[0001] Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Vortrocknung und Vorerhitzung von Kohle für den Einsatz in Koksöfen, die zur Erzeugung von metallurgischem Koks dienen, wobei zum Erhitzen der Kohle ein inertes Gas verwendet wird, welches bei der trockenen Kühlung oder Löschung von heißem Koks mit einem weiteren primären Gas durch indirekten Wärmetausch erhitzt wurde, wobei als inertes Gas heißer Wasserdampf, welcher zur Vortrocknung und Vorerhitzung von Kohle geeignet ist, eingesetzt wird, und als Trocknungs- oder Erhitzungsschritt eine Flugstromerhitzung, eine Fließbett- erhitzung, oder eine Erhitzung der Kohle in einer Drehtrommel gewählt wird. Die Erfindung berücksichtigt gleichzeitig die verfahrenstechnische Kopplung mit einer Verbren- nungsluftvorwärmung für die Koksöfen. Die Erfindung richtet sich des Weiteren auf eine Vorrichtung zur Vorerhitzung und Trocknung von Kohle, welche aus einer Koksabkühlkammer für heißen Koks, einem primären Kühlkreislauf für ein inertes Kühlgas, einem Wärmetauscher, einem sekundären Kühlkreislauf für ein sekundäres Kühlgas, und einer Drehtrommel besteht, wobei die Drehtrommel auch durch einen Fließbettreaktor, oder einen Flugstromreaktor mit Kohlemahlvorrichtung ersetzt werden kann.

[0002] Bei der Durchführung von Verkokungsprozessen in Koksofenbatterien oder Koksofenbänken aus Koksöfen ist der Betreiber bestrebt, den Energieaufwand zur Behei- zung des Koksofens und zur Vorbereitung der Kohle für den Verkokungsprozess möglichst gering zu halten. Die Beheizung des Koksofens während des Verkokungsvorganges wird durch Verbrennung des bei der Erhitzung aus dem Kohlebesatz aufsteigendem Verkokungsgases, dem sogenannten Rohgas, ausgeführt. Diese Gase werden je nach Ausführungsart in der Koksofenkammer oder daran angrenzenden Beheizungsteilen derge- stalt verbrannt, dass die Wärme von möglichst allen Seiten an den Kokskuchen gelangen kann. Dazu wird Luft an mehreren Stellen des Ofens durch Öffnungen in die Teile der Koksofenkammern hineingesaugt, die für die Rohgasverbrennung vorgesehen sind. Diese stehen bedingt durch die Abgaseinrichtung der Koksofenanlage unter einem Unterdruck.

[0003] Ein nicht unerheblicher Teil der zur Verkokung erforderlichen Energie muss dazu aufgewendet werden, den zur Verkokung vorgesehenen Kohlekuchen auf die zur Verkokung erforderliche Temperatur zu bringen. Dieser Vorgang ist nicht zuletzt deshalb energieintensiv, weil der in der Kohle enthaltene Wasseranteil zunächst verdampft werden muss, bevor die Kohle die zur Verkokung erforderliche Temperatur erreichen kann. Dieser physikalische Vorgang kann bis zu 50 % des Energieverbrauches des gesamten Verkokungsprozesses ausmachen und vermindert die Verfahrenseffizienz erheblich.

[0004] Einige Verfahren zur Verkokung von Kohle heizen deshalb die Kohle außerhalb des Koksofens auf, bevor diese in die Koksofenkammer beladen wird. Hierzu ist viel Energie erforderlich. Eine Möglichkeit ist es, die Kohle durch das Rohgas vorzuwärmen, welches bei der Verkokung entsteht und welches zur Vortrocknung und Vorerhitzung der Kohle genutzt wird, bevor dieses zur Weiterverarbeitung abgeführt wird. Das Rohgas besitzt unmittelbar nach der Verkokung eine hohe Temperatur und kann deshalb zur Vorerhitzung der Kohle genutzt werden. Ein Beispiel hierzu gibt die DE4204578C2. [0005] Es ist weiterhin auch möglich, die Kohle mit dem heißen Abgas zu erhitzen, welches aus dem Koksofen strömt. Ein Beispiel hierzu gibt die DE3718434A1. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere für Koksöfen des Typs„Non-Recovery" oder„Heat- Recovery" an, bei denen das Verkokungsgas vollständig verbrannt wird, und somit nach der Verbrennung als Abgas zur Erhitzung von Kohle zur Verfügung steht. Diese Öfen ent- halten typischerweise einen primären und einen sekundären Heizraum zur stufenweisen Verbrennung des Verkokungsgases. Das Abgas steht in diesem Fall jedoch nach der Vorerhitzung der Kohle nicht mehr oder nur noch sehr eingeschränkt zur Wärmerückgewin- nung durch eine Dampf- und Stromerzeugungseinheit zur Verfügung.

[0006] Schließlich gibt es auch noch die Möglichkeit, die Wärme des glühenden Kok- ses zurückzugewinnen, indem der glühende Koks, welcher aus einem Koksofen entladen wird, nach der Entