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Trockenkühlung von Koks. Vorliegende Erfindung betrifft ein Kokslöschverfahren
und besteht im wesentlichen darin, daß ein neutrales Gas bzw. Wasserdampf im stetigen
Kreislauf durch die zu kühlende Koksschicht und eine Wasserberieselungsvorrichtung
geleitet wird, wobei das warme Gas bzw. der erwärmte Dampf einen Teil des Wassers
verdampft und diesen erzeugten Dampf mit durch die Kaksschicht führt, wo er bei
entsprechend hohen Kokstemperaturen zersetzt wird und in bekannter Weise Wassergas
bildet. Hierdurch wird erreicht, daß nicht nur der Wärmegehalt des glühenden Kaks,
sondern auch die holhe Temperatur desselben oder, anders ausgedrückt, der Umwandlungswert
der Wärme nutzbringend zurückgewonnen wird; um einen möglichst hohen wirtschaftlichen
Effekt zu erzielen, werden mehrere Kühlräume hintereinandergeschaltet und erfolgt
hierbei eine Zirkulation des Kühlmittels zweckmäßig nur in den kühleren Räumen,
während der nach Maßgabe der Dampfneubildung erzeugte Dampf durch die heißeren Räume
im Gegenstrom geleitet und hier ausschließlich zur M?assergaserzeugung Verwendung
findet.
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Verfahren, nach welchen ein Kühlmittel zwischen zu kühlender Kokssäule
und Wärmeaustauschvorrichtung zirkuliert, sind an sich bekannt, doch handelt @es
sich bei den bekannten Einrichtungen dieser Art um ein nur als Wärmeträger dienendes
und im Verlauf des Prozesses sich nicht ,änderndes Kühlmittel, welches die vom Koks
aufgenommene Wärme nach einem Dampfkessel überträgt. Demgegenüber handelt es sich
bei vorliegendem Verfahren um ein Kühlmittel, welches mit dem zu verdampfenden Wasser
in unmittelbare Berührung kommt und demgemäß den erzeugten Dampf in sich aufnimmt,
sich also immer neu ergänzt und nach Maßgabe der Neuerzeugung Dampf in die heißere
Koksschicht drängt, wo in bekannter Weise .eine Wassergasbildung vor sich geht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens veranschaulicht.
Es bedeutet hierin a einen Koksschacht, in welchen der glühende Koks durch den Trichter
b eingebracht wird. c ist eine rostartige Konstruktion, welche mit der unteren Entleerungsklappe
d fest verbunden ist und somit beim Öffnen der Entleerungstür d mit entfernt wird
und so die Koksfüllung frei nach unten hindurchfallen läßt. e ist eine Waschvorrichtung,
aus welcher der neutrale Gasstrom durch ein Gebläse f gesaugt und in den Koksschachta
gedrückt wird. Im oberen Teil sind beide Apparate durch Leitung g verbunden, durch
welche das ' Gas aus dem Koksschachta in die Waschvorrichtung zurückgelangt. An
die Verbindungsleitung g ist ein Abzweig h angeschlossen, durch welchen das erzeugte
Gas nach :einer Verbrauchsstelle - z. B. Zwischenbehälter ,oder unter den Rost des
Generators bzw. der Feuerung - gelangt. Um auch Wärmeverluste durch abfließendes
warmes Wasser- zu vermeiden, wird das gleiche Wasser der Waschvorrichtung durch
eine
Wasserfördervorrichtung i und Leitung k
gleichfalls in ständigem Kreislauf
durch die Waschvorrichtung geschickt. Die Zuführung frischen Wassers erfolgt hierbei
nur nach Maßgabe der verdampften Mengen. .
