WO2013120578A1 - Verfahren und vorrichtung zur flächenoptimierten zuführung von verbrennungsluft in den primärheizraum einer koksofenkammer des typs "non-recovery" oder "heat-recovery" - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur flächenoptimierten zuführung von verbrennungsluft in den primärheizraum einer koksofenkammer des typs "non-recovery" oder "heat-recovery" Download PDF

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WO2013120578A1
WO2013120578A1 PCT/EP2013/000178 EP2013000178W WO2013120578A1 WO 2013120578 A1 WO2013120578 A1 WO 2013120578A1 EP 2013000178 W EP2013000178 W EP 2013000178W WO 2013120578 A1 WO2013120578 A1 WO 2013120578A1
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WO
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coke oven
air
pipe
oven chamber
chamber
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PCT/EP2013/000178
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French (fr)
Inventor
Roland Kim
Patrick SCHWÖPPE
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Thyssenkrupp Uhde Gmbh
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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
    • C10B15/00—Other coke ovens
    • C10B15/02—Other coke ovens with floor heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the invention relates to a method for surface-optimized supply of combustion air in the Primärsortraum a coke oven chamber of the type "non-recovery” or “heat recovery”, through which the gas space above the coal cake, which is provided for coking in a coke oven chamber over a tube guided through the gas space in the furnace longitudinal direction is supplied with combustion air with at least one air outlet opening, so that the air passes directly into the gas space above the coke cake, and thereby an improved combustion in the gas space takes place through a more intensive mixing of the combustion air with the coking gas ,
  • the invention also relates to an apparatus for carrying out the method, which is formed from a coke oven with a coke oven chamber, which operates according to the "non-recovery” or “heat recovery” method, and the coke oven chamber is equipped with a gas space, the is provided above the coal cake for the partial combustion of coking gas, and is guided through the at least one pipe with at least one air outlet opening for the introduction of combustion air.
  • the coking of coal is carried out in the current state of the art with a conventional method or with a method according to the "non-recovery" or "heat-recovery” principle.
  • the coking gas is collected and fed through designated plant parts further processing. Examples of this type of furnace are taught by EP649455B1 and DE2654187C3.
  • the heating of this type of furnace is carried out from the outside by burners with a supplied foreign gas.
  • the coking gas produced during coking is used to heat the coke oven.
  • the coking gas produced during the coking is conducted into a gas space, which lies directly above the coke oven chamber and which is released when loading with coal as the gas space.
  • This gas space is also called the primary heating room.
  • the coking gas liberated during coking exits directly into the primary heating space above it, where it is partially combusted with a substoichiometric amount of combustion air, the so-called primary air.
  • the coal cake is heated to coke from above.
  • the partially burned coking gas is passed through ducts, which are arranged in the non-frontal side walls of the coke oven chamber in flue gas ducts, in the the partially burned coking gas is completely burned with an excess amount of air, the so-called secondary air.
  • the flue gas ducts are located below the coke oven chamber and are also referred to as secondary heating rooms. Due to the further and complete combustion below the coke oven chamber, the coal cake is also heated from below. This leads to an improved quality of the coke. By this procedure, the multi-stage combustion of the coking gas heating by a foreign gas is not required. Coke ovens carrying out this process are also called “non-recovery" or "heat-recovery” coke ovens.
  • This teaching also describes the ventilation of the primary heating space with air, which is passed through the openings in the coke oven chamber under overpressure into the primary heating space. Furthermore, there are methods in the art which allow venting through openings in the coke oven chamber door or upper coke oven chamber wall comprising the door. An example of such a method is described in WO2007057076A1.
  • Coke ovens based on the "non-recovery" or “heat-recovery” principle typically have primary heating chambers of up to 20 m in length and up to 5 m in width. As a result, heat sinks are formed in the primary heating chamber during operation, especially in the middle. However, efforts are being made to avoid this to obtain uniform coke quality. An increased amount of air in turn separates to prevent unwanted coke burnout.
  • the object of the invention is therefore to provide a method which allows a uniform supply of primary combustion air into the gas space of the coke oven chamber above the coal cake, so that a uniform combustion takes place in the entire primary heating space.
  • the further aim is to obtain an improved quality of the finished coke and a shortened cooking time, which results from the more uniform heating from all sides. As a result, the economics of the entire process for the production of coke can be significantly improved.
  • the invention solves this problem by a method which primary combustion air for partial combustion of coking gas in the Primärsortraum above the coal cake evenly and surface optimized in the entire gas space above the coal cake as Primärsortraum a coke oven chamber of the type "non-recovery" or "Heat Recycling, in which a refractory pipe is passed through the primary heating space above the coal cake, which is equipped with at least one air outlet opening, the combustion air through the pipe and the air outlet openings both by the negative pressure, which in a Koksoffenformat usually prevails, can be sucked into the coke oven chamber, as well as a or a plurality of pressure-generating devices, which pressurize the combustion air and pass through the air outlet openings in the coke oven chamber, can be introduced into the coke oven chamber.
  • the primary combustion air is typically supplied via one or more pipes containing multiple air outlet openings whose arrangement is chosen so that the primary combustion air is evenly distributed over the entire primary heating space.
  • Claimed is in particular a method for surface-optimized supply of combustion air in the Primärsortraum a coke oven chamber of the type “non-recovery” or “heat recovery”, wherein a coke oven chamber of the type “non-recovery” or “heat recovery” for coking coal is loaded with the release of a gas space above the coal charge with coal, so that forms a Primärsortraum above the coal charge, and the coal is heated to high temperatures, so that it is clogged by degassing of the volatile constituents cycled to coke, and thereby resulting coking gas is combusted in the gas space above the coal charge with an amount of air supplied at least temporarily substoichiometric, and the partially burned coking gas is passed through laterally exporting channels in a Sekundärsortraum, which is located below the coke oven chamber, and there is completely burned with a further amount of air, and which dadurc h is characterized in that the supply of air is made via pipes which pass through the Primärsortraum the
  • combustion air the. the environment is sucked, passed through the pipeline in the coke oven chamber.
  • the driving force for the introduction of air is the pressure difference that prevails due to the negative pressure in the primary heating chamber compared to the ambient pressure.
  • this pressure difference can be increased by using a compressor, a blower, a pressurized reservoir or by a pressurized line in which the combustion air is pressurized by said devices.
  • ambient air is sucked in via the free opening of a pipe end which opens into the environment and conducted as combustion air via the pipe and the air outlet openings in the primary heating chamber of the coke oven chamber.
  • This is made possible by the negative pressure applied in the primary heating space, which represents the pressure difference as the driving force for the inflow of ambient air into the coke oven chamber.
  • the flow cross section of the free end of the pipe which opens out in the environment can be changed by at least one adjustable control element or an adjustable control device, so that an individual airflow can be set for each furnace.
  • a working according to the venturi component which is for example a nozzle, may be arranged. As a result, the amount of air per unit time, which is sucked into the coke oven chamber, increased. This nozzle can also be used at the same time to measure the intake air volume.
  • the pressure difference is increased as a driving force for air introduction by upstream of a pressure-increasing device, so the air is pressed for example with an overpressure of 0.1 to 45 mbar in the pipeline or pipes to carry out the method according to the invention.
  • a pressure reducing valve which is arranged in the feed air lines to the coke oven bank can be used.
  • factory compressed air can be used as combustion air.
  • the invention selects the pressure so that it corresponds to the pressure that is used for introduction into the Primäreuerraum. This is particularly so carried out when the pipe is provided only at one end with a compressed air pipe, and is closed at one end with a dummy neck. In this case, the selected pressure is exactly the discharge pressure. It is also possible to provide the piping on both sides with a compressed air line. In this case, one line carries a higher pressure than the other air discharge line, so that there is a pressure gradient for introduction into the coke oven chamber via the pipeline located therein. Nevertheless, the air discharge line must have a higher pressure than the interior of the coke oven chamber, in order to avoid sucking back coke oven gases into the air discharge line.
  • the introduced via the pipe into the coke oven air is preheated. This can also be done on one or more pipes. This is preheated by way of example to a temperature of 150 to 1250 ° C. This is preheated in a preferred embodiment to a temperature of 500 to 1000 ° C.
  • the air flow is regulated in at least one pipe by a control element or valve.
  • This can be operated manually, but is to be controlled automatically in a preferred embodiment. This can be present on one, on several or also on each pipeline.
  • this control element is operated with a flow meter for control.
  • the air flow is measured in at least one line with a flow meter, and the air flow is then regulated by the control element based on the measured values.
  • the automatic control can be carried out computer-controlled. It is theoretically possible to operate a single coke oven chamber with the method according to the invention.
  • the air flow is introduced into at least one pipeline through a coke oven chamber from a main air line which is routed along the coke oven chamber front of the coke oven bank.
  • the arrangement of the main air line within the coke oven bank can be arbitrary.
  • the main air line then opens through a branch in the pipeline, which leads into or through the Primärsortraum the coke oven chamber. Between the branch and the coke oven chamber is located in a preferred embodiment, a control element.
  • the discharge of the air on the other side of the pipeline can be arbitrary, if necessary.
  • the air flow through the pipeline into the coke oven chamber, starting from the main air line in at least one pipeline is circulated by this pipe is returned to the main air line.
  • the presence of two control elements is required, which are preferably behind the respective branch in the pipeline.
  • the piping shall be equipped with control elements or with flaps on both the side of the air supply line and on the side of the air discharge line in order to prevent the coke oven from being sucked back. avoid gas. These are preferably arranged between the branch of the pipeline from the main air line and the coke oven chamber.
  • a device for carrying out the method according to the invention is a coke oven for surface-optimized supply of combustion air into the primary heating chamber of a coke oven chamber for coking coal according to the "non-recovery" or "heat-recovery” method, wherein a coke oven is constructed from a coke oven chamber, which has a curved coking space which is provided for coking coal with a standing above the coal cake gas space as Primäreuerraum, and the coke oven further comprises a combustion chamber as Sekundäreuerraum, which is located below the coke oven chamber, and which arranged in the non-frontal sides of the coke oven chamber gas channels with the Primärsortraum is connected, and in each case a coke oven door closes the coking space to the frontal sides, which is surrounded above this door by a coke oven chamber coke oven chamber wall, and the Sekundärsortraum from flue gas ducts and an underlying secondary air sole is equipped for supplying combustion air, wherein the secondary
  • Coke oven chamber is guided at least one refractory pipe, which is provided with at least one air inlet opening, and There is either an air-introducing device or at least one pressure-generating device at the other-side opening of the pipeline, through which combustion air is introduced into the primary heating space of the coke oven chamber.
  • the koksofenschenschumensede coke oven chamber wall above the coke oven chamber door can be fixed or movable.
  • the air intake device may be, for example, a free pipe end, an inlet nozzle or an inlet funnel that terminates in the atmospheric environment.
  • the air inlet opening may be adjustable with a control device.
  • Flow rate increasing parts may also be arranged on the air intake device. This can be, for example, a Venturi nozzle.
  • the pressure-generating device can be, for example, a fan, a compressor, a pressure-carrying line or a pressure reservoir, through which the pipeline can be acted upon with compressed air.
  • the number of pipes routed through the primary heating space is one to four. In theory, any number of pipelines can be used, but this number is usually limited to eight for practical reasons. If a plurality of pipes are selected, they can be equipped with cross-connecting lines inside or outside the coke oven chamber. In the following, the embodiments of a pipeline to explain the embodiments are listed. If a plurality of pipes are selected, these embodiments therefore, unless otherwise stated, may also be present on a plurality of pipes or part of a plurality of pipes.
  • the distribution of the air supply in Primärsortraum is also determined by the nature of the air outlet openings.
  • the pipeline which is passed through the primary heating chamber, has a round or oval cross-section.
  • An optimum area value of the cross-section for the pipes with a round or oval shape is 100 to 3000 cm 2 depending on the furnace design.
  • the openings of the pipeline, which is passed through the Primärsortraum have a square or rectangular shape.
  • An optimum area value as a cross section for these pipes with a square or rectangular shape is also 100 to 3000 cm 2 .
  • the orifices may be introduced into the tubing by any of the prior art methods of manufacture of the orifice or openings. One possible method for this is the stamping of openings in the pipeline. Another possible method for introducing the openings into the pipeline is boring.
  • the pipes are guided in different ceiling heights through the Primärsortraum when the number of pipes in the coke oven chamber is more than one. So it is possible, for example, to place a pipe in 10 cm, and another pipe at a height of 100 cm above the coal cake.
  • the pipe For attachment of the pipe to be supplied with air into the primary heating chamber, the pipe is held by the primary heating space by way of example with a refractory anchor construction in the ceiling of the coke oven chamber.
  • This is attached to the pipeline by a clamp, a ring or by introduction into the pipeline substance.
  • the attachment of the anchor attachment can be done on the side of the ceiling, for example, with cross-pins during installation. It is also possible that the pipeline is held by the primary heating space with a refractory anchor construction in the side wall of the coke oven chamber.
  • the attachment can be done on the side of the wall as in the ceiling, for example, by transverse splice when installing.
  • the coke The oven door enclosing wall is located above the oven door and can be designed as a fixed, non-removable refractory wall. But it can also consist of an outer steel body with internal refractory insulation, which can be replaced for maintenance purposes. For this purpose it has eg on the outer surface latch hooks, which facilitate the removal of this lateral wall part.
  • the support structure as Sattlungsö réelleen be incorporated in the construction of coke oven chambers and are designed so that they are gas-tight.
  • the support structure is constructed from a refractory material known to those skilled in the coking industry, with silica or high temperature steel being exemplified herein. The same applies to the anchor materials.
  • At least one pipeline is routed through the coke oven chamber ceiling at at least one end.
  • the pipeline then receives a bend inside the coke oven chamber in the primary heating room.
  • the pipe is guided at a guide through the coke oven chamber ceiling at two ends by the coke oven chamber ceiling, so that the pipe with the openings within the coke oven chamber assumes a U-shape.
  • the guidance of the pipeline through the ceiling of the coke oven chamber is made in an embodiment of the invention through an opening with a gas-tight walling.
  • the end or the two ends of the pipeline are then provided with an air-supplying and optionally an air-discharging line.
  • the number of air outlet openings per pipe can in principle be arbitrary. In an exemplary embodiment of the invention, the number of air outlet openings per pipeline 320.
  • the air outlet openings can be grouped together along the pipeline, wherein the distance between these groups in an exemplary embodiment is 100 to 1000 mm.
  • the outlet cross-section of the air outlet openings of a pipeline can be between 20 and 2000 mm 2 depending on the furnace design. By dividing the air outlet openings in groups, the air can preferably be guided to the places where an increased heat generation due to the thermal image in the coke oven chamber is advantageous. If the air outlet openings are divided into groups, the air outlet openings in the individual groups may have the same or different cross-sectional shapes or cross-sectional values.
  • the air outlet openings may be arranged in the one or more pipes at an angle between 10 ° and 180 ° to a Lotvektor through the ceiling of the coke oven chamber.
  • at least one air outlet opening in at least one pipe has a nozzle-shaped attachment.
  • this essay can be arranged to the pipelines and a Lotvektor through the ceiling of the coke oven chamber at an angle between 10 ° and 180 °. It is possible that the attachment is aligned in the direction in a plane parallel to the coke oven chamber doors. However, the attachment may also be inclined at any angle in the direction of the coke oven chamber doors.
  • the pipeline is made of a corundum-containing material.
  • Corundum-containing materials are well known to those skilled in coking technology. Corundum-containing building materials for coke ovens are exemplified in the teaching of H. Salmang, H. Scholze, "Keramik, general basis and important properties", Verlag Axel Springer, I .conomlage, Berlin, 1982.
  • the pipeline from a silicon carbide-containing material, from a recrystallized silicon-carbide-containing material, from a silicon-containing material, a scale-resistant hot-rolled steel, or from other refractory ceramic materials, which each have application limit temperatures above the typical primary chamber temperature of 1475 ° C and thus withstand these high temperatures undamaged
  • the pipelines can also consist of sections of several of the mentioned materials
  • Recrystallized silicon carbide is a pure ceramic material of the chemical formula SiC with about 1 1 to 15% open porosity. This ceramic is fired at very high temperatures of 2300 to 2500 ° C of silicon carbide, wherein a mixture of the finest and coarse powder without shrinkage converts to a compact matrix of silicon carbide. Due to its open porosity, the recrystallized silicon carbide has lower strength than the dense silicon carbide ceramics. opportunities. It is characterized by an excellent thermal shock resistance. The shrinkage-free production process also allows the recrystallized silicon carbide the production of large-sized components, which are mainly used as heavy-duty kiln furniture. The maximum application temperature is between 1600 and 1650 ° C.
  • the pipeline may also be provided with a high emission coating (HEB).
  • HEB high emission coating
  • the pipeline can be better protected from the high temperatures prevailing in the coke oven chamber.
  • the coating can take place over the entire pipeline, but is preferably applied in the interior of the coke oven chamber.
  • the cross section of the running through the Primärkowraum pipeline can be closed in the preferred embodiment at both ends opening in the environment by a slide, a cock, a spindle or a flap.
  • the volume flow can also be adjusted at the free pipe ends, for example, by a diaphragm.
  • the pipe may be provided in a further embodiment at one end for guiding air with an air-supplying blower, an air-feeding compressor, an air-supplying pressure reservoir or an air-feeding line including pressure reducing valve.
  • the other end can be closed with a metal cap or a blind neck, but also with another air-carrying line. This must be operated in such a way that it also has an increased pressure in relation to the coke oven chamber, so that no coking gases are sucked off.
  • an air-supplying line is used in the pipeline, so can be summarized by way of example several coke oven chambers to a coke oven bank, wherein runs on one or both sides of the coke oven chamber a pressurized air line from which at least one pipe for supplying air into the primary heating of branches off the associated coke oven chamber, which is provided between the branch and the point of entry into the coke oven chamber with a control element or valve.
  • the main air line or the main air lines along the coke oven chamber front can or may also be provided with control valves, which regulate the air flow in sections before the branch of the pipeline.
  • the regulating member can be a cock, a slide, a spindle, a diaphragm, a nozzle or a flap.
  • the control element may also be a Venturi nozzle, which increases the flow rate.
  • These control devices must be resistant to the high temperatures of coking.
  • the control organs can be operated manually, but are to be controlled automatically in a preferred embodiment.
  • an electrical, pneumatic, hydraulic or mechanical control can be used.
  • a remote control of the control device by wireless transmission is possible.
  • the inventive method and apparatus of the invention have the advantage of introducing the primary combustion air directly into the Primäreuerraum a coke oven chamber, so that a substantially improved uniformity of the distribution of the combustion air takes place in the Primärsortraum the coke oven chamber. This achieves a significantly improved coke quality and a considerably improved cost-effectiveness of the process.
  • FIG. 1 shows a coke oven chamber with a pipeline according to the invention in a lateral view.
  • 2 shows a coke oven chamber in offset frontal view with two pipelines according to the invention, which are connected to two main air lines on both sides of the coke oven chamber.
  • 3 shows a coke oven chamber in offset frontal view with three pipelines according to the invention, of which a pipeline has a square cross-section, and is closed at both ends with blind stub.
  • FIG. 4 shows a coke oven chamber in offset frontal view with two pipelines, whose ends are guided through the ceiling of the coke oven chamber.
  • FIG. 5 shows a coke oven chamber in a frontal view with two pipelines with nozzle-shaped attachments.
  • FIG. 6 shows the same coke oven chamber as in FIG.
  • FIG. 1 shows a coke oven chamber (1) in a lateral view, which is provided with a pipeline (2) which leads through the primary heating chamber (3) of the coke oven chamber (1) and via air outlet openings (4) air (5). into the coke oven chamber (1) initiates.
  • the coke oven chamber (1) is provided for coking coal cake (6).
  • a compressed air-carrying main air line (7) which is connected via a branch (7a) and a blower (8) with the pipe (2), which leads through the coke oven chamber (1).
  • the pipeline (2) contains within the coke oven chamber (1) a plurality of air outlet openings (4), part of which is round (4a), and the other part is rectangular (4b).
  • Compressed air (9) is fed into the pipeline (2) via the blower (8), which is regulated by a valve (10).
  • the compressed air (9) flows through the air outlet openings (4) in the primary heating chamber (3) of the coke oven chamber (1), which is thereby supplied over its entire length with combustion air.
  • On the ceiling (11) are also air inlet openings (12), which are provided with regulating flaps (12a). In the prior art, these are available to admit air from the outside into the coke oven chamber (1).
  • the pipeline (2) is anchored with a refractory anchor construction (2a) in the ceiling (11) of the coke oven chamber (1).
  • the pipeline (2) is connected to an air-discharging main air line (7b), which is at a lower pressure level than the feeding main line (7), but at a higher pressure level than the primary heating space (3) of the coke oven chamber (1).
  • the air discharge line (7b) is provided with a regulating valve (10a). Due to the distribution of the compressed air (9) within the coke oven chamber (1) a uniform combustion takes place within the Primäreuerraumes (3).
  • the combustion gases (13) pass through gas channels (14) arranged in the side walls into a secondary heating chamber (15), which is located below the coke oven chamber (1). This is also equipped with regulated air supply valves (15a).
  • the coke oven chamber (16) can be seen with the overlying wall (17) comprising the coke oven chamber door, which leads the pipeline (2) via a support (17a) into the coke oven chamber.
  • the air supply line (5) is carried out via a section-wise regulation of the main air line (7) with regulating valves (10).
  • the regulating valves (10) are designed here as flaps (10b) and are automated controlled by a computer control (18). Also visible are the side channels (14) with inspection openings (14a) on the ceiling (11) of the coke oven chamber (1).
  • the actual ceiling (11) of the coke oven chamber (1) and the coke oven chamber (16) are not shown for clarity here.
  • FIG.3 again shows the same coke oven chamber (1) in a frontal offset view, which is equipped with a further pipe (2) with a square cross-section (2b).
  • the square pipe is equipped with blind stubs (2c) at both ends and closed.
  • the air supply takes place via cross connections (2d) to two further pipelines, which have a round cross-section (2e), and which is supplied with compressed air (9) via a regulated main air line (7).
  • This air inlet (5) there is a uniform combustion throughout the primary heating chamber (3).
  • the pipe (2) with the round cross section (2e) has rectangular air outlet openings (4b), and the pipe (2) with the square cross section (2b) has air outlet openings (4) with a round cross section (4a).
  • FIG. shows a coke oven chamber (1) in an offset frontal view, which is equipped with two pipes (2) with a round cross section (2e), and with another pipe (2) with a square cross section (2b).
  • the pipes (2) are connected to an air-supplying main air line (7) and are supplied by this with compressed air (9), which is controlled via a respective valve (10).
  • the square pipe (2b) is passed through the coke oven chamber wall (17, not shown here) while the two round cross-section pipes (2e) are passed through openings (12) in the coke oven chamber ceiling (2f).
  • the pipe (2) with the round cross section (2e) has rectangular air outlet openings (4b), and the pipe with the square cross section (2b) has air outlet openings (4) with a round cross section (4a).
  • the piping through the ceiling (11) allows a space-saving arrangement of the pipe guide.
  • the air outlet (7b) is regulated by valves (10) and is controlled wirelessly.
  • FIG.5 shows a coke oven chamber (1) in frontal view.
  • the coke oven chamber (1), the coal cake (6) provided for coking, the primary heating space (3) and the secondary heating space (15) can be seen.
  • the primary heating space (3) and the secondary heating space (15) are connected to one another via a lateral channel (14) with a regulating device (14b).
  • the Sekundärffyraum (15) is shown here with the components flue gas channels (15b) and secondary air sole (15c).
  • the primary heating chamber (3) is provided according to the invention with two pipes (2), one of which a has a round cross section (2e), and another has a square cross section (2b).
  • the pipe (2) with the round cross section (2e) is fixed in the side wall (19) via an anchor structure (2a), the pipe (2) with the square cross section (2b) is over an anchor structure (2a) in the coke oven chamber ceiling (11).
  • Both pipelines (2) have nozzle-shaped attachments (4c), which at the angles ⁇ (here 90 °) and ß (here 135 °) relative to a vertical Lotvektor (11a) starting from the Koksofenschdecke (11).
  • FIG. 6 shows a coke oven chamber (1) from FIG. 1, in which the ambient air is sucked in via the opening cross section (20) of a free pipe end (20) which opens into the environment into the primary heating chamber (3) Force the pressure difference of the present in the primary heating chamber (3) negative pressure against the ambient pressure on the incoming side acts.
  • the mouth shape is formed in this exemplary embodiment as a nozzle (20a), which operates on the Venturi principle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur flächenoptimierten Zuführung von Verbrennungsluft in den Primärheizraum einer Koksofenkammer des Typs "Non-Recovery" oder "Heat-Recovery", durch das der Gasraum über dem Kohlekuchen, welcher zur Verkokung in einer Koksofenkammer vorgesehen ist, über ein in Ofenlängsrichtung durch den Gasraum geführtes Rohr mit mindestens einer Luftauslassöffnung mit Verbrennungsluft versorgt wird, so dass die Luft direkt in den Gasraum über dem Kokskuchen gelangt, und dadurch eine verbesserte Verbrennung in dem Gasraum durch eine intensivere Durchmischung der Verbrennungsluft mit dem Verkokungsgas erfolgt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche aus einem Koksofen mit einer Koksofenkammer gebildet wird, die nach dem "Non-Recovery"- oder "Heat-Recovery"-Verfahren arbeitet, und deren Koksofenkammer mit einem Gasraum ausgestattet ist, der über dem Kohlekuchen zur partiellen Verbrennung von Verkokungsgas vorgesehen ist, und durch den mindestens eine Rohrleitung mit mindestens einer Luftaustrittsöffnung zur Einleitung von Verbrennungsluft geführt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur flächenoptimierten Zuführung von Verbrennungsluft in den Primärheizraum einer Koksofen kammer des Typs „Non-Recovery" oder „Heat-Recovery"
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur flächenoptimierten Zuführung von Verbrennungsluft in den Primärheizraum einer Koksofenkammer des Typs „Non- Recovery" oder„Heat-Recovery", durch das der Gasraum über dem Kohlekuchen, welcher zur Verkokung in einer Koksofenkammer vorgesehen ist, über ein durch den Gasraum in Ofenlängsrichtung geführtes Rohr mit mindestens einer Luftauslassöffnung mit Verbrennungsluft versorgt wird, so dass die Luft direkt in den Gasraum über dem Koksku- chen gelangt, und dadurch eine verbesserte Verbrennung in dem Gasraum durch eine intensivere Durchmischung der Verbrennungsluft mit dem Verkokungsgas erfolgt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche aus einem Koksofen mit einer Koksofenkammer gebildet wird, die nach dem„Non-Recovery"- oder „Heat-Recovery" -Verfahren arbeitet, und deren Koksofenkammer mit einem Gasraum ausgestattet ist, der über dem Kohlekuchen zur partiellen Verbrennung von Verkokungsgas vorgesehen ist, und durch den mindestens eine Rohrleitung mit mindestens einer Luftaustrittsöffnung zur Einleitung von Verbrennungsluft geführt wird.
[0002] Die Verkokung von Kohle wird im gegenwärtigen Stand der Technik mit einem konventionellen Verfahren oder mit einem Verfahren nach dem „Non-Recovery" oder „Heat-Recovery"-Prinzip durchgeführt. Beim ersten Verfahrenstyp wird das Verkokungsgas aufgefangen und durch dafür vorgesehene Anlagenteile einer Weiterverarbeitung zugeführt. Beispiele für diesen Ofentyp lehren die EP649455B1 und die DE2654187C3. Die Beheizung dieses Ofentyps erfolgt von außen durch Brenner mit einem zugeführten Fremdgas. Beim zweiten Verfahrenstyp wird das bei der Verkokung entstehende Verko- kungsgas zur Beheizung des Koksofens genutzt. Um eine möglichst gleichmäßige Beheizung zu ermöglichen, wird das bei der Verkokung entstehende Verkokungsgas in einen Gasraum geführt, welcher direkt über der Koksofenkammer liegt und welcher bei der Beladung mit Kohle als Gasraum freigelassen wird. Dieser Gasraum wird auch Primärheizraum genannt. Das bei der Verkokung freiwerdende Verkokungsgas gast direkt in den da- rüberliegenden Primärheizraum aus und wird dort mit einer unterstöchiometrischen Menge an Verbrennungsluft, der sogenannten Primärluft, partiell verbrannt. Dabei wird der Kohlekuchen zur Verkokung von oben beheizt.
[0003] Das teilverbrannte Verkokungsgas wird über Kanäle, die in den nichtfrontalen Seitenwänden der Koksofenkammer angeordnet sind, in Rauchgaskanäle geleitet, in der das teilverbrannte Verkokungsgas mit einer überschüssigen Luftmenge, der sogenannten Sekundärluft, vollständig verbrannt wird. Die Rauchgaskanäle liegen unterhalb der Koksofenkammer und werden auch als Sekundärheizräume bezeichnet. Durch die weitere und vollständige Verbrennung unterhalb der Koksofenkammer wird der Kohlekuchen auch von unten beheizt. Dies führt zu einer verbesserten Qualität des Kokses. Durch diese Verfahrensweise der mehrstufigen Verbrennung des Verkokungsgases ist eine Beheizung durch ein Fremdgas nicht erforderlich. Koksöfen, mit denen dieses Verfahren ausgeführt wird, heißen auch„Non-Recovery" oder„Heat-Recovery"-Koksöfen. Beispiele für diesen Verfahrenstyp werden beispielhaft gelehrt in dem Artikel von Walter Buss et al., "Thyssen Still Otto/PACTI Non-recovery coke making System", Iron and Steel Engineer, Association of Iron and Steel Engineers, Pittsburgh, USA, Band 76, Nr.1 , Januar 1999, Seite 33-38, und in den Patentschriften US4344820A, US4287024A, US51 14542A, GB1555400A und CA2052177C.
[0004] Ein wesentliches Merkmal dieser Koksöfen ist die mehrstufige Verbrennung des Verkokungsgases, was eine effektive Zuführung von Verbrennungsluft in die Heizräume erfordert. Insbesondere die effektive Zuführung von Verbrennungsluft in den Primärheizraum ist schwierig durchzuführen, da dieser direkt über dem glühenden Kohlekuchen liegt und deshalb nicht ohne Weiteres zugänglich ist. Die Belüftung des Primärheizraumes erfolgt nach dem Stand der Technik durch Öffnungen in der Decke, in der Koks- ofenkammertür oder in der stirnseitigen Koksofenkammerwand. So gibt es beispielsweise Ausführungsformen zur Belüftung des Primärheizraumes, welche durch eine Vielzahl von Öffnungen in der Decke einer Koksofenkammer vorgenommen wird. Ein Beispiel für ein solches Verfahren beschreibt die WO2006128612A1. Diese Lehre beschreibt auch die Belüftung des Primärheizraumes mit Luft, die über die Öffnungen in Koksofenkammerde- cke unter Überdruck in den Primärheizraum geführt wird. Weiterhin gibt es im Stand der Technik Verfahren, die eine Belüftung durch Öffnungen in der Koksofenkammertür oder die Tür umfassende obere Koksofenkammerwand erlauben. Ein Beispiel für ein solches Verfahren beschreibt die WO2007057076A1.
[0005] Die Zuführung von Verbrennungsluft in den Gasraum über dem Kokskuchen als Primärheizraum stellt den Fachmann vor besondere Herausforderungen, da der Primärheizraum durch die Anwesenheit des darunterliegenden glühenden Kokskuchens nicht zugänglich ist. Eine Belüftung kann deshalb nur von außen erfolgen. Die Qualität des erhaltenen Kokses hängt jedoch wesentlich von der Gleichmäßigkeit der Beheizung des Kohlekuchens von allen Seiten ab. Da die Belüftung des Primärheizraumes nur von außen erfolgt, findet die Verbrennung des ausgegasten Verkokungsgases nur an den äu- ßeren Seiten des Primärheizraumes oder, wenn die Luft von der Koksofendecke zugeführt wird, direkt unterhalb der Öffnungen in der Ofendecke statt, nicht aber über der gesamtem Ofengrundfläche.
[0006] Die Verbrennung ist deshalb über den gesamten Primärheizraum betrachtet ungleichmäßig, da die Verbrennungsluft nicht den inneren Teil des Primärheizraumes erreicht. Koksöfen, die nach dem„Non-Recovery" oder„Heat-Recovery"-Prinzip arbeiten, besitzen typischerweise Primärheizräume von bis zu 20 m Länge und bis zu 5 m Breite. Dadurch bilden sich im Primärheizraum während des Betriebes insbesondere in der Mitte Wärmesenken heraus. Man ist jedoch bestrebt, diese zur Erlangung einer gleichmäßigen Koksqualität zu vermeiden. Eine erhöhte Luftmenge wiederum scheidet zur Verhinderung von unerwünschtem Koksabbrand aus.
