DE2952065A1

DE2952065A1 - Verfahren zur trockenkuehlung von koks und kokskuehleinrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2952065A1
Application number: DE19792952065
Authority: DE
Inventors: Horst 4690 Herne Dungs; Kurt Dr. 4321 Hattingen Lorenz; Heinrich Dr. 4350 Recklinghausen Weber
Original assignee: Fa Carl Still & Co KG GmbH; Fa Carl Still & Co Kg 4350 Recklinghausen GmbH; Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Still Otto GmbH
Priority date: 1979-12-22
Filing date: 1979-12-22
Publication date: 1981-07-02
Also published as: JPS5698281A; DE2952065C2; US4370202A; JPS5752396B2

Description

dh-bk 2Γ.- Lc-onber 1 9 ^3 52065

Patentanmeldung

der
Firma Carl Still GmbH & Co. KG, Recklinghausen

Verfahren zur Trockenkühlung von Koks und Kokskühleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trockenkühlung von Koks*unter möglichst vollständiger Rückgewinnung der fühlbaren Wärme des glühenden Kokses und eine Kokskühleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es sind eine Reihe von Kokstrockenkühlverfahren bekannt, bei denen die fühlbare Wärme des Kokses in einem Kühlschacht durch im Kreislauf geführtes, möglichst inertes Gas abgeführt wird, das die Wärme in einem nachgeschalteten Dampfkessel abgibt.

Eine Zusammenstellung verschiedener nach diesem Prinzip arbeitender Verfahren und der dazugehörigen Einrichtungen ist aus Glückauf 114 (1978) Nr. 34 Seite 611 ff zu entnehmen.

Bedeutung haben im Laufe der Jahre Trockenkokskühlungen erlangt, bei denen der heiße Koks chargenweise zunächst in eine über der eigentlichen Kühlkammer angeordnete Vorkammer gegeben wird, aus der er, - abhängig von der Austragsgeschwindigkeit des vollständig gekühltes Kokses unten -, kontinuierlich abwärts in die Kühlkammer gelangt (z. B. Giprokoks-Verfahren bzw. Vorrichtung nach der DE AS 2 432 und der DE AS 1 471 589). Bei unregelmäßigem Koksanfall, z. B,

* in einer geschlossenen Kühlkammer

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aufgrund von Störungen beim Transport, kann mit Hilfe der Vorkammer die Kokskühlung und vor allem die damit zusammenhängende Dampferzeugung für eine gewisse Zeit konstant gehalten werden. Die Kühlung des Kokses in der Kühlkammer geschieht hierbei ausschl. durch direkten Wärmeaustausch mit im Gegenstrom durch die Koksschüttung geblasenem inerten Umwälzgas, das die aufgenommene Wärme anschließend wieder direkt oder indirekt an andere Medien abgibt. Bei dieser Art der Kühlung ist es erforderlich, sehr hohe Kühlgasmengen durch die Koksschüttung zu blasen und umzuwälzen. Vor allem die hohen Kühlgasgeschwindigkeiten am oberen äußeren Ende der Kühlkammer führen bei den bekannten Kühleinrichtungen dazu, daß eine erhebliche Menge an Koksstaub weitgehend abgeschieden werden muß, damit eine zu starke Abnutzung und Verschmutzung der Leitungen und Einrichtungen vermieden wird.

Aus der DE AS 1 471 589 ist vorbekannt, daß die Gasabzugseinrichtung zwischen Vorkammer und Kühlbehälter aus über den ganzen Umfang der Kammer verteilten, schräg nach oben verlaufenden Kanälen und weiter oben aus einer rings 'um die Vorkammer angeordneten Ringleitung, in die die Kanäle einmünden, besteht. Hierbei wird das Gas nach Austritt aus der Koksschüttung durch nur wenige, gemauerte kleine Kanäle sofort mit hoher Geschwindigkeit in den Ringkanal geführt. Eine Reinigungsmöglichkeit dieser Kanäle ist praktisch nicht gegeben.

Neben diesen neuen Verfahren und Vorrichtungen zur Kokstrockenkühlung mit direktem Wärmeaustausch von Koks und Umlaufgas ist nach der DE PS 601 392 auch eine Vorrichtung zur Trockenlöschung von Koks in einer geschlossenen Kammer bekannt, die von Kühlwasserleitungen umgeben ist. Dabei werden die Kühlwasserleitungen von unten her durch Verteilungsrohre und einen

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Behälter gespeist, während sie oben über ein Rohr mit der Atmosphäre in Verbindung stehen, dessen Ablauf über einer Abflußrinne angeordnet ist. Nachteil dieses Verfahrens nach der DE PS 601 392 ist es, daß Koks nur chargenweise und nicht kontinuierlich in der Kühlkammer gekühlt werden kann und daß die Kühlzeit in der Regel mindestens 3 bis 4 Stunden beträgt. Deshalb sind bei diesem Verfahren eine Vielzahl von Kühlbehältern pro Batterie erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, das Verfahren und die Einrichtung zur Kokstrockenkühlung in der Weise zu verbessern, daß der mit dem Umlaufgas mitgeführte Staubanteil bei der Kokskühlung auf ein Minimum reduziert, die Kühlzeiten verkürzt und eine möglichst vollständige und wirtschaftliche Rückgewinnung der fühlbaren Wärme des Kokses erreicht werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Koks in einer geschlossenen Kühlkammer seine fühlbare Wärme teils direkt an ein im Gegenstrom geführtes inertes Umwälzgas und teils indirekt über Kühlflächen an eine Kühlflüssigkeit abgibt. Durch diese Kombination von direkter und indirekter Kühlung ist es möglich, die Menge des umzuwälzenden Kühlgases erheblich zu reduzieren bzw. die Kühlung zu beschleunigen.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, etwa 65 % der Wärme im direkten Wärmeaustausch an das Umwälzgas zu übertragen und die Kühlgasmenge entsprechend zu verringern. Dabei wird einerseits unter anderem der Strömungswiderstand in der Schüttung, die Austrittsgeschwindigkeit aus der Schüttung und der Staubgehalt des erhitzten Kühlgases entschei-

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dend verringert, andererseits ist die Temperatur des Gases am Austritt noch so hoch, daß im Abhitzekessel noch wirtschaftlich ein hochgespannter Dampf erzeugt werden kann.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß günstig,bei der indirekten Kühlung im Kokskühlschacht hochgespannten Sattdampf vornehmlich mit einem Druck von mehr als 20 bar zu erzeugen.

Die Menge des Koksstaubaustrages aus der Kühlkammer wird erfindungsgemäß noch dadurch we sentlich verringert, daß das Umwälzgas an der ringförmigen oberen Austrittsfläche, zwischen Vorkammer und Kühlbehälter zunächst mit einer sehr geringen Geschwindigkeit aus der Kühlkammer vertikal austritt und anschließend mit sehr viel höherer Geschwindigkeit durch einstellbare gleichmäßig am Umfang verteilte Kalibrieröffnungen in einen oberen Ringkanal strömt.

Es hat sich als günstig erwiesen, das Umwälzgas aus der seitlich nach außen mit Schüttwinkel abfallenden Koksschüttung mit einer Geschwindigkeit von max. 5 m/sec. austreten und mit einer Geschwindigkeit von min. 10 m/sec. durch die Kalibrieröffnungen strömen zu lassen. In der Zone geringer Geschwindigkeit kann sich dabei der noch aus der Schüttung mitgerissene Staub absetzen, bevor das Gas zur gleichmäßigen Verteilung über die Ringfläche mit hoher Geschwindigkeit durch die einstellbaren Kalibrieröffnungen gezogen wird. Der Staubgehalt der Gase liegt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so niedrig, daß man*die heißen abgeführten Gase unmittelbar ohne Staubabscheidung in einen nachgeschalteten Abhitzekessel führen kann.

