DE2808804C2 - Verfahren zum Trockenlöschen von Koks und schachtförmige Kammer zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Trockenlöschen von Koks und schachtförmige Kammer zur Durchführung des VerfahrensInfo
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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
- C10B39/00—Cooling or quenching coke
- C10B39/02—Dry cooling outside the oven
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trockenlöschen von Koks, indem die Kühlung mittels
eines Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisches unter Erzeugung von wasserstoff- und kohlenoxidhaltigem
Gas durchgeführt wird und auf eine schachtförmige Kammer zur Durchführung dieses Verfahrens mit im
Oberschacht angeordneter Beschickungsvorrichtung und im Unterschacht vorgesehenen Ausstoß- und
Gaszuführungsvorrichtungen, von denen eine in Form eines zentralen Stutzens und die andere in Form einer
Bodenzuführung im kegelförmigen Boden ausgebildet ist sowie mit Gassammei- und -Verteilungsleitungen
zwecks Ableitung der erhitzten Gase über mindestens einen Ringkanal, über dem eine Vorkammer zur
Aufnahme von Heißkoks vorgesehen ist.
Das Wachstum der Roheisen- und Stahlerzeugung in Entwicklungs- und entwickelten Ländern sowie das
damit verbundene Steigen des Koksverbrauchs führt zur Suche nach neuen Vorräten an Kokskohlen. Die
ίο Knappheit an Vorräten an hochwertigen Kokskohlen
und der hohe Preis derselben auf dem Weltmarkt führen zur Suche nach Verfahren zur möglichst vollkommenen
Ausnutzung der organischen Masse von Kokskohlen für die Belange des Hochofenbetriebs.
Aus der bekannten Technologie der Kokserzeugung für den Hochofenprozeß werden zur Zeit nur 70% der
organischen Masse verkokbarer Kohle verwertet, während die restlichen 30% in Form von festen,
flüssigen und gasförmigen Produkten für sonstige Bedürfnisse, bisweilen auch in anderen Industriezweigen
verwendet werden. Außerdem enthält der aus Kokereiöfen ausgetragene Koks bei der üblichen
Technologie eine große Wärmemenge, die früher nicht ausgenutzt wurde, sondern mit Dampf, der sich bei
dessen Naßlöschen bildet, ins Freie gelangt
Zur Vervollkommnung des Vorganges der Kokserzeugung wurde ein Verfahren zum Trockenlöschen von
Koks entwickelt, bei dem die physikalische Wärme des Koks zur Herstellung von Dampf zuerst für verfahrenstechnische
und dann auch für energetische Zwecke verwertet wurde.
Aus der DE-^S 3 75 785 ist ein Verfahren zum Kühlen von glühendem Koks mittels eines im Kreislauf
befindlichen Luftstroms, der die aus dem Koks aufgenommene Wärme an einen Dampferzeuger
überträgt, bekannt, nachdem der dabei erzeugte Wasserdampf unter Bildung von Wassergas zum
Kühlen weiterer Koksmengen bis zur Erreichung einer Temperatur von etwa 7000C und darüber benutzt wird.
Bekannt ist weiter ein Verfahren zum Trockenlöschen von Koks (»Die Kokereitechnologie« (Tekhnologiya
koxokhimicheskogo proizvodstva«), 1966, Verlag »Metallurgiya«, Verfasser Leibovich R. E. e. a.), gemäß
welchem das Kokslöschen durch Zufuhr von Inertgasen (Stickstoff oder Verbrennungsprodukten von Koksoder
Hochofengas) in die Koks-Trockenlöschkammer erfolgt.
Aus der DE-OS 14 71589 ist eine schachtförmige
Kammer zum Trockenlöschen von Koks mit im Oberschacht airgeordneter Beschickungsvorrichtung
und im Unterschacht vorgesehenen Ausstoß- und Gaszuführungsvorrichtungen bekannt, von denen eine
in Form eines zentralen Stutzens und die andere in Form einer Bodenzuführung im kegelförmigen Boden
ausgebildet ist sowie mit Gassammei- und Verteilungsleitungen zwecks Ableitung der erhitzten Gase über
zumindest einen Ringkanal, über dem eine Vorkammer zur Aufnahme von Heißkoks vorgesehen ist.
Einen Nachteil der obenerwähnten Verfahren und Einrichtung zu dessen Verwirklichung bildet die geringe Wirksamkeit des Kokskühlvorganges, was zu großen Maßen und dementsprechend zu hohen Kosten der Koks-Trockenkühlanlagen führt.
Einen Nachteil der obenerwähnten Verfahren und Einrichtung zu dessen Verwirklichung bildet die geringe Wirksamkeit des Kokskühlvorganges, was zu großen Maßen und dementsprechend zu hohen Kosten der Koks-Trockenkühlanlagen führt.
Beim Trockenlöschen von Koks mit Inertgasen bleiben außerdem die Vollständigkeit der Ausnutzung
der organischen Masse der verkokbaren Kohlen für die Belange des Hochofenprozesses sowie die Güte des
Koks hinsichtlich seiner Abrieb- und Schwefelgehalts-
kennwerte auf dem früheren Niveau.
Den ersten Versuch der Ausnutzung des Vorganges des Trockenlöschen von Koks für eine Güteverbesserung
unter Verminderung des Schwefelgehaltes in diesem bildet ein Verfahren nach der DE-PS 10 85 495,
nach dem das Trockenlöschen von Koks mit einem Kohlenwasserstoff-Dampf- und Sauerstoff- oder Luft-Gemisch
durchgeführt wird.
Nach diesem Verfahien erfolgt das Kokslöschen in
einem Bunker mit Schrägsiebboden, dem der glühende ι ο Koks aus mehreren Kokereiöfen zugeführt wird. Von
unten her werden kohlenwasserstoffhaltiges Koksgas und Dampf-Sauerstoff- oder Dampf-Luftgemisch durch
den Siebboden zugeführt Bei der Wechselwirkung von Kohlenwasserstoffen rait Sauerstoff und Dampf bildet
sich an der Oberfläche des glühenden Koks der zur Entschwefelung von Koks erforderliche Wasserstoff
und es wird weiter eine zusätzliche, für den Koksentschwefelungsvorgang erforderliche Wassermenge entwickelt.
Dabei nimmt der Schwefelgehalt im Koks ab.
Das aus der Löschkammer ausströmende Heißgas, das Wasserstoff und Schwefelverbindungen enthält,
gelangt in einen Abhitzekessel und dancch in einen Entschwefelungsturm, wird abgekühlt und von Schwefelverbindungen
gereinigt und mit dem L)ampf-Gas-Sauerstoff-Ausgangsgemisch
erneut gemischt der Löschkammer zugeführt Einen Nachteil dieses Verfahrens bildet die geringe Wirksamkeit des Kokslöschvorganges
wegen der Entwicklung von zusätzlicher Wärme bei der Wechselwirkung von Sauerstoff mit Kohlenwasserstoffen
des Gasgemisches und Kokskohlenstoff. Wegen eines niedrigen Gehalts an nützlichen reduzierenden
Bestandteilen (.2 00 + H2) und eines hohen
Gehaltes an Ballaststoffen (N2, CO2 und H2O) ist es nicht
zweckmäßig, das gewonnene Gas für die Belange des Hochofenprozesses zu verwenden.
Die Koksgüte, umgerechnet auf Festigkeitskennwerte und die Vollständigkeit der Ausnutzung der
organischen Masse verkokbarer Kohle für die Belange des Hochofenprozesses, bleiben auf dem früheren
Niveau. Die Anlage zur Verwirklichung dieses Verfahrens ist aufwendig in konstruktiver Ausführung, was bei
ihrer Anordnung in modernen Hüttenkokereien mit Großraumöfen Schwierigkeiten herbeiführt.
Den ersten Versuch, die Vollständigkeit der Ausnutzung der organischen Masse verkokbarer Kohle für die
Belange des Hochofenprozesses 'ei der Hüttenkokserzeugung zu erhöhen, bildet ein Verfahren nach der
FR-PS 13 80 290, nach dem das Trockenlöschen von Koks nicht mit Inertgasen, sondern mit einem
Kohlenwasserstoff-Dümpf-Sauerstoff- oder Luft-Gemisch
durchgeführt wird. Als kohlenwasserstoffhaltiges Gas findet im Abkühlungsgemisch Koksofengas Verwendung.
Die Einrichtung zur Verwirklichung dieses Verfahrens ist der nach dem SU-Urheberschein 2 17 239
ähnlich.
Infolge der Wechselwirkung von Dampf und Sauerstoff mit Kohlenwasserstoffen wird ein wasserstoff- und
kohlenoxidhaltiges Gas erzeugt Die Ausnutzung von wasserstoff- und kohlenoxidhaltigem Gas (reduzierendem
Gas) im Höchöfenprozeß führt zur Herabsetzung des Koksverbrauchs und Leistungssteigerung des
Hochofens. Die Vollständigkeit der Ausnutzung der organischen Masse verkokbarer Kohle für die Belange
des Hochofenprozesses nimmt also etwas zu.
Einen Nachteil dieses Verfahrens bildet eine niedrige Wirksamkeit des Trockenlöschvorganges. Das Vorhandensein
von Sauerstoff, der mit Kohlenwasserstoffen des Gasgemisches und Kokskohlenstoff zusammenwirkt,
im Abkühlungsgemisch führt zu zusätzlicher Wärmeentwicklung und zu Geschwindigkeitsabnfhme
des Kokslöschens, wodurch die Maße und dementsprechend die Kosten der Koks-Trockenkühlanlage zunehmen,
während die spezifische Leistung bei der Erzeugung von wasserstoff- und kohlenstoffhaltigem
Gas abnimmt Außerdem bleibt die Güte des Koks hinsichtlich seiner Abrieb- und Schwefelgehaltskennwerte
auf dem früheren Niveau und die Ausbeute an Koks wird durch höhere Vergasung um 1,6 bis 2,0%
geringer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trockenlöschen von Koks und eine
schachtförmige Kammer zu dessen Verwirklichung zu schaffen, die einen wirkungsvollen Kühlvorgang von
Koks unter gleichzeitiger Gewinnung von Gas, das nutzbare Bestandteile (Σ H2+ CO), wie sie für die
Belange des Hochofenbetriebs verwendbar sind, enthält, zu gewährleisten vermögen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß bei einem Verfahren zum Trockenlöschen von Koks, indem die
Kühlung mittels eines Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisches unter Erzeugung von wasserstoff-
und kohlenoxidhaltigem Gas durchgeführt wird, der Ko!:j auf eine Temperatur von mindestens 1200° C
vorgewärmt und danach durch das Kohlenstoff-Wasserdampf-Gemisch zuerst auf eine Temperatur von
mindestens 700° C abgekühlt wird und die Weiterkühlung des Koks auf eine Temperatur von nicht über
200°C durch ein Inertgas durchgeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, den Vorgang der Kokskühlung unter Erhöhung des
Wärmeentzugs je Nutzraumeinheit der Trockenlöschkammer zu intensivieren und entsprechend die Leistung
der Einrichtung, umgerechnet auf gelöschten Koks, zu steigern. Außerdem bietet das Verfahren die Möglichkeit,
die Güte des Koks hinsichtlich seiner Abrieb- und Schwefelgehaltskennwerte aufgrund einer zusätzlichen
Wärmebehandlung desselben zu verbessern sowie die spezifische Ausbeute und die Güte vom wasserstoff- und
Kohienoxidhaltigen Gas durch intensiveren Verlauf der Konversionsvorgänge der Kohlenwasserstoffe mit
Wasserdampf zu erhöhen bzw. zu verbessern.
Es ist zweckmäßig, das Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch vor der Kokskühlung auf eine Temperatur
von über 700° C zu erwärmen.
Die Vorwärmung des Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Abkühiungsgemisches
steht mit der Intensivierung des Kokslöschvorganges in direkter Verbindung, weil sie einen wesentlichen Einfluß auf die Geschwindigkeit
des Kokskühlvorganges und die Konversionstiefe der Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf ausübt
Bei der Kokskühlung mit auf 700° C erwärmtem Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch ist der Wärmeentzug
je Roumeinheit der Kammer um das 13- bis
2,0fache höher als bei der Kokskühlung mit nicht erwärmtem Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch.
Bei der erwärmten Erhitzungstemperatur des Kohlenstoff-Wasserdampf-Gemisches
wirken darin befindliehe Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf intensiver
und vollständiger zusammen, wobei sie de in nutzbare Bestandteile CO und H2 von reduzierendem Gas
verwandelt und dadurch die Ausbeute an Gas und die Güte desselben, umgerechnet auf CO- und H2-Gehalt
erhöhen bzw. verbessern.
Es ist vorteilhaft, Koks durch die Verbrennung yop
brennbarem Gas über diesem zu erwärmen.