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Die Wirkungsweise ist folgende: Nachdem der glühende Koks in den Schachta
gebracht und nach außen genügend abgedichtet ist, wird das Gebläse/ in Betrieb gesetzt,
die Luft bzw. das Gas aus Wäschere gesaugt und in den Koksschachta gedrückt. Der
in der Luft noch zunächst enthaltene Sauerstoff wird hierbei verbrannt. Die erhitzten
Gase verdampfen nach Maßgabe der in der Koksschicht aufgenommenen Wärmemenge einen
Teil des Waschwassers, und der hierbei erzeugte Wasserdampf wird mit der Spülluft
durch die glühende Kokssclächt befördert, wo er bei Berührung mit dem glühenden
Koks in bekannter Weise zersetzt wird und zur Was.sergaserzeugung dient. Da die
Wärmebindung bei diesem chemischen Umsetzungsvorgang eine recht beträchtliche ist,
so folgt, daß auch die abkühlende Wirkung eine verhältnismäßig große und damit die
Abkühlungszeit bis herunter zu bestimmten Temperaturverhältnissen eine sehr kurze
sein muß. Die durch die Verdampfung und die Wassergasreal,-tion neuerzeugten Gasmengen
werden durch die Abzweigleitung h nach der Verbrauchsstelle gedrückt. - Gelangen
sie unmittelbar von hier aus zur Verbrennungsstelle, so wird man den Abzweig zweckmäßig,
wie in der Zeichnung dargestellt, von der heißen Verbindungsleitung ableiten, da
in diesem Falle die fühlbare Wärme des Gases nutzbringend mitverwendet wird. Werden
die erzeugten Gase jedoch .erst in einen Zwischenbehältergeleitet, oder werden sie
sonst irgendwie vor ihrer Verwendung abgekühlt, so wird man zweckmäßig die Gase
zwecks Vermeidung des Verlustes der fühlbaren Gaswärme nicht an die heiße Verbindungsleitung
zwischen Koksschacht und Waschvorrichtung bzw. an den oberen Koksschacht, sondern
an die kalte Verbindungsleitung zwischen Wascher und Koksschacht bzw. an den unteren
Teil des Waschers anschließen. Der Vorteil dieser Löschmethode gegenüber den bekannten
Einrichtungen dieser Art besteht, wie schon angedeutet, darin, daß nicht nur der
Wärmeinhalt des glühenden Koks schlechthin zurückgewonnen wird, sondern. wegen der
Reaktion bei. hohen Temperaturen diese, selbst, also der »Umwandlungswert« der Wärme.
Der Entropiegehalt des ganzen Systems wird hierbei also nur wenig vermzhrt.
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Wird der Prozeß in der beschriebenen Weise durchgeführt, indem das
zirkulierende Kühlmittel durch- die gesamte Kokssäule gedrückt wird, so würde zu
Beginn des Abkühlungsprozesses das sehr heiße Wassergas zum Teil in die Berieselungsvorrichtung
gelangen, wobei infolge des großen Temperaturgefälles zwischen Kühlmittel und Rieselwasser
der Betrieb eine fast gleiche Unwirtschaftlichkeit ,aufweisen würde wie bei den
biekannten Methoden. Umgekehrt würde bei bereits starker Abkühlung der Kokssäule,
etwa unterhalb 6oö°, eine Wassergasreaktion überhaupt. nicht mehr eintreten, es
würde von diesem Abkühlungsgrad ab also nur Wasserdampf erzeugt werden. In den Zwischenstufen
vom heißen, frisch eingebrachten Koks bis zu dieser Abkühlungsgrenze wird das erzeugte
Wassergas nach Maßgabe der fallenden Reaktionstemperatur sich dauernd verschlechtern.
Um diesen Übelstand zu vermeiden, wird man den Prozeß zweckmäßig in der Weise einrichten
und unterteilen, daß man ihn kontinuierlich führt, indem man Behälter mit heißem
Koks: nach Maßgabe seiner Erzeugung neu hinzuschaltet und die abgekühlten dementsprechend
abschaltet. Hierbei wird das »zirkulier;encle« Kühlmittel (Dampf) nur durch die
kühleren bzw. bereits abgekühlten Räume geführt; es dient also die Wärme des niedrig
temperierten, kühleren Koks in diesem Falle ausschließlich zur Dampferzeugung, während
der erzeugte Wasserdampf die heißeren Koksräume im Gegenstrazn. passiert und hierbei
die Kokslöschanlage an der heißesten Stelle in Form hochwertigen Wassergases verläßt.
