[0001] Die Erfindung betrifft eine Kokstrockenkühleinrichtung, bestehend aus Vorkammer mit
Koksaufgabe, unterhalb der Vorkammer angeordneter Kühlkammer, die in ihrem unteren
Bereich einen Koksaustrag und eine Inertgaszuführung aufweist, sowie aus einem an
die Vorkammer angeschlossenen Inertgasabzug, wobei im Bereich der Koksschüttung sowie
im Wege des Inertgasstromes von Kühlwasser durchströmte Rohre angeordnet sind.
[0002] Bei der Kokstrockenkühlung wird der Vorkammer jeweils soviel heißer Koks aufgegeben,
daß sich in der Vorkammer stets eine bestimmte Menge an Koks bei einheitlicher Temperatur
befindet. Aus der Vorkammer sinkt der Koks gleichmäßig in die Kühlkammer ab. Hier
kühlen im Gegenstrom geführte Inertgase den Koks ab, die über den Inertgasabzug einer
Reinigung und danach Wärmetauschern zugeführt werden. Die abgekühlten und gereinigten
Inertgase werden im Kreislauf wieder zur Kühlkammer zurückgeführt. Zusätzlich gibt
der Koks seine Wärme auch an in Rohren geführtes Kühlwasser ab, welches entweder
direkt oder unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers zur Dampferzeugung verwendet
werden kann.
[0003] Bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Gattung (DE-OS 33 32 702) sind in
der Kühlkammer, insbesondere auch oberhalb der Koksschüttung, kühlwasserführende
Rohre angeordnet, die Strahlungswärme des Kokses aufnehmen und an denen die heißen
Inertgase vorbeiströmen. Obwohl die Kühlrohrkonstruktion kompliziert ausgebildet und
somit wenig wartungsfreundlich ist, ist ihre Wärmeaufnahme unbefriedigend.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, die zur Kühlung des heißen Kokses erforderliche Inertgasmenge
zu verringern.
[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Vorkammer ein aus Rohren gebildeter,
vertikal ausgerichteter und die Koksschüttung begrenzender Zylindermantel angeordnet
ist, der mit der Wandung der Vorkammer einen Ringraum als Weg für das Inertgas bildet.
[0006] Dabei wird der die Koksschüttung begrenzende Zylindermantel nicht nur durch Strahlungswärme,
sondern zumindest in dem Teil, der die Koksschüttung begrenzt, auch direkt durch
den heißen Koks aufgeheizt. Zusätzlich wird der Zylindermantel durch die aus der
Kühlkammer in die Vorkammer strömenden Inertgase aufgeheizt, und zwar insbesondere
auf der den Ringraum begrenzenden Außenseite des Mantels. Vorzugsweise sollen daher
die Rohre des Zylindermantels senkrecht und dicht aneinanderliegend angeordnet sowie
an untere und obere Sammler angeschlossen und von unten nach oben vom Kühlwasser durchströmt
sein. Um den Wärmeübergang von den aufgeheizten Inertgasen auf das Kühlwasser zu
verbessern, können außen an den Zylindermantel zusätzlich von Kühlwasser durchströmte
Rohre angeschlossen sein, die sich in den Ringraum erstrecken.
[0007] Diese zusätzlichen Rohre können auch als Strömungsgleichrichter ausgebildet sein
und insbesondere im Bereich des Inertgasabzugs dichter als in anderen Bereichen angeordnet
sein. Damit läßt sich die Verteilung des Inertgases im Ringraum und die Durchströmung
des Ringraumes verbessern bzw. vergleichmäßigen. Eine andere Möglichkeit zur Verbesserung
der Strömung im Ringraum besteht darin, daß im Bereich des Inertgasabzugs Strömungsgleichrichter
in Form von Platten, Kettenvorhängen und dergleichen angeordnet sind.