*in günstigen Fällen sogar

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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für eine Kokskühleinrichtung, die aus einer Vorkammer zur chargenweisen Beschickung des Kokses und einer darunter angeordneten Kühlkammer mit unterer Austragsschleuse und mit Ein- und Austrittsöffnungen für das Umwälzgas besteht, vorgeschlagen, daß die äußeren Mantelflächen im oberen Bereich der Kühlkammer als wassergekühlte Kühlflächen aus Eisen- oder ähnlichen Materialien ausgebildet sind. Die oberen Mantelflächen bei Kühlkammern mußten bisher in der Regel wegen der hohen Kokstemperaturen aus einem feuerfesten Material gemauert (vgl. DE AS 2 432 025) und außen zur Vermeidung von Wärmeverlusten aufwendig isoliert werden. Durch die Ausbildung der Wände als wassergekühlte Flächen kann im gesamten Bereich der Kühlkammer auf eine Ausmauerung verzichtet und eine einfache Konstruktion aus Eisen verwendet werden. Nur die Vorkammer wird innen mit einer verschleißfesten wärmeisolierenden Ausmauerung versehen, damit die Funktion der Vorkammer als Wärmespeicher zur Vergleichmäßigung der Dampferzeugung erhalten bleibt. Die Temperatur der gekühlten Außenflächen der Kühlkammer wird zudem so gering gehalten, daß auch Isoliermaterial eingespart werden kann.

Zweckmäßigerweise werden bei der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung auch die gesamte vom heißen Kühlgas durchströmte Ringleitung außerhalb der Vorkammer und die Verbindungsleitung zu den Entstaubern sowie der*Entstauber selbst mit wassergekühlten Wandflächen ausgeführt.

Zur Vergrößerung der Wärmeaustauschflächen in der Kühlkammer sieht die Erfindung weiterhin vor, daß zusätzlich vom äußeren Mantel ausgehend zum Mittelpunkt der Kühlkammer gerichtet 3 oder mehr senkrechte Kühlfahnen angeordnet sind.

*erste

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Besonders günstig ist es, wenn die Höhe der äußeren Kühlflächen und der Kühlfahnen im oberen Bereich der Kühlkammer höchstens 2/3 der Höhe der Kühlkammer beträgt. Auf diese Weise soll vermieden werden, daß eine Abkühlung der Kühlflüssigkeit durch das von unten nach oben strömende kältere Kühlgas eintritt.

Eine weitere Verminderung der Geschwindigkeit des Umwälzgases in der Koksschüttung und vor allem am ringförmigen oberen Austritt läßt sich dadurch erreichen, daß in den äußeren Mantelkühlflächen über die gesamte Höhe verteilt Austrittsöffnungen für das erhitzte Kühlgas vorhanden sind, die über senkrechte Schächte mit den oberen Abzugseinrichtungen regelbar verbunden sind. Mit Hilfe dieser Austrittsöffnungen in den Mantelkühlflächen wird ein Teil des Kühlgases in radialer Richtung von innen nach außen gelenkt und damit der Wärmeübergang von der Koksschüttung zu den Kühlflächen begünstigt.

Man kann aber auch die seitlichen Austrittsöffnungen für das erhitzte Kühlgas und die Schächte mit einem eigenen Ringkanal verbinden, dessen Auslaß über einen Entstauber an eine Stelle des Abhitzekessels angeschlossen ist, an der die übrigen bereits gekühlten Gase die gleiche Temperatur besitzen.

Zudem wird vorgeschlagen, den Durchmesser der Kühlkammer gegenüber dem der Vorkammer in der Weise größer zu gestalten, daß der Durchmesser der Vorkammer nicht mehr als etwa 2/3 des Durchmessers der Kühlkammer beträgt. Es ist damit gewährleistet, daß die kegelstumpfförmige Koksschüttfläche zwischen Kühlkammer und Vorkammer genügend breit ist und die Austrittsgeschwindigkeit des heißen Kühlgases an dieser Stelle gering bleibt.

Besonders vorteilhaft ist es, im Zusammenhang mit eier Vergrößerung des Durchmessers der Kühlkammer gegenüber*dcr Vorkammer, wenn unmittelbar unter der Vorkammer in der Mitte der Kühlkam-

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mer turmförmige Einbauten zur Ablenkung des Kokses nach außen vorhanden sind,die ebenfalls mit einer Kühlung ausgerüstet sind. Man kann dadurch einen nicht erwünschten Kernfluß in der Koksschüttung vermeiden und auch aus der Mitte der Kammer zusätzlich Wärme abführen.

Die Erfindung wird durch die beiliegenden Figuren 1 bis 6 beispielsweise näher erläutert.

Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kokskühleinrichtung einschließlich nachgeschalteter Entstaubungseinrichtungen.

Figur 2 ist ein Schnitt durch die Vorkammer längs der Linie A-B in Figur 1.

Figur 3 ist ein waagerechter Schnitt durch einen vergrößerten Teil des erfindungsgemäßen Kühlmantels der Kühlkammer.

Figur 4 ist ein Längsschnitt durch einen vergrößerten Teil des Kühlmantels der Kühlkammer.

Figur 5 ist ein Schnitt durch die Kühlkammer längs der Linie C-D von Figur 1.

Figur 6 ist ein Schnitt durch die Kühlkammer längs der Linie E-F von Figur 1.

Die Kokskühleinrichtung besteht aus einer mit feuerfestem Isoliermaterial 1 a ausgekleideten Vorkammer 1 mit Einfüllöffnung 3 für den heißen Koks und einer darunter angeordneten vertikalen Kühlkammer 2, deren Außenwände im oberen Teil als wassergekühlte Rohre 35 ausgebildet sind. Zur Vergrößerung der Kühlflächen mit innerer Kühlung sind von den äußeren Kühlrohren 35 ausgehend weitere Kühlfahnen 36 zum Mittelpunkt der Kühlkammer 2 hin gerichtet. Die Kühlfahnen 36 enden bei etwa 1/3 des Radius der Kühlkammer.

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Im unteren Drittel der Kühlkammer 2, deren Boden 59 trichterförmig sich verengt, sind die Außenwände 38 und Einrichtungen für die Kühlgaszuführung und - Verteilung 22 bis 28 sowie der Koksaustrag 4 als Eisenkonstruktion angelegt.

Zur gleichmäßigen Verteilung der Umvvälzkühlgase bereits an deren Eintritt in die Kühlkammer 2 sind im trichterförmigen Kühlbehälterboden 39 die Austrittsschlitze 25 ringförmig in verschiedenen Höhen regelbar angeordnet. Zudem befinden sich in der Mitte des Behälters turmförmige Einbauten 27 mit ebenfalls höhengestuften, regelbaren radial nach außen gerichteten Austrittschlitzen 26 für das Kühlgas, das über die Leitung 28 von außen zugeführt wird. Diese turmförmigen Einbauten 27 können, - in diesem Fall nicht dargestellt -, bis unmittelbar an das untere Ende der Vorkammer 1 reichen. Da die Einbauten 27 ebenfalls wassergekühlt sind, kann man auch in den Zonen, in denen der Koks noch glühend ist, Eisenmaterialien verwenden.

Ein Teil des heißen Kühlgases aus der Koksschüttung strömt über einen breiten Ringspalt 6, der zwischen Kühlkammer 2 und der Vorkammer 1 gebildet wird, an der Außenwand der Vorkammer 1 entlang senkrecht nach oben und gelangt durch die einstellbaren Kalibrierdüsen 7 gleichmäßig über den Umfang verteilt in den Ringkanal 5, der über den Stutzen 8 und den Absperrschieber 10 mit dem nachgeschalteten Entstauber 12 verbunden ist.*Durch in der Oberseite des Ringkanales 5 angebrachte öffnungen 9 lassen sich auch während des laufenden Betriebes der Kokstrockenkühlung auf den Kalibrierdüsen 7 liegende zusätzliche Schieber 7 a zur Verbesserung der Verteilung mittels Stangen leicht verstellen.

Ein anderer Teil des Kühlgases wird bereits zwischen den Mantelkühlrohren 35 über Schlitze 40 radial nach außen aus der Kammer und über die senkrechten Schächte 37 und Ka 1 ihr ierö H'nungen 42 in den oberen Ringspalt b abgeführt. Um ein Eindringen von Koksstaub durch die Schlitze 40 zu vermeiden, sind zur Kühlkammer hin Schutzbleche 41 angeordnet.

*Dabei sind die Innenwände des Ringspaltes ö und der Ri ng Ic ι tun« als kühlbare Wände ausgebildet.

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Der Staubabscheider 12 ist in bekannter Weise durch eine Wand 13 aufgeteilt in einen Teil, in dem das heiße Kühlgas abwärts strömt und einen Teil in dem das Kühlgas aufwärts nacheinander durch mehrere Wärmeaustauscher 14 strömt, bevor es zur Nachentstaubung über eine Leitung 16 in einen Zyklon 17 und von dort über Leitung 20 und ein Gebläse 21 zur Kühlkammer zurückgeführt wird. Der abgeschiedene Koksstaub wird aus dem Entstauber 12 über eine Schleuse 15 und Leitung 18 gemeinsam mit dem Feinstaub vom Zyklon 17 über Leitung 19 abgeführt.

Die wassergekühlten Kühlflächen der Kühlkammer und der oberen äußeren Ringleitung bilden über die Sammelleitungen 32 und 33 und die Zirkulationsleitungen 31 und 34 mit dem Dampfkessel einen geschlossenen Kreislauf.

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Claims

- vr-

Patentansprüche

.1 . Verfahren zur Trockenkühlung von Koks unter möglichst vollständiger Rückgewinnung der fühlbaren Wärme des glühenden Kokses in einer geschlossenen.Kammer,dadurch oekennzeichnet,daß der Koks *Kühlkammer seine fühlbare Wärme teils direkt an ein im Gegenstrom geführtes inertes Umwälzgas und teils indirekt über Kühlflächen an eine Kühlflüssigkeit abgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß etwa 65 % der Wärme im direkten Wärmeaustausch an das Umwälzgas übertragen und die Kühlgasmenge entsprechend verringert wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der indirekten Kühlung im Kokskühlschacht hochgespannter Dampf vornehmlich mit einem Druck von mindestens 20 bar erzeugt wird.
4. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzgas an der ringförmigen oberen Austrittsfläche zwischen Vorkammer und Kühlbehälter zunächst mit einer geringen Geschwindigkeit aus der Kühlkammer vertikal austritt und anschließend mit sehr viel höherer Geschwindigkeit durch einstellbare gleichmäßig am Umfang verteilte Kalibrieröffnungen in einen oberen Ringkanal ausströmt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzgas aus der seitlich nach außen mit SchüttwinkeL abfallenden Koksschüttung mit einer Geschwindigkeit von max. 5 m/sec. austritt und mit einer Geschwindigkeit von min. 10 m/sec. durch die Kalibrieröffnungen strömt.

*in der

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6. Kokskühleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, bestehend aus einer Vorkammer (1) zur chargenweisen Beschickung und einer darunter angeordneten Kühlkammer (2) mit unterer Austragsschleuse (4) und Ein- und Austrittsöffnungen für das Umwälzgas, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Mantelflächen im oberen Bereich der Kühlkammer (2) als wassergekühlte Kühlflächen (35; 36) aus Eisen- oder ähnlichen Materialien ausgebildet sind.
7. Kokskühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte vom heißen Kühlgas durchströmte Ringleitung (5) außerhalb der Vorkammer (1) und die Verbindungsleitung (8) zu dem Entstauber (12) sowie der Entstauber (12) selbst mit wassergekühlten Wandflächen ausgeführt sind.
8. Kokskühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich vom äußeren Mantel (35) ausgehend zum Mittelpunkt der Kühlkammer gerichtet, 3 oder mehr senkrechte Kühlfahnen (36) angeordnet sind.
9. Kokskühleinrichtung nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der äußeren Kühlflächen (35) und der Kühlfahnen (36) im oberen Bereich der Kühlkammer (2) höchstens 2/3 der Höhe der Kühlkammer (2) beträgt.
10. Kokskühleinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß in den äußeren Mantelkühlflächen (35) der Kühlkammer (2) über die gesamte Höhe verteilt Austrittsöffnungen (40) für das erhitzte Kühlgas vorhanden sind, die über senkrechte Schächte (37) mit den oberen Abzugseinrichtungen regelbar verbunden sind.

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11. Kokskühleinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Austrittsöffnungen (40) für das erhitzte Kühlgas und die Schächte (37) mit einem eigenen Ringkanal verbunden sind, dessen Auslaß über einen Entstauber an eine Stelle des Abhitzekessels(]4) angeschlossen ist, an der die übrigen bereits zum Teil gekühlten Gase die gleiche Temperatur besitzt.
12. Kokskühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Vorkammer (1) nicht mehr als etwa 2/3 des Durchmessers der Kühlkammer (2) beträgt.
13. Kokskühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unter der Vorkammer (1) in der Mitte der Kühlkammer (2) turmförmige Einbauten zur Ablenkung des Kokses nach außen vorhanden sind, die ebenfalls mit einer Kühlung ausgerüstet sind.
14. Kokskühleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Innenwände des Ringspaltes (6) und der Ringleitung (5) als Kühlwände ausgebildet sind.

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