WO1991009094A1

WO1991009094A1 - Verfahren und vorrichtung zur kokstrockenkühlung

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Publication number: WO1991009094A1
Application number: PCT/EP1990/002160
Authority: WO
Inventors: Horst Dungs; Robert Hoffmann; Karl-Heinz Wollenhaupt; Hans BÖNTE; Petr Kaiser; Ulrich Kochanski; Günter Meyer; Ernst Brockmeyer; Bernhard Heinrichs
Original assignee: Still Otto Gmbh; Didier Ofu Engineering Gmbh; Krupp Koppers Gmbh
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1990-12-12
Publication date: 1991-06-27
Also published as: DE3941453C1; EP0505396A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und zugehörige Vorrichtungen zur Kokstrockenkühlung in eine Kühlkammer mit Hilfe von einem Gegenstrom geführten Kreislaufgas. Erfindungsgemäß soll die Geschwindigkeit des aus dem heißen Koks austretenden Kühlgases so eingestellt werden, daß die Korngröße der mitgerissenen Koksstaubpartikel « 3 mm ist und daß beim Eintritt des heißen Kühlgases in den Abhitzekessel die Korngröße der mitgerissenen Koksstäube « 1 mm betragen. Die Vorrichtung enthält folgende Merkmale: (a) Vorkammer (1) und Kühlkammer (2) besitzen einen runden, etwa gleich großen Querschnitt; (b) Vorkammer (1) und Kühlkammer (2) sind von einem zylindrischen äußeren Mantel (6, 7) aus Metall umgeben; (c) die zylindrischen Mäntel (6, 7) von Vorkammer (1) und Kühlkammer (2) sind als eine gemeinsame selbsttragende Stützkonstruktion ausgebildet; (d) die gemeinsame Stützkonstruktion besitzt am oberen Ende der Vorkammer eine vorzugsweise als Wassertassendichtung ausgebildete Dehnungsausgleichsvorrichtung; (e) an den metallischen Außenwänden von Vorkammer (1) und Kühlkammer (2) ist eine Innenauskleidung (8) aus feuerfestem Material aufgehängt und/oder abgestützt. Daneben soll insbesondere die Decke der Kühlkammer (2) derart schräg angeordnet sein, daß sie zum Heißgaskanal (11) ansteigt, um so den Querschnitt des Gasringkanales oberhalb der Koksböschung soweit zu erhöhen, daß die Geschwindigkeit der heißen Kühlgase über den Umfang nahezu gleich bleibt.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Kokstrockenkuhlung

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kokstrocken¬ kuhlung gemäß Oberbegriff des ersten Anspruches und eine Vor¬ richtung gemäß Oberbegriff der Ansprüche 3 oder 4.

Aus der EP-PS 0 180 777 ist ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zur Kokstrockenkuhlung bekannt. Hierbei sind Vorkammer und Kühlkammer mit einem zylindrischen Oberteil und konischer Verjüngung im unteren Auslauf versehen. Vorkammer und Kühlkammer sollen dabei als zwei statisch voneinander un¬ abhängige Bunker ausgeführt werden, die mittels eines Kompen- sators am unteren Ende des Vorkammerauslaufes gasdicht mitein¬ ander verbunden sind und von einer gemeinsamen oder getrennten Gerüstkonstruktion gehalten werden.

Beim Abzug der Heißgase aus der Kühlkammer ist man bisher be¬ müht, die Austrittsgeschwindigkeit des Heißgases aus der Koks- schüttung möglichst gering zu halten, damit nur wenig Kokε- stäube mitgerissen werden, die in den nachfolgenden Anlagen abzutrennen sind. Bei höheren Durσhsatzleistungen führen die geforderten geringen Geschwindigkeiten aber zu einer erhebli¬ chen Verteuerung der Konstruktion.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein verbessertes gattungsge¬ mäßes Verfahren und eine geeignete Vorrichtung vorzuschlagen, die insbesondere einfache Maßnahmen zum Ausgleich von Tempera- - X -

turdehnungen enthält.

Zur Losung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß das Verfahren gemäß Anspruch 1 und die Merkmale der Vorrichtungen nach den Ansprüchen 3 oder 4 vorgeschlagen. Die Ansprüche 2 sowie 5 bis 14 enthalten sinnvolle ergänzende Maßnahmen bzw. Ausführungs¬ formen dazu.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bewußt in Kauf genom¬ men, daß Kokspartikel mit einer Korngröße bis zu 3 mm von dem heißen Kühlgas zunächst mitgerissen werden. Spätestens bis zum Eintritt des heißen Kühlgases in den Abhitzekessel werden dann erfindungsgemäß die Kokskörner mit einer Korngröße > 1 mm ab¬ getrennt, um einen erhöhten Verschleiß im Abhitzekessel zu vermeiden. Erfindungsgemäß hat es sich als günstig erwiesen, im Heißgaszuführungskanal zum Grobstaubabscheider eine Ge¬ schwindigkeit von 20 bis 25 m/sec zuzulassen, die dann bis zur abführenden Leitung des Grobstaubabscheiders auf maximal 10 m/sec, bevorzugt 5 bis 8 m/sec, verringert wird.

Die Kokspartikel mit einer Korngröße von 1 bis 3 mm werden zweckmäßig in einem Grobstaubabscheider, in dem die Strömungs¬ richtung von zunächst oben nach unten umgekehrt wird in von unten nach oben, abgeschieden.

Insbesondere zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vor¬ richtung zur Kokstrockenkuhlung gemäß Anspruch 3 vorgeschla¬ gen. Hierbei besitzen Vorkammer und Kühlkammer einen runden, etwa gleich großen Querschnitt und sind von einem zylindri¬ schen äußeren Mantel aus Metall umgeben, der als gemeinsame, selbsttragende Stützkonstruktion ausgebildet ist und an dem eine Innenauskleidung aus feuerfestem Material aufgehängt bzw. abgestützt ist. Die gesamte Konstruktion ist auf dem Betonsok- kel abgestützt und besitzt nur eine Ausdehnungsmöglichkeit nach oben, wobei am oberen Ende der Vorkammer eine, vorzugs¬ weise als Wassertassendichtung ausgebildete, Dehnungsaus¬ vorrichtung angeordnet ist. Nach Anspruch 8 sind außerdem in der feuerfesten Innenauskleidung von Vorkammer und Kühlkammer über der Hohe in bestimmten Abständen Dehnfugen angeordnet.

Zwischen Eintrittsöffnung des heißen Kokses in die Vorkammer und Austrittscffnung des kalten Kokses an der Austrittsschleu¬ se ist insgesamt ein gasdichter metallischer Mantel vorgese¬ hen. Es kann vor allem auf eine Gleitfuge oder einen Kompensa- tor am Übergang Vorkammer zur Kühlkammer verzichtet werden, sämtliche Dehnungsänderungen zwischen der Kokstrockenkühlein- richtung, bestehend aus Vorkammer und Kühlkammer, und den äußeren Bedienungsbühnen bzw. dem Krangerüst und der oberen waagerechten Fahrbühne für den Heißkokskübel werden erfin¬ dungsgemäß an der Wassertaεsendichtung an der oberen Ein¬ trittsöffnung der Vorkammer ausgeglichen.

Durch die Verwendung einer Kokstrockenkühleinrichtung mit run¬ der Vorkammer und Kühlkammer und konisch verengtem Auslauf aus der Vorkammer bildet sich die Koksoberfläche in der Vorkammer bei der Normalfahrweise in Folge eines gewissen Kernflusses als Mulde aus, in die der heiße Koks beim diskontinuierlichen Entleeren des Kokskübels fällt. Hierbei kommt es zu keiner nennenswerten Koksentmisσhung. Auf die Installation eines Verdrängerkörpers an der Kokseintrittsöffnung der Vorkammer, wie er bei Vorkammern ohne konisch verengten Auslauf üblich ist, kann verzichtet werden.

Durch das Einziehen der Vorkammer am unteren Ende bilden sich in der eigentlichen Vorkammer vergleichsweise große Koksober¬ flächen, an denen das heiße Kühlgas mit relativ geringer Ge¬ schwindigkeit und bei einseitigem Heißgasabzug sehr gleichmä¬ ßig abgezogen wird.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, daß ein Mitreißen von Kokskornern mit einer maximalen Korngröße von 3 mm bewußt in Kauf genommen wird, ist es bei den vorhandenen Abzugsquer- schnitten möglich, eine relativ große Kühlgasmenge im 'Kreis¬ lauf zu führen und für eine schnelle Kokskühlung zu sorgen. Im - -

Gegensatz zu den bisher üblichen runden Kokstrockenkuhlein- richtungen mit selbsttragenden, sehr dicken gemauerten Außen¬ wänden hat die feuerfeste Innenauskleidung nur etwa 30 bis 50 % der Dicke der bisherigen Außenwände. Außerdem lassen sich bei den an der metallischen Außenwand aufgehängten feuerfesten Platten auf einfache Weise auch kleinere Bereiche schnell aus¬ wechseln. Es läßt sich hierzu insbesondere eine Wandkonstruk¬ tion verwirklichen, wie sie in der DE-OS 39 09 340 beschrieben ist.

