DE102008050599B3

DE102008050599B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Verteilung von Primärluft in Koksöfen

Info

Publication number: DE102008050599B3
Application number: DE102008050599A
Authority: DE
Inventors: Ronald Kim
Original assignee: Uhde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: RU2539011C2; MY157488A; AU2009301446A1; CN102177221A; ZA201102591B; PE20120073A1; AR073747A1; US20110192395A1; TWI463004B; CN102177221B; US9404043B2; JP5748663B2; CL2011000771A1; BRPI0920404A2; NZ591826A; RU2011118365A; EG25951A; CA2739955A1; KR20110081184A; TW201014900A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gerichteten Einleitung von primärer Verbrennungsluft in den Primärheizraum einer Koksofenkammer, wobei die Primärluft durch Einlassöffnungen in der Decke einer Koksofenkammer oder in den frontalen Koksofenkammerwänden über der Koksofenkammertür oder in der Koksofenkammertür oder in mehrere oder alle der genannten Positionen eingelassen wird, wobei diese Einlassöffnungen Einsätze enthalten, die mit ofeneinwärts gerichteten Tüllen ausgerüstet sind, wobei diese Tüllen einen öffnungsauswärts gerichteten Winkel besitzen, durch den die Primärluft mit einem abgeschrägten Winkel auf den Kokskuchen geleitet wird, so dass diese von den Öffnungen in der Koksofenkammerdecke mit einem Winkel von weniger als 90° und von den Öffnungen in der Koksofenkammerwand über der Koksofenkammertür oder in der Koksofenkammertür mit einem Winkel von mehr als 0° auf den Koksofen trifft. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur gerichteten Einleitung der Primärluft mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Durch dieses Verfahren kann die Durchmischung von Verkokungsgas und primärer Verbrennungsluft im Primärheizraum wesentlich verbessert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gerichteten Zuführung von primärer Verbrennungsluft in die Verkokungskammer eines Koksofens vom Typ „Non-Recovery” oder „Heat-Recovery”, in der die primäre Verbrennungsluft durch eine oder mehrere Eintrittsöffnungen in der Koksofendecke oder in der vorder- oder rückseitigen Kokskammerwand geleitet wird, und die Eintrittsöffnung oder die Eintrittsöffnungen mit Vorrichtungen ausgestattet sind, durch die der Eintrittsstrom der Primärluft gerichtet wird, so dass sich die Primärluft in dem gasgefüllten Raum über dem Kokskuchen besser verteilt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines Kokskammerofens oder einer Koksofenbatterie oder einer Koksofenbank, wobei die primäre Verbrennungsluft für die Verkokung durch eine oder mehrere Eintrittsöffnungen in der Decke der Koksofenkammer oder durch eine oder mehrere Eintrittsöffnungen in der Koksofenkammerwand der Ofenkammer oder durch eine oder mehrere Eintrittsöffnungen in der Koksofenkammertür der Ofenkammer in den gasgefüllten Raum oberhalb des Kokskuchens gelangt, in den auch das zur Verbrennung genutzte Verkokungsgas der Verkokung geleitet wird, wobei die Primärluft den Kokskuchen in vertikaler Richtung in einem Winkel von weniger als 90° und in horizontaler Richtung in einem Winkel von mehr als 0° anströmt.
Die Herstellung von Koks aus Kohle oder kohlenstoffhaltigen Materialien wird häufig in Koksöfen vom Typ „Non-Recovery” oder „Heat-Recovery” durchgeführt. Bei Koksöfen vom Typ „Non-Recovery” oder „Heat-Recovery” wird die Kohle auf hohe Temperaturen erhitzt und das entstehende Verkokungsgas mit einer unterstöchiometrischen Menge an sogenannter Primärluft verbrannt. Die Verbrennung mit Primärluft ist in der Regel unvollständig und findet in einem gasgefüllten Raum oberhalb des Kokskuchens, dem sogenannten Primärheizraum, statt. Von diesem gasgefüllten Raum aus wird das unvollständig verbrannte Verkokungsgas in sogenannten „Downcomer”-Kanälen in Sekundärluftsohlen unterhalb der Verkokungskammer geleitet, wo sogenannte Sekundärluft zuströmt und das unvollständig verbrannte Verkokungsgas vollständig verbrannt wird. Auf diese Weise gelingt eine gleichmäßigere Wärmeverteilung des gesamten Kokskuchens. Beim Typ „Heat-Recovery” wird die Wärme aus der Verbrennung zusätzlich zur Erzeugung von Energie genutzt.
