WO2016059208A1 - Koksofen mit verbesserter abgasführung in den sekundärheizräumen - Google Patents

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WO2016059208A1
WO2016059208A1 PCT/EP2015/073999 EP2015073999W WO2016059208A1 WO 2016059208 A1 WO2016059208 A1 WO 2016059208A1 EP 2015073999 W EP2015073999 W EP 2015073999W WO 2016059208 A1 WO2016059208 A1 WO 2016059208A1
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WO
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channel
openings
furnace
lower furnace
secondary air
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PCT/EP2015/073999
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Inventor
Ronald Kim
Patrick SCHWÖPPE
Rafal Grzegorz Buczynski
Original Assignee
Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Thyssenkrupp Ag
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B15/00—Other coke ovens
    • C10B15/02—Other coke ovens with floor heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B15/00—Other coke ovens
    • 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
    • C10B29/00—Other details of coke ovens

Definitions

  • the invention relates to a coke oven, which comprises an upper furnace and an underlying lower furnace.
  • the coking in a coking chamber of the upper furnace under the influence of temperature escaping from the coal charge raw gas is incompletely burned in the upper furnace and then discharged via several downward downcomer channels in the lower furnace. There it flows through an outer bottom channel, is deflected in a transition region, then flows through an inner sole channel and finally leaves the lower furnace via an exhaust gas collection channel. Secondary air is supplied to the outer and inner bottom channel, so that the gas incompletely combusted in the top furnace by primary combustion is completely burned in the bottom furnace by secondary combustion.
  • the transition region in which the gas is deflected in the lower furnace, according to the invention is divided into a plurality of flow channels.
  • Modern NR / HR ovens are constructed of silica material. Older furnace types are based on fireclay material. Insulating materials are additionally installed in the ceiling, floor and side areas of the stoves for thermal insulation.
  • the NR / HR ovens newer type are characterized by the fact that in them a two-stage combustion and thus two-stage heating takes place. Part of the resulting raw gas is produced in the upper furnace directly above the coal in the coking chamber (primary heating room) incompletely burned due to the addition of primary air (primary combustion). The heat transfer takes place directly by gas and solid state radiation processes.
  • the partially burned gas is then passed from the upper furnace via located in the side furnace walls, down-facing downcomer channels under the furnace bottom in the lower furnace and there in Sohlkanälen (heating) completely by multiple Sekundär Kunststoffzugabe completely burned (secondary combustion), before it due to Vacuum mode is evacuated into an exhaust manifold.
  • Sohlkanälen heating
  • multiple Sekundär Kunststoffzugabe completely burned secondary combustion
  • Vacuum mode Vacuum mode
  • Vacuum mode is evacuated into an exhaust manifold.
  • the sole channels may be arranged horizontally, meander-shaped or parallel and coupled to one another in the flow direction in the form of an approximately U-shaped deflection.
  • US 6,596,128 B2 relates to a method for reducing the flows flowing in a Sohleabgassystem volume flows for a coke oven, at least during the initial coking after filling the coke oven with coal.
  • the method includes providing a channel system between a first coke oven having a first coking chamber and a second coke oven having a second coking chamber to guide at least a portion of the gas from a gas space in the first coking chamber to the second coke oven, thereby increasing the gas flow rate in the first subsea exhaust system of the first coke oven is reduced.
  • the reduction in gas flow rates in the bottom exhaust system has a positive effect on product throughput, coke oven life and environmental control of volatile emissions from coke ovens.
  • DE 10 2009 015270 AI discloses a method and apparatus for equalizing the burnout and to reduce the thermal NO x emissions of a coking plant after the non-recovery process or the heat recovery process with a variety of ovens.
  • Each of the ovens has a furnace space for coal bed or a compacted coal cake and a space above it, exhaust ducts for the exhaust from the void, feeds of fresh air into the void, a system of bottom passages for carrying exhaust gas, or secondary feed air which is at least partially integrated into the soil below the furnace space, wherein exhaust gas generated in the furnace the combustion process of the furnace is partially returned via openings or channels in the furnace chamber.
  • CN 2505478Y relates to a coke oven, in particular a heat-recovery coke oven, wherein in the lower part of the Feuerungszuges a flue is installed, and wherein at the entrance of the flue, a control device is mounted.
  • CN 2500682Y relates to a coke oven with lateral feed, wherein there is a combustion chamber under the bottom plate of the coking chamber, which consists of four arcuate, longitudinally arranged combustion chambers, and wherein at the bottom of the combustion chambers in the longitudinal direction, an air duct, which with the Combustion chamber is connected.
  • two combustion chambers each form a unit and are separated by a partition wall, which are at the ends of the partitions of each combustion chamber unit transfer openings for the coal gas.
  • CN 1358822A relates to a heat recovery stamped coke oven having a curved furnace roof, a primary air flow control device, a secondary air supply control device, a rising furnace furnace firing train, a downcomer firing train, a four-bay furnace bottom and a twin furnace furnace bottom.
  • Planar structure of the oven doors includes.
  • Figure 1 according to DE 10 2009 015270 AI shows each a single deflection at the transitions of the two outer into the two inner sole channels.
  • the outer downcomer channels have relatively large distances to the respective adjacent outer edge of the furnace.
  • the cross sections of the downcomer outlet and the secondary air inlet openings are not located on a common level in the two outer sole channels. This geometry takes into account deflection cross sections from 0.1 to 1.1 m 2 .
  • the two-sided flame solution according to US Pat. No. 6,596,128 B2 therefore has the additional disadvantage that with typical flame lengths of only approx. 1.5 to 3.5 m, these do not extend into the inner regions of the sole-channel and generate no additional secondary combustion heat components there the center of the coal charge above it in the coking chamber is often characterized by zones of reduced coke quality or even uncoked coal.
  • Applying the one-flame solution of US Pat. No. 6,596,128 B2 to the geometry of the application DE 10 2009 015270 A1 results in an uneven temperature level with a large temperature difference between the extreme values of approximately 350 K. in the course of flow of the sole channel composed of the outer and the inner part.
  • the invention has for its object to overcome the disadvantages of the prior art and in particular to provide an improved geometry for the Sohlkanäle through which at high process efficiency homogeneous surface heating of the coal charge in the coupled Sohlkanal below the silica support layer is ensured taking into account the unsteady fuel gas evolution, said At the same time local overheating on the masonry surface and exhaust gas cooling processes are avoided.
  • a first aspect of the invention relates to a coke oven comprising an upper furnace, a lower furnace located below the upper furnace, and a plurality of downstream downcomer channels having openings, these openings being configured to discharge gas from the upper furnace into the lower furnace.
  • the upper furnace includes a coking chamber and a device for supplying primary air.
  • the partially burned gas is then passed from the upper furnace via downward downcomer channels under the furnace bottom in the lower furnace.
  • the lower furnace comprises an exhaust gas collection channel, an outer sole channel and an inner sole channel for guiding gas, wherein the outer sole channel and the inner sole channel are separated by a partition wall, preferably a common partition wall and interconnected via a transition region.
  • the sub-furnace comprises secondary air supply openings for supplying secondary air into the outer bottom channel and into the inner bottom channel.
  • the downcomer channel, the outer bottom channel, the transition region, the inner bottom channel, and the exhaust collection channel are configured in such a manner that the gas from the top furnace passes through the openings of the downcomer channels into the bottom bottom channel of the bottom furnace, flows through the outer bottom channel, is deflected in the transition region, flows through the inner sole-channel, and leaves the lower furnace via the exhaust gas collection channel.
  • the distance X describes the distance between the center of the one outer opening and the one outer outer edge of the lower furnace or between the center of the other outer opening and the other outer outer edge of the furnace, respectively along the main extension direction of the furnace and each independently ( see Figure 2, distances X).
  • the one outer opening and the other outer opening flank possibly intervening openings, so that the one outer opening terminal (eg proximal) and the other outer opening is also terminal (eg distal), the other, intermediate openings, however, are not terminal ,
  • the coke oven according to the invention differs from conventional coke ovens in particular in that the transition region is subdivided into a plurality of flow channels.
  • the plurality of flow channels are each configured so that the gas is deflected from the outer sole-channel into the inner sole-channel.
  • the coke oven according to the invention is preferably used as an element of a coke oven battery.
  • Two halves of a furnace are preferably mirror-symmetrical arranged side by side, so that the unit thus formed comprises a total of four Sohlkanäle, two outer and two inner Sohlkanäle. These pairs of two semi-divided sub-stoves are then arranged in groups to form the coke-oven battery.
  • Sohlkanäle two outer and two inner Sohlkanäle.
  • These pairs of two semi-divided sub-stoves are then arranged in groups to form the coke-oven battery.
  • particular individual elements will be explained in more detail below. In the figures, units of two such elements are shown, which are arranged mirror-symmetrically next to one another.
  • the coke oven according to the invention is preferably an NR oven (NR - Non Recovery), in which the completely burned gas is discharged into the atmosphere, or an HR oven (HR - Heat Recovery), in which in a downstream process stage heat eg is withdrawn to generate superheated steam.
  • NR oven NR - Non Recovery
  • HR oven HR - Heat Recovery
  • the invention solves the problem by a device and a method, wherein the gas is deflected several times in the transition region from the outer sole channel to the inner sole channel by a plurality of flow channels and wherein this transition region is preferably U-shaped. Furthermore, at least 3 downcomer channels, preferably at least 5 downcomer channels, are arranged in a side wall of the sub-furnace in such a way that the two flanking outer downcomer channels have a distance of preferably 0.1 to 2.5 m to the respective outer outer edge of the sub-furnace have (see Figure 2, distances X).
  • the mutually adjacent downcomer channels are arranged in the side wall of the furnace so that they each independently have a distance of preferably 1.0 to 4.8 m (see Figure 2, distances Y).
  • the secondary air supply openings are preferably arranged in the outer sole channel and in the inner sole channel in such a way that they are in the oven longitudinal direction at height (in alignment) with the openings of the downcomer channels (compare FIG. 4, distances Y, Q and Q ').
  • One of the two flanking outer Sekundär Kunststoffzu Firstötechnischen in the outer Sohlkanal and one of the two flanking outer Sekundär Kunststoffzu Firstötechnischen in the inner sole channel is preferably arranged so that it has a distance from the outer edge of the oven 0.1 to 2.5 m (see Figure 3, (I Ia), (1 le '), distance P).
  • a horizontal regulation of the partial flow evacuated from the coking chamber via the downcomer channels into the outer bottom channel (mixture of raw and flue gases) via individual positions of pusher blocks, preferably silica pans, can be regulated in such a way that different conditions occur in the two walls free flow cross sections one Uniform distribution of subsets in the downcomer channels over the furnace length is achieved (see Figure 5, (17a) to (17e)).
  • the transition region which connects the outer sole-channel with the inner sole-channel and deflects the gas, is substantially U-shaped.
  • the transition region preferably connects with its one end to one end of the outer sole-channel and with its other end to the beginning of the inner sole-channel.
  • the extent of the transition region along the main extension direction of the furnace is at most 30%, more preferably at most 25%, even more preferably at most 20% and in particular at most 15% of the total extension of the interior of the furnace.
  • the outer sole channel and the inner sole channel are arranged substantially horizontally and parallel to each other and configured such that the gas flows through them in substantially opposite directions.
  • the transition region is divided into 2 to 10 flow channels, preferably in 3 or 4 flow channels.
  • the flow channels preferably each independently have a cross-sectional area A through which flows in the range of 0.02 m 2 ⁇ A ⁇ 0.85 m 2 .
  • the transition region is divided by 1 to 10 blocking elements into a plurality of flow channels.
  • the blocking elements are preferably each rounded.
  • the blocking elements preferably each independently have a cross-sectional area B in the range of 0.01 m 2 ⁇ B ⁇ 0.15 m 2 .
  • the openings of the downcomer channels are arranged in a lateral wall which laterally delimits the lower furnace and its outer bottom channel.
  • at least five openings of the downcomer channels are arranged in a lateral wall which laterally delimits the lower furnace and its outer bottom channel.
  • two adjacent openings e.g. according to Figure 2, the openings (4a) and (4b), and / or (4b) and (4c), and / or (4c) and (4d), and / or (4d) and (4e), respectively along the main extension direction the sub-furnace (3) and each independently a distance Y in the range of 1.0 m ⁇ Y ⁇ 4.8 m to each other, more preferably 2.2 m ⁇ Y ⁇ 3.5 m.
  • At least two, preferably at least four secondary air supply openings are arranged.
  • At least two, preferably at least four secondary air supply openings are arranged.
  • the secondary air supply openings in the outer sole-channel and the secondary air supply openings in the inner sole-channel each independently have a cross-sectional area C in the range of 0.01 m 2 ⁇ C ⁇ 0.16 m 2 , more preferably 0.02 m 2 ⁇ C ⁇ 0.04 m 2 .
  • a plurality of secondary air supply openings along the main extension direction of the lower furnace in the outer sole channel and a plurality of secondary air supply openings along the main extension direction of the furnace in the inner sole channel are arranged.
  • an outer secondary air supply opening in the outer bottom channel to an outer outer edge of the bottom furnace and another outer secondary air supply opening in the inner sole channel to another outer outer edge of the furnace each along the main extension direction of the furnace and each independently a distance P in the range of 0, 1 m ⁇ P ⁇ 2.5 m, more preferably 0.4 m ⁇ P ⁇ 1.0 m.
  • two adjacent secondary air supply openings in the outer sole-channel have the openings (I Ib ') and (11c'), and / or (11c ') and (1 ld'), and / or (ldd ') and (He'), respectively along the main extension direction of the furnace and independently of each other a distance Q 'in the range 1.0m ⁇ Q' ⁇ 4.8m, more preferably 2.2m ⁇ Q ' ⁇ 3.5 m.
  • two adjacent secondary air supply openings in the inner bottom channel e.g. according to FIG. 3, the openings (I Ia) and (I Ib), and / or (I Ib) and (11c), and / or (I1c) and (I ld), respectively along the main extension direction of the furnace and each independently Distance Q in the range of 1.0 m ⁇ Q ⁇ 4.8 m to each other, more preferably 1.9 m ⁇ Q ⁇ 3.8 m.
  • At least one opening of the downcomer channels is arranged orthogonal to the main extension direction of the lower furnace substantially in alignment with a secondary air supply opening in the outer sole channel and / or substantially in alignment with a secondary air supply opening in the inner sole channel.
  • at least two, more preferably at least three openings of the downcomer channels orthogonal to the main extension direction of the lower furnace are each arranged substantially in alignment with a secondary air supply opening in the outer sole channel and / or in each case substantially in alignment with a secondary air supply opening in the inner sole channel.
  • the flow-through cross-section D of the openings of the downcomer channels with slide blocks can be changed individually and independently of each other.
  • Another aspect of the invention relates to a process for coking coal comprising the firing of a coke oven according to the invention described above.
  • At least five openings of the downcomer channels are arranged in a side wall which laterally delimits the lower furnace and its outer sole-channel, whose flow-through cross-section D can be changed individually and independently of each other with sliding blocks.
  • the flow-through cross-section D of each of the at least five openings of the downcomer channels is preferred Essentially the same.
  • the cross section D of the openings of the downcomer channels actually flowed through in the implementation of the method according to the invention is preferably regulated with the pusher blocks in such a way that, according to FIG.
  • opening (4a) is opened to 60 to 95% and / or opening (4b) is 60 to 95% open, and / or opening (4c) is open to 70 to 100%, and / or opening (4d) is opened to 80 to 100%, and / or opening (4e) is 85 to 100% is open.
  • Another aspect of the invention relates to the use of a coke oven according to the invention for the coking of coal described above, and the use of a coke oven according to the invention described above in a method according to the invention described above.
  • a positioning of the secondary air supply openings in the outer sole channels in such a way that they are in the furnace longitudinal direction at the level with the openings of the downcomer channels, over DE 10 2007 061 502 B4 has the advantage that the secondary combustion is not delayed, but as desired , Directly at the nodes outlet Downcomergas - entry of secondary air begins (see Figure 5).
  • the positioning of the openings of the downcomer channels arranged in the lateral wall in such a way that a distance between adjacent openings of 1.0 to 4.8 m results (see Figure 2, distances Y) advantageously leads to a uniform distribution of the heat generated, wherein within the outer Solkanals an overlap of individual flames and thus of heat sources is avoided, as is known from the prior art of DE 10 2007 061 502 B4.
  • the arrangement of the openings of the downcomer channels in the side walls in the corner regions of the overburden furnace charge often leads to rough zones of incompletely coked coal.
  • an inventive positioning of arranged in the side wall of the furnace under flanking outer openings of the downcomer channels in such a way that each independently a distance to the outer edge of the furnace in the range of 0.1 to 2.5 m results the AusgarungsSh improved in the corners of the above charge.
  • FIGS. 1 to 5 two halves of a coke oven according to the invention are each arranged in mirror symmetry to units which each have two outer sole-channels, two inner sole-channels and a common exhaust-gas collecting channel.
  • FIG. 1 shows schematically a coke oven (1) according to the invention comprising an upper furnace (2) (not shown), a lower furnace (3) arranged below the upper furnace (2) and a plurality of downstream downcomer channels with openings (FIG. 4) configured to discharge gas from the upper furnace (2) into the lower furnace (3), the upper furnace (2) including a coking chamber (5) (not shown) and a device for supplying primary air.
  • the lower furnace (3) comprises an exhaust gas collection channel (6), an outer sole channel (7) and an inner sole channel (8) for guiding gas, the outer sole channel (7) and the inner sole channel (8) being separated by a partition wall (9).
  • the sub furnace (3) comprises secondary air supply openings (11) for supplying secondary air into the outer sole channel (7) and into the inner sole channel (8).
  • the openings (4) of the downcomer channels, the outer bottom channel (7), the transition region (10), the inner bottom channel (8) and the exhaust gas collection channel (6) are configured in such a way that the gas from the top furnace (2) over the openings (4) of Downcomer channels in the outer bottom channel (7) of the bottom furnace (3) is passed through the outer bottom channel (7), in the transition region (10) is deflected, the inner bottom channel (8) flows through, and the lower furnace (3) via the Exhaust manifold (6) leaves.
  • the transition region (10) is divided by a plurality of blocking elements (13) into a plurality of flow channels (12).
  • the extension (Ü) of the transition region (10) along the main extension direction of the furnace (3) is preferably at most 30% of the total extension of the interior (U) of the furnace (3).
  • Figure 2 shows other details of the coke oven in a further embodiment according to Figure 1.
  • only 3 secondary air supply openings (11) are arranged in the inner sole channel.
  • the openings (4) of the downcomer channels are arranged in a lateral wall (14) which laterally delimits the lower furnace (3) and its outer sole-channel (7).