Die Verbrennung von brennbarem Gas unmittelbar über einer Koksschicht ermöglicht es, die Koksschicht
binnen einer kurzen Zeit bis auf eine hohe Temperatur zu erwärmen und dadurch den Wärmeaustauschprozeß
zwischen Brennstrahlen von Gas und Koks zu intensivieren und das Volumen des Oberteils der
Kokslöschkammer um das 3- bis 4fache zu vermindern.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trockenlöschen von Koks dient vorteilhaft
eine schachtförmige Kammer mit im Oberschacht angeordneter Beschickungsvorrichtung und im Unter
schacht vorgesehenen Ausstoß- und Gas/uführungsvor
richtungen, von denen eine in Form eines zentralen
Stutzens und die andere in Form einer Bodenzuführiing
im kegelförmigen Boden ausgebildet ist sowie mit Gassammei- und Verteilungsleitungen zwecks Ableitung
der erhitzten Gase über zumindest einen Ringkanal, über dem eine Vorkammer zur Aufnahme von I leißkoks
vorgesehen ist. wobei in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, daß sich der zentrale Stutzen bis in Höhe
des untersten Ringgaskanals erstreckt und mit einem Kreislauf zur Einführung des vorerwärmten Kohlenstoffwasser-Dampf-Gemisches
in Verbindung steht, während die bodenseitige Gaszufühning mit dem
Inertgaskreislauf in Verbindung steht, der im Unterteil
der Kammer unterhalb des zentralen Stutzens dem Koks durch Umlauf Wärme entzieht, die er an einen
außen an die Kammer angeschlossenen Abhitzekessel in an sich bekannter Weise abgibt, während das durch den
zentralen Stutzen eintretende vorgeheizte Kohlenwasserstoff-Dampf-Gemisch in der Vorkammer einen
davon getrennten Kühlkreislauf bildet und daß im Oberschacht mit einem Regenerator verbundene
Kanäle zur Zufuhr eines Heizgases und zur Abfuhr von Rauchgasen vorgesehen sind.
Eine so erfindungsgemäß ausgebildete schachtförmige Kammer ermöglicht es. ein nochwirksames Verfahren
zum Trockenlöschen von Koks unter Verbesserung von dessen Güte zu verwirklichen u.id dabei eine hohe
Ausbeute an hochwertigem reduzierendem Gas zu erzielen, das für den Hochofenprozeß nutzbare
reduzierende Bestandteile (Σ H?+ CO) enthält.
Die Zufuhr des Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisches
in Form eines im zentralen Teil der Kammer befindlichen Stutzens, dessen Austrittsöffnungen im
mittleren Teil der Kammer oberhalb der Inergasabfuhr angebracht sind, bietet die Möglichkeit, das zuführende
Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisches gleichmäßig über den ganzen Querschnitt des mittleren Teils der
Kammer zu verteilen.
Außerdem ^stattet dies, den Kokskühlvorgang in
zwei Stadien (im ersten Stadium des Vorganges wird die Kokskühlung mit Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch,
im zweiten mit Inertgasen durchgeführt) unter Verwendung eines passenden Kühlmittels in jedem
Stadium und deren getrennter Ableitung zu unterteilen. was die Möglichkeit bietet die Vorgänge der Kokskühlung
und Kohlenwasserstoffkonvension mit Wasserdampf im ersten Stadium der Kokskühlung bedeutend
zu intensivieren. Die Zufuhr und Abfuhr in inertem Kühlgas aus dem Unterteil der Kammer ermöglicht die
Endkühlung vom Koks unter explosionssicheren Bedingungen und erlaubt die Möglichkeit einer Luftverunreinigung
durch giftige Gase zu eliminieren.
Dadurch, daß im Oberschacht mit einem Regenerator verbundene Kanäle zur Zufuhr eines Heizgases und zur
Abfuhr von Rauchgasen vorgesehen sind, ist es möglich.
den Koks in diesem Teil der Kammer intensiv auf hohe Temperaturen zu erwärmen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung ist ein Vertikalschnitt durch eine schachtförmige Kammer zum Trockenlöschen von
Koks mit Prinzipschaltbild der Kreisläufe dargestellt.
Die schachtförmige Kammer zum Trockenlöschen ίο von Koks ist mit einer metallischen Außenschale
versehen, die von innen mit mehreren Schichten feuerfester Ziegel ausgefüttert ist. Die Kammer 1 ist im
Oberschacht mit einer Beschickungsvorrichtung 2 zur Beschickung der Kammer I mit Koks und im
Unterschacht mit einer Ausstoßvorrichtung 3 zum Ausstoßen des abgekühlten Koks verschen. Längs der
Vertikalachse der Kammer 1 ist ein zentraler Stutzen 4 vorgesehen, der über einen Wärmeaustauscher 5
bekannter Weise, z. B. einen Röhrenwärmeaustauscher.
.1.. :.. J. ^ .„ LZnUI ,. ,»„ff \I/„,,
/(I UdillMUfOCttl VLMgCWfIIMItV l\UI[ll.linajJLI 3IUir ltlLVII.1-datnpf-Gemisch
in den mittleren Teil der Kammer t einführt. Der zentrale Stutzen 4 besteht aus feuerfesten
Ziegel und ist mit einem kegelförmigen Ansatz versehen, unterhalb von dem schlitzförmige Austrittsöffnungen
6 auf dem gesamten Umfang des Stutzens 4 angebracht sind.
Über dem Stutzen 4 ist ein Kollektor zum Abzug von wasserstoff- und kohlenoxidhaltigem Gas angeordnet,
der i;. Form eines Ringkanals 7 ausgebildet ist. welcher sich im mittleren Teil der feuerfesten Auskleidung der
Kammer 1 befindet und mittels schlitzförmiger öffnungen 8 mit dem Hohlraum der Kammer 1 und über einen
Abzugskanal 9 mit dem Wärmeaustauscher 5 zur Vorwärmung des Kohlenwasserstoff- Wasserdampf-Gemisches
in Verbindung steht.
Über dem Ringkanal 7 ist eine Heizzone vorgesehen, die einen Ringkanal 10 in der feuerfesten Auskleidung
des Oberschachts aufweist, in dem Quertrennwände angebracht sind, die den Ringkanal 10 im
an wesentlichen in zwei gleiche Teile teilen. Jeder Teil des
Kanal* 10 ist durch schlitzförmige öffnungen 11 mit dem Hohlraum der Kammer 1 sowie mit einem
Regenerator 12 bekannter Weise verbunden, der z. B. in Form eines mit Gitterwerk gefüllten und durch eine
senkrechte Wand gleichfalls in zwei gleiche Teile geteilten rechteckigen Schachtes ausgeführt ist. jeder
Teil des Regenerators 12 ist nur mit einem, ihm zugeordneten Teil des Ringkanals 10 verbunden. Der
Regenerator 12 und das dessen Hohlräume füllende Gitterwerk bestehen aus Feuerfeststoff.
Im Unterschacht 1 ist eine Bodenzuführung von einem inerten Kühlgas, z. B. Stickstoff oder '. jrbrennungsprodukten
von Koksofengas in die Kammer 1 angeordnet Diese Bodenzuführung ist in Form eines
Ringkanals 13 ausgeführt, der einerseits über einen Gitterrost 13 in bekannter Bauweise, z. B. in Form eines
Jalousiegitters mit dem Hohlraum der Kammer 1 und andererseits über einen Gasverdichter 14 mit einem
Abhitzekessel 15 verbunden ist Der Ringkanal 13 und der Gitterrost 13' bestehen aus Stahlguß.
Über dem Ringkanal 13 ist eine Gasableitung zum Inertgasabzug vorgesehen, die in Form eines Ringkanals
16 ausgeführt ist der sich in der feuerfesten Auskleidung der Kammer 1 befindet und einerseits
mittels schlitzförmiger öffnungen 17 mit dem Hohlraum
der Kammer 1 und andererseits mit dem Abhitzekessel 15 in Verbindung steht- Die schlitzförmigen öffnungen
17 des Ringkanals 16 sind unterhalb der Austrittsöffnun-
gen 6 des Stutzens 4 angebracht.
Die Kammer zum Trockenlöschen von Koks arbeitet
wie folgt.
Über die Beschickungsvorrichtung 2 wird der aus einem Kokereiofen ausgetragene Koks mit einer
Temperatur von 1000 bis ! 100" C dem Oberschacht
zugeführt und mit einem Gemisch, bestehend aus brennbarem Gas, z. B. Koksofengas und bis auf eine
Temperatur von 1100X' im entsprechenden Teil des
Regenerators 12 erwärmter Luft auf eine Temperatur von über 1200°C erwärmt. Aus dem Regenerator 12
wird die Heißluft im entsprechenden Teil des Ringkanals 10 durch die schlitzförmigen Öffnungen 11 dem die
Vorkammer bildenden oberen Teil der Kammer I und das Brenngas aus einem äußeren Gassammler durch
Stutzen (nicht dargestellt) zugeführt.
Die Kokserhitziing erfolgt durch Strahlungswarme
austausch /wischen Brennfront und Koks. Die Kokserliitzung
auf 1200 C kann auch nach einem beliebigen K.ls
Vorfahr
Erhitzungsverfahren ist jedoch besonders bevorzugt, weil die Wärmeaustausclv/ahl durch Strahlung zwischen
Brennfront und Koks um das 4- bis 5fache größer ist als
die Wärnieaustauschzahl durch Konvektion zwischen erhitzten Gasen und Koks und um das 7- bis Sfachc
größer als die Wärmeübergangszahl von einer wärmenden Wand zum Koks im Falle der Kokserhitziing durch
wärmende Wände. Die Ausnutzung des Strahlungswärmeauslausches zwischen Brennfront und Koks gestattet
es. innerhalb der Zeit, die der Zeit zwischen Beschickungen
mit Koksportionen entspricht, die Koksschicht auf
ine Temperatur von über 1200" C zu erhitzen und entsprechend das Volumen der Vorkammer 1 durch
Verkürzung der Verweilzeit vom Koks in diesem Teil der Kammer 1 um das 3- bis 4fache zu vermindern.