Die Einleitung der Primärluft in die Primärheizkammer erfolgt in der Regel durch Öffnungen in der Decke der Koksofenkammer oder in der senkrechten Koks ofenkammerwand, die sich über der Koksofenkammertür befindet. Die Koksofenkammern werden in einer häufig anzutreffenden Ausführungsform durch Koksofenkammertüren verschlossen, die sowohl an der vorderen Koksofenkammerwand, auch maschinenseitige Koksofenkammerwand genannt, als auch an der hinteren frontalen Koksofenkammerwand, auch koksseitige Koksofenkammerwand genannt, montiert sind, um die Befüllung und Reinigung der Koksofenkammer zu ermöglichen. Um den Wärmeverlust während der Befüllung zu minimieren, sind die Türen der Koksofenkammern so montiert, dass diese nur den unteren Teil der Koksofenkammer verschließen, der mit dem Kokskuchen befüllt wird. Der obere Teil der Koksofenkammer, der im Inneren den gasgefüllten Raum umfasst, wird von außen an den frontalen Wänden von der Koksofenkammerwand bedeckt. Dieser Teil der Koksofenkammerwände, der sich über den Koksofenkammertüren befindet, enthält in einer typischen Ausführungsform Öffnungen, die – zusätzlich zu den Öffnungen in der Decke der Koksofenkammer – zum Einleiten von Primärluft in den gasgefüllten Raum über dem Kokskuchen genutzt werden.
Im Stand der Technik gibt es auch Ausführungsformen für Koksofenkammer, deren frontale Koksofenkammertür den gesamten Verkokungsraum und insbesondere auch den gasgefüllten Raum im Inneren des Kokskammerofens nach außen abschließt. Die Koksofenkammertür umschließt dann nahezu die gesamte frontale Koksofenkammerwand. Dies kann sowohl auf der maschinenseitigen als auch auf der koksseitigen frontalen Kokskammerwand als auch auf beiden Seiten der Fall sein. Auch in den Türen dieser Ausführungsform können sich Eintrittsöffnungen für Primärluft befinden.
Die zum Zeitpunkt der Anmeldung noch nicht offengelegte DE 10 2008 025 437 beschreibt eine Vorrichtung, die zur gerichteten Einleitung von Primärluft in den Gasraum einer Koksofenkammer genutzt wird, wobei diese Vorrichtung aus Öffnungen besteht, die in die Decke der Koksofenkammer eingebracht sind, und diese Öffnungen bezogen auf ein senkrechtes Lot durch die Decke einen öffnungsauswärts gerichteten Ausströmwinkel besitzen, der ein Öffnungswinkel ist und der größer als 0° ist. Durch diese Formgebung wird die Primärluft besser in dem Gasraum über dem Koksofen verteilt, so dass die Verbrennung des Verkokungsgases in diesem Bereich verbessert wird. Obwohl die Lehre eine intensivierte Durchmischung von Primärluft und Verkokungsgas in dem eintrittsöffnungsnahen Bereich des kokskuchenüberlagernden Gasraumes ermöglicht, besteht Verbesserungsbedarf bezüglich einer weiter intensivierten Durchmischung von primärer Verbrennungsluft und Verkokungsgas in den eintrittsöffnungsfernen Bereichen des Gasraumes.
Die DE 10 2007 042 502 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Zuführung von primärer Verbrennungsluft oder einem Gas in einen Ofen zur Verkokung von Kohle, wobei diese aus düsenförmigen Öffnungen besteht, deren Einlässe aus einem feuerfesten Material gefertigt sind, und sich diese Öffnungen oberhalb des Türbereiches oder im oberen Türbereich des Verkokungsofens befinden und diese keine Justiervorrichtung für den Luft- oder Gasdurchfluss besitzen und ein Teil der Primärluft oder eines Gases durch diese Öffnungen geführt wird und im Deckenbereich des Ofens zusätzliche Öffnungen in den Ofen angebracht sind, durch die ein weiterer Teil der Primärluft oder eines Gases geführt wird und die mit Regeleinheiten ausgestattet sind, die aus einem Klappmechanismus oder einer Schraubspindel oder einem Kegelverschluss bestehen und die mit einer mechanischen Stellvorrichtung verbunden sind, und diese Öffnungen im Deckenbereich als Rohre gestaltet sind, die durch die Deckenwand führen. In einer Ausführung der Erfindung enthalten die durch die Ofenwand führenden Düsen Fortsätze, drallerzeugende Einrichtungen oder werden in einem beliebigen Winkel durch die Ofenwand geführt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verkokung von Kohle, das von den Vorrichtungen zur Zuführung von Primärluft oder von Gasen Gebrauch macht, wobei nach der Anfahrphase der Verkokungsprozesse die düsenförmigen Öffnungen über dem Türbereich verschlossen werden können.
Die Öffnungen zur Zuführung von Primärluft sind häufig so ausgelegt, dass sie die Primärluft senkrecht auf den Kokskuchen ohne weitere Verteilung in die gasgefüllte Primärheizkammer einlassen, oder, wenn die Primärluft seitlich einströmt, horizontal ohne weitere Zuführung oder Richtung auf den Kokskuchen. Dadurch kommt es zu einer ungleichmäßigen Verteilung von Primärluft in dem gasgefüllten Raum über der Koksofenkammer, wodurch die partielle Verbrennung des Verkokungsgases mit der Primärluft schlechter abläuft und die Temperaturverteilung im oberen Teil der Koksofenkammer ungleichmäßig wird. Dadurch kommt es zu einer deutlichen Mehrbelastung mit stickoxidhaltigen Gasen vom Typus NO_x bei der Verbrennung des Verkokungsgases mit der Primärluft.
Zur Unterstützung des Luftzutrittes von Primärluft in den Verbrennungsgasraum wird in einigen Ausführungsformen von Verkokungsöfen ein Gebläse in die Luftzuführungsöffnungen für Kohle eingebaut. Ein Beispiel hierfür lehrt die GB 341157 A . Andere Ausführungsformen wiederum nutzen ein Luftzuführungssystem, das die Luft für eine Koksofenbatterie oder eine Koksofenbank sammelt und diese jedem einzelnen Ofen dosiert zuführt. Dies kann beispielsweise durch geeignete Steuerungselemente oder Regelungselemente in den einzelnen Luftzuführungskanälen für die einzelnen Koksofenkammern geschehen. Auf diese Weise gestaltet sich die Luftzuführung witte rungsunabhängig. Ein Beispiel hierzu lehrt die EP 1893721 A1 . Die aufgeführten Konstruktionen ändern jedoch nur die Wirksamkeit der äußeren Luftzuführung für die Koksöfen und lösen nicht das Problem der unzureichenden Luftverteilung in den öffnungsfernen Bereichen des Verbrennungsraumes über dem Kokskuchen.
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine verbesserte Luftverteilung für primäre Verbrennungsluft in die Primärheizkammer im Bereich des Gasraumes über dem Kokskuchen ermöglicht. Die Vorrichtung soll möglichst im inneren Bereich des kokskuchenüberlagernden Gasraumes wirksam werden, um eine optimierte Verbrennung des Verkokungsgases über den gesamten Bereich des Kokskuchens zu ermöglichen. Durch die verbesserte Luftzuführung auch im inneren Bereich des besagten Gasraumes kann die Flächenbeheizung auf der Bettoberfläche des Gasraumes verbessert werden, in dem sich die Wärme der Verbrennung über den gesamten Kokskuchen verteilen kann. Durch die optimierte Verbrennung wird zudem die Bildung von Schadstoffen und insbesondere von stickoxidhaltigen Gasen gemindert, die durch die Verbrennung entstehen.
Die Erfindung soll den Zutritt von Luft sowohl über die Decke des Koksofens als auch durch die Koksofenkammerwände oder durch die Koksofenkammertüren ermöglichen. Je nach Ausführungsform der Erfindung soll auch die wahlweise Zuführung von Primärluft über Öffnungen in der Decke der Koksofenkammer als auch in den Kammerwänden oder -türen der Koksofenkammer möglich sein. Die Erfindung soll es auch ermöglichen, die Primärluft über ein Luftverteilungssystem zuzuführen, mit dem alle oder mehrere Kokskammeröfen einer Koksofenbatterie oder einer Koksofenbank ansteuerbar sind oder auch mit einem Luftverteilungssystem, das die Primärluft einzeln in die Kokskammeröfen von Koksofenbatterien oder von Koksbänken einlässt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Zuführungsvorrichtung für primäre Verbrennungsluft, die in die Eintrittsöffnungen für Primärluft von Koksöfen eingebaut wird und die an den ofeneinwärts gerichteten Seiten Tüllen besitzt, durch die die Primärluft gebündelt und in Form eines gewinkelt gerichteten Primärluftstromes in das Innere des kokskuchenüberlagernden gasgefüllten Raumes einer Koksofenkammer geleitet wird. Die Zuführungsvorrichtung ist bevorzugt als Einsatz gestaltet, der in die Zutrittsöffnungen für Primärluft eingebaut werden kann und, je nach Anforderung, in beliebiger Stückzahl in die Decke oder in die Koksofenkammerwand über die Koksofenkammertür oder in die Koksofenkammertür oder in mehrere oder in alle der genannten Positionen eingebaut werden.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz mit den erfindungsgemäßen Tüllen strömt die Primärluft den Kokskuchen in vertikaler Richtung in einem Winkel (β) von weniger als 90° und in horizontaler Richtung in einem Winkel (β') von mehr als 0° an.
Beansprucht wird eine Vorrichtung zur Zuführung von primärer Verbrennungsluft für die Verbrennung von Verkokungsgas in die Verkokungskammer eines Koksofens einer Koksofenbatterie vom Typ „Non-Recovery” oder „Heat-Recovery”, wobei

• in der Decke und in der Koksofenkammerwand oberhalb der Koksofenkammertür oder in einer den über dem Kokskuchen befindlichen Gasraum frontal verschließenden Koksofenkammertür jeder Koksofenkammer eine oder mehrere Eintrittsöffnungen für Primärluft für jede Koksofenkammer separat oder durch ein Luftzuführungssystem derart angeordnet sind, dass die Primärluft in den über dem Kokskuchen befindlichen gasgefüllten Raum gelangt, in den auch das während der Verkokung entstehende Verkokungsgas gelangt, und die Primärluft durch diese Öffnungen mit dem Verkokungsgas in Kontakt gebracht wird, wobei
• mindestens eine der Eintrittsöffnungen in der Decke oder in der Koksofenkammerwand oberhalb der Tür oder in einer den über dem Kokskuchen befindlichen Gasraum frontal verschließenden Koskofenkammertür einen Einsatz besitzt, der in den Gasraum hineinragt, und/oder einen beliebigen Winkel, und/oder drallerzeugende Vorrichtungen aufweisen kann,

• der Einsatz an der ofeneinwärts gerichteten Seite mindestens zwei Tüllen besitzt, die einen, bezogen auf ein senkrechtes Lot zur durchdrungenen Fläche, öffnungsauswärts gerichteten Winkel von mehr als 0° aufweisen.