  • a plurality of openings (4) of the downcomer channels are arranged along the main extension direction of the lower furnace (3), with one outer opening (4a) to an outer outer edge (15) of the lower furnace (3) and the other outer opening (4e) to the other outer peripheral edge (16) of the lower furnace (3) each along the main extension direction of the lower furnace (3) and each independently have a distance X in the range of 0.1 m ⁇ X ⁇ 2.5 m; and wherein two adjacent openings (4), i.
  • FIG. 3 shows other details of the coke oven according to FIG. 1 and FIG. 2.
  • a plurality of secondary air supply openings (11 ') are arranged along the main extension direction of the lower furnace (3) in the outer bottom channel (7) and a plurality of secondary air supply openings (11) along the main extension direction of the bottom furnace (FIG. 3) in the inner sole channel (8).
  • four secondary air supply openings (I Ib '), (11c'), (Hd ') and (He') are arranged in the outer sole-channel (7) and four secondary-air supply openings (I Ia), (I Ib) in the inner sole channel (8).
  • the secondary air supply openings (11) and the secondary air supply openings (1 ⁇ ) each independently of one another preferably have a cross-sectional area C in the range of 0.01 m 2 ⁇ C ⁇ 0.16 m 2 .
  • the one outer secondary air supply opening (I Ia) to an outer outer edge (15) of the lower furnace (3) and the other outer secondary air supply opening (1 le ') to the other outer outer edge (16) of the lower furnace (3) respectively along the main extension direction of the lower furnace (3) and each independently a distance P in the range of 0.1 m ⁇ P ⁇ 2.5 m.
  • FIG. 4 shows other details as well as a preferred embodiment of the coke oven according to FIGS. 1 to 3.
  • at least one opening (4) of the downcomer channels is orthogonal to the main extension direction of the lower furnace (3) substantially in alignment with a secondary air feed opening (11 ') in the outer sole channel (7) and / or arranged substantially in alignment with a secondary air supply opening (11) in the inner sole channel (8).
  • opening (4b) of the downcomer channel and secondary air supply opening (1bb ') are arranged orthogonal to the main extension direction of the lower furnace, in each case substantially in alignment with one another; Opening (4c) of the downcomer channel and secondary air supply opening (1 lc ') orthogonal to the main extension direction of the lower furnace each arranged substantially in alignment with each other; and opening (4d) of the downcomer passage and secondary air supply opening (1 ld ') orthogonal to the main extension direction of the sub-furnace each substantially aligned with each other.
  • FIG. 5 shows other details of the coke oven according to FIGS. 1 to 3.
  • the flow direction of the gases is schematically indicated by arrows and the concentric circles illustrate the positions of the flames of the secondary combustion.
  • the flow-through cross-section D of the openings (4) of the downcomer channels can be individually and independently changed with pusher blocks (17).
  • FIG. 6 shows the advantages (curve 2) of the multi-flame solution according to the invention with multiple deflection in the transition region from the outer to the inner sole channel.
  • the more uniform temperature level ensures in comparison with the prior art (curve 1) a higher vertical heat transfer from the lower furnace in the upper furnace and to be heated Coal charge.
  • Temperature peaks in the Sohlkanälen be avoided and the risk of exceeding the maximum temperature application limit of the silica used is bypassed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Koksofen, welcher einen Oberofen und einen darunter angeordneten Unterofen umfasst. Das bei der Verkokung in einer Verkokungskammer des Oberofens entstehende Rohgas wird im Oberofen unvollständig verbrannt und anschließend über mehrere abwärts gerichtete Downcomer-Kanäle in den Unterofen abgeleitet. Dort durchströmt es einen äußeren Sohlkanal, wird in einem Übergangsbereich umgelenkt, durchströmt dann einen inneren Sohlkanal und verlässt schließlich den Unterofen über einen Abgassammelkanal. Dem äußeren und inneren Sohlkanal wird Sekundärluft zugeführt, so dass das im Oberofen zunächst durch Primärverbrennung nur unvollständig verbrannte Gas im Unterofen durch Sekundärverbrennung vollständig verbrannt wird. Der Übergangsbereich, in dem das Gas im Unterofen umgelenkt wird, ist erfindungsgemäß in mehrere Strömungskanäle unterteilt.

Description

Koksofen mit verbesserter Abgasführung in den Sekundärheizräumen
[0001] Die Erfindung betrifft einen Koksofen, welcher einen Oberofen und einen darunter angeordneten Unterofen umfasst. Das bei der Verkokung in einer Verkokungskammer des Oberofens unter Temperatureinfluss aus der Kohlecharge entweichende Rohgas wird im Oberofen unvollständig verbrannt und anschließend über mehrere abwärtsgerichtete Downcomer-Kanäle in den Unterofen abgeleitet. Dort durchströmt es einen äußeren Sohlkanal, wird in einem Übergangsbereich umgelenkt, durchströmt dann einen inneren Sohlkanal und verlässt schließlich den Unterofen über einen Abgassammelkanal. Dem äußeren und inneren Sohlkanal wird Sekundärluft zugeführt, so dass das im Oberofen zunächst durch Primärverbrennung nur unvollständig verbrannte Gas im Unterofen durch Sekundärverbrennung vollständig verbrannt wird. Der Übergangsbereich, in dem das Gas im Unterofen umgelenkt wird, ist erfindungsgemäß in mehrere Strömungskanäle unterteilt.
[0002] Durch veränderte Anforderungen des Marktes an das Leistungsspektrum von Koksofenbatterien werden heutzutage wieder Kammeröfen gebaut, bei denen das bei der Verkokung entstehende Rohgas nicht zur Herstellung von Schwefel, Teer, Benzol, etc. aufbereitet, sondern direkt in der Verkokungskammer (Oberofen) und den darunter angeordneten Sohlkanälen (Unterofen) verbrannt wird, um die benötigte Prozesswärme bereitzustellen. Das vollständig verbrannte Gas wird danach entweder in die Atmosphäre abgeleitet (NR - Non Recovery) oder ihm wird in einer nachgeschalteten Prozessstufe Wärme z.B. zur Erzeugung von überhitztem Dampf entzogen (HR - Heat Recovery). In beiden Fällen unterscheiden sich diese NR/HR-Öfen in der Art ihrer Beheizung wesentlich von indirekt beheizten Horizontalkammeröfen, bei denen das Beheizungssystem und die Verkokungskammer stofflich voneinander entkoppelt sind.
[0003] Moderne NR/HR-Öfen sind aus Silikamaterial aufgebaut. Ältere Ofentypen basieren auf Schamottematerial. Im Decken-, Boden- und in den Seitenbereichen der Öfen sind zur Wärmedämmung zusätzlich Isoliermaterialien verbaut.
[0004] Die NR/HR-Öfen neueren Typs zeichnen sich dadurch aus, dass bei ihnen eine zweistufige Verbrennung und damit zweistufige Beheizung erfolgt. Ein Teil des entstehenden Rohgases wird im Oberofen direkt oberhalb der Kohlemasse im Verkokungsraum (Primär- heizraum) durch Primärluftzugabe unvollständig verbrannt (Primärverbrennung). Die Wärmeübertragung erfolgt dabei direkt durch Gas- und Festkörperstrahlungsvorgänge.
[0005] Das teilverbrannte Gas wird dann aus dem Oberofen über in den seitlichen Ofenwänden befindliche, abwärts gerichtete Downcomer-Kanäle unter die Ofensohle in den Unterofen geleitet und dort in Sohlkanälen (Heizzügen) durch mehrfache Sekundärluftzugabe vollständig verbrannt (Sekundärverbrennung), bevor es infolge der Unterdruckfahrweise in einen Abgassammelkanal evakuiert wird. Bei den bekannten Ofenkonstruktionen sind mindestens eine und bis zu 10 Downcomer-Kanäle in einer Ofenwand untergebracht. Die Sohlkanäle können dabei horizontal, mäanderförmig oder parallel angeordnet und in Strömungsrichtung in Form einer näherungsweise U-förmigen Umlenkung aneinander gekoppelt sein. Durch die Sekundärverbrennung in den Sohlkanälen erfolgt im Unterofen die vollständige Verbrennung des Gases, welches zuvor bei der Primärverbrennung im Oberofen nur unvollständig verbrannt wurde. Die so im Unterofen durch Sekundärverbrennung erzeugte Wärme wird indirekt an die Kohle in der darüber liegenden Verkokungskammer übertragen, analog zu den Mechanismen der Wärmeübertragung, welche z.B. auch aus der konventionellen Horizontalkammertechnik bekannt sind.
[0006] Wie die Praxis jedoch zeigt, haben der Zeitpunkt und die Quantität der Sekundärluftzugabe einen entscheidenden Einfluss auf die Gleichmäßigkeit der Beheizung im Unterofen, vor allem in den Sohlkanälen. Die Undefinierte Sekundärluftzugabe im Unterofen kann umgehend zu hohen Prozesstemperaturen oberhalb von 1600°C und damit zu Schmelzvorgängen des Ofenbaustoffes und zur Zerstörung der Ofenkonstruktion führen. Dies resultiert dann zwangsläufig in einem Koksproduktionsausfall, da die Öfen zunächst aufwendig im Heißverfahren repariert werden müssen, bevor sie wieder befüllt werden können.
[0007] Es besteht daher ein Bedarf an einer verbesserten Geometrie für die Sohlkanäle, durch welche bei hoher Prozesseffizienz eine homogene Flächenbeheizung der Kohlecharge im gekoppelten Sohlkanal unterhalb der Silikaauflageschicht unter Berücksichtigung der instationären Brenngasentwicklung gewährleistet wird, wobei gleichzeitig lokale Überhitzungen an der Mauerwerksoberfläche und Abgasabkühlvorgänge vermieden werden. Dabei haben in Ofenlängsrichtung 1. die Positionen der Downcomer-Kanäle in den seitlichen Ofenwänden, 2. die konstruktive Gestaltung der Umkehrstelle zwischen äußerem und inneren Sohlkanal, 3. die Positionen der Sekundärluftzufuhröffnungen im Boden der Sohlkanäle sowie 4. die Regulierung der Teilgasmengen in den Downcomer-Kanälen einen hohen Stellenwert.
[0008] US 6,596,128 B2 betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der in einem Sohleabgassystem fließenden Volumenströme für einen Koksofen zumindest während der initialen Verkokung nach dem Befüllen des Koksofens mit Kohle. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Kanalsystems zwischen einem ersten Koksofen mit einer ersten Verkokungskammer und einem zweiten Koksofen mit einer zweiten Verkokungskammer, um wenigstens einen Teil des Gases aus einem Gasraum in der ersten Verkokungskammer zum zweiten Koksofen zu führen, wodurch die Gasflussrate in dem ersten Sohleabgassystem des ersten Koksofens reduziert wird. Die Verringerung der Gasströmungsraten im Sohleabgassystem hat eine positive Wirkung auf den Produktdurchsatz, die Lebensdauer des Koksofens und die Umweltkontrolle von flüchtigen Emissionen aus Koksöfen.
[0009] DE 10 2007 061502 B4 offenbart eine Vorrichtung zur Zuführung und Regelung von Sekundär luft aus den Sekundär luftkanälen in die Rauchgaskanäle von horizontalen Kokskammeröfen. Die Rauchgaskanäle befinden sich dabei unter dem Koksofenkammerboden, auf dem die Verkokung stattfindet. Die Rauchgaskanäle dienen der Verbrennung von teilverbrannten Verkokungsgasen aus der Koksofenkammer. Die teilverbrannten Verkokungsgase werden mit Sekundärluft verbrannt, wodurch der Kokskuchen zur gleichmäßigen Verkokung auch von unten beheizt wird. Die Sekundärluft kommt aus den Sekundärluftkanälen, die mit der Außenluft und den Rauchgaskanälen verbunden sind. In die Verbindungskanäle zwischen den Rauchgaskanälen und den Sekundär luftkanälen sind Regelelemente eingebaut, die den Luftstrom in die Rauchgaskanäle steuern können. Dadurch lässt sich eine gleichmäßigere Beheizung und Wärmeverteilung in Kokskammeröfen erreichen.
[0010] DE 10 2009 015270 AI offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Ausbrandcharakteristik und zur Reduzierung der thermischen NOx-Emissionen einer Verkokungsanlage nach dem Non-Recovery- Verfahren oder dem Heat-Recovery- Verfahren mit einer Vielzahl von Öfen. Die Öfen weisen jeweils einen von Türen und Seitenwänden begrenzten Ofenraum für eine Kohleschüttung oder einen kompaktierten Kohlekuchen und einen über ihr befindlichen Leerraum auf, Abzugsvorrichtungen für das Abgas aus dem Leerraum, Zuführeinrichtungen von Frischluft in den Leerraum, ein System von Sohlkanälen zum Führen von Abgas oder sekundärer Zufuhrluft, welches wenigstens teilweise in den Boden unter dem Ofenraum integriert ist, wobei im Ofen erzeugtes Abgas dem Verbrennungsprozess des Ofens über Öffnungen oder Kanäle teilweise in den Ofenraum zurückgeführt wird.
[0011] CN 2505478Y betrifft einen Koksofen, insbesondere einen Heat-Recovery-Koksofen, wobei im unteren Teil des Feuerungszuges ein Rauchabzug eingebaut ist, und wobei am Eingang des Rauchabzuges eine Steuerungsvorrichtung angebracht ist.
[0012] CN 2500682Y betrifft einen Koksofen mit seitlicher Einspeisung, wobei sich unter der Bodenplatte der Verkokungskammer eine Brennkammer befindet, welche aus vier bogenförmigen, in Längsrichtung angeordneten Brennkammern besteht, und wobei sich am Boden der Brennkammern in Längsrichtung ein Luftkanal befindet, welcher mit der Brennkammer verbunden ist. Dabei bilden zwei Brennkammern jeweils eine Einheit und sind durch eine Trennwand abgetrennt, wobei sich an den Enden der Trennwände jeder Brennkammer-Einheit Übertrittsöffnungen für das Kohlengas befinden.
[0013] CN 1358822A betrifft einen Heat-Recovery Stampfkoksofen, welcher eine gewölbte Ofendecke, eine Steuerungsvorrichtung für die primäre Luftströmung, eine Steuerungsvorrichtung für die sekundäre Luftzufuhr, einen aufsteigenden Feuerungszug in der Ofenwand, einen abwärts führenden Feuerungszug, einen vierbogigen Ofenboden sowie eine zwei-Ebenen-Struktur der Ofentüren umfasst.
[0014] Figur 1 gemäß DE 10 2009 015270 AI zeigt jeweils eine Einfachumlenkung an den Übergängen der beiden äußeren in die beiden inneren Sohlkanäle. Darüber hinaus weisen die außenliegenden Downcomer-Kanäle vergleichsweise große Abstände zur jeweils benachbarten Außenkante des Ofens auf. In Ofenlänge befinden sich in den beiden äußeren Sohlkanälen die Querschnitte der Downcomeraustritts- und der Sekundärlufteintritts- öffnungen nicht auf einem gemeinsamen Niveau. Diese Geometrie berücksichtigt Umlenk- querschnitte von 0,1 bis 1,1 m2. Diese Anordnung mit Einfachumlenkung des Abgases in die inneren Sohlkanäle, fehlender Gasregulierung in den Downcomer-Kanälen sowie sehr großen Abständen zwischen den außenliegenden Downcomer-Kanälen und der jeweils benachbarten Ofenaußenkante hat mehrere Nachteile zur Folge: Die Kohlecharge wird von unten ungleichmäßig beheizt und es kommt zu lokaler Überhitzung verbunden mit einer möglichen Zerstörung der Mauerwerksmaterialen im Bereich des Übergangs der Abgasströmung vom äußeren in den inneren Sohlkanal. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Anwendungsgrenze des üblicherweise verwendeten Silikamaterials von ca. 1873 K lokal überschritten wird. Darüber hinaus werden die Stirnseiten des Kohlekuchens infolge der großen Abstände der außenliegenden Downcomer-Kanäle zur jeweils benachbarten Ofen- außenkante nur unzureichend beheizt, so dass sich eine ungenügende Koksqualität einstellt.
[0015] Auch die Kombination der in Fig. 1 der DE 10 2009 015270 AI gezeigten Geometrie mit dem Einflammendesign gemäß US 6,596,128 B2 (Fig. 5) führt zu keiner vorteilhaften homogenen Beheizung des Ofens von unten. Die Adaption des bekannten Einflammendesigns gemäß US 6,596,128 B2 auf die bekannte Geometrie des Sohlkanals gemäß DE 10 2009 015270 AI kann eine lokale Überhitzung verbunden mit Tertiärverbrennungen im Abgassystem hervorrufen, wenn z.B. infolge einer manuellen Fehlbedienung der Querschnitt der Luftregulierklappe zu stark gedrosselt wird oder im Abgassystem ein zu geringer Unterdruck anliegt. Es ist bei dieser Lösung außerdem von Nachteil, wenn infolge eines zu großen freien Strömungsquerschnittes der Luftregulierklappe oder infolge eines zu hohen Unterdruckes im Abgassystem eine inadäquat hohe Luftmenge in die Sohlkanäle eingesaugt wird, so dass die resultierende Abgastemperatur am stromabwärts befindlichen Wärmetauscher den Nominalwert unterschreitet, was wiederum mit geringerer Dampfproduktion, d.h. Verfahrenseffizienz verbunden ist. Gleichzeitig führt das Abkühlen der Sohlkanäle zu einer unerwünschten Verringerung der Prozesseffizienz der nachfolgenden Charge, denn diese wird durch die während der Verkokung der Vorläufercharge durch Rohgasverbrennung erzeugte und im Mauerwerk gespeicherte Wärme bestimmt. Die durchströmte Länge der äußeren und inneren Sohlkanäle zwischen der Koks- und Maschinenseite des Ofens beträgt üblicherweise jeweils 9 bis 20 m. Die beidseitige Einflammenlösung gemäß US 6,596,128 B2 hat daher darüber hinaus den Nachteil, dass bei typischen Flammenlängen von jeweils nur ca. 1,5 bis 3,5 m diese nicht bis in die inneren Bereiche des Sohlkanals hineinreichen und dort keine zusätzlichen Sekundärverbrennungswärmeanteile generieren, so dass die Mitte der darüber befindlichen Kohlecharge in der Verkokungskammer häufig durch Zonen mit verminderter Koksqualität oder gar mit unverkokter Kohle gekennzeichnet ist. Wendet man die Einflammenlösung der US 6,596,128 B2 auf die Geometrie der Anmeldung DE 10 2009 015270 AI an, ergibt sich im Strömungsverlauf des aus dem äußeren und dem inneren Teil zusammengesetzten Sohlkanals ein ungleichmäßiges Temperaturniveau mit einer großen Temperaturdifferenz zwischen den Extremwerten von ca. 350 K. Infolge von Fehlbedienung bei der Beheizungseinstellung im äußeren Sohlkanal kann es dann zu einer Überschreitung der maximalen Anwendungsgrenze des Silikamaterials kommen, die gleichbedeutend mit einer Zerstörung des Mauerwerks ist. Gleichzeitig führt diese Einstellung zu einer unerwünschten Verminderung der Abgastemperatur mit einer verminderten Dampfproduktion im Wärmetauscher.
[0016] Die Verfahren und Vorrichtungen des Standes der Technik sind somit nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Geometrie für die Sohlkanäle bereitzustellen, durch welche bei hoher Prozesseffizienz eine homogene Flächenbeheizung der Kohlecharge im gekoppelten Sohlkanal unterhalb der Silikaauflageschicht unter Berücksichtigung der instationären Brenngasentwicklung gewährleistet wird, wobei gleichzeitig lokale Überhitzungen an der Mauerwerksoberfläche und Abgasabkühlvorgänge vermieden werden.
[0017] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche gelöst.
[0018] Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Koksofen, welcher einen Oberofen, einen unterhalb des Oberofens angeordneten Unterofen, sowie mehrere abwärtsgerichtete Downcomer-Kanäle mit Öffnungen umfasst, wobei diese Öffnungen zum Ableiten von Gas aus dem Oberofen in den Unterofen konfiguriert sind. Der Oberofen umfasst eine Verkokungskammer und eine Vorrichtung zum Zuführen von Primärluft.
[0019] Durch die Zufuhr von Primärluft wird ein Teil des entstehenden Rohgases im Oberofen direkt oberhalb der Kohlemasse im Verkokungsraum (Primärheizraum) unvollständig verbrannt (Primärverbrennung). Die Wärmeübertragung erfolgt dabei direkt durch Gas- und Festkörperstrahlungsvorgänge.
[0020] Das teilverbrannte Gas wird dann aus dem Oberofen über abwärtsgerichtete Downcomer-Kanäle unter die Ofensohle in den Unterofen geleitet. Der Unterofen umfasst einen Abgassammelkanal, einen äußeren Sohlkanal sowie einen inneren Sohlkanal zum Führen von Gas, wobei der äußere Sohlkanal und der innere Sohlkanal durch eine Trennwand, vorzugsweise eine gemeinsame Trennwand voneinander getrennt und über einen Übergangsbereich miteinander verbunden sind. Außerdem umfasst der Unterofen Sekundär luftzufuhr- öffnungen zum Zuführen von Sekundärluft in den äußeren Sohlkanal und in den inneren Sohlkanal. [0021] Durch die Zufuhr von Sekundärluft erfolgt in den Sohlkanälen im Unterofen die vollständige Verbrennung des Gases (Sekundärverbrennung), welches zuvor bei der Primärverbrennung im Oberofen nur unvollständig verbrannt wurde. Die so im Unterofen durch Sekundärverbrennung erzeugte Wärme wird indirekt an die Kohle in der darüber- liegenden Verkokungskammer übertragen. Im Unterofen sind die Öffnungen der Downcomer- Kanäle, der äußere Sohlkanal, der Übergangsbereich, der innere Sohlkanal und der Abgassammelkanal in einer Weise konfiguriert, dass das Gas aus dem Oberofen über die Öffnungen der Downcomer-Kanäle in den äußeren Sohlkanal des Unterofens geleitet wird, den äußeren Sohlkanal durchströmt, im Übergangsbereich umgelenkt wird, den inneren Sohlkanal durchströmt, und den Unterofen über den Abgassammelkanal verlässt.
[0022] Entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens sind mehrere Öffnungen der Downcomer-Kanäle angeordnet, wobei die eine äußere Öffnung zur einen äußeren Außenkante des Unterofens und die andere äußere Öffnung zur anderen äußeren Außenkante des Unterofens jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand X im Bereich von 0,1 m < X < 2,5 m haben, bevorzugter 0,4 m < X < 1,0 m. Bevorzugt beschreibt der Abstand X dabei den Abstand zwischen dem Mittelpunkt der einen äußeren Öffnung und der einen äußeren Außenkante des Unterofens bzw. zwischen dem Mittelpunkt der anderen äußeren Öffnung und der anderen äußeren Außenkante des Unterofens, jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens und jeweils unabhängig voneinander (vgl. Figur 2, Abstände X). Dabei flankieren die eine äußere Öffnung und die andere äußere Öffnung ggf. dazwischenliegende Öffnungen, so dass die eine äußere Öffnung terminal (z.B. proximal) und die andere äußere Öffnung ebenfalls terminal (z.B. distal) angeordnet ist, die übrigen, dazwischenliegenden Öffnungen hingegen nicht terminal sind.
[0023] Der erfindungsgemäße Koksofen unterscheidet sich von herkömmlichen Koksöfen insbesondere darin, dass der Übergangsbereich in mehrere Strömungskanäle unterteilt ist. Bevorzugt sind die mehreren Strömungskanäle jeweils so konfiguriert, dass das Gas vom äußeren Sohlkanal in den inneren Sohlkanal umgelenkt wird.
[0024] Der erfindungsgemäße Koksofen wird bevorzugt als Element einer Koksofenbatterie eingesetzt. Dabei sind bevorzugt zwei Hälften eines Unterofens spiegelsymmetrisch nebeneinander angeordnet, so dass die so gebildete Einheit insgesamt vier Sohlkanäle umfasst, zwei äußere und zwei innere Sohlkanäle. Diese Paare von jeweils zwei halbgeteilten Unteröfen werden dann zu Gruppen arrangiert und bilden so die Koksofenbatterie. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit werden nachfolgend insbesondere einzelne Elemente näher erläutert. In den Figuren sind durchweg Einheiten aus zwei solcher Elemente dargestellt, welche spiegelsymmetrisch nebeneinander angeordnet sind.
[0025] Der erfindungsgemäße Koksofen ist vorzugsweise ein NR-Ofen (NR - Non Recovery), bei dem das vollständig verbrannte Gas in die Atmosphäre abgeleitet wird, oder ein HR-Ofen (HR - Heat Recovery), bei dem in einer nachgeschalteten Prozessstufe Wärme z.B. zur Erzeugung von überhitztem Dampf entzogen wird.
[0026] Die Erfindung löst das Problem durch eine Vorrichtung und ein Verfahren, wobei das Gas im Übergangsbereich vom äußeren Sohlkanal zum inneren Sohlkanal durch mehrere Strömungskanäle mehrfach umgelenkt wird und wobei dieser Übergangsbereich bevorzugt U- förmig ausgebildet ist. Ferner sind mindestens 3 Downcomer-Kanäle, bevorzugt mindestens 5 Downcomer-Kanäle, derart in einer seitlichen Wand des Unterofens angeordnet, dass die beiden flankierenden äußeren Downcomer-Kanäle zur jeweils äußeren Außenkante des Unterofens einen Abstand von bevorzugt 0,1 bis 2,5 m haben (vgl. Figur 2, Abstände X). Außerdem sind die jeweils zueinander benachbarten Downcomer-Kanäle derart in der seitlichen Wand des Unterofens angeordnet, dass sie jeweils unabhängig voneinander einen Abstand von bevorzugt 1,0 bis 4,8 m haben (vgl. Figur 2, Abstände Y). Darüber hinaus sind die Sekundärluftzufuhröffnungen bevorzugt derart im äußeren Sohlkanal sowie im inneren Sohlkanal angeordnet, dass sie sich in Ofenlängsrichtung auf Höhe (in der Flucht) mit den Öffnungen der Downcomer-Kanäle befinden (vgl. Figur 4, Abstände Y, Q und Q'). Eine der beiden flankierenden, äußeren Sekundärluftzuführöffnungen im äußeren Sohlkanal sowie eine der beiden flankierenden, äußeren Sekundärluftzuführöffnungen im inneren Sohlkanal ist bevorzugt derart angeordnet, so dass sie einen Abstand zur äußeren Ofenkante von 0,1 bis 2,5 m aufweist (vgl. Figur 3, (I Ia), (1 le'), Abstand P). Ferner kann erfindungsgemäß bevorzugt eine horizontale Regulierung des aus der Verkokungskammer über die Downcomer-Kanäle in den äußeren Sohlkanal evakuierten Teilstroms (Gemisch aus Roh- und Rauchgasen) über individuelle Stellungen von Schiebersteinen, bevorzugt Silikaschieberstemen, derart reguliert werden, dass in den beiden Wänden durch unterschiedlich freie Strömungsquerschnitte eine Gleichverteilung der Teilmengen in den Downcomer-Kanälen über die Ofenlänge erreicht wird (vgl. Figur 5, (17a) bis (17e)).
[0027] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Übergangsbereich, welcher den äußeren Sohlkanal mit dem inneren Sohlkanal verbindet und das Gas umlenkt, im Wesentlichen U- förmig ausgebildet.
[0028] Der Übergangsbereich schließt sich bevorzugt mit seinem einen Ende an das eine Ende des äußeren Sohlkanals und mit seinem anderen Ende an den Anfang des inneren Sohlkanals an.
[0029] Bevorzugt beträgt die Erstreckung des Übergangsbereichs entlang der Haupt- erstreckungsrichtung des Unterofens höchstens 30%, bevorzugter höchstens 25%, noch bevorzugter höchstens 20% und insbesondere höchstens 15% der Gesamterstreckung des Innenraums des Unterofens.