Erfindungsgemäß können Vorkammer und Kühlkammer in einem in vertikaler Richtung vom Betonfundament bis zur Einfüllöffnung der Vorkammer sich erstreckenden zylindrischen Metallmantel angeordnet sein, der die selbsttragende Stützkonstruktion bil¬ det und im Bereich des Vorkammerauslaufes am gesamten Umfang gleichmäßig verteilt Kühlöffnungen aufweist. Alternativ ist es auch möglich, für den Vorkammer- und Kühlkammerbereich je einen zylindrischen Mantel zu verwenden, der im Bereich des Vorkammerauslaufes durch eine gesonderte Stützkonstruktion verbunden ist.

Zur Vergleichmäßigung des Kühlgasabzuges und zur Verringerung des Druckverlustes sind insbesondere die Merkmale der Ansprü¬ che 4 und 9 vorgesehen, wonach die Decke der Kühlkammer und damit der Querschnitt des Gasringkanales oberhalb der Koks¬ böschung zum Heißgaskanal hin ansteigt und sich der Abzugs- σuerschnitt für das Heißgas am oberen Ende der Kühlkammer über den gesamten oder nahezu gesamten Kühlkammerinnendurchmesser erstreckt. Dabei ist es auch möglich, den anschließenden Heiß¬ gaskanal in mehrere Einzelkanäle mit eigenen Kompensatoren aufzuteilen. Dadurch ist die Abstützung der Dekkenbereiche we¬ gen der geringeren Spannweite einfacher und es können kleinere und preiswertere Kompensatoren verwendet werden. Die Konstruk¬ tion der runden Vorkammer und Kühlkammer wird durch die Merk¬ male der Ansprüche 12 bis 14 besonders vorteilhaft gestaltet. Durch den Neigungswinkel des Vorkammerauslaufes von mehr als 45 , vorzugsweise 55 , wird neben dem geringen Verschleiß der bereits oben erwähnte Kernfluß des Kokses beim Auslauf in den Kühlschacht bewirkt. Dieser Kernfluß ist insbesondere günstig für eine gleichmäßige Kornverteilung des Kokses in der Kühl¬ kammer. Dazu ist es auch günstig, daß die Koksausläufe von Vorkammer und Kühlkammer im wesentlichen denselben Neigungs¬ winkel besitzen.

Zur Verringerung der Menge des umzuwälzenden Kühlgases können nach Anspruch 11 auch in der Kühlkammer oberhalb des Koks¬ schüttkegels Strahlungskühlflächen angeordnet sein.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren 1 bis 4 bei¬ spielsweise näher erläutert.

- In den Figuren 1, 2 und 4 ist teilweise im Schnitt, teilwei¬ se in der Ansicht die erfindungsgemäße Trockenkühleinrichtung dargestellt.

- Figur 3 zeigt teilweise einen waagerechten Schnitt durch die Kühlkammer im Bereich des Heißgasabzuges und teilweise in der Draufsicht die Deckenkonstruktion von Vorkammer und Kühlkam¬ mer.

