DE3535977A1 - Kokstrockenkuehleinrichtung - Google Patents

Description

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 in der Vorkammer ein vertikal ausgerichteter und den Koksschüttkegel begrenzender Mantel angeordnet ist, der im Bereich des Inertgasabzuges mit der Wandung der Vorkammer einen Ringraum als Weg für das Inertgas bildet und der aus von Kühlwasser durchströmten vertikalen Rohren besteht, die an obere und untere Sammler angeschlossen sind, nach Patent . . . (Patentanmeldung P 35 33 079.1).

Beim Gegenstand des Hauptpatentes besitzt die Vorkammer einen nur vergleichsweise kurzen zylindrischen Abschnitt, der in ein kegelförmiges Dach übergeht, von dem der den Ringraum begrenzende Mantel abgehängt ist. Das ist aus verschiedenen Gründen nachteilig. Da die Wandung der Vorkammer in fast allen Bereichen von dem aufgeheizten Inertgas oder auch von Strahlungswärme erreicht wird, muß sie aus einem entsprechend hitzebeständigen Material bestehen. In der Regel wird die Wandung der Vorkammer aus Schamottsteinen aufgemauert, und zwar einschließlich des kegelförmigen Daches. Da dieses kegelförmige Dach auch den den Ringraum begrenzenden Mantel trägt, muß auch für eine hinreichende Stabilität des Daches gesorgt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den konstruktiven Aufbau der Kokstrockenkühleinrichtung zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wandung der Vorkammer im Bereich des Ringraumes von einer Ausmauerung gebildet ist, die am oberen Ende des Ringraumes in eine den Mantel eng umschließende Einschnürung übergeht, und daß der Mantel sich über die Einschnürung hinaus erstreckt sowie oberhalb der Einschnürung von einer bis zur Koksaufgabe reichenden Isolierung umgeben ist. Vorzugsweise kann die Isolierung aus Isolierwolle mit äußerer Blechhülle bestehen. Damit wird nicht nur der konstruktive Aufbau verbessert, sondern es wird auch teures Material eingespart. Die hochbelastbare teuere Ausmauerung beschränkt sich auf einen im wesentlichen zylindrischen und verhältnismäßig kurzen Abschnitt. Sie ist deshalb besonders belastungsfähig und kann den daran bzw. an der Einschnürung abgestützen Mantel aus Kühlwasserrohren einschließlich der ihn umgebenden Isolierung ohne weiters tragen. Die Isolierung ist andererseits ohne weiteres als Wärmeschutz ausreichend.

Bei Kokstrockeneinrichtungen der beschriebenen Gattung wird ein wesentlicher Teil der vom heißen Koks abgegebenen Wärme nicht durch das Inertgas, sondern durch das in den Rohren des Mantels geführte Kühlwasser abgeführt. Dadurch kann die Inertgasmenge und damit der Inertgasanlagenteil verkleinert werden. Hierdurch werden sowohl die Investitions- als auch die Betriebskosten entsprechend reduziert. Die Kühlwasserrohre nehmen einerseits Strahlungswärme und andererseits Konvektionswärme auf, die sie an das Kühlwasser weitergeben, welches eine höhere Wärmekapazität besitzt als das Inertgas. Die Wärmeaufnahme durch das Kühlwasser läßt sich verbessern, wenn auch an der Unterseite der Einschnürung von Kühlwasser durchströmte Rohre angeordnet sind, die Strahlungswärme aufnehmen können.

Am oberen Ende des Mantels sollten die Rohre des Mantels bis an den Rand der Koksaufgabe herangeführt und dort an obere Sammler angeschlossen sein, damit die Strahlungswärme des frisch eingefüllten heißen Kokses von diesen Rohrabschnitten aufgenommen und an das Kühlwasser weitergegeben werden kann.

Der untere Rand des Mantels begrenzt den Koksschüttkegel, der sich in der Kühlkammer oder darüber ausbildet. Höhe und Größe des Schüttkegels können beeinflußt werden, wenn der Mantel sich am unteren Ende konusartig verjüngt. Das ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Mantel mit Abstand über der Kokskühlkammer endet, weil auf diese Weise die Ausbildung des Schüttkegels dahingehend beeinflußt werden kann, daß die Kühlflächen aus von Kühlwasser durchströmte Rohre ein Maximum an Strahlungswärme aufnehmen können.