Die Vorrichtung kann auch so gestaltet sein, dass sich sowohl in der Decke der Koksofenkammer als auch in der Koksofenkammerwand oberhalb der Koksofenkammertür als auch in der Koksofenkammertür, die den Gasraum über dem Kokskuchen frontal verschließt, Eintrittsöffnungen befinden, durch die die Primärluft in den über dem Kokskuchen befindlichen gasgefüllten Raum gelangt und dort mit dem Verkokungsgas in Kontakt gebracht wird, und dass mindestens eine der Eintrittsöffnungen mit den erfindungsgemäßen Einsätzen ausgestattet ist. Die Eintrittsöffnungen können sich prinzipiell an jeder der genannten Positionen in der Koksofenkammer befinden und in jeder Zahl oder Kombination.
Die Vorrichtung besteht in einer typischen Ausführungsform aus einem zylindrischen Einsatz, der aus einem hitzebeständigen Material hergestellt ist und der in das Mauerwerk der Koksofendecke oder der sich über der Koksofenkammertür befindlichen Koksofenkammerwand eingelassen und befestigt wird. Dies kann durch Einmauern oder eine Befestigung mit Splinten geschehen. Der Einsatz ist bevorzugt zylindrisch, kann aber auch quaderförmig oder näherungsweise zylindrisch sein. Letztlich kann die Form des Einsatzes beliebig sein, wenn sie die erfindungsgemäße Ausführung einer Einfassung in die Koksofenkammerwand gestattet und wenn sie zur Einfassung von Tüllen geeignet ist.
Der Einsatz kann auch an den Seiten abgeschrägt sein, so dass er sich in eine im gegenläufigen Sinn gemauerte Fassung in der Koksofenkammerdecke einbringen lässt. Dadurch lässt er sich beispielsweise in Abhängigkeit von den betrieblichen Erfordernissen des Verkokungsprozesses austauschen oder herausnehmen. Dies kann beispielsweise vor oder nach Beginn eines Verkokungszyklusses erfolgen, kann aber auch in Abhängigkeit von den betrieblichen Erfordernissen während des Betriebes erfolgen.
Für die Ausführung der Erfindung ist es auch möglich, bei einer Mehrzahl von Einsätzen nur eine Eintrittsöffnung mit einem erfindungsgemäßen Einsatz auszustatten. Die Zahl und Anordnung der Einsätze richtet sich nach der Belüftungsanforderung der speziellen Koksofenkammer.
In einer Ausführung der Erfindung sind die Einsätze auf der ofenauswärtsgerichteten Seite mit Abdeckungen versehen, die die Eintrittsöffnungen mit den erfindungsgemäßen Öffnungen gegen Witterungseinflüsse schützen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Eintrittsöffnungen jeden Ofen einzeln von außen mit Luft versorgen. Dies kann aber je nach Ausführung auch bei einem Luftzuführungssystem für eine Koksofenbatterie der Fall sein. In einer weiteren Ausführung der Erfindung handelt es sich bei der Abdeckung über den Eintrittsöffnungen um U-Rohre, die über der Eintrittsöffnung sitzen und durch die U-förmige Biegung einen Schutz gegen die Außenatmosphäre bietet, wenn die Eintrittsöffnung in der Decke der Koksofenkammer sitzt. Sitzt die Eintrittsöffnung hingegen in der frontalen Koksofenkammerwand über der Koksofenkammertür oder in der Koksofenkammertür, so kann es sich bei der Abdeckung beispielhaft auch um ein verlängertes, ofenauswärtsgerichtetes Rohr handeln.
Das U-Rohr oder die Abdeckung können im Inneren eine Vorrichtung besitzen, durch die sich der Luftzutritt steuern läßt. Diese Vorrichtung kann auch auf der Öffnung des U-Rohres angebracht sein oder an anderer beliebiger Stelle. Vorrichtungen zur Regelung des Luftzutrittes sind nach dem Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel für Regelungseinrichtungen für den Luftzutritt lehrt die WO 2007057076 A1 . Die Regelung für den Steuerungsmechanismus für die Zutrittsmenge an Primärluft kann beliebig angetrieben werden. Dieser kann in einer einfachen Form durch eine manuell betriebene Kette, in einer weiteren Ausführungsform auch beispielhaft durch einen Stellmotor angetrieben werden.
Die Tüllen zur gerichteten Einleitung von primärer Verbrennungsluft können beliebig geformt sein. Diese können beispielhaft quadratisch im Querschnitt geformt sein oder auch rund. In einer bevorzugten Ausführungsform sind diese rund im Querschnitt und stellen einen zylindrisch geformten, als Kanal gestalteten und ins Ofeninnere gerichteten Fortsatz des erfindungsgemäßen Einsatzes dar. Dieser besitzt in einer Ausführungsform, bezogen auf ein längsgerichtetes Lot durch die Mitte des Einsatzes, einen Winkel (α) von 1° bis 35°. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzen die Tüllen bezogen auf ein längsgerichtetes Lot durch den Einsatz einen Winkel (α) von 15° bis 25°. Das Lot bezieht sich dabei bei Einsätzen in der Decke des Koksofens auf ein senkrechtes vertikales Lot in der Koksofendecke, bei Einsätzen in der frontalen seitlichen Koksofenkammerwand über der Koksofentür auf ein horizontales Lot durch die Koksofenkammerwand.