[0030] Bevorzugt sind der äußere Sohlkanal und der innere Sohlkanal im Wesentlichen horizontal und parallel zueinander angeordnet und derart konfiguriert, dass das Gas sie im Wesentlichen in gegenläufiger Richtung durchströmt.
[0031] Bevorzugt ist der Übergangsbereich in 2 bis 10 Strömungskanäle unterteilt, bevorzugt in 3 oder 4 Strömungskanäle.
[0032] Bevorzugt weisen die Strömungskanäle unabhängig voneinander jeweils eine durchströmte Querschnittsfläche A im Bereich von 0,02 m2 < A < 0,85 m2 auf.
[0033] Bevorzugt ist der Übergangsbereich durch 1 bis 10 Sperrelemente in mehrere Strömungskanäle unterteilt.
[0034] Die Sperrelemente sind bevorzugt jeweils abgerundet.
[0035] Die Sperrelemente weisen bevorzugt jeweils unabhängig voneinander eine Quer- schnittsfläche B im Bereich von 0,01 m2 < B < 0,15 m2 auf. [0036] Bevorzugt sind die Öffnungen der Downcomer-Kanäle in einer seitlichen Wand angeordnet, die den Unterofen und dessen äußeren Sohlkanal seitlich begrenzt. Bevorzugt sind in einer seitlichen Wand, die den Unterofen und dessen äußeren Sohlkanal seitlich begrenzt, mindestens fünf Öffnungen der Downcomer-Kanäle angeordnet.
[0037] Bevorzugt haben zwei benachbarte Öffnungen, z.B. gemäß Figur 2 die Öffnungen (4a) und (4b), und/oder (4b) und (4c), und/oder (4c) und (4d), und/oder (4d) und (4e), jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand Y im Bereich von 1,0 m < Y < 4,8 m zueinander, bevorzugter 2,2 m < Y < 3,5 m.
[0038] Im äußeren Sohlkanal sind mindestens zwei, bevorzugt mindestens vier Sekundärluftzufuhröffnungen angeordnet.
[0039] Im inneren Sohlkanal sind mindestens zwei, bevorzugt mindestens vier Sekundärluftzufuhröffnungen angeordnet.
[0040] Bevorzugt weisen die Sekundärluftzufuhröffnungen im äußeren Sohlkanal sowie die Sekundärluftzufuhröffnungen im inneren Sohlkanal jeweils unabhängig voneinander eine durchströmte Querschnittsfläche C im Bereich von 0,01 m2 < C < 0,16 m2 auf, bevorzugter 0,02 m2 < C < 0,04 m2.
[0041] Bevorzugt sind mehrere Sekundärluftzufuhröffnungen entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens im äußeren Sohlkanal sowie mehrere Sekundärluftzufuhröffnungen entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens im inneren Sohlkanal angeordnet.
[0042] Bevorzugt hat eine äußere Sekundärluftzufuhröffnung im äußeren Sohlkanal zu einer äußeren Außenkante des Unterofens und eine andere äußere Sekundärluftzufuhröffnung im inneren Sohlkanal zu einer anderen äußeren Außenkante des Unterofens jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand P im Bereich von 0,1 m < P < 2,5 m, bevorzugter 0,4 m < P < 1,0 m.
[0043] Bevorzugt haben jeweils zwei benachbarte Sekundärluftzufuhröffnungen im äußeren Sohlkanal, z.B. gemäß Figur 3 die Öffnungen (I Ib') und (11c'), und/oder (11c') und (1 ld'), und/oder (l ld') und (He'), jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand Q' im Bereich von 1,0 m < Q' < 4,8 m zueinander, bevorzugter 2,2 m < Q' < 3,5 m.
[0044] Bevorzugt haben jeweils zwei benachbarte Sekundärluftzufuhröffnungen im inneren Sohlkanal, z.B. gemäß Figur 3 die Öffnungen (I Ia) und (I Ib), und/oder (I Ib) und (11c), und/oder (11c) und (l ld), jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand Q im Bereich von 1,0 m < Q < 4,8 m zueinander, bevorzugter 1,9 m < Q < 3,8 m.
[0045] Bevorzugt ist mindestens eine Öffnung der Downcomer-Kanäle orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens im Wesentlichen in der Flucht mit einer Sekundär- luftzufuhröffnung im äußeren Sohlkanal und/oder im Wesentlichen in der Flucht mit einer Sekundärluftzufuhröffnung im inneren Sohlkanal angeordnet. Besonders bevorzugt sind mindestens zwei, bevorzugter mindestens drei Öffnungen der Downcomer-Kanäle orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens jeweils im Wesentlichen in der Flucht mit einem Sekundärluftzufuhröffnung im äußeren Sohlkanal und/oder jeweils im Wesentlichen in der Flucht mit einem Sekundärluftzufuhröffnung im inneren Sohlkanal angeordnet sind.
[0046] Besonders bevorzugt sind z.B. gemäß Figur 4
- Öffnung (4b) des Downcomer-Kanals und Sekundärluftzufuhröffnung (I Ib') orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens jeweils im Wesentlichen in der Flucht zueinander angeordnet;
- Öffnung (4c) des Downcomer-Kanals und Sekundärluftzufuhröffnung (11c') orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens jeweils im Wesentlichen in der Flucht zueinander angeordnet; und
- Öffnung (4d) des Downcomer-Kanals und Sekundärluftzufuhröffnung (l ld') orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens jeweils im Wesentlichen in der Flucht zueinander angeordnet. [0047] Dabei sind allerdings besonders bevorzugt z.B. gemäß Figur 4
- Öffnung (4b) des Downcomer-Kanals und Sekundärluftzufuhröffnung (I Ib) orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens jeweils im Wesentlichen nicht in der Flucht zueinander angeordnet;
- Öffnung (4c) des Downcomer-Kanals und Sekundärluftzufuhröffnung (11c) orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens jeweils im Wesentlichen nicht in der Flucht zueinander angeordnet; und
- Öffnung (4d) des Downcomer-Kanals und Sekundärluftzufuhröffnung (l ld) orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens jeweils im Wesentlichen nicht in der Flucht zueinander angeordnet.
[0048] Bevorzugt kann der durchströmte Querschnitt D der Öffnungen der Downcomer- Kanäle mit Schiebersteinen individuell und unabhängig voneinander verändert werden.
[0049] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verfahren zur Verkokung von Kohle umfassend die Befeuerung eines vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Koksofens.
[0050] Alle bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Koksofens, welche vor stehend beschrieben wurden, gelten analog auch entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.
[0051] Bevorzugt wird der durchströmte Querschnitt D der Öffnungen der Downcomer- Kanäle mit Schiebersteinen individuell und unabhängig voneinander in einer Weise reguliert, so dass das aus dem Oberofen über die Öffnungen der Downcomer-Kanäle in den äußeren Sohlkanal des Unterofens geleitete Gas gleichmäßig auf die Öffnungen der Downcomer- Kanäle verteilt wird.
[0052] Bevorzugt sind in einer seitlichen Wand, die den Unterofen und dessen äußeren Sohlkanal seitlich begrenzt, mindestens fünf Öffnungen der Downcomer-Kanäle angeordnet, deren durchströmter Querschnitt D jeweils mit Schiebersteinen individuell und unabhängig voneinander verändert werden kann. Dabei ist bevorzugt bei vollständiger Öffnung der durchströmte Querschnitt D jeder der mindestens fünf Öffnungen der Downcomer-Kanäle im Wesentlichen gleich. Der bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens tatsächlich durchströmte Querschnitt D der Öffnungen der Downcomer-Kanäle wird bevorzugt mit den Schiebersteinen in einer Weise reguliert, dass gemäß Figur 5 Öffnung (4a) zu 60 bis 95% geöffnet ist, und/oder Öffnung (4b) zu 60 bis 95% geöffnet ist, und/oder Öffnung (4c) zu 70 bis 100% geöffnet ist, und/oder Öffnung (4d) zu 80 bis 100% geöffnet ist, und/oder Öffnung (4e) zu 85 bis 100% geöffnet ist.
[0053] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Koksofens zur Verkokung von Kohle, sowie die Verwendung eines vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Koksofens in einem vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren.
[0054] Alle bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Koksofens und des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vor stehend beschrieben wurden, gelten analog auch entsprechend für die erfindungsgemäße Verwendung.
[0055] Durch die Erfindung ist es erstmals möglich, auf der Ofengrundfläche unterhalb der zu beheizenden Kohlecharge eine homogene Verteilung der durch Sekundärverbrennung erzeugten Wärmequellen zu erzeugen. Diese Flächenbeheizung gewährleistet in dem aus äußerem und innerem Segment zusammengesetzten Sohlkanal (d.h. im äußeren Sohlkanal, im Umlenkbereich sowie im inneren Sohlkanal) geringe Temperaturdifferenzen (vgl. Figur 6, Kurve 2).
[0056] Durch die Mehrfachumlenkung in den mehreren Strömungskanälen im vorzugsweise U-förmig ausgebildeten Übergangsbereich werden lokale Überhitzungen an der Verbindung des äußeren und inneren Sohlkanals vermieden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Dadurch kann ein Abschmelzen des Silikamauerwerks vermieden werden. Gleichzeitig wird ein unerwünschtes Absinken der Abgastemperaturen am Boilereintritt umgangen.