[0007] Es wäre deshalb von großem Vorteil, wenn eine Möglichkeit zur Verfügung stünde, einen Teil der Verbrennungsluft direkt in die Mitte des Primärheizraumes zu führen, und weiterhin die Menge der dorthin geführten Verbrennungsluft im Verhältnis zur Verbrennungsluftmenge an den Seiten so zu steuern, dass eine homogenisierte und vergleichmäßigte Verbrennung im gesamten Primärheizraum erfolgen kann.
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches eine gleichmäßige Zuführung von primärer Verbrennungsluft in den Gasraum der Koksofenkammer über dem Kohlekuchen ermöglicht, so dass eine gleichmäßige Verbrennung im gesamten Primärheizraum erfolgt. Dabei wird das weitergehende Ziel verfolgt, eine verbesserte Qualität des fertigen Kokses und eine verkürzte Garungszeit zu erhalten, welche sich durch die gleichmäßigere Beheizung von allen Seiten ergibt. Dadurch lässt sich die Wirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens zur Herstellung von Koks wesentlich verbessern. [0009] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren, welches primäre Verbrennungsluft zur partiellen Verbrennung von Verkokungsgas in den Primärheizraum über dem Kohlekuchen gleichmäßig und flächenoptimiert in den gesamten Gasraum über dem Kohlekuchen als Primärheizraum einer Koksofenkammer des Typs„Non-Recovery" oder„Heat-Recovery" durchführt, in dem eine feuerfeste Rohrleitung durch den Primär- heizraum über dem Kohlekuchen geführt wird, welche mit mindestens einer Luftaustritts- öffnung ausgestattet ist, wobei die Verbrennungsluft über die Rohrleitung und die Luftaus- trittsöffnungen sowohl durch den Unterdruck, welcher in einer Koksoffenkammer üblicherweise herrscht, in die Koksofenkammer gesaugt werden kann, als auch über eine oder mehrere druckerzeugende Vorrichtungen, welche die Verbrennungsluft unter Druck setzen und über die Luftaustrittsöffnungen in die Koksofenkammer leiten, in die Koksofenkammer eingeleitet werden kann.
[0010] Obwohl eine Vergleichmäßigung der Luftzuführung auch schon durch eine Rohrleitung mit nur einer Luftaustrittsöffnung möglich wäre, die die primäre Verbrennungsluft beispielsweise direkt in die Mitte der Koksofenkammern strömen lässt, wird die primäre Verbrennungsluft typischerweise über eine oder mehrere Rohrleitungen zugeführt, welche mehrere Luftaustrittsöffnungen enthalten, deren Anordnung so gewählt wird, dass die primäre Verbrennungsluft über den gesamten Primärheizraum gleichmäßig ver- teilt wird.
[0011] Beansprucht wird insbesondere ein Verfahren zur flächenoptimierten Zuführung von Verbrennungsluft in den Primärheizraum einer Koksofenkammer des Typs„Non- Recovery" oder„Heat-Recovery", wobei eine Koksofenkammer des Typs„Non-Recovery" oder„Heat-Recovery" zur Verkokung von Kohle unter Freilassung eines Gasraumes über der Kohlecharge mit Kohle beladen wird, so dass sich über der Kohlecharge ein Primärheizraum bildet, und die Kohle auf hohe Temperaturen erhitzt wird, so dass diese durch Ausgasung der flüchtigen Bestandteile zyklisch zu Koks verkokt wird, und das dabei entstehende Verkokungsgas in dem Gasraum über der Kohlecharge mit einer zugeführten Luftmenge zumindest zeitweise unterstöchiometrisch verbrannt wird, und das teilverbrannte Verkokungsgas über seitlich ausführende Kanäle in einen Sekundärheizraum geleitet wird, welcher sich unterhalb der Koksofenkammer befindet, und dort mit einer weiteren Luftmenge vollständig verbrannt wird, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zuführung der Luft über Rohrleitungen vorgenommen wird, welche durch den Primärheizraum der Koksofenkammer hindurchführen, und welche innerhalb des Primärheizraumes der Koksofenkammer mit mindestens einer Luft- austrittsöffnung versehen sind, und • die Verbrennungsluft über die Rohrleitung und die Luftaustrittsöffnungen entweder durch den Unterdruck, welcher in einer Koksofenkammer üblicherweise herrscht, in die Koksofenkammer gesaugt wird, oder über eine oder mehrere druckerzeugende Vorrichtungen, welche die Verbrennungsluft unter Druck setzen und über die Luftaustrittsöffnungen in die Koksofenkammer leiten, in die Koksofenkammer eingeleitet wird.
[0012] In einer bevorzugten Ausführungsform wird Verbrennungsluft, die aus . der Umgebung angesaugt wird, durch die Rohrleitung in die Koksofenkammer geleitet. Als treibende Kraft zur Lufteinleitung wirkt dabei die Druckdifferenz, die durch den Unterdruck im Primärheizraum gegenüber dem Umgebungsdruck herrscht. In einer weiteren Ausführungsform kann diese Druckdifferenz durch Verwendung eines Kompressors, eines Gebläses, eines druckführenden Vorratsbehälters oder durch eine druckführende Leitung vergrößert werden, in dem die Verbrennungsluft durch die genannten Vorrichtungen unter Druck gesetzt wird. In beiden Ausführungsformen ist es möglich, in der Rohrleitung vor dem Ofen mindestens ein Druckreduzierventil als Regelorgan zur Justierung des Eintrittsdruckes vorzusehen.
[0013] Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne druckerzeugende Vorrichtungen wird Umgebungsluft über die freie Öffnung eines in der Umgebung mündenden Rohrendes eingesaugt und als Verbrennungsluft über die Rohrleitung und die Luftaustrittsöffnungen in den Primärheizraum der Koksofenkammer geleitet. Dies wird durch den im Primärheizraum anliegenden Unterdruck ermöglicht, der die Druckdifferenz als treibende Kraft für das Einströmen der Umgebungsluft in die Koksofenkammer darstellt. Der Strömungsquerschnitt des freien, in der Umgebung mündenden Rohrendes kann durch mindestens ein justierbares Regelorgan oder eine justierbare Regelvorrich- tung so verändert werden, so dass für jeden Ofen ein individueller Luftvolumenstrom eingestellt werden kann. Zur Erhöhung der angesaugten Luftmenge kann an einem Ende des Rohres ein nach dem Venturiprinzip arbeitendes Bauteil, welches beispielhaft eine Düse ist, angeordnet sein. Dadurch wird die Luftmenge pro Zeiteinheit, welche in die Koksofenkammer gesaugt wird, vergrößert. Diese Düse kann gleichzeitig auch benutzt werden, um die angesaugte Luftmenge zu messen.
[0014] Wird die Druckdifferenz als treibende Kraft zur Lufteinleitung durch Vorschalten einer druckerhöhenden Vorrichtung erhöht, so wird zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Luft beispielhaft mit einem Überdruck von 0,1 bis 45 mbar in die Rohrleitung oder die Rohrleitungen gepresst. Zur Anpassung des Überdruckes an den in- dividuellen Ofendruck kann ein Druckreduzierventil verwendet werden, welches in den Zuführungsluftleitungen zur Koksofenbank angeordnet ist. Dadurch kann beispielsweise Werksdruckluft als Verbrennungsluft verwendet werden.
[0015] Es ist zur Ausführung der Erfindung möglich, den Druck so zu wählen, dass dieser dem Druck entspricht, der zur Einleitung in den Primärheizraum genutzt wird. Dies wird insbesondere dann so durchgeführt, wenn die Rohrleitung nur an einem Ende mit einer druckluftführenden Leitung versehen ist, und an einem anderen Ende mit einem Blindstutzen verschlossen ist. In diesem Fall entspricht der gewählte Druck genau dem Einleitungsdruck. Es ist auch möglich, die Rohrleitung auf beiden Seiten mit einer druck- luftführenden Leitung zu versehen. In diesem Fall führt eine Leitung einen höheren Druck als die andere luftabführende Leitung, so dass ein Druckgradient zur Einleitung in die Koksofenkammer über die sich darin befindliche Rohrleitung vorliegt. Die luftabführende Leitung muss dennoch einen höheren Druck aufweisen als das Innere der Koksofenkammer, um ein Zurücksaugen von Koksofengasen in die luftabführende Leitung zu vermei- den.
[0016] In einer weiteren Ausführungsform wird die über die Rohrleitung in die Koksofenkammer eingeleitete Luft vorgewärmt. Auch dies kann an einer oder mehreren Rohrleitungen geschehen. Diese wird beispielhaft auf eine Temperatur von 150 bis 1250 °C vorgewärmt. Diese wird in einer bevorzugten Ausführungsform auf eine Temperatur von 500 bis 1000 °C vorgewärmt.
[0017] Zur Einleitung in die Koksofenkammer wird der Luftzustrom in mindestens eine Rohrleitung durch ein Regelorgan oder Ventil geregelt. Dieses kann manuell betrieben werden, ist jedoch in einer bevorzugten Ausführungsform automatisch zu regeln. Dieses kann an einem, an mehreren oder auch an jeder Rohrleitung vorhanden sein. Bevorzugt wird dieses Regelorgan mit einem Strömungsmesser zur Regelung betrieben. In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Luftzustrom in mindestens einer Leitung mit einem Strömungsmesser gemessen, und der Luftzustrom dann durch das Regelorgan anhand der Messwerte geregelt. Die automatische Regelung kann rechnergesteuert vorgenommen werden. [0018] Es ist theoretisch möglich, eine einzelne Koksofenkammer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu betreiben. Es werden jedoch bevorzugt mehrere Koksofenkammern zu einer Koksofenbank zusammengefasst, und mehrere oder alle Koksofenkammern mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben. So wird in vielen Anlagen zur Herstellung von Koks eine Anordnung von bis zu 20 Koksöfen pro Koksofenbank gewählt. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Luftzustrom in mindestens eine Rohrleitung durch eine Koksofenkammer ausgehend von einer Hauptluftleitung eingeleitet, welche längs der Koksofenkammerfront der Koksofenbank geführt wird. Die Anordnung der Hauptluftleitung innerhalb der Koksofenbank kann beliebig sein. Die Hauptluftleitung mündet dann durch einen Abzweig in die Rohrleitung, welche in oder durch den Primärheizraum der Koksofenkammer führt. Zwischen dem Abzweig und der Koksofenkammer befindet sich in einer bevorzugten Ausführungsform ein Regelorgan. Die Ableitung der Luft auf der anderen Seite der Rohrleitung kann beliebig erfolgen, falls dies erforderlich ist.
[0019] In einer weiteren Ausführungsform wird der Luftzustrom durch die Rohrleitung in die Koksofenkammer ausgehend von der Hauptluftleitung in mindestens einer Rohrleitung im Kreis geführt, indem diese Rohrleitung wieder in die Hauptluftleitung zurückgeführt wird. In diesem Fall ist das Vorhandensein von zwei Regelorganen erforderlich, wel- che sich bevorzugt hinter dem jeweiligen Abzweig in die Rohrleitung befinden.
