DE2634813A1 - Verfahren und vorrichtung der emissionsueberwachung von koksoefen - Google Patents

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

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Datum: 3. AugUSt 1976

Unser Zeichen: 15 595 - Κ/Αρ

British Steel Corporation (Chemicals) Limited, Staveley Works, Chesterfield, Derbyshire, England

Verfahren und Vorrichtung der Emissionsüberwachung von Koksöfen

Eine ausgeprägte Quelle atmosphärischer Verunreinigung, die einem Koksofen eigen ist, stellt das Gas, der Rauch und die Festkörperteilchen dar, die durch eines oder mehrere Beschickungs löcher bei der Beschickung des Ofens entweichen.

Ein Verfahren zur Steuerung bzw. zur Überwachung dieser Emission besteht darin, eine Saugwirkung auf den Ofen von der zugeordneten Gassammeihauptleitung auszuüben und einen Dampfstrahl in den oberen Teil des Gassteigrohres anzubringen. Dieses Verfahren ist sowohl kostspielig als auch unwirksam, da der benutzte Dampf einfach expandiert wird, um seine Geschwindigkeit zu erhöhen und das Gas in die Sammelleitung zu überführen, indem eine Mischung und eine Erhaltung der Bewegungsgröße bewirkt wird, aber es ist kein Versuch unternommen worden, die kinetische Energie des kombinierten Dampf/Gasstromes wieder in Druckenergie umzukehren, wie dies bei herkömmlichen Dampf-Ejektoren der Fall ist. Außerdem muß der für diesen Zweck benutzte Dampf aus dem Gasstrom wieder entfernt werden, und seine Kondensation stellt eine erhöhte Belastung für die Primärkühler dar.

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Ein höchst erwünschtes Merkmal eines Gasentweichungssysfcems besteht darin, den Druck im Oberteil des Ofens etwas unter dem atmosphärischen Druck zu halten, um eine Schmutzemission zu verhindern, wobei jedoch der Druck nicht soweit unter den Atmosphärendruck abgesenkt werden soll, daß zuviel Luft eingeführt wird.

Die bekannten Systeme der Dampf abführung sind nicht genügend genau hinsichtlich der Steuerung und sie werden mit voller Dampfzufuhr betrieben. Gemäß der Erfindung wird ein durch ein Strömungsmittel erregter Venturi-Ejektor benutzt, um einen negativen Druck oder ein Vakuum innerhalb vorbestimmter Grenzen am Kopf des Koksofens aufrechtzuerhalten, während dieser Koksofen beschickt wird, wobei die Regelung des negativen Druckes automatisch durch Steuerung der Gasbelastung des Ejektors bewirkt wird.

Vorzugsweise wird die Gasbeschickung durch ein Ventil gesteuert, das auf Druckänderungen am Kopf des Ofens während der Beschikkung anspricht und beim Abfallen des Drucks unter einen vorbestimmten Pegel eine Druckgasquelle an die Einschnürung des Venturi-Ejektors anschließt, um das Ausmaß des durch den Ejektor erzeugten Vakuums zu vermindern. Ferner werden vorzugsweise zwei solcher Leitungen zusammen mit dem etrömungsmittelerregten Ejektor benutzt, wobei die erste Gasleitung an den Ofen währen d der Beschickung angeschlossen ist, und die zweite Gashauptleitung mit anderen Koksöfen verbunden ist, und die Druckgasquelle vorgesehen wird.

Die kürzlich eingeführte Praxis der Beschickung von Koksöfen mit Kohle im trockenen und vorerhitzten Zustand hat den Anlaß zu schwerwiegenden Übertragungen von feinen Kohlepartikeln nach der Hydraulik-Hauptleitung während der Beschickung der Kohle geführt, die dann als unerwünschte Komponente ein Neben-

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produkt des Kohlenteers darstellt. Ein Verfahren zur Beherrschung dieser Übertragung besteht darin, den Ofen mit einer getrennten Beschickungsleitung beim Beschicken zu versehen, und zwar zusätzlich zu der normalen hydraulischen Hauptleitung und danach den Teer und die Flüssigkeit, die sich bei der Beschickung gesammelt haben, von den übrigen Teilen zu trennen.