[0057] Eine Positionierung der Sekundärluftzufuhröffnungen in den äußeren Sohlkanälen in der Art, dass sie sich in Ofenlängsrichtung auf Höhe mit den Öffnungen der Downcomer- Kanäle befinden, hat gegenüber DE 10 2007 061502 B4 den Vorteil, dass die Sekundärverbrennung nicht verzögert, sondern wie gewünscht, unmittelbar an den Knotenpunkten Austritt Downcomergas - Eintritt Sekundärluft einsetzt (vgl. Figur 5). [0058] Die Positionierung der in der seitlichen Wand angeordneten Öffnungen der Downcomer-Kanäle in der Weise, dass sich ein Abstand zwischen benachbarten Öffnungen von 1,0 bis 4,8 m ergibt (vgl. Figur 2, Abstände Y) führt vorteilhaft zu einer gleichmäßigen Verteilung der erzeugten Wärme, wobei innerhalb des äußeren Solkanals eine Überlappung von Einzelflammen und damit von Wärmequellen vermieden wird, wie es aus dem Stand der Technik der DE 10 2007 061502 B4 bekannt sind. Im Stand der Technik führt die Anordnung der Öffnungen der Downcomer-Kanäle in den seitlichen Wänden in den Eckbereichen der über dem Sohlkanal befindlichen Ofencharge oft zu unausgegarten Zonen mit unvollständig verkokter Kohle. Durch eine erfindungsgemäße Positionierung der in der seitlichen Wand des Unterofens angeordneten, flankierenden äußeren Öffnungen der Downcomer-Kanäle in der Art, dass sich jeweils unabhängig voneinander ein Abstand zur äußeren Ofenkante im Bereich von 0,1 bis 2,5 m ergibt, wird der Ausgarungszustand in den Ecken der darüber befindlichen Charge verbessert.
[0059] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei sind in Figuren 1 bis 5 jeweils zwei erfindungsgemäße Hälften eines Koksofens spiegelsymmetrisch zu Einheiten angeordnet, welche jeweils zwei äußere Sohlkanäle, zwei innere Sohlkanäle sowie einen gemeinsamen Abgassammelkanal aufweisen.
[0060] Figur 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Koksofen (1) in der Draufsicht umfassend einen Oberofen (2) (nicht dargestellt), einen unterhalb des Oberofens (2) angeordneten Unterofen (3), sowie mehrere abwärts gerichtete Downcomer-Kanäle mit Öffnungen (4), welche konfiguriert sind zum Ableiten von Gas aus dem Oberofen (2) in den Unterofen (3), wobei der Oberofen (2) eine Verkokungskammer (5) (nicht dargestellt) und eine Vorrichtung zum Zuführen von Primärluft umfasst. Der Unterofen (3) umfasst einen Abgassammelkanal (6), einen äußeren Sohlkanal (7) sowie einen inneren Sohlkanal (8) zum Führen von Gas, wobei der äußere Sohlkanal (7) und der innere Sohlkanal (8) durch eine Trennwand (9) voneinander getrennt und über einen Übergangsbereich (10) miteinander verbunden sind; und wobei der Unterofen (3) Sekundärluftzufuhröffnungen (11) zum Zuführen von Sekundärluft in den äußeren Sohlkanal (7) und in den inneren Sohlkanal (8) umfasst. Die Öffnungen (4) der Downcomer-Kanäle, der äußere Sohlkanal (7), der Übergangsbereich (10), der innere Sohlkanal (8) und der Abgassammelkanal (6) sind in einer Weise konfiguriert, dass das Gas aus dem Oberofen (2) über die Öffnungen (4) der Downcomer-Kanäle in den äußeren Sohlkanal (7) des Unterofens (3) geleitet wird, den äußeren Sohlkanal (7) durchströmt, im Übergangsbereich (10) umgelenkt wird, den inneren Sohlkanal (8) durchströmt, und den Unterofen (3) über den Abgassammelkanal (6) verlässt. Der Übergangsbereich (10) ist durch mehrere Sperrelemente (13) in mehrere Strömungskanäle (12) unterteilt. Die Erstreckung (Ü) des Übergangsbereichs (10) entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) beträgt bevorzugt höchstens 30% der Gesamterstreckung des Innenraums (U) des Unterofens (3).
[0061] Figur 2 zeigt andere Details des Koksofens in einer weiteren Ausführungsform gemäß Figur 1. Bei dieser Ausführungsform sind im inneren Sohlkanal nur 3 Sekundärluftzufuhröffnungen (11) angeordnet. Dabei sind die Öffnungen (4) der Downcomer-Kanäle in einer seitlichen Wand (14) angeordnet, die den Unterofen (3) und dessen äußeren Sohlkanal (7) seitlich begrenzt. Mehrere Öffnungen (4) der Downcomer- Kanäle sind entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) angeordnet, wobei die eine äußere Öffnung (4a) zur einen äußeren Außenkante (15) des Unterofens (3) und die andere äußere Öffnung (4e) zur anderen äußeren Außenkante (16) des Unterofens (3) jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand X im Bereich von 0,1 m < X < 2,5 m haben; und wobei zwei benachbarte Öffnungen (4), d.h. Öffnungen (4a) und (4b), und/oder (4b) und (4c), und/oder (4c) und (4d), und/oder (4d) und (4e), jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) und jeweils unabhängig voneinander bevorzugt einen Abstand Y im Bereich von 1,0 m < Y < 4,8 m zueinander haben.
[0062] Figur 3 zeigt andere Details des Koksofens gemäß Figur 1 und Figur 2. Mehrere Sekundärluftzufuhröffnungen (11 ') sind entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) im äußeren Sohlkanal (7) sowie mehrere Sekundärluftzufuhröffnungen (11) entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) im inneren Sohlkanal (8) angeordnet. Dabei sind im äußeren Sohlkanal (7) vier Sekundärluftzufuhröffnungen (I Ib'), (11c'), (Hd') und (He') angeordnet und im inneren Sohlkanal (8) vier Sekundärluftzufuhröffnungen (I Ia), (I Ib), (11c) und (l ld) angeordnet, wobei die Sekundärluftzufuhröffnungen (11) sowie die Sekundärluftzufuhröffnungen (1 Γ) jeweils unabhängig voneinander bevorzugt eine durchströmte Querschnittsfläche C im Bereich von 0,01 m2 < C < 0,16 m2 aufweisen. Bevorzugt haben die eine äußere Sekundärluftzufuhröffnung (I Ia) zur einen äußeren Außenkante (15) des Unterofens (3) und die andere äußere Sekundärluftzufuhröffnung (1 le') zur anderen äußeren Außenkante (16) des Unterofens (3) jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand P im Bereich von 0,1 m < P < 2,5 m. Bevorzugt haben zwei benachbarte Sekundärluftzufuhröffnungen (11), d.h. (I Ia) und (I Ib), und/oder (1 lb) und (11c), und/oder (11c) und (1 ld), jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand Q im Bereich von 1,0 m < Q < 4,8 m zueinander. Bevorzugt haben zwei benachbarte Sekundärluftzufuhröffnungen (1 Γ), d.h. (Hb') und (11c'), und/oder (11c') und (1 ld'), und/oder (1 ld') und (1 le'), jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand Q' im Bereich von 1,0 m < Q' < 4,8 m zueinander.
[0063] Figur 4 zeigt andere Details sowie eine bevorzugte Ausführungsform des Koksofens gemäß Figuren 1 bis 3. Dabei ist mindestens eine Öffnung (4) der Downcomer-Kanäle orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) im Wesentlichen in der Flucht mit einem Sekundärluftzufuhröffnung (11 ') im äußeren Sohlkanal (7) und/oder im Wesentlichen in der Flucht mit einem Sekundärluftzufuhröffnung (11) im inneren Sohlkanal (8) angeordnet. Bevorzugt sind Öffnung (4b) des Downcomer-Kanals und Sekundärluftzufuhröffnung (l lb')orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens jeweils im Wesentlichen in der Flucht zueinander angeordnet; Öffnung (4c) des Downcomer-Kanals und Sekundärluftzufuhröffnung (1 lc')orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens jeweils im Wesentlichen in der Flucht zueinander angeordnet; und Öffnung (4d) des Downcomer-Kanals und Sekundärluftzufuhröffnung (1 ld') orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens jeweils im Wesentlichen in der Flucht zueinander angeordnet.
[0064] Figur 5 zeigt andere Details des Koksofens gemäß Figuren 1 bis 3. Die Strömungsrichtung der Gase ist schematisch durch Pfeile angeordnet und die konzentrischen Kreise illustrieren die Positionen der Flammen der Sekundärverbrennung. Der durchströmte Querschnitt D der Öffnungen (4) der Downcomer-Kanäle kann mit Schiebersteinen (17) individuell und unabhängig voneinander verändert werden.
[0065] Figur 6 zeigt die Vorteile (Kurve 2) der erfindungsgemäßen Mehrflammenlösung mit Mehrfachumlenkung im Übergangsbereich vom äußeren in den inneren Sohlkanal. Das gleichmäßigere Temperaturniveau sichert im Vergleich zum Stand der Technik (Kurve 1) eine höhere Vertikalwärmeübertragung vom Unterofen in den Oberofen und die zu beheizende Kohlecharge. Temperaturspitzen in den Sohlkanälen werden vermieden und die Gefahr der Überschreitung der maximalen Temperaturanwendungsgrenze des eingesetzten Silikamaterials wird umgangen. Außerdem werden Temperatursenken und die Gefahr des Auskühlens der Sohlkanäle vermieden, was ansonsten mit einer geringeren Wärmeübertragung nach oben in die Kohlcharge und geringeren Abgastemperaturen, d.h. im Falle eines HR-Koksofens mit geringerer Dampfproduktion verbunden wäre.