[0008] Da bei der Abkühlung des Kokses auch brennbare Gase wie Kohlenmonoxid, Wasserstoff,
Kohlenwasserstoffe und dergleichen frei werden, die vom Inertgas mitgeführt werden,
kann es zweckmäßig sein, eine Luftzuführung vorzusehen, die im Bereich des Inertgasabzuges
in den Ringraum mündet. Mit der zugeführten Luft verbrennen die brennbaren Bestandteile
des Inertgases und erhöhen dessen Temperatur, so daß aus den nachgeschalteten Wärmetauschern
die entsprechende Wärmemenge zusätzlich entommen werden kann.
[0009] Um einen möglichst großen Teil der fühlbaren Wärme des Kokses schon in der Vorkammer
über kühlwasserführende Rohre aufzunehmen, ist bei einer zweckmäßigen Weiterbildung
des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, daß die Wandung der Vorkammer im Bereich des
Ringraums von einer Ausmauerung gebildet ist, die am oberen Ende des Ringraums in
eine den Zylindermantel eng umschließende Einschnürung übergeht, daß der Zylindermantel
oberhalb der Einschnürung von einer bis zur Koksaufgabe reichenden Isolierung umgeben
ist und die kühlwasserführenden Rohre des Zylindermantels bis an den Rand der Koksaufgabe
herangeführt und dort an obere Sammler angeschlossen sind.
Das ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß die Ummantelung oberhalb der Einschnürung
nicht aus teurem Feuerfestmaterial, wie z.B. Schamottesteinen, ausgeführt werden
muß, sondern eine einfache Wärmeisolierung, z.B. Isolierwolle mit äußerer Blechhülle,
sein kann.
An der Unterseite der Einschnürung der Kammerwandung können zusätzliche kühlwasserführende
Rohre angeordnet sein. Der Zylindermantel der Vorkammer kann gegenüber der Kühlkammer
exzentrisch angeordnet sein.
[0010] Im folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung
erläutert; es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Vertikalschnitt durch eine Kokstrockenkühleinrichtung,
Fig. 2 eine andere Ausführung des Gegenstandes nach Fig. 1,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform,
Fig. 4 schematisch die Kokstrockenkühleinrichtung mit zugehörigem Inertgassystem.
[0011] Zu der Kokstrockenkühleinrichtung gehört ein Schacht mit einer Vorkammer 1 und einer
darunter angeordneten Kühlkammer 2. Die Vorkammer 1 besitzt am oberen Ende eine Koksaufgabe
3 sowie einen mit einer Membran 4 abgesicherten Stutzen 5 für eine nicht dargestellte
Ausblasleitung.
[0012] In der Vorkammer 1 ist ein Zylindermantel 6 angeordnet, der an Trägern 7 hängt, die
am kegelförmigen Dach 8 der Vorkammer 1 abgestützt sind. Der Zylindermantel 6 besteht
aus dicht an dicht nebeneinander angeordneten und vertikal ausgerichteten, kühlwasserführenden
Rohren 9, die jeweils oben und unten an zugeordnete Sammler 10 bzw. 11 angeschlossen
sind. Die Innenseite des Zylindermantels 6 ist mit einem Verschleißschutz 12 ausgekleidet.
Der obere Sammler 10 ist dicht unter dem Dach 8 der Vorkammer 1 angeordnet. Eine Schürze
13 überbrückt den verbliebenen Zwischenraum zwischen Sammler und Dach 8.
[0013] Der Zylindermantel 6 hat einen solchen Durchmesser, daß zwischen der Wandung 14 der
Vorkammer 1 und dem Zylindermantel 6 ein Ringraum 15 verbleibt. In vertikaler Richtung
nach unten erstreckt sich der Zylindermantel 6 bis über einen an die Vorkammer 1
angeschlossenen Inertgasabzug 16, in welchem bei der dargestellten Ausführung Kettenvorhänge
17 angeordnet sind. Im Bereich des Inertgasabzuges 16 mündet außerdem in den Ringraum
15 eine Luftzuführung 18.