Infolge der Wärmeabgabe an den Koks strömen die auf eine Temperatur von über 1200" C abgekühlten
Verbrennungsprodukte durch die schlitzförmigen öffnungen 11 der zweiten Hälfte des Ringkanals 10 in den
diesem zugeordneten Teil des Regenerators 12 ein. wo sie die Wärme an das Gitterwerk abgeben und bis auf
eine Temperatur von über 5003C abgekühlt dem Abhitzekessel 15 zugeführt werden. Periodisch, alle 20
bis 30 Minuten wird die Stromrichtung von Verbrennungsprodukten und Luft in den Teilen des Regenerators
12 und den diesen zugeordneten Teilen des Ringkanals 10 umgekehrt.
Der auf eine Temperatur von über 1200cC erhitzte
Koks wird in den mittleren Teil der Kammer 1 abgesenkt, wo das im Rohrzwischenraum des Wärmeaustauschers
5 auf eine Temperatur von über 700° C erwärmte Kohlen wasserstoff-Wasserdampf-Gemisch
über den zentralen Stutzen 4 durch die Austrittsöffnungen 6 im Gegenstrom zugeführt wird. Die Vorwärmung
des Koks auf eine Temperatur von über 1200° C und die des Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisches auf
eine Temperatur von über 700° C ermöglichen es. den Vorgang wesentlich zu intensivieren, was einerseits zur
Geschwindigkeitszunahme der Kokskühlung und Leistungssteigerung der Anlage umgerechnet auf gelöschten Koks führt weil der Konversionsvorgang von
Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf unter beträchtlicher Wärmeaufnahme verläuft und andererseits führt
dies zur Erhöhung der Ausbeute an wasserstoff- und kohlenoxidhaltigem Gas und zur Zunahme des Gehalts
an nutzbaren Bestandteilen (CO + H2) in diesem. Bei der
Kokskühiung mit auf eine Temperatur von 700cC
erwärmtem Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch
ist der Wärmeentzug je Raumeinheit der Kammer 1 um das 1,5- bis 2fache höher als bei der Kokskühlung mit
nicht vorgewärmten Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch.
So erreicht z. B. die Heizwirkung der endothermischen
Konversionsreaktion von Koksofengas-Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf 162 kcal/kg Koks, was
etwa 45% der Wärmemenge beträgt, die mit dem auf 12001 C erhitzten Koks eingetragen wird und bei der
Konversion von Erdgas-Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf erreicht diese Heizwirkung 210 kcal/kg Koks,
was etwa 60% der Wärmemenge beträgt, die mit dem aus 1200 C erhitzten Koks eingetragen wird. Die
restlichen 40 bis 50% Wärme von dem aus 1200C erhitzten Koks werden für die Erhitzung von Konversionsprodukten
und Erzeugung von Dampf für verfahrenstechnische /wecke, der für die Durchführung des
Konversionsvorganges erforderlich ist. verbraucht. Außerdem wurde festgestellt, daß die Konversion von
K nhlpnwnssprstnffen ans Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Grmisehcn
bei einer Temperatur des Gemisches von über 700" C intensiv verläuft. Bei dieser Temperatur
wirken die Kohlenwasserstoffe des Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-fiemisches
mit Wasserdampf intensiver und vollständiger zusamnen. wobei sie sich in nutzbare
Bestandteile CO und Hj von reduzierendem Gas verwandeln und dadurch die Ausbeute an diesem Gas
und den Gehalt an CO und H> in ihm erhöhen.
Aufgrund des Kontakts des obenerwähnten erhitzten Gemisches mit glühendem Koks verläuft also der
Vorgang der Umwandlung \on Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf in wasserstoff- und kohlcnoxidhaltiges
Gas mit großer Intensität und der Vorgang der Kokskühiung bis auf eine Temperatur von über 700" C
wird dementsprechend ebenfalls intensiviert.
Das sich infolge der Konversion von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf bildende wasserstoff- und
kohlenoxidhaltige Gas strömt mit einer Temperatur von 800 bis 900°C durch die schlitzförmigen Öffnungen 8 in
den Ringkanal 7 und ferner über den Abzugskanal 9 in die Röhren des Rohrenwärmeaustauschers 5 ein. wo es
bis auf eine Temperatur von 250 bis 28OC abgekühlt und dann nach der Endkühlung und Entstaubung zum
Verbraucher weitergeleitet wird.
Der im mittleren Teil der Kammer 1 abgekühlte Koks wird mit einer Temperatur von 600 bis 700'C in den
Unterteil der erwähnten Kammer abgesenkt und von unten her wird durch den Ringkanal 13 inertes Kühlgas
mit einer Temperatur von 160 bis 180°C im Gegenstrom zugeführt, das sich beim Durchgang durch die sich
abwärts bewegende Koksschicht aufgrund des Wärmeaustausches durch Konvektion mit Koks bis auf eine
Temperatur von 500 bis 600°C erwärmt; der Koks kühlt sich auf eine Temperatur von 200 bis 250° C ab. Das
inerte Kühlgas mit einer Temperatur von 500 bis 600° C strömt durch die schlitzförmigen Öffnungen 17 in den
Ringkanal 16 und weiter in den Abhitzekessel 15 ein, wo es auf eine Temperatur von 160 bis 180° C abgekühlt und
mit dem Gasverdichter 14 wiederum dem Unterteil der Kammer 1 zur Kokskühiung zugeführt wird.
Das inerte Kühlgas läuft also ständig zwischen dem Unterteil der Kammer 1 und dem Abhitzekessel 15 um.
Außerdem werden dem Abhitzekessel 15 zusätzlich die auf eine Temperatur von 500° C erwärmten Verbrennungsprodukte aus dem Regenerator 12 zugeführt die
in diesem bis auf eine Temperatur von 160 bis 180° C
abgekühlt und danach ins Freie hinausgeführt werden.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des
Verfahrens nach der vorliegenden F.rfindung beschrieben.
Π e i s ρ i e I I
In der Kokstrockenlösehkammer I wurde Steinkohlenkoks
mit folgender Charakteristik abgekühlt:
Anfangstemperatur 1000 bis HOO0C
Abricbsfe«'igkeits-
kennwert M10 5,8 bis 6,2%
Schwefelgehalt S in Koks 1,78 bis 1,82%
Steinkohlenkok·. mit einer Temperatur von 1000 bis
IHMCC wurde im Oberteil der Kammer I durch Verbrennuiii! von Koksofengas mit folgender Zusammensetzung
(Vol.-n/»):
Cl 14-25: H?-o(l; C1H1,- 2;
CO, -2; CO- 7: N>-4
CO, -2; CO- 7: N>-4
über seiner Schicht erhit/t.
0,0 35 in'/kg Koks und der Verbrauch an auf emc
Temperatur von IH)O1C erwärmter Luft, die /ur
Verbrennung von Koksofengas zugeführt wird, betrug 0,16m"kg Koks. Die Verbrennungsprodukte werden
mit einer Temperatur von 1200'C in den Regenerator
12 geleitet, wo sie auf eine Temperatur von 50O7C abgekühlt und danach dem Abhitzekessel 15 zugeführt
werden.
Der auf eine Temperatur von I 200"C im Oberteil der
Kammer 1 erhitzte Koks wird dem mittleren Teil dieser Kammer zugeführt und ihm entgegen wird das im
Wärmeauslauscher 5 auf eine Temperatur von 700"C
erwärmte Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch
dutvh den Stutzen 4 und die Öffnungen 6 zugeführt.
Der Verbrauch an Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch
für den Konversionsvorgang und die Kokskühlung betrug 0.6 mVkg Koks.
Als kohlenwasserstoffhaltiges Gas. das am Abküh*
lungsgemisch beteiligt ist. findet Koksofengas mit obenangeführter Zusammensetzung Verwendung, das
in einem Volumenverhältnis von 1.05 bis 1.20 zwischen Dampf und Kohlenwasserstoffen in das Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemiroh
eingeführt wird.
Die Kontaktdauer vom Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch und glühendem Koks beträgt 10 bis
15 s.
Im Konversionsvorgang der Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf wird der Koks auf eine Temperatur von
700'C abgekühlt und das Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch
verwandelt sich in ein (reduzierendes) Gas. das Wasserstoff und Kohlenoxid enthält, wobei der
Gehalt an diesen Bestandteilen in dem Gas 94 bis 95 ■· Vol.-% beträgt. Dabei beträgt die spezifische Ausbeute
an wasserstoff- und kohlenoxidhaltigem Gas 0,7 mVkg gelöschten Kokses.
