 EP18716579.0A EP18716579A EP3609981B1 EP 3609981 B1 EP3609981 B1 EP 3609981B1 EP 18716579 A EP18716579 A EP 18716579A EP 3609981 B1 EP3609981 B1 EP 3609981B1
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EP
European Patent Office
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briquettes
temperature
gas
furnace chamber
heating
Prior art date
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EP18716579.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3609981A1 (de
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Ronald Kim
Uwe TSCHIRNER
Mathias SCHELLER
Matthias SPÖTTLE
Fabian GRAW
Joanna KÜHN-GAJDZIK
Hans-Werner Schröder
Volker Herdegen
Franz FEHSE
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 AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Publication date
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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
    • C10B1/00—Retorts
    • C10B1/02—Stationary retorts
    • C10B1/04—Vertical retorts
    • 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
    • C10B27/02—Arrangements for withdrawal of the distillation gases with outlets arranged at different levels in the chamber
    • 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
    • C10B3/00—Coke ovens with vertical chambers
    • C10B3/02—Coke ovens with vertical chambers with heat-exchange devices
    • 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
    • C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
    • C10B47/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with stationary charge
    • C10B47/04—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with stationary charge in shaft furnaces
    • 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
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/08—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form in the form of briquettes, lumps and the like
    • 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
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
    • C10B57/10—Drying

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for using coal-containing feedstock and the use of the feedstock in this regard.
  • the invention relates to devices and methods for producing coke from feedstocks that have not been able to be used as standard or that have not yet produced a satisfactory end product.
  • the invention relates to a device and a method according to the preamble of the respective independent claim.
  • the invention relates to the use of the device specifically in connection with these alternative feedstocks.
  • coke ovens for producing coke can be designed as so-called vertical chamber ovens.
  • Vertical chamber ovens are loaded with raw material briquettes or coal briquettes from above.
  • Vertical chamber ovens can have a considerable height, for example in the range of 30 to 40m.
  • the briquettes are placed above the oven using a crane, for example, and slide, particularly due to gravity, through the coking shaft (oven chamber), particularly over a period of several hours, for example 12 or 15 hours, corresponding to the time required to convert the feedstock into coke.
  • the briquettes experience a temperature change, particularly from initial temperatures below 300°C to final temperatures between 900 and 1100°C.
  • Two to ten oven chambers are usually combined to form a so-called oven battery of a coke oven.
  • the shaft of each furnace chamber can have a height of 3.5m to 10m and a width of 150 to 600mm. This shows that the briquettes are subjected to high friction and pressure forces during coking. The strength of the briquettes should therefore be as high as possible. On the other hand, volume changes and "good" material transport within the briquette should also be possible. A certain degree of porosity is therefore also advantageous.
  • the raw material can be crushed beforehand, especially in hammer mills, especially to grain sizes of 0 to 1 mm.
  • the briquettes are then usually compacted in presses by pressing the grains, whereby in many cases a briquette geometry in the form of an elongated cuboid with optionally rounded corners or rounded edges has proven to be advantageous.
  • Briquettes in the shape of an ellipsoid are also common, especially produced using roller presses.
  • Water can be added to increase the baking capacity (the particles stick together during and after pressing) of the crushed raw material.
  • a high water content can have a detrimental effect on the strength of the briquettes as soon as they are coked, with the result that the briquettes disintegrate, particularly in the lower area of a vertical chamber furnace, where the greatest forces or loads act on the briquettes, and impair the coking process.
  • US 4115202 A , FR 841495 A , FR 533765 A and GB12923A disclose furnace devices with at least one vertical furnace chamber for producing coke with specific arrangements of heating walls and heating channels.
  • the object of the invention is to provide a device and a method with the features described at the beginning, which enables the most efficient and at the same time gentle coking of non-classic feedstocks, in particular lignite and/or low-baking hard coal and/or biomass and/or petroleum coal, in particular in vertical chamber furnaces. It is desirable to provide a high-quality end product (in particular coke briquettes) also from non-classic feedstocks.
  • the object can also be seen as preparing, providing and/or handling non-classic feedstocks in such a way that the product obtained after coking can be processed in a similar or identical manner as previously with classic feedstocks, e.g. classic hard coal briquettes.
  • the device and the method should also make the coking of as wide a spectrum of non-classic feedstocks as possible attractive.
  • a furnace device with at least one vertical furnace chamber, in particular a coke oven, for producing coke from at least one solid feedstock, in particular from the group: brown coal, low-baking hard coal, biomass, petroleum coke, petroleum coal; comprising at least one briquette dryer set up for tempering briquettes made from the feedstock and at least one furnace chamber with heating walls coupled to the briquette dryer, in particular below the briquette dryer; wherein the briquette dryer has a heating device and a briquette reservoir that can be heated thereby, and wherein the briquette dryer is set up to set a temperature in the briquette reservoir that increases continuously or stepwise in the conveying direction of the briquettes, in particular at least two or three temperature levels in the range from 60 to 200°C.
  • the furnace device further comprises an inlet system comprising at least one lock device, which inlet system is arranged between the briquette reservoir and the (respective) furnace chamber and is designed to supply briquettes from the briquette reservoir to the (respective) furnace chamber.
  • an inlet system comprising at least one lock device, which inlet system is arranged between the briquette reservoir and the (respective) furnace chamber and is designed to supply briquettes from the briquette reservoir to the (respective) furnace chamber.
  • the temperature level can increase steadily and/or predetermined temperature levels can be defined, especially at different heights of a reservoir in which the briquettes are conveyed in the direction of gravity.
  • the desired temperature level can be set individually for each process or feedstock.
  • a continuous process for coking can be set up in the respective vertical furnace chamber.
  • the briquette bed moves through at least one temperature zone with increasing temperature.
  • the desired throughput can be set and regulated in particular by means of a discharge system.
  • the conversion/refinement of, for example, coal into coke can take place continuously.
  • Temperature control can be used, and the process can be influenced in individual temperature zones and/or by-products can be evacuated.
  • the continuous process in the vertical chamber furnace also has advantages with regard to temperature stress on the material of the furnace device, especially silica.
  • the material can be largely kept at temperatures above 600°C or even 800°C and does not need to be repeatedly cooled to lower temperatures. This means that fewer stresses/cracks occur in the material.
  • the furnace device can have a feed unit for providing the briquettes to the briquette dryer.
  • the feed unit is also designed, for example, to feed the produced briquettes from a Press to the briquette dryer. At a minimum, the feed unit is set up to ensure continuous or batch-wise feeding of briquettes to the dryer.
  • a bunker Upstream of the dryer there is a bunker into which the briquettes can be fed continuously or in batches, and from which the briquettes can be conveyed out continuously or in batches, in particular by sliding the briquettes into the briquette dryer.
  • the feed system can be arranged above the (respective) furnace chamber. This enables feeding based on gravitational forces.
  • the furnace device is designed entirely as a vertical chamber furnace with vertical furnace chambers.
  • a vertical furnace chamber is understood to mean a furnace chamber through which the briquettes are conveyed in a vertical direction, in particular based on gravitational forces.
  • the above information in the table is in percent by mass, whereby the volatile components were measured under "waf” conditions, i.e. in a water- and ash-free state.
  • a furnace device with at least one vertical furnace chamber, in particular in the manner of a coke oven, for producing coke from at least one solid feedstock, in particular from the group: lignite, low-baking hard coal, biomass, petroleum coke, petroleum coal; comprising at least one briquette dryer set up for tempering briquettes made from the feedstock, and at least one furnace chamber coupled to the briquette dryer, in particular below the briquette dryer, with heating walls, and burners arranged on the furnace chamber, wherein on at least one side of the furnace chamber in at least one of the heating walls in a lower half, in particular a lower third, at least one horizontal heating channel, which is designed as a horizontal single-level heating channel, and above it, at least also in an upper half or beginning in a middle third, a heating channel extending in a meandering shape in several height levels, which heating channels are each individually fired by at least one burner, wherein the at least one horizontal single-level heating channel opens
  • the briquette dryer provides advantages in particular with regard to the preparation of the briquettes before feeding them into the furnace chamber.
  • the heating channels then act on the briquettes in the furnace chamber at a later stage of the process. Nevertheless, both measures concern the most precisely regulated temperature control or energy supply to the briquettes. The more precise the preparation upstream of the furnace chamber, the more precisely or effectively the energy supply in the furnace chamber can lead to the desired effects.
  • a plurality of horizontal heating channels are formed, which are fired by burners, in particular at least three horizontal heating channels each individually by at least one of the burners.
  • burners in particular at least three horizontal heating channels each individually by at least one of the burners.
  • on at least one side of the furnace chamber in at least one of the heating walls in a lower half, at least three horizontal heating channels and above them a meandering heating channel are formed, which heating channels are each individually fired by at least one burner.
  • the meandering heating channel has reversal points with observation points with sensors arranged thereon or measuring there, in particular temperature sensors.
  • the meandering heating channel has at least one reversal point, at which a tightly sealed observation point is arranged, which can be operated from the outside, in particular by means of a regulating slide.
  • at least one observation point with a regulating slide (open, closed, intermediate positions) for slide blocks and/or with measuring sensors is arranged on at least one of the heating channels, in particular at a reversal point. This enables the type and manner of tempering to be optimized in each case.
  • a manually accessible access channel for a regulating slide is coupled to at least one of the heating channels, in particular to the meandering heating channel. This also simplifies adjustment.
  • the meandering heating channel has one or more vertical passages. This also opens up expanded possibilities for tempering.
  • the meander-shaped heating channel is designed to be short-circuited at one or more horizontal or vertical positions, in particular by releasing or blocking vertical passages.
  • the meander-shaped heating channel has one or more vertical passages, at each of which at least one adjusting element, in particular a slide block that can be operated from the outside, is arranged. This also enables particularly fine adjustment or locally particularly focused adjustment.
  • the briquette reservoir can be heated in a controlled manner to at least two different temperature levels, in particular at at least two different height positions of the briquette reservoir, depending on measured values that can be measured in the briquette reservoir from the group at least comprising: temperature, humidity; in order to dry the briquettes, in particular a first temperature level between 60 and 105°C, in particular up to 95°C, a second temperature level between 105 and 200°C, and optionally at least one further temperature level comprising a temperature level between 95 and 105°C.
  • the upper limit of the last temperature level can be set in such a way that degassing is not yet caused.
  • the upper limit of the respective temperature level can be taken from temperature values determined in advance for a respective feedstock, e.g. stored in a data storage device, or optionally specified during the process, in particular by means of at least one pressure and/or gas sensor and/or humidity sensor on/in the briquette dryer. This allows the briquettes to be dried continuously and more intensively in a gentle manner, without excessive temperature or material stress.
  • the briquette reservoir can be heated depending on the measured values for controlled drying of the briquettes to minimum moisture values of a maximum of 1 to 5 Ma%, in particular 2 to 4 Ma% at the outlet of the briquette dryer.
  • This makes it possible to gently bring the briquettes from an initial moisture content in the range of 10 to 15 Ma% to moisture values below 5 Ma%, which are advantageous for the subsequent coking.
  • Humidity and/or temperature sensors can be provided in the briquette dryer, in particular at the respective height positions. It can be sufficient to carry out the temperature control solely depending on the moisture content, sufficient accuracy of the measurement is assumed.
  • Capacitive or spectroscopic measuring methods can be used to measure the humidity, for example. However, redundant measuring devices are preferably available, in particular for pressure, volume and/or temperature measurements.
  • the control is carried out at least also via a temperature measurement, optionally exclusively via a temperature measurement.
  • drying is particularly useful for brown coal, particularly in a temperature range of 60 to 200°C, and particularly from 100 to 200°C. It has been shown that drying should preferably be carried out up to an upper temperature limit above which degassing (gas emission) begins in the respective feedstock.
  • This upper temperature limit can be predefined for a particular feedstock, and when controlling the drying process, such upper limits can be called up from a data storage device and taken into account as a target specification.
  • the drying process can also be specifically adapted to each feedstock.
  • the previously mentioned temperature and humidity ranges can be further restricted for lignite or hard coal, for example.
  • the feedstocks have different H2O contents, and material transport processes during drying are specific to each feedstock, particularly due to different material structures (micro/meso/macropores).
  • the furnace device can have a control device and a measuring device coupled thereto, set up for controlling/regulating drying or coking of the briquettes.
  • the control device can be set up or provided specifically for controlling/regulating the drying process based on the measured values.
  • the control device can also be used for each of the individual Process steps must be set up or provided, each in communication with corresponding sensors of a measuring device.
  • the briquette dryer has at least one dryer unit, in particular a roof dryer unit, which has a hot gas circuit, in particular sealed off from the briquettes, for introducing heat energy into the briquettes.
  • the sealed off hot gas circuit can be used to separate the hot gas from the briquettes.
  • the hot gas can flow in lines covered by roofs or other slanted channels, along which lines the briquettes can slide past without remaining on the lines.
  • the dryer unit can be set up to continuously convey the briquettes based on gravitational forces (continuous operation), with the briquette reservoir being integrated into the dryer unit, in particular separately from the hot gas circuit. It has been shown that other types of drying, e.g. fluidized bed drying, are not feasible or at least not advisable, in particular because they would not allow the briquettes to be pre-treated in the same gentle manner.
  • the dryer unit described here enables gentle drying, with good controllability of the heat energy introduced, and also with a cost-effective and robust construction of the unit.
  • the number/density of the heating lines can increase towards the lower end in order to be able to continuously introduce more heat energy, in particular without the need for complex control.
  • the briquette dryer can also fulfil the function of a buffer.
  • a buffer Preferably, several levels of briquettes are always buffered above a highest/uppermost drying level, in particular to avoid short-circuit flows of drying gases.
  • This multi-layer buffer of briquettes to be supplied also enables drying gases to be extracted in an evenly distributed manner.
  • the geometry and arrangement, in particular the angle and the distances between individual roofs of a height level in the briquette dryer as well as the height distance of the drying levels can be designed in such a way that no solid bridges are formed and that the gravitational movement of the briquettes can take place unhindered. It has been shown that a vertical or diagonal distance of at least a factor of 6 of the briquette diameter a good compromise between temperature profile and (especially exclusively gravity-driven) conveying or freedom of movement of the briquettes.
  • the respective drying circuit can have a fan and can be additionally supplied with fresh, dry exhaust gas (from heating the briquettes in the coking chambers) and/or with externally generated, dry flue gas from a burner (in particular intended exclusively for the dryer in order to ensure redundancy).
  • the briquette dryer has a dryer unit with several drying circuits, each comprising at least two drying levels. This enables particularly specific control of the respective temperature levels.
  • the briquette dryer has a dryer unit with several drying circuits, each comprising at least two drying levels. This provides the greatest possible flexibility when setting a desired temperature profile in the briquette reservoir.
  • the dryer unit defines several drying levels, in particular at least four drying levels, in each of which hot gas lines are arranged, wherein each drying level can be regulated to an individual temperature level, wherein the drying levels are preferably arranged at least 60 cm apart.
  • the briquette dryer or the briquette reservoir has a height extension of at least 2m, preferably at least 2.5 or 5m. This enables the setting of a temperature profile that is advantageous in terms of height, in particular for individual, locally predefined drying levels. A temperature difference of at least 25 to 30°C and a maximum of 35 to 45°C is preferably set between the drying levels. It has been shown that this enables an advantageous drying process to be implemented, in particular when the briquettes are conveyed based on gravitational forces.
  • the dryer unit defines several drying levels, in particular at different height positions, in particular at least four drying levels, in each of which hot gas lines are arranged, whereby each drying level can be regulated to an individual temperature level, for example by means of slides, flaps, flow regulators.
  • each drying level can be regulated to an individual temperature level, for example by means of slides, flaps, flow regulators.
  • the drying levels can specify discrete temperature values. Since the briquettes in the briquette dryer can be conveyed or moved relative to the individual drying levels, in particular continuously, drying can also take place under comparatively homogeneous, constant temperature stress.
  • the briquette dryer or the feed system is connected to at least two of the furnace chambers, in particular two to six furnace chambers. This makes it easier or more cost-effective to feed the briquettes.
  • the feed system can serve at least two furnace chambers.
  • the feed system has a distributor for this purpose.
  • the briquettes can be evenly distributed to the individual furnace chambers (in particular four to six chambers), supported by a geometry of the distributor that is preferably adapted for gravity-driven bulk material movements, e.g. by means of funnels, tubes, filling nozzles.
  • the lock device can also be used to prevent gas from escaping.
  • the distribution of the briquettes to the furnace chamber(s) can preferably be realized without mechanically moving parts (switches), in particular by means of so-called mandrels.
  • Mandrels arranged in the respective lock device or in front of or behind it can ensure an even, gravity-driven distribution of the briquettes. It is also possible to arrange the lock device in a transversely offset manner, whereby the entry system has an outlet that is wider than half the width of a furnace chamber.
  • a distribution of the briquettes as evenly as possible between the respective furnace chambers is also advantageous in that it ensures consistent process parameters.
  • the operation of a furnace chamber is a sensitive interaction of a wide variety of influencing factors. If the furnace chamber is not completely filled, for example, the type of heat transfer changes, both in connection with the extraction of raw gas and regarding the indirect supply of heat energy to the feedstock. If the furnace chamber is not completely filled, the mass-specific heat input in particular can increase.
  • the (respective) lock device has a double flap, by means of which at least two furnace chambers can be coupled to the briquette dryer or the device for dry coke cooling. Gas tightness can be ensured between the individual components, in particular by means of suitable sealing means at the respective interface, which can be static, so that conventional sealing means such as sealing rings can also be used.
  • an internal volume of the lock delimited by the double flap can optionally be evacuated, for example by means of a pump that is provided for evacuation or gas flow to other components of the furnace device.
  • the respective flap or a lock slide can in particular have a square shape.
  • the furnace device can have a double lock system below at least two furnace chambers, so that the coal/coke briquettes or the lump coke from at least two adjacent furnace chambers can be conveyed further, in particular into a dry cooling device.
  • the furnace device further comprises a discharge system comprising at least one lock device and is designed to discharge briquettes or coal briquettes converted into coke briquettes from the furnace chamber or from a coke dry cooling system, in particular by gravity.
  • a discharge system comprising at least one lock device and is designed to discharge briquettes or coal briquettes converted into coke briquettes from the furnace chamber or from a coke dry cooling system, in particular by gravity.
  • the respective lock device of the infeed/outfeed system is preferably designed as a construction made of heat-resistant material with anti-slip properties, e.g. with a Teflon coating.
  • the lock device has, for example, sliding slopes with angles between 5 and 35° (in relation to the horizontal plane).
  • the lock device can be motor-controlled and can be operated manually (manual control, push button) or automatically (time or coke temperature controlled).
  • the corresponding motor control can interact with, for example, a hydraulic, pneumatic or electric drive.
  • the discharge system is preferably arranged below the (respective) furnace chamber or below a/the coke dry cooling system.
  • the input system and/or the discharge system can each be designed as a rocker, flap, lever, tap, slide or pendulum construction.
  • a switch or a distributor or at least one mandrel can be provided, in particular in the form of a triangular divider on the floor of the briquette dryer or downstream of the furnace chamber, whereby the briquettes can be evenly distributed into the locks by gravity.
  • the furnace device has a device for dry coke cooling downstream of the (respective) furnace chamber, which can be operated without water and which has at least one inlet and at least one outlet for cooling gas, in particular cooling inert gas.
  • the dry coke cooling enables efficient but nevertheless gentle cooling.
  • the cooling can take place in countercurrent through the bed, in particular in such a way that a continuous temperature profile is established, which can be regulated depending on the amount of purge gas used.
  • the device for dry coke cooling can be described as a solid heat exchanger with a constant temperature profile.
  • the device for dry coke cooling defines a cooling gas circuit for cooling gas flowing countercurrently through the briquette bed, in particular comprising at least one heat exchanger.
  • the device for dry cooling preferably comprises a heat exchanger set up to generate steam.
  • a comparatively homogeneous temperature profile or gradient in the briquette bed can be achieved in a simple manner, while at the same time ensuring high energy efficiency.
  • High energy efficiency is of interest at the latest when it comes to the question of the economic viability of the overall process. High energy efficiency therefore also has a direct influence on the possible/realizable measures, e.g. when drying the briquettes.
  • the device for dry coke cooling can be coupled to at least one of the furnace chambers downstream of the furnace chamber, in particular by means of a/the discharge system of the furnace device.
  • the device for dry coke cooling can be coupled to one to six furnace chambers.
  • the device for dry coke cooling has or defines a cooling gas circuit, in particular comprising at least one heat exchanger. This enables efficient use of recovered energy.
  • several temperature zones with increasing temperatures are formed in the (respective) furnace chamber in the conveying direction of the briquettes, comprising at least one temperature zone at a first temperature level of 60 to 95°C and a temperature zone at a second temperature level of 95 to 125°C and a temperature zone at a third temperature level of 125 to 200°C, and optionally one or two further temperature zones in between, each with the same temperature difference.
  • This enables controlled heating, in particular also in an evaporation area.
  • the dry cooling device can comprise a cooling gas circuit with a heat exchanger, which heat exchanger is connected to a feed water line.
  • the heat exchanger can consist of tube bundles and a steam drum, whereby the heat transfer from the cooling gas heated in the dry cooling device to the feed water can take place in countercurrent, cocurrent or crosscurrent.
  • the device for dry cooling can have several cooling gas inlets and cooling gas outlets, which are arranged in such a way that the flow profile in the briquette bed through which it flows can be adjusted by regulating the volume flows supplied or removed.
  • several horizontal heating channels are formed on at least one side of the (respective) furnace chamber in at least one of the heating walls, which are coupled to at least one vertical exhaust gas flue and which are fired by burners, in particular at least three horizontal heating channels each individually by at least one of the burners.
  • a horizontal heating channel is understood to be a channel which does not extend or does not extend significantly in the vertical direction.
  • a horizontal heating channel extends essentially in a single height position or horizontal plane.
  • heating channel routing in a wall located to the side of the chamber can be referred to as a "grid stone regenerator".
  • heating can be carried out individually at different heights and without switching. Each heating channel can be supplied with heat energy individually.
  • This older design or configuration of the heating channels has proven to be quite inflexible and can only be optimized for one type of feedstock/coal (e.g. Lusatian lignite). This design does not allow for adequate response to different types of coal/feedstock.
  • feedstock/coal e.g. Lusatian lignite
  • indirect heat transfer can take place into the respective furnace chamber.
  • Indirect heat transfer is understood to mean heat transfer through at least one partition wall, i.e. also based on heat conduction through the material of the furnace, in particular heat conduction in silica bricks.
  • the horizontal, individually fireable heating channels can define a degassing space or a degassing zone in which heavily pre-dried briquettes are subjected to a comparatively high temperature stress or a comparatively high energy supply in order to be able to carry out the degassing essentially in a lower section of the furnace chamber.
  • This can also prevent purge gas coking, particularly in an upper area of the furnace chamber, in which the briquettes are still particularly sensitive to temperature stress.
  • the horizontal heating ducts can each (particularly independently of each other) lead into a vertical exhaust duct from which the gas can be removed.
  • a/the drying circuit of the briquette dryer is coupled to at least one heating channel of the (respective) furnace chamber. This enables the waste heat of the furnace chamber to be used to temper the briquette dryer. Flue gases from the heating of the furnace chamber can be used to supply the circuits of the briquette dryer with flue gases that are as "dry” as possible. It has been shown that the temperature level of the extracted flue gases is still high enough to operate the dryer circuits. This not only simplifies the system configuration but also increases energy efficiency. It has been shown that the exhaust gases from the heating (or the flue gases) should have as low an O2 content as possible, which can be ensured in particular by stoichiometric combustion. This makes it possible to prevent the risk of briquette fires.
  • the furnace device has at least one return line for gas emitted in at least one of the heating channels, which connects the (respective) heating channel to the briquette dryer.
  • the gas generated by burners can be fed into an exhaust gas collection channel or into a hot gas duct and from there via a connecting line to the briquette dryer.
  • raw gas can be processed and the processed gas can be further used, in particular as fuel for heating.
  • a/the drying circuit of the briquette dryer is coupled to at least one heating channel of the furnace chamber. This also allows energy advantages to be achieved.
  • At least one of the several horizontal heating channels can be heated by a burner with flame monitoring arranged externally of the furnace chamber, which burner is coupled to the respective heating channel, in particular by a natural gas-operated burner.
  • a burner with flame monitoring arranged externally of the furnace chamber, which burner is coupled to the respective heating channel, in particular by a natural gas-operated burner.
  • This allows the energy input to be controlled to a comparatively precise In particular, a temperature of at least 1000°C can be achieved at each heating channel.
  • a very hot degassing zone can be set specifically in the lower area of the furnace chamber.
  • Burners with flame monitoring offer the advantage of high flexibility and precision in terms of temperature control (heat input).
  • gas was previously generated in separate gas generators arranged in front of the furnace chambers with appropriate piping to the furnace chamber. In these gas generators, the heating gas was generated by burning coal, which was harmful to the environment.
  • horizontal heating channels arranged one above the other and adjacent to one another can be heated by burners arranged opposite one another. This allows a comparatively homogeneous heat input in relation to the total volume of the furnace chamber.
  • Horizontal heating channels that are adjacent to one another in a vertical direction preferably open into vertical exhaust ducts at opposite ends. This offset arrangement of the burners enables a particularly homogeneous heat input.
  • heating channels arranged at the same height on opposite sides can be heated by burners arranged opposite one another. This allows a comparatively homogeneous heat input in relation to the total volume of the furnace chamber.
  • burners can be arranged diagonally opposite each other. At adjacent height positions of a furnace chamber, burners can be arranged on opposite edges/corners on one of the sides of the furnace chamber. This can create a double asymmetry, i.e. within the respective height level and with respect to adjacent height levels.
  • a heating channel is formed on at least one side of the (respective) furnace chamber, which extends in a meandering manner in several height levels and is arranged above at least two or three horizontal heating channels and which can be heated by at least one burner. This makes it easy to set a temperature profile that decreases upwards in the vertical direction.
  • a meandering heating channel with a reversal is formed on at least one side of the (respective) furnace chamber, on which at least one measuring point is arranged at at least one of the reversals, in particular at least one temperature and/or pressure measuring point. In this way, in particular the temperature profile can be measured.
  • a meandering heating channel with at least one reversal is formed on at least one side of the furnace chamber, on which an observation point is arranged at at least one of the reversals, in particular a tightly sealed observation point that can be operated from the outside.
  • an observation point is arranged on at least one of the heating channels.
  • the observation point enables optical control or visual insights. This provides options for monitoring and adjusting operating parameters.
  • several horizontal heating channels are provided in the side heating walls of the furnace chamber, in particular in opposite heating walls, of which the fourth heating channel from below is designed in a meandering shape in several loops, with at least one burner being connected to the fourth horizontal heating channel in the lower area of the furnace chamber and a line arrangement running to the briquette dryer being connected in the upper area of the furnace chamber.
  • a meandering heating channel with at least one reversal is formed on at least one side of the (respective) furnace chamber, on which an observation point is arranged at at least one of the reversals, in particular a A tightly sealed observation point that can be operated from the outside.
  • This allows the temperature regime in the furnace chamber to be influenced even more precisely.
  • temperature recording and monitoring can also be carried out.
  • Several observation points can be provided at several heights, in particular to record a temperature gradient.
  • the condition of the bricks used can be inspected from the outside at the observation points.
  • the surface temperature of the bricks can also be measured, which allows conclusions to be drawn about the radiant heat emitted, for example.
  • At least one observation point is arranged on at least one of the heating channels.
  • a control slide for slide stones can be operated there and/or it can be checked whether the material of the furnace chamber walls is still intact.
  • One or more sensors can also be installed there.
  • the respective observation point is accessible from the outside via a scaffold, for example.
  • several horizontal heating channels are provided in the side heating walls of the furnace chamber, in particular in opposite heating walls, of which the fourth heating channel from below is designed in a meandering shape in several loops, with at least one burner being connected to the fourth horizontal heating channel in the lower area of the furnace chamber and a line arrangement running to the briquette dryer in the upper area of the furnace chamber.
  • This configuration of the heating channels allows the temperature profile in the furnace chamber to be set relatively precisely. In the lower area of the furnace chamber, extremely high temperatures can be achieved in a flexible manner, particularly in order to reduce the volatile components in the briquette to the desired levels of less than 1% by mass and to complete the coking process.
  • the number of three individually heated horizontal channels has proven to be advantageous on the one hand in terms of the high degree of individual heating, and on the other hand in terms of the high heat energy that can be introduced (e.g. approx. 1050°C desired final briquette temperature).
  • this type of heat input can be achieved over a relatively short distance (in the vertical direction of the briquettes) by achieving furnace chamber temperatures of well over 1000°C. It has been shown that this heat input can be ensured in a particularly useful way by means of several burners and several individual heating channels in the lower area (on the floor) of each furnace chamber. This configuration also allows for flexible response to the final temperatures required for each feedstock/type of coal. Our own investigations have shown that a combination of three horizontal heating channels and one meandering heating channel offers particularly many advantages in terms of the most homogeneous temperature profile possible and the design effort.
  • a meandering heating channel is a channel that extends over several height levels, with the height levels being connected to one another by a loop-shaped or meandering course of the channel.
  • the channel can increase continuously in height.
  • the angle at the turning points of the channel is a maximum of 90°.
  • a type of coil heat exchanger can be provided using the meandering heating channel.
  • a meandering heating channel is formed, which heating channels can each be individually heated by at least one burner, wherein the meandering heating channel preferably has turning points with observation points with sensors arranged thereon or measuring there.
  • Vertical passages are preferably formed on the meandering heating channel.
  • heating channels equipped with adjusting elements such as slide block elements offer various advantages.
  • the adjusting elements can be adjusted/positioned through observation points using suitable auxiliary structures such as metal hooks, particularly from the outside, so that the volume flows flowing in the heating channels can be adjusted depending on the process requirements (e.g. lowering the flow so that combustion takes place in a meander channel at a defined height level). This allows a desired temperature gradation to be set precisely in the vertical direction.
  • heating channels can also contain further openings, particularly vertical passages, by means of which partial volume flows can flow from below into the horizontal channel above, in the form of a short circuit or bypass, and by means of these bypass flows, both the total pressure loss of the system and any temperature maxima that may occur can be minimized, particularly at the respective reversal point.
  • At least one gas outlet for a gas extraction line is arranged on the (respective) furnace chamber at at least three different height positions, the height positions in particular comprising a height position arranged at least approximately in the middle at half the height of the furnace chamber.
  • the (respective) furnace chamber can have at least three gas outlets arranged in at least three different height positions of the furnace chamber, by means of which Gas outlets can provide at least three gases/gas types (a first gas and at least one further gas) that can be evacuated from the furnace chamber.
  • the (respective) furnace chamber has several gas outlets that can be arranged at several locations, in particular all around, in at least one of the height positions. This allows the gas to be removed in such a way that there is very little transport of material in the vertical or horizontal (or radial) direction. The coking process can thus be set even more cleanly and selectively.
  • the gas outlets extend over a height corresponding to at least half the height of a furnace chamber, in particular over at least 50% of the height of the furnace chamber. This allows the gas to be extracted in such a way that there is very little transport of material in the vertical direction. This also makes it possible to evacuate a wide range of different gases.
  • a first of the height positions is arranged in a lower third of the furnace chamber, and a second of the height positions is arranged in a middle third of the furnace chamber, and a third of the height positions is arranged in an upper third of the furnace chamber.
  • a first of the height positions viewed from a floor of a/the furnace chamber, is arranged at a distance of 1 to 3 m, in particular 1.5 to 2.5 m, from a second of the height positions. This enables selective evacuation in a main degassing zone, in particular in the area of individually fired horizontal heating channels.
  • the first height position is arranged at a distance of 3 to 6 m, in particular 4 to 5 m, from a third of the height positions.
  • the second height position is arranged at a distance of 1 to 3 m, in particular 1.5 to 2.5 m, from the third height position. In many cases, this respective distance is well suited to avoid purge gas coking or unwanted temperature deviations. The distance can also be smaller, especially with more than three height positions, but it has been shown that this distance provides a good compromise between plant/process engineering effort and simple construction of the system.
  • the first height position is arranged at a distance of 0 to 2 m, in particular 1 m from the ground and/or the second height position is arranged at a distance of 0 to 0.5 m in relation to the center and/or the third height position is arranged at a distance of 0 to 2 m, in particular 1 m from the head of the furnace chamber.
  • At least three height positions are defined, which are arranged in an upper half of the furnace chamber. This provides a high level of process reliability, particularly in an upper region of the furnace chamber, with comparatively fine adjustment with regard to evacuatable gases or desired temperature profiles.
  • the height positions are each arranged at a distance from one another of at least 20 to 25% of the total height of the furnace chamber. This makes it possible to cover a large height range.
  • one of the height positions is provided at an upper end at the top of the furnace chamber, and a head gas emitted in the upper area of the furnace chamber can be evacuated from the furnace chamber via the corresponding gas outlet.
  • the highest height position does not have to correspond to the top end of the furnace chamber, but can also be arranged somewhat lower, for example, depending on the feedstock and process control.
  • the furnace device is designed as a vertical chamber furnace, in which the briquette dryer is arranged above the (respective) furnace chamber.
  • the entire material flow can be regulated by means of a discharge system.
  • the temperature profile in the briquette dryer can be coordinated with the temperature profile in the furnace chamber in such a way that when the desired material flow in the furnace chamber (briquette quantity/h) is set, the desired temperature profile in the briquette dryer is also set.
  • the briquette dryer has or can define at least four drying levels or temperature levels. This makes it possible to react particularly sensitively to changes in the material flow.
  • a/the device for dry coke cooling is arranged below the (respective) furnace chamber. This allows the conveying concept based on gravitational forces to be continued. The entire arrangement becomes compact and the material flow can be easily regulated.
  • the furnace device comprises a measuring device and a control device coupled thereto, designed to control/regulate drying of the briquettes in a temperature range of 60 to 200°C and/or in a moisture range of 1 to 5% by mass; and/or wherein the furnace device comprises a measuring device and a control device coupled thereto, designed to specify a throughput or briquette material flow, in particular by means of a discharge system coupled to the control device.