[0014] Die Vorkammer 1 geht in ihrem unteren Teil mit einer Einschnürung 19 in die schachtförmige
Kühlkammer 2 über. Der untere Teil 20 der Kühlkammer 2 ist kegelförmig ausgebildet
und endet über einem Koksaustrag 21. Oberhalb des Koksaustrages verläuft um den unteren
Teil 20 der Kühlkammer 2 herum eine Ringleitung 22, von der in die Kühlkammer 2 mündende
Gasauslässe 23 ausgehen. Jeder Gasauslaß 23 weist eine verstellbare Abstellklappe
24 auf.
[0015] Auf einem den unteren Teil 20 der Kühlkammer 2 überbrückenden Träger 25 ist ein weiterer
mittiger Gasauslaß 26 angeordnet, der mit einer Haube 27 geschützt ist und der in
nicht dargestellter Weise von der Ringleitung 22 gespeist wird, wobei auch diesem
mittigen Gasauslaß 26 eine Absperrklappe zugeordnet ist. Alle Absperrklappen sind
unabhängig voneinander steuerbar.
[0016] Die dargestellte Kokstrockenkühleinrichtung arbeitet wie folgt: Der über die Koksaufgabe
3 aufgegebene heiße Koks bildet im Bereich des Zylindermantels 6 eine berührende Koksschüttung,
so daß der Koks einen Teil seiner fühlbaren Wärme direkt an den Zylindermantel 6 bzw.
an das in den Rohren 9 von unten nach oben geführte Kühlwasser abgeben kann.
[0017] Gleichzeitig wird der Ringleitung 22 über eine Inertgaszuführung 28 ein Inertgas
zugeführt, welches den in der Kühlkammer 2 befindlichen Koks durchströmt und in aufgeheiztem
Zustand in den Ringraum 15 der Vorkammer 1 gelangt. Dort gibt das heiße Inertgas einen
Teil seiner fühlbaren Wärme über die Außenseite des Zylindermantels 6 an das in den
Rohren 9 geführte Kühlwasser ab. Das Inertgas strömt dann durch den Inertgasabzug
16. Es wird anschließend gereinigt und durch Wärmetauscher geleitet (Fig. 4). Das
gereinigte und abgekühlte Gas wird im Kreislauf wieder über die Inertgaszuführung
28 zurückgeführt. Da das Inertgas auf dem Wege durch die Kühlkammer auch brennbare
Gase aus dem abkühlenden Koks aufnimmt, wird dem Inertgas kurz vor Verlassen des Ringraumes
15 über die Luftzuführung 18 Luft zugeführt, so daß die brennbaren Bestandteile verbrennen
und die Temperatur des Inertgasstromes sich erhöht.
[0018] Um eine gleichmäßige Durchströmung des Ringraums 15 zu erreichen und die Bildung
von Toträumen zu vermeiden, werden die Absperrklappen 24 der Gasauslässe 23 im unteren
Teil 20 der Kühlkammer 2 so eingestellt, daß die Kühlkammer 2 über den gesamten Querschnitt
gleichmäßig von dem kühlenden Inertgas durchströmt wird und dementsprechend das Inertgas
in gleichmäßiger Verteilung in den Ringraum 15 eintritt. Die Kettenvorhänge 17 im
Inertgasabzug 16 dienen ebenfalls der Vergleichmäßigung der Inertgasströmung, weil
sie als Staukörper wirken, die verhindern, daß Teilströme des Inertgases den Ringraum
15 auf kurzem Wege verlassen.
[0019] Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführung bezeichnen gleiche Bezugszeichen zu
Vorstehendem gleiche Teile. An den Zylindermantel 6 bzw. die Sammler 10, 11 sind zusätzliche
vom Kühlwasser durchströmte Rohre 29 angeschlossen, die sich in den Ringraum 15 erstrecken.