[0020] In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, mehrere Koksofenkammern zu einer Koksofenbank zusammenzufassen, und auf beiden Seiten der Koksofenkammer jeweils eine Hauptluftleitung vorzusehen, wobei der Luftstrom durch die Rohrleitung oder die Rohrleitungen in den Primärheizraum der Koks- ofenkammer von einer Hauptluftleitung auf der einen Seite zu einer Hauptluftleitung zu der anderen Seite geführt wird, und der Luftzustrom durch die Rohrleitung in der Koksofenkammer ausgehend von einer Hauptluftleitung in die andere luftabführende Hauptluftleitung auf der gegenüberliegenden Seite geführt wird. In diesem Fall muss zwischen den beiden Leitungen ein Druckgradient herrschen, um eine Lufteinleitung in die Koksofen- kammer zu ermöglichen. Der Druck in der luftabführenden Leitung muss immer noch höher sein als in der Koksofenkammer, um ein Zurücksaugen von Koksofengas in die luftabführende Leitung zu vermeiden. Dies kann durch Regelorgane oder Klappen unterstützt werden.
[0021] Schließlich ist es auch möglich, die beiden Hauptluftleitungen am Ende der Koksofenkammer zusammenzuführen, so dass sich eine externe Kreisleitung bildet, durch die die Rohrleitungen, welche in die Koksofenkammern geführt werden, in Luftströmungsrichtung mit Druckluft versorgt werden. In diesem Fall muss die Rohrleitung sowohl auf der Seite der luftzuführenden Leitung als auch auf der Seite der luftabführenden Leitung mit Regelorganen oder mit Klappen versehen sein, um ein Zurücksaugen von Koksofen- gas zu vermeiden. Diese sind bevorzugt zwischen dem Abzweig der Rohrleitung von der Hauptluftleitung und der Koksofenkammer angeordnet.
[0022] Es ist weiterhin im Rahmen der Erfindung möglich, die in die Rohre gepresste Luft mit Sauerstoff (02), Wasserdampf (H20), Stickstoff (N2) oder einem anderen Gas an- zureichern. Dies kann einzeln oder im Gemisch in beliebigem Anteil erfolgen. Die Wahl der Zumischung kann von verschiedenen Faktoren abhängen.
[0023] Beansprucht wird auch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beansprucht wird insbesondere ein Koksofen zur flächenoptimierten Zuführung von Verbrennungsluft in den Primärheizraum einer Koksofenkammer zur Verko- kung von Kohle nach dem„Non-Recovery" oder„Heat-Recovery"-Verfahren, wobei ein Koksofen aus einer Koksofenkammer aufgebaut ist, welche einen gewölbten Verkokungsraum aufweist, der zur Verkokung von Kohle mit einem über dem Kohlekuchen stehenden Gasraum als Primärheizraum vorgesehen ist, und der Koksofen weiterhin einen Verbrennungsraum als Sekundärheizraum aufweist, welcher sich unter der Koksofenkammer befindet, und welcher über in den nichtfrontalen Seiten der Koksofenkammer angeordneten Gaskanälen mit dem Primärheizraum verbunden ist, und jeweils eine Koksofenkammertür den Verkokungsraum zu den frontalen Seiten hin schließt, welche oberhalb dieser Tür von einer koksofenkammertürumfas- senden Koksofenkammerwand umgeben wird, und der Sekundärheizraum aus Rauchgaskanälen und einer darunterliegenden Sekundärluftsohle zur Zuführung von Verbrennungsluft ausgestattet ist, wobei die Sekundärluftsohle mit Klappen zur Regelung der Verbrennungsluft ausgestattet ist, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass durch die koksofenkammertürumfassende Wand oberhalb der Koksofenkammertür oder durch die Koksofenkammerdecke in den Primärheizraum der
Koksofenkammer mindestens eine feuerfeste Rohrleitung geführt wird, welche mit mindestens einer Lufteinlassöffnung versehen ist, und • an der anderseitigen Öffnung der Rohrleitung entweder eine lufteinlassende Vorrichtung oder mindestens eine druckerzeugende Vorrichtung vorhanden ist, durch welche Verbrennungsluft in den Primärheizraum der Koksofenkammer eingeleitet wird. [0024] Die koksofenkammertürumfassende Koksofenkammerwand oberhalb der Koksofenkammertür kann fest oder auch beweglich sein. Die lufteinlassende Vorrichtung kann beispielhaft ein freies Rohrende, eine Einlassdüse oder ein Einlasstrichter sein, welcher in der atmosphärischen Umgebung endet. Die Lufteinlassöffnung kann mit einem Regelorgan justierbar sein. An der lufteinlassenden Vorrichtung können auch strömungs- geschwindigkeitserhöhende Teile angeordnet sein. Dies kann beispielhaft eine Venturidü- se sein. Die druckerzeugende Vorrichtung kann beispielhaft ein Gebläse, ein Kompressor, eine druckführende Leitung oder ein Druckvorratsbehälter sein, durch den die Rohrleitung mit Druckluft beaufschlagbar ist.
[0025] Um eine optimierte Verteilung der Luft in dem Primärheizraum der Koksofen- kammer zu gewährleisten, kann eine Mehrzahl der durch diese führenden Rohrleitungen vorhanden sein. Dadurch wird nicht nur die Verteilung der Luft in Ofenlängsrichtung in dem Gasraum, sondern auch die Verteilung der Verbrennungsluft innerhalb des Primärheizraumes in Ofenquerrichtung verbessert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Zahl der durch den Primärheizraum geführten Rohrleitungen eins bis vier. Es können theoretisch beliebig viele Rohrleitungen eingesetzt werden, jedoch ist diese Zahl aus praktischen Gründen meist auf acht begrenzt. Wird eine Mehrzahl an Rohrleitungen gewählt, so können diese innerhalb oder außerhalb der Koksofenkammer mit querverbindenden Leitungen ausgestattet sein. Im Weiteren werden die Ausführungsformen einer Rohrleitung zur Erläuterung der Ausführungsformen aufgeführt. Wird eine Mehrzahl an Rohrleitungen gewählt, so können diese Ausführungsformen deshalb, falls nicht anders erwähnt, auch an mehreren Rohrleitungen oder einem Teil mehrerer Rohrleitungen vorhanden sein.
[0026] Durch die Einleitung von Verbrennungsluft in den Primärheizraum über eine Rohrleitung bildet sich bei Vorhandensein einer Mehrzahl von Luftaustrittsöffnungen in den Rohrleitungen mit einer entsprechenden Ausrichtung ein homogener Luftschleier über dem ausströmenden Verkokungsgas. Dieser vermischt sich durch die Strömungsrichtung augenblicklich mit dem Verkokungsgas. Dadurch lässt sich eine sehr gleichmäßige Verbrennung im gesamten Gasraum über dem Kohlekuchen erzielen, welche sich von den Belüftungsverfahren für den Primärheizraum einer Koksofenkammer im Stand der Technik durch die direkte Luftzuführung wesentlich unterscheidet. Dadurch wird eine völlig andere Belüftungscharakteristik erzielt, so dass eine wesentlich verbesserte Beheizung des Kohlekuchens vom Primärheizraum aus erzielt werden kann.
[0027] Die Verteilung der Luftzuführung im Primärheizraum wird auch durch die Art der Luftaustrittsöffnungen bestimmt. In einer Ausführungsform der Erfindung besitzt die Rohrleitung, welche durch den Primärheizraum geführt wird, einen runden oder ovalen Querschnitt. Ein optimaler Flächenwert des Querschnittes für die Rohrleitungen mit runder oder ovaler Form beträgt je nach Ofenausführung 100 bis 3000 cm2. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besitzen die Öffnungen der Rohrleitung, welche durch den Primärheizraum geführt wird, eine quadratische oder rechteckige Form. Ein optimaler Flächenwert als Querschnitt für diese Rohrleitungen mit quadratischer oder rechteckiger Form beträgt ebenfalls 100 bis 3000 cm2. Die Öffnungen können bei der Herstellung der Öffnung oder Öffnungen durch beliebige Verfahren nach dem Stand der Technik in die Rohrleitung eingebracht werden. Ein mögliches Verfahren hierzu ist die Einstanzung von Öffnungen in die Rohrleitung. Ein weiteres mögliches Verfahren zur Einbringung der Öffnungen in die Rohrleitung ist Einbohrung.
[0028] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Rohrleitungen in unterschiedlichen Raumhöhen durch den Primärheizraum geführt, wenn die Zahl der Rohrleitungen in der Koksofenkammer mehr als eins beträgt. So ist es beispielsweise möglich, eine Rohrleitung in 10 cm, und eine weitere Rohrleitung in einer Höhe von 100 cm über dem Kohlekuchen zu plazieren.
[0029] Zur Befestigung der in die Primärheizkammer luftzuführenden Rohrleitung wird die Rohrleitung durch den Primärheizraum beispielhaft mit einer feuerfesten Ankerkonstruktion in der Decke der Koksofenkammer gehalten. Diese wird an der Rohrleitung durch eine Klammer, einen Ring oder durch Einbringung in die Rohrleitungssubstanz befestigt. Die Befestigung der Ankerbefestigung kann auf Seiten der Decke beispielsweise mit Quersplinten beim Einbau erfolgen. Es ist auch möglich, dass die Rohrleitung durch den Primärheizraum mit einer feuerfesten Ankerkonstruktion in der seitlichen Wand der Koksofenkammer gehalten wird. Die Befestigung kann auf Seiten der Wand wie in der Decke beispielsweise durch Quersplinte beim Einbau erfolgen.
[0030] Es ist auch möglich, die Rohrleitung durch den Primärheizraum mit einer feuerfesten Auflagerkonstruktion in dafür vorgesehenen Sattlungsöffnungen in der koksofen- kammertürumfassenden Wand über der Koksofenkammertür zu befestigen. Die koks- ofenkammertürumfassende Wand befindet sich oberhalb der Ofentür und kann als fest fixierte, nicht herausnehmbare Feuerfestwand ausgeführt sein. Sie kann aber auch aus einem äußeren Stahlkörper mit innen liegender Feuerfestisolierung bestehen, die zu Wartungszwecken ausgetauscht werden kann. Dazu besitzt sie auf der Außenoberfläche z.B. Riegelhaken, die das Herausnehmen dieses seitlichen Wandteils erleichtern.
[0031] Die Auflagerkonstruktion als Sattlungsöffnungen werden beim Bau der Koksofenkammern mit eingebaut und sind so konstruiert, dass diese gasdicht sind. Die Auflagerkonstruktion ist aus einem feuerfesten Material gebaut, welches dem Fachmann für Kokereitechnik bekannt ist, wobei Silikamaterial oder hochhitzebeständiger Stahl hier bei- spielhaft genannt sind. Gleiches gilt für die Ankermaterialien.