  • both the temperature regime during drying and coking and the material flow can be regulated, in particular depending on one another.
  • the (respective) furnace chamber or heating walls of the furnace chamber can be made of refractory silica material.
  • the bulk density of the briquettes in the furnace chamber can be in the range of 650 to 850 kg/m 3 , based on a density of 1,350 kg/m 3 of the respective briquette.
  • At least one of the objects described above is also achieved according to the invention by a previously described furnace device in which the individual heating channels are arranged in relation to at least two different temperature ramps/zones, wherein the upper temperature zone with a more moderate temperature ramp is realized by means of at least one meandering heating channel, and/or wherein a lower temperature zone with a steeper temperature ramp is realized by means of several, in particular at least three individually fired horizontal heating channels.
  • the previously described object can preferably also be achieved by a method according to claim 11, described in more detail below, for producing coke from at least one solid feedstock, in particular from the group: brown coal, low-baking hard coal, biomass, petroleum coke, petroleum coal; which feedstock is provided in the form of briquettes and is fed to a vertical furnace chamber, in particular a coke oven, in particular fed to a previously described furnace device; wherein the briquettes are first fed to a briquette dryer, dried therein according to a predefined temperature curve continuously in accordance with the advance of the briquettes, in particular to at least two or three temperature levels in the range from 60 to 200°C, and then fed to the furnace chamber.
  • a method according to claim 11, described in more detail below for producing coke from at least one solid feedstock, in particular from the group: brown coal, low-baking hard coal, biomass, petroleum coke, petroleum coal; which feedstock is provided in the form of briquettes and is fed to a vertical furnace chamber, in particular a coke
  • the briquettes in the furnace chamber can be continuously tempered to a higher temperature according to the advance of the briquettes.
  • An energy supply that gradually increases with the path enables an efficient process.
  • the energy supply can be increased in particular depending on the residual moisture content, for example by feeding individual heating levels with hotter gas, disproportionately hot gas in relation to the temperature gradient between previous heating levels.
  • the coking of lignite, low-baking hard coal or biomass is a process that should be controlled very precisely, in particular to prevent the briquettes from softening (and disintegrating). Coking in the temperature range of the so-called “plastic zone” (in the case of certain lignite types, in particular around 350 to 410°C), at which the feedstock softens, should be avoided. This can be achieved by adjusting the temperature control or heating curve.
  • the "plastic zone” can be specifically assigned to a height position in the furnace chamber, in particular at the height of a meandering heating channel. This allows the process to be monitored and controlled particularly well, and the feedstock to be coked particularly gently.
  • the temperature profile can therefore be adjusted both by extracting emission gases at different heights and by controlling/regulating the energy supplied by external burners.
  • measures such as opening or blocking vertical passages can also be taken in the meandering heating channel in order to be able to adjust the energy input, for example in the "plastic zone".
  • a solid feedstock in particular from the group: Lignite, low-baking hard coal, biomass, petroleum coke,
  • a desired temperature profile in the furnace chamber can be set in a comparatively precise, homogeneous manner even with indirect tempering from the outside.
  • the series connection of the individual horizontal sections to form a meandering heating channel enables controlled cooling of the flue gases with continuous heat transfer, with a heat flow density that decreases in a controlled manner over the height of the heating wall.
  • the heat indirectly transferred via the heating channels can be supplied to the load (the charge) in an individually adapted manner.
  • the ramp of the rising temperature in the briquettes can be set moderately, so that evaporating residual moisture and escaping degassing products are gently expelled from the briquette with only moderate pressure.
  • the temperature or the indirect heat energy supply (as a function of the height position) can be increased more strongly, in particular in order to complete the degassing to a desired degree.
  • a weakening of the agglomerate structure of the briquettes is no longer to be feared thanks to the at least one first phase previously completed.
  • the determination of how high the increase rates or how steep the respective temperature ramp can be selected, and in how many intervals with different temperature ramps along the height of the furnace chamber should preferably be set, can be flexibly adjusted as a function of the selected feedstock or temperature range, in particular by means of the device according to the invention.
  • temperature ramps of different steepness are set in the furnace chamber, in particular a first temperature ramp with a gradient in the range of 0.7 to 1K/min and a second temperature ramp with a gradient in the range of 2.5 to 3.5K/min, in particular at a limit temperature between the ramps in the range of 300 to 350°C, in particular after a duration of 5 to 7h, in particular exclusively by indirect tempering on the one hand by means of the meander-shaped heating channel and on the other hand, by means of at least one horizontal heating channel.
  • the transition between the temperature ramps can be continuous or discontinuous. It has been shown that a continuous transition can be achieved, simply because of the continuous advance of the briquettes (sliding downwards).
  • the briquettes are heated in the briquette dryer at temperature curves of 0.4 to 2 K/min, in particular at 0.8 K/min. This allows drying to be carried out in a very gentle manner.
  • the heat energy is preferably introduced into the heating lines of the briquette dryer in several stages (hot at the bottom, less hot at the top). Emissions gas from the furnace chamber and/or exhaust gas generated externally by burners can be used for this purpose.
  • a temperature increase of 0.8 K/min is particularly advantageous for brown coal briquettes.
  • advantages arise when working in a temperature range of 60 to 200°C, especially 100 to 200°C.
  • this temperature ramp is also set in the furnace chamber, especially in an upper half or even in the two upper thirds. It has been shown that this can be achieved using a meandering heating channel, especially in a particularly effective way in conjunction with an evacuation of gases at several height positions.
  • a measurement in particular a temperature measurement, is carried out in the meandering heating channel at reversal points with observation points.
  • a regulation is carried out in the meandering heating channel at at least one reversal point, in particular by means of a regulating slide from the outside.
  • at least one measurement and/or at least one regulation is carried out by means of slide blocks at at least one of the heating channels, in particular at a reversal point.
  • a short circuit or bypass is carried out at one or more vertical passages of the meandering heating channel, in particular by opening or blocking the vertical passages.
  • At least one adjusting element is arranged for regulation, in particular a slide stone that can be operated from the outside.
  • the briquettes are first fed to a briquette dryer and dried therein according to a predefined temperature curve continuously in accordance with the advance of the briquettes, in particular at at least two or three temperature levels in the range from 60 to 200°C, and are then fed to the furnace chamber and dried in the briquette dryer to a water content of less than 5% by mass before the briquettes are fed to the furnace chamber. This allows the briquettes to be treated particularly gently.
  • the briquettes are dried in the briquette dryer to water contents of 1 to 5% by mass, in particular 5% by mass, and thereby brought to a temperature of 120 to 180°C, in particular 150°C. This can ensure particularly gentle treatment of the briquettes.
  • the briquettes are heated in the furnace chamber, in particular with respect to the conveying direction of the briquettes or with respect to the vertical, at temperature curves of 0.5 to 5 K/min, in particular a maximum of 2 to 3 K/min; and/or wherein the briquettes are heated in the furnace chamber over a period of 4 to 15 hours, in particular 6 to 9 hours; and/or wherein the briquettes, in particular with respect to the conveying direction of the briquettes or with respect to the vertical, are heated from initial temperatures between 100 and 200°C or between 120 and 180°C, in particular from 150°C, to final temperatures greater than 900°C, in particular between 900 and 1100°C in the furnace chamber.
  • These temperature relationships provide an efficient process with gentle treatment of the briquettes.
  • the continuous process in the vertical chamber furnace (continuous process) enables a temperature gradient of e.g. 100 to 150°C per meter of altitude.
  • a temperature ramp of e.g. 2 to 3°C can be achieved.
  • the coking process can also be used to further increase the (coke) compressive strength.
  • the compressive strength can be increased from 20 or 25MPa by 30 to 50% to at least 35MPa to 45MPa.
  • the briquettes are heated in the briquette dryer in several stages depending on the water content, in particular in two stages with the first stage up to 15 to 10 ma%, in particular 11 ma% water and the second stage up to 1 to 5 ma% or up to 2 to 4 ma%, in particular 5 ma% water. This enables drying in a particularly gentle manner.
  • the briquettes are heated in the briquette dryer on several drying levels at different heights, each at a predefined, individually controlled temperature level, in particular by means of one or more individually controllable drying gas circuits.
  • the control can be carried out in particular via the volume flow, e.g. by means of slides or flow regulators.
  • pre-drying can also take place, in particular from 20% by mass to 11% by mass water.
  • the feedstock can be heated in several stages depending on the water content, in particular in two stages with the first stage up to 20% by mass water and the second stage up to 11% by mass water.
  • the pressed parts are heated during the coking process to a maximum of 950 to 1100°C, in particular 1000 to 1050°C, preferably a maximum of 1050°C. It has been shown that both the strength and the grain size of the coke, depending on the feedstock, would be undesirably reduced at final temperatures above 1100°C or even above 1050°C, and the use of the coke in the blast furnace would be jeopardized. According to the present process, high-strength briquettes can be made from feedstocks if these temperature ranges are maintained, which can be considered as substitutes for previous blast furnace coke.
  • the heating of the pellets during the coking process takes place in such a way that the pellets shrink by 40 to 60%, in particular 50%, in terms of volume during the coking process, and/or in such a way that the pellets decrease in weight by 40 to 60%, in particular 50%, in terms of mass during the coking process. It has been shown that a volume change in this range is still tolerable in order to be able to ensure high strength values and good burning properties of the coke briquettes.
  • the pressed pieces are dried in the briquette dryer to water contents of 1 to 5% by mass, in particular 5% by mass, and thereby brought to a temperature of 120 to 180°C, in particular 150°C. This provides a good compromise between gentle and efficient/effective drying.
  • the briquettes from at least two adjacent coking chambers are transferred to a dry cooling device via a discharge system or a component thereof, in particular with a double lock, and cooled there to temperatures below 200°C using cooling gas, in particular nitrogen.
  • a discharge system or a component thereof in particular with a double lock
  • cooling gas in particular nitrogen.
  • This provides an efficient process on the one hand, and energy can also be recovered immediately after coking, either for previous process steps or for other systems or processes. Condensation can be avoided in particular by cooling below 200°C, but keeping the entire device at a temperature above the dew point.
  • One or more dew point sensors can be provided for this purpose.
  • the discharge system can also carry out the removal from the dry cooling device.
  • heat energy is extracted from the cooling gas (in particular nitrogen) heated due to dry cooling in the briquette bed, in particular in a heat exchanger.
  • the cooling gas can then be used in particular to generate steam.
  • the steam can be used to generate electrical current (relaxation in a steam turbine).
  • the electrical current can in turn be used to operate electrical consumers such as pumps, compressors, fans, locks, valves. Any surplus electricity can be fed into the local supply network.
  • the steam can also be used as auxiliary heating, e.g. for the raw gas processing of the white side of the furnace device.
  • the steam can also be used as a reactant in a chemical process, e.g. methanol synthesis (keywords: steam reforming, synthesis gas, H20 to increase the hydrogen yield (shift reaction), primary reformer).
  • coke in particular lignite coke with a fixed carbon content Cfix of greater than 55 Ma% is produced.
  • Cfix of greater than 55 Ma%
  • the briquettes produced can be used in the DRI (direct reduced iron) process.
  • coke in particular brown coal coke
  • CRI coke reactivity index
  • CSR strength after reaction
  • the CRI value is determined by heating the feedstock under predefined conditions to 1100°C in particular and determining the mass loss due to outgassing.
  • the CSR value can be determined in particular by spinning the outgassed material sample in a drum under predefined conditions and is also quantified as a mass loss value.
  • the coke is cooled downstream of the furnace chamber to temperatures below 200°C by passing reaction-inert cooling gas, in particular nitrogen, in countercurrent through a briquette bed formed in a dry cooling device, and is evacuated from the dry cooling device downstream of a discharge system of the furnace device.
  • reaction-inert cooling gas in particular nitrogen
  • the dry cooling system can be operated in a circuit, whereby the cooling gas is enriched with flammable components such as H2 and CO due to post-degassing processes in the coke bed.
  • the cooling gas can be evacuated from the bed and cleaned.
  • air oxygen is added to the enriched cooling gas in order to burn the flammable components before the thermal energy stored in the cooling gas can be transferred to feed water in the heat exchanger.
  • the briquettes are converted into coke briquettes within a period of 4 to 15 hours, in particular 6 to 9 hours, on the conveyor path from the briquette dryer to the (respective) furnace chamber.
  • the (respective) furnace chamber is operated continuously in that the briquettes are continuously conveyed in the furnace chamber (in particular downwards) and are fed and discharged in batches, in particular via a lock device for at least two furnace chambers (double lock).
  • the fill can move continuously in the furnace chamber, and the feed and discharge can take place in batches, in particular 2 to 4 times per hour.
  • the residence time of the fill in the furnace chamber can be regulated via the speed of the discharge. It can also be taken into account that the mass and volume flow of the briquettes change during the coking process, in particular due to degassing and shrinkage.
  • the feed and discharge can therefore be set at a larger mass flow than the discharge.
  • the briquettes are fed into the furnace chamber and/or removed from the furnace chamber in a vertical direction by gravitational forces. This provides various advantages, in particular with regard to self-regulating conveyance and positioning of the briquettes within the device.
  • the feedstock or the briquettes comprise or consist of low-caking hard coal with volatile components in the range of 28 to 45 Ma% (waf) or 12 to 22 Ma% (waf). The advantages described above can also be achieved with this respective composition.
  • the material flow of the feedstock through the (respective) furnace chamber is controlled or regulated by means of a discharge system arranged below the (respective) furnace chamber, in particular exclusively gravity-driven based on gravitational forces.
  • a discharge system arranged below the (respective) furnace chamber, in particular exclusively gravity-driven based on gravitational forces.
  • gas is selectively withdrawn/evacuated from the furnace chamber at at least three different height positions. This allows a desired temperature profile to be set or controlled even more effectively.
  • the raw gas mixture generated in the bed in furnace chambers and flowing upwards from escaping gas components leads to undesirable secondary coking (purge gas or raw gas coking) of the upstream briquettes (undesirable accelerated, convective heat transfer to the upper briquettes) due to the high energy content (high temperatures).
  • Such secondary coking is particularly disadvantageous in high, voluminous vertical chamber furnaces. There is a risk that this effect overlays or distorts the temperature profile generated over the side walls by targeted burner control. It has been shown that this effect can be reduced or completely prevented by evacuating raw gas at different vertical height positions, in particular at at least three height positions including a height position at the head of the furnace chamber.
  • At least one of the previously described objects is also achieved according to the invention by use according to claim 20, wherein a feedstock from the group: brown coal, low-caking hard coal, biomass, petroleum coke, petroleum coal; in a vertical chamber furnace with at least one vertical furnace chamber, for coking the feedstock to coke with the following properties: solid carbon content Cfix of greater than 55 Ma%, and/or CRI ⁇ 24 Ma% and CSR >65 Ma%; in a furnace device according to the invention, wherein the feedstock is tempered in a controlled manner along at least two temperature ramps comprising at least one temperature ramp in a briquette dryer arranged upstream of the furnace chamber and at least one temperature ramp in the furnace chamber, wherein the second temperature ramp is set by a meandering heating channel and optionally also by horizontal heating channels, preferably along at least three temperature ramps comprising at least two temperature ramps with a gradient increasing in the feed direction in the furnace chamber. It has been shown that thanks to the specific tempering described here, these values can be achieved, especially for all hard coal cokes
  • a gas evacuation arrangement is also provided for the extraction of usable gases during the coking of at least one solid feedstock from the group: brown coal, low-baking hard coal, biomass, petroleum coke, petroleum coal; to coke, wherein the gas evacuation arrangement is designed to be coupled to at least one vertical furnace chamber of a furnace device; wherein the gas evacuation arrangement has at least three gas discharge lines that can be arranged in at least three different height positions of the furnace chamber, which are designed to be coupled to the (respective) furnace chamber in the at least three height positions, wherein the gas evacuation arrangement is designed to selectively handle at least three types of gas (a first gas and at least one further gas) that are selectively evacuated by means of the respective gas discharge line.
  • the gas evacuation arrangement is designed to be coupled to at least one vertical furnace chamber of a furnace device; wherein the gas evacuation arrangement has at least three gas discharge lines that can be arranged in at least three different height positions of the furnace chamber, which are designed to be coupled to the (respective) furnace chamber in the at least three height positions, wherein the
  • the gaseous products can be removed depending on the temperature in order to ensure that liquid and gaseous products are of high quality and to be able to use them in particular from an economic and/or ecological point of view. It has been shown that the release of gaseous emissions from coal occurs in a very specific way at different temperature levels depending on the degree of coalification of the coal, and that this effect can be exploited if the furnace chamber can be tempered/maintained at the respective temperature level as precisely and homogeneously as possible. Both the arrangement of the heating channels and the arrangement of gas extractors/gas outlets have an effect on the setting options.
  • the gas evacuation arrangement therefore contributes to comprehensive, sustainable use of the feedstock and to a very efficient overall process, particularly including coking. This also protects the briquettes in the upper area of the furnace chamber from hot gases from the lower area. The briquettes can be guided more precisely along the desired temperature curves. Thermal stress is reduced. Purge gas coking can be avoided. Furthermore, it can also prevent emitted tar vapors from condensing on briquettes at a different altitude, for example.
  • the gas evacuation arrangement can be set up for the selective forwarding or further processing of at least three selectively evacuated gases.
  • the handling of the gases does not necessarily have to be selective, but the gases can be further processed or used individually. This option makes it possible to react flexibly to the potentially usable emitted by-products depending on the application.
  • the gas evacuation arrangement can also be set up for selectively setting process parameters individually at a respective height position, in particular a specific negative pressure. This allows the evacuation of by-products or the flow path of emitted gases in the furnace chamber to be set even more precisely, even with comparatively few (e.g. only three) height positions.
  • the selective handling can also include the use of the evacuated gases in connection with a method for operating the furnace device described here, for example as fuel/combustion gas for burners of the furnace device.
  • the raw gases can be used, for example, as fuel for burners on the dryer. From an energy point of view, it is advantageous to provide a circuit for this purpose.
  • the gas evacuation arrangement has several gas extraction lines that can be arranged at several locations, in particular all around, in at least one of the height positions. This also makes it possible to adjust or control the flow path of emitted gases in the radial direction.
  • connections for gas extraction lines can be provided distributed around the circumference between two and, for example, six or eight circumferential positions/locations.
  • the gas evacuation arrangement extends over a height corresponding to at least half the height of a furnace chamber, in particular over at least 75% of the height of the furnace chamber. This makes it possible to avoid emitted gases causing side reactions or distorted temperature profiles over a large height range.
  • the gas evacuation arrangement extends over a height of at least 2m to 3m for furnace chambers with a height of 4m, or over at least 5m to 8m for furnace chambers with a height of 10m.
  • a first of the height positions viewed from a floor of a/the furnace chamber, is arranged at a distance of 1 to 3 m, in particular 1.5 to 2.5 m, from a second of the height positions. This enables selective evacuation in a main degassing zone, in particular in the area of individually fired horizontal heating channels.
  • the first height position is arranged at a distance of 3 to 6 m, in particular 4 to 5 m, from a third of the height positions. This provides a large range of influence with only a comparatively small number of height positions.
  • the second height position is arranged at a distance of 1 to 3 m, in particular 1.5 to 2.5 m, from the third height position. This improves the accuracy and selectivity of the evacuation with respect to a particular type of gas.
  • the first height position is arranged at a distance of 0 to 2 m, in particular 1 m from the floor and/or the second height position is arranged at a distance of 0 to 0.5 m in relation to the center and/or the third height position is arranged at a distance of 0 to 2 m, in particular 1 m from the head of the furnace chamber.
  • This distribution provides a good compromise between plant engineering effort and selectivity or effectiveness with regard to avoiding vertical gas flows.
  • a selective evacuation of gases in a main degassing zone is made possible.
  • the gas evacuation arrangement defines at least three height positions for the gas exhaust lines, at least two of which are located in an upper half of the furnace chamber. This also provides an arrangement effective in preventing purge gas coking.
  • the height positions are each arranged at a distance from one another of at least 20 to 45% of the total height of the furnace chamber. This allows a wide height section of the respective furnace chamber to be covered, in particular in conjunction with a pressure and/or volume flow-dependent control of the evacuation.
  • one of the height positions is provided at the top of the furnace chamber, wherein the gas evacuation arrangement comprises at least one connection or at least one gas discharge line arranged and set up for coupling to a corresponding gas outlet at the top of the furnace chamber.
  • the gas evacuation arrangement comprises at least one of the following components for handling the evacuated gases from the (respective) furnace chamber: separate raw gas cooling, tar collection/separation container, discharge device for Tar, electrostatic precipitator set up to reduce dust, desulfurization unit.
  • the discharge device can be used to prevent tar from condensing in the pipes placed in the ambient atmosphere and causing blockages, especially in the case of gases evacuated from certain heights.
  • the gas evacuation arrangement has a plurality of gas extraction lines with the same function arranged in parallel, which can be coupled to different furnace chambers at the same height position, wherein the gas evacuation arrangement has a mixer to which the gas extraction lines with the same function can be coupled/are coupled.
  • This arrangement enables the further handling of the same types of gas from several furnace chambers. This makes the arrangement more compact and handling easier.
  • a furnace device with at least one vertical furnace chamber is also provided, in particular by a previously described vertical chamber furnace device, with a previously described gas evacuation arrangement.
  • a method for the extraction of gases during the coking of solid feedstock, in particular feedstock from the group: brown coal, low-baking hard coal, biomass, petroleum coke, petroleum coal; to coke from at least one vertical furnace chamber of a furnace device and for further handling of the gases; wherein at least three different types of gas (a first gas and at least one further gas) are selectively withdrawn/evacuated from the (respective) furnace chamber at at least three different height positions of the furnace chamber and are selectively handled in subsequent process steps, in particular recycled, in particular by means of a previously described gas evacuation arrangement.
  • a first gas and at least one further gas are selectively withdrawn/evacuated from the (respective) furnace chamber at at least three different height positions of the furnace chamber and are selectively handled in subsequent process steps, in particular recycled, in particular by means of a previously described gas evacuation arrangement.
  • the different gases can optionally be handled separately.
  • one (single) recyclable material can be recycled from two gases/gas types extracted at different heights.
  • the gases are in particular raw gases that are created under the influence of temperature in the furnace chamber during the coking process and rise upwards through the bed.
  • the evacuated and handled gases/gas types can in particular be made up of one or more gases from the following group of gases: C2H6, N2, NH3, CO, CH4, H2, H2S, CO2, SO2, C2H2, C2H4, C3H6, C3H8, in particular BTX (benzene, toluene, xylene) and other high hydrocarbons.
  • H2 has a thermal conductivity that is approximately 6 to 7 times higher than N2.
  • a first gas is selectively extracted in a temperature range of 150 to 300°C, and a further gas is selectively extracted in a temperature range of 300 to 600°C, and a further gas is selectively extracted in a temperature range of 600 to 950°C or 700 to 900°C.
  • At least three different types of gases are extracted from at least three different height positions, each from a height section above 20 to 50% of the height of the furnace chamber or from a lower, middle and upper third of the furnace chamber. This ensures that a large height section can be influenced, with comparatively little technical outlay on the system.
  • a temperature range that experience has shown to be rather critical in particular the range of 350 to 470°C, can be bridged or passed through in the most gentle way possible, e.g. in a time-optimized manner.
  • the feedstock can be conveyed through this temperature zone/temperature range in such a way that the disadvantageous processes that experience has shown to occur with some feedstocks, such as "expansion” or “contraction/resolidification”, can therefore be deliberately avoided or passed through.
  • a type of gas that proves to be particularly valuable can be extracted/evacuated, for example at 450°C, whereby the targeted height-level-related evacuation can enable this temperature range to develop in only a small (height) zone in the respective furnace chamber.
  • a first gas is selectively extracted at a first height position in a range of up to 2 m below the top of the furnace chamber, and a further gas is selectively extracted at a further height position in a range of 35 to 65%, in particular 45 to 55% of the height of the furnace chamber, and a further gas is selectively extracted at a further height position in a range of up to 2 m above the bottom of the furnace chamber, in each case in a furnace chamber with a height of at least 4 to 6 m.
  • the handling of the at least three types of gas includes individual regulation of evacuated volume flows for each type of gas, in particular with regard to evacuated volumes. This makes it possible to influence both the composition of evacuated gases and the temperature profile within the briquette bed.
  • at least one flow sensor can be provided on each gas discharge line.
  • the control also enables targeted influence on vertical gas flows that may not be completely preventable. For example, a greater negative pressure can be built up in a gas extraction line located further down than in a gas extraction line at a higher altitude. Effect: A gas flow vertically upwards can be counteracted, or the gas flow can even be reversed and used to influence the temperature profile in the briquette bed. In this context, it is useful to measure the gas composition individually on each gas extraction line, in particular using at least one gas sensor or at least one gas analysis method (e.g. spectroscopic, chromatographic).
  • valuable chemical substances such as methanol, dimethyl ether or synthetic natural gas are produced from the at least three different gases/gas types extracted from the (respective) furnace chamber during further handling. This enables a sustainable, economical overall process.
  • At least one of the at least three different gases/gas types extracted from the (respective) furnace chamber is fed as fuel to a burner that indirectly heats the furnace chamber.
  • the gas extracted for the burners can consist of the following components, in particular at least 97%: C2H6, N2, CO, CH4, H2, CO2.
  • the gas intended for the burners can be extracted at different heights, in particular at three of the heights.
  • the gas can be cleaned, in particular with regard to BTX and high hydrocarbons. This improves the functioning of the burners.
  • lignite coke with a fixed carbon content (Cfix) of more than 55 mass% is produced.
  • the process makes it possible to provide high-quality coke for widespread use.
  • the reference value Cfix can also be defined as the coke yield minus the ash content.
  • a gas evacuation arrangement on at least one vertical furnace chamber for evacuating at least three types of gas from the furnace chamber in order to set a vertical temperature profile within a briquette bed in the furnace chamber.
  • At least one type of gas from at least three types of gas evacuated from a vertical furnace chamber to provide fuel gas to at least one burner indirectly heating the furnace chamber.
  • a furnace arrangement for producing coke briquettes comprising a previously described gas evacuation arrangement and a furnace device, which furnace device has on at least one side of the furnace chamber in at least one heating wall in a lower half, in particular a lower third, at least one horizontal heating channel and above it, in particular at least also in an upper half or beginning in a middle third, a heating channel extending in a meandering shape in several height levels, which heating channels can each be individually heated by at least one burner, in particular by means of gas evacuated from the furnace chamber.
  • a method for producing briquettes from carbon-containing solid feedstock comprising both drying briquettes made from feedstock in a briquette dryer and coking the briquettes to form coke briquettes in a furnace chamber, wherein gas is evacuated at at least three height positions of the furnace chamber distributed over at least half the height of the furnace chamber, which gas is at least partially fed to burners arranged on the furnace chamber for heating the furnace chamber.
  • This method can be carried out using a furnace arrangement as described above.
  • the raw material briquettes are passed through the respective furnace chamber over a period of 4 to 15 hours, in particular 6 to 9 hours.
  • the raw material briquettes are heated from initial temperatures between 100 and 200°C, in particular 150°C, to final temperatures between 900 and 1100°C, in particular in several stages.
  • the required heat can be generated in two channels arranged to the side of the respective chamber, which can be heated by several external burners, and transferred indirectly through a stone partition wall into the respective furnace chamber.
  • Each shaft has a height of 3.5 to 10m, in particular a height of 5 to 8m.
  • Each shaft has a width of 150 to 600mm, in particular a width of 200 to 400mm.
  • the low-baking hard coals themselves have only low baking properties. Binders can be added to the low-baking hard coals in a preceding mixing process, which increases the adhesive effect or baking properties of the coal particles during the briquetting process.
  • fat coal in particular is a good-baking coal (classic "coking coal”).
  • edible coal and gas coal are also good-baking coals. All other types of coal are referred to in this description as weak-baking coals.
  • the briquettes can also consist of hard coal types such as anthracite (fB ⁇ 12%), lean coals (12% ⁇ fB ⁇ 19%), gas coals (28% ⁇ fB ⁇ 35%), gas flame coals (35% ⁇ fB ⁇ 45%) or alternatively of a mixture of these coal types, optionally also using high-quality fat (coke) coals (19% ⁇ fB ⁇ 28%).
  • hard coal types such as anthracite (fB ⁇ 12%), lean coals (12% ⁇ fB ⁇ 19%), gas coals (28% ⁇ fB ⁇ 35%), gas flame coals (35% ⁇ fB ⁇ 45%) or alternatively of a mixture of these coal types, optionally also using high-quality fat (coke) coals (19% ⁇ fB ⁇ 28%).
  • the raw material can be crushed into pellets in a perforated disc roller mill, especially with a grain size of 0 to 2 mm. It has been shown that pellets/grains produced using a perforated disc roller mill are particularly easy to bind (they cake easily) and therefore simplify the subsequent briquetting process (pressing).
  • This compaction process is preferably carried out in a mold channel stamping press. It has been shown that particularly pressure-resistant briquettes can be produced using a channel matrix geometry in the form of a Venturi tube with a narrowing of the cross-section and a tapering cross-section expansion. Other types of presses were unable to deliver comparably good results.
  • briquettes in a flat cylindrical shape provide particularly good strength values, whether before or after carbonization.
  • a ratio of briquette diameter to briquette height of 1 to 5, especially 2 to 3, also delivers good results in terms of the heating and coking process.
  • the briquette preferably has a diameter of 20 to 100 mm.
  • the briquette is made in particular from coal grain sizes between 0 and 2 mm.
  • the briquettes can optionally have a different geometry, such as cube, cuboid, plate, shell, pillow, sphere or egg-shaped geometries. In experiments to date, however, the best results have been achieved with the puck shape.
  • Process parameters include: pressing pressure, duration and temperature. Pressing is carried out at pressures of 120 to 150MPa, particularly at 140MPa. Pressing is carried out at temperatures between 60 and 100°C. Pressing is carried out for a duration of up to 15 seconds.
  • coal types described here can be mixed with coking aids in upstream process steps, making coking more efficient and giving the coke product higher quality, e.g. higher strength or higher reactivity.
  • At least one coking aid is added to the briquetting process (during pressing), in particular to improve the efficiency of the downstream coking process.
  • Coking aids can be selected individually or in combination, in particular from a group of coking aids that have previously been considered useful in connection with classic feedstocks.
  • baking (gluing) and coking aids are added to the raw material before the pressing and coking process in one or multi-stage mixing processes, in particular to improve the quality of the coke produced or to facilitate the briquette pressing process from low-baking coal types.
  • such aids are mixed in before briquetting at temperatures in the range of 30 to 120°C.
  • the auxiliary materials can be selected in particular from the following group, optionally in combination: molasses, sulphite waste liquor, sulphate waste liquor, propane bitumen, cellulose fibres, HSC (high-conversion soaker cracking) residue, HSC/ROSE (residue oil supercritical extraction) mixed residues from the petroleum industry.
  • the subsequent briquetting process takes place in the temperature range between 40 and 90°C, especially between 55 and 65°C.
  • the briquettes can be placed above a main dryer by a crane and can slide through the main dryer, through the coking shaft and further into a coke dry cooling device.
  • the main drying process of the briquettes is carried out in particular by roof drying units and serves to further reduce the water content of the briquettes from approx. 20% by mass to around 3% by mass. This ensures that the heat transferred into the chamber is not dissipated to a large extent for water evaporation, which experience has shown can also lead to the briquettes breaking open.
  • the main drying process is usually carried out in two stages, but can also be carried out in one or more stages.
  • the drying medium used is preferably hot exhaust gas/raw gas, which results from combustion processes in heating channels in the furnace chamber located under the dryer and can be directed upwards into the roof-shaped channels.
  • channels are arranged in a cross-shaped manner, for a cross-flow arrangement.
  • a counter-current or co-current arrangement can also be provided, at least in sections.
  • a main drying unit set up for the main drying can be coupled to an external burner with flame monitoring, through which additional exhaust gas can be provided for all or several or even just one drying stage.
  • the main drying unit and the respective furnace chamber can be separated from one another by a hermetically sealable, in particular airtight lock system.
  • the lock system can be coupled to at least two furnace chambers, in particular in the form of a double flap.
  • the raw material/feedstock (or briquettes) is heated in the coking shaft (or furnace chamber) located below the main dryer by applying a raw material-specific temperature regime.
  • a raw material-specific temperature regime provides advantages: In a first stage, in particular over a period of 0 to about 4 to 7 hours, the briquettes are heated to a temperature range of 300 to 400°C, working with a temperature increase of 0.75 to 0.9 K/min. In at least In a further step, in which the briquettes are brought into the temperature range of 300 to 1100°C, they are heated at a heating rate of 2.6 to 3 K/min.
  • the method according to the invention in particular in combination with a specific agglomeration technique for preparing the briquettes, it is possible to provide coal or coke of comparatively high quality in relation to the input materials.
  • the maintenance of the desired briquette shape, in particular a cylindrical puck shape, even during coking can be ensured.
  • the coal shrinks by 40 to 60%, in particular 50%, both in terms of mass and volume, and thereby also achieves the desired high compressive and abrasion strengths of >30MPa (in particular coke strength after reaction (CSR)) as well as low reactivities with CRI (Coke Reactivity Index) values ⁇ 55%.
  • CSR coke strength after reaction
  • the briquette shape (puck shape) can be maintained, with the result that pressure loss, heat transport, flow profile and other process parameters remain predefinable.
  • the respective furnace chamber consists primarily of refractory silica material.
  • Heating channels can be integrated into the wall on the side of the respective furnace chamber, in particular on both sides.
  • the heating channels can be fired by at least one, preferably four external burners.
  • the burners are coupled in particular one above the other to horizontal heating channels.
  • the exhaust gases or flue gases from the heating walls can also be used for energy purposes, for which purpose an exhaust duct can optionally be supported by a flue gas blower.
  • three burners are provided/coupled to three lower or lowest horizontal channels.
  • the lower three channels run horizontally to the opposite side of the furnace chamber and there merge into a respective vertical heating shaft leading upwards. It has been shown that the concentrated arrangement of three burners in the lower area of the shaft/furnace can create an intensive heat source there, which leads to temperatures of > 500° C being formed in the chamber, which are necessary for coke formation.