Koks mit einer Temperatur von 700'C wird aus dem mittleren Teil der Kammer I dem Unterteil der
in Kammer I zugeführt, wo er mit einem Inertgas, das mit
einer Temperatur von 160 bis 180°C ?us dem Abhitzekessel 15 durch den Ringkanal 13 in diesen Teil
der Kammer einströmt, bis auf eine Temperatur von 200 bis 250'C abgekühlt wird. Als inertes Kühlgas finden
ι . Verbreniiungsproduktc von Koksofengas mit folgender
Zusammensetzung(VO.-%) Verwendung:
CO.--1.4: CO-1,8; H;~ 0.4
Ο.-.-2.8; Nj-76
Ο.-.-2.8; Nj-76
J1. Dpr Vrrhi'nurh ,in Vprhr^nnMnt^nrorltilitpn /ur
Rndkühlung von Koks beträgt 1.6 mVkg Koks.
Die Vorwärmung des Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisches
von 80 bis 100 C auf 700 bis 7500C
und die Vorwärmung des Koks von 1000 bis I 100°C auf
'. 1200 bis l300~C ermöglichen es, die Koksfestigkeit zu
verbessern, und zwar die Abriebsfestigkeitskennwerte (Mm) von Koks von 5.8 bis 6,2% auf 4.8 bis 5.0%
herabzusetzen, den Schwefelgehalt (S) in Koks von 1,78 bis 1,82 auf 1,50 bis 1,55% zu vermindern, den Gehalt an
in nutzbaren Bestandteilen im Gas, das Wasserstoff und
Kohlenstoffoxid (Σ H2 (-CO) enthält, von 87 bis 89 auf
94 bis 95 Vol.-% zu erhöhen, die spezifische Ausbeute an diesem Gas von 0,3 bis 0,7 mVkg Koks zu vergrößern
sowie die Leistung der Koks-Trockenlöschanlage,
r> umgerechnet auf gelöschten Koks um das 2,2 bis
2,3fache zu steigern.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es also, die Vollständigkeit der Ausnutzung der organischen
Masse verkokbarer Kohle für die Belange des
-in Hochofenprozesses einerseits aufgrund einer Güteverbesserung
des Hochofenkoks zu erhöhen, was zur Senkung des Koksverbrauchs im Hochofenprozeß
fuhrt, und andererseits bietet die Umwandlung eines Teils des Koksofengases in ein wasserstoff- und
•^ kohlenoxidhaltiges Gas die Möglichkeit, durch dessen
Verwendung im Hochofenprozeß den Koksverbrauch herabzusetzen und die Leistung des Hochofenbetriebs
zu erhöhen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum Trockenlöschen von Koks, indem die Kühlung mittels eines Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisches
unter Erzeugung von wasserstoff- und kohlenoxidhaltigem Gas durchgeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Koks auf eine Temperatur von mindestens 12000C vorgewärmt und danach durch das Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch
zuerst auf eine Temperatur von mindestens 7000C abgekühlt wird
und die Weiterkühlung des Koks auf eine Temperatur von nicht über 200° C durch ein Inertgas
durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch
vor der Kokskühlung auf eine Temperatur von mindestens 7000C vorgewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Koks durch die Verbrennung
von brennbarem Gas über diesem erwärmt wird.
4. Schachtförmige Kammer zum Trockenlöschen von Koks nach dem Verfahren gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 3 mit im Oberschacht angeordneter Beschickungsvorrichtung und im Unterschacht vorgesehenen
Ausstoß- und Gaszuführungsvorrichtungen, von denen eine in Form eines zentralen
Stutzens und die andere in Form einer Bodenzuführung im kegelförmigen Boden ausgebildet ist sowie
mit Gassammei- und Verteilungsleitungen zwecks Ableitung der erhitzten Gase über mindestens einen
Ringkanal, über der.i eine '-. orkammer zur Aufnahme
von Heißkoks vo. gesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zenu tie Stutzen (4) bis in
Höhe des untersten Ringgaskanals (16) erstreckt und mit einem Kreislauf zur Einführung des vorerwärmten
Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisches in Verbindung steht, während die bodenseitige Gaszuführung
(13) mit dem Inertgaskreislauf in Verbindung steht, der im Unterteil der Kammer unterhalb
des zentralen Stutzens dem Koks durch Umlauf Wärme entzieht, die er an einen außen an die
Kammer angeschlossenen Abhitzekessel (15) in an sich bekannter Weise abgibt, während das durch den
zentralen Stutzen (4) eintretende vorgeheizte Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch in der Vorkammer
einen davon getrennten Kühlkreislauf bildet und daß im Oberschacht mit einem Regenerator (12)
verbundene Kanäle (10, 11) zur Zufuhr eines Heizgases und zur Abfuhr von Rauchgasen vorgesehen
sind.
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