DE2850148A1

DE2850148A1 - Verfahren und vorrichtung zum klaeren von koksloeschwasser

Info

Publication number: DE2850148A1
Application number: DE19782850148
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Goedde; Klaus Mrongowius; Wolfgang Schrank; Josef Stratmann; Manfred Strobel
Original assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Priority date: 1978-11-18
Filing date: 1978-11-18
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE2850148C3; DE2850148B2; US4240910A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Klären von Kokslöschwasser.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klären von Kokslöschwasser oder anderer durch Feststoffe mit "breitem Körnungsspektrum verunreinigter Wasser, bei dem aus dem Wasser die darin suspendierten und mitgerissenen feinen Anteile an Feststoffen durch Filtration abgetrennt und das geklärte Wasser im Kreislauf zurückgeführt wird und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Dtirch. die DE PS 858 393 ist ein Verfahren zum Klären des Kokslöschwassers bekannt, bei dem das verunreinigte Kokslöschabwasser durch Fall in ein Becken geleitet und bei langsamerem Aufsteigen im Becken durch ein Filter geführt wird.

Dabei kann das Filter als Filtrationsmittel Stückkoks enthalten und muß entsprechend der Belastung regelmäßig erneuert werden.

Bei Vprrichtungen zur Durchführung des Verfahrens ist z.B. vorgesehen, daß in einem Becken ein waagerecht liegendes Filter angeordnet JLst,das oberhalb der Ausmündung des Fallrohres der Kokslöschabwasserzuführung liegt, daß ein durch das Filter hindurchgeführtes Fallrohr für die Zuführung des verunreinigten Kokslöschwassers im Becken angeordnet ist, daß iit unteren Teil des Beckens die Aufnahme st el Ie eines Becherwerkes angeordnet ist, das außerhalb des Beckens

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hochgeführt ist, daß im oberen Beckenteil eine Wasserabführung angeordnet ist, deren Aufnahmestelle tiefer als das obere Ende des Fallrohres liegt, daß das Becken in eine Wanne eingesetzt ist, deren Wände teilweise Begrenzungswände des Beckens sind, daß oberhalb des Filters ein abstellbarer Wasserzulauf für Frischwasser und unterhalb des Filters ein abstellbarer Wasserablauf angeordnet ist.

Für die Durchführung dieses Verfahrens und auch anderer Aufbereitungsverfahren für Kokslöschwasser werden große Absetzbecken benötigt. Nun ist jedoch, namentlich in den letzten Jahren, die Platzfrage auf den Kokereianlagen äußerst prekär geworden, und es w'ird versucht, wo nur eben möglich, durch entsprechend raumsparende Gestaltung der Kokereizubehöranlagen dieserLage Herr zu werden, weil eine Ausdehnung der Kokerei häufig nicht möglich ist·

Aufgrund der allgemeinen Steigerung des Kohle- und Koksdurchsatzes bei den Hochleistungsverkokungsbatterien müssen die Absetzbecken aber in ihrer räumlichen Ausdehnung immer größer werden, um bei immer größeren Wassermengen pro Lcschvorgang einen ausreichenden Klärerfolg zu gewährleisten.

Der Betrieb der bisher bekannten Anlagen wirft indes auch auf anderen Gebieten Probleme auf. So ist der technische Aufwand für die Entleerung der Absetzbecken mittels Schaufelbagger beträchtlich. Außerdem beeinflußt das regelmäßige Ausbaggern der Absetzbecken den Klärerfolg nachhaltig, weil es zu Beunruhigungen in dem Becken kommt. Messungen haben ergeben, daß während der Grusbeseitigung und auch noch Stunden danach die von der Löschwasserpumpe mit angesaugten Grusmengen bis zu fünf mal größer als normal sind. Da ein direkter Zusammenhang zwischen diesen suspendierten und mitgerissenen Mengen und der Koksstaubemission aus dem Löschturm besteht, wird auch während dieser Zeit entsprechend mehr Staub aus dem Löschturm getragen.

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Klären von Kokslöschüberschußwasser und anderer verunreinigter Wasser zu entwickeln und vorzuschlagen, bei dem kein großes Absetzbecken benötigt, der technische Aufwand für die Wasserklärung verringert, der Klärerfolg verbessert und die Peststoffemissionen beim Kokslöschen reduziert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs definierten Art vorgeschlagen, daß die aus dem verunreinigten Wasser abgeschiedenen Stoffe selbst ein Filterbett bilden und das Wasser zunächst einen solchen Filter von oben nach unten durchströmt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers im Filter stetig abnimmt und daran anschließend das vorgeklärte Wasser von unten nach oben aufsteigend in einem Trogbecken nachfiltriert^und dann in eine Ablaufrinne geleitet wird, wobei das von oben naeh unten durchströmte Filter in dem Maße durch mechanische Mittel an der Unterfläche abgebaut wird, wie es an der Oberfläche durch mit dem Wasser ankommendeiJFe st stoffe aufgebaut wird.

Dabei gelangt das von oben nach unten filtrierte Wasser unmittelbar nach Verlassen des ersten Filters in ein als Beruhigungszone ausgebildetes 3*rogb&cken, in dem es erfindungsgemäß mit geringerer Geschwindigkeit aufsteigt als es im inneren Filter absinkt.

In dem Trogbecken kann nach der Erfindung die Strömungsrichtung und die gleichmäßige Verteilung des Wassers über den gesamten Querschnitt dadurch gesteuert werden, daß in das Trogbecken ein oder mehrere höhenverstellbare Trennwände eingehängt werden.

Um zu verhindern, daß-auch Flugasche von der Kokerei u. feinste Schwebestoffe im Löschwasser bei evtl. auftretender Beruhigung des Filters mit in das gesäuberte Wasser gelangen, ist es zweckmäßig, daß das Wasser, bevor es in die Ablaufrinne läuft, ein auswechselbares Sieb und/oder Nachfil-

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■feer aus Stückkoks, Kleinkoks, Koksgrus oder anderen regenerierbaren Materialien wie etwa Kies vorzugsweise von unten nach oben durchströmt.

Eine besonders geeignete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem oben offenen Filterschacht mit senkrechten oder unten ausgestellten Wänden und einem oberen Stauraum für die Aufnahme der diskontinuierlich eingeleiteten Wassermengen.

Die Zufuhr des unreinen Löschwassers zu dem ersten Filtergeschieht dabei über eine Rinne mit einstellbaren Austrittsöffnungen, die eine'gleichmäßige'Verteilung des Wassers auf die gesamte Filteroberfläche gewährleisten. Unterhalb des Filters sind die^fiöden des Filterschachtes geneigt angeordnet, so daß das Material des Filters selbständig in oder auf die Austragsvorrichtung rutscht, von denen eine oder mehrere mit den Böden verbunden sind» Zwischen den geneigten Böden und der Unterkante der Filterschachtwände befindet sich ein hinreichend großer Abstand, damit das aus dem inneren Filterschacht austretende Wasser mit geringerer Durchflußgeschwindigkeit in das äußere Trogbecken gelangen kann als die Sinkgeschwindigkeit im oberen Koksfilterteil.beträgt

Für eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in den. Bereichen, in denen das filtrierte Wasser aufsteigt, raiunenartig ausgebildete, schachtelartgg * höhenverstellbare Trennwände mit der Wirkungsweise von Strömungsgleichrichtern in das Trogbecken um den inneren Filterschacht herum eingehängt sind. Sowohl die obere Überlaufkante als auch die Unterkante der Trennwände sind hierbei von Wand zu Wand von innen nach außen jeweils etwas tiefer angeordnet. Dadurch können die über die Fläche der Filtereinrichtung unterschiedlichen"S-trömungswiderstände für das aus dem Koksgrusfilter austretende Wasser ausgeglichen werden, so daß durch eine gleichmäßige Aufsteiggeschwindigkeit des Wassers die gesamte Fläche des Troges maximal ausgenutzt ist.

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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geschieht die Erneuerung des Erstfilters in der Weise, daß genau der Höhenanteil des Filters, der sich oben durch den ankommenden Koksgrus aufgebaut hat, an der Unterseite mechanisch abgeräumt wird. Die Beseitigung des FiI-termaterials kann dabei durch bekannte-.Förder- und Räumeinrichtungen, eine oder mehrere Transportschnekken, Becherwerke, Facettenbänder Kettenförderer, Räumpflüge u.a. geschehen.

Damit die Schichtdicke des Filters immer konstant bleibt, ist es vorteilhaft, daß die Fördereinrichtungen gesteuert von Füllstandswächtern das Filtermaterial automatisch beseitigen.

Man kann u.U. auch, zwei solcher Koksfilteranlage neben- oder hintereinander anordnen und im Wechsel betreiben. Im allgemeinen kommt man jedoch mit einer dieser 'erfindungsgemäßen Anlagen aus.

Untersuchungen an erfindungsgemäßen Einrichtungen haben überraschenderweise gezeigt, daß die Klärung des Löschwassers von darin enthaltenen Feststoffen gegenüber den herkömmlichen Anlagen durch diese Art der Filterung wesentlich verbessert wird. Da ein Teil der im Löschwasser vorhandenen Feststoffe beim Löschen des Kokses durch den Auftrieb des Wasserdampfes mit in die Atmosphäre gelangen, führt eine Verminderung des Feststoffanteiles im Löschwasser gleichzeitig auch zu einer Verringerung der Staubemissionen beim Kokslöschvorgang, womit ein Beitrag zum Umweltschutz geleistet wird. Desweiteren führt eine geringe Menge an Koksgrus im Löschwasser zu einem geringeren Verschleiß des Pumpen- und Rohrleitungssystems. Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung liegt in den relativ geringen baulichen Abmessungen der Einrichtung, so daß es auch -möglich ist, sie in vorhandene Klärbecken, zu installieren, und daß der technische Aufwand insgesamt erheblichvermindert wjLrd.

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Das Verfahren wirkt sich weiterhin vorteilhaft auf ein wichtiges Qualitätsmerkmal, den sogenannten M 10-Wert und auf das Aussehen des erzeugten Kokses aus, denn die iin Löschwasserkreislauf wieder mit zur Ablöschung * stoffe haften, soweit sie nicht mit den Löschschwaden fortgerissen werden , an dem Koks an und geben ihm dadurch die bekannte dunkle Färbung. Demgegenüber besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, einen Koks mit dem gewünschten silbergrauen Aussehen zu produzieren.

Die Erfindung wird .durch bevorzugte Ausführungsbeispiele in den Figuren 1 bis 4- näher erläutert. Selbstverständlich ist die Erfindung aber nicht auf die abgebildete Ausführung beschränkt.

Figur 1 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach der Linie I-I von Figur 2.

Figur 2 ist die Draufsicht auf die Auslauftrichter der Vorrichtung vonFigur 1.

Figur 3 ist die Draufsicht auf einert. Auslauf trichter einer Filteranordnung im Zusammenhang mit einer Austragsvorrichtung -

Figur 4 ist ein Längsschnitt nach der Linie II-II von Figur 3»

In Figur 1 ist die Anordnung der gesamten Filtervorrichtung in einem großen - eventuell auf der Anlage bereits vorhande-. den - Becken 1 dargestellt, dessen Wände auch über die Zulaufrinne 2 des Wassers mit den Auslauföffnungen 3 hinausragen. Aus den Auslaufö-ffnungen 3» die sich in der Mitte über dem Filter befinden, gelangt das diskontinuierlich während der kurzen Löschperioden ankommende Wasser in den trichterförmigen Stauraum 4 und sickert dann gleichmäßig in dem mit Koksgrus ' 13 gefüllten Filterschacht 5 nach unten. Die Außenwände des Schachtes 5 sind unten nach außen ausgestellt,

* gelangten, nicht abgeschiedenen Fest-

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so daß der Querschnitt des FilterSchachtes 5 sich nach unten allmählich vergrößert und damit die Sinkgeschwindigkeit im Filter allmählich -abnimmt. Aus dem inneren Filterschacht 5 strömt das Wasser dann unten in das außen herum angeordnete Trogbecken 12, in dem es mit geringer Geschwindigkeit aufsteigt als die Absinkgeschwindigkeit der Feststoffe beträgt. Ein gleichmäßiger Aufstieg des Wassers.'.in dem gesamten Trogbecken 12 wird durch die höhenverstellbar eingehängten Trennwände 7 gewährleistet, die entsprechend den unterschiedlichen Strömungswiderständen unterschiedlich hoch eingehängt sind und so als .Strömungsgleichrichter wirken.

Bevor das geklärte Wasser über di'e Ablauf rinne JO in einen Vorratsbehälter abläuft, wird es von unten nach oben durch ein auswechselbares Nachfilter 8 und ein feinmaschiges Haltesieb 9 geleitet, damit keinerlei Verunreinigungen mehr im geklärten Wasser enthalten sind. Diese Vorrichtungen 8 und 9 können auf einfache Art und Weise partiell gereinigt werden.

Der aus dem verunreinigten'Wasser abgetrennte Koksgrus u.'Staub 13 rutscht im Laufe der Zeit im Filterschacht 5 und dem trichterförmigen Auslauf 11/18 abwärts und wird zum'Beispiel mit einem Schneckenförderer 6 (vgl· Figur 1 und 2) oder mit einem Kettenförderer 14 (vgl. Figur 3 und 4) weggeräumt.

In den Figuren 3 und 4 ist die Anordnung von umlaufenden Kettenförderern mit einem wasserdichten Gehäuse im Bereich unterhalb des Wasserstandes dargestellt, wobei der ~. Koksgrus 13 unter der in Figur 1 beschriebenen Filtervorrichtung abgeräumt wird und aus&em Wasser heraus hoch zum Lagerplatz 19 gefördertvwird. Während des Transportes zum Lagerplatz 19 findet somit gleichzeitig eine Entwässerung der abgelagerten Feststoffe statt.

Der Kettenförderer 14 wird von einem Motor 17 angetrieben und jeweils an den Rollen 15 und 16 unten und oben umgelenkt.

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Anwendungsbeispiel:

Auf einer Koksofenanlage werden die erzeugten Kokschargen mit einer Menge von 12 t unter dem Löschturm mit insgesamt ca. 17 m Wasser abgelöscht. Entsprechend der im glühenden Koks befindlichen fühlbaren Wärme werden hier-

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bei ca. 6 m^ Wasser verdampft, wobei der aufsteigende

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Dampf "weitere 1 - 2m des entgegenströmenden Wassers

mit aus dem Löschturm trägt.

Pro Löschvorgang fallen demnach 9-1On Überschußwasser mit ca. 80 kg suspendiertem Kok^rus an. Diese Meggen werden in ca. 3 Minuten der Kläreinrichtung zugeführt (Löschzeit und Leerlaufzeit des Rinnensystems) und müssen in dieser Zeit geklärt werden.

Für diese Aufgabe wird eine Filtereinrichtung nach Figur 1 benötigt, die etwa 6 m lang und 6 m breit ist und von Unterkante Transportvorrichtung 6 bis zur Oberkante Zulaufrinne 2 etwa Jm hoch ist. Im Vergleich hierzu ist die Grundfläche der heutzutage üblichen Absetzbecken bei gleicher Kapazität etwa 5 "bis 8 mal so groß.

Der innere Filterschacht 5 hat an der engsten Stelle eine Grundfläche von 2 χ 2 m und verbreitert sich nach unten auf ca. 3 ϊ 3 1· Der Feststoffbesatz im Filterschacht reicht etwa bis an die obere engste Stelle heran und ragt hier ca ^ 200 mm über die Wasserablaufkante hinaus.

Da erfahrungsgemäß die Strömungsgeschwindigkeit im Haufwerk eine Funktion des mittleren Korndurchmessers des Kornspektrums ist, stellt sich beim Durchströmen des Filters eine konstante Sickergeschwindigkeit ein. Diese Geschwindigkeit wurde für ein repräsentatives Koksgruskörnungsband mit ca. 1,5 cm/sec. ermittelt. Das bedeutet, daß"sich bei normalen Betriebsbedingungen das Wasser an der Einströmseite nicht aufstauen kann. Sollten sich diese Betriebsbedingungen einmal ändern, so kann der freie Raum über dem Filter als Stauraum benutzt werden. . .

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Gemäß dem beschriebenen Belastungsfall wird das Filter mit ca. 55 cLm pro Sekunde "beaufschlagt. Die sich einstellende Strömungsgeschwindigkeit von 1,5 cm/sec. verringert sich aufgrund der konstruktiven Ausbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung auf ca. 0,4- cm/sec. an der Ausströmseite. Bei Einstellung dieser niedrigen Austrittsgeschwindigkeit werden von dem Wasser keine Feststoffe von der Korngröße>20μm mitgerissen. Das "bedeutet, daß über 99 % der Verunreinigungen von dem Filter zurückgehalten werden.

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zum Reinigen von Kokslöschwasser oder anderer durch Peststoffe mit breitem KörnungsSpektrum verunreinigter Wasser, bei dem aus dem Wasser die darin suspendierten und mitgerissenen feinen Anteile an Eeststoffen durch Filtration abgetrennt und das gereinigte Wasser im Kreislauf zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem verunreinigten Wasser abgeschiedenen Stoffe selbst ein Filterbett bilden und das Wasser zunächst einen solchen Filter von oben nach unten durchströmt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers im Filter stetig abnimmt und daran anschließend das vorgeklärte Wasser von unten nach oben aufsteigend in einem Trogbecken nachfiltriett und dann in eine Ablaufrinne geleitet wird, wobei das von oben nach unten durchströmte Filter in dem Maße durch mechanische Mittel an der TJnterflache abgebaut

. wird, wie es an der Oberfläche' durch mit dem Wasser ankommende Feststoffe aufgebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem als Beruhigungszone ausgebildeten Trogbecken das Wasser mit geringerer Geschwindigkeit aufsteigt, als es im inneren Filter absinkt.

3» Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem als Beruhigungszone ausgebildeten Trogbecken die Strömungsrichtung und die gleichmäßige VerteiLung des Wassers über den gesamten Querschnitt da-■ durch gesteuert wird, daß man das abfließende Wasser über ein oder mehrere höhenverstellbare Trennwände abfließen läßt.

A-. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser bevor es in die Ablaufrinne geleitet wird, ein auswechselbares Sieb und/oder Nachfil-. ter aus Stückkoks, Kleinkoks, Koksgrus oder anderen regenerierbaren Materialien wie etwa Kies vorzugsweise von un-

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ten nach o"ben durchströmt.

5- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung einer gleichmäßigen Filterschichtdicke das Ausräumen des Filtermaterials mit Hilfe an sich bekannter Einrichtungen wie etwa Füllstandswächtern automatisch gesteuert wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem oben offenen Filterschacht (5) "besteht mit senkrechten oder unten ausgestellten Wänden und einemfcberen Stauraum (4-) für die Aufnahme der diskontinuierlich eingeleiteten Wassermengen und einer Zulaufrinne (2) oberhalb des Filters mit einstellbaren Auslauföffnungen (3) zur gleichmäßigen Verteilung des ehströmenden verunreinigten Wassers auf die gesamte Filteroberfläche und geneigten Böden (1Ί) unterhalb des Filters, mit denen eine oder mehrere Austragsvorrichtungen (6/14) verbunden sind, und daß zwischen den geneigten Böden (11) und der Unterkante der Filterschachtwände ein hinreichend großer Abstand für den Dtjchtritt des Wassers aus dem inneren Filterschacht (5) in das'äußere Trogbecken (12) vorhanden ist.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hohenverstellbaren Trennwände (7) nach Anspruch 3 in dem Trogbecken (12) rahmenartig ausgebildet, um den inneren Filterschacht (5) herum* V: angeordnet sind, wobei sowohl die obere Überlaufkante als auchÄie TJnterkante der Trennwände von Wand zu Wand von innen nach außen jeweils etwas tiefer angeordnet sind.

* schachtelartig ineinandergesttzt,

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