  • a meandering channel leading upwards is formed in the heating wall above the lower or lowest horizontal channels, in particular as a fourth channel (counting from the bottom).
  • a burner can also be coupled to the meandering channel. It has been shown that advantageous heat distribution can be ensured by means of this meandering channel, in particular in the vertical direction. On the way up, the exhaust gases generated by the corresponding (in particular fourth) burner can cool down slowly, which can ensure a step-like heat transfer into the charge/pile of briquettes in the vertical direction. Such a step-like heat transfer provides various advantages, be it energetic advantages, advantages with regard to the dimensional stability of the briquettes or generally with regard to a gentle coking process.
  • the burners can in particular be fired with natural gas and/or coke oven gas from the coking shaft.
  • high-calorific gases generated during coking in the respective furnace chamber are removed at 1 to 5 extraction points at different heights, i.e. evacuated from the chamber and fed for further use.
  • a nozzle with a predetermined angle can be provided at the respective extraction point.
  • This measure also has the advantage that the gases released in the individual stages of the coking process can be fractionally evacuated from the coking process and thus fed into a specific gas processing or converted into valuable chemical substances. Fractional extraction is to be understood as extraction at different heights and different gas types or gas compositions. It has been shown that by means of a pre-definable spacing of the sampling points already allows a fairly selective pre-selection with regard to the composition of the gases extracted.
  • one, several or even all extraction points are located at least 50% vertically above the shaft/floor outlet of the respective chamber.
  • This has advantages not least with regard to the arrangement of a stand-off zone in front of the discharge system.
  • This allows raw gases to be extracted from the upper areas and fed back into the shaft via the lower "extraction".
  • the respective lower gas extraction line can also be converted into a gas supply line. This means that gases can be fed locally over hot briquettes, which can have a quality-enhancing effect.
  • the flue gases from the heating or from the coker can be used for the dryer circuits.
  • a controlled partial extraction can be carried out to dehumidify the circulating drying gases.
  • Steam can also be generated, particularly for steam stations for heating equipment, pipes and fittings. Steam can also be obtained or used for raw gas processing in the form of process steam. If the temperature level is high enough (particularly for exhaust gases from the lowest burners), it can be fed to a waste heat recovery unit or hot flue gases can be fed to a dry cooling system.
  • a gas-tight discharge system is arranged below the (respective) furnace chamber, through which the warm coke can be transferred to a dry cooling device.
  • the discharge system can be designed like a shaft.
  • the discharge system can be set up to receive the amount of coke from two adjacent chambers.
  • the coke is cooled from a temperature level in the range of >900°C to a temperature level below 200°C, in particular by introducing cold inert gas, in particular introducing it from below without adding water. It has been shown that cooling gas flowing upwards through the cooling shaft coke bed and heating up in this way can be fed to a heat exchanger, in particular a heat exchanger for generating steam, which in particular also results in an improvement in the energy balance.
  • a vacuum system can be provided, in particular in the form of a fan, which vacuum system can be coupled to the dry cooling device and/or the heat exchanger.
  • coke temperatures below the dry cooling device of less than 200°C can be achieved.
  • a rocker or pendulum construction can be implemented for the coke discharge. This allows cold cooling gas to be introduced into the dry cooling device via a free filling surface.
  • a furnace arrangement for producing briquettes comprising a furnace device as described above and a gas evacuation arrangement which is coupled to at least one furnace chamber of the furnace device by means of at least three gas extraction lines in at least three height positions.
  • a method for producing briquettes from carbon-containing solid feedstock comprising both drying briquettes made from feedstock in a briquette dryer along a predefinable first temperature ramp and coking the briquettes to form coke briquettes in a furnace chamber along at least one predefinable second temperature ramp, wherein the second temperature ramp is set by a meandering heating channel and optionally also by horizontal heating channels, and wherein, in order to set the second temperature ramp, gas is evacuated at at least three height positions of the furnace chamber distributed over at least half the height of the furnace chamber.
  • the method is carried out by means of a furnace arrangement as described above.
  • the briquettes are pre-dried with a water content of 10 to 12% by mass and provided for the briquette dryer, and then dried to less than 5% by mass before the briquettes are fed into the furnace chamber. This enables particularly gentle treatment of the feedstock.
  • a specific tool device can also be provided for compacting solid, in particular carbon-containing feedstock, in particular from the group: lignite, low-caking hard coal, biomass, petroleum coke, petroleum coal; into briquettes, with a device for pressing the feedstock.
  • a furnace device 10 in particular a coke oven with several vertical chambers 11 is shown.
  • Feedstock 1 in the form of briquettes 5 is fed to a briquette dryer 15 by means of a feed unit 10.1 and preheated therein, which briquette dryer 15 is arranged above the furnace chambers 11.
  • the pre-dried feedstock 5 can then be coked by indirect heating via heating walls 12 of the furnace chambers 11, in particular according to an exactly pre-definable temperature profile, as explained in more detail below (in particular Fig. 4A, 4B ).
  • drying can take place.
  • a device for dry coke cooling 19 is coupled to the bottom of the respective furnace chamber 11.
  • the feedstock 1, 5, 6 can be fed in and removed in an elegant manner by means of an inlet system 16 and an outlet system 17, each comprising one or more locks 16.1, 17.1, in particular gravity-driven. Coked and dried briquettes 6 can be caught and temporarily stored in a collecting device 17.9.
  • the furnace device 10 has, for example, four to six vertically aligned, vertically loadable furnace chambers, each of which is separated laterally by two heating walls along the yz plane. (in the view of the Figure 1A i.e. from the right and left). The heat transfer takes place indirectly via the heating walls.
  • Fig. 1C It is shown schematically that the dryer 15 can be coupled to several chambers 11. Likewise, the device for dry coke cooling 19 can be coupled to several chambers 11.
  • a temperature curve T over the height z is indicated, with six phases being highlighted here.
  • phase I drying takes place in the briquette dryer, shown schematically here with a linear temperature curve, which temperature curve can optionally also be non-linear.
  • phase II the feed material is transferred to the respective furnace chamber and kept at least approximately at the final temperature of phase I.
  • the feed system can optionally be tempered or have a heating device.
  • phase III a first coking phase is indicated, with a comparatively low temperature increase or flat temperature ramp. This enables particularly gentle heating and gentle expulsion of foreign substances/gas components.
  • phase IV the temperature ramp can be steeper, particularly since the feed material has now already emitted a large proportion of emittable foreign substances.
  • phase V the maximum final temperature during coking has been reached and cooling can take place in the dry coke cooling system.
  • the temperature curve in phases IV and V is shown schematically as linear, and can optionally be set to non-linear, depending on the application.
  • phase VI the coked briquettes are available or accessible for further processing in any subsequent process steps.
  • the heating can initially be carried out in a very gentle manner with a temperature ramp in the range of 0.8 K/min, in particular monotonically increasing without discontinuities up to a temperature in the range of 320°C or over a period of up to 6 hours (phase IV).
  • the gradient of the temperature ramp can then be increased significantly, in particular to values in the range of 2.8 K/min, in particular monotonically increasing without discontinuities up to a temperature in the range of 1050°C or over a period of up to 5 or 6 hours (phase V).
  • the transition can also be continuous and steady.
  • the upper (first in the direction of material flow) temperature zone (for example the upper, first 4m of the furnace chamber, viewed in the direction of material flow) can be realized with the more moderate temperature ramp using at least one meandering heating channel.
  • the lower (second in the direction of material flow) temperature zone (for example the lower 2m of the furnace chamber) can be realized with the steeper temperature ramp using at least three individually fired horizontal heating channels.
  • Fig.2 shows an overview of the relationship between individual system components of a furnace arrangement 50 or a coal utilization arrangement 80.
  • Feedstock/raw material 1 is fed to a system component for pressing/compacting (in particular two-stage agglomeration), and leaves this system component as pressed pieces or coal briquettes, in particular in disc or puck form. After coking, coke briquettes 6 are then present.
  • the coal utilization arrangement 80 comprises not only at least one previously described furnace device 10, but also a gas evacuation arrangement ( Fig.6 ) and/or the system component for compacting.
  • the individual system components can be cleverly connected to one another, in particular for the purpose of high energy efficiency.
  • a return system 18 with at least one return line from the (respective) furnace chamber back to the dryer 15 is provided, so that exhaust gas G2 from a respective furnace chamber 11 can also be used to temper the dryer 15.
  • Raw gas G1 on the other hand, can be extracted by means of a gas evacuation arrangement 30 and handled for further/reuse.
  • Fig.3 shows details of the dryer 15.
  • Heating elements 15.4, 15.5, in particular hot gas lines at different temperatures are provided in several drying levels or drying circuits 15.6, 15.7, 15.8.
  • the upper heating elements 15.5 are less hot than the lower heating elements 15.4 and can be formed, for example, by a return line of a circuit.
  • hot gas from a hot gas circuit 15a can be fed, for example, at the lowest drying level 15.8, in particular with a particularly high energy content.
  • Temperature and humidity sensors can be provided in the briquette dryer, in particular at at least two levels.
  • the individual sensors can be components of a measuring device 14 coupled to a control device 20.
  • one or more temperature sensors 14.1, H2O sensors 14.2, and/or pressure sensors 14.3 can be provided, the position of which is only indicated schematically here.
  • the dryer 15 comprises at least one reservoir 15.1, in particular dimensioned for continuous gravity-driven operation.
  • a heating device 15.2 of the reservoir can be formed by the previously described lines 15.4, 15.5 or optionally comprise further heating elements.
  • the lines are preferably arranged below roof elements 15.3, around which the briquettes can slide downwards.
  • the drying circuits 15.7, 15.8 can each comprise two drying levels 15.6, the upper of the two drying levels 15.6 being the cooler level in which drying gas that has already given off heat energy can be extracted.
  • the arrangement thus has at least two inlet and two extraction levels, the temperature and amount of drying gas on the respective inlet levels being able to be individually specified.
  • Each drying circuit can be regulated at least with regard to the volume flow and inlet temperature of the hot gas.
  • the drying gases can be evenly distributed over the individual lines or roofs of a level, for example, using valves, manually adjustable perforated disks or the like.
  • the individual pipes or roofs can be arranged offset from one another.
  • the vertical or diagonal distance between the pipes is preferably at least a factor of 6 of the diameter of the briquettes.
  • a heating wall 12 is shown in a side view or in a sectional plane yz.
  • Three horizontal heating channels 12.1 each extend in a single height plane and each open into a vertical exhaust flue (extraction line) 12.3, and are each individually fired by a burner 13.
  • flue is used exclusively for a line aligned vertically in the conveying direction of the coal/coke briquettes, in particular for exhaust lines, i.e. not for horizontal heating channels.
  • a burner axis 13.1 coincides with a longitudinal axis of the respective channel 12.1, at least approximately.
  • a meandering heating channel 12.2 extends over the horizontal single-level channels over several height levels, and therefore also has a large number of reversals or reversal points 12.21.
  • the meandering heating channel 12.2 is also fired by a burner 13. This results in a temperature gradient that decreases towards the top. In other words: briquettes fed into the furnace chamber are initially very carefully tempered, and further down in the area of the horizontal single-level channels 12.1 are subjected to a continuously increasing energy supply.
  • At least one observation point 12.22 or measuring point for measuring sensors 14 can be provided on the respective channel 12.1, 12.2, in particular also at the reversal points 12.21.
  • the meandering heating channel 12.2 can have one or more vertical passages 12.5.
  • the vertical passages 12.5 allow a short-circuit in terms of energy supply and vertical or horizontal energy distribution in a certain sense.
  • the vertical passages 12.5 can be switched (open, closed, intermediate positions) using slide blocks 12.9, for example. This allows the coking process to be monitored and the temperature profile in the chamber 11 to be specifically influenced.
  • Measuring sensors 14.4 can also be provided specifically in the observation point.
  • an access channel which can also be accessed manually, can be provided within the heating wall.
  • the vertical exhaust ducts arranged in front of the front sides of the heating walls can have connections to each heating channel section of the fourth heating channel, in particular to enable additional heating control as a function of the feedstock used.
  • a meander channel 12.2 can thus be short-circuited at one or more horizontal or vertical positions. This makes it possible to heat the individual heating channels according to a desired, individually pre-definable temperature profile, be it in a vertical or horizontal direction.
  • critical temperature ranges for example 350 to 410°C or 410° to 470°C, can be deliberately avoided or at least limited to a short, locally small temperature zone.
  • the positioning of the slide stones can be done, for example, via regulating slides on observation openings 12.22.
  • the vertical passages 12.5 can be distributed in a matrix-like manner over the heating channels, so that a variety of options can be realized when adjusting/regulating the energy input into the furnace chamber.
  • a control device can communicate not only with all burners, but also with valves or flaps for supplying air and/or with valves or flaps on the respective vertical passage or with a device for moving stones to open and close a respective vertical passage.
  • observation points 12.22 each equipped with sensors 14.4, it is possible to monitor the temperature of the furnace chamber and to optimize/regulate it in a comparatively precise manner.
  • FIG. 4B A top view of the xy plane is shown.
  • Fig. 4C an xz side view is shown.
  • Gas outlets 12.6, 12.7, 12.8 are already indicated in three different height positions, which in Fig.6 is explained in more detail.
  • An optimal heating regime is ensured in particular by at least four external burners 13 per heating wall, which are aligned in the direction of the x- or y-axis and arranged alternately opposite one another in front of and behind the chamber 11.
  • the three lower heating channels 12.1 each extend in (only) one height position/height level and are each heated separately by an individual burner. Exhaust gas from the three lower heating channels is fed directly into the exhaust flue 12.3, which extends in a vertical direction.
  • the horizontal heating ducts 12.1 are in particular aligned parallel to each other and perpendicular to the corresponding vertical exhaust duct 12.3.
  • the lower part of the oven is preferably no longer heated and is intended for the cooking of the coke and the pre-cooling of the coke (approx. 1m).
  • This part can be described as a standing zone, which can support complete cooking and complete outgassing, which has a positive influence on the coke quality.
  • the briquette dryer is located above the furnace chambers and can be fed with exhaust gas from the respective burners via the (vertical) exhaust ducts.
  • This exhaust gas can be used as a drying medium in two separate drying circuits within the briquette dryer, which are referred to here as the dryer pre-stage and the dryer main stage.
  • Two drying circuits can be provided, in particular each fed by thermal energy from burners of the furnace device. Both circuits can optionally be equipped with additional, external burners, in particular for the purpose of redundancy or more flexible setting options.
  • Hot exhaust gas from a primary heat generation can be provided by at least three external burners, which are connected in particular to three horizontal heating channels arranged at the bottom of the respective furnace chamber.
  • Hot exhaust gas from a secondary heat generation can be provided by at least one external burner, which is connected to a meandering heating channel located above the horizontal heating channels.
  • Fig.5 shows individual components of a dry cooling device 19 arranged below the furnace chamber 11.
  • a pump 19.1 and a heat exchanger 19.3 operate a gas circuit 19.5 in which the coked briquettes 6 are cooled in countercurrent in a cavity 19.7, the gas being fed into the cavity through at least one inlet 19.9 and being evacuated again through at least one outlet 19.8.
  • the outlet is arranged just below the furnace chamber 11 and is sealed off from it by baffles or protruding walls. This arrangement has the advantage that the briquettes from the furnace chamber 11 are first surrounded by cooling gas that is already quite hot.
  • At least one flow-inhibiting roof or gas diversion unit 19.6 is arranged centrally within the cavity 19.7. This allows the flow profile to be adjusted. In particular, it can be avoided that a main energy or mass transport forms in the center of the cavity 19.7.
  • a special feature of the vertical chamber furnace is that the dry coke cooling system is arranged "precisely" under the furnace chamber.
  • the cavity of the dry cooling device can therefore have the same cross-sectional profile as the furnace chamber. This facilitates direct, gravity-driven conveying of the briquettes and can simplify continuous operation.
  • the transition is particularly seamless because there is no physical separation between the furnace chamber and the dry cooling device.
  • At least one roof or gas diversion unit 19.6 arranged in the radial direction, in particular centrally, can ensure that the cooling gas is distributed homogeneously in the radial direction and, in particular, is also guided to the outlets 19.8 in a homogeneous manner.
  • Fig.6 shows a furnace arrangement 50 comprising a gas evacuation arrangement 30 with one or more gas discharge lines 31 for a first height position, which can be coupled to the respective furnace chamber 11 via a coupling or a connection 31.1. Furthermore, one or more gas discharge lines 33 are provided for at least one further height position, here for a second and a third height position, each also comprising a coupling 33.1. Furthermore, several mixers 35.1 and at least one pump 35.2 are provided for further handling of the evacuated gases. Corresponding gas outlets or connections 12.6, 12.7, 12.8 are provided on the respective furnace chamber 11, each in the corresponding height position.
  • the raw gas can be extracted at at least three height levels, each individually for each furnace chamber: via a riser pipe in the furnace ceiling (topmost height position), through one or more connections arranged at a predefined height position in the furnace chamber and further by one or more vertical exhaust ducts, in particular within the respective heating wall (middle height position), and further by one or more connections arranged at a predefined height position of the furnace chamber and further by one or more vertical exhaust ducts, in particular within the heating wall (lowest height position).
  • the extracted raw gas can be cooled and collected via separate raw gas collection lines and then brought together in one or more raw gas collection lines. It has been shown that with direct raw gas extraction (especially immediately downstream of a lock device in the briquette feed system), the risk of raw gas passing from the furnace chamber into the pre-dryer can be reduced, particularly due to the negative pressure that is created here. This can further increase the quality.

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Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren jeweils zur Nutzung von kohlehaltigem Einsatzstoff sowie die diesbezügliche Verwendung des Einsatzstoffes. Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Koks aus Einsatzstoffen, die bisher nicht standardmäßig verwendet werden können, oder die bisher noch kein zufriedenstellendes Endprodukt liefern. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung der Vorrichtung speziell im Zusammenhang mit diesen alternativen Einsatzstoffen.
    • HINTERGRUND
  • Kokse und kohlehaltige bzw. kohlenstoffhaltige Einsatzstoffe sind aktuell und auch in Zukunft für die meisten Volkswirtschaften unserer Erde unentbehrliche Grundstoffe oder stellen bereits als solche Wertstoffe per se dar. Bisher werden vornehmlich Steinkohlen mit hohem Backvermögen (so genannte Fettkohlen) verkokst. Es ist jedoch zu erwarten, dass bestimmte Kokssorten schon in kurzer Zeit auf dem Weltmarkt knapper werden. Insbesondere muss mit einer rückläufigen Verfügbarkeit von für die Verkokung gut geeigneten Kokskohlen gerechnet werden, was dazu führt, dass zukünftig wohl auch schlecht backende bzw. stark treibende Kohlen oder andere Kohlenstoffträger verwendet werden müssen, insbesondere zur Erzeugung von Hochofenkoks. Nicht zuletzt aufgrund politischen Drucks speziell auch in Europa werden in Zukunft Substitute insbesondere für klassische Steinkohlen benötigt, insbesondere da wohl noch viele Jahrzehnte die Verfeuerung von Rohstoffen als Energiequelle unentbehrlich bleiben wird. In Europa wird klassische Kokskohle seit dem Jahre 2014 als kritischer Rohstoff angesehen; dennoch wird ihr im Vergleich zu anderen kritischen Rohstoffen nach wie vor höchste wirtschaftliche Bedeutung beigemessen. Hier zeigt sich bei globaler Betrachtung einerseits ein Widerspruch, andererseits eine Chance oder ein Motivationsgrund, ausgehend von klassischen Verkokungsverfahren weitere Optimierungsmaßnahmen gewinnbringend zu implementieren.
  • Der Energiewandel vollzieht sich aktuell eher nur in den hochindustrialisierten reichen Ländern, wohingegen Entwicklungsländer auch in vielen Jahren noch auf die Verfeuerung von herkömmlichen Rohstoffen angewiesen sein werden, basierend auf Stand der Technik von vor vielen Jahren/Jahrzehnten. Aber beispielsweise auch in einem weit entwickelten Land wie Australien, insbesondere im Bundesstaat Queensland werden aktuell hohe Investitionen getätigt, um auf modernere Ofentechnik umzusteigen und Rohstoffe auch im eigenen Land in Zukunft weiterhin zu einem hohen Anteil veredeln zu können. Hohes Interesse und hoher technischer Bedarf besteht daher an Vorrichtungen und Verfahren, mittels welchen neue Möglichkeiten bereitgestellt werden können, Kokse bzw. bestimmte Kokssorten mit bestimmten Eigenschaften herzustellen oder zu nutzen, oder das Spektrum der zur Koksherstellung verwendbaren Einsatzstoffe zu erweitern. Selbstredender Weise kann hierdurch auch vermieden werden, dass bestimmte Rohstoffe über große Entfernungen rund um den Globus transportiert werden müssen.
  • Technisch besonders herausfordernd ist die Herstellung von hochwertigen Koksen aus schwach- und nichtbackenden Verkokungsrohstoffen, insbesondere auch Braunkohlen. Eine Nutzung derartiger Einsatzstoffe auf breiterer Basis dürfte auch in Europa von Interesse sein, insbesondere da der Abbau derartiger Einsatzstoffe noch in vertretbarerem Kostenrahmen erfolgen kann als z.B. bei Steinkohle. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf diese in letzter Zeit immer lauter werdende Herausforderung, auch nicht-klassische Einsatzstoffe verwertbar zu machen. Interessant ist dabei nicht zuletzt z.B. auch die Verwendung von Einsatzstoffen, welche einen hohen Schwefelanteil aufweisen, insbesondere da sich diverse Anwendungen zeigen könnten, bei welchen genau dieser anfallende Schwefel als Nebenprodukt genutzt werden könnte.
  • Es hat sich bereits herausgestellt, dass in vielen Fällen die Umwandlung von Kohlen zu hochwertigen Koksen nur dann gelingt, wenn der Rohstoff bzw. Einsatzstoff zuvor auf bestimmte Weise verpresst und konfektioniert wird (so genannte Brikettierung/Kompaktierung von Einsatzstoff zu Kohlebriketts). Die Briketts müssen insbesondere hohen Druckkräften in den mehrere Meter hohen Schüttungen in den Ofenkammern standhalten, insbesondere bei großen Vertikalkammeröfen, und sollen möglichst nicht in kleine Partikel zerfallen. Ein wichtiges Kriterium für eine vorteilhafte Verfahrensgestaltung dürfte also auch die erzielbare Festigkeit des Einsatzstoffes sein, insbesondere hinsichtlich Verwendung in Vertikalkammeröfen. Bei der Suche nach neuen, alternativen Einsatzstoffen und neuen Verfahren ist daher auch die Frage von Interesse, in welcher Konfektionierung der alternative Einsatzstoff optimaler Weise bereitgestellt werden sollte, und auf welche Weise das Konfektionieren dafür erfolgen könnte.
  • Koksöfen zur Erzeugung von Koks können wie erwähnt als so genannte Vertikalkammeröfen ausgebildet sein. Vertikalkammeröfen werden mit Rohstoffbriketts bzw. Kohlebriketts von oben beladen. Vertikalkammeröfen können eine beträchtliche Bauhöhe aufweisen, beispielsweise im Bereich von 30 bis 40m. Die Briketts werden beispielsweise mit einem Kran oberhalb des Ofens platziert und rutschen, insbesondere infolge Schwerkraft, durch den Verkokungsschacht (Ofenkammer), insbesondere über eine Zeitspanne von mehreren Stunden, beispielsweise 12 oder 15 Stunden, entsprechend der zur Umwandlung des Einsatzstoffes in Koks erforderlichen Zeit. Dabei erfahren die Briketts eine Temperaturänderung, insbesondere von Anfangstemperaturen unter 300°C auf Endtemperaturen zwischen 900 und 1100°C. Üblicherweise sind zwei bis zehn Ofenkammern zu einer so genannten Ofenbatterie eines Koksofens zusammen gefasst. Der Schacht einer jeweiligen Ofenkammer kann eine Höhe von insbesondere 3.5m bis 10m aufweisen, und eine Breite von insbesondere 150 bis 600mm. Hieran ist ersichtlich, dass auf die Briketts beim Verkoken hohe Reib- und Druckkräfte einwirken. Die Festigkeit der Briketts soll daher möglichst sehr hoch sein. Andererseits sollen noch Volumenänderungen und "guter" Stofftransport innerhalb des Briketts ermöglicht werden können. Eine gewisse Porosität ist also ebenso vorteilhaft.
  • Zum Bereitstellen von Briketts kann vorab ein Zerkleinern des Rohstoffes erfolgen, insbesondere in Hammermühlen, insbesondere auf Korngrößen von 0 bis 1mm. Üblicherweise werden die Briketts darauffolgend in Pressen durch Verpressen der Körner kompaktiert, wobei sich bisher in vielen Fällen eine Brikett-Geometrie in der Art eines länglichen Quaders mit wahlweise abgerundeten Ecken oder abgerundeten Kanten als vorteilhaft erwiesen hat. Auch Briketts in Form eines Ellipsoids sind geläufig, insbesondere hergestellt mittels Walzenpressen.
  • Zur Steigerung des Backvermögens (Zusammenhaften der Partikel während und nach dem Verpressen) des zerkleinerten Rohstoffes kann eine Zugabe von Wasser erfolgen. Ein hoher Wassergehalt kann sich jedoch nachteilig auf die Festigkeit der Briketts auswirken, sobald diese verkokt werden, mit der Folge, dass die Briketts insbesondere im unteren Bereich in einem Vertikalkammerofen, wo die größten Kräfte bzw. Lasten auf die Briketts wirken, zerfallen und den Verkokungsvorgang beeinträchtigen.
  • In der Tat hat sich gezeigt, dass Schwierigkeiten im gesamten Verfahren an unterschiedlichen Prozessschritten insbesondere dann auftreten, wenn die Festigkeit der Briketts nicht ausreichend hoch ist, mit der Folge, dass die Kohle-/Koks-Briketts in der Schüttung im Verkokungsschacht zerbrechen. In vielen Fällen sollte daher als eine Untergrenze für den Druckfestigkeitswert der Briketts der Betrag von >30MPa eingehalten werden, insbesondere bei großen/hohen Ofenkammern. Eine ausreichende Druckfestigkeit kann daher als eines der wichtigsten Kriterien bei der Einschätzung der Machbarkeit der Verkokung von Einsatzstoffen gelten. Da die Druckfestigkeit durch das Kompaktieren bzw. Verpressen beeinflusst werden kann, kommt diesem Verfahren hohe Bedeutung zu.
  • Weitere Schwierigkeiten treten insbesondere dann auf, wenn ein bestimmter Wassergehalt des Rohstoffs bzw. der Briketts nicht ausreichend exakt eingehalten werden kann, mit der Folge, dass die Briketts während der Wärmezufuhr hohem Stress unterliegen, insbesondere aufplatzen oder anderweitig zerfallen. Die obigen Ausführungen zeigen, dass der effiziente Betrieb eines Ofens die Bereitstellung von Rohstoff bzw. Briketts möglichst in einem engen Toleranzbereich erfordert, insbesondere bezüglich Druckfestigkeit und Wassergehalt.
  • Aus diesen Erwägungen geht hervor, dass bei der Suche nach neuen Verfahren und Vorrichtungen insbesondere folgende Punkte von Belang sind: Definition einsatzstoffspezifischer Aufheizkurven in der Ofenkammer; Definition einsatzstoffspezifischer Verfahrensparameter, insbesondere Temperatur, Dauer, Druck, sei es beim Verkoken, sei es beim Konfektionieren des Einsatzstoffes zu Briketts; Bilanzierung von Art und Volumen von Stoffströmen, insbesondere bezüglich während der Verkokung emittierter Gase; Verwertungs- und Entsorgungsoptionen.
  • US 4115202 A , FR 841495 A , FR 533765 A und GB 12923 A offenbaren Ofenvorrichtungen mit wenigstens einer vertikalen Ofenkammer zur Herstellung von Koks mit spezifischen Anordnungen von Heizwänden und Heizkanälen.
  • Bisher erfolgte die Koksherstellung entweder in Gasöfen mit Vertikalkammern, oder in Koksöfen mit Horizontalkammern. Letztere lassen sich in zwei Typen klassifizieren: Horizontalkammer-(Verbund-)Öfen mit schmalen Ofenkammern und hochkant darin stehender, indirekt beheizter Charge, und so genannte Heat-(Non-)Recovery-Ofen mit gewölbeartigen Ofenkammern und flach darin liegender Charge, die zumindest von oben auch direkt beheizt werden kann. Aktuell wird davon ausgegangen, dass diese beiden Arten von Koksöfen für zukünftige Aufgaben der Rohstoff-Verwertung wohl nicht mehr wie gewünscht optimierbar sind. Es scheint, dass ein neues Konzept für eine neue Generation von Koksöfen entwickelt werden sollte, insbesondere vor dem Wunsch, eine breite Palette unterschiedlicher Einsatzstoffe damit zu verwerten. Daher wird im Folgenden ein neues Ofenkonzept vorgestellt, welches insbesondere auch für die Verwendung bisher üblicherweise verwendeter (Kohlen-)Einsatzstoffe anpassbar ist.
    • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen zur Verfügung zu stellen, womit eine möglichst effiziente und gleichzeitig schonende Verkokung auch von nicht-klassischen Einsatzstoffen ermöglicht wird, insbesondere von Braunkohlen und/oder schwachbackenden Steinkohlen und/oder Biomasse und/oder Petrolkohle, insbesondere in Vertikalkammeröfen. Wünschenswert ist die Bereitstellung eines hochqualitativen Endproduktes (insbesondere Koksbriketts) auch ausgehend von nicht-klassischen Einsatzstoffen. Die Aufgabe kann auch darin gesehen werden, nicht-klassische Einsatzstoffe derart aufzubereiten, bereitzustellen und/oder zu handhaben, dass mit dem nach Verkokung erhaltenen Produkt möglichst auf ähnliche oder gleiche Weise verfahren werden kann wie bisher mit klassischen Einsatzstoffen, z.B. klassischen Steinkohlebriketts. Die Vorrichtung und das Verfahren sollen auch das Verkoken von einem möglichst breiten Spektrum von nicht-klassischen Einsatzstoffen attraktiv machen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Ofenvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst, mit wenigstens einer vertikalen Ofenkammer, insbesondere Koksofen, zur Herstellung von Koks aus wenigstens einem festen Einsatzstoff insbesondere aus der Gruppe: Braunkohle, schwachbackende Steinkohle, Biomasse, Petrolkoks, Petrolkohle; umfassend wenigstens einen zum Temperieren von aus dem Einsatzstoff erstellten Briketts eingerichteten Brikett-Trockner sowie wenigstens eine insbesondere unterhalb des Brikett-Trockners an den Brikett-Trockner gekoppelte Ofenkammer mit Heizwänden; wobei der Brikett-Trockner eine Heizeinrichtung und ein damit beheizbares Brikett-Reservoir aufweist, und wobei der Brikett-Trockner eingerichtet ist zum Einstellen einer in Förderrichtung der Briketts kontinuierlich oder stufenweise ansteigenden Temperatur im Brikett-Reservoir, insbesondere wenigstens zwei oder drei Temperaturniveaus im Bereich von 60 bis 200°C.
  • Bevorzugt weist die Ofenvorrichtung ferner ein Eintragsystem umfassend wenigstens eine Schleuseneinrichtung auf, welches Eintragsystem zwischen dem Brikett-Reservoir und der (jeweiligen) Ofenkammer angeordnet ist und zur Zuführung von Briketts vom Brikett-Reservoir zur (jeweiligen) Ofenkammer eingerichtet ist.
  • Es hat sich gezeigt, dass es im Zusammenhang mit den hier beschriebenen Einsatzstoffen zielführend ist, die Temperaturregelung auf sehr exakte Weise auf unterschiedlichen, ansteigenden Temperaturniveaus durchzuführen. Hierdurch kann insbesondere auch der Feuchtegehalt der Briketts auf schonende Weise auf einen gewünschten Wert abgesenkt werden. Diese vorbereitenden Maßnahmen haben sich als entscheidend für den nachfolgenden Verkokungsprozess herausgestellt. Durch gezielte Konfektionierung der Briketts, insbesondere in Verbindung mit gezielter Temperaturführung in der Ofenkammer, kann ein besonders breites Spektrum von Einsatzstoffen veredelt werden. Es wäre daher nicht auszuschließen, auch Holzstämme oder Stoffe aus der Zementindustrie zumindest anteilig dazu zu zählen.
  • Das Temperaturniveau kann stetig ansteigen, und/oder es können vorgegebene Temperaturniveaus definiert werden, insbesondere in unterschiedlichen Höhenebenen eines Reservoirs, in welchem die Briketts in Schwerkraftrichtung gefördert werden. Das gewünschte Temperaturniveau ist individuell je Prozess oder Einsatzstoff einstellbar.
  • In der jeweiligen vertikalen Ofenkammer kann ein Konti-Prozess für das Verkoken eingestellt werden. Die Brikett-Schüttung wandert dabei durch wenigstens eine Temperaturzone mit ansteigender Temperatur. Der gewünschte Durchsatz kann dabei insbesondere mittels eines Austragsystems eingestellt und geregelt werden. Im Gegensatz zu Batch-Prozessen mit fester Temperaturvorgabe kann hierbei kontinuierlich die Umwandlung/Veredelung von z.B. Kohle in Koks erfolgen. Es kann eine Temperaturführung erfolgen, und in einzelnen Temperaturzonen kann Einfluss auf den Prozess genommen und/oder es können Nebenprodukte evakuiert werden.
  • Der kontinuierliche Prozess im Vertikalkammerofen hat z.B. auch hinsichtlich Temperaturstress des Materials der Ofenvorrichtung, insbesondere Silika Vorteile. Das Material kann weitgehend auf Temperaturen über 600°C oder sogar 800°C gehalten werden und braucht nicht wiederholt auf niedrigere Temperaturen darunter abgekühlt werden. Hierdurch treten weniger Spannungen/Risse im Material auf.