Eine weitere Möglichkeit, den Wärmeübergang innerhalb der Kokskühleinrichtung zu beeinflussen, besteht in einer exzentrischen Anordnung von Mantel bzw. Vorkammer und Kühlkammer.

Eine praktische Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel einen mehreckigen Querschnitt aufweist und aus plattenförmigen Sektionen zusammengesetzt ist. Diese plattenförmigen Sektionen können als Rohr-/Stegkonstruktion (Flossenwand) ausgeführt sein, die sich einfach fertigen und dann zum Mantel zusammensetzen lassen.

Wie üblich, sollte der Mantel innenseitig auch einen Verschleißschutz aufweisen, der vorzugsweise aus schuppenartig über- und nebeneinandergesetzten Platten mit Z-Profil besteht, wobei die Platten so angeordnet sind, daß ihre Z-Stege eine Ablaufschräge für den Koks bilden.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Vertikalschnitt durch eine Kokstrockenkühleinrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung II-II durch den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 schematisch die Kokstrockenkühleinrichtung mit zugehörigem Inertgassystem.

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 gegebenenfalls einen nicht dargestellten, mit einer Membran abgesicherten Stutzen für eine nicht dargestellte Ausblasleitung.

In der Vorkammer 1 ist ein Mantel 6 angeordnet, der aus vertikal ausgerichteten Rohren 9 besteht, die jeweils oben und unten an zugeordnete Sammler 10 bzw. 11 angeschlossen sind. Die Innenseite des Mantels 6 ist mit einem Verschleißschutz 12 ausgekleidet.

Der Mantel 6 ist so groß, daß zwischen der Wandung 14 der Vorkammer 1 und dem Mantel 6 ein Ringraum 15 verbleibt. In vertikaler (axialer) Richtung endet der Mantel 6 mit Abstand über der Kühlkammer 2 im Bereich eines Inertgasabzuges 16. Im Bereich des Inertgasabzuges 16 kann eine nicht dargestellte Luftzuführung münden.

Die Vorkammer 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 21 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 nicht dargestellte, verstellbare Absperrklappe auf. Die Ringleitung 22 ist an eine in Fig. 3 dargestellte Inertgaszuführung angeschlossen.

Die Wandung 14 der Vorkammer 1 weist ebenso wie die Wandung der Kühlkammer 2 eine hochbelastbare Ausmauerung insbesondere aus Verschleißsteinen und Schamottsteinen auf. Die Wandung 14 der Vorkammer 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 erstreckende Abschnitt des Mantels 6 ist von einer Isolierung 31 aus Isolierstoffen, z. B. Wolle, umgeben, die durch einen äußeren Blechmantel geschützt ist. Die Isolierung 31 erstreckt 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 zusammengeführt sind. Die Enden der Abschnitte 32 münden in den oberen Sammler 10, der unmittelbar unterhalb der Koksaufgabe 3 angeordnet ist und diese praktisch umgibt.

An der unteren Seite der Einschnürung 30 der Vorkammer 1 sind ebenfalls von Kühlwasser durchflossene Rohre 33 verlegt, die die von dem sich unter dem Mantel 6 ausbildenden Koksschüttkegel ausgehende Strahlungswärme auffangen und an das Kühlwasser weitergeben. 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 Oberfläche des durch den Mantel 6 begrenzten Schüttkegels aus heißem Koks der von den Rohren 33 gebildeten Fläche vergrößert wird.

In Fig. 2 ist dargestellt, daß der Mantel 6 einen mehreckigen Querschnitt aufweist und aus plattenförmigen Sektionen 34 zusammengesetzt ist. Jede Sektion besteht aus einer Rohr-/Stegkonstruktion, die auch als Flossenwand 35 bezeichnet wird.

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.