[0032] In einer weiteren Ausführungsform wird mindestens eine Rohrleitung an mindestens einem Ende durch die Koksofenkammerdecke geführt. Die Rohrleitung erhält dann innerhalb der Koksofenkammer im Primärheizraum eine Biegung. In der Regel wird die Rohrleitung bei einer Führung durch die Koksofenkammerdecke an zwei Enden durch die Koksofenkammerdecke geführt, so dass die Rohrleitung mit den Öffnungen innerhalb der Koksofenkammer eine U-Form einnimmt. Die Führung der Rohrleitung durch die Decke der Koksofenkammer wird in einer Ausführungsform der Erfindung durch eine Öffnung mit einer gasdichten Ummauerung vorgenommen. Das Ende oder die beiden Enden der Rohrleitung werden dann mit einer luftzuführenden und gegebenenfalls einer luftab- führenden Leitung versehen.
[0033] Die Zahl der Luftaustrittsöffnungen je Rohrleitung kann prinzipiell beliebig sein. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt die Zahl der Luftaus- trittsöffnungen pro Rohrleitung 320. Die Luftaustrittsöffnungen können entlang der Rohrleitung in Gruppen zusammengefasst sein, wobei der Abstand zwischen diesen Gruppen in einer beispielhaften Ausführungsform 100 bis 1000 mm beträgt. Der Austrittsquerschnitt der Luftaustrittsöffnungen einer Rohrleitung kann je nach Ofenausführung zwischen 20 und 2000 mm2 betragen. Durch die Einteilung der Luftaustrittsöffnungen in Gruppen kann die Luft bevorzugt an die Stellen geführt werden, an denen eine erhöhte Wärmeerzeugung aufgrund des Wärmebildes in der Koksofenkammer von Vorteil ist. Bei einer Eintei- lung der Luftaustrittsöffnungen in Gruppen können die Luftaustrittsöffnungen in den einzelnen Gruppen die gleichen oder auch verschiedene Querschnittsformen oder Querschnittswerte besitzen. [0034] Die Luftaustrittsöffnungen können in der oder den Rohrleitungen in einem Winkel zwischen 10° und 180° zu einem Lotvektor durch die Decke der Koksofenkammer angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besitzt mindestens eine Luftaustrittsöffnung in mindestens einer Rohrleitung einen düsenförmigen Aufsatz. Auch dieser Aufsatz kann zu den Rohrleitungen und zu einem Lotvektor durch die Decke der Koksofenkammer in einem Winkel zwischen 10° und 180° angeordnet sein. Hierbei ist es möglich, dass der Aufsatz in Richtung in einer Ebene parallel zu den Koksofenkammertüren ausgerichtet ist. Der Aufsatz kann jedoch auch in einem beliebigen Winkel in Richtung der Koksofenkammertüren geneigt sein. [0035] In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Rohrleitung aus einem korund- haltigen Material gefertigt. Korundhaltige Materialien sind dem Fachmann für Kokereitechnik wohlbekannt. Korundhaltige Baumaterialien für Koksöfen werden beispielhaft aufgezeigt in der Lehre H. Salmang, H. Scholze,„Keramik, Allgemeine Grundlage und wichtige Eigenschaften", Verlag Axel Springer, I .Auflage, Berlin, 1982. [0036] In einer weiteren Ausführungsform ist die Rohrleitung aus einem siliziumcar- bidhaltigen Material, aus einem rekristallisierten siliziumcarbidhaltigen Material, aus einem silikahaltigen Material, einem zunderbeständigen Warmstahl, oder aus sonstigen feuerfesten Keramikmaterialien gefertigt, die jeweils Anwendungsgrenztemperaturen oberhalb der typischen Primärheizraumtemperatur von 1475°C aufweisen und diesen hohen Tempera- turen dadurch unbeschädigt standhalten. Die Rohrleitungen können auch abschnittsweise aus mehreren der genannten Materialien bestehen. Schließlich ist es auch möglich, bei Verwendung mehrerer Rohrleitungen in der Koksofenkammer mehrere oder alle Rohrleitungen aus jeweils einem oder mehreren der genannten Materialien herzustellen.
[0037] Beschreibungen zum Werkstoff „Rekristallisiertes Siliziumcarbid" finden sich im Internet beispielsweise unter:
http://www. keramverband. de/keramik/deutsch/fachinfo/werkstoffe/karbid_keramik. htm (15.02.2012).
[0038] Rekristallisiertes Siliziumkarbid ist ein reiner keramischer Werkstoff der chemischen Formel SiC mit ca. 1 1 bis 15% offener Porosität. Diese Keramik wird bei sehr hohen Temperaturen von 2300 bis 2500 °C aus Siliziumcarbid gebrannt, wobei sich ein Gemisch aus feinstem und grobem Pulver schwindungsfrei zu einer kompakten Matrix aus Siliziumcarbid umwandelt. Bedingt durch seine offene Porosität hat das rekristallisierte Siliziumcarbid im Vergleich zu den dichten Siliciumcarbidkeramiken geringere Festig- keiten. Es zeichnet sich aber durch eine hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit aus. Der schwindungsfreie Herstellungsprozeß erlaubt auch beim rekristallisierte Silizium- carbid die Herstellung großformatiger Bauteile, die vorwiegend als hochbelastbare Brennhilfsmittel eingesetzt werden. Die maximale Anwendungstemperatur liegt zwischen 1600 und 1650 °C.
[0039] Die Rohrleitung kann auch mit einer Hochemissionsbeschichtung (HEB) versehen sein. Dadurch kann die Rohrleitung vor den in der Koksofenkammer herrschenden hohen Temperaturen besser geschützt werden. Eine Ausführungsform für eine Koksofenkammer, deren Baumaterialien zum Schutz vor den hohen Temperaturen mit einer Hoch- emissionsbeschichtung versehen sind, gibt die WO2008034493A1. Die Beschichtung kann über die gesamte Rohrleitung erfolgen, wird aber bevorzugt im Innenraum der Koksofenkammer aufgetragen.
[0040] Der Querschnitt der durch den Primärheizraum verlaufenden Rohrleitung kann in der bevorzugten Ausführungsform an beiden, in der Umgebung mündenden Enden durch einen Schieber, einen Hahn, eine Spindel oder eine Klappe verschlossen werden. Der Volumenstrom kann darüber hinaus an den freien Rohrleitungsenden beispielsweise durch eine Blende eingestellt werden.
[0041] Die Rohrleitung kann in einer weiteren Ausführungsform an einem Ende zur Führung von Luft mit einem luftzuführenden Gebläse, einem luftzuführenden Kompressor, einem luftzuführenden Druckvorratsbehälter oder einer luftzuführenden Leitung inklusive Druckreduzierventil versehen sein. Das andere Ende kann mit einer Metallkappe oder einem Blindstutzen verschlossen sein, aber auch mit einer weiteren luftabführenden Leitung. Diese muss so betrieben werden, dass auch diese gegenüber der Koksofenkammer einen erhöhten Druck aufweist, damit keine Verkokungsgase abgesaugt werden. [0042] Wird eine luftzuführende Leitung in die Rohrleitung genutzt, so können beispielhaft mehrere Koksofenkammern zu einer Koksofenbank zusammengefasst werden, wobei auf einer oder auf beiden Seiten der Koksofenkammerfront eine druckluftführende Leitung entlangläuft, aus der mindestens eine Rohrleitung zur Zuführung von Luft in den Primärheizraum der zugehörigen Koksofenkammer abzweigt, welche zwischen der Ab- zweigung und der Eintrittsstelle in die Koksofenkammer mit einem Regelorgan oder Ventil versehen ist. Schließlich kann oder können auch die Hauptluftleitung oder die Hauptluftleitungen entlang der Koksofenkammerfront mit Regelventilen versehen sein, welche den Luftstrom vor dem Abzweig der Rohrleitung abschnittsweise regeln. [0043] Bei dem Regelorgan kann es sich beispielhaft um einen Hahn, einen Schieber, eine Spindel, eine Blende, eine Düse oder eine Klappe handeln. Bei dem Regelorgan kann es sich auch um eine Venturidüse handeln, durch die die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird. Diese Regelorgane müssen bei den hohen Temperaturen einer Verkokung beständig sein. Die Regelorgane können manuell betrieben werden, sind jedoch in einer bevorzugten Ausführungsform automatisch zu regeln. Zur ferngesteuerten Regelung kann eine elektrische, pneumatische, hydraulische oder auch eine mechanische Regelung zur Anwendung kommen. Auch eine Fernsteuerung des Regelorgans durch drahtlose Übertragung ist möglich. [0044] Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzen den Vorteil, die primäre Verbrennungsluft direkt in den Primärheizraum einer Koksofenkammer einzuleiten, so dass eine wesentlich verbesserte Gleichmäßigkeit der Verteilung der Verbrennungsluft in dem Primärheizraum der Koksofenkammer erfolgt. Dadurch wird eine erheblich verbesserte Koksqualität und eine wesentlich verbesserte Wirtschaft- lichkeit des Verfahrens erreicht.
[0045] Die Erfindung wird anhand von sechs Zeichnungen genauer erläutert, wobei diese nur eine beispielhafte Ausführungsform darstellen, welche nicht auf diese beschränkt sind.
[0046] FIG.1 zeigt eine Koksofenkammer mit einer erfindungsgemäßen Rohrleitung in seitlicher Ansicht. FIG.2 zeigt eine Koksofenkammer in versetzt frontaler Ansicht mit zwei erfindungsgemäßen Rohrleitungen, welche mit zwei Hauptluftleitungen an beiden Seiten der Koksofenkammer verbunden sind. FIG.3 zeigt eine Koksofenkammer in versetzt frontaler Ansicht mit drei erfindungsgemäßen Rohrleitungen, von denen eine Rohrleitung einen quadratischen Querschnitt besitzt, und an beiden Enden mit Blindstutzen verschlossen ist. FIG.4 zeigt eine Koksofenkammer in versetzt frontaler Ansicht mit zwei Rohrleitungen, deren Enden durch die Decke der Koksofenkammer geführt werden. FIG.5 zeigt eine Koksofenkammer in frontaler Ansicht mit zwei Rohrleitungen mit düsenförmigen Aufsätzen. FIG.6 zeigt die gleiche Koksofenkammer wie in FIG.1 , jedoch mit einer Venturidüse am lufteinlassenden Rohrende. [0047] FIG.1 zeigt eine Koksofenkammer (1) in seitlicher Ansicht, welche mit einer Rohrleitung (2) versehen ist, die durch den Primärheizraum (3) der Koksofenkammer (1) führt, und über Luftaustrittsöffnungen (4) Luft (5) in die Koksofenkammer (1) einleitet. In der Koksofenkammer (1) befindet sich der zur Verkokung vorgesehene Kohlekuchen (6). Auf einer Seite der Koksofenkammer (1) verläuft eine druckluftführende Hauptluftleitung (7), die über einen Abzweig (7a) und ein Gebläse (8) mit der Rohrleitung (2) verbunden ist, welche durch die Koksofenkammer (1) führt. Die Rohrleitung (2) enthält innerhalb der Koksofenkammer (1) eine Vielzahl von Luftaustrittsöffnungen (4), von denen ein Teil rund (4a) ist, und der andere Teil rechteckig (4b). Über das Gebläse (8) wird Druckluft (9) in die Rohrleitung (2) eingespeist, welche über ein Ventil (10) geregelt wird. Die Druckluft (9) strömt durch die Luftaustrittsöffnungen (4) in den Primärheizraum (3) der Koksofenkammer (1), welcher dadurch auf seiner gesamten Länge mit Verbrennungsluft versorgt wird. Auf der Decke (11) befinden sich ebenfalls Lufteintrittsöffnungen (12), welche mit Regu- lierklappen (12a) versehen sind. Im Stand der Technik stehen diese zur Verfügung, um Luft von außen in die Koksofenkammer (1) einzulassen. Die Rohrleitung (2) ist mit einer feuerfesten Ankerkonstruktion (2a) in der Decke (11) der Koksofenkammer (1) verankert. Auf der anderen Seite ist die Rohrleitung (2) mit einer luftabführenden Hauptluftleitung (7b) verbunden, welche auf einem niedrigeren Druckniveau steht als die zuführende Hauptleitung (7), aber auf einem höheren Druckniveau steht als der Primärheizraum (3) der Koksofenkammer (1). Die luftabführende Leitung (7b) ist mit einem Regulierventil (10a) versehen. Durch die Verteilung der Druckluft (9) innerhalb der Koksofenkammer (1) findet eine gleichmäßige Verbrennung innerhalb des Primärheizraumes (3) statt. Die Verbrennungsgase (13) gelangen über in den Seitenwänden angeordnete Gaskanäle (14) in einen Sekundärheizraum (15), welcher sich unterhalb der Koksofenkammer (1) befindet. Dieser ist ebenfalls mit regulierten Luftzuführungsventilen (15a) ausgestattet. Zu sehen ist die Koksofenkammertür (16) mit der darüberliegenden, die Koksofenkammertür umfassenden Wand (17), welche die Rohrleitung (2) über ein Auflager (17a) in die Koksofenkammer führt. Die Steuerung der Ventile (10) und damit der eingeleiteten Luftmenge (9) erfolgt über einen Rechner (18).