  • Die Ofenvorrichtung kann eine Zuführeinheit zum Bereitstellen der Briketts am Brikett-Trockner aufweisen. Die Zuführeinheit ist beispielsweise auch eingerichtet, die erstellten Briketts von einer Presse zum Brikett-Trockner zu fördern. Zumindest ist die Zuführeinheit eingerichtet, kontinuierliche oder chargenweise Zuführung von Briketts zum Trockner sicherzustellen.
  • Stromauf vom Trockner befindet sich ein Bunker, welchem die Briketts kontinuierlich oder chargenweise zugeführt werden können, und aus welchem die Briketts kontinuierlich oder chargenweise herausgefördert werden können, insbesondere indem die Briketts in den Brikett-Trockner hineinrutschen.
  • Das Eintragsystem kann oberhalb der (jeweiligen) Ofenkammer angeordnet sein. Dies ermöglicht eine Zufuhr basierend auf Gravitationskräften.
  • Bevorzugt ist die Ofenvorrichtung vollständig als Vertikalkammerofen mit vertikalen Ofenkammern ausgebildet. Als vertikale Ofenkammer ist eine Ofenkammer zu verstehen, durch welche hindurch die Briketts in vertikaler Richtung gefördert werden, insbesondere basierend auf Gravitationskräften.
  • Als Einsatzstoffe können insbesondere das gesamte Spektrum der Weich-, Matt- und Glanzbraunkohlen sowie der Flammkohlen genannt werden. Insbesondere wurden bereits gute Ergebnisse mit rheinischen, lausitzener und indonesischen Braunkohlen erzielt. Auch hat sich bereits gezeigt, dass die hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren auch geeignet sind zur Verwertung von russischen Braun- und Flammkohlen sowie von Petrolkohlen. Als Einsatzstoffe können insbesondere auch folgende Kohlearten und Torf genannt werden, basierend auf einer Klassifizierung nach DIN, ASTM und UN-ECE, die hier schematisch wiedergegeben wird. Dabei haben sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung, unter Bezugnahme auf die deutsche DIN, insbesondere auch die darin klassifizierten Weichbraunkohlen, Mattbraunkohlen, Glanzbraunkohlen und Flammkohlen als besonders gut verwertbar herausgestellt.
    Kohlearten und Torf flüchtige Bestandteile in Ma%
    UN-ECE USA (ASTM) Deutschland (DIN)
    Torf Torf Torf >45
    Ortho-Braunkohle Braunkohle Weichbraunkohle
    Meta-Braunkohle Mattbraunkohle
    sub-bituminöse Kohle
    sub-bituminöse Kohle Glanzbraunkohle
    bituminöse Kohle 45
    Flammkohle
    hoch-volatile bituminöse Kohle 40
    Gasflammkohle
    35
    Gaskohle
    medium-volatile bituminöse Kohle 28
    Fettkohle
    19
    niedrig-volatile bituminöse Kohle Esskohle
    14
    Anthrazit Semi-Anthrazit Magerkohle
    10
    Anthrazit Anthrazit
  • Bei den obigen Angaben in der Tabelle handelt es sich um Massenprozent, wobei bezüglich der Angabe der flüchtigen Bestandteile die Messung unter "waf"-Bedingungen erfolgte, also bei wasser- und gleichzeitig aschefreiem Zustand.
  • Die zuvor beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Ofenvorrichtung gemäß Anspruch 1 mit wenigstens einer vertikalen Ofenkammer, insbesondere in der Art eines Koksofens, zur Herstellung von Koks aus wenigstens einem festen Einsatzstoff insbesondere aus der Gruppe: Braunkohle, schwachbackende Steinkohle, Biomasse, Petrolkoks, Petrolkohle; umfassend wenigstens einen zum Temperieren von aus dem Einsatzstoff erstellten Briketts eingerichteten Brikett-Trockner sowie wenigstens eine insbesondere unterhalb des Brikett-Trockners an den Brikett-Trockner gekoppelte Ofenkammer mit Heizwänden, sowie an der Ofenkammer angeordneten Brennern, wobei auf wenigstens einer Seite der Ofenkammer in wenigstens einer der Heizwände in einer unteren Hälfte, insbesondere einem unteren Drittel wenigstens ein horizontaler Heizkanal, welcher als horizontaler Einebenen-Heizkanal ausgebildet ist, und darüber, zumindest auch in einer oberen Hälfte oder beginnend in einem mittleren Drittel, ein sich mäanderförmig in mehreren Höhenebenen erstreckender Heizkanal ausgebildet, welche Heizkanäle jeweils individuell durch wenigstens einen Brenner befeuert sind, wobei der wenigstens eine horizontale Einebenen-Heizkanal in einem vertikalen Abgaszug mündet.
  • Diese Art der Beheizung kann eine Vielzahl der hier beschriebenen Vorteile liefern, insbesondere auch unabhängig von einer bestimmte Ausgestaltung oder Betriebsweise des Brikett-Trockners. Der Brikett-Trockner liefert insbesondere hinsichtlich der Konfektionierung der Briketts vor Zuführung in die Ofenkammer Vorteile. Die Heizkanäle wirken dann in einem späteren Prozessstadium auf die in der Ofenkammer vorliegenden Briketts. Nichtsdestotrotz betreffen beide Maßnahmen die möglichst exakt geregelte Temperaturführung bzw. Energiezuführung in die Briketts. Je genauer die Konfektionierung stromauf der Ofenkammer, desto genauer oder effektiver kann die Energiezuführung in der Ofenkammer zu den gewünschten Effekten führen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind auf wenigstens einer Seite der Ofenkammer in wenigstens einer der Heizwände mehrere horizontale Heizkanäle ausgebildet, die durch Brenner befeuert sind, insbesondere wenigstens drei horizontale Heizkanäle jeweils individuell durch wenigstens einen der Brenner. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind auf wenigstens einer Seite der Ofenkammer in wenigstens einer der Heizwände in einer unteren Hälfte wenigstens drei horizontale Heizkanäle und darüber ein mäanderförmiger Heizkanal ausgebildet, welche Heizkanäle jeweils individuell durch wenigstens einen Brenner befeuert sind. Dies liefert jeweils eine vorteilhafte Anordnung insbesondere hinsichtlich Temperierung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der mäanderförmige Heizkanal Umkehrpunkte mit Beobachtungsstellen mit daran angeordneten oder dort messenden Sensoren auf, insbesondere Temperatursensoren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der mäanderförmige Heizkanal wenigstens einen Umkehrpunkt auf, an welchem eine insbesondere mittels eines Regulierschiebers von außen bedienbare, dicht abschließende Beobachtungsstelle angeordnet ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist an wenigstens einem der Heizkanäle, insbesondere an einem Umkehrpunkt, wenigstens eine Beobachtungsstelle mit einem Regulierschieber (offen, zu, Zwischenpositionen) für Schiebersteine und/oder mit Messsensorik angeordnet ist. Dies ermöglicht jeweils ein Optimieren der Art und Weise des Temperierens.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist an wenigstens einen der Heizkanäle, insbesondere an den mäanderförmigen Heizkanal, ein manuell zugänglicher Zugangskanal für einen Regulierschieber gekoppelt. Dies vereinfacht auch eine Justage.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der mäanderförmige Heizkanal einen oder mehrere vertikale Durchlässe auf. Dies eröffnet auch erweiterte Möglichkeiten beim Temperieren.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der mäanderförmige Heizkanal eingerichtet, an einer oder mehreren Horizontal- oder Vertikalpositionen kurzgeschlossen zu sein/werden, insbesondere durch Freigeben oder Blockieren von vertikalen Durchlässen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der mäanderförmige Heizkanal einen oder mehrere vertikale Durchlässe auf, an welchen jeweils wenigstens ein Justierorgan, insbesondere ein von außen betätigbarer Schieberstein angeordnet ist. Dies ermöglicht jeweils auch eine besonders feine Justage oder ein lokal besonders fokussiertes Justieren.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Brikett-Reservoir in Abhängigkeit von im Brikett-Reservoir messbaren Messwerten aus der Gruppe zumindest umfassend: Temperatur, Feuchte; zum Trocknen der Briketts auf wenigstens zwei unterschiedliche Temperaturniveaus, insbesondere in wenigstens zwei unterschiedlichen Höhenpositionen des Brikett-Reservoirs geregelt beheizbar, insbesondere einem ersten Temperaturniveau zwischen 60 und 105°C, insbesondere bis 95°C, einem zweiten Temperaturniveau zwischen 105 und 200°C, und wahlweise wenigstens einem weiteren Temperaturniveau umfassend ein Temperaturniveau zwischen 95 und 105°C. Insbesondere kann die Obergrenze des letzten Temperaturniveaus derart eingestellt werden, dass eine Entgasung noch nicht hervorgerufen wird. Die Obergrenze des jeweiligen Temperaturniveaus kann aus für eine jeweiligen Einsatzstoff vorab ermittelten Temperaturwerten, z.B. in einem Datenspeicher hinterlegt, entnommen werden oder wahlweise während des Prozesses vorgegeben werden, insbesondere mittels wenigstens eines Druck-und/oder Gassensors und/oder Feuchtesensors am/im Brikett-Trockner. Dies ermöglicht, die Briketts auf schonende Weise kontinuierlich stärker zu trocknen, ohne zu hohen Temperatur-oder Materialspannungs-Stress.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Brikett-Reservoir in Abhängigkeit von den Messwerten zum geregelten Trocknen der Briketts beheizbar bis zu minimalen Feuchtewerten von maximal 1 bis 5Ma%, insbesondere 2 bis 4Ma% am Ausgang des Brikett-Trockners. Dies ermöglicht, die Briketts auf schonende Weise von einem Anfangs-Feuchtegehalt im Bereich von 10 bis 15Ma% auf Feuchtewerte unterhalb von 5Ma% zu bringen, welche vorteilhaft für die darauffolgende Verkokung sind. Hierbei können Feuchte- und/oder Temperatursensoren im Brikett-Trockner vorgesehen sein, insbesondere an den jeweiligen Höhenpositionen. Es kann es ausreichen, die Temperaturregelung allein in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt vorzunehmen, ausreichende Genauigkeit der Messung vorausgesetzt. Zur Messung der Feuchte können beispielsweise kapazitive oder spektroskopische Messverfahren zum Einsatz kommen. Bevorzugt sind jedoch redundante Messeinrichtungen vorhanden, insbesondere für Druck-, Volumen- und/oder Temperaturmessungen. Bevorzugt erfolgt die Regelung zumindest auch über eine Temperaturmessung, wahlweise ausschließlich über eine Temperaturmessung.
  • Es hat sich gezeigt, dass speziell für Braunkohlen insbesondere in einem Temperaturbereich 60 bis 200°C, insbesondere von 100 bis 200°C eine Trocknung sinnvoll ist. Es hat sich gezeigt, dass die Trocknung bevorzugt bis zu einer Temperaturobergrenze erfolgen soll, ab welcher die Entgasung (Gasemission) beim jeweiligen Einsatzstoff beginnt. Diese Temperaturobergrenze kann für einen jeweiligen Einsatzstoff vordefiniert sein, und bei einer Regelung des Trocknungsvorganges können derartige Obergrenzen aus einem Datenspeicher abgerufen und als Soll-Vorgabe berücksichtigt werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass mittels eines derartigen Brikett-Reservoirs der Trocknungsvorgang auch gezielt je Einsatzstoff angepasst werden kann. Die zuvor genannten Temperatur- und Feuchtebereiche können z.B. Braunkohle oder Steinkohle weiter eingeschränkt werden. Die Einsatzstoffe weisen unterschiedliche H2O-Gehalte auf, und Stofftransportprozesse bei der Trocknung verlaufen insbesondere aufgrund unterschiedlicher Werkstoffgefüge (Mikro-/Meso-/Makroporen) spezifisch je Einsatzstoff.
  • Bezüglich Braunkohle hat sich gezeigt, dass mittels der Obergrenze von 200°C ein guter Kompromiss gefunden werden kann, um effektiv zu trocknen, aber auch z.B. eine Entgasung von H2S effektiv zu vermeiden. Eine Vermeidung von Entgasung von H2S kann insbesondere dann gewünscht sein, wenn zurückgeführte Rauchgase zur Temperierung des Brikett-Trockners verwendet werden sollen.
  • Die Ofenvorrichtung kann eine Steuerungseinrichtung und eine daran gekoppelte Messeinrichtung aufweisen, eingerichtet zum Steuern/Regeln eines Trocknens oder Verkokens der Briketts. Die Steuerungseinrichtung kann dabei speziell für das Steuern/Regeln des Trocknungsvorganges basierend auf den Messwerten eingerichtet oder vorgesehen sein. Die Steuerungseinrichtung kann dabei auch für jeden einzelnen der hier beschriebenen Verfahrensschritte eingerichtet oder vorgesehen sein, jeweils in Kommunikation mit entsprechenden Sensoren einer/der Messeinrichtung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Brikett-Trockner wenigstens eine Trocknereinheit, insbesondere Dächertrocknereinheit auf, welche einen insbesondere von den Briketts abgeschotteten Heißgaskreislauf zum Einbringen von Wärmeenergie in die Briketts aufweist. Mittels des abgeschotteten Heißgaskreislaufs kann eine Trennung zwischen Heißgas und Briketts erfolgen. Das Heißgas kann dabei in mittels Dächern oder anderweitigen abgeschrägten Kanälen abgedeckten Leitungen strömen, an welchen Leitungen die Briketts vorbeirutschen können, ohne auf den Leitungen liegen zu bleiben.
  • Dabei kann die Trocknereinheit zur kontinuierlichen Förderung der Briketts basierend auf Gravitationskräften eingerichtet sein (kontinuierlicher Betrieb), wobei das Brikett-Reservoir in die Trocknereinheit integriert ist, insbesondere separat vom Heißgaskreislauf. Es hat sich gezeigt, dass andere Arten von Trocknung, z.B. eine Wirbelschichttrocknung, nicht realisierbar oder zumindest nicht empfehlenswert sind, insbesondere da dadurch die Briketts nicht auf dieselbe schonende Art und Weise vorbehandelt werden könnten. Die hier beschriebene Trocknereinheit ermöglicht eine schonende Trocknung, bei guter Regelbarkeit der eingetragenen Wärmeenergie, und ferner auch bei kostengünstigem und robustem Aufbau der Einheit. Die Anzahl/Dichte der Heizleitungen kann nach unten hin größer werden, um kontinuierlich mehr Wärmeenergie eintragen zu können, insbesondere ohne das Erfordernis einer komplexen Regelung.
  • Der Brikett-Trockner kann dabei auch die Funktion einer Pufferung erfüllen. Bevorzugt sind oberhalb eines höchsten / obersten Trocknungsniveaus immer mehrere Ebenen Briketts gepuffert, insbesondere auch um Kurzschlussströmungen von Trocknungsgasen zu vermeiden. Dieser mehrlagige Puffer von zuzuführenden Briketts ermöglicht auch, Trocknungsgase gleichmäßig verteilt absaugen zu können.
  • Die Geometrie und Anordnung, insbesondere der Winkel und die Abstände von einzelnen Dächern einer Höhenebene im Brikett-Trockner sowie der Höhenabstand der Trocknungsebenen kann derart ausgestaltet sein, dass es zu keiner Bildung von Feststoffbrücken kommt, und dass die Schwerkraftbewegung der Briketts ungehindert erfolgen kann. Es hat sich gezeigt, dass ein vertikaler oder diagonaler Abstand von mindestens Faktor 6 des Brikettdurchmessers einen guten Kompromiss zwischen Temperaturprofil und (insbesondere ausschließlich schwerkraftgetriebener) Förderung bzw. Bewegungsfreiheit der Briketts ermöglicht.
  • Der jeweilige Trocknungskreislauf kann ein Gebläse besitzen und kann mit frischem, trockenem Abgas (aus Beheizung der Briketts in der Verkokungskammern) und/oder mit extern erzeugtem, trockenem Rauchgas eines Brenners (insbesondere ausschließlich für den Trockner vorgesehen, um Redundanz sicherstellen zu können) zusätzlich beaufschlagt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Brikett-Trockner eine Trocknereinheit mit mehreren Trocknungskreisläufen jeweils umfassend wenigstens zwei Trocknungsebenen auf. Dies ermöglicht eine besonders spezifische Regelung der jeweiligen Temperaturniveaus.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Brikett-Trockner eine Trocknereinheit mit mehreren Trocknungskreisläufen jeweils umfassend wenigstens zwei Trocknungsebenen auf. Dies liefert größtmögliche Flexibilität beim Einstellen eines gewünschten Temperaturprofils im Brikett-Reservoir.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel definiert die Trocknereinheit mehrere Trocknungsebenen, insbesondere wenigstens vier Trocknungsebenen, in welchen jeweils Heißgasleitungen angeordnet sind, wobei jede Trocknungsebene auf ein individuelles Temperaturniveau regelbar ist, wobei die Trocknungsebenen bevorzugt mindestens 60cm auseinander angeordnet sind. Dies liefert einen guten Kompromiss zwischen anlagentechnischem Aufwand und Feinheit der Temperaturregel-Möglichkeiten.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Brikett-Trockner oder das Brikett-Reservoir eine Höhenerstreckung von mindestens 2m, bevorzugt mindestens 2.5 oder 5m auf. Dies ermöglicht das Einstellen eines in Höhenrichtung vorteilhaften Temperaturprofils, insbesondere bei einzelnen örtlich vordefinierten Trocknungsebenen. Zwischen den Trocknungsebenen wird bevorzugt eine Temperaturdifferenz von mindestens 25 bis 30°C und maximal 35 bis 45°C eingestellt. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch ein vorteilhafter Trocknungsvorgang realisierbar ist, insbesondere bei Förderung der Briketts basierend auf Gravitationskräften.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel definiert die Trocknereinheit mehrere Trocknungsebenen, insbesondere in unterschiedlichen Höhenpositionen, insbesondere wenigstens vier Trocknungsebenen, in welchen jeweils Heißgasleitungen angeordnet sind, wobei jede Trocknungsebene auf ein individuelles Temperaturniveau regelbar ist, beispielsweise mittels Schiebern, Klappen, Durchflussreglern. Dies ermöglicht das schonende Trocknen der Briketts, insbesondere kontinuierlich zu höheren Trocknungsgraden. Die Trocknungsebenen können diskrete Temperaturwerte vorgeben. Da die Briketts im Brikett-Trockner relativ zu den einzelnen Trocknungsebenen gefördert bzw. verlagert werden können, insbesondere auch kontinuierlich, kann auch die Trocknung unter vergleichsweise homogenem, gleichbleibendem Temperaturstress erfolgen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Brikett-Trockner oder das Eintragsystem mit wenigstens zwei der Ofenkammern verbunden, insbesondere zwei bis sechs Ofenkammern. Hierdurch lässt sich das Zuführen der Briketts erleichtern oder kostengünstiger gestalten. Das Eintragsystem kann wenigstens zwei Ofenkammern bedienen. Insbesondere weist das Eintragsystem dafür einen Verteiler auf. Die Briketts können gleichmäßig auf die einzelnen Ofenkammern (insbesondere vier bis sechs Kammern) verteilt werden, unterstützt durch eine bevorzugt für schwerkraftgetriebene Schüttgutbewegungen angepasste Geometrie des Verteilers, z.B. mittels Trichtern, Röhren, Füllstutzen. Mittels der Schleuseneinrichtung kann dabei auch verhindert werden, dass Gas austritt. Die Verteilung der Briketts auf die Ofenkammer(n) kann bevorzugt ohne mechanisch bewegliche Teile (Weichen) realisiert werden, insbesondere mittels so genannter Dorne. In der jeweiligen Schleuseneinrichtung oder davor oder dahinter angeordnete Dorne können eine gleichmäßige, schwerkraftgetriebene Verteilung der Briketts sicherstellen. Dabei kann auch eine querversetzte Anordnung der Schleuseneinrichtung realisiert werden, wobei das Eintragsystem einen Auslass aufweist, der breiter ist als die halbe Breite einer Ofenkammer.
  • Eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Briketts auf die jeweiligen Ofenkammern ist auch insofern vorteilhaft, als damit gleichbleibende Prozessparameter sichergestellt werden können. Der Betrieb einer Ofenkammer ist ein sensibles Zusammenspiel unterschiedlichster Einflussfaktoren. Ist die Ofenkammer z.B. nicht vollständig gefüllt, verändert sich die Art und Weise der Wärmeübertragung, sowohl im Zusammenhang mit einer Rohgasabsaugung als auch hinsichtlich der indirekten Zuführung von Wärmeenergie in den Einsatzstoff. Bei nicht vollständig gefüllter Ofenkammer kann insbesondere der massespezifische Wärmeeintrag ansteigen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die (jeweilige) Schleuseneinrichtung eine Doppelklappe auf, mittels welcher wenigstens zwei Ofenkammern an den Brikett-Trockner oder die Einrichtung zur Kokstrockenkühlung gekuppelt sein können. Gasdichtheit kann zwischen den einzelnen Komponenten sichergestellt werden, insbesondere mittels geeigneter Abdichtmittel an der jeweiligen Schnittstelle, welche statisch sein kann, so dass auch herkömmliche Abdichtmittel wie z.B. Dichtringe verwendet werden können.
  • Dabei kann optional ein von der Doppelklappe eingegrenztes Schleuseninnenvolumen evakuierbar sein, beispielsweise mittels einer Pumpe, die für Evakuierung oder Gasfluss an weiteren Komponenten der Ofenvorrichtung vorgesehen ist. Die jeweilige Klappe bzw. ein Schleusenschieber kann insbesondere eine quadratische Form aufweisen.
  • Die Ofenvorrichtung kann unterhalb von wenigstens zwei Ofenkammern ein Doppel-Schleusensystem ausweisen, so dass die Kohle-/Koksbriketts bzw. der Stückkoks wenigstens zweier benachbarter Ofenkammern weitergefördert werden können, insbesondere in eine Trockenkühleinrichtung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Ofenvorrichtung ferner ein Austragsystem umfassend wenigstens eine Schleuseneinrichtung auf und ist zur Abführung von Briketts bzw. zu Koksbriketts umgewandelte Kohlebriketts aus der Ofenkammer bzw. aus einer Kokstrockenkühlung eingerichtet, insbesondere schwerkraftgetrieben.
  • Die jeweilige Schleuseneinrichtung des Ein-/Austragsystems ist bevorzugt als Konstruktion aus warmfestem Material mit rutschfördernden Eigenschaften ausgebildet, z.B. mit Teflonbeschichtung. Die Schleuseneinrichtung weist z.B. Rutsch-Schrägen mit Winkeln zwischen 5 und 35° auf (in Bezug auf die horizontale Ebene). Die Schleuseneinrichtung kann motorgesteuert betrieben werden und kann manuell (Handschaltung, Knopfdruck) oder automatisch (zeit- oder kokstemperaturgesteuert) bedient werden. Die entsprechende Motorsteuerung kann z.B. mit einem Hydraulik-, Pneumatik-, oder Elektro-Antrieb interagieren.
  • Das Austragsystem ist bevorzugt unterhalb der (jeweiligen) Ofenkammer bzw. unterhalb einer/der Kokstrockenkühlung angeordnet. Das Eintragsystem und/oder das Austragsystem können jeweils als Wippen-, Klappen-, Hebel-, Hahn-, Schieber- oder Pendelkonstruktion ausgebildet sein. Ferner kann eine Weiche bzw. ein Verteiler bzw. wenigstens ein Dorn vorgesehen sein, insbesondere in der Art eines dreieckigen Teilers am Boden des Brikett-Trockners bzw. stromab von der Ofenkammer, wodurch die Briketts gleichmäßig durch Schwerkraft getrieben in die Schleusen verteilt werden können.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Ofenvorrichtung stromab von der (jeweiligen) Ofenkammer eine ohne Wasser betreibbare Einrichtung zur Kokstrockenkühlung auf, welche wenigstens einen Einlass und wenigstens einen Auslass für Kühlgas, insbesondere kühlendes Inertgas aufweist. Die Kokstrockenkühlung ermöglicht ein effizientes, aber gleichwohl schonendes Kühlen. Dabei kann die Kühlung im Gegenstrom durch die Schüttung erfolgen, insbesondere derart, dass sich ein kontinuierliches Temperaturprofil einstellt, welches in Abhängigkeit der verwendeten Spülgasmenge regelbar ist. Die Einrichtung zur Kokstrockenkühlung kann als Feststoffwärmetauscher mit stetigem Temperaturprofil beschrieben werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel definiert die Einrichtung zur Kokstrockenkühlung einen Kühlgaskreislauf für durch die Brikett-Schüttung im Gegenstrom strömendes Kühlgas, insbesondere umfassend wenigstens einen Wärmetauscher. Die Einrichtung zur Trockenkühlung umfasst bevorzugt einen Wärmetauscher eingerichtet zur Dampferzeugung. Mittels des Kühlgaskreislaufes kann auf einfache Weise ein vergleichsweise homogener Temperaturverlauf bzw. -gradient in der Brikett-Schüttung erzielt werden, und gleichzeitig hohe Energieeffizienz sichergestellt werden. Hohe Energieeffizienz ist spätestens dann von Interesse, wenn es um die Frage der Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses geht. Hohe Energieeffizienz hat daher auch unmittelbar Einfluss auf die möglichen/realisierbaren Maßnahmen z.B. bei der Trocknung der Briketts.
  • Die Einrichtung zur Kokstrockenkühlung kann stromab von der Ofenkammer an wenigstens eine der Ofenkammern gekoppelt sein, insbesondere mittels eines/des Austragsystems der Ofenvorrichtung. Die Einrichtung zur Kokstrockenkühlung kann an eine bis sechs Ofenkammern gekoppelt sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Einrichtung zur Kokstrockenkühlung einen Kühlgaskreislauf auf bzw. definiert diesen, insbesondere umfassend wenigstens einen Wärmetauscher. Dies ermöglicht eine effiziente Nutzung von rückgewonnener Energie.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind in der (jeweiligen) Ofenkammer in Förderrichtung der Briketts mehrere Temperaturzonen mit ansteigender Temperatur ausgebildet, mindestens umfassend eine Temperaturzone auf einem ersten Temperaturniveau von 60 bis 95°C und eine Temperaturzone auf einem zweiten Temperaturniveau von 95 bis 125°C und eine Temperaturzone auf einem dritten Temperaturniveau von 125 bis 200°C, und wahlweise eine oder zwei weitere Temperaturzonen dazwischen, jeweils mit gleicher Temperaturdifferenz. Dies ermöglicht ein kontrolliertes Erwärmen, insbesondere auch in einem Bereich der Verdampfung.
  • Die Einrichtung zur Trockenkühlung kann einen Kühlgaskreislauf mit Wärmetauscher umfassen, welcher Wärmetauscher an eine Speisewasserleitung angeschlossen ist. Der Wärmetauscher kann aus Rohrbündeln und einer Dampftrommel bestehen, wobei die Wärmeübertragung vom in der Trockenkühleinrichtung erwärmten Kühlgas an Speisewasser im Gegenstrom, Gleichstrom oder Kreuzstrom erfolgen kann.
  • Die Einrichtung zur Trockenkühlung kann mehrere Kühlgaseinlässe und Kühlgasauslässe aufweisen, die derart angeordnet sind, dass über eine Regelung der jeweils zugeführten oder entnommenen Volumenströme das Strömungsprofil in der durchströmten Brikett-Schüttung einstellbar ist.
  • Erfindungsgemäß sind auf wenigstens einer Seite der (jeweiligen) Ofenkammer in wenigstens einer der Heizwände mehrere horizontale Heizkanäle ausgebildet, die an wenigstens einen vertikalen Abgaszug gekoppelt sind, und die durch Brenner befeuert sind, insbesondere wenigstens drei horizontale Heizkanäle jeweils individuell durch wenigstens einen der Brenner. Hierdurch lässt sich ein Temperaturprofil in der Ofenkammer auf vergleichsweise exakte Weise einstellen. Als horizontaler Heizkanal ist dabei ein Kanal zu verstehen, welcher sich nicht oder nicht nennenswert in vertikaler Richtung erstreckt. Im Gegensatz zu mäanderförmigen Heizkanälen erstreckt sich ein horizontaler Heizkanal im Wesentlichen in einer einzigen Höhenposition bzw. Horizontalebene.
  • In den 1960er Jahren wurde bereits einmal eine regenerative Vorwärmung von im Generator extern erzeugten Gases realisiert, wobei alle 10 bis 30 Min. eine Umschaltung der Strömungsrichtung erfolgte, damit kalte Gase durch die vorher erhitzen Gittersteine hindurchströmen und sich dadurch erwärmen können. Diese Art der Heizkanalführung in einer seitlich zur Kammer befindlichen Wand kann als "Gitterstein-Regenerator" bezeichnet werden. Im Gegensatz dazu kann erfindungsgemäß das Beheizen individuell in unterschiedlichen Höhenebenen und ohne Umschalten erfolgen. Jeder Heizkanal kann individuell mit Wärmeenergie beliefert werden.
  • Diese ältere Bauweise bzw. Ausgestaltung der Heizkanäle hat sich als recht unflexibel herausgestellt, und ist allenfalls auf nur einen Typ Einsatzstoff/Kohle (z.B. Lausitzer Weichbraunkohle) optimierbar. Bei dieser Bauweise kann nicht ausreichend auf verschiedene Kohlen/Einsatzstoffe reagiert werden.
  • Mittels der individuell beheizbaren horizontalen Heizkanäle kann eine indirekte Wärmeübertragung in die jeweilige Ofenkammer hinein erfolgen. Als indirekte Wärmeübertragung ist dabei eine Wärmeübertragung durch wenigstens eine Trennwand hindurch zu verstehen, also auch basierend auf Wärmeleitung durch das Material des Ofens, insbesondere Wärmeleitung in Silika-Steinen.
  • Bei "indirekter" Wärmeübertragung wird sichergestellt, dass kein Kontakt zwischen Heizwand und Briketts besteht, insbesondere indem dazwischen eine temperaturwechselbeständige und hochtemperaturresistente Silikamaterial-Trennschicht vorgesehen ist. Unerwünschte Produktverunreinigung der Briketts können unterbunden werden.
  • Die horizontalen, einzeln befeuerbaren Heizkanäle können dabei einen Entgasungsraum oder eine Entgasungszone definieren, in welchen stark vorgetrocknete Briketts einem vergleichsweise hohen Temperaturstress bzw. einer vergleichsweise hohen Energiezufuhr unterzogen werden, um die Entgasung im Wesentlichen in einem unteren Abschnitt der Ofenkammer bewerkstelligen zu können. Auch dies kann Spülgasverkokung insbesondere in einem oberen Bereich der Ofenkammer vermeiden, in welchem die Briketts noch besonders sensibel hinsichtlich Temperaturstress sind.
  • Die horizontalen Heizkanäle können jeweils (insbesondere unabhängig voneinander) in einen vertikalen Abgaszug münden, an welchem das Gas abgenommen werden kann.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein/der Trocknungskreislauf des Brikett-Trockners an wenigstens einen Heizkanal der (jeweiligen) Ofenkammer gekoppelt. Dies ermöglicht eine Nutzung der Abwärme der Ofenkammer zum Temperieren des Brikett-Trockners. Rauchgase aus der Beheizung der Ofenkammer können verwendet werden, um die Kreisläufe des Brikett-Trockners mit möglichst "trockenen" Rauchgasen zu versorgen. Es hat sich gezeigt, dass das Temperaturniveau der abgezogenen Rauchgase noch ausreichend hoch ist, um die Trocknerkreisläufe zu betreiben. Dadurch ist neben vereinfachter Anlagenkonfiguration nicht zuletzt auch eine Steigerung der Energieeffizienz möglich. Es hat sich gezeigt, dass die Abgase der Beheizung (bzw. die Rauchgase) einen möglichst niedrigen O2-Gehalt aufweisen sollten, was insbesondere durch stöchiometrische Verbrennung sichergestellt werden kann. Dies ermöglich, einem Risiko von Brikettbränden vorzubeugen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Ofenvorrichtung wenigstens eine Rückführleitung für in wenigstens einem der Heizkanäle emittiertes Gas auf, welche den (jeweiligen) Heizkanal an den Brikett-Trockner koppelt. Hierdurch kann eine energetisch sehr effiziente Anordnung bereitgestellt werden. Das von Brennern generierte Gas kann in einen Abgassammelkanal oder in einen Heißgaszug geleitet und von dort über eine Verbindungsleitung zum Brikett-Trockner geführt werden.
  • Mittels eines Rückführsystems kann eine Rohgasaufbereitung und weitere Verwendung des aufbereiteten Gases erfolgen, insbesondere als Brennstoff zur Beheizung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein/der Trocknungskreislauf des Brikett-Trockners an wenigstens einen Heizkanal der Ofenkammer gekoppelt. Hierdurch lassen sich auch energetische Vorteile erzielen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist wenigstens einer der mehreren horizontalen Heizkanäle durch einen extern von der Ofenkammer angeordneten Brenner mit Flammenüberwachung beheizbar, welcher Brenner an den jeweiligen Heizkanal gekoppelt ist, insbesondere durch einen erdgasbetriebenen Brenner. Hierdurch lässt sich der Energieeintrag auf vergleichsweise exakte Weise regeln. Insbesondere kann am jeweiligen Heizkanal eine Temperatur von mindestens 1000°C realisiert werden. Mittels mehrerer horizontaler Heizkanäle kann eine sehr heiße Entgasungszone gezielt im unteren Bereich der Ofenkammer eingestellt werden.
  • Brenner mit Flammenüberwachung, insbesondere erdgasbetriebene Brenner liefern den Vorteil hoher Flexibilität und Genauigkeit bezüglich der Temperierung (Wärmeeintrag). Im Gegensatz dazu erfolgte früher die Gaserzeugung in separaten vor den Ofenkammern angeordnet Gasgeneratoren mit entsprechender Rohrleitungsführung zur Ofenkammer. In diesen Gasgeneratoren wurde das Beheizungsgas durch Verbrennung von Kohle umweltschädlich erzeugt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind übereinander angeordnete, aneinander angrenzende horizontale Heizkanäle durch gegenüberliegend voneinander angeordnete Brenner beheizbar. Hierdurch kann in Bezug auf das Gesamtvolumen der Ofenkammer ein vergleichsweise homogener Wärmeeintrag erfolgen.
  • In vertikaler Richtung aneinander angrenzende horizontale Heizkanäle münden bevorzugt jeweils an entgegengesetzten Enden in vertikale Abgaszüge. Diese versetzte Anordnung der Brenner ermöglicht einen besonders homogenen Wärmeeintrag.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind auf derselben Höhenposition an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Heizkanäle durch gegenüberliegend voneinander angeordnete Brenner beheizbar. Hierdurch kann in Bezug auf das Gesamtvolumen der Ofenkammer ein vergleichsweise homogener Wärmeeintrag erfolgen.
  • Auf derselben Höhenposition einer Ofenkammer können Brenner diagonal gegenüber angeordnet sein. Auf aneinandergrenzenden Höhenpositionen einer Ofenkammer können Brenner an gegenüberliegenden Kanten/Ecken auf einer der Seiten der Ofenkammer angeordnet sein. Hierdurch kann zweifache Asymmetrie erzeugt werden, also innerhalb der jeweiligen Höhenebene und bezüglich benachbarter Höhenebenen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist auf wenigstens einer Seite der (jeweiligen) Ofenkammer ein Heizkanal ausgebildet, welcher sich mäanderförmig in mehreren Höhenebenen erstreckt und oberhalb von wenigstens zwei oder drei horizontalen Heizkanälen angeordnet ist, und welcher durch wenigstens einen Brenner beheizbar ist. Hierdurch kann auf einfache Weise ein in Höhenrichtung nach oben abfallendes Temperaturprofil eingestellt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist auf wenigstens einer Seite der (jeweiligen) Ofenkammer ein mäanderförmiger Heizkanal mit Umkehrung ausgebildet, an welchem an wenigstens einem der Umkehrungen wenigstens ein Messpunkt angeordnet ist, insbesondere wenigstens ein Temperatur- und/oder Druckmesspunkt. Hierdurch kann insbesondere das Temperaturprofil vermessen werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist auf wenigstens einer Seite der Ofenkammer ein mäanderförmiger Heizkanal mit wenigstens einer Umkehrung ausgebildet, an welchem an wenigstens einer der Umkehrungen ein Beobachtungspunkt angeordnet ist, insbesondere ein von außen bedienbarer, dicht abschließender Beobachtungspunkt. Dies liefert eine Vielzahl von Optionen für die Überwachung und Einstellung der Betriebsparameter in der Ofenkammer, insbesondere des Temperaturprofils.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist an wenigstens einem der Heizkanäle ein Beobachtungspunkt angeordnet. Der Beobachtungspunkt ermöglicht optische Kontrolle oder auch visuelle Einblicke. Dies liefert Optionen für die Überwachung und Einstellung von Betriebsparametern.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind in seitlichen Heizwänden der Ofenkammer, insbesondere in gegenüberliegenden Heizwänden mehrere horizontale Heizkanäle vorgesehen, von denen der von unten jeweils vierte Heizkanal mäanderförmig in mehreren Schleifen ausgeführt ist, wobei am vierten horizontalen Heizkanal im unteren Bereich der Ofenkammer mindestens ein Brenner und im oberen Bereich der Ofenkammer eine zum Brikett-Trockner verlaufende Leitungsanordnung angeschlossen ist. Dies ermöglicht auf einfache Weise das Einstellen eines nach oben abnehmenden Temperaturgradienten.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist auf wenigstens einer Seite der (jeweiligen) Ofenkammer ein mäanderförmiger Heizkanal mit wenigstens einer Umkehrung ausgebildet, an welchem an wenigstens einem der Umkehrungen ein Beobachtungspunkt angeordnet ist, insbesondere ein von außen bedienbarer, dicht abschließender Beobachtungspunkt. Hierdurch kann noch gezielter Einfluss auf das Temperaturregime in der Ofenkammer genommen werden. Insbesondere kann auch eine Temperaturerfassung und -überwachung erfolgen. Es können mehrere Beobachtungspunkte in mehreren Höhenpositionen vorgesehen sein, insbesondere auch um einen Temperaturgradienten zu erfassen. An den Beobachtungspunkten kann der Zustand von verbauten Steinen von außen inspiziert werden. Auch kann eine Messung der Oberflächentemperatur der Steine erfolgen, was z.B. Rückschlüsse auf abgegebene Strahlungswärme zulässt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist an wenigstens einem der Heizkanäle wenigstens ein Beobachtungspunkt angeordnet. Dort lässt sich ein Regulierschieber für Schiebersteine bedienen, und/oder es kann kontrolliert werden, ob das Material der Ofenkammerwandungen noch intakt ist. Auch können dort ein oder mehrere Sensoren installiert werden. Der jeweilige Beobachtungspunkt ist beispielsweise von außen über ein Gerüst zugänglich.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind in seitlichen Heizwänden der Ofenkammer, insbesondere in gegenüberliegenden Heizwänden mehrere horizontale Heizkanäle vorgesehen, von denen der von unten jeweils vierte Heizkanal mäanderförmig in mehreren Schleifen ausgeführt ist, wobei am vierten horizontalen Heizkanal im unteren Bereich der Ofenkammer mindestens ein Brenner und im oberen Bereich der Ofenkammer eine zum Brikett-Trockner verlaufende Leitungsanordnung angeschlossen ist. Hierdurch lässt sich über einen großen Höhenabschnitt ein nach oben hin homogen abfallendes Temperaturprofil einstellen.
  • Mittels dieser Konfiguration der Heizkanäle lässt sich das Temperaturprofil in der Ofenkammer auf vergleichsweise exakte Weise einstellen. Im unteren Bereich der Ofenkammer können auf flexible Weise höchste Temperaturen realisiert werden, insbesondere um flüchtige Bestandteile im Brikett auf die gewünschten Gehalte von unter 1Ma% zu bringen und den Verkokungsvorgang zum Abschluss zu bringen.
  • Die Anzahl von drei individuell beheizbaren Horizontalkanälen hat sich einerseits hinsichtlich des hohen Grades an individueller Beheizung als vorteilhaft erwiesen, andererseits hinsichtlich der dadurch einbringbaren hohen Wärmeenergie (z.B. ca. 1050°C gewünschte Brikettendtemperatur).
  • Es hat sich gezeigt, dass diese Art des Wärmeeintrags auf einer relativ kurzen Strecke (in vertikaler Förderrichtung der Briketts) erfolgen kann, indem Ofenkammertemperaturen von weit über 1000°C realisiert werden. Es hat sich gezeigt, dass dieser Wärmeeintrag mittels mehrerer Brenner und mehrerer individueller Heizkanäle im unteren Bereich (am Boden) der jeweiligen Ofenkammer auf besonders zweckdienliche Weise sichergestellt werden kann. Bei dieser Konfiguration kann auch flexibel auf die individuell je Einsatzstoff/Kohlesorte erforderlichen Endtemperaturen reagiert werden. Eigene Untersuchungen haben ergeben, dass eine Kombination aus drei horizontalen Heizkanälen und einem mäanderförmigen Heizkanal in Bezug auf das erzielbare möglichst homogene Temperaturprofil und den konstruktiven Aufwand besonders viele Vorteile liefert.
  • Als mäanderförmiger Heizkanal ist dabei ein sich über mehrere Höhenebenen erstreckender Kanal zu verstehen, wobei die Höhenebenen durch einen schleifenförmigen oder mäanderförmigen Verlauf des Kanals miteinander verbunden sind. Der Kanal kann dabei kontinuierlich in der Höhe ansteigen. In den Umkehrpunkten des Kanals beträgt der Winkel insbesondere maximal 90°. Mittels des mäanderförmigen Heizkanales kann eine Art Schlangenwärmetauscher bereitgestellt werden.
  • Im Gegensatz dazu konnte bei früheren Ofenkammern häufig beobachtet werden, dass die Wärme im unteren Bereich der Ofenkammer nur unzureichend für die Verkokung genutzt werden konnte, mit der Folge, dass sich insbesondere in der Mitte der Ofenkammer ungare Kokszonen mit hohem Anteile verbleibender flüchtiger Bestandteile in der Kohle bzw. im Koks und geringen Temperaturen < 950°C ausbildeten.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind auf wenigstens einer Seite der Ofenkammer in wenigstens einer der Heizwände in einer unteren Hälfte, insbesondere in einem unteren Drittel wenigstens drei horizontale Heizkanäle und darüber, insbesondere zumindest auch in einer oberen Hälfte, insbesondere beginnend in einem mittleren Drittel, ein mäanderförmiger Heizkanal ausgebildet, welche Heizkanäle jeweils individuell durch wenigstens einen Brenner beheizbar sind, wobei der mäanderförmige Heizkanal bevorzugt Umkehrpunkte mit Beobachtungsstellen mit daran angeordneten oder dort messenden Sensoren aufweist. Hierdurch können viele der zuvor genannten Vorteile zusammen realisiert werden. Am mäanderförmigen Heizkanal sind bevorzugt vertikale Durchlässe ausgebildet.
  • Es hat sich gezeigt, dass Heizkanäle ausgestattet mit Justierorganen wie z.B. Schiebersteinelementen diverse Vorteile liefern. Durch Beobachtungsstellen hindurch können die Justierorgane mit geeigneten Hilfskonstruktionen, wie z.B. Metallhaken, so justiert/positioniert werden, insbesondere von außen, dass die in den Heizkanälen strömenden Volumenströme je nach Prozessanforderung eingestellt werden können (z.B. Herabsenkung der Strömung derart, dass eine Verbrennung in einem Mäanderkanal eines definierten Höhenniveaus erfolgt). Hierdurch kann in vertikaler Richtung eine gewünschte Temperaturabstufung auf exakte Weise eingestellt werden. Darüber hinaus können die Heizkanäle auch weitere Öffnungen enthalten, insbesondere vertikale Durchlässe, mittels welchen Teilvolumenströme von unten in den darüber befindlichen Horizontalkanal einströmen können, in der Art eines Kurzschlusses oder Bypass, und mittels dieser Bypass-Strömungen können sowohl der Gesamtdruckverlust des Systems als auch möglicherweise auftretende Temperatur-Maxima insbesondere an der jeweiligen Umkehrstelle minimiert werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist an der (jeweiligen) Ofenkammer in wenigstens drei unterschiedlichen Höhenpositionen jeweils wenigstens ein Gasauslass für eine Gasabzugsleitung angeordnet ist, die Höhenpositionen insbesondere umfassend eine zumindest annähernd mittig auf halber Höhe der Ofenkammer angeordnete Höhenposition. Hierdurch lässt sich auf vergleichsweise einfache Weise sehr effektiv Einfluss nehmen auf die Ausbreitung von Gasen in der Ofenkammer, und auf die Temperaturverteilung. Es hat sich gezeigt, dass neben dem Effekt einer homogeneren Temperaturverteilung (Vermeidung von Spülgasverkokung) auch speziell an der mittigen Position wertvolle Gase zur Wiederverwertung abgezogen werden können. Insbesondere kann bei braunkohlehaltigen Einsatzstoffen an dieser Stelle Wasserstoff H2 evakuiert werden. Abgesehen davon, dass Wasserstoff weiterverwendet werden kann (z.B. Synthese von Methanol), ermöglicht die gezielte Absaugung von Wasserstoff, die Temperaturverteilung auf sehr effektive Weise zu optimieren. Wasserstoff weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf.
  • Die (jeweilige) Ofenkammer kann wenigstens drei in wenigstens drei unterschiedlichen Höhenpositionen der Ofenkammer angeordnete Gasauslässe aufweisen, mittels welcher Gasauslässe wenigstens drei aus der Ofenkammer evakuierbare Gase/Gasarten (ein erstes Gas und wenigstens ein weiteres Gas) bereitstellbar sind.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die (jeweilige) Ofenkammer mehrere in wenigstens einer der Höhenpositionen an mehreren Stellen, insbesondere umlaufend, anordenbare Gasauslässe auf. Dies ermöglicht einen Abzug des Gases derart, dass besonders wenig Stofftransport in vertikaler oder horizontaler (bzw. radialer) Richtung erfolgt. Der Verkokungsvorgang kann dadurch noch sauberer, selektiver eingestellt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Gasauslässe über eine Höhe entsprechend mindestens der halben Höhe einer Ofenkammer, insbesondere über mindestens 50% der Höhe der Ofenkammer. Hierdurch kann der Abzug des Gases derart erfolgen, dass besonders wenig Stofftransport in vertikaler Richtung erfolgt. Dies ermöglicht auch, ein breites Spektrum an unterschiedlichen Gasen zu evakuieren.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine erste der Höhenpositionen in einem unteren Drittel der Ofenkammer angeordnet, und eine zweite der Höhenpositionen ist in einem mittleren Drittel der Ofenkammer angeordnet, und eine dritte der Höhenpositionen ist in einem oberen Drittel der Ofenkammer angeordnet. Diese Verteilung entlang der Höhe der Ofenkammer liefert besonders viele Optionen beim Einstellen des Verkokungsvorganges, oder auch hinsichtlich der Evakuierung verwertbarer Gasarten.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine von einem Boden einer/der Ofenkammer gesehen erste der Höhenpositionen in einem Abstand von 1 bis 3m, insbesondere 1.5 bis 2.5m zu einer zweiten der Höhenpositionen angeordnet. Dies ermöglicht eine selektive Evakuierung in einer Haupt-Entgasungszone, insbesondere im Bereich von einzeln, individuell befeuerten horizontalen Heizkanälen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Höhenposition in einem Abstand von 3 bis 6m, insbesondere 4 bis 5m zu einer dritten der Höhenpositionen angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Höhenposition in einem Abstand von 1 bis 3m, insbesondere 1.5 bis 2.5m zur dritten Höhenposition angeordnet. Dieser jeweilige Abstand ist in vielen Fällen gut geeignet, Spülgasverkokung oder ungewollte Temperaturabweichungen zu vermeiden. Zwar kann der Abstand auch geringer sein, insbesondere bei mehr als drei Höhenpositionen, jedoch hat sich gezeigt, dass dieser Abstand einen guten Kompromiss zwischen anlagen-/verfahrenstechnischem Aufwand und einfachem Aufbau der Anlage liefert.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Höhenposition in einem Abstand von 0 bis 2m, insbesondere 1m vom Boden und/oder die zweite Höhenposition in einem Abstand von 0 bis 0.5m in Bezug auf die Mitte und/oder die dritte Höhenposition in einem Abstand von 0 bis 2m, insbesondere 1m vom Kopf der Ofenkammer angeordnet. Diese Verteilung liefert den Vorteil, dass die jeweilige Ofenkammer bei vergleichsweise geringer Anzahl von Höhenpositionen verfahrenstechnisch gut und effektiv komplett berücksichtigt werden kann.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind wenigstens drei Höhenpositionen definiert, welche in einer oberen Hälfte der Ofenkammer angeordnet sind. Dies liefert insbesondere in einem oberen Bereich der Ofenkammer eine hohe Prozesssicherheit mit vergleichsweise feiner Justage hinsichtlich evakuierbarer Gase oder gewünschter Temperaturprofile.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Höhenpositionen jeweils in einem Abstand zueinander von mindestens 20 bis 25% der gesamten Höhe der Ofenkammer angeordnet. Dies ermöglicht, einen großen Höhenbereich abzudecken.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine der Höhenpositionen an einem oberen Ende am Kopf der Ofenkammer vorgesehen, und ein im oberen Bereich der Ofenkammer emittiertes Kopfgas ist via den entsprechenden Gasauslass aus der Ofenkammer evakuierbar. Dies ermöglicht speziell im sensiblen Bereich der niedrigeren Temperaturen der Ofenkammer, das Temperaturprofil möglichst exakt einzustellen. Die oberste Höhenposition muss dabei nicht dem obersten Ende der Ofenkammer entsprechen, sondern kann z.B. auch etwas niedriger angeordnet sein, je nach Einsatzstoff und Verfahrensführung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Einsatzstoff oder die dem Brikett-Trockner zuführbaren Briketts Braunkohle mit flüchtigen Kohlebestandteilen >=45Ma% und Wassergehalten >40Ma% oder >45Ma% auf oder besteht daraus, und/oder schwachbackende Steinkohlen mit flüchtigen Bestandteilen im Bereich von 28 bis 45Ma% oder 12 bis 22Ma%.
  • Mittels derartiger Einsatzstoffe lassen sich qualitativ besonders hochwertige veredelte Briketts erzielen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Ofenvorrichtung als Vertikalkammerofen ausgestaltet, bei welchem der Brikett-Trockner oberhalb von der (jeweiligen) Ofenkammer angeordnet ist. Hierdurch lässt sich die Zufuhr von Briketts erleichtern. Insbesondere kann der gesamte Materialfluss mittels eines Austragsystems geregelt werden. Dabei kann der Temperaturverlauf im Brikett-Trockner derart auf den Temperaturverlauf in der Ofenkammer abgestimmt sein, dass sich beim Einstellen des in der Ofenkammer gewünschten Materialflusses (Brikettmenge/h) auch das gewünschte Temperaturprofil im Brikett-Trockner einstellt. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Brikett-Trockner wenigstens vier Trocknungsebenen bzw. Temperaturebenen aufweist oder definieren kann. Dann kann besonders sensible auf Änderungen im Materialfluss reagiert werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine/die Einrichtung zur Kokstrockenkühlung unterhalb von der (jeweiligen) Ofenkammer angeordnet. Hierdurch lässt sich das auf Gravitationskräften basierende Förderkonzept fortführen. Die gesamte Anordnung wird kompakt, und der Materialfluss kann auf einfache Weise geregelt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Ofenvorrichtung eine Messeinrichtung sowie eine daran gekoppelte Steuerungseinrichtung eingerichtet zum Steuern/Regeln eines Trocknens der Briketts in einem Temperaturbereich von 60 bis 200°C und/oder in einem Feuchtebereich von 1 bis 5Ma%; und/oder wobei die Ofenvorrichtung eine Messeinrichtung sowie eine daran gekoppelte Steuerungseinrichtung eingerichtet zum Vorgeben eines Durchsatzes oder Brikett-Materialflusses umfasst, insbesondere mittels eines an die Steuerungseinrichtung gekoppelten Austragsystems. Mittels derselben Steuerungseinrichtung kann sowohl das Temperaturregime beim Trocknen und Verkoken als auch der Materialfluss geregelt werden, insbesondere in Abhängigkeit voneinander.
  • Die (jeweilige) Ofenkammer oder Heizwände der Ofenkammer können aus feuerfestem Silika-Material ausgestaltet sein.
  • Die Schüttdichte der Briketts in der Ofenkammer kann im Bereich von 650 bis 850 kg/m3 liegen, bezogen auf eine Dichte von 1.350kg/m3 des jeweiligen Briketts.
  • Zumindest eine der zuvor beschriebenen Aufgaben wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine zuvor beschriebene Ofenvorrichtung, bei welcher die einzelnen Heizkanäle in Bezug auf wenigstens zwei unterschiedliche Temperaturrampen/-zonen angeordnet sind, wobei die obere Temperaturzone mit moderaterer Temperaturrampe mittels wenigstens eines mäanderförmigen Heizkanals realisiert ist, und/oder wobei eine untere Temperaturzone mit steilerer Temperaturrampe mittels mehrerer, insbesondere wenigstens drei einzeln befeuerten horizontalen Heizkanälen realisiert ist.
  • Die zuvor beschriebene Aufgabe kann bevorzugt auch gelöst werden durch ein weiter unten näher beschriebenes Verfahren gemäß Anspruch 11, zur Herstellung von Koks aus wenigstens einem festen Einsatzstoff insbesondere aus der Gruppe: Braunkohle, schwachbackende Steinkohle, Biomasse, Petrolkoks, Petrolkohle; welcher Einsatzstoff in Form von Briketts bereitgestellt wird und einer vertikalen Ofenkammer insbesondere eines Koksofens zugeführt wird, insbesondere einer zuvor beschriebenen Ofenvorrichtung zugeführt wird; wobei die Briketts zunächst einem Brikett-Trockner zugeführt werden, darin gemäß einer vordefinierten Temperaturkurve kontinuierlich gemäß dem Vorschub der Briketts getrocknet werden, insbesondere auf wenigstens zwei oder drei Temperaturniveaus im Bereich von 60 bis 200°C, und daraufhin der Ofenkammer zugeführt werden. Hierdurch lassen sich die Briketts auf sehr exakt vorgebare Weise vortrocknen, vorkonfektionieren, und dabei schonend behandeln. Dabei können die Briketts in der Ofenkammer gemäß dem Vorschub der Briketts kontinuierlich stärker temperiert werden. Eine graduell mit dem Weg stärker ansteigende Energiezufuhr ermöglicht ein effizientes Verfahren. Die Energiezufuhr kann insbesondere in Abhängigkeit des Restfeuchtegehaltes gesteigert werden, beispielsweise durch Beschickung einzelner Heizniveaus mit heißerem Gas, überproportional heißem Gas in Bezug auf den Temperaturgradienten zwischen vorhergehenden Heizniveaus.
  • Das Verkoken von Braunkohlen, schwachbackenden Steinkohlen oder Biomasse ist ein Prozess, der auf sehr exakte Weise gesteuert werden sollte, insbesondere um ein Aufweichen (und Zerfallen) der Briketts verhindern zu können. Eine Verkokung im Temperaturbereich der so genannten "plastischen Zone" (bei bestimmten Braunkohlen insbesondere etwa 350 bis 410°C), in welcher der Einsatzstoff aufweicht, sollte vermieden werden. Dies kann durch Einstellen der Temperaturführung bzw. Aufheizkurve erfolgen.
  • In der "plastischen Zone" findet bei vielen Einsatzstoffen die Hauptentgasung statt. Die strukturelle Zusammensetzung des Briketts unterliegt also in der "plastischen Zone" am ehesten dem Risiko einer Veränderung. Mittels des hier beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung kann die "plastischen Zone" gezielt einer Höhenposition in der Ofenkammer zugeordnet werden, insbesondere auf der Höhe eines mäanderförmigen Heizkanals. Dadurch lässt sich der Prozess besonders gut überwachen bzw. regeln, und der Einsatzstoff besonders schonend verkoken.
  • Ab etwa 470 bis 500°C verfestigt sich der Einsatzstoff dann erfahrungsgemäß wieder etwas. Insbesondere Braunkohlen-Briketts und Briketts aus schwachbackenden Steinkohlen würde ein Verkoken während des Durchlaufens der "plastischen Zone" nicht gut vertragen. Es bestünde das Risiko, dass Briketts aus diesen Einsatzstoffen dann in sich zusammenfallen bzw. zerbrechen. Daher sollte das speziell für den jeweiligen Einsatzstoff geeignet Temperaturprofil genau eingestellt werden. Die vorangehende Trocknung im Brikett-Trockner kann in dieser Hinsicht als vorbereitender Schritt aufgefasst werden. Eine unverhältnismäßig hohe Wasserevakuierung über eine kurze Zeiteinheit bereits in Temperaturbereichen bis 350°C kann zum Aufplatzen des Briketts durch die entweichenden Wasser- und Gasanteile führen.
  • Das Temperaturprofil kann also sowohl durch Absaugen von Emissionsgasen in den unterschiedlichen Höhenpositionen als auch durch Steuern/Regeln der mittels externer Brenner zugeführten Energie eingestellt werden. Insbesondere können auch im mäanderförmigen Heizkanal Maßnahmen wie z.B. das Freigeben oder Blockieren von vertikalen Durchlässen vorgenommen werden, um den Energieeintrag z.B. auch in der "plastischen Zone" einstellen zu können.
  • Die zuvor beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Koks nach Anspruch 11, aus wenigstens einem festen Einsatzstoff insbesondere aus der Gruppe:
    Braunkohle, schwachbackende Steinkohle, Biomasse, Petrolkoks, Petrolkohle; welcher Einsatzstoff in Form von Briketts bereitgestellt wird und einer vertikalen Ofenkammer insbesondere eines Koksofens zugeführt wird, insbesondere einer zuvor beschriebenen Ofenvorrichtung zugeführt wird; wobei die Briketts nach einer Trocknung in einem Brikett-Trockner gemäß deren Vorschub kontinuierlich stärker durch Temperierung indirekt von außen in der Ofenkammer erwärmt werden, indem in wenigstens einer Heizwand der Ofenkammer in einer unteren Hälfte, insbesondere in einem unteren Drittel wenigstens ein als horizontaler Einebenen-Heizkanal ausgebildeter horizontaler Heizkanal und darüber, insbesondere zumindest auch in einer oberen Hälfte, insbesondere beginnend in einem mittleren Drittel, ein sich mäanderförmig in mehreren Höhenebenen erstreckender Heizkanal, welche Heizkanäle jeweils individuell durch wenigstens einen Brenner befeuert werden. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Konfiguration der Heizwände auch bei indirekter Temperierung von außen auf vergleichsweise exakte, homogene Weise ein gewünschtes Temperaturprofil in der Ofenkammer einstellbar ist. Die Reihenschaltung der einzelnen horizontalen Abschnitte zu einem mäanderförmigen Heizkanal ermöglicht bei kontinuierlicher Wärmeübertragung eine kontrollierte Abkühlung der Rauchgase, mit über die Höhe der Heizwand kontrolliert abnehmender Wärmestromdichte. Die über die Heizkanäle indirekt übertragene Wärme kann dem Besatz (der Charge) individuell angepasst zugeführt werden. Insbesondere kann in wenigstens einer ersten Phase des Verkokungsprozesses die Rampe der ansteigenden Temperatur in den Briketts moderat eingestellt werden, so dass verdampfende Restfeuchte sowie entweichende Entgasungsprodukte auf schonende Weise, nur mit mäßigem Druck aus dem Brikett ausgetrieben werden. In wenigstens einer späteren Phase, insbesondere wenn die Entgasungsrate abnimmt, kann die Temperatur bzw. die indirekte Wärmeenergiezufuhr (als Funktion der Höhenposition) stärker gesteigert werden, insbesondere um die Entgasung bis zu einem gewünschten Grade zu vollenden. Eine Schwächung der Agglomeratstruktur der Briketts ist dank der zuvor durchlaufenen wenigstens einen ersten Phase nicht mehr zu befürchten. Die Festlegung, wie hoch die Steigerungsraten bzw. wie steil die jeweilige Temperaturrampe gewählt werden können, und in wie viele Intervalle mit unterschiedlichen Temperaturrampen entlang der Höhe der Ofenkammer bevorzugt eingestellt werden sollen, kann insbesondere mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung flexibel als Funktion des gewählten Einsatzstoffes oder Temperaturbereiches justiert werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden in der Ofenkammer unterschiedlich steile Temperaturrampen eingestellt, insbesondere eine erste Temperaturrampe mit einer Steigung im Bereich von 0.7 bis 1K/min und eine zweite Temperaturrampe mit einer Steigung im Bereich von 2.5 bis 3.5K/min, insbesondere an einer Grenztemperatur zwischen den Rampen im Bereich von 300 bis 350°C, insbesondere nach einer Dauer von 5 bis 7h, insbesondere ausschließlich durch indirekte Temperierung einerseits mittels des mäanderförmigen Heizkanals und andererseits mittels des wenigstens einen horizontalen Heizkanales. Hierdurch lässt sich der Verkokungsvorgang auf einfache Weise optimieren. Der Übergang zwischen den Temperaturrampen kann dabei stetig oder unstetig erfolgen. Es hat sich gezeigt, dass sich ein stetiger Übergang realisieren lässt, allein schon aufgrund des kontinuierlichen Vorschubes der Briketts (Rutschen nach unten).
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Erwärmung der Briketts im Brikett-Trockner bei Temperaturkurven von 0.4 bis 2 K/min, insbesondere bei 0.8 K/min. Hierdurch kann die Trocknung auf sehr schonende Weise erfolgen. Die Wärmeenergie wird bevorzugt mehrstufig (unten heiß, oben weniger heiß) in Heizleitungen des Brikett-Trockners eingebracht. Dazu kann Emissionsgas aus der Ofenkammer und/oder extern durch Brenner erzeugtes Abgas verwendet werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass insbesondere für Braunkohlebriketts ein Temperaturanstieg von 0.8 K/min sehr vorteilhaft ist. Insbesondere ergeben sich Vorteile, wenn dabei in einem Temperaturbereich von 60 bis 200°C, insbesondere 100 bis 200°C gearbeitet wird. Ferner hat sich gezeigt, dass es für die Qualität der erzielten Briketts sehr vorteilhaft ist, wenn diese Temperaturrampe auch in der Ofenkammer eingestellt wird, insbesondere in einer oberen Hälfte oder sogar in den beiden oberen Dritteln. Es hat sich gezeigt, dass dies mittels eines mäanderförmigen Heizkanals erzielbar ist, insbesondere auf besonders effektive Weise in Verbindung mit einer Evakuierung von Gasen an mehreren Höhenpositionen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt im mäanderförmigen Heizkanal in Umkehrpunkten mit Beobachtungsstellen eine Messung, insbesondere eine Temperaturmessung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt im mäanderförmigen Heizkanal in wenigstens einem Umkehrpunkt eine Regulierung, insbesondere mittels eines Regulierschiebers von außen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt an wenigstens einem der Heizkanäle, insbesondere an einem Umkehrpunkt, wenigstens eine Messung und/oder wenigstens eine Regulierung mittels Schiebersteinen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt an einem oder mehreren vertikalen Durchlässen des mäanderförmigen Heizkanals ein Kurzschluss oder Bypass, insbesondere durch Freigeben oder Blockieren der vertikalen Durchlässe. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird an einem oder mehreren vertikalen Durchlässen des mäanderförmigen Heizkanals jeweils wenigstens ein Justierorgan zur Regulierung angeordnet, insbesondere ein von außen betätigbarer Schieberstein. Dies liefert jeweils bereits zuvor beschriebene Vorteile.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Briketts zunächst einem Brikett-Trockner zugeführt und darin gemäß einer vordefinierten Temperaturkurve kontinuierlich gemäß dem Vorschub der Briketts getrocknet, insbesondere auf wenigstens zwei oder drei Temperaturniveaus im Bereich von 60 bis 200°C, und werden daraufhin der Ofenkammer zugeführt, und im Brikett-Trockner auf einen Wassergehalt von weniger als 5Ma% getrocknet, bevor die Briketts der Ofenkammer zugeführt werden. Hierdurch lassen sich die Briketts besonders schonend behandeln. Es hat sich gezeigt, dass es als vorbereitende Schritte vor dem Brikett-Trockner vorteilhaft ist, wenn zunächst eine Erwärmung und Trocknung des Einsatzstoffes auf 20Ma% Wasser erfolgt, und daraufhin eine Erwärmung und Trocknung des zu Briketts verpressten Einsatzstoffes auf HMa% Wasser, bevor die Briketts dem Brikett-Trockner zugeführt werden, und bevor die Briketts der Ofenkammer insbesondere mit einem Wassergehalt von weniger als 5Ma% zugeführt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Briketts im Brikett-Trockner auf Wassergehalte von 1 bis 5Ma%, insbesondere 5Ma% getrocknet und dabei oder dadurch auf eine Temperatur von 120 bis 180°C, insbesondere 150°C gebracht. Dies kann eine besonders schonende Behandlung der Briketts sicherstellen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Erwärmung der Briketts in der Ofenkammer insbesondere in Bezug auf die Förderrichtung der Briketts oder in Bezug auf die Vertikale bei Temperaturkurven von 0.5 bis 5 K/min, insbesondere maximal 2 bis 3 K/min; und/oder wobei die Briketts in der Ofenkammer über eine Dauer von 4 bis 15h, insbesondere 6 bis 9h erwärmt werden; und/oder wobei die Briketts, insbesondere in Bezug auf die Förderrichtung der Briketts oder in Bezug auf die Vertikale, von Ausgangstemperaturen zwischen 100 und 200°C oder zwischen 120 und 180°C, insbesondere von 150°C auf Endtemperaturen größer 900°C, insbesondere zwischen 900 und 1100°C in der Ofenkammer erwärmt werden. Diese Temperaturzusammenhänge liefern ein effizientes Verfahren bei schonender Behandlung der Briketts.
  • Der kontinuierliche Prozess im Vertikalkammerofen (Konti-Prozess) ermöglicht ein Temperaturgefälle von z.B. 100 bis 150°C je Höhenmeter. Je nach Materialfluss/Fördergeschwindigkeit in vertikaler Richtung kann z.B. eine Temperaturrampe von 2 bis 3°C durchfahren werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass bei gezielter Einflussnahme auf den Temperaturverlauf in der Ofenkammer das Verkokungsverfahren auch dazu genutzt werden kann, die (Koks-)Druckfestigkeit noch weiter zu steigern. Insbesondere kann die Druckfestigkeit von z.B. 20 oder 25MPa um 30 bis 50% auf mindestens 35MPa bis 45MPa gesteigert werden. Die zuvor beschriebene Ofenvorrichtung ermöglicht, auf ausreichend exakte, gezielte Weise den Temperaturverlauf in der Ofenkammer zu beeinflussen, insbesondere auch dank Gasevakuierung an den mehreren Höhenpositionen.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Erwärmung der Briketts im Brikett-Trockner in mehreren Stufen in Abhängigkeit vom Wassergehalt, insbesondere in zwei Stufen mit der ersten Stufe bis 15 bis 10Ma%, insbesondere 11Ma% Wasser und mit der zweiten Stufe bis 1 bis 5Ma% oder bis 2 bis 4Ma%, insbesondere auf 5Ma% Wasser. Dies ermöglicht, auf eine besonders schonende Weise zu Trocknen.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Erwärmung der Briketts im Brikett-Trockner auf mehreren Trocknungsebenen in unterschiedlichen Höhenpositionen jeweils auf vordefinierbarem, individuell geregeltem Temperaturniveau, insbesondere mittels einem oder mehrerer individuell regelbarer Trocknungsgaskreisläufe. Hierdurch kann gezielt Einfluss genommen werden auf die Energiezufuhr beim Trocknen, insbesondere spezifisch je Einsatzstoff. Die Regelung kann insbesondere über den Volumenstrom erfolgen, z.B. mittels Schiebern bzw. Durchflussreglern.