In den Figuren ist mit (1) die Vorkammer mit dem Kokseinlaß (3) und dem Koksauslauf (4) und mit (2) die Kühlkammer mit dem Koksauslaß (5) bezeichnet. Der äußere metallische Mantel ist bei der Vorkammer (1) mit (6) und bei der Kühlkammer (2) mit (7) bezeichnet. Zwischen diesen beiden befindet sich im Be¬ reich des Vorkammerauslaufes die Stützkonstruktion (9), die zweckmäßigerweise aus einer Fachwerkkonstruktion besteht. An den äußeren metallischen Tragkonstruktionen ist die Innenaus¬ kleidung (8) aus feuerfestem Material in geeigneter Weise be¬ festigt. Im Bereich der Decken von Vorkammer und Kühlkammer ist diese Innenauskleidung (8) an den Tragkonstruktionen (15) und (16) aufgehängt. Im Bereich des Vorkammerauslaufes, der einen Neigungswinkel c von 55° besitzt, ist die feuerfeste Auskleidung auf der äußeren konisch eingezogenen Metallwand abgestützt. Die selbsttragende äußere Stützkonstruktion, die aus den Mänteln (6) und (7) sowie der zwischengeschalteten Stützkonstruktion (9) besteht, ist auf dem Betonfundament (13) abgestützt und besitzt eine einheitliche Dehnrichtung nach oben hin, so daß Dehnungsunterschiede zwischen der oberen Kranfahrebene und der Kokstrockenkühleinrichtung im Bereich des Kokseinlasses (3) z. B. mit Hilfe einer nicht dargestell¬ ten Wassertassendichtung ausgeglichen werden. Das u. a. über die Kühlgaszugabe (14) in die Kühlkammer (2) eingeleitete Kühlgas wird am oberen Ende über den Abzugsguerschnitt (10), die Kompensatoren (12), die Heißkanäle (11) in den Grobstaub¬ abscheider (19) und von dort in den Abhitzekessel (22) gelei¬ tet.

Wie in Figur 3 dargestellt, entspricht die Breite des Abzugs¬ querschnittes (10) etwa dem Kühlkammerinnendurchmesser. Im An¬ schluß daran findet eine Aufteilung in zwei nebeneinander lie¬ gende Heißgaskanäle (11) statt, die über eine Zwischenwand (23) voneinander getrennt sind. Damit ist die Spannweite der Decke des Heißgaskanales (11) erheblich verringert und auch die Kompensatoren (12) sind kleiner und besitzen einen etwa quadratischen Querschnitt.

In der Figur 2 ist im Gegensatz zur Figur 1 eine veränderte selbsttragende Stützkonstruktion dargestellt. Hierbei ist für die Vorkammer und die Kühlkammer (2) ein gemeinsamer äußerer zylindrischer Mantel (20) vorgesehen, der sich vom unteren Be¬ tonfundament (13) bis zur Oberkante der Vorkammer erstreckt. Im Bereich des Vorkammerauslaufes sind zusätzlich Kühlöffnun- gen (21) gleichmäßig verteilt.

Die Figur 4 zeigt ergänzend zu den Konstruktionen nach den Fi¬ guren 1 und 2 die im Anspruch 4 vorgeschlagene sogenannte schräge Decke (24) der Kühlkammer (2), die zum Abzugsguer¬ schnitt (10) ansteigt. Dadurch wird eine annähernd gleichmä¬ ßige Geschwindigkeit des heißen Kühlgases im Gasringkanal über der Koksböschung und insbesondere in der Koksschüttung er¬ reicht. ^" f ^~

Mit (17) ist ein zusätzlicher Heißgasabzug aus der Vorkammer und mit (18) eine der zahlreichen in der Vorkammer und Kühl¬ kammer angeordneten Dehnfugen bezeichnet.

Bezugszeichenliste

(1) Vorkammer

(2) Kühlkammer

(3) Kokseinlaß von (1)

(4) Koksauslaß von (1)

(5) Koksauslaß von (2)

(6) äußerer Metallmantel von (1)

(7) äußerer Metallmantel von (2)

(8) Innenauskleidung aus feuerfestem Material

(9) Stützkonstruktion zwischen (6) und (7)

(10) Abzugsquerschnitt des Heißgaskanales

(11) Heißgaskanal

(12) Kompensator

(13) Betonfundament

(14) Kühlgaszugabe

(15) Tragkonstruktion der Kühlkammerdecke

(16) Tragkonstruktion der Vorkammerdecke

(17) Heißgasabzug

(18) Dehnfugen in (8)

(19) Grobstaubabscheider

(20) gemeinsamer Mantel von (1) und (2)

(21) Kühlöffnungen

(22) Abhitzekessel

(23) Zwischenwand

(24) schräge Decke der Kühlkammer

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Kokstrockenkuhlung in einer Kühlkammer mit Hilfe von im Kreislauf geführtem Kühlgas, das im Gegen- strom zum Koks von unten nach oben durch die Kühlkammer geleitet wird und am oberen Ende der Kühlkammer abgezogen wird, wobei der Koks aus einer Vorkammer über eine Veren¬ gung kontinuierlich in die Kühlkammer geleitet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Geschwindigkeit des aus dem heißen Koks austretenden KÜhl- gases so eingestellt wird, daß die Korngröße der mitgeris¬ senen Koksstaubpartikel = 3 mm ist und daß beim Eintritt des heißen KÜhlgases in den Abhitzekessel die Korngröße der mitgerissenen Koksstäube = 1 mm beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Geschwindigkeit des heißen Kühlgases in dem Heißgaszuführungskanal zum Grobstaubab¬ scheider 20 bis 25 m/sec und in der abführenden Leitung des Grobstaubabscheiders maximal 10, bevorzugt 5 bis 8 m/sec beträgt.