[0048] FIG.2 zeigt die gleiche Koksofenkammer (1) in versetzt frontaler Ansicht, durch deren Primärheizraum (3) erfindungsgemäß zwei Rohrleitungen (2) mit Luftaustrittsöffnungen (4) führen. Während des Betriebes gast aus dem Kokskuchen (6) Verkokungsgas (6a) in den Primärheizraum (3). Über die Luftaustrittsöffnungen (4) wird erfin- dungsgemäß Luft (5) in den Primärheizraum (3) über dem Kohlekuchen (6) eingeleitet. Durch diese Lufteinleitung (5) findet eine flächenoptimierte Einleitung im gesamten Primärheizraum (3) statt. Dadurch findet im gesamten Primärheizraum (3) eine sehr gleichmäßige Verbrennung statt. Die Luftzuleitung (5) findet von einer luftzuführenden, unter Druck (9) stehenden Hauptluftleitung (7) statt. Die Luftzuleitung (5) wird über eine ab- schnittsweise Regulierung der Hauptluftleitung (7) mit Regulierventilen (10) durchgeführt. Die Regulierventile (10) sind hier als Klappen (10b) ausgeführt und werden automatisiert mit einer Rechnersteuerung (18) gesteuert. Zu sehen sind auch die Seitenkanäle (14) mit Inspektionsöffnungen (14a) auf der Decke (11) der Koksofenkammer (1). Die eigentliche Decke (11) der Koksofenkammer (1) und die Koksofenkammertür (16) sind zur Übersicht hier nicht eingezeichnet. [0049] FIG.3 zeigt wiederum die gleiche Koksofenkammer (1) in versetzt frontaler Ansicht, die mit einer weiteren Rohrleitung (2) mit quadratischem Querschnitt (2b) ausgestattet ist. Die quadratische Rohrleitung ist an beiden Enden mit Blindstutzen (2c) ausgestattet und verschlossen. Die Luftversorgung erfolgt über Querverbindungen (2d) zu zwei weiteren Rohrleitungen, welche einen runden Querschnitt (2e) besitzen, und die über eine regulierte Hauptluftleitung (7) mit Druckluft (9) versorgt wird. Durch diese Lufteinleitung (5) findet eine gleichmäßige Verbrennung im gesamten Primärheizraum (3) statt. Die Rohrleitung (2) mit dem runden Querschnitt (2e) besitzt rechteckige Luftaustrittsöffnungen (4b), und die Rohrleitung (2) mit dem quadratischen Querschnitt (2b) besitzt Luftaustrittsöffnungen (4) mit einem runden Querschnitt (4a).
[0050] FIG. zeigt eine Koksofenkammer (1) in versetzt frontaler Ansicht, welche mit zwei Rohrleitungen (2) mit einem runden Querschnitt (2e) ausgestattet ist, und mit einer weiteren Rohrleitung (2) mit einem quadratischen Querschnitt (2b). Die Rohrleitungen (2) sind mit einer luftzuführenden Hauptluftleitung (7) verbunden und werden durch diese mit Druckluft (9) versorgt, welche über jeweils ein Ventil (10) geregelt wird. Die quadratische Rohrleitung (2b) wird durch die koksofenkammertürumfassende Wand (17, hier nicht dargestellt) geführt, während die beiden Rohrleitungen (2) mit rundem Querschnitt (2e) durch Öffnungen (12) in der Koksofenkammerdecke (11) geführt werden (2f). Die Rohrleitung (2) mit dem runden Querschnitt (2e) besitzt rechteckige Luftaustrittsöffnungen (4b), und die Rohrleitung mit dem quadratischen Querschnitt (2b) besitzt Luftaustrittsöffnungen (4) mit einem runden Querschnitt (4a). Die Rohrleitungsführung durch die Decke (11) ermöglicht eine platzsparende Anordnung der Rohrführung. Auch die Luftabführung (7b) wird über Ventile (10) geregelt und wird drahtlos gesteuert.
[0051] FIG.5 zeigt eine Koksofenkammer (1) in frontaler Ansicht. Zu sehen ist die Koksofenkammer (1), der Kohlekuchen (6), welcher zur Verkokung vorgesehen ist, der Primärheizraum (3) und der Sekundärheizraum (15). Der Primärheizraum (3) und der Sekundärheizraum (15) sind über einen seitlichen Kanal (14) mit einer regulierenden Vorrichtung (14b) miteinander verbunden. Der Sekundärheizraum (15) ist hier mit den Bestandteilen Rauchgaskanäle (15b) und Sekundärluftsohle (15c) gezeigt. Der Primärheizraum (3) ist erfindungsgemäß mit zwei Rohrleitungen (2) versehen, von denen eine einen runden Querschnitt (2e), und einer andere einen quadratischen Querschnitt (2b) besitzt. Die Rohrleitung (2) mit dem runden Querschnitt (2e) ist über eine Ankerkonstruktion (2a) in der seitlichen Wand (19) befestigt, die Rohrleitung (2) mit dem quadratischen Querschnitt (2b) ist über eine Ankerkonstruktion (2a) in der Koksofenkammerdecke (11) befes- tigt. Beide Rohrleitungen (2) besitzen düsenförmige Aufsätze (4c), die in den Winkeln α (hier 90°) und ß (hier 135°) bezogen auf einen senkrechten Lotvektor (11a) ausgehend von der Koksofenkammerdecke (11). Durch die Eindüsung (5) von Luft innerhalb des Primärheizraumes (3) bildet sich ein Luftschleier (5a) über dem Kohlekuchen (6), welcher sich direkt mit dem aufsteigenden Verkokungsgas (6a) vermischt und so eine sehr gleichmäßige Verbrennung ermöglicht.
[0052] FIG.6 zeigt eine Koksofenkammer (1) aus FIG.1 , in der die Umgebungsluft über den Öffnungsquerschnitt (20) eines freien, in der Umgebung mündenden Rohrendes (20) in den Primärheizraum (3) eingesaugt wird, wobei als treibende Kraft die Druckdifferenz des im Primärheizraum (3) vorliegenden Unterdruckes gegenüber dem Umgebungs- druck auf der einströmenden Seite wirkt. Die Mündungsform ist in dieser beispielhaften Ausführung als Düse (20a) ausgebildet, welche nach dem Venturiprinzip arbeitet.