Die Einsätze, die in das Mauerwerk der Kokskammerdecke oder der Koksofenkammerwand eingebaut werden, sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zylindrisch. Sie können jedoch auch quaderförmig, kugelförmig oder kegelförmig sein. Die Eintrittsöffnung in die Koksofenkammerdecke oder in die Koksofenkammerwand ist typischerweise dem Einsatz angepasst.
Die Länge der Tüllen beträgt in einer vorteilhaften Ausführungsform 70 bis 500 mm. Typischerweise betragen die Längen der Tüllen 300 mm. Die Zahl der Tüllen pro Eintrittseinsatz kann ebenfalls beliebig sein. Sie kann beispielhaft bei 1 bis 6 Tüllen liegen. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Zahl der Tüllen pro Einsatz vier. Der Querschnitt des inneren gasführenden Tüllenrohres besitzt eine Größe, die den Einbau der verwendeten Zahl der Tüllen gestattet. Typischerweise liegt der Quer schnitt des inneren gasführenden Tüllenrohres bei 1500 bis 15000 mm². Der Querschnitt des inneren gasführenden Tüllenrohres kann eine beliebige Form besitzen. Diese ist bevorzugt rund. Bei einer runden Form liegt der innere Durchmesser des gasführenden Tüllenrohres bevorzugt bei 100 mm.
Um eine vernünftige Gaseinströmungsgeschwindigkeit zu ermöglichen, besitzen die erfindungsgemäßen Tüllen ein bevorzugtes Längen zu Durchmesser-Verhältnis. Dieses liegt typischerweise bei 1 bis 20. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Längen zu Durchmesser-Verhältnis größer als 2. Um eine vernünftige Gasströmungsgeschwindigkeit zu ermöglichen, können in den erfindungsgemäßen Einsatz auch Elemente eingebracht werden, die die tangentiale Gasströmungsgeschwindigkeit erhöhen. Soll die Gasströmungsgeschwindigkeit erhöht werden, so können dies beispielsweise Venturi-Elemente sein. Bei einer erwünschten Verlangsamung des Gasstromes können dies auch Klappen sein. Diese können auch regelbar sein. Bei einer erwünschten Verbreiterung des Gasstromes können die Venturi-Elemente entsprechend geneigt sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Erhöhung der tangentialen Gasströmungsgeschwindigkeit auch ein Gebläse an beliebiger Stelle enthalten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so hergestellt, dass sie den hohen Temperaturen insbesondere im Inneren der Koksofenkammer widerstehen kann. Als Herstellungsmaterialien eignen sich besonders die Stoffe Keramik, Silica, Spritzbeton, Schamottesteine, oder ein hochtemperaturbeständiger Stahl. Der erfindungsgemäße Einsatz kann auch aus verschiedenen Einsatzstoffen gefertigt sein. So kann beispielhaft der umfassende Einsatz aus Keramik und die Tüllen aus einem hochtemperaturbeständigen Stahl gefertigt sein. Der Einsatz mit den Tüllen kann auf beliebige Art und Weise hergestellt werden. Dies können beispielsweise Press- oder Gussverfahren sein. Der Einsatz und die Tüllen können auch aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Ist die Tülle aus einem anderen Material gefertigt als der Einsatz, so ist die Tülle vorzugsweise aus einem hochtonerdehaltigen Material in einem Gußverfahren hergestellt und zeichnet sich durch Dichten von mehr als 2,5 g/cm³ aus. Die so hergestellten Tüllen sind säureresistent und haben auch gegenüber schwefeloxidhaltigen Verkokungsgasen Bestand.
Beansprucht wird auch ein Verfahren zur Zuführung von primärer Verbrennungsluft in die Koksofenkammer einer Koksofenbatterie oder einer Koksofenbank. Die Primärluft wird dabei durch Eintrittsöffnungen im oberen Bereich des Koksofens zugeführt und kann sowohl in jede Eintrittsöffnung separat als auch durch ein zentrales Luftzuführungssystem erfolgen. Für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens spielt es keine Rolle, ob die zugeführte primäre Verbrennungsluft atmosphärische Temperaturen besitzt oder erhitzt oder gekühlt wird.