Die vorerwähnte Kohlenübertragung in den Gasstrom wird nicht vollständig von dem Gasstrom durch das normale Waschen mit Flüssigkeitsstrahlen entfernt, und es finden sich unzulässig hohe Konzentrationen von Kohle in dem Sekundärteer, d.h. dem Teer das in den Primärkühlern abgetrennt wird und in dem Teer, welches von dem Gasbläser abgezogen wird, sowie in dem Teer der elektrostatischen Entteerungseinrichtungen und sogar weiter stromab im Produktbehandlungsstrom. Die Benutzung von flüssigkeitserregten Ejektoreinrichtungen, in denen eine hohe Turbulenzbedingung erhalten wird und eine wirksame Gas/Flüssigkeits-Festkörper-Berührung vorhanden ist, verbessert die Trennung der Kohle aus den Gasströmen und verhindert, daß die Kohle nach vorn in die stromabwärtigen Abschnitte der Nebenprodukt-Sammelanlage gelangt.

Die oben erwähnte Kohleübertragung in die Gasleitung wird nicht vollständig aus dem Gasstrom durch die normale Waschflüssigkeits-Sprühstrahlen entfernt und es haben sich unzulässig hohe Konzentrationen von Kohle in dem Sekundärteer gefunden, d.h. in dem Teer, der in den Primärkühlern getrennt wird, in dem Teer, der vom Gasbläser abgezogen wird, von dem Teer der elektrostatischen Entteerungsvorrichtungen und sogar weiter unten im Produktstrom. Die Benutzung eines flüssigkeitserregten Ejektors, in dem eine höchst turbulente Strömung erhalten wird und wirksame Betriebsbedingungen von Gas/Flüssigkeit/Feststoffberührungsflächen wirksam sind, wird die Trennung

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der Kohle aus dem Gasstrom verbessert und es wird verhindert, daß diese nach vorn nach den stromabwärtigen Abschnitten durch die Nebenproduktwiedergewinnungsanlage abgeführt wird.

Vorzugsweise werden zwei solche Hauptleitungen zusammen mit dem strömungsmittelerregten Ejektor benutzt.

Die Erfindung umfaßt auch eine Reihe von Koksöfen mit zwei Hauptleitungen, von denen die erste an «jedem einzelnen Ofen nacheinander zur Beschickung angeschlossen wird, und die zweite Gasleitung mit der Gruppe von öfen während der Verkokung angeschlossen wird, wobei eine strömungsmittelerregte Venturi-Ejektorvorrichtung vorgesehen ist, um einen vorbestimmten Vakuum-Pegel am Kopf jedes einzelnen Koksofens während der Beschickung aufrecht zu erhalten und automatisch die Saugwirkung des Ejektors vermindert wird, wenn der Vakuumpegel die vorbestimmte Grenze überschreitet.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Die einzige Figur (1) der Zeichnung veranschaulicht einen einzelnen Koksofen, der einer aus einer Gruppe von Koksöfen sein kann. Figur 1 zeigt ein Steigrohr 1, welches einen einzigen Ofen bedient, der abwechselnd über Ventile 2 oder 3 mit Gashauptleitungen 4 oder 5 verbindbar ist. Die Gashauptleitung 5 ist die normale Hydraulikleitung, in der Gas von dem Ofen einer Waschflüssigkeit ausgesetzt wird und durch eine Nebenproduktanlage geleitet wird. Die Gashauptleitung 4 stellt eine spezielle Beschickungsleitung dar, an die der Ofen während der Beschickung angeschlossen ist.

Eine herkömmliche Venturi-Strahlpumpe 6 wird mit einer unter einem Mitteldruck stehenden Spülflüssigkeit über die Leitung

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7 gespeist und die aus der Leitung k abgezogenen Gase werden von der Spülflüssigkeit in einem Abscheider 8 getrennt. Ein Druckanschluß 9 in der Decke des Ofens ist über ein Ventil IO mit einer Leitung 11 verbunden, die nach einem Druckregler 12 führt. Ein über einen Impuls des Reglers 12 betätigtes Ventil 13 verbindet die Hauptgasleitungen 4 und 5 auf unterschiedliche Weise. Es wird eine einzige leistungsfähige Strahlpumpe 6 benutzt, um den Druck im Oberteil des Ofens bei einer Ofenbatterie zu steuern.

Das System arbeitet wie folgt:

Während der Beschickung wird der Ofen an die Beschickungsleitung 4 angeschaltet, indem das Ventil 3 geöffnet und das Ventil 2 geschlossen wird. Das Ventil 10 ist offen, wenn das Ventil 3 offen ist, und diese Ventile, d.h. die Ventile 2, 3 und 10 können zweckmäßigerweise mit ihren Stellgliedern miteinander verbunden sein. Der Strahlpumpe wird Spülflüssigkeit ständig zugeführt, und demgemäß wird der Leitung k ein Unterdruck angelegt, der sich nach der Oberseite des Ofens fortsetzt. Die Spülflüssigkeit wird von dem Gas, das sie aus der Leitung k aufgenommen hat, in einem Abscheider 8 getrennt und wird zusammen mit Teer, das sich kondensiert hat, nach der Beschickungsleitung zurückgeführt. Das im Abscheider 8 abgetrennte Gas wird der normalen Hydraulikleitung zugeführt.

Die Einstellung des Drucks im oberen Teil des Ofens wird durch eine gesteuerte Gasbeschickung der Strahlpumpe 6 auf folgende Weise erreicht. Der Strahlpumpe wird ständig Spülflüssigkeit in voller Menge zugeführt. Der Druckregler 12 wird so eingestellt, daß der Druck in der Oberseite des Ofens auf einen vorbestimmten Wert, z.B. minus 1 Zoll Wassersäule gehalten wird.

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Wenn der Ofendruck unter diesen eingestellten Wert fallen sollte, dann bewirkt die vom Regler 12 veranlagte öffnung des Ventils IJ, daß Gas aus der Hydraulikleitung 5 nach der Beschickungsleitung gelangt, wodurch die Gasbelastung der Strahlpumpe erhöht und die Saugwirkung an der Oberseite des Ofens vermindert wird.

Umgekehrt führt eine Erhöhung der Gasentwicklung aus dem Ofen oder eine übermäßige Luftinduktion, die durch einen Fehler der Deckeldichtung des Ofens oder durch andere Ursachen bewirkt wird, zu einem Schließen des Ventils 13 und dann steht die volle Kapazität der Strahlpumpe zur Verfügung, um eine größere Gasbelastung zu verarbeiten und den Druck im Oberteil des Ofens zu steuern.

Das System ist in der Lage, den Betrieb auch bei unbeabsichtigter Entfernung eines zweiten Beschickungslochdeckels während einer einzelnen Ofenfolge^beschickung aufrechtzuerhalten, wodurch die sogenannte "Purchenwirkung" (Flute-Effekt) in der Weise überwunden wird, wie dies bei bisher bekannten Standrohrdampfstrahlen nicht möglich war.

Die Druckbedingung in der normalen Hydraulik-Hauptleitung wird ständig durch das herkömmliche Askania-Ventil und Abgassystem gesteuert und der Druck fällt nicht unter den Atmosphärendruck, wenn in der Begrenzungsphase das Ventil 3 geschlossen wird und es wird dann kein Gas in die Hauptleitung 4 abgezogen, und die Strahlpumpe saugt mit voller Last über das Ventil 1? an und führt nach der Hauptleitung 5 zurück.

Wenn der in der Zeichnung dargestellte Ofen wie es üblich ist, einer eine¹ Reihe von öfen ist, dann wird jeder Ofen mit einer Gruppe von Ventilen 2, 3 und 10 ausgerüstet, aber es ist ein einziger Regler 12 für sämtliche öfen vorhanden, und eine

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einzige Strahlpumpe genügt für die gesamte Gruppe von öfen. Die Strahlpumpe 6 läuft kontinuierlich während der Beschickung, obgleich es auch möglich ist, die Strahlpumpe zwischen der Beschickung aufeinanderfolgender öfen abzuschalten.

Bei der Anwendung der Erfindung wird anstatt die Saugwirkung an der Oberseite des Ofens dadurch zu steuern, daß die Plüssigkeitsmenge nach der Strahlpumpe 6 eingestellt wird, die Kapazität der Strahlpumpe geändert, obgleich eine feste Flüssigkeitszufuhr aufrechterhalten wird. Demgemäß wird die Saugwirkung über dem Oberteil des Ofens durch Rückführung von Gas und dadurch gesteuert, daß die Kapazität der Strahlpumpe hinsichtlich ihrer Saugwirkung geändert wird·

Arbeitsweise:

Während der Beschickung eines Ofens sind die Ventile 5 und IO offen und das Ventil 2 ist geschlossen. Der Regler 12 wird so eingestellt, daß z.B. minus 1 Zoll Wassersäule aufrechterhalten wird. Wenn der Druck am Ofen unter diesen Wert fällt, dann stellt der Regler 12 das Ventil 13 im Sinne einer Öffnungsbewegung ein, so daß Gas von der Hydraulikleitung 5 abgezogen wird und in die Besohickungsleitung 4 eintreten kann. Dies erhöht die Gasbelastung der Strahlpumpe, wodurch der Druck im Oberteil des Ofens vermindert wird. Die Zuführung von Spülflüssigkeit nach der Strahlpumpe wird ständig gleich belassen, aber die Veränderung der Belastung der Strahlpumpe ermöglicht eine Steuerung der Saugwirkung. Während der Verkokung ist das Ventil 2 offen, aber die Ventile J5 und 10 sind geschlossen. Auf diese Weise wird der Oberteil des Ofens über das Ventil 2 an die normale Hydraulikleitung 5 angeschlossen.

Die Leitung 5 wird in der normalen Weise während des Verkokungsvorganges durch ein Askania-Ventil zwischen den öfen und einem Turbo-Gebläse betätigt. Das Askania-Ventil gewährleistet, daß

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der Druck in der Hydraulik-Hauptleitung etwas über dem Atmosphärendruck liegt.

Es ist wichtig, daß der Abzapfpunkt der Hauptleitung 5 nach dem Ventil Ij5 immer - wie dargestellt - an der Oberseite der Hauptleitung liegt. Die spezielle Beschickungsleitung 4 steht immer unter einem niedrigeren Druck als die Hydraulikleitung 5» so daß immer eine Saugwirkung von der Hauptleitung 5 nach der Hauptleitung 4 besteht, wenn das Ventil 13 offen ist.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben, bei dem eine durch Flüssigkeit betriebene Strahlpumpe Anwendung findet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Flüssigkeits-Strahlpumpe beschränkt. Die Energie zum Abziehen des Gases kann in gleicher Weise durch Dampf oder durch ein anderes kompressibles Strömungsmittel, z.B. Luft oder inertes Gas, geliefert werden. Im letzteren Fall ist der Abscheider 8 von unterschiedlicher Ausbildung, oder kann bei gewissen Ausführungen überhaupt wegfallen.

Patentansprüche : 709807/0329

Claims (1)

1. - 9 Patentansprüche :

   ι \y Verfahren zur Kontrolle bzw. Steuerung der Emission eines Koksofens während der Beschickung des Ofens, wobei eine durch ein Strömungsmittel erregte Venturi-Strahlpumpe benutzt wird, um einen negativen Druck bzw. ein Vakuum innerhalb vorgeschriebener Grenzen am Kopf des Koksofens während der Beschickung des Ofens aufrecht zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierung des negativen Druckes automatisch durch gesteuerte Gasbelastung der Strahlpumpe bewirkt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbelastung durch ein Ventil gesteuert wird, welches auf Druckänderungen im Kopf des Ofens während der Beschickung anspricht und beim Abfall des Druckes unter einen vorbestimmten Pegel das Ventil eine Druckgasquelle an die Einschnürung der Venturi-Strahlpumpe anschließt, um das Ausmaß des durch die Strahlpumpe erzeugten Vakuums zu verhindern.

   J. Verfahren nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hauptleitungen zusammen mit der durch das Strömungsmittel erregten Strahlpumpe benutzt werden, wobei die erste Gashauptleitung während der Beschickung an den Ofen angeschlossen ist, und die zweite Hauptgasleitung mit den anderen Koksöfen verbunden ist und die erwähnte Druckgasquelle bildet.

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   - ίο -

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel, welches zur Erregung der Strahlpumpe benutzt wird, normale Spülflüssigkeit oder ein anderes kompressibles Strömungsmittel, z.B. Luft oder inertes Gas ist.

   5. Koksofengruppe zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit zwei Gashauptleitungen, deren erste nacheinander an jedem einzelnen Ofen während der Beschickung angeschlossen wird, und deren zweite während der Verkokung an alle öfen angeschlossen ist,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine durch ein Strömungsmittel erregte Venturi-Strahlpumpe vorgesehen ist, um einen vorbestimmten Unterdruck am Kopf eines jeden einzelnen Koksofens während der Beschickung aufrecht zu erhalten, und daß Mittel vorgesehen sind, um automatisch die Saugwirkung der Strahlpumpe zu vermindern, wenn der Unterdruck den vorbestimmten Wert überschreitet.

   6. Koksofengruppe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Druckes ein durch Änderungen des Unterdrucks am Kopf des einzelnen Ofens während der Beschickung ansprechendes Ventil vorgesehen ist, das bei Abfall des unterdrücke unter den vorbestimmten Pegel die zweite Hauptleitung mit der ersten verbindet, wodurch der der Einschnürung der Venturi-Strahlpumpe zugeführten Gasdruckes ansteigt und dadurch der durch die Strahlpumpe erzeugte Unterdruck abfällt.

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   Koksofengruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie für den Ejektor durch Spülflüssigkeit oder ein kompressibles Strömungsmittel, z.B. Dampf, Luft oder inertes Gas geliefert wird.

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