[0053] Bezugszeichenliste
1 Koksofenkammer
2 Rohrleitungen
2a Ankerkonstruktion in der Wand
2b Rohrleitung mit quadratischem Querschnitt
2c Blindstutzen
2d Querverbindung
2e Rohrleitung mit rundem Querschnitt
2f Rohrzuführungsleitung durch die Decke
3 Primärheizraum
4 Luftaustrittsöffnungen
4a Luftaustrittsöffnungen mit rundem Querschnitt
4b Luftaustrittsöffnungen mit quadratischem Querschnitt
4c Düsenförmige Aufsätze
5 Einströmende Luft
5a Luftschleier
6 Kohlekuchen
6a Verkokungsgas
7 Hauptluftleitung a Abzweig
b Luftabführende Hauptluftleitung
Gebläse
Druckluft
0 Ventil
0a Ventil zur luftabführenden Leitung
0b Klappe
1 Koksofenkammerdecke
1a Lotvektor durch die Decke der Koksofenkammer
2 Öffnungen in der Koksofenkammerdecke
2a Regelventile
3 Teilverbranntes Verkokungsgas
4 Gaskanäle in den Seiten der Koksofenkammer
4a Inspektionsöffnungen
4b Regeleinheit der Seitenkanäle
5 Sekundärheizraum
5a Luftzuführungsventile des Sekundärheizraumes
5b Rauchgaskanäle
5c Sekundärluftsohle
6 Koksofenkammertür
7 Koksofenkammertürumfassende Wand
7a Auflagerkonstruktion in der koksofenkammertürumfassenden Wand8 Rechner
9 Seitliche Koksofenkammerwand
0 Lufteintrittsöffnung
0a Düse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur flächenoptimierten Zuführung von Verbrennungsluft (5) in den Primärheizraum (3) einer Koksofenkammer (1) des Typs„Non-Recovery" oder „Heat-Recovery", wobei
• eine Koksofenkammer (1) des Typs „Non-Recovery" oder „Heat- Recovery" zur Verkokung von Kohle (6) unter Freilassung eines Gasraumes (3) über der Kohlecharge (6) mit Kohle beladen wird, so dass sich über der Kohlecharge (6) ein Primärheizraum (3) bildet, und
• die Kohle (6) auf hohe Temperaturen erhitzt wird, so dass diese durch Ausgasung der flüchtigen Bestandteile zyklisch zu Koks (6) verkokt wird, und das dabei entstehende Verkokungsgas (6a) in dem Gasraum (3) über der Kohlecharge (6) mit einer zugeführten Luftmenge (5) zumindest zeitweise unterstöchiometrisch verbrannt wird, und
• das teilverbrannte Verkokungsgas (13) über seitlich ausführende Kanäle (14) in einen Sekundärheizraum (15) geleitet wird, welcher sich unterhalb der Koksofenkammer (1) befindet, und dort mit einer weiteren Luftmenge (15c) vollständig verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
• die Zuführung der Luft (5) über Rohrleitungen (2) vorgenommen wird, welche durch den Primärheizraum (3) der Koksofenkammer (1) hindurchführen, und welche innerhalb des Primärheizraumes (3) der Koksofenkammer (1) mit mindestens einer Luftaustrittsöffnung (4) versehen sind, und
• die Verbrennungsluft (5) über die Rohrleitung (2) und die Luftaustrittsöffnungen (4) entweder durch den Unterdruck, welcher in einer Koksofenkammer (1) üblicherweise herrscht, in die Koksofenkammer (1) gesaugt wird, oder über eine oder mehrere druckerzeugende Vorrichtungen (8), welche die Verbrennungsluft (5) unter Druck setzen und über die Luftaustrittsöffnungen (4) in die Koksofenkammer (1) leiten, in die Koksofenkammer (1) eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (2) als lufteinlassende Vorrichtung geartet ist, welche ein in der Umgebung mündendes freies Rohrende (20) ist, und die angesaugte Luftmenge, welche pro Zeiteinheit aus dem Rohrende (20) in den Primärheizraum (3) der Koksofenkammer (1) gesaugt wird, mit einem nach dem Venturiprinzip arbeitenden Bauteil (20a) vergrößert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsluft (5) über einen Kompressor (8), ein Gebläse (8), einen druckführenden Vorratsbehälter (7) oder eine druckführende Leitung (7) als druckerzeugende Vorrichtung in die Rohrleitungen (2) gepresst wird, welche über ein Druckreduzierventil (10) regelbar ist, so dass die Luft (9) mit Überdruck durch die Austrittsöffnung (4) oder die Austrittsöffnungen (4) in der Rohrleitung (2) in den Primärheizraum (3) strömt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft (9) mit einem Überdruck von 0,1 bis 45 mbar in die Leitung gepresst wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft (9) vorgewärmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft (9) auf eine Temperatur von 150 bis 1250 °C vorgewärmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft (9) auf eine Temperatur von 500 bis 1000 °C vorgewärmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftzustrom (5) in mindestens eine Rohrleitung (2) durch ein Regelorgan (10) oder Ventil (10) geregelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftzustrom (5) in mindestens einer Rohrleitung (2) mit einem Strömungsmesser gemessen wird, und dieser dann anhand der Messwerte durch das Regelorgan (10) geregelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Koksofenkammern (1) zu einer Koksofenbank zusammenge- fasst sind, und der Luftzustrom (5) in mindestens eine Rohrleitung (2) durch eine Koksofenkammer (1) ausgehend von einer Hauptluftleitung (7) erfolgt, welche längs der Koksofenkammerfront der Koksofenbank geführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftzustrom (9) durch die Rohrleitung (2) in die Koksofenkammer (1) ausgehend von der Hauptluftleitung (7) in mindestens einer Rohrleitung (2) im Kreis geführt wird, indem diese Rohrleitung (2) wieder in die Hauptluftleitung (7) zurückgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Koksofenkammern (1) zu einer Koksofenbank zusammenge- fasst sind, und sich auf beiden Seiten der Koksofenkammer (1) jeweils eine Hauptluftleitung (7) befindet, und der Luftstrom (9) durch die Rohrleitung (2) oder die Rohrleitungen (2) in den Primärheizraum (3) der Koksofenkammer (1) von einer Hauptluftleitung (7) auf der einen Seite zu einer Hauptluftleitung (7b) zu der anderen Seite geführt wird, und der Luftzustrom (9) durch die Rohrleitung (2) in der Koksofenkammer (1) ausgehend von der Hauptluftleitung (7) in die Hauptluftleitung (7b) auf der gegenüberliegenden Seite geführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hauptluftleitungen (7) am Ende der Koksofenbank (1) zusammengeführt werden, so dass sich eine externe Kreisleitung (7) bildet, durch die die Rohrleitungen (2), welche in die Koksofenkammern (1) geführt werden, in Luftströmungsrichtung mit Druckluft (9) versorgt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Rohre (2) gepresste Luft (9) mit Sauerstoff, Wasserdampf oder Stickstoff angereichert wird.
15. Koksofen (1) zur flächenoptimierten Zuführung von Verbrennungsluft (5) in den Primärheizraum (3) einer Koksofenkammer (1) zur Verkokung von Kohle (6) nach dem„Non-Recovery" oder„Heat-Recovery"-Verfahren, wobei • ein Koksofen (1) aus einer Koksofenkammer (1) aufgebaut ist, welche einen gewölbten Verkokungsraum (11) aufweist, der zur Verkokung von Kohle (6) mit einem über dem Kohlekuchen (6) stehenden Gasraum als Primärheizraum (3) vorgesehen ist, und · der Koksofen (1) weiterhin einen Verbrennungsraum als Sekundärheizraum (15) aufweist, welcher sich unter der Koksofenkammer (1) befindet, und welcher über in den nichtfrontalen Seiten (19) der Koksofenkammer (1) angeordneten Gaskanälen (14) mit dem Primärheizraum (3) verbunden ist, und · jeweils eine Koksofenkammertür (16) den Verkokungsraum (3) zu den frontalen Seiten hin schließt, welche oberhalb dieser Tür (16) von einer koksofenkammertürumfassenden Koksofenkammerwand (17) umgeben wird, und
• der Sekundärheizraum (15) aus Rauchgaskanälen (15b) und einer darunterliegenden Sekundärluftsohle (15c) zur Zuführung von
Verbrennungsluft ausgestattet ist, wobei die Sekundärluftsohle mit Klappen (15a) zur Regelung der Verbrennungsluft ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
• durch die koksofenkammertürumfassende Wand (17) oberhalb der Koksofenkammertür (16) oder durch die Koksofenkammerdecke (11) in den Primärheizraum (3) der Koksofenkammer (1) mindestens eine feuerfeste Rohrleitung (2) geführt wird, welche mit mindestens einer Luftauslassöffnung (5) versehen ist, und
• an der anderseitigen Öffnung (7b) der Rohrleitung (2) entweder eine lufteinlassende Vorrichtung oder mindestens eine druckerzeugende
Vorrichtung vorhanden ist, durch welche Verbrennungsluft (5) in den Primärheizraum (3) der Koksofenkammer (1) einleitbar ist.
16. Koksofen (1 ) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (2) eine lufteinlassende Vorrichtung ist, welche endseitig mit einem freien Rohrende (20), einer Einlassdüse (20) oder einem Einlasstrichter (20) ausgestattet ist, welcher in der atmosphärischen Umgebung endet.
17. Koksofen (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rohrmündung (20) oder dem freien Rohrende (20) mindestens einer Rohrleitung (2) eine Venturidüse (20a) installiert ist.
18. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich an mindestens einem Ende der Rohrleitung (2) ein Gebläse (8), ein Kompressor (8), eine druckführende Leitung (7) oder ein Druckvorratsbehälter (7) befindet, durch den die Rohrleitung (2) mit Druckluft (9) beaufschlagbar ist.
19. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der durch den Primärheizraum (3) geführten Rohrleitungen
(2) eins bis vier beträgt.
20. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2), welche durch den Primärheizraum
(3) geführt wird, einen runden oder ovalen Querschnitt (4a) besitzt.
21. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2), welche durch den Primärheizraum (3) geführt wird, einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt (4b) besitzt.
22. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (2b) mit dem runden, ovalen, (4a) rechteckigen oder quadratischen Querschnitt (4b) einen Flächenwert des Querschnitts von 100 bis 3000 cm2 besitzt.
23. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungen (2) in unterschiedlichen Raumhöhen durch den Primärheizraum (3) geführt werden, wenn die Zahl der Rohrleitungen (2) in der Koksofenkammer (1) mehr als eins beträgt.
24. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) durch den Primärheizraum (3) mit einer feuerfesten Ankerkonstruktion (2a) in der Decke (11) der Koksofenkammer (1) gehalten wird.
25. Koksofen (1 ) nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) durch den Primärheizraum (3) mit einer feuerfesten Ankerkonstruktion (2a) in der seitlichen Wand (19) der Koksofenkammer (1) gehalten wird.
26. Koksofen (1 ) nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) durch den Primärheizraum (3) mit einer feuerfesten Auflagerkonstruktion (17a) in der Wand (17) über der Koksofenkammertür (16) gehalten wird.
27. Koksofen (1 ) nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) an mindestens einer Stelle (12) durch die Koksofenkammerdecke (11) geführt wird.
28. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) eine Zahl von eins bis 320 Luftaustrittsöffnungen (4) aufweist.
29. Koksofen (1 ) nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaustrittsöffnungen (4) entlang der Rohrleitung (2) in Gruppen zusammengefasst sind, wobei der Abstand zwischen diesen Gruppen 100 bis 1000 mm beträgt.
30. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaustrittsöffnungen (4) in der oder den Rohrleitungen (2) in einem Winkel (α,β) zwischen 10° und 180° zu einem Lotvektor (11a) durch die Decke (1 1) der Koksofenkammer (1) angeordnet sind.
31. Koksofen (1 ) nach einem der Ansprüche 15 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Luftaustrittsöffnung (4) in mindestens einer Rohrleitung (2) einen düsenförmigen Aufsatz besitzt.
32. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Luftaustrittsöffnung (4) in mindestens einer Rohrleitung (1) einen Strömungsquerschnitt von 20 bis 2000 mm2 besitzt.
33. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) aus einem korundhaltigen Material gefertigt ist.
34. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) aus einem siliziumcarbidhaltigen Material gefertigt ist.
35. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) aus einem rekristallisierten siliziumcarbidhaltigen Material gefertigt ist.
36. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) aus einem silikahaltigen Material gefertigt ist.
37. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) aus einem zunderbeständigen Warmstahl gefertigt ist.
38. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) aus einem beliebigen feuerfesten Keramikmaterial gefertigt ist.
39. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rohrleitung (2) mit einer Hochemissionsbeschich- tung (HEB) versehen ist.
40. Koksofen (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Koksofenkammern (1) zu einer Koksofenbank (1) zusam- mengefasst werden, wobei auf einer oder auf beiden Seiten der Koksofenkammerfront eine druckluftführende Leitung (7) entlangläuft, aus der mindestens eine Rohrleitung (2) zur Zuführung von Luft (5) in den Primärheizraum (3) der zugehörigen Koksofenkammer (1 ) abzweigt (7a), welche zwischen der Abzweigung (7a) und der Eintrittsstelle in die Koksofenkammer (1) mit einem Regelorgan (10) oder Ventil (10) versehen ist.
41. Koksofen (1) nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Regelorgan (10) um einen Hahn, einen Schieber, eine Spindel, eine Blende, eine Düse, eine Venturidüse oder eine Klappe (10b) handelt.
PCT/EP2013/000178 2012-02-16 2013-01-22 Verfahren und vorrichtung zur flächenoptimierten zuführung von verbrennungsluft in den primärheizraum einer koksofenkammer des typs "non-recovery" oder "heat-recovery" WO2013120578A1 (de)

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