  • Vor dem Verpressen des Einsatzstoffes kann auch eine Vortrocknung erfolgen, insbesondere von 20Ma% auf 11Ma% Wasser. Die Erwärmung des Einsatzstoffes kann in mehreren Stufen in Abhängigkeit vom Wassergehalt erfolgen, insbesondere in zwei Stufen mit der ersten Stufe bis 20Ma% Wasser und mit der zweiten Stufe bis 11Ma% Wasser.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Erwärmung der Presslinge während des Verkokungsvorganges auf maximal 950 bis 1100°C, insbesondere 1000 bis 1050°C, bevorzugt maximal 1.050°C. Es hat sich gezeigt, dass sowohl die Festigkeit als auch die Korngröße des Kokses je nach Einsatzstoff bei Endtemperaturen über 1.100°C oder bereits über 1.050°C unerwünscht verringert würden und eine Anwendung der Kokse im Hochofen wäre gefährdet. Gemäß dem vorliegenden Verfahren können bei Einhaltung dieser Temperaturbereiche hochfeste Briketts aus Einsatzstoffen bereitgestellt werden, die als Substitute für bisherige Hochofen-Kokse angesehen werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Erwärmung der Presslinge während des Verkokungsvorganges derart, dass die Presslinge während des Verkokungsvorganges volumenbezogen um 40 bis 60%, insbesondere 50% schrumpfen, und/oder derart dass die Presslinge während des Verkokungsvorganges massebezogen um 40 bis 60%, insbesondere 50% abnehmen. Es hat sich gezeigt, dass eine Volumenänderung in diesem Bereich noch tolerabel ist, um hohe Festigkeitswerte und gute Brenneigenschaften der Koksbriketts sicherstellen zu können.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Presslinge im Brikett-Trockner auf Wassergehalte von 1 bis 5Ma%, insbesondere 5Ma% getrocknet und dabei oder dadurch auf eine Temperatur von 120 bis 180°C, insbesondere 150°C gebracht. Dies liefert einen guten Kompromiss aus schonender und effizienter/effektiver Trocknung.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Briketts mindestens zweier benachbarter Verkokungskammern über ein Austragsystem oder eine Komponente davon, insbesondere mit Doppel-Schleuse, in eine Einrichtung zur Trockenkühlung überführt und dort mittels Kühlgas, insbesondere Stickstoff auf Temperaturen kleiner 200°C abgekühlt. Dies liefert zum einen ein effizientes Verfahren, zum anderen kann dabei auch unmittelbar nach dem Verkoken Energie zurückgewonnen werden, sei es für vorhergehende Prozessschritte, sei es für andere Anlagen bzw. Verfahren. Kondensatbildung kann insbesondere dadurch vermieden werden, dass die Kühlung zwar unter 200°C erfolgt, die gesamte Einrichtung jedoch über dem Taupunkt temperiert bleibt. Hierzu können ein oder mehrere Taupunktsensoren vorgesehen sein. Das Austragsystem kann dabei auch die Abführung aus der Einrichtung zur Trockenkühlung bewerkstelligen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird dem aufgrund Trockenkühlung in der Brikett-Schüttung erwärmten Kühlgas (insbesondere Stickstoff) Wärmeenergie entzogen, insbesondere in einem Wärmetauscher. Dies ermöglicht eine energieeffiziente Anordnung, insbesondere auch bei Kreislaufführung des Kühlgases. Das Kühlgas kann daraufhin insbesondere zur Dampferzeugung verwendet werden. Bei einer Dampferzeugung kann die Nutzung des Dampfs zur Erzeugung elektrischen Stroms (Entspannung in einer Dampfturbine) erfolgen. Der elektrische Strom kann wiederum zum Betreiben elektrischer Verbraucher wie z.B. Pumpen, Verdichter, Gebläse, Schleusen, Ventile Verwendung finden. Eventueller Überschussstrom kann ins örtliche Versorgungsnetz eingespeist werden. Ferner kann eine Nutzung des Dampfes als Begleitheizung erfolgen, z.B. für die Rohgasaufbereitung der weißen Seite der Ofenvorrichtung. Ferner kann eine Nutzung des Dampfes als Edukt in einem chemischen Prozess erfolgen, z.B. Methanolsynthese (Stichworte: Steamreforming / Dampfreformierung, Synthesegas, H20 zur Steigerung der Wasserstoffausbeute (Shiftreaktion), Primärreformer).
  • Gemäß einer Ausführungsform wird Koks, insbesondere Braunkohlenkoks mit festem Kohlenstoffanteil Cfix von größer 55Ma% erzeugt. Dies liefert vorteilhafte Materialeigenschaften für eine Vielzahl nachfolgender Anwendungen. Insbesondere wird eine Anwendung der erzeugten Briketts im DRI (direct reduced iron)-Verfahren ermöglicht.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird Koks, insbesondere Braunkohlenkoks mit einem möglichst kleinen Koksreaktivitätsindex (CRI) kleiner 24Ma% und einem möglichst hohen Festigkeitsindex nach Reaktion bzw. einer Festigkeit nach Reaktion (CSR) größer 65Ma% erzeugt. Diese Werte versprechen qualitativ hochwertigen Koks, für breite Verwendungsmöglichkeiten. Insbesondere wird eine Anwendung der erzeugten Briketts im Hochofen-Verfahren ermöglicht.
  • Der CRI-Wert wird dadurch ermittelt, dass Einsatzstoff unter vordefinierten Bedingungen auf insbesondere 1100°C erhitzt wird und dabei der Masseverlust durch Ausgasung ermittelt wird. Der CSR-Wert kann insbesondere durch Schleudern der ausgegasten Materialprobe in einer Trommel unter vordefinierten Bedingungen ermittelt werden, und wird ebenfalls als Masseverlust-Angabe quantifiziert.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der Koks stromab von der Ofenkammer auf Temperaturen unter 200°C gekühlt, indem reaktionsinertes Kühlgas, insbesondere Stickstoff im Gegenstrom durch eine in einer/der Einrichtung zur Trockenkühlung gebildete Brikettschüttung hindurch geleitet wird, und stromab vom/von einem Austragsystem der Ofenvorrichtung aus der Einrichtung zu Trockenkühlung evakuiert wird. Dies ermöglicht ein vergleichsweise einfach zu steuerndes/regelndes Verfahren, bei welchem auch Energie auf effiziente Weise zurückgewonnen werden kann.
  • Die Trockenkühleinrichtung kann im Kreislauf betrieben werden, wobei sich das Kühlgas auf Grund von Nachentgasungsvorgängen in der Koksschüttung mit brennbaren Bestandteilen wie H2 und CO anreichert. Um eine weitere Anreichung über einen bestimmten H2/CO-Gehalt hinaus zu unterbinden und damit sicherheitsproblematische Zustände zu vermeiden, kann das Kühlgas aus der Schüttung evakuiert und gereinigt werden. Insbesondere wird Luft-Sauerstoff dem angereicherten Kühlgas zugegeben, um die brennbaren Bestandteile zu verbrennen, bevor die im Kühlgas gespeicherte Wärmeenergie im Wärmetauscher an Speisewasser übertragen werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Briketts binnen einer Zeitspanne von 4 bis 15h, insbesondere 6 bis 9h auf dem Förderweg vom Brikett-Trockner bis aus der (jeweilige) Ofenkammer heraus in Koksbriketts umgewandelt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die (jeweilige) Ofenkammer kontinuierlich betrieben, indem die Briketts kontinuierlich in der Ofenkammer (insbesondere nach unten) gefördert werden und chargenweise zugeführt und ausgetragen werden, insbesondere über eine Schleuseneinrichtung für wenigstens zwei Ofenkammern (Doppelschleuse). In der Ofenkammer kann die Schüttung kontinuierlich wandern, und da Ein- und Austragen kann chargenweise erfolgen, insbesondere 2 bis 4x pro Stunde. Über die Geschwindigkeit des Austragens kann die Verweilzeit der Schüttung in der Ofenkammer geregelt werden. Dabei kann auch berücksichtigt werden, dass sich Massen- und Volumenstrom der Briketts im Laufe des Verkokungsprozesses verändern, insbesondere aufgrund Entgasung und Schrumpfung. Das Eintragen bzw. Zuführen kann daher bei einem größeren Massenstrom eingestellt werden als das Austragen.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Briketts in vertikaler Richtung durch Gravitationskräfte der Ofenkammer zugeführt und/oder aus der Ofenkammer abgeführt. Dies liefert diverse Vorteile, insbesondere auch hinsichtlich selbstregulierender Förderung und Positionierung der Briketts innerhalb der Vorrichtung.
  • Gemäß einer Ausführungsform weisen der Einsatzstoff oder die zugeführten Briketts Braunkohle mit flüchtigen Kohlebestandteilen >=45Ma% (waf) und Wassergehalten >55Ma% oder >40Ma% oder >45Ma% auf oder bestehen daraus. Gemäß einer Ausführungsform weisen der Einsatzstoff oder die Briketts schwachbackende Steinkohlen mit flüchtigen Bestandteilen im Bereich von 28 bis 45Ma% (waf) oder 12 bis 22Ma% (waf) auf oder bestehen daraus. Auch bei dieser jeweiligen Zusammensetzung lassen sich die zuvor beschriebenen Vorteile erzielen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der Materialfluss des Einsatzstoffes durch die (jeweilige) Ofenkammer mittels eines unterhalb der (jeweiligen) Ofenkammer angeordneten Austragsystems gesteuert oder geregelt, insbesondere ausschließlich schwerkraftgetrieben basierend auf Gravitationskräften. Dies ermöglicht eine einfache Steuerung/Regelung des Materialflusses in der Ofenkammer, nämlich (sofern gewünscht) ausschließlich über das Austragsystem. Eine einfache Einflussnahme auf den Materialfluss ist hier von großem Vorteil, da dadurch (optional) eine weitere Variable genutzt werden kann, um Einfluss auf das Temperaturprofil bzw. auf den Energieeintrag nehmen zu können.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird an wenigstens drei unterschiedlichen Höhenpositionen Gas selektiv aus der Ofenkammer abgezogen/evakuiert. Hierdurch kann noch effektiver ein gewünschtes Temperaturprofil eingestellt oder kontrolliert werden.
  • Üblicherweise führt das in der Schüttung in Ofenkammern generierte und nach oben strömende Rohgasgemisch aus entweichenden Gasbestandteilen bisher auf Grund des hohen Energieinhaltes (hohe Temperaturen) zu einer unerwünschte Sekundärverkokung (Spülgas-oder Rohgasverkokung) der stromauf befindlichen Briketts (unerwünschte beschleunigte, konvektive Wärmeübertragung auf die oberen Briketts). Eine solche Sekundärverkokung ist insbesondere bei hohen, voluminösen Vertikalkammeröfen besonders nachteilig. Es besteht das Risiko, dass dieser Effekt das über die seitlichen Wände durch gezielte Brennersteuerung erzeugte Temperaturprofil überlagert oder verfälscht. Es hat sich gezeigt, dass dieser Effekt dadurch vermindert oder gänzlich verhindert werden kann, dass an unterschiedlichen vertikalen Höhenpositionen Rohgas evakuiert wird, insbesondere an wenigstens drei Höhenpositionen umfassend eine Höhenposition am Kopf der Ofenkammer.
  • An im mittleren und unteren Bereich der Ofenkammer angeordneten Höhenpositionen können hohe Rohgastemperaturen im oberen Bereich der Ofenkammer auf sehr effiziente Weise vermieden werden. Die im unteren Bereich besonders heißen Gase können vor dem Aufsteigen in der Ofenkammer abgezogen werden. Wärmetransport in vertikaler Richtung kann unterbunden werden. Insbesondere wird gezielt Wasserstoff evakuiert, insbesondere an denjenigen Höhenpositionen, an welchen der Einsatzstoff Wasserstoff emittiert. Dabei kann die Energiezufuhr über die Brenner mit der Absaugung bzw. Evakuierung regelungstechnisch gekoppelt werden, insbesondere bezüglich des evakuierten Volumenstromes.
  • Zumindest eine der zuvor beschriebenen Aufgaben wird erfindungsgemäß auch gelöst durch Verwendung gemäß Anspruch 20, wobei ein Einsatzstoff aus der Gruppe: Braunkohle, schwachbackende Steinkohle, Biomasse, Petrolkoks, Petrolkohle; in einem Vertikalkammerofen mit wenigstens einer vertikalen Ofenkammer, zum Verkoken des Einsatzstoffes zu Koks mit den folgenden Eigenschaften: fester Kohlenstoffanteil Cfix von größer 55Ma%, und/oder CRI <24Ma% und CSR >65Ma%; in einer erfindungsgemäßen Ofenvorrichtung, wobei der Einsatzstoff entlang wenigstens zweier Temperaturrampen umfassend wenigstens eine Temperaturrampe in einem stromauf von der Ofenkammer angeordneten Brikett-Trockner und wenigstens eine Temperaturrampe in der Ofenkammer geregelt temperiert wird, wobei die zweite Temperaturrampe durch einen mäanderförmigen Heizkanal und wahlweise auch durch horizontale Heizkanäle eingestellt wird, bevorzugt entlang wenigstens dreier Temperaturrampen umfassend wenigstens zwei Temperaturrampen mit in Vorschubrichtung ansteigender Steigung in der Ofenkammer. Es hat sich gezeigt, dass dank der hier beschriebenen spezifischen Temperierung insbesondere bei allen Steinkohlenkoksen diese Werte realisierbar sind, und dass auch bei Braunkohlenkoksen ein vergleichsweise hoher CFix-Wert >55Ma% erzielt werden kann.
  • Im Zusammenhang mit der zuvor definierten Aufgabe der Erfindung ist es auch vorteilhaft, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11 zur Verfügung zu stellen, womit Verkokung auch von nicht-klassischen Einsatzstoffen bei möglichst exakt einstellbaren Prozessparametern ermöglicht wird, insbesondere von Braunkohlen und/oder schwachbackenden Steinkohlen oder Biomasse, insbesondere in Vertikalkammeröfen. Dabei kann es vorteilhaft sein, die nicht-klassischen Einsatzstoffe derart aufzubereiten, bereitzustellen und/oder zu handhaben, dass der gesamte Prozess auch in energetischer Hinsicht optimiert werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn mit dem nach Verkokung erhaltenen Produkten möglichst auf ähnliche oder gleiche Weise verfahren werden kann wie bisher mit z.B. klassischen Steinkohlebriketts.
  • Bereitgestellt wird in diesem Zusammenhang auch eine Gasevakuieranordnung zur Gewinnung von verwertbaren Gasen bei der Verkokung von wenigstens einem festen Einsatzstoff aus der Gruppe: Braunkohle, schwachbackende Steinkohle, Biomasse, Petrolkoks, Petrolkohle; zu Koks, wobei die Gasevakuieranordnung zur Kopplung an wenigstens eine vertikale Ofenkammer einer Ofenvorrichtung eingerichtet ist; wobei die Gasevakuieranordnung wenigstens drei in wenigstens drei unterschiedlichen Höhenpositionen der Ofenkammer anordenbare Gasabzugsleitungen aufweist, welche zur Ankopplung in den wenigstens drei Höhenpositionen an die (jeweilige) Ofenkammer eingerichtet sind, wobei die Gasevakuieranordnung eingerichtet ist zur selektiven Handhabung von wenigstens drei selektiv mittels der jeweiligen Gasabzugsleitung evakuierten Gasarten (ein erstes Gas und wenigstens ein weiteres Gas). Dies ermöglicht zum einen die Nutzung von bei der Verkokung anfallenden Nebenprodukten, zum anderen eine exakte Temperaturkontrolle/-regelung und Kontrolle der in der Ofenkammer ablaufenden Reaktionen, insbesondere durch Vermeidung von sich in vertikaler Richtung ausbreitenden (Spül-)Gasen. Die selektive Handhabung kann mittels an die Gasabzugsleitungen gekuppelten/kuppelbaren Pumpen, Armaturen, Mischern der Gasevakuieranordnung erfolgen.
  • Der Abzug der gasförmigen Produkte kann dabei temperaturabhängig erfolgen, um flüssige und gasförmige Produkte in hoher Qualität der Produkte sicherstellen zu können und sie insbesondere unter ökonomischen und/oder ökologischen Gesichtspunkten verwerten zu können. Es hat sich gezeigt, dass die Freisetzung gasförmiger Emissionen bei Kohlen in Abhängigkeit des Inkohlungsgrades der Kohle auf unterschiedlichen Temperaturniveaus auf sehr spezifische Weise erfolgt, und dass sich dieser Effekt zunutze gemacht werden kann, wenn die Ofenkammer möglichst exakt und homogen auf dem jeweiligen Temperaturniveau temperiert/gehalten werden kann. Sowohl die Anordnung der Heizkanäle als auch die Anordnung von Gasabzüge/Gasauslässen hat hier einen Effekt auf die Einstellmöglichkeiten.
  • Beispielsweise lässt sich hierdurch Wasserstoff abziehen. Methanol lässt sich gewinnen. Die Gasevakuieranordnung liefert daher einen Beitrag zu einer umfassenden, nachhaltigen Nutzung des Einsatzstoffes, und zu einem sehr effizienten Gesamtprozess insbesondere umfassend die Verkokung. Hierdurch kann auch ein Schutz der Briketts im oberen Bereich der Ofenkammer vor heißen Gasen aus dem unteren Bereich erfolgen. Die Briketts können exakter entlang gewünschter Temperaturkurven geführt werden. Thermischer Stress wird reduziert. Spülgasverkokung kann vermieden werden. Ferner kann beispielsweise auch vermieden werden, dass emittierte Teer-Dämpfe an Briketts in einer anderen Höhenlage kondensieren.
  • Dabei kann die Gasevakuieranordnung eingerichtet sein zur selektiven Weiterleitung oder Weiterverarbeitung der wenigstens drei selektiv evakuierten Gase. Die Handhabung der Gase muss nicht notwendigerweise selektiv erfolgen, jedoch können die Gase einzeln weiter verarbeitet oder genutzt werden. Diese Option ermöglicht es, je nach Anwendungsfall flexibel auf die möglicherweise nutzbaren emittierten Nebenprodukte zu reagieren.
  • Die Gasevakuieranordnung kann ferner eingerichtet sein zum selektiven Einstellen von Prozessparametern individuell an einer jeweiligen Höhenposition, insbesondere eines spezifischen Unterdrucks. Dadurch lässt sich auch bei vergleichsweise wenigen (z.B. nur drei) Höhenpositionen die Evakuierung von Nebenprodukten bzw. der Strömungspfad von emittierten Gasen in der Ofenkammer noch gezielter einstellen.
  • Es hat sich gezeigt, dass ein wechselseitiger Einfluss zwischen einer indirekten Beheizung über Brenner und einer Absaugung von Rohgasen bestehen kann. Die Rohgaszusammensetzung variiert aufgrund der Entgasung unterschiedlicher Gase über die Höhe der Ofenkammer. Dadurch variieren ebenfalls die Wärmeübertragungskoeffizienten. Mittels des vorliegenden Verfahrens bzw. der entsprechenden Vorrichtung können ein direkter Wärmetauscher (Absaugung) und ein indirekter Wärmetauscher (indirekte Beheizung der Ofenkammer über Heizkanäle) wärmetechnisch miteinander gekoppelt werden. Durch die Auswahl der Höhe der Absaugstellen (Abzug) kann Einfluss auf die Wärmeübertragung und das Temperaturprofil in der Ofenkammer genommen werden.
  • Die selektive Handhabung kann dabei auch eine Nutzung der evakuierten Gase im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Betrieb der hier beschriebenen Ofenvorrichtung umfassen, beispielsweise als Brennstoff/Brenngas für Brenner der Ofenvorrichtung. Die Rohgase können z.B. als Brennstoff für Brenner am Trockner genutzt werden. In energetischer Hinsicht ist es von Vorteil, hierzu einen Kreislauf vorzusehen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Gasevakuieranordnung mehrere in wenigstens einer der Höhenpositionen an mehreren Stellen, insbesondere umlaufend, anordenbare Gasabzugsleitungen auf. Hierdurch kann auch der Strömungspfad emittierter Gase in radialer Richtung eingestellt bzw. kontrolliert werden. Insbesondere können um den Umfang verteilt zwischen zwei und z.B. sechs oder acht Umfangspositionen/-stellen Anschlüsse für Gasabzugsleitungen vorgesehen sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Gasevakuieranordnung über eine Höhe entsprechend mindestens der halben Höhe einer Ofenkammer, insbesondere über mindestens 75% der Höhe der Ofenkammer. Hierdurch lässt sich über einen großen Höhenbereich vermeiden, dass emittierte Gase Nebenreaktionen oder verfälschte Temperaturprofile verursachen. Beispielsweise erstreckt sich die Gasevakuieranordnung über eine Höhe von mindestens 2m bis 3m bei Ofenkammern mit einer Höhe von 4m, oder über mindestens 5m bis 8m bei Ofenkammern mit einer Höhe von 10m.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine von einem Boden einer/der Ofenkammer gesehen erste der Höhenpositionen in einem Abstand von 1 bis 3m, insbesondere 1.5 bis 2.5m zu einer zweiten der Höhenpositionen angeordnet. Dies ermöglicht eine selektive Evakuierung in einer Haupt-Entgasungszone, insbesondere im Bereich von einzeln, individuell befeuerten horizontalen Heizkanälen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Höhenposition in einem Abstand von 3 bis 6m, insbesondere 4 bis 5m zu einer dritten der Höhenpositionen angeordnet. Dies liefert einen großen Einflussbereich bei nur vergleichsweise wenigen Höhenpositionen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Höhenposition in einem Abstand von 1 bis 3m, insbesondere 1.5 bis 2.5m zur dritten Höhenposition angeordnet. Dies verbessert die Genauigkeit und die Selektivität der Evakuierung bezüglich einer jeweiligen Gasart.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Höhenposition in einem Abstand von 0 bis 2m, insbesondere 1m vom Boden und/oder die zweite Höhenposition in einem Abstand von 0 bis 0.5m in Bezug auf die Mitte und/oder die dritte Höhenposition in einem Abstand von 0 bis 2m, insbesondere 1m vom Kopf der Ofenkammer angeordnet. Diese Verteilung liefert einen guten Kompromiss zwischen anlagentechnischem Aufwand und Selektivität bzw. Effektivität hinsichtlich Vermeidung von vertikalen Gasströmungen. Insbesondere wird eine selektive Evakuierung von Gasen in einer Haupt-Entgasungszone ermöglicht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel definiert die Gasevakuieranordnung für die Gasabzugsleitungen wenigstens drei Höhenpositionen, von welchen wenigstens zwei in einer oberen Hälfte der Ofenkammer angeordnet sind. Dies liefert auch eine hinsichtlich Vermeidung von Spülgas-Verkokung effektive Anordnung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Höhenpositionen jeweils in einem Abstand zueinander von mindestens 20 bis 45% der gesamten Höhe der Ofenkammer angeordnet. Hierdurch kann ein breiter Höhen-Abschnitt der jeweiligen Ofenkammer abgedeckt werden, insbesondere in Verbindung mit einer druck- und/oder volumenstromabhängigen Regelung der Evakuierung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine der Höhenpositionen am Kopf der Ofenkammer vorgesehen, wobei die Gasevakuieranordnung wenigstens einen Anschluss oder wenigstens eine Gasabzugsleitung angeordnet und eingerichtet zum Kuppeln an einen korrespondierenden Gasauslass am Kopf der Ofenkammer umfasst. Hierdurch können heiße Gase insbesondere in einem Bereich vermieden werden, in welchem zugeführte Briketts noch möglichst schonend, moderat mit Wärmeenergie beaufschlagt werden sollten.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Gasevakuieranordnung wenigstens eine der folgenden Komponenten zur Handhabung der evakuierten Gase aus der (jeweiligen) Ofenkammer: separate Rohgaskühlung, Teerauffang-/abscheidebehälter, Ableitvorrichtung für Teer, Elektrofilter eingerichtet zur Staubreduzierung, Entschwefelungseinheit. Hierdurch kann die Weiterverarbeitung von evakuiertem Gas gasspezifisch und individuell erfolgen. Beispielsweise kann mittels der Ableitvorrichtung speziell bei aus bestimmten Höhenpositionen evakuierten Gasen vermieden werden, dass Teer in den in der Umgebungsatmosphäre platzierten Leitungen kondensiert und darin Verstopfungen verursacht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Gasevakuieranordnung mehrere in Parallelanordnung vorgesehene gleichfunktionale Gasabzugsleitungen auf, die in derselben Höhenposition an unterschiedliche Ofenkammern koppelbar sind, wobei die Gasevakuieranordnung einen Mischer aufweist, an welchen die gleichfunktionalen Gasabzugsleitungen kuppelbar/gekuppelt sind. Diese Anordnung ermöglicht das weitere Handhaben von gleichen Gasarten aus mehreren Ofenkammern. Hierdurch wird die Anordnung kompakter und die Handhabung wird einfacher.
  • Bereitgestellt wird in diesem Zusammenhang auch eine Ofenvorrichtung mit wenigstens einer vertikalen Ofenkammer, insbesondere durch eine zuvor beschriebene Vertikalkammerofenvorrichtung, mit einer zuvor beschriebenen Gasevakuieranordnung.
  • Bereitgestellt wird in diesem Zusammenhang auch ein Verfahren zur Gewinnung von Gasen bei der Verkokung von festem Einsatzstoff, insbesondere Einsatzstoff aus der Gruppe: Braunkohle, schwachbackende Steinkohle, Biomasse, Petrolkoks, Petrolkohle; zu Koks aus wenigstens einer vertikalen Ofenkammer einer Ofenvorrichtung und zum weiteren Handhaben der Gase; wobei aus der (jeweiligen) Ofenkammer wenigstens drei unterschiedliche Gasarten (ein erstes Gas und wenigstens ein weiteres Gas) an wenigstens drei unterschiedlichen Höhenpositionen der Ofenkammer selektiv abgezogen/evakuiert werden und selektiv in nachfolgenden Prozessschritten gehandhabt werden, insbesondere recycelt werden, insbesondere mittels einer zuvor beschriebenen Gasevakuieranordnung. Dies liefert zuvor beschriebene Vorteile.
  • Dabei können die die unterschiedlichen Gase wahlweise getrennt gehandhabt werden. Wahlweise kann aus zwei an unterschiedlichen Höhenpositionen entnommenen Gasen/Gasarten ein (einziger) Wertstoff recycelt werden.
  • Bei den Gasen handelt es sich insbesondere um unter Temperatureinfluss in der Ofenkammer beim Verkokungsprozess entstehende und nach oben durch die Schüttung aufsteigende Rohgase. Die evakuierten und gehandhabten Gase/Gasarten können insbesondere aus einem oder mehreren Gasen aus der folgenden Gruppe von Gasen gebildet sein: C2H6, N2, NH3, CO, CH4, H2, H2S, CO2, SO2, C2H2, C2H4, C3H6, C3H8, insbesondere BTX (Benzol, Toluol, Xylol) sowie andere hohe Kohlenwasserstoffe.
  • Die Absaugung an unterschiedlichen Höhenpositionen (und damit also auch die Absaugung spezifischer Emissionsgase) ermöglicht auch das möglichst exakte Einhalten eines gewünschten Temperaturprofiles. Beispielsweise weist H2 unter den entsprechenden Bedingungen eine ca. 6 bis 7fach höhere Wärmeleitfähigkeit als N2 auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein erstes Gas in einem Temperaturbereich von 150 bis 300°C selektiv abgezogen, und ein weiteres Gas in einem Temperaturbereich von 300 bis 600°C selektiv abgezogen, und ein weiteres Gas in einem Temperaturbereich von 600 bis 950°C oder 700 bis 900°C selektiv abgezogen. Dies ermöglicht zum einen die Verwertung von wenigstens drei selektiv abgezogenen Gasarten, zum anderen aber auch auf sehr effektive Weise die Vermeidung von vertikalem konvektivem Wärmetransport innerhalb der Ofenkammer.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden wenigstens drei unterschiedliche Arten von Gasen aus wenigstens drei unterschiedlichen Höhenpositionen jeweils aus einem Höhenabschnitt über 20 bis 50% der Höhe der Ofenkammer oder aus einem unteren, mittleren und oberen Drittel der Ofenkammer abgezogen. Hierdurch lässt sich eine Einflussnahme auf einen großen Höhenabschnitt sicherstellen, bei vergleichsweise geringem anlagentechnischen Aufwand.
  • Dabei kann auch ein erfahrungsgemäß als eher kritisch anzusehender Temperaturbereich, insbesondere der Bereich 350 bis 470°C, auf möglichst schonende Weise überbrückt oder durchlaufen werden, z.B. zeitoptimiert. Der Einsatzstoff kann derart durch diese Temperaturzone/Temperaturbereich hindurch gefördert werden, dass Die erfahrungsgemäß bei einigen Einsatzstoffen auftretenden, nachteiligen Vorgänge wie "Aufblähen" oder "Zusammenziehen/Wiederfestigung" können also gezielt umgangen oder durchfahren werden. Insbesondere kann beispielsweise auch speziell bei z.B. 450°C eine Gasart abgesaugt/evakuiert werden, die sich als besonders wertvoll herausstellt, wobei mittels des gezielten höhenniveaubezogenen Evakuierens ermöglicht werden kann, dass sich dieser Temperaturbereich auf nur einer kleinen (Höhen-)Zone in der jeweiligen Ofenkammer ausbildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein erstes Gas in einer ersten Höhenposition in einem Bereich von bis zu 2m unterhalb vom Kopf der Ofenkammer selektiv abgezogen, und ein weiteres Gas in einer weiteren Höhenposition in einem Bereich von 35 bis 65%, insbesondere 45 bis 55% der Höhe der Ofenkammer selektiv abgezogen, und ein weiteres Gas in einer weiteren Höhenposition in einem Bereich von bis zu 2m oberhalb vom Boden der Ofenkammer selektiv abgezogen wird, jeweils bei einer Ofenkammer mit einer Höhe von mindestens 4 bis 6m. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Anordnung und effektive Einflussnahme jeweils an relevanten Höhenpositionen bzw. in relevanten zeitlichen Phasen des Verkokungsprozesses.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Handhaben der wenigstens drei Gasarten je Gasart ein individuelles Regeln evakuierter Volumenströme, insbesondere bezüglich evakuierter Volumina. Hierdurch kann Einfluss genommen werden sowohl auf die Zusammensetzung evakuierter Gase als auch auf das Temperaturprofil innerhalb der Brikett-Schüttung. Dazu kann an jeder Gasabzugsleitung jeweils wenigstens ein Durchflusssensor vorgesehen sein.
  • Die Regelung ermöglicht auch eine gezielte Einflussnahme auf möglicherweise nicht vollständig verhinderbare vertikale Gasströmungen. Beispielsweise kann an einer weiter unten angeordneten Gasabzugsleitung ein größerer Unterdruck aufgebaut werden als in einer Gasabzugsleitung einer höheren Höhenposition. Effekt: Einer Gasströmung nach vertikal oben kann entgegengewirkt werden, oder die Gasströmung kann sogar umgekehrt werden und zur Einflussnahme auf das Temperaturprofil in der Brikett-Schüttung genutzt werden. In diesem Zusammenhang ist es sinnvoll, die Gaszusammensetzung an jeder Gasabzugsleitung individuell zu messen, insbesondere mittels wenigstens eines Gassensors oder wenigstens einer Gasanalytik (z.B. spektroskopisch, chromatografisch).
  • Gemäß einer Ausführungsform werden aus den aus der (jeweiligen) Ofenkammer abgezogenen wenigstens drei unterschiedlichen Gasen/Gasarten in der weiteren Handhabung chemische Wertstoffe wie z.B. Methanol, Di-Methylether oder synthetisches Erdgas erzeugt. Dies ermöglicht nicht zuletzt einen nachhaltigen, wirtschaftlichen Gesamtprozess.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird wenigstens eines der aus der (jeweiligen) Ofenkammer abgezogenen wenigstens drei unterschiedlichen Gase/Gasarten einem die Ofenkammer indirekt heizenden Brenner als Brennstoff zugeführt. Hierdurch können Rohstoffe und Energie eingespart werden. Das für die Brenner abgezogene Gas kann aus den folgenden Komponenten bestehen, insbesondere zu mindestens 97%: C2H6, N2, CO, CH4, H2, CO2. Das für die Brenner vorgesehene Gas kann an unterschiedlichen Höhenpositionen, insbesondere an drei der Höhenpositionen abgezogen werden. Vor der Zuführung zum jeweiligen Brenner kann eine Gasreinigung erfolgen, insbesondere bezüglich BTX und hohen Kohlenwasserstoffen. Dies verbessert die Funktionsweise der Brenner.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird Braunkohlenkoks mit festem Kohlenstoffanteil (Cfix) von größer 55Ma% erzeugt. Das Verfahren ermöglicht, hochqualitativen Koks für breite Verwendung bereitzustellen. Die Bezugsgröße Cfix lässt sich dabei auch als Koksausbeute abzüglich Aschegehalt definieren.
  • Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang auch die Verwendung einer Gasevakuieranordnung an wenigstens einer vertikalen Ofenkammer zum Evakuieren von wenigstens drei Gasarten aus der Ofenkammer zum Einstellen eines vertikalen Temperaturprofils innerhalb einer Brikett-Schüttung in der Ofenkammer.
  • Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang auch die Verwendung wenigstens einer Gasart von wenigstens drei aus einer vertikalen Ofenkammer evakuierten Gasarten zum Bereitstellen von Brenngas an wenigstens einem die Ofenkammer indirekt beheizenden Brenner.
  • Bereitgestellt wird in diesem Zusammenhang auch eine Ofenanordnung zur Herstellung von Koks-Briketts, umfassend eine zuvor beschriebene Gasevakuieranordnung sowie eine Ofenvorrichtung, welche Ofenvorrichtung auf wenigstens einer Seite der Ofenkammer in wenigstens einer Heizwand in einer unteren Hälfte, insbesondere einem unteren Drittel wenigstens einen horizontalen Heizkanal und darüber, insbesondere zumindest auch in einer oberen Hälfte oder beginnend in einem mittleren Drittel, einen sich mäanderförmig in mehreren Höhenebenen erstreckenden Heizkanal aufweist, welche Heizkanäle jeweils individuell durch wenigstens einen Brenner beheizbar sind, insbesondere mittels aus der Ofenkammer evakuiertem Gas.