[0066] Bezugszeichenliste:
(1) Koksofen
(2) Oberofen
(3) Unterofen
(4) Öffnungen der Downcomer-Kanäle
(5) Verkokungskammer
(6) Abgassammelkanal
(7) äußerer Sohlkanal
(8) innerer Sohlkanal
(9) Trennwand
(10) Übergangsbereich
(11) Sekundärluftzufuhröffnungen
(12) Strömungskanäle
(13) Sperrelemente
(14) seitliche Wand
(15) eine äußere Außenkante des Unterofens
(16) andere äußere Außenkante des Unterofens
(17) Schiebersteine

Claims

Patentansprüche :
1. Ein Koksofen (1) umfassend einen Oberofen (2), einen unterhalb des Oberofens (2) angeordneten Unterofen (3), sowie mehrere abwärts gerichtete Downcomer-Kanäle mit Öffnungen (4), welche konfiguriert sind zum Ableiten von Gas aus dem Oberofen (2) in den Unterofen (3),
- wobei der Oberofen (2) eine Verkokungskammer (5) und eine Vorrichtung zum Zuführen von Primärluft umfasst;
- wobei der Unterofen (3) einen Abgassammeikanal (6), einen äußeren Sohlkanal (7) sowie einen inneren Sohlkanal (8) zum Führen von Gas umfasst, wobei der äußere Sohlkanal (7) und der innere Sohlkanal (8) durch eine Trennwand (9) voneinander getrennt und über einen Übergangsbereich (10) miteinander verbunden sind; und wobei der Unterofen (3) Sekundärluftzufuhröffnungen (11) zum Zuführen von Sekundärluft in den äußeren Sohlkanal (7) und in den inneren Sohlkanal (8) umfasst; und
- wobei die Öffnungen (4) der Downcomer-Kanäle, der äußere Sohlkanal (7), der Übergangsbereich (10), der innere Sohlkanal (8) und der Abgassammeikanal (6) in einer Weise konfiguriert sind, dass das Gas aus dem Oberofen (2) über die Öffnungen (4) der Downcomer-Kanäle in den äußeren Sohlkanal (7) des Unterofens (3) geleitet wird, den äußeren Sohlkanal (7) durchströmt, im Übergangsbereich (10) umgelenkt wird, den inneren Sohlkanal (8) durchströmt, und den Unterofen (3) über den Abgassammelkanal (6) verlässt;
- wobei mehrere Öffnungen (4) der Downcomer-Kanäle entlang der Haupter- streckungsrichtung des Unterofens (3) angeordnet sind, wobei die eine äußere Öffnung zur einen äußeren Außenkante (15) des Unterofens (3) und die andere äußere Öffnung zur anderen äußeren Außenkante (16) des Unterofens (3) jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand X im Bereich von 0,1 m < X < 2,5 m haben; dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (10) in mehrere Strömungskanäle (12) unterteilt ist.
2. Der Koksofen nach Anspruch 1 , wobei
- der Übergangsbereich (10) U- förmig ausgebildet ist; und/oder
- die Erstreckung (Ü) des Übergangsbereichs (10) entlang der Haupterstreckungs- richtung des Unterofens (3) höchstens 30% der Gesamterstreckung des Innenraums (U) des Unterofens (3) beträgt; und/oder
- die mehreren Strömungskanäle (12) jeweils so konfiguriert sind, dass das Gas vom äußeren Sohlkanal (7) in den inneren Sohlkanal (8) umgelenkt wird; und/oder
- der äußere Sohlkanal (7) und der innere Sohlkanal (8) im Wesentlichen horizontal und parallel zueinander angeordnet und derart konfiguriert sind, dass das Gas sie im Wesentlichen in gegenläufiger Richtung durchströmt; und/oder
- der Übergangsbereich (10) in 2 bis 10 Strömungskanäle (12) unterteilt ist; und/oder
- die Strömungskanäle (12) unabhängig voneinander jeweils eine durchströmte
Querschnittsfläche A im Bereich von 0,02 m 2 < A < 0,85 m 2 aufweisen.
3. Der Koksofen nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Übergangsbereich (10) durch 1 bis 10 Sperrelemente (13) in die mehreren Strömungskanäle (12) unterteilt ist, wobei bevorzugt
- die Sperrelemente (13) jeweils abgerundet sind; und/oder
- die Sperrelemente (13) jeweils unabhängig voneinander eine Querschnitts fläche B im
Bereich von 0,01 m 2 < B < 0,15 m 2 aufweisen.
4. Der Koksofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in einer seitlichen Wand (14), die den Unterofen (3) und dessen äußeren Sohlkanal (7) seitlich begrenzt, mindestens fünf Öffnungen (4a), (4b), (4c), (4d) und (4e) der Downcomer-Kanäle angeordnet sind.
5. Der Koksofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
- die Öffnungen (4) der Downcomer-Kanäle in einer seitlichen Wand (14) angeordnet sind, die den Unterofen (3) und dessen äußeren Sohlkanal (7) seitlich begrenzt; und/oder - zwei benachbarte Öffnungen (4) jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand Y im Bereich von 1,0 m < Y < 4,8 m zueinander haben.
Der Koksofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
- im äußeren Sohlkanal (7) mindestens vier Sekundärluftzufuhröffnungen (I Ib'), (11c'), (l ld') und (1 le') angeordnet sind und/oder im inneren Sohlkanal (8) mindestens vier Sekundärluftzufuhröffnungen (I Ia), (I Ib), (11c) und (l ld) angeordnet sind; und/oder
- die Sekundärluftzufuhröffnungen (11) sowie die Sekundärluftzufuhröffnungen (1 Γ) jeweils unabhängig voneinander eine durchströmte Querschnitts fläche C im Bereich von 0,01 m 2 < C < 0,16 m 2 aufweisen. Der Koksofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
- mehrere Sekundärluftzufuhröffnungen (11 ') entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) im äußeren Sohlkanal
(7) sowie mehrere Sekundärluftzufuhröffnungen (11) entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) im inneren Sohlkanal (8) angeordnet sind, wobei bevorzugt
- die eine äußere Sekundärluftzufuhröffnung (I Ia) zur einen äußeren Außenkante (15) des Unterofens (3) und die andere äußere Sekundär luftzufuhröffnung (1 le') zur anderen äußeren Außenkante (16) des Unterofens (3) jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand P im Bereich von 0,1 m < P < 2,5 m haben; und/oder
- zwei benachbarte Sekundärluftzufuhröffnungen (11) jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand Q im Bereich von 1,0 m < Q < 4,8 m zueinander haben; und/oder zwei benachbarte Sekundärluftzufuhröffnungen (1 Γ) jeweils entlang der Haupterstreckungsrichtung des Unterofens (3) und jeweils unabhängig voneinander einen Abstand Q' im Bereich von 1,0 m < Q' < 4,8 m zueinander haben.
8. Der Koksofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Öffnung (4) der Downcomer-Kanäle orthogonal zur Haupterstreckungsrichtung des Unterofens
(3) im Wesentlichen in der Flucht mit einem Sekundärluftzufuhröffnung (1 1 ') im äußeren Sohlkanal (7) angeordnet ist.
9. Der Koksofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der durchströmte Querschnitt D der Öffnungen (4) der Downcomer-Kanäle mit Schiebersteinen (17) individuell und unabhängig voneinander verändert werden kann.
10. Ein Verfahren zur Verkokung von Kohle umfassend die Befeuerung eines Koksofens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei der durchströmte Querschnitt D der Öffnungen
(4) der Downcomer-Kanäle mit Schiebersteinen (17) individuell und unabhängig voneinander in einer Weise reguliert wird, so dass das aus dem Oberofen (2) über die Öffnungen (4) der Downcomer-Kanäle in den äußeren Sohlkanal (7) des Unterofens (3) geleitete Gas gleichmäßig auf die Öffnungen (4) der Downcomer-Kanäle verteilt wird.
12. Das Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , wobei in einer seitlichen Wand (14), die den Unterofen (3) und dessen äußeren Sohlkanal (7) seitlich begrenzt, mindestens fünf Öffnungen (4a), (4b), (4c), (4d) und (4e) der Downcomer-Kanäle angeordnet sind, deren durchströmter Querschnitt D jeweils mit Schiebersteinen (17a), (17b), (17c), (17d) und (17e) individuell und unabhängig voneinander verändert werden kann,
- wobei bei vollständiger Öffnung der durchströmte Querschnitt D jeder der mindestens fünf Öffnungen (4a), (4b), (4c), (4d) und (4e) der Downcomer-Kanäle im Wesentlichen gleich ist; und
- wobei der tatsächlich durchströmte Querschnitt D der Öffnungen (4a), (4b), (4c), (4d) und (4e) der Downcomer-Kanäle mit den Schiebersteinen (17a), (17b), (17c), (17d) und (17e) in einer Weise reguliert wird, dass Öffnung (4a) zu 60 bis 95% geöffnet ist, und/oder Öffnung (4b) zu 60 bis 95% geöffnet ist, und/oder Öffnung (4c) zu 70 bis 100% geöffnet ist, und/oder Öffnung (4d) zu 80 bis 100% geöffnet ist, und/oder Öffnung (4e) zu 85 bis 100% geöffnet ist.
13. Verwendung eines Koksofens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Verkokung von Kohle.
Verwendung eines Koksofens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12.
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