Beansprucht wird ein Verfahren zur Zuführung von Verbrennungsluft für die Verbrennung von Verkokungsgas in eine Verkokungskammer eines Koksofens vom „Non-Recovery-Typ” oder „Heat-Recovery-Typ”, wobei

• die Primärluft durch eine oder mehrere Eintrittsöffnungen in der Decke der Koksofenkammer oder in der frontalen maschinenseitigen oder koksseitigen Koksofenkammerwand über der Koksofenkammertür oder in der Koksofenkammertür, die den Gasraum über dem Kokskuchen frontal verschließt, in die Koksofenkammer einströmt, wobei das während der Verkokung entstehende Verkokungsgas in einen über dem Kokskuchen befindlichen gasgefüllten Raum gelangt, in dem das Verkokungsgas über die Eintrittsöffnungen mit der Primärluft in Kontakt gebracht wird, wobei
• die Primärluft den Kokskuchen durch den Gasstrom leitende Vorrichtungen in den Eintrittsöffnungen, die Einsätze enthalten, anströmt, und

• die Primärluft den Kokskuchen durch den Gasstrom leitende Vorrichtungen in den Eintrittsöffnungen, die Einsätze enthalten, die die Form von Tüllen besitzen, vertikal bezogen auf ein senkrechtes Lot durch die Decke der Koksofenkammer in einem Winkel von weniger als 90° und horizontal bezogen auf ein senkrechtes Lot durch die seitliche Koksofenkammerwand in einem Winkel von mehr als 0° anströmt.

Zu dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es auch gehören, die erfindungsgemäßen Einsätze mit den Tüllen auszutauschen oder herauszunehmen. Der Austausch der erfindungsgemäßen Einsätze kann vor, während oder nach einem Verkokungszyklus erfolgen. Der Zeitpunkt des Austausches und die Zeitdauer hängt in der Regel von den betrieblichen Erfordernissen ab.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das damit durchgeführte Verfahren besitzen den Vorteil einer gerichteten Zuführung von primärer Verbrennungsluft in das Innere des kokskuchenüberlagernden gasgefüllten Raumes einer Koksofenkammer. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Verteilung der Primärluft über den gesamten Raum des gasgefüllten Raumes über der Koksofenkammer wesentlich verbessert. Dies führt zu einer verbesserten Verteilung der Verkokungstemperatur über den gesamten Kokskuchen und damit zu einer wesentlich verbesserten Qualität des Kokses. Schließlich wird durch die erfindungsgemäße Ausführung des Verfahrens auch die Schadstoffbildung bei der primären Verbrennung des Verkokungsgases und insbesondere die Bildung von Stickoxiden vom Typ NO_x deutlich reduziert.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Gasen wird anhand von vier Zeichnungen genauer erläutert, wobei das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Einlass, der vier nach unten zeigende Tüllen besitzt. 2 zeigt ebenfalls einen erfindungsgemäßen Einsatz, der ebenfalls vier nach unten zeigende Tüllen besitzt, die aber einen verbreiterten Auslasswinkel besitzen. 3 zeigt einen Kokskammerofen, der in der Decke der Koksofenkammer mit den erfindungsgemäßen Einlässen ausgestattet ist. 4 zeigt einen Kokskammerofen, der in beiden frontalen Koksofenkammerwänden mit den erfindungsgemäßen Einsätzen ausgestattet ist.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Einsatz (1), der auf der unteren Seite mit vier Tüllen (2) ausgestattet ist. Eine dieser Tüllen (2a) ist nur verdeckt zu sehen. Die Tüllen (2) sind ofeneinwärts gerichtet und besitzen öffnungsauswärts gerichtet einen Winkel α (3a) von mehr als 0°, bezogen auf ein Lot (3b) durch die Koksofendecke. Die Primärluft (4) gelangt durch die obere Seite in den Einsatz und verlässt diesen mit einem Richtungswinkel (4a).
2 zeigt ebenfalls den erfindungsgemäßen Einsatz (1), der auf der unteren Seite mit vier Tüllen (2) ausgestattet ist. Der öffnungsauswärtsgerichtete Winkel α (3a), bezogen auf ein Lot (3b) durch die Koksofendecke, ist hier wesentlich größer, so dass die Primärluft (4a) den Kokskuchen von oben in wesentlich breiterem Winkel anströmt.
3 zeigt eine Koksofenkammer (5), die zwei erfindungsgemäße Einsätze (1) in den Öffnungen für die Primärluft (6) in der Decke der Koksofenkammer (7) enthält. Auf der oberen, ofenauswärtsgerichteten Seite der Einsätze (1) sind diese mit U-Rohr-förmigen Aufsätzen (8) ausgerüstet, die die Öffnungen für die Primärluft (6) gegen Witterungseinflüsse schützen. Die Primärluft (4) wird über die U-Rohre durch die Eintrittsöffnungen für die Primärluft (6), die mit den erfindungsgemäßen Einsätzen (1) ausgestattet sind, in den Primärheizraum der Verkokungskammer (9) eingeleitet. Die Einsätze (1) enthalten die erfindungsgemäßen Tüllen (2), durch die die Primärluft nicht im 90°-Winkel, sondern in einem abgeschrägten vertikalen Anströmwinkel (β) statt senkrecht auf den Kokskuchen (10) geleitet wird (4a). Dadurch kommt es zu einer wesentlich verbesserten Durchmischung von Verkokungsgas und Primärluft im Primärheizraum (9). Zu sehen sind hier ebenfalls der Kokskuchen (10), die Koksofenkammertüren (11) mit Öffnungszugvorrichtung (11a) und Haltevorrichtung (11b), die ofeneinwärts dahinter gelegenen Öffnungen zur Koksofenkammer (12), der Sekundärheizraum (13) und die Sekundärluftsohle (13a) mit den dazugehörigen Sekundärluftöffnungen (13b).