  • Bereitgestellt wird in diesem Zusammenhang auch ein Verfahren zur Herstellung von Briketts aus kohlehaltigem festem Einsatzstoff, umfassend sowohl das Trocknen von aus Einsatzstoff erstellten Briketts in einem Brikett-Trockner als auch das Verkoken der Briketts zu Koksbriketts in einer Ofenkammer, wobei an wenigstens drei über mindestens die halbe Höhe der Ofenkammer verteilten Höhenpositionen der Ofenkammer Gas evakuiert wird, welches Gas zumindest teilweise zur Beheizung der Ofenkammer zu an der Ofenkammer angeordneten Brennern geführt wird. Dieses Verfahren kann mittels einer zuvor beschriebenen Ofenanordnung durchgeführt werden.
  • Die Rohstoffbriketts werden in einer Zeitspanne von 4 bis 15 h, insbesondere von 6 bis 9 h durch die jeweilige Ofenkammer geführt. Die Rohstoffbriketts werden dabei von Anfangstemperaturen zwischen 100 bis 200°C, insbesondere 150°C auf Endtemperaturen zwischen 900 und 1100°C erwärmt, insbesondere mehrstufig. Die erforderliche Wärme kann dabei in zwei seitlich zur jeweiligen Kammer angeordneten Kanälen, die durch mehrere externe Brenner beheizt werden können, erzeugt und indirekt durch eine Steintrennwand in die jeweilige Ofenkammer übertragen werden.
  • Üblicherweise sind 2 bis 10, insbesondere 4 bis 6 Schachtkammern zu einer Ofenbatterie zusammen geschalten. Der jeweilige Schacht hat eine Höhe von 3.5 bis 10m, insbesondere eine Höhe von 5 bis 8m. Der jeweilige Schacht hat eine Breite von 150 bis 600mm, insbesondere eine Breite von 200 bis 400mm.
  • Insbesondere bestehen die Briketts aus der Kohlesorte (Hart- und Weich-)Braunkohle mit flüchtigen Kohlebestandteilen (fB) >=45Ma% und Wassergehalten > Ma45%. Wahlweise beinhaltet der zu Briketts verarbeitete Rohstoff schwachbackende Steinkohlen mit flüchtigen Bestandteilen >= 28Ma% bis 45Ma% (insbesondere Gas-, Gasflamm- und Flammkohlen), oder aber mit flüchtigen Bestandteilen <= 22Ma% (insbesondere Ess- und Magerkohlen). Die schwachbackenden Steinkohlen weisen selbst nur geringe Backeigenschaften auf. Den schwachbackenden Steinkohlen können in einem vorangeschalteten Mischprozess Bindemittel hinzugefügt werden, wodurch die Klebwirkung bzw. Backeigenschaft der Kohlepartikel während des Brikettiervorganges erhöht wird.
  • Aufgrund ihrer Tiegelkoksbeschaffenheit stellt vor allem die Fettkohle eine gut backende Kohle dar (klassische "Kokskohle"). Daneben zählen auch die so genannte Ess- und die Gaskohle zu den gut backenden Kohlen. Alle anderen Kohlearten werden in der vorliegenden Beschreibung als schwach backende Kohlen bezeichnet
  • Es hat sich gezeigt, dass die Briketts auch aus Steinkohlesorten wie Anthraziten (fB < 12%), Magerkohlen (12% < fB < 19%), Gaskohlen (28% < fB < 35%), Gasflammkohlen (35% < fB < 45%) oder alternativ aus einer Mischung dieser Kohlesorten bestehen können, wahlweise auch unter Verwendung von hochwertigen Fett(Koks)-kohlen (19% < fB < 28%). Über diese Prozentangaben und basierend auf den Normen für Kohlearten ist eine noch spezifischere Zuordnung möglich.
  • Insbesondere kann der Rohstoff in einer Lochscheibenwalzenmühle zu Pellets zerkleinert werden, insbesondere mit einer Korngröße von 0 bis 2mm. Es hat sich gezeigt, dass mittels einer Lochscheibenwalzenmühlen erzeugte Pellets/Körner besonders bindungsfreundlicher sind (sie verbacken leicht) und daher den nachgeschalteten Brikettiervorgang (das Verpressen) vereinfachen.
  • Nach dem Zerkleinern wird der Rohstoff verpresst. Dieser Verdichtungsprozess (Agglomeration) erfolgt bevorzugt in einer Formkanalstempelpresse. Es hat sich gezeigt, dass sich mittels einer Kanalmatrizengeometrie in der Art eines Venturi-Rohrs mit Querschnittsverengung und auslaufender Querschnittserweiterung besonders druckbeständige Briketts realisieren lassen. Andere Pressenarten konnten keine vergleichbar guten Ergebnisse liefern.
  • Ferner hat sich gezeigt, dass sich eine besonders hohe Brikettfestigkeit erzielen lässt, wenn der Einsatzstoff nach der Formgebung im Werkzeug durch einen sich verengenden Querschnitt hindurchgedrückt wird. Eine noch höhere Brikettfestigkeit lässt sich dann erzielen, wenn der Einsatzstoff danach entlang einer sich erweiternden Auslaufstrecke geführt wird. Vorteilhafter Weise ist die Wegstrecke für die Verengung kürzer als die Auslaufstrecke bzw. kürzer als der Abschnitt mit Querschnitterweiterung.
  • Es hat sich gezeigt, dass Briketts in flacher zylindrischer Form (scheibenartig, puckartig) besonders gute Festigkeitswerte liefern, sei es vor oder nach Verkokung. Insbesondere ein Verhältnis von Brikettdurchmesser zu Briketthöhe von 1 bis 5, insbesondere 2 bis 3 liefert gute Ergebnisse auch hinsichtlich des Erwärmungs- und Verkokungsprozesses. Das Brikett weist bevorzugt einen Durchmesser von 20 bis 100mm auf. Das Brikett wird insbesondere aus Kohlekorngrößen zwischen 0 und 2mm erzeugt.
  • Sollte sich zeigen, dass die erforderliche Festigkeit auch durch eine andere Matrize oder eine andere Art von Presse erzielt werden kann, so können die Briketts wahlweise auch eine andere Geometrie aufweisen, wie z.B. würfel-, quader-, plättchen-, muschel-, kissen-, kugel- oder eierförmige Geometrien. Bei bisherigen Experimenten wurden die besten Erfahrungen jedoch mit der Puck-Form gemacht.
  • Als Verfahrensparameter lassen sich nennen: Pressdruck, -dauer und -temperatur. Das Verpressen erfolgt insbesondere bei Drücken von 120 bis 150MPa, insbesondere bei 140MPa. Das Verpressen erfolgt insbesondere bei Temperaturen zwischen 60 und 100°C. Das Verpressen erfolgt insbesondere während einer Dauer von bis zu 15sek.
  • Es hat sich gezeigt, dass die hier beschriebenen Kohlesorten in vorgeschalteten Prozessschritten mit Verkokungshilfsmitteln vermischt werden können, wodurch die Verkokung effizienter wird und das Koksprodukt höhere Qualität verliehen wird, z.B. eine höhere Festigkeit oder höhere Reaktivität.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird dem Brikettiervorgang (beim Verpressen) mindestens ein Verkokungshilfsmittel hinzugeführt, insbesondere zur Verbesserung der Effizienz des nachgeschalteten Verkokungsvorganges. Verkokungshilfsmittel können einzeln oder in Kombination gewählt werden, insbesondere aus einer Gruppe von bisher im Zusammenhang mit klassischen Einsatzstoffen bereits als zweckdienlich erachteten Verkokungshilfsmitteln.
  • Es hat sich gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren bei Verwendung von Braunkohlen als Einsatzstoff der Kohlenstoffgehalt C(fix) des erzeugten Kokses auf Werte oberhalb von 55% angehoben werden kann, so dass der spätere Einsatz dieses Kokses sogar in Direktschmelzreduktionsprozessen zur Stahlerzeugung (COREX/FINEX-Verfahren bei PRIMETALS) ermöglich werden kann.
  • Bevorzugt werden dem Rohstoff vor dem Press- und Verkokungsvorgang in ein- oder mehrstufigen Mischungsprozessen Back(Kleb)- und Verkokungs-Hilfsstoffe hinzugefügt, insbesondere um die Qualität des erzeugten Kokses zu verbessern oder den Brikettpressvorgang aus schwachbackenden Kohlesorten zu erleichtern. Bevorzugt werden derartige Hilfsstoffe vor dem Brikettieren bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 120°C hinzugemischt.
  • Die Hilfsstoffe können insbesondere aus folgender Gruppe gewählt werden, wahlweise in Kombination: Melasse, Sulfitablauge, Sulfatablauge, Propanbitumen, Zellulose-Fasern, HSC (High-Conversion Soaker Cracking)-Rückstand, HSC/ROSE (Residue Oil Supercritical Extraction)-Mischrückstände aus der Erdölindustrie.
  • Generell ist zwischen Verkokungs-Hilfsmitteln und Back(Kleb)-Hilfsmitteln zu unterscheiden, jedoch kann es auch Hilfsmittel geben, welche bei bestimmten Einsatzstoffen beide Funktionen erfüllen können.
  • Es hat sich gezeigt, dass eine Zugabe von Wasser bei den hier für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Kohlesorten eher ungünstig ist. Beispielsweise Braunkohlen weisen üblicherweise Wassergehalte von >45% auf. Um eine hohe Effizienz des Brikettiervorganges sicherstellen zu können, hat sich gezeigt, dass es sinnvoll ist, einen bestimmten (nicht zu hohen) Wassergehalt einzuhalten. Insbesondere hat sich gezeigt, dass Wassergehalte um 20% vorteilhaft sind. Erfindungsgemäß kann daher auch eine Vortrocknung erfolgen.
  • Der anschließende Brikettiervorgang erfolgt insbesondere im Temperaturbereich zwischen 40 bis 90°C, insbesondere zwischen 55 bis 65°C. Diese Art und Weise der Agglomeration führt zu hohen Druck- und Abrasionsfestigkeiten des erzeugten Kohlebriketts, insbesondere Festigkeiten >= 30MPa.
  • Die Briketts können mit einem Kran oberhalb eines Haupttrockners platziert werden, und können durch den Haupttrockner, durch den Verkokungsschacht und weiter in eine Vorrichtung zur Kokstrockenkühlung rutschen.
  • Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, das Brikett in einem Haupttrocknungsprozess nach der Agglomeration auf Wassergehalte zwischen 2 bis 4Ma% schonend zu trocknen.
  • Der Haupttrocknungsprozess der Briketts erfolgt insbesondere durch Dächer-Trockner-Einheiten und dient der weiteren Reduzierung des Wassergehaltes des Briketts von ca. 20Ma% auf etwa 3Ma%. Dadurch kann sichergestellt werden, dass in die Kammer übertragene Wärme nicht zu einem hohen Anteil für Wasserverdampfung dissipiert wird, was erfahrungsgemäß auch zum Aufbrechen des Briketts führen kann.
  • Der Haupttrocknungsprozess erfolgt insbesondere zweistufig, kann aber auch ein- oder mehrstufig erfolgen. Als Trocknungsmedium wird bevorzugt heißes Abgas/Rohgas verwendet, das aus Verbrennungsprozessen in Heizkanälen der unter dem Trockner angeordneten Ofenkammer resultiert und nach oben in die dachförmig ausgeführten Kanäle geleitet werden kann.
  • Die Anordnung dieser Kanäle erfolgt insbesondere kreuzförmig, für eine Kreuzstromordnung. Zumindest abschnittsweise kann auch eine Gegen- oder Gleichstromanordnung vorgesehen sein.
  • Zur Erhöhung der Trocknungseffizienz kann eine für die Haupttrocknung eingerichtete Haupttrocknungseinheit mit einem externen Brenner mit Flammenüberwachung gekoppelt sein, durch welchen zusätzliches Abgas für alle oder mehrere oder auch nur eine Trocknungsstufe bereitgestellt werden kann. Die Haupttrocknungseinheit und die jeweilige Ofenkammer können durch ein hermetisch abdichtbares, insbesondere luftdichtes Schleusensystem voneinander getrennt sein. Das Schleusensystem kann insbesondere in Form einer Doppelklappe an wenigstens zwei Ofenkammern gekuppelt sein.
  • Bevorzugt wird der Rohstoff/Einsatzstoff (bzw. die Briketts) im unterhalb des Haupttrockners befindlichen Verkokungsschacht (bzw. Ofenkammer) durch Anwendung eines rohstoffspezifischen Temperaturregimes aufgeheizt. Beispielsweise liefert folgendes Temperaturregime Vorteile: In einer ersten Stufe, insbesondere über einen Zeitraum von 0 bis etwa 4 bis 7h, werden die Briketts bis in einen Temperaturbereich von 300 bis 400°C erwärmt, wobei mit einem Temperaturanstieg von 0.75 bis 0.9 K/min gearbeitet wird. In wenigstens einem weiteren Schritt, in welchem die Briketts in den Temperaturbereich von 300 bis 1100°C gebracht werden, wird mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2.6 bis 3 K/min aufgeheizt.
  • Es kann für bestimmte Einsatzstoffe auch von Vorteil sein, nur einstufig mit konstanten Aufheizgeschwindigkeiten aufzuheizen, was ebenfalls mit den gewünschten hohen Koksfestigkeiten verbunden sein kann.
  • Dank des erfindungsgemäßen Verfahren (insbesondere in Kombination mit einer spezifischen Agglomerationstechnik zum Bereitstellen der Briketts) lässt sich eine in Bezug auf die Einsatzstoffe vergleichsweise hochqualitative Kohle bzw. Koks bereitstellen. Die Aufrechterhaltung der gewünschten Brikettform, insbesondere einer zylindrischen Puck-Form auch während der Verkokung kann sichergestellt werden. Im Laufe des Verkokungsvorganges schrumpft die Kohle sowohl masse- als auch volumenbezogen um 40 bis 60%, insbesondere 50%, und erlangt auch dadurch die erwünschten hohen Druck- und Abrasionsfestigkeiten von >30MPa (insbesondere Koksfestigkeit nach Reaktion (CSR)) sowie geringe Reaktivitäten mit CRI-(Coke Reactivity Index; Koksreaktivitätsindex) Werten <55%. Diese Obergrenze für die Reaktivität ist erforderlich, da sich ansonsten das Kohlebrikett von allein bei Luftanwesenheit entzünden könnte. Das durch diese Grenzwerte definierte Qualitätsniveau konnte bisher mit den beschriebenen minderwertigen Kohlequalitäten bisher nicht erreicht werden. Insbesondere führten bisherige Verfahren und Vorrichtungen zu einer Rissbildung im Brikett oder gar zur vollständigen Zerstörung der Brikettform. Masse- und Volumenänderungen können sich dabei insbesondere in demselben Verhältnis vollziehen.
  • Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Brikettform (Puck-Form) aufrechterhalten werden, mit der Folge, dass Druckverlust, Wärmetransport, Strömungsprofil und andere Verfahrensparameter vordefinierbar bleiben.
  • Die jeweilige Ofenkammer besteht insbesondere aus feuerfestem Silika-Material.
  • Im Folgenden werden Aspekte beschrieben, die sich auf eine Optimierung der Wärme-/Energiebilanz beziehen.
  • Seitlich an der jeweiligen Ofenkammer können Beheizungskanäle in die Wand integriert angeordnet sein, insbesondere beidseitig. Die Beheizungskanäle können durch wenigstens einen, bevorzugt vier externe Brenner befeuert werden. Die Brenner sind insbesondere übereinander an horizontale Heizkanäle gekoppelt. Dabei können die Abgase bzw. Rauchgase aus den Heizwänden auch energetisch verwertet werden, wozu wahlweise ein Abzugsamin durch ein Rauchgasgebläse unterstützt werden kann.
  • Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind drei Brenner an drei unteren bzw. untersten horizontalen Kanälen vorgesehen/gekoppelt. Die unteren drei Kanäle verlaufen horizontal zur gegenüberliegenden Seite der Ofenkammer und gehen dort in einen jeweiligen nach oben führenden Vertikalheizschacht über. Es hat sich gezeigt, dass durch die konzentrierte Anordnung von drei Brennern im unteren Bereich des Schachtes/Ofens dort eine intensive Wärmequelle gebildet werden kann, die dazu führt, dass sich in der Kammer Temperaturen von > 500° C ausbilden, die zur Koksbildung erforderlich sind.
  • Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist über den unteren bzw. untersten horizontalen Kanälen ein mäanderförmig nach oben führender Kanal in der Heizwand ausgebildet, insbesondere als vierter Kanal (von unten gezählt). An den mäanderförmigen Kanal kann ebenfalls ein Brenner gekoppelt sein. Es hat sich gezeigt, dass mittels dieses mäanderförmigen Kanals eine vorteilhafte Wärmeverteilung sichergestellt werden kann, insbesondere in vertikaler Richtung. Auf dem Weg nach oben können sich die durch den entsprechenden (insbesondere vierten) Brenner erzeugten Abgase langsam abkühlen, wodurch in vertikaler Richtung eine stufenförmige Wärmeübertragung in die Charge/Schüttung der Briketts sichergestellt werden kann. Eine derartige stufenförmige Wärmeübertragung liefert diverse Vorteile, sei es energetische Vorteile, sei es Vorteile hinsichtlich der Formbeständigkeit der Briketts oder allgemein hinsichtlich eines schonenden Verkokungsvorganges. Die Brenner können insbesondere mit Erdgas und/oder Koksofengas aus dem Verkokungsschacht befeuert werden.
  • Dank der zuvor beschriebenen Konfiguration kann davon abgesehen werden, eine bisher verwendete kostspielige Generatorgasanlage vor der jeweiligen Ofenkammer zur Erzeugung von Verbrennungsgas aus Kohle vorzusehen, was auch bezüglich Emissionen Nachteile hätte.
  • Im Folgenden werden Aspekte beschrieben, die sich auf eine nachhaltige Verwendung von beim Verkoken entstehenden Nebenprodukten beziehen. Es hat sich gezeigt, dass es insbesondere im Zusammenhang mit den hier beschriebenen Einsatzstoffen vorteilhaft ist, Nebenprodukte an unterschiedlichen Höhenpositionen der jeweiligen Ofenkammer zu entnehmen, was eine hohe Selektivität und auch eine gute Einflussnahme auf das Temperaturregime ermöglicht.
  • Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden bei der Verkokung in der jeweiligen Ofenkammer entstehende hochkalorige Gase an 1 bis 5 Entnahmestellen in verschiedenen Höhenpositionen entnommen, also aus der Kammer evakuiert und der weiteren Verwertung zugeführt. An der jeweiligen Entnahmestelle kann insbesondere ein Stutzen mit vorgegebenem Winkel vorgesehen sein.
  • Im oberen Teil der Ofenkammer erfolgte bisher üblicherweise eine ungewollte so genannte Spülgasverkokung. Durch im unteren Teil frei werdende Gase hervorgerufenes Spülgas steigt in der Kammer auf und verursacht eine ungewollte Reaktion mit den oben angeordneten Briketts, in einem ungewollten oder unkontrollierbaren Temperaturbereich. Dies ging bisher in diesen oberen Bereichen der Kammern erfahrungsgemäß mit einer ungewollten konvektiven Wärmeübertragung und einer Reduzierung der Koksqualität einher. Dies führte bisher dazu, dass sich in vielen Anordnungen oder Ofenkonfigurationen ein Temperaturprofil in der Schüttung nicht auf einfache Weise kontrollieren ließ. Die Verkokung erfolgte also auf mehr oder weniger chaotische Weise.
  • Es hat sich nun gezeigt, dass mittels einer Anordnung mit an unterschiedlichen Höhenpositionen angeordneten Entnahmestellen eine bisher üblicherweise im oberen Teil der Ofenkammer auftretende Spülgasverkokung verhindert werden kann.
  • Diese Maßnahme hat darüber hinaus den Vorteil, dass man die in den einzelnen Stufen des Verkokungsprozesses frei werdenden Gase fraktioniert aus dem Verkokungsprozess evakuieren kann und so einer spezifischen Gasaufbereitung zuführen bzw. die Umwandlung in chemische Wertstoffe umsetzen kann. Fraktionierte Entnahme ist dabei als eine Entnahme an unterschiedlichen Höhenpositionen und unterschiedlichen Gasarten bzw. Gaszusammensetzungen zu verstehen. Es hat sich gezeigt, dass sich mittels einer (je Einsatzstoff oder Art des Verkokungsvorganges) vordefinierbaren Beabstandung der Entnahmestellen bereits eine recht selektive Vorauswahl hinsichtlich der Zusammensetzung der entnommenen Gase treffen lässt.
  • Vorteilhafter Weise befinden sich eine, mehrere, oder auch alle Entnahmestellen in vertikaler Richtung mindestens 50% über dem Schacht-/bodenaustritt der jeweiligen Kammer. Dies hat nicht zuletzt hinsichtlich der Anordnung einer Ausstehzone vor dem Austragsystem Vorteile. Dadurch können Rohgase aus dem oberen Bereichen abgesaugt und über die untere "Absaugung" wieder in den Schacht geleitet werden. Die jeweilige untere Gasabzugsleitung kann dazu auch als Gaszuführleitung umfunktioniert werden. Somit können Gase lokal über heiße Briketts geführt werden, wodurch sich ein qualitätssteigernder Effekt einstellen lässt.
  • In nachgeschalteten Prozessschritten können aus diesen evakuierten Gasen hochwertige Stoffe wie Methanol, synthetisches Erdgas oder Di-Methylether hergestellt werden. Es hat sich gezeigt, dass die Herstellung dieser Gase auf wesentlich effizientere Weise erfolgen kann, wenn die dafür erforderlichen Gas-Fraktionen dort aus dem Verkokungsprozess abgezogen werden, wo sie entstehen.
  • Bisherige Vorrichtungen hatten den Nachteil, dass allenfalls nur eine einstufige Evakuierung der in der Kammer entstehenden Gase erfolgen konnte. Dabei traten nachteilige Wärmeübertragungs- und chemische Umwandlungsvorgänge auf, insbesondere im oberen Bereich der jeweiligen Kammer, worunter sowohl die Effizienz der Verkokung als auch die Qualität der Gasaufbereitung litt.
  • Im Folgenden werden Aspekte beschrieben, die sich auf eine nachhaltige Verwendung von beim Verkoken aufgewendeter oder abgegebener Energie beziehen. Insbesondere kann die Verwendung der Rauchgase aus der Beheizung bzw. aus dem Verkoker für die Kreisläufe der Trockner erfolgen. Dabei kann eine geregelte Teilentnahme zur Entfeuchtung der umlaufenden Trocknungsgase erfolgen. Ebenso kann die Erzeugung von Dampf erfolgen, insbesondere für Dampfstationen zur Beheizung von Apparaten, Rohrleitungen, Armaturen. Ferner kann Dampf für die Rohgasaufbereitung in Form von Prozessdampf gewonnen bzw. genutzt werden. Bei ausreichend hohem Temperaturniveau (insbesondere bei Abgasen der untersten Brenner) kann eine Zuführung zu einer Waste-Heat-Recovery-Unit erfolgen, bzw. ein Zuführen von heißen Rauchgasen zu einer Trockenkühleinrichtung.
  • Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist unterhalb der (jeweiligen) Ofenkammer ein gasdichtes Austragsystem angeordnet, durch welches der warme Koks in eine Trockenkühleinrichtung überführbar ist. Das Austragsystem kann schachtartigen ausgebildet sein. Das Austragsystem kann eingerichtet sein, die Koksmenge zweier benachbarter Kammern aufzunehmen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Koks von einem Temperaturniveau im Bereich von >900°C auf ein Temperaturniveau unter 200°C abgekühlt, insbesondere durch Einleitung von kaltem Inertgas, insbesondere Einleiten von unten ohne Wasserzugabe. Es hat sich gezeigt, dass nach oben durch die Kühlschachtkoksschüttung hindurch strömendes und sich auf diesem Wege erwärmendes Kühlgas einem Wärmetauscher zugeführt werden kann, insbesondere einem Wärmetauscher zur Dampferzeugung, was insbesondere auch mit einer Verbesserung der Energiebilanz einhergeht. Zum Bereitstellen einer Druckdifferenz kann ein Unterdrucksystem vorgesehen sein, insbesondere in Form eines Gebläses, welches Unterdrucksystem an die Trockenkühleinrichtung und/oder den Wärmetauscher gekoppelt sein kann.
  • Mittels einer derartigen Anordnung lassen sich Kokstemperaturen unterhalb der Trockenkühleinrichtung von weniger als 200°C realisieren. Es kann für den Koksabzug z.B. eine Wippen- oder Pendelkonstruktion realisiert werden. Damit kann kaltes Kühlgas über eine freie Schüttungsfläche in die Trockenkühleinrichtung eingeleitet werden.
  • Bereitgestellt wird in diesem Zusammenhang auch eine Ofenanordnung zur Herstellung von Briketts, umfassend eine zuvor beschriebene Ofenvorrichtung sowie eine Gasevakuieranordnung, welche mittels wenigstens drei Gasabzugsleitungen in wenigstens drei Höhenpositionen an wenigstens eine Ofenkammer der Ofenvorrichtung gekuppelt ist. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.
  • Bereitgestellt wird in diesem Zusammenhang auch ein Verfahren zur Herstellung von Briketts aus kohlehaltigem festem Einsatzstoff, umfassend sowohl das Trocknen von aus Einsatzstoff erstellten Briketts in einem Brikett-Trockner entlang einer vordefinierbaren ersten Temperaturrampe als auch das Verkoken der Briketts zu Koksbriketts in einer Ofenkammer entlang wenigstens einer vordefinierbaren zweiten Temperaturrampe, wobei die zweite Temperaturrampe durch einen mäanderförmigen Heizkanal und wahlweise auch durch horizontale Heizkanäle eingestellt wird, und wobei zum Einstellen der zweiten Temperaturrampe an wenigstens drei über mindestens die halbe Höhe der Ofenkammer verteilten Höhenpositionen der Ofenkammer Gas evakuiert wird. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren mittels einer zuvor beschriebenen Ofenanordnung durchgeführt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Briketts vorgetrocknet mit einem Wassergehalt von 10 bis 12Ma% für den Brikett-Trockner bereitgestellt, und daraufhin erfolgt eine Trocknung auf weniger als 5Ma%, bevor die Briketts der Ofenkammer zugeführt werden. Dies ermöglicht eine besonders schonende Behandlung des Einsatzstoffes.
  • Bereitgestellt werden kann in diesem Zusammenhang auch eine spezifische Werkzeugvorrichtung zum Kompaktieren von festem, insbesondere kohlenstoffhaltigem Einsatzstoff, insbesondere aus der Gruppe: Braunkohle, schwachbackende Steinkohle, Biomasse, Petrolkoks, Petrolkohle; zu Briketts, mit einer Einrichtung zum Verpressen des Einsatzstoffes.
    • FIGURENBESCHREIBUNG
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels anhand von Figuren, sowie aus den Figuren selbst. Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen. Dabei zeigen jeweils in schematischer Darstellung
    • Fig. 1A, 1C
    in einer Seitenansicht eine Ofenvorrichtung und eine Kohlenutzungsanordnung jeweils gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Fig. 1B
    beispielhaft einen gemäß einer Ausführungsform einstellbaren Temperaturverlauf über die Höhe einer Ofenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Fig. 2
    einzelne Komponenten einer Ofenvorrichtung oder einer die Ofenvorrichtung umfassenden Kohlenutzungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Fig. 3
    im Detail einzelne Komponenten eines Brikett-Trockners einer Ofenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Fig. 4A, 4B
    in Seitenansichten im Schnittbild Wandungen einer Ofenkammer einer Ofenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, in der Art einer Prinzipskizze zu einem indirekten Temperierverfahren in einer Ofenkammer gemäß einer Ausführungsform;
    Fig. 5
    einzelne Komponenten einer Einrichtung zur Kokstrockenkühlung einer Ofenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    Fig. 6
    in schematischer Darstellung einzelne Komponenten einer Gasevakuieranordnung einer Ofenvorrichtung/Ofenanordnung oder einer die Ofenvorrichtung umfassenden Kohlenutzungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • In Fig. 1A ist eine Ofenvorrichtung 10, insbesondere ein Koksofen mit mehreren Vertikalkammern 11 gezeigt. Einsatzstoff 1 in Form von Briketts 5 wird mittels einer Zuführeinheit 10.1 einem Brikett-Trockner 15 zugeführt und darin vorgewärmt, welcher Brikett-Trockner 15 oberhalb der Ofenkammern 11 angeordnet ist. Der vorgetrocknete Einsatzstoff 5 kann dann durch indirekte Beheizung über Heizwände 12 der Ofenkammern 11 verkokt werden, insbesondere gemäß einem exakt vordefinierbaren Temperaturprofil, wie im Folgenden näher erläutert (insbesondere Fig. 4A, 4B). Nach der Verkokung kann eine Trocknung erfolgen. Dazu ist eine Einrichtung zur Kokstrockenkühlung 19 unten an die jeweilige Ofenkammer 11 gekoppelt. Das Zuführen und Abführen des Einsatzstoffes 1, 5, 6 kann auf elegante Weise mittels eines Eintragsystems 16 und eines Austragsystems 17 jeweils umfassend eine oder mehrere Schleusen 16.1, 17.1 erfolgen, insbesondere schwerkraftgetrieben. In einer Auffangeinrichtung 17.9 können verkokte und getrocknete Briketts 6 aufgefangen und zwischengelagert werden.
  • Die Ofenvorrichtung 10 weist beispielsweise vier bis sechs vertikal ausgerichtete, vertikal beladbare Ofenkammern auf, welche jeweils von zwei Heizwänden entlang der yz-Ebene lateral (in der Ansicht der Figur 1A also von rechts und links) beheizt werden. Die Wärmeübertragung erfolgt indirekt über die Heizwände.
  • In Fig. 1C ist schematisch gezeigt, dass der Trockner 15 an mehrere Kammern 11 gekoppelt sein kann. Ebenso kann die Einrichtung zur Kokstrockenkühlung 19 an mehrere Kammern 11 gekoppelt sein.
  • In Fig. 1B ist ein Temperaturverlauf T über die Höhe z angedeutet, wobei hier sechs Phasen hervorgehoben werden. In der Phase I. erfolgt ein Trocknen im Brikett-Trockner, hier schematisch mit linearem Temperaturverlauf angedeutet, welcher Temperaturverlauf wahlweise auch nicht linear sein kann. In der Phase II. wird der Einsatzstoff in die jeweilige Ofenkammer überführt, und dabei zumindest annähernd auf der Endtemperatur der Phase I. gehalten. Hierzu kann das Eintragsystem optional temperiert sein bzw. eine Heizeinrichtung aufweisen. In der Phase III. ist eine erste Verkokungsphase angedeutet, mit vergleichsweise niedrigem Temperaturanstieg bzw. flacher Temperaturrampe. Hierdurch kann eine besonders schonende Erwärmung und ein schonendes Austreiben von Fremdstoffen/Gasbestandteilen erfolgen. In der Phase IV. kann die Temperaturrampe steiler sein, insbesondere da der Einsatzstoff nun bereits einen Großteil von emittierbaren Fremdstoffen emittiert hat. Die Energiezufuhr kann intensiviert werden, ohne den Einsatzstoff zu stark zu stressen. In der Phase V. ist die maximale Endtemperatur beim Verkoken erreicht worden, und es kann ein Abkühlen in der Kokstrockenkühlung erfolgen. Der Temperaturverlauf in Phase IV. und V. ist hier jeweils schematisch linear angedeutet, und kann wahlweise auch nicht linear eingestellt werden, je nach Einsatzfall. In der Phase VI. sind die verkokten Briketts zur Weiterbehandlung in etwaigen nachfolgenden Prozessschritten verfügbar bzw. zugänglich.
  • Insbesondere kann die Aufheizung zunächst auf sehr schonende Weise bei einer Temperaturrampe im Bereich von 0.8 K/min erfolgen, insbesondere monoton steigend ohne Unstetigkeiten bis zu einer Temperatur im Bereich von 320°C bzw. über eine Dauer von bis zu 6h (Phase IV.). Daraufhin kann die Steigung der Temperaturrampe deutlich erhöht werden, insbesondere auf Werte im Bereich von 2.8 K/min, insbesondere monoton steigend ohne Unstetigkeiten bis zu einer Temperatur im Bereich von 1050°C bzw. über eine Dauer von bis zu 5 oder 6h (Phase V.). Der Übergang kann auch kontinuierlich, stetig erfolgen.
  • Wahlweise kann die obere (in Materialflussrichtung erste) Temperaturzone (beispielsweise die oberen, ersten 4m der Ofenkammer, in Materialflussrichtung gesehen) mit der moderateren Temperaturrampe mittels wenigstens eines mäanderförmigen Heizkanals realisiert werden. Wahlweise kann die untere (in Materialflussrichtung zweite) Temperaturzone (beispielsweise die unteren 2m der Ofenkammer) mit der steileren Temperaturrampe mittels wenigstens drei einzeln befeuerten horizontalen Heizkanälen realisiert werden.