Das in den Rohren 29 geführte Kühlwasser wird vom Inertgas aufgeheizt. Die Rohre 29
dienen aber auch zur Vergleichmäßigung der Strömung im Ringraum 15. Dazu sind sie
über den Umfang des Zylindermantels 6 unterschiedlich verteilt angeordnet. Insbesondere
im Bereich des Inertgasabzuges 16 sind die Rohre 29 dichter angeordnet als in anderen
Bereichen. Das ist zeichnerisch im einzelnen nicht dargestellt.
[0020] Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mit Vorstehendem übereinstimmende
Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Wandung 14 der Vorkammer 1 weist ebenso
wie die Wandung der Kühlkammer 2 eine hochbelastbare Ausmauerung insbesondere aus
Verschleißsteinen und Schamottesteinen auf. Die Wandung 14 der Vorkammer 1 ist im
wesentlichen zylindrisch, sie erstreckt sich praktisch nur knapp bis über den Inertgasabzug
16. Dort geht sie in eine Einschnürung 30 über, die den Mantel 6 eng umschließt. An
der Einschnürung 30 ist der Mantel 6 auch abgestützt. Der sich über die Einschnürung
30 hinaus nach oben erstreckende Abschnitt des Mantels 6 ist von einer Wärmeisolierung
31 aus Isolierstoffen, z.B. Wolle, umgeben, die durch einen äußeren Blechmantel geschützt
ist. Die Isolierung 31 ersteckt sich bis zur Koksaufgabe. Innenseitig an der Isolierung
sind die Rohre 9 des Mantels 6 verlegt, wobei die Rohre 9 am oberen Ende des Mantels
6 mit zugeordneten Abschnitten 32 dachartig zusammengführt sind. Die Enden der Abschnitten
32 münden in den oberen Sammler 10, der unmittelbar unterhalb der Koksaufgabe 3 angeordnet
ist und diese praktisch umgibt. In diesem oberen Bereich bildet sich ein Koksschüttkegel,
der Strahlungswärme an mit Abstand benachbarte Rohre 9, insbesondere 32, abgibt.
[0021] An der unteren Seite der Einschnürung 30 der Vorkammer 1 sind ebenfalls von Kühlwasser
durchflossene Rohre 33 verlegt. Diese nehmen die Strahlungswärme auf, die von dem
sich unter dem Mantel 6 ausbildenden freien Koksschüttkegel ausgeht. Die Wärmeaufnahme
dieser Rohre 33 wird verbessert, wenn, wie bei der dargestellten Ausführung, das untere
Ende des Mantels 6 konusartig verjüngt ist, weil dann die abstrahlende Oberfläche
des Schüttkegels aus heißem Koks vergrößert wird.
[0022] An der Innenseite des Mantels 6 befindet sich ein Verschleißschutz, der bei der dargestellten
Ausführung aus schuppenartig über- und nebeneinandergesetzten Platten 36 mit Z-Profil
besteht. Die Platten sind so angeordnet, daß ihre Z-Stege 37 stufenartig übereinander
angeordnete Ablaufschrägen für den Koks in der Vorkammer 1 bilden.
[0023] In Figur 4 ist zur Verdeutlichung schematisch und vereinfacht das gesamte Inertgassystem
dargestellt. Die erfindungsgemäße Kokstrockenkühleinrichtung, bestehend aus Vorkammer
1 und unterhalb angeordneter Kühlkammer 2, ist über den Inertgasauslaß 16 mit dem
Kessel 38 verbunden, in dem das heiße Inertgas rückgekühlt wird und die gewonnene
Wärmeenergie zur Dampferzeugung zur Verfügung steht. Von dort gelangt das Inertgas
in einen Abscheider 39 und wird über das Gebläse 40 und die Leitung 41 in die Ringleitung
22 der Kühlkammer 2 im Kreislauf zurückgeführt.
[0024] Bei der Kokstrockenkühleinrichtung nach der Erfindung erfolgt die Wärmeauskopplung
in das Kühlwasser und den Inertgasstrom im Bereich hoher Temperatur des Kokses (im
Mittel bei etwa 1000°C) und ein hoher Anteil der ausgekoppelten Wärme wird über Kühlwasser
abgeführt. Dementsprechend ist die Inertgasmenge und damit der Inertgasanlagenteil
um etwa 25-30% kleiner auszubilden als bei vergleichbaren Anlagen. Hierdurch werden
sowohl die Investitionskosten als auch die Betriebskosten erheblich reduziert. Im
allgemeinen erreicht man auch eine niedrigere Temperatur des Kokses am Koksaustritt
21.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0025]
1 Vorkammer
2 Kühlkammer
3 Koksaufgabe
4 Membran
5 Stutzen
6 Zylindermantel
7 Träger
8 Dach
9 Rohre
10 Sammler
11 Sammler
12 Verschleißschutz
13 Schürze
14 Wandung
15 Ringraum
16 Inertgasabzug
17 Kettenvorhänge
18 Luftzuführung
19 Einschnürung
20 unterer Teil
21 Koksaustrag
22 Ringleitung
23 Gasauslässe
24 Absperrklappe
25 Träger
26 Gasauslaß
27 Haube
28 Inertgaszuführung
29 Rohre
30 Einschnürung
31 Isolierung
32 Abschnitt
33 Rohre
36 Platte
37 Z-Stege
38 Kessel
39 Abscheider
40 Gebläse
41 Leitung
1. Kokstrockenkühleinrichtung, bestehend aus Vorkammer (1) mit Koksaufgabe (3), unterhalb
der Vorkammer (1) angeordneter Kühlkammer (2), die in ihrem unteren Bereich (20) einen
Koksaustrag (21) und eine Inertgaszuführung (28) aufweist, sowie aus einem an die
Vorkammer (1) angeschlossenen Inertgasabzug (16), wobei im Bereich der Koksschüttung
sowie im Wege des Inertgasstromes von Kühlwasser durchströmte Rohre (9) angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorkammer (1) ein aus Rohren (9) gebildeter, vertikal ausgerichteter
und die Koksschüttung begrenzender Zylindermantel (6) angeordnet ist, der mit der
Wandung (14) der Vorkammer (1) einen Ringraum (15) als Weg für das Inertgas bildet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen für eine gleichmäßige Durchströmung des Ringraums (15) vorgesehen
sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (9) des Zylindermantels (6) senkrecht und dicht aneinanderliegend
angeordnet, sowie an untere und obere Sammler (11,10) angeschlossen und von unten
nach oben durchströmt sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außen an den Zylindermantel (6) zusätzliche von Kühlwasser durchströmte Rohre
(29) angeschlossen sind, die sich in den Ringraum (15) erstrecken.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Rohre (29) als Strömungsgleichrichter ausgebildet und insbesondere
im Bereich des Inertgasabzugs (16) dichter als in anderen Bereichen angeordnet sind
und/oder daß im Bereich des Inertgasabzugs (16) Strömungsgleichrichter in Form von
Platten, Kettenvorhängen (17) und dergleichen angeordnet sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Luftzuführung (18), die im Bereich des Inertgasabzugs (16) in den Ringraum (15)
mündet.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (14) der Vorkammer (1) im Bereich des Ringraums (15) von einer
Ausmauerung gebildet ist, die am oberen Ende des Ringraums (15) in eine den Zylindermantel
(6) eng umschließende Einschnürung (30) übergeht, daß der Zylindermantel (6) oberhalb
der Einschnürung (30) von einer bis zur Koksaufgabe (3) reichenden Isolierung (31)
umgeben ist und die kühlwasserführenden Rohre (9) des Zylindermantels (6) bis an den
Rand der Koksaufgabe (3) herangeführt und dort an obere Sammler (10) angeschlossen
sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (31) aus Isolierwolle mit äußerer Blechhülle besteht.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der Einschnürung (30) von Kühlwasser durchströmte Rohre (33)
angeordnet sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (6) exzentrisch zur Kühlkammer (2) angeordnet ist.