3. Vorrichtung zur Kokstrockenkuhlung mit einer Vorkammer (1) mit konisch verengtem Auslauf (4) und einer darunter ange¬ ordneten Kühlkammer (2), in der der Koks mit Hilfe von im Kreislauf geführtem Kühlgas und gegebenenfalls in der Kühlkammer angeordneten Kühlflächen gekühlt wird, insbe- - t -

sondere zur Durchführung des Verfahrens nach den vorherge¬ henden Ansprüchen, b e s t e h e n d aus der Kombina¬ tion folgender Merkmale: a) Vorkammer (1) und Kühlkammer (2) besitzen einen runden, etwa gleich großen Querschnitt; b) Vorkammer (1) und Kühlkammer (2) sind von einem zylin¬ drischen äußeren Mantel (6), (7) aus Metall umgeben; c) die zylindrischen Mäntel (6), (7) von Vorkammer (1) und Kühlkammer (2) sind als eine gemeinsame selbsttragende Stützkonstruktion ausgebildet; d) die gemeinsame Stützkonstruktion besitzt am oberen Ende der Vorkammer eine vorzugsweise als Wassertassendich¬ tung ausgebildete Dehnungsausgleichsvorrichtung; e) an den metallischen Außenwänden von Vorkammer (1) und Kühlkammer (2) ist eine Innenauskleidung (8) aus feuer¬ festem Material aufgehängt und/oder abgestützt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, d a d u r c h g e e n n z e i c h n e t , daß die Decke der Kühlkam¬ mer (2) derart schräg angeordnet ist, daß sie zum Heißgas¬ kanal (11) ansteigt, um so den Querschnitt des Gasringka- nales oberhalb der Koksböschung soweit zu erhöhen, daß die Geschwindigkeit der heißen Kühlgase über den Umfang nahezu gleich bleibt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die gemeinsame Stütz¬ konstruktion für Vorkammer (1) und Kühlkammer (2) aus einem zylindrischen Mantel (20) besteht, der im Bereich des Vorkammerauslaufes Kühlöffnungen (21) aufweist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die gemeinsame Stütz¬ konstruktion für Vorkammer (1) und Kühlkammer (2) aus den zylindrischen Mänteln (6/7) besteht, die im Bereich des Vorkammerauslaufes (4) durch eine vorzugsweise als Fach- - U -

Werkkonstruktion ausgebildete Stützkonstruktion (9) ver¬ bunden sind.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zylindrische Stützkonstruktion statisch unabhängig von dem Krangerüst und/oder den Bedienungsbühnen angeord¬ net ist.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der feuerfesten Innenauskleidung (8) von Vorkammer

(I) und Kühlkammer (2) über der Höhe in bestimmten Abstän¬ den Dehnfugen (18) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sich der Abzugsσuerschnitt (10) für das Heißgas am oberen Ende der Kühlkammer (2) über den gesamten oder na¬ hezu gesamten Kühlkammerinnendurchmesser erstreckt.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An¬ sprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Heißgaskanal aus mindestens zwei Einzelkanälen

(II) mit eigenen Kompensatoren (12) besteht.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An¬ sprüche, a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Kühlkammer (2) oberhalb des Koksschüttkegels Strahlungskühlflächen angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Vorkammerauslauf (4) einen Neigungswinkelot von = 45°, vorzugsweise 55°, hat.

13. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An- - t -

sprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Koksausläufe (4)/(5) von Vorkammer (1) und Kühl¬ kammer (2) denselben Neigungswinkeln*, besitzen.

14. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Verhältnis von Innendurchmesser zu Auslaufdurch- messer bei der Vorkammer (1) und/oder der Kühlkammer (2) zwischen 2,5 : 1 und 3,5 : 1, bevorzugt 3 : 1, liegt.