Der Kühlprozeß geht hierbei also in grundsätzlich zwei verschiedenen Abschnitten
vor sich, indem die Wärme des heißen Koks ausschließlich zur WassergaseTzeugung
dient, während die Wärme - des bereits heruntergekühlten Koks ausschließlich zur
Erzeugung des für die Wassergasbildung erforderlichen Wasserdampfes dient. Hierbei
bildet sich ein stationärer Gleichgewichtszustand heraus, indem sich die Temperatur
an der Grenzschicht (zwischen Dampferzeugungszone und Wassergasschacbt) auf eine
sdxche Höhe einstellt, daß Dampf- und Wassergaseazeugung einander entsprechen. Durch
Wahl der Größe der zur Dampferzeugung dienenden Koksmenge kann die mittlere Temperatur
an der Gasnustrittsstelle des Koks einreguliert werden, was- sich aus dem Wärmeverbrauch
zur Dampferzeugung und- dem zur Wassergaserzewgung ergibt. Insbesondere kann also
durch @entsprechende Wahl. dieser Dampferzeugun;gszone ein solcher stationärer Zustand
erreicht werden, daß die Temperatur an der heißesten -Stelle der Anlage sich während
des Betriebes wenig ader gar nicht ändert, so daß das erzeugte Wassergas stets Koks
höchster Temperatur verläßt und so ein. stets hochwertiges Wassergas gewährleistet.
Um
ein Durchströmen der Berieselungsvorrichtung durch heiße Gase während der Phase
der Gaserzeugung der zugehörigen Koksschächte zu verhindern, werden die Berieselungsvorrichtungen
im unteren Teil zweckmäßig mit Tauchverschlüssen derart versehen, daß das Gas diese
wohl in Richtung von der Berieselungsvorrichtung zum Koksschacht, nicht aber umgekehrt
passieren kann. Dieses wird am einfachsten dadurch erreicht, daß der untere Wasserraum
von dem Berieselungsraum durch eine Zwischenwand getrennt wird und mit diesem nur
durch ein Tauchrohr in Verbindung steht, durch welches das Rieselwasser in den Wasserraum
gelangt. Das zum Koksraum führende Rohr mündet hierbei in den Dampfraum oberhalb
des Wasserspiegels.
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An sich wurde die fraktionierte Kokskühlung bereits in der Art vorgeschlagen,
daß im laufenden Betrieb die Wärme des vorher durch Einleitung von Dampf unter Wassergasbildung
auf etwa 700'(' heruntergekühlten Koks zur Erzeugung von Wasserdampf ausgenutzt
und dieser in frischem Heißkoks zwecks Was.-sergaserzeugung so lange eingeleitet
werden soll, bis die Kokstemperatur auf etwa 700" C gesunken ist. Dabei findet aber
nicht die das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung bildende Rückkühlung des umlaufenden
Kühlmittels durch unmittelbar mit dem umlaufenden Kühlmittel in Berührung gebrachtes,
fein verteiltes Wasser Anwendung, vielmehr wird der Wasserdampf in jenem bekannten
Fall in einem Abhitzekessel erzeugt.
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Die neue. unmittelbare Rückkühlung des umlaufenden Kühlmittels durch
fein verteiltes Wasser ist aber, wie oben dargelegt, von grundlegender, Fortschrittlichkeit
bedingender Bedeutung. Der Erfindungscharakter dieser Maßnahme wird dadurch nicht
geschmälert, daß sie natürlich in vernünftigen, sich aus der Sache' selbst ergebenden
Grenzen zu handhaben ist, um die ihr innewohnende Fortschrittlichkeit zu entfalten.
Besonders vorteilhaft ist ihre Einschaltung in einen mehrstufigen Kühlbetrieb, wie
oben beschrieben.