Die dargestellte Kokstrockenkühleinrichtung arbeitet wie folgt: Über die Koksaufgabe 3 wird der Vorkammer 1 nach Maßgabe der Koksentnahme heißer Koks aufgegeben. Der aufgegebene heiße Koks bildet innerhalb des Mantels 6 einen Koksschüttkegel, so daß der heiße Koks seine fühlbare Wärme teils direkt an den Mantel bzw. das in den Rohren von unten nach oben geführte Kühlwasser, teils durch Strahlungswärme insbesondere an das in den Abschnitten 32 geführte Kühlwasser abgeben kann. Das am Mantel 6 in nicht dargestellter Weise zugeführte Kühlwasser verdampft und wird als Dampf der weiteren Verwendung zugeführt.

Gleichzeitig wird der Ringleitung 22 über die Inertgaszuführung ein Inertgas zugeführt, welches den in der Kühlkammer 2 befindlichen Koks durchströmt und in aufgeheiztem Zustand in den Ringraum 5 gelangt. Dort gibt das heiße Inertgas einen Teil seiner fühlbaren Wärme über die Außenseite des Mantels 6 an das in den Rohren 9 geführte Kühlwasser ab. Das Inertgas strömt dann durch den Inertgasabzug 16. Es wird gereinigt und durch Wärmetauscher geleitet. Das gereinigte und abgekühlte Gas wird im Kreislauf wieder zurückgeführt.

Unterhalb des konisch verjüngten Endes des Mantels 6 bildet sich ebenfalls ein Koksschüttkegel aus, dessen Strahlungswärme einerseits die Rohre 9 des Mantels 6 und andererseits die Rohre 33 unter der Einschnürung 30 aufheizt.

Nicht dargestellt ist, daß der Mantel 6 auch exzentrisch zur Kühlkammer 2 angeordnet sein kann, um die Gasverteilung und damit den Wärmeübergang zu vergleichmäßigen.

In Fig. 3 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. 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.

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 1.000°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  1 Vorkammer
   2 Kühlkammer
   3 Koksaufgabe
   6 Mantel
   9 Rohre
  10 Sammler
  11 Sammler
  12 Verschleißschutz
  14 Wandung
  15 Ringraum
  16 Inertgasabzug
  19 Einschnürung
  20 Teil
  21 Koksaustrag
  22 Ringleitung
  23 Gasauslaß
  30 Einschnürung
  31 Isolierung
  32 Abschnitt
  33 Rohre
  34 Sektion
  35 Flossenwand
  36 Platte
  37 Z-Stege
  38 Kessel
  39 Abscheider
  40 Gebläse
  41 Leitung

Claims (9)

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 (22, 23) aufweist, sowie aus einem an die Vorkammer (1) angeschlossenen Inertgasabzug (16), wobei in der Vorkammer (1) ein vertikal ausgerichteter und den Koksschüttkegel begrenzender Mantel (6) angeordnet ist, der im Bereich des Inertgasabzuges (16) mit der Wandung (14) der Vorkammer (1) einen Ringraum (15) als Weg für das Inertgas bildet und der aus von Kühlwasser durchströmten, vertikalen Rohren (9) besteht, die an obere und untere Sammler (10, 11) angeschlossen sind, nach Patent . .@. (Patentanmeldung P 35 33 079.1), 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 Mantel (6) eng umschließende Einschnürung (30) übergeht, und daß der Mantel (6) sich über die Einschnürung (30) hinaus erstreckt sowie oberhalb der Einschnürung (30) von einer bis zur Koksaufgabe (3) reichenden Isolierung (31) umgeben ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (31) aus Isolierwolle mit äußerer Blechhülle besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der Einschnürung (30) von Kühlwasser durchströmte Rohre (33) angeordnet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (9) des Mantels (6) bis an den Rand der Koksaufgabe (3) herangeführt und dort an obere Sammler (10) angeschlossen sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (6) sich am unteren Ende konusartig verjüngt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (6) mit Abstand über der Kühlkammer (2) endet.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (6) bzw. die Vorkammer (1) exzentrisch zur Kühlkammer (2) angeordnet sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (6) einen mehreckigen Querschnitt aufweist und aus plattenförmigen Sektionen (34) zusammengesetzt ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (6) innenseitig einen Verschleißschutz (12) aus schuppenartig über- und nebeneinandergesetzten Platten (36) mit Z-Profil besteht, deren Z-Stege (37) eine Ablaufschräge für den Koks bilden.