  • Fig. 2 zeigt in einer Übersicht den Zusammenhang zwischen einzelnen Anlagekomponenten einer Ofenanordnung 50 bzw. einer Kohlenutzungsanordnung 80. Einsatzstoff/Rohstoff 1 wird einer Anlagenkomponente zum Verpressen/Kompaktieren zugeführt (insbesondere zweistufige Agglomeration), und verlässt diese Anlagenkomponente als Presslinge bzw. Kohlebriketts, insbesondere in Scheiben- bzw. Puck-Form. Nach dem Verkoken liegen dann Koksbriketts 6 vor. Die Kohlenutzungsanordnung 80 umfasst nicht nur wenigstens eine bereits zuvor beschriebene Ofenvorrichtung 10, sondern auch eine Gasevakuieranordnung (Fig. 6) und/oder die Anlagenkomponente zum Kompaktieren. Dabei können die einzelnen Anlagenkomponenten auf geschickte Weise miteinander verbunden werden, insbesondere auch zwecks hoher Energieeffizienz. Insbesondere ist ein Rückführsystem 18 mit wenigstens einer Rückführleitung aus der (jeweiligen) Ofenkammer zurück zum Trockner 15 vorgesehen, so dass Abgas G2 aus einer jeweiligen Ofenkammer 11 auch zum Temperieren des Trockners 15 genutzt werden kann. Rohgas G1 hingegen kann mittels einer Gasevakuieranordnung 30 abgezogen und für eine Weiter-/Wiederverwendung gehandhabt werden.
  • Fig. 3 zeigt Details des Trockners 15. In mehreren Trocknungsebenen bzw. Trocknungskreisläufen 15.6, 15.7, 15.8 sind jeweils Heizelemente 15.4, 15.5 insbesondere Heißgasleitungen auf unterschiedlichen Temperaturen vorgesehen. Die oberen Heizelemente 15.5 sind weniger heiß als die unteren Heizelemente 15.4, und können z.B. durch eine Rückführleitung eines Kreislaufs gebildet sein. In den unteren Heizelementen 15.4 kann z.B. Heißgas eines Heißgaskreislaufs 15a zugeführt werden, auf dem untersten Trocknungsniveau 15.8 insbesondere mit besonders hohem Energiegehalt. Im Brikett-Trockner können insbesondere Temperatur- und Feuchte-Sensoren vorgesehen sein, insbesondere auf wenigstens zwei Niveaus.
  • Die einzelnen Sensoren können Bestandteile einer an eine Steuerungseinrichtung 20 gekoppelten Messeinrichtung 14 sein. Insbesondere können ein oder mehrere Temperatursensoren 14.1, H2O-Sensoren 14.2, und/oder Drucksensoren 14.3 vorgesehen sein, deren Position hier nur schematisch angedeutet ist.
  • Der Trockner 15 umfasst wenigstens ein Reservoir 15.1, insbesondere dimensioniert für kontinuierlichen schwerkraftgetriebenen Betrieb. Eine Heizeinrichtung 15.2 des Reservoirs kann durch die zuvor beschriebenen Leitungen 15.4, 15.5 gebildet sein oder wahlweise weitere Heizelemente umfassen. Die Leitungen sind bevorzugt unterhalb von Dachelementen 15.3 angeordnet, um welche herum die Briketts nach unten rutschen können.
  • Die Trocknungskreisläufe 15.7, 15.8 können jeweils insbesondere zwei Trocknungsebenen 15.6 umfassen, wobei die jeweils obere der beiden Trocknungsebenen 15.6 die kühlere Ebene ist, in welcher eine Absaugung von Trocknungsgas erfolgen kann, welches Wärmeenergie bereits abgegeben hat. Somit weist die Anordnung wenigstens zwei Einleit- und zwei Absaugebenen auf, wobei die Temperatur und Menge an Trocknungsgas auf der jeweiligen Einleitebenen individuell vorgegeben werden kann. Jeder Trocknungskreislauf ist zumindest bezüglich Volumenstrom und Eingangstemperatur des Heißgases regelbar. Eine gleichmäßige Aufteilung der Trocknungsgase über die einzelnen Leitungen bzw. Dächer einer Ebene kann z.B. über Ventile, manuell einstellbare Lochscheiben oder dergleichen erfolgen.
  • Die einzelnen Leitungen oder Dächer können versetzt zueinander angeordnet sein. Ein vertikaler oder diagonaler Abstand zwischen den Leitungen beträgt bevorzugt mindestens Faktor 6 des Durchmessers der Briketts.
  • In Fig. 4A ist eine Heizwand 12 in einer Seitenansicht bzw. in einer Schnittebene yz gezeigt. Drei horizontale Heizkanäle 12.1 erstrecken sich jeweils in einer einzigen Höhenebene und münden jeweils in einen vertikalen Abgaszug (Abzugsleitung) 12.3, und werden jeweils individuell durch einen Brenner 13 befeuert. Im Folgenden wird der Begriff "Zug" ausschließlich für eine vertikal in Förderrichtung der Kohle-/Koksbriketts ausgerichtete Leitung verwendet, insbesondere für Abgasleitungen, also nicht für horizontale Heizkanäle. Eine Brennerachse 13.1 fällt dabei jeweils mit einer Längsachse des jeweiligen Kanals 12.1 zusammen, zumindest annähernd. Über den horizontalen Einebenen-Kanälen erstreckt sich ein mäanderförmiger Heizkanal 12.2 über mehrere Höhen-Ebenen, und weist daher auch eine Vielzahl von Umkehrungen bzw. Umkehrpunkten 12.21 auf. Auch der mäanderförmige Heizkanal 12.2 wird durch einen Brenner 13 befeuert. Dabei ergibt sich ein nach oben abnehmender Temperaturverlauf. Anders ausgedrückt: Der Ofenkammer zugeführte Briketts werden zunächst sehr behutsam temperiert, und weiter unten im Bereich der horizontalen Einebenen-Kanäle 12.1 einer kontinuierlich größer werdenden Energiezufuhr unterzogen.
  • Am jeweiligen Kanal 12.1, 12.2 kann wenigstens ein Beobachtungspunkt 12.22 bzw. Messpunkt für Messsensorik 14 vorgesehen sein, insbesondere auch an den Umkehrpunkten 12.21. Der mäanderförmige Heizkanal 12.2 kann einen oder mehrere Vertikal-Durchlässe 12.5 aufweisen. Die Vertikal-Durchlässe 12.5 erlauben in gewissem Sinne ein Kurzschließen hinsichtlich Energiezufuhr und vertikaler oder horizontaler Energieverteilung. Die Vertikal-Durchlässe 12.5 können z.B. mittels Schiebersteinen 12.9 geschaltet werden (offen, zu, Zwischenpositionen). Hierdurch lässt sich der Verkokungsprozess überwachen, und es kann gezielt Einfluss genommen werden auf den Temperaturverlauf in der Kammer 11. Dabei kann Messsensorik 14.4 auch speziell im Beobachtungspunkt vorgesehen sein. Um den jeweiligen Beobachtungspunkt 12.22 gut zugänglich auszugestalten, kann innerhalb der Heizwandung jeweils ein insbesondere auch manuell zugänglicher Zugangskanal dorthin vorgesehen sein.
  • Die vor den Stirnseiten der Heizwände angeordneten vertikalen Abgaszüge können Verbindungen zu jedem Heizkanalabschnitt des vierten Heizkanals aufweisen, insbesondere um eine zusätzliche Beheizungssteuerung als Funktion des verwendeten Einsatzstoffes zu ermöglichen. Durch in den Heizkanälen optional angeordnete Justierorgane, insbesondere Schiebersteine 12.9, insbesondere ab dem vierten Heizkanal von unten, gibt es die Möglichkeit, das Abgas auch vorher in den Abgaszug oder an bestimmten Horizontalpositionen heißer direkt nach oben abzuleiten. Ein Mäander-Kanal 12.2 kann dadurch an einer oder mehreren Horizontal- oder Vertikalpositionen kurzgeschlossen werden. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Heizkanäle gemäß einem gewünschten, individuell vordefinierbaren Temperaturprofil zu beheizen, sei es in vertikaler oder horizontaler Richtung. Insbesondere können kritische Temperaturbereiche, beispielsweise 350 bis 410°C oder 410° bis 470°C gezielt umgangen werden, oder zumindest auf eine kurze, örtlich kleine Temperaturzone eingegrenzt werden. Das Positionieren der Schiebersteine kann beispielsweise über Regulierschieber an Beobachtungsöffnungen 12.22 erfolgen.
  • Die vertikalen Durchlässe 12.5 können Matrix-förmig über die Heizkanäle verteilt sein, so dass sich eine Vielzahl von Optionen beim Einstellen/Regeln des Energieeintrags in die Ofenkammer realisieren lassen.
  • Weitere Parameter zum Beeinflussen des Temperaturprofils in der Ofenkammer ergeben sich durch Luftzufuhr an den jeweiligen Heizkanälen, und/oder durch Ansteuern/Regeln einzelner Brenner in Abhängigkeit von anderen Brennern. Sprich: Eine Steuerungseinrichtung kann nicht nur mit allen Brennern kommunizieren, sondern auch mit Ventilen oder Klappen zur Luftzufuhr, und/oder mit Ventilen oder Klappen am jeweiligen vertikalen Durchlass oder mit einer Einrichtung zum Verlagern von Steinen zum Öffnen und Schließen eines jeweiligen vertikalen Durchlasses.
  • Dank Beobachtungspunkten 12.22, insbesondre jeweils mit Sensorik 14.4 ausgestattet, ist es möglich, das Temperieren der Ofenkammer zu überwachen und auf vergleichsweise exakte Weise zu optimieren/regeln.
  • In Fig. 4B ist eine Draufsicht auf die xy-Ebene gezeigt. In Fig. 4C ist eine xz-Seitenansicht gezeigt. In Fig. 4C sind bereits Gasauslässe 12.6, 12.7, 12.8 in drei unterschiedlichen Höhenpositionen angedeutet, was in Fig. 6 näher erläutert wird.
  • Für ein optimales Aufheizregime sorgen pro Heizwand jeweils insbesondere mindestens vier externe Brenner 13, die in Richtung der x- oder y-Achse ausgerichtet und abwechselnd gegenüberliegend vor und hinter der Kammer 11 angeordnet sind.
  • Die drei unteren Heizkanäle 12.1 erstrecken sich jeweils in (nur) einer Höhenposition/Höhenebene und werden jeweils separat von einem individuellen Brenner beheizt. Aus den drei unteren Heizkanälen wird Abgas direkt in den sich in vertikaler Richtung erstreckenden Abgaszug 12.3 geleitet. Der von unten gezählt vierte Heizkanal 12.2 erstreckt sich über mehrere Horizontalebenen und wird von einem einzigen oder mehreren Brennern 13 befeuert, dessen Abgas mäanderförmig die über dem ersten Abschnitt liegenden restlichen Abschnitte des vierten Heizkanales durchströmt.
  • Die horizontalen Heizkanäle 12.1 sind insbesondere parallel zueinander und senkrecht zum korrespondierenden vertikalen Abgaszug 12.3 ausgerichtet.
  • Der untere Teil des Ofens wird bevorzugt nicht mehr beheizt und ist für die Ausgarung des Kokses und die Vorkühlung des Kokses vorgesehen (ca. 1m). Dieser Teil kann als Ausstehzone beschrieben werden, welche ein komplettes Durchgaren und vollständiges Ausgasen unterstützen kann, was positiven Einfluss auf die Koksqualität hat.
  • Bezüglich des Rückführsystems 18 lässt sich noch Folgendes erwähnen. Der Brikett-Trockner befindet sich über den Ofenkammern und kann über die (vertikalen) Abgaszüge mit Abgas der jeweiligen Brenner gespeist werden. Dieses Abgas kann als Trocknungsmedium in zwei separaten Trocknungskreisläufen innerhalb des Brikett-Trockners genutzt werden, welche als hier Trockner-Vorstufe und Trockner-Hauptstufe bezeichnet werden. Anders ausgedrückt: Es können zwei Trocknung-Kreisläufe vorgesehen sein, insbesondere jeweils gespeist durch Wärmeenergie von Brennern der Ofenvorrichtung. Beide Kreisläufe können wahlweise auch mit zusätzlichen, externen Brennern bestückt werden, insbesondere zwecks Redundanz oder flexiblerer Einstellmöglichkeiten.
  • Heißes Abgas aus einer primären Wärmeerzeugung (erster Trocknungs-Kreislauf) kann durch wenigstens drei externe Brenner bereitgestellt werden, die insbesondere an drei unten an der jeweiligen Ofenkammer angeordneten horizontalen Heizkanälen angeschlossen sind. Heißes Abgas aus einer sekundären Wärmeerzeugung (zweiter Trocknungs-Kreislauf) kann durch wenigstens einen externen Brenner bereitgestellt werden, der an einem über den horizontalen Heizkanälen liegenden mäanderförmigen Heizkanal angeschlossen ist.
  • Fig. 5 zeigt einzelne Komponenten einer unterhalb der Ofenkammer 11 angeordneten Trockenkühleinrichtung 19. Mittels einer Pumpe 19.1 und einem Wärmetauscher 19.3 wird ein Gaskreislauf 19.5 betrieben, in welchem die verkokten Briketts 6 im Gegenstrom in einer Kavität 19.7 gekühlt werden, wobei das Gas durch wenigstens einen Einlass 19.9 in die Kavität geleitet wird und durch wenigstens einen Auslass 19.8 wieder evakuiert wird. Der Auslass ist knapp unterhalb der Ofenkammer 11 angeordnet und demgegenüber durch Leitbleche oder hervorstehende Wandungen abgeschottet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Briketts aus der Ofenkammer 11 zuerst von bereits recht stark erwärmtem Kühlgas umströmt werden.
  • Hierdurch kann also auch ein schonendes Abkühlen erfolgen. Abermals wird der (Temperatur-)Stress der Briketts minimiert. Gleichwohl kann das Kühlen auf recht effektive Weise erfolgen.
  • Zentrisch innerhalb der Kavität 19.7 ist wenigstens ein strömungshemmendes Dach bzw. eine Gasumleiteinheit 19.6 angeordnet. Damit lässt sich das Strömungsprofil einstellen. Insbesondere kann vermieden werden, dass sich im Zentrum der Kavität 19.7 ein Haupt-Energie- bzw. Massentransport ausbildet.
  • Als Besonderheit des Vertikalkammerofens kann genannt werden, dass die Kokstrockenkühlung "passgenau" unter der Ofenkammer angeordnet ist. Die Kavität der Trockenkühleinrichtung kann also das gleiche Querschnittsprofil aufweisen wie die Ofenkammer. Dies begünstigt eine direkte, schwerkraftgetriebene Förderung der Briketts und kann den Konti-Betrieb vereinfachen. Der Übergang ist insbesondere nahtlos, indem zwischen Ofenkammer und Trockenkühleinrichtung keine physische Trennung vorgesehen ist.
  • Wenigstens ein in radialer Richtung insbesondere mittig angeordnetes Dach bzw. eine Gasumleiteinheit 19.6 kann sicherstellen, dass das Kühlgas in radialer Richtung homogen aufgeteilt wird und insbesondere auch auf homogene Weise zu den Auslässen 19.8 geleitet wird.
  • Fig. 6 zeigt eine Ofenanordnung 50 umfassend eine Gasevakuieranordnung 30 mit einer oder mehreren Gasabzugsleitungen 31 für eine erste Höhenposition, welche über eine Kupplung bzw. einen Anschluss 31.1 an die jeweilige Ofenkammer 11 kuppelbar sind. Ferner sind eine oder mehrere Gasabzugsleitungen 33 für wenigstens eine weitere Höhenposition vorgesehen, hier für eine zweite und eine dritte Höhenposition, ebenfalls jeweils umfassend eine Kupplung 33.1. Ferner sind mehrere Mischer 35.1 und wenigstens eine Pumpe 35.2 zur weiteren Handhabung der evakuierten Gase vorgesehen. An der jeweiligen Ofenkammer 11 sind korrespondierende Gasauslässe bzw. Anschlüsse 12.6, 12.7, 12.8 jeweils in der entsprechenden Höhenposition vorgesehen.
  • Das Rohgas kann dabei auf wenigstens drei Höhenebenen abgesaugt werden, jeweils individuell je Ofenkammer: über ein Steigrohr in der Ofendecke (oberste Höhenposition), durch einen oder mehrere auf einer vordefinierten Höhenposition der Ofenkammer angeordnete Anschlüsse und weiter durch einen oder mehrere vertikale Abgaszüge, insbesondere innerhalb der jeweiligen Heizwand (mittlere Höhenposition), und ferner durch einen oder mehrere auf einer vordefinierten Höhenposition der Ofenkammer angeordnete Anschlüsse und weiter durch einen oder mehrere vertikale Abgaszüge, insbesondere innerhalb der Heizwand (unterste Höhenposition).
  • Das abgezogene Rohgas kann abgekühlt und über getrennte/separate Rohgassammelleitungen gesammelt und dann in einer oder mehreren Rohgassammelleitungen zusammengeführt werden. Es hat sich gezeigt, dass bei einer direkten Rohgasabsaugung (insbesondere unmittelbar stromab hinter einer Schleuseneinrichtung des Brikett-Eintragsystems) das Risiko eines Rohgasübertrittes aus der Ofenkammer in den Vortrockner verringert werden kann, insbesondere aufgrund des hier entstehenden Unterdruckes. Dies kann die Qualität weiter steigern.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Einsatzstoff/Rohstoff
    1.1
    Pellet, insbesondere hergestellt mittels Lochscheibenwalzenmühle
    2
    Verkokungs-Hilfsstoff
    3
    Bindemittel
    4
    Brikettstrang
    5
    Pressling oder Kohlebrikett, insbesondere in Scheiben- bzw. Puck-Form
    6
    Pressling oder Koksbrikett, insbesondere in Scheiben- bzw. Puck-Form
    10
    Ofenvorrichtung, insbesondere Koksofen
    10.1
    Zuführeinheit
    11
    Ofenkammer
    12
    Heizwand
    12.1
    horizontaler Heizkanal in einer einzigen Ebene
    12.2
    mäanderförmiger Heizkanal über mehrere Ebenen
    12.21
    Umkehrung bzw. Umkehrpunkt
    12.22
    Beobachtungspunkt bzw. Messpunkt für Messsensorik
    12.3
    vertikaler Abgaszug (Abzugsleitung)
    12.5
    Vertikal-Durchlass
    12.6
    Gasauslass bzw. Anschluss in erster Höhenposition
    12.7
    Gasauslass bzw. Anschluss in weiterer (zweiter) Höhenposition
    12.8
    Gasauslass bzw. Anschluss in weiterer (dritter) Höhenposition
    12.9
    Schieberstein
    13
    Brenner
    13.1
    Brennerachse
    14
    Messeinrichtung, insbesondere mit Temperatur- und/oder H2O-Sensor
    14.1
    Temperatursensor
    14.2
    H2O-Sensor
    14.3
    Drucksensor
    14.4
    Messsensorik speziell im Beobachtungspunkt
    15
    Brikett-Trockner, insbesondere mit Dächertrocknereinheit
    15a
    Trocknereinheit mit Heißgaskreislauf, insbesondere Dächertrocknereinheit
    15.1
    Reservoir, insbesondere dimensioniert für kontinuierlichen Betrieb
    15.2
    Heizeinrichtung für Reservoir
    15.3
    Dachelement
    15.4
    Heizelement, insbesondere Leitung/Heißgasleitung mit erster Temperatur
    15.5
    Heizelement, insbesondere Leitung/Heißgasleitung mit zweiter Temperatur
    15.6
    Trocknungsebene
    15.7
    erster Trocknungskreislauf
    15.8
    weiterer (zweiter) Trocknungskreislauf
    16
    Eintragsystem
    16.1
    Schleuseneinrichtung
    17
    Austragsystem
    17.1
    Schleuseneinrichtung
    17.9
    Auffangeinrichtung
    18
    Rückführsystem mit wenigstens einer Rückführleitung für Gas aus der Ofenkammer
    19
    Einrichtung zur Kokstrockenkühlung bzw. Trockenkühleinrichtung
    19.1
    Pumpe
    19.3
    Wärmetauscher
    19.5
    Leitungssystem, insbesondere Kreislauf
    19.6
    Dach bzw. Gasumleiteinheit
    19.7
    Kavität
    19.8
    Auslass
    19.9
    Einlass
    20
    Steuerungseinrichtung
    30
    Gasevakuieranordnung
    31
    Gasabzugsleitung für erste Höhenposition
    31.1
    Kupplung bzw. Anschluss
    33
    Gasabzugsleitung für wenigstens eine weitere Höhenposition
    33.1
    Kupplung bzw. Anschluss
    35.1
    Mischer
    35.2
    Pumpe
    50
    Ofenanordnung
    80
    Kohlenutzungsanordnung
    G1
    Rohgas
    G2
    Abgas

Claims (21)

  1. Ofenvorrichtung (10) mit wenigstens einer vertikalen Ofenkammer (11), insbesondere Koksofen, zur Herstellung von Koks aus wenigstens einem festen Einsatzstoff, insbesondere aus der Gruppe: Braunkohle, schwachbackende Steinkohle, Biomasse, Petrolkoks, Petrolkohle; umfassend wenigstens einen zum Temperieren von aus dem Einsatzstoff erstellten Briketts eingerichteten Brikett-Trockner (15) sowie wenigstens eine an den Brikett-Trockner gekoppelte Ofenkammer (11) mit Heizwänden (12) sowie an der Ofenkammer (11) angeordneten Brennern (13); dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einer Seite der Ofenkammer in wenigstens einer der Heizwände in einer unteren Hälfte oder einem unteren Drittel wenigstens ein horizontaler Heizkanal (12.1), welcher als horizontaler Einebenen-Heizkanal (12.1) ausgebildet ist, und darüber zumindest in einer oberen Hälfte oder einem mittleren Drittel ein sich mäanderförmig in mehreren Höhenebenen erstreckender Heizkanal (12.2) ausgebildet sind, welche Heizkanäle jeweils individuell durch wenigstens einen der Brenner (13) befeuert sind, und wobei der wenigstens eine horizontale Einebenen-Heizkanal (12.1) in einem vertikalen Abgaszug (12.3) mündet.
  2. Ofenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei auf wenigstens einer Seite der Ofenkammer (11) in wenigstens einer der Heizwände mehrere horizontale Heizkanäle (12.1) ausgebildet sind, welche jeweils individuell durch die Brenner (13) befeuert sind, insbesondere wenigstens drei horizontale Heizkanäle.
  3. Ofenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vertikale Abgaszug (12.3) Verbindungen zu jedem Heizkanalabschnitt des mäanderförmigen Heizkanals (12.2) aufweist.
  4. Ofenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mäanderförmige Heizkanal Umkehrpunkte (12.21) mit Beobachtungsstellen (12.22) mit daran angeordneten oder dort messenden Sensoren aufweist, insbesondere Temperatursensoren; und/oder wobei der mäanderförmige Heizkanal wenigstens einen Umkehrpunkt (12.21) aufweist, an welchem eine insbesondere mittels eines Regulierschiebers von außen bedienbare, dicht abschließende Beobachtungsstelle (12.22) angeordnet ist; und/oder wobei an wenigstens einem der Heizkanäle, insbesondere an einem Umkehrpunkt (12.21), wenigstens eine Beobachtungsstelle mit einem Regulierschieber für Schiebersteine (12.9) und/oder mit Messsensorik (14) angeordnet ist; und/oder wobei an wenigstens einen der Heizkanäle, insbesondere an den mäanderförmigen Heizkanal, ein manuell zugänglicher Zugangskanal für einen Regulierschieber gekoppelt ist.
  5. Ofenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mäanderförmige Heizkanal einen oder mehrere vertikale Durchlässe (12.5) aufweist; und/oder wobei der mäanderförmige Heizkanal eingerichtet ist, an einer oder mehreren Horizontal- oder Vertikalpositionen kurzgeschlossen zu sein/werden, insbesondere durch Freigeben oder Blockieren von vertikalen Durchlässen; und/oder wobei der mäanderförmige Heizkanal einen oder mehrere vertikale Durchlässe (12.5) aufweist, an welchen jeweils wenigstens ein Justierorgan, insbesondere ein von außen betätigbarer Schieberstein (12.9) angeordnet ist.
  6. Ofenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Brikett-Trockner eine Heizeinrichtung (15.2) und ein damit beheizbares Brikett-Reservoir (15.1) aufweist, wobei der Brikett-Trockner eingerichtet ist zum Einstellen einer in Förderrichtung der Briketts ansteigenden Temperatur im Brikett-Reservoir, insbesondere wenigstens zwei oder drei Temperaturniveaus im Bereich von 60 bis 200°C; und/oder wobei der Brikett-Trockner wenigstens eine Trocknereinheit (15a), insbesondere Dächertrocknereinheit aufweist, welche einen Heißgaskreislauf zum Einbringen von Wärmeenergie in die Briketts aufweist.
  7. Ofenvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Brikett-Reservoir (15.1) in Abhängigkeit von im Brikett-Reservoir messbaren Messwerten aus der Gruppe zumindest umfassend: Temperatur, Feuchte; zum Trocknen der Briketts auf wenigstens zwei unterschiedliche Temperaturniveaus geregelt beheizbar ist, insbesondere einem ersten Temperaturniveau zwischen 60 und 105°C, und einem zweiten Temperaturniveau zwischen 105 und 200°C; und/oder zum geregelten Trocknen der Briketts auf minimale Feuchtewerte von bis zu maximal 1 bis 5Ma%, insbesondere 2 bis 4Ma% am Ausgang des Brikett-Trockners beheizbar ist.
  8. Ofenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ofenvorrichtung stromab von der Ofenkammer eine Einrichtung zur Kokstrockenkühlung (19) aufweist, welche wenigstens einen Einlass (19.9) und wenigstens einen Auslass (19.8) für Kühlgas, insbesondere kühlendes Inertgas aufweist.
  9. Ofenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Ofenkammer (11) in wenigstens drei unterschiedlichen Höhenpositionen jeweils wenigstens ein Gasauslass (12.6, 12.7, 12.8) für eine Gasabzugsleitung angeordnet ist, die Höhenpositionen insbesondere umfassend eine zumindest annähernd mittig auf halber Höhe der Ofenkammer angeordnete Höhenposition.
  10. Ofenvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine von einem Boden einer/der Ofenkammer gesehen erste der Höhenpositionen in einem Abstand von 1 bis 3m, insbesondere 1.5 bis 2.5m zu einer zweiten der Höhenpositionen angeordnet ist, und/oder wobei die erste Höhenposition in einem Abstand von 3 bis 6m, insbesondere 4 bis 5m zu einer dritten der Höhenpositionen angeordnet ist, und/oder wobei die zweite Höhenposition in einem Abstand von 1 bis 3m, insbesondere 1.5 bis 2.5m zur dritten Höhenposition angeordnet ist, und/oder wobei die erste Höhenposition in einem Abstand von 0 bis 2m, insbesondere 1m vom Boden und/oder die zweite Höhenposition in einem Abstand von 0 bis 0.5m in Bezug auf die Mitte und/oder die dritte Höhenposition in einem Abstand von 0 bis 2m, insbesondere 1m vom Kopf der Ofenkammer angeordnet ist.
  11. Verfahren zur Herstellung von Koks aus wenigstens einem festen Einsatzstoff insbesondere aus der Gruppe: Braunkohle, schwachbackende Steinkohle, Biomasse, Petrolkoks, Petrolkohle; welcher Einsatzstoff in Form von Briketts bereitgestellt wird und einer vertikalen Ofenkammer (11) insbesondere eines Koksofens, insbesondere einer Ofenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zugeführt wird;
    dadurch gekennzeichnet, dass die Briketts nach einer Trocknung in einem Brikett-Trockner (15) gemäß deren Vorschub kontinuierlich stärker durch Temperierung indirekt von außen in der Ofenkammer (11) erwärmt werden, indem in wenigstens einer Heizwand (12) der Ofenkammer (11) in einer unteren Hälfte wenigstens ein als horizontaler Einebenen-Heizkanal (12.1) ausgebildeter horizontaler Heizkanal (12.1) und darüber ein sich mäanderförmig in mehreren Höhenebenen erstreckender Heizkanal (12.2), welche Heizkanäle jeweils individuell durch wenigstens einen an der Ofenkammer (11) angeordneten Brenner (13) befeuert werden, und wobei aus einem vertikalen Abgaszug (12.3), in welchen der horizontale Einebenen-Heizkanal (12.1) mündet, Gas abgenommen wird .
  12. Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, wobei in der Ofenkammer (11) unterschiedlich steile Temperaturrampen eingestellt werden, insbesondere eine erste Temperaturrampe mit einer Steigung im Bereich von 0.7 bis 1K/min und eine zweite Temperaturrampe mit einer Steigung im Bereich von 2.5 bis 3.5K/min, insbesondere an einer Grenztemperatur zwischen den Rampen im Bereich von 300 bis 350°C, insbesondere nach einer Dauer von 5 bis 7h, insbesondere ausschließlich durch indirekte Temperierung einerseits mittels des mäanderförmigen Heizkanals und andererseits mittels des wenigstens einen horizontalen Heizkanales.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Briketts in einem Brikett-Trockner (15) entlang einer vordefinierbaren ersten Temperaturrampe getrocknet und die Briketts zu Koksbriketts in der Ofenkammer (11) entlang wenigstens einer vordefinierbaren zweiten Temperaturrampe verkokst werden, wobei die zweite Temperaturrampe durch den mäanderförmigen Heizkanal (12.2) und wahlweise auch durch den wenigstens einen horizontalen Heizkanal (12.1) eingestellt wird, und wobei zum Einstellen der zweiten Temperaturrampe an wenigstens drei über mindestens die halbe Höhe der Ofenkammer verteilten Höhenpositionen der Ofenkammer (11) Gas evakuiert wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei im mäanderförmigen Heizkanal in Umkehrpunkten (12.21) mit Beobachtungsstellen (12.22) eine Messung erfolgt, insbesondere eine Temperaturmessung; und/oder wobei im mäanderförmigen Heizkanal in wenigstens einem Umkehrpunkt (12.21) eine Regulierung erfolgt, insbesondere mittels eines Regulierschiebers von außen; und/oder wobei an wenigstens einem der Heizkanäle, insbesondere an einem Umkehrpunkt (12.21), wenigstens eine Messung erfolgt und/oder wenigstens eine Regulierung mittels Schiebersteinen (12.9) erfolgt.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei an einem oder mehreren vertikalen Durchlässen (12.5) des mäanderförmigen Heizkanals ein Kurzschluss oder Bypass erfolgt, insbesondere durch Freigeben oder Blockieren der vertikalen Durchlässe; und/oder wobei an einem oder mehreren vertikalen Durchlässen (12.5) des mäanderförmigen Heizkanals jeweils wenigstens ein Justierorgan zur Regulierung angeordnet wird, insbesondere ein von außen betätigbarer Schieberstein (12.9).
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Briketts zunächst einem Brikett-Trockner (15) zugeführt werden, darin gemäß einer vordefinierten Temperaturkurve kontinuierlich gemäß dem Vorschub der Briketts getrocknet werden, insbesondere auf wenigstens zwei oder drei Temperaturniveaus im Bereich von 60 bis 200°C, und daraufhin der Ofenkammer (11) zugeführt werden, und wobei die Briketts im Brikett-Trockner (15) auf einen Wassergehalt von weniger als 5Ma% getrocknet werden, bevor die Briketts der Ofenkammer (11) zugeführt werden; und/oder wobei die Erwärmung der Briketts im Brikett-Trockner (15) bei Temperaturkurven von 0.4 bis 2K/min, insbesondere bei 0.8K/min erfolgt; und/oder wobei die Erwärmung der Briketts in der Ofenkammer (11) bei Temperaturkurven von 0.5 bis 5K/min, insbesondere maximal 2 bis 3K/min erfolgt; und/oder wobei die Briketts in der Ofenkammer über eine Dauer von 4 bis 15h, insbesondere 6 bis 9h erwärmt werden; und/oder wobei die Briketts von Ausgangstemperaturen zwischen 100 und 200°C oder zwischen 120 und 180°C, insbesondere von 150°C auf Endtemperaturen größer 900°C, insbesondere zwischen 900 und 1100°C in der Ofenkammer erwärmt werden.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Briketts vorgetrocknet mit einem Wassergehalt von 10 bis 12Ma% für den Brikett-Trockner (15) bereitgestellt werden, und daraufhin eine Trocknung auf weniger als 5Ma% erfolgt, bevor die Briketts der Ofenkammer (11) zugeführt werden.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei der Einsatzstoff oder die zugeführten Briketts Braunkohle mit flüchtigen Kohlebestandteilen >=45Ma% und Wassergehalten >35Ma% aufweisen oder daraus bestehen; und/oder wobei der Einsatzstoff oder die Briketts schwachbackende Steinkohlen mit flüchtigen Bestandteilen im Bereich von 28 bis 45Ma% oder 12 bis 22Ma% aufweisen oder daraus bestehen.
  19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei aus der Ofenkammer an wenigstens drei unterschiedlichen Höhenpositionen Gas selektiv abgezogen/evakuiert wird.
  20. Verwendung einer Ofenvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Einsatzstoff aus der Gruppe: Braunkohle, schwachbackende Steinkohle, Biomasse, Petrolkoks, Petrolkohle; in einem Vertikalkammerofen mit wenigstens einer vertikalen Ofenkammer (11), zum Verkoken des Einsatzstoffes zu Koks mit den folgenden Eigenschaften: fester Kohlenstoffanteil Cfix von größer 55Ma%, und/oder Koksreaktivitätsindex CRI von kleiner 24Ma% und Festigkeitsindex nach Reaktion CSR von größer 65Ma%; entlang wenigstens zweier Temperaturrampen umfassend wenigstens eine Temperaturrampe in einem stromauf von der Ofenkammer (11) angeordneten Brikett-Trockner (15) und wenigstens eine Temperaturrampe in der Ofenkammer (11) geregelt temperiert wird, wobei die Temperaturrampe in der Ofenkammer durch den mäanderförmigen Heizkanal (12.2) und wahlweise auch durch den wenigstens einen horizontalen Heizkanal (12.1) eingestellt wird, bevorzugt entlang wenigstens dreier Temperaturrampen umfassend wenigstens zwei Temperaturrampen ansteigender Steigung in der Ofenkammer (11).
  21. Ofenanordnung (50) zur Herstellung von Briketts, umfassend eine Ofenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 sowie eine Gasevakuieranordnung (30), welche Gasevakuieranordnung (30) mittels wenigstens drei Gasabzugsleitungen (31, 33) in wenigstens drei Höhenpositionen an wenigstens eine Ofenkammer (11) der Ofenvorrichtung gekuppelt ist.
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