4 zeigt eine Koksofenkammer (5), die zwei erfindungsgemäße Einsätze (2) in der frontalen Koksofenkammerwand (14) über der Koksofenkammertür (11) enthält. In der frontalen Koksofenkammerwand (14) befinden sich sowohl in der frontalen maschinenseitigen als auch in der frontalen koksseitigen Koksofenkammerwand oberhalb der Koksofenkammertür (11) in der Papierebene zwei der erfindungsgemäßen Einsätze (1). Außerhalb der Papierebene können sich weitere der erfindungsgemäßen Einsätze befinden. Diese sind ofeneinwärts mit den erfindungsgemäßen Tüllen (2) ausgestattet. Die Primärluft (4) wird durch diese Öffnungen für die Primärluft (6), die mit den erfindungsgemäßen Einsätzen (2) ausgestattet sind, in den Primärheizraum der Verkokungskammer (9) über dem Kokskuchen (10) eingeleitet. Durch die erfindungsgemäßen Tüllen (2) wird die Primärluft (4) nicht im 0°-Winkel zur Oberfläche des Kokses eingeleitet, sondern trifft in einem abgeschrägten horizontalen Anströmwinkel (β') (4b) statt parallel auf diesen zu. Die erfindungsgemäßen Einsätze (1) können auf der ofenauswärtsgerichteten Seite auch Aufsätze (1a) zum Schutz vor Witterungseinflüssen enthalten. Zu sehen sind hier ebenfalls der Kokskuchen (10), die Koksofenkammertüren (11) mit Öffnungszugvorrichtung (11a) und Haltevorrichtung (11b), die ofeneinwärts dahinter gelegenen Öffnungen zur Koksofenkammer (12), der Sekundärheizraum (13) und die Sekundärluftsohle (13a) mit den dazugehörigen Sekundärluftöffnungen (13b).

1: Einsätze
1a: Aufsätze zum Schutz vor Witterungseinflüssen
2: Tüllen
2a: Verdeckte Tülle
3a: Öffnungsauswärts gerichteter Winkel der Tülle
3b: Lot durch die Koksofendecke
4: Primärluftstrom
4a: Vertikal gerichteter, abgeschrägter Primärluftstrom
4b: Horizontal gerichteter, abgeschrägter Primärluftstrom
5: Koksofenkammer
6: Öffnungen für Primärluft
7: Decke der Koksofenkammer
8: U-Rohr-förmige Aufsätze
9: Primärheizraum
10: Kokskuchen
11: Koksofenkammertür
11a: Zugvorrichtung für die Koksofenkammertür
11b: Haltevorrichtung für die Zugvorrichtung
12: Öffnung zur Koksofenkammer
13: Sekundärheizraum
13a: Sekundärluftsohle
13b: Sekundärluftöffnungen
14: Frontale Koksofenkammerwand
α: Öffnungsauswärts gerichteter Winkel der Tüllen
β: Vertikaler Anströmwinkel der Pirmärluft
β': Horizontaler Anströmwinkel der Primärluft

Claims

Vorrichtung zur Verteilung von Primärluft in Koksöfen einer Koksofenbatterie vom „Non-Recovery-Typ” oder „Heat-Recovery-Typ”, wobei • in der Decke und in der Koksofenkammerwand oberhalb der Koksofenkammertür oder in einer den über dem Kokskuchen befindlichen Gasraum frontal verschließenden Koksofenkammertür jeder Koksofenkammer eine oder mehrere Eintrittsöffnungen für Primärluft für jede Ofenkammer separat oder durch ein Luftzuführungssystem derart angeordnet sind, dass die Primärluft in einen über dem Kokskuchen befindlichen gasgefüllten Raum gelangt, in den auch das während der Verkokung entstehende Verkokungsgas gelangt, und die Primärluft durch diese Öffnungen mit dem Verkokungsgas in Kontakt gebracht wird, wobei • mindestens eine der Eintrittsöffnungen in der Decke oder in der Koksofenkammerwand oberhalb der Tür oder in einer den über dem Kokskuchen befindlichen Gasraum frontal verschließenden Koksofenkammertür einen Einsatz besitzt, der in den Gasraum hineinragt, und/oder einen beliebigen Winkel und/oder drallerzeugende Vorrichtungen aufweisen kann, dadurch gekennzeichnet, dass • der Einsatz an der ofeneinwärts gerichteten Seite mindestens zwei Tüllen besitzt, die einen, bezogen auf ein senkrechtes Lot zur durchdrungenen Fläche, öffnungsauswärts gerichteten Winkel von mehr als 0° aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich sowohl in der Decke der Koksofenkammer als auch in der Koksofenkammerwand oberhalb der Koksofenkammertür Eintrittsöffnungen befinden, durch die die Primärluft in den über dem Kokskuchen befindlichen gasgefüllten Raum gelangt und dort mit dem Verkokungsgas in Kontakt gebracht wird, und dass mindestens eine der Eintrittsöffnungen mit den erfindungsgemäßen Einsätzen ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich sowohl in der Decke der Koksofenkammer als auch in der Koksofenkammertür, die den Gasraum über dem Kokskuchen frontal verschließt, Eintrittsöffnungen befinden, durch die die Primärluft in den über dem Kokskuchen befindlichen gasgefüllten Raum gelangt und dort mit dem Verkokungsgas in Kontakt gebracht wird, und dass mindestens eine der Eintrittsöffnungen mit den erfindungsgemäßen Einsätzen ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich sowohl in der Koksofenkammerwand oberhalb der Koksofenkammertür als auch in der Koksofenkammertür, die den Gasraum über dem Kokskuchen frontal verschließt, Eintrittsöffnungen befinden, durch die die Primärluft in den über dem Kokskuchen befindlichen gasgefüllten Raum gelangt und dort mit dem Verkokungsgas in Kontakt gebracht wird, und dass mindestens eine der Eintrittsöffnungen mit den erfindungsgemäßen Einsätzen ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich sowohl in der Decke der Koksofenkammer als auch in der Koksofenkammerwand oberhalb der Koksofenkammertür als auch in der Koksofenkammertür, die den Gasraum über dem Kokskuchen frontal verschließt, Eintrittsöffnungen befinden, durch die die Primärluft in den über dem Kokskuchen befindlichen gasgefüllten Raum gelangt und dort mit dem Verkokungsgas in Kontakt gebracht wird, und dass mindestens eine der Eintrittsöffnungen mit den erfindungsgemäßen Einsätzen ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Decke der Koksofenkammer befindlichen Eintrittsöffnungen für Primärluft und die erfindungsgemäßen Einsätze zylindrisch sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Decke der Koksofenkammer befindlichen Eintrittsöffnungen für Primärluft auf der ofenauswärtsgerichteten Seite der Decke eine U-rohrförmige Abdeckung besitzen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die U-Rohrförmige Abdeckung eine Vorrichtung besitzt, die den eintretenden Strom an Primärluft steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tüllen einen bezogen auf ein Lot durch die Decke der Koksofenkammer oder bezogen auf ein senkrechtes Lot durch die seitliche Koksofenkammerwand öffnungsauswärts gerichteten Winkel von 1 bis 35° besitzen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tüllen einen bezogen auf ein Lot durch die Decke der Koksofenkammer oder bezogen auf ein senkrechtes Lot durch die seitliche Koksofenkammerwand öffnungsauswärts gerichteten Winkel von 15° bis 25° besitzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze zylindrisch sind und in Höhe der Öffnung und Einsatzumfassung einen Durchmesser von 70 bis 500 mm besitzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einsatz 1 bis 6 Tüllen besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einsatz 4 Tüllen besitzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede Tülle einen Öffnungsquerschnitt von 1500 bis 15000 mm² besitzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tüllen ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von größer als 1 und kleiner als 20 besitzen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Tüllen ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von größer als 2 besitzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Einsätzen zur Zuführung von Primärluft Drallelemente oder Venturi-Elemente befinden, die den Gasstrom verbreitern oder die tangentiale Geschwindigkeitskomponente erhöhen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Einsätzen zur Zuführung von Primärluft ein Gebläse befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Zuführung von Primärluft ganz oder teilweise aus einem hochhitzebeständigen Stahl, aus Keramik, aus Spritzbeton, aus einem hochtonerdehaltigen Material, aus Silica, aus Schamottesteinen oder einer Kombination dieser Bauelemente besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Tüllen der Einsätze ganz oder teilweise aus einem hochhitzebeständigen Stahl, aus Keramik, aus Spritzbeton, aus einem hochtonerdehaltigen Material, aus Silica oder Schamottesteinen oder einer Kombination dieser Bauelemente bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung und insbesondere der Einsatz durch ein Guss- oder ein Pressverfahren hergestellt werden.
Verfahren zur Verteilung von Primärluft in Koksöfen vom „Non-Recovery-Typ” oder „Heat-Recovery-Typ”, wobei • die Primärluft durch eine oder mehrere Eintrittsöffnungen in der Decke der Koksofenkammer oder in der frontalen maschinenseitigen oder koksseitigen Koksofenkammerwand über der Koksofenkammertür oder in der Koksofenkammertür, die den Gasraum über dem Kokskuchen frontal verschließt, in die Koksofenkammer einströmt, wobei das während der Verkokung entstehende Verkokungsgas in einen über dem Kokskuchen befindlichen gasgefüllten Raum gelangt, in dem das Verkokungsgas über die Eintrittsöffnungen mit der Primärluft in Kontakt gebracht wird, wobei • die Primärluft den Kokskuchen durch den Gasstrom leitende Vorrichtungen in den Eintrittsöffnungen, die Einsätze enthalten, anströmt, dadurch gekennzeichnet, dass • die Primärluft den Kokskuchen durch den Gasstrom leitende Vorrichtungen in den Eintrittsöffnungen, die Einsätze enthalten, die die Form von Tüllen besitzen, vertikal bezogen auf ein senkrechtes Lot durch die Decke der Koksofenkammer in einem Winkel von weniger als 90° und horizontal bezogen auf ein senkrechtes Lot durch die seitliche Koksofenkammerwand in einem Winkel von mehr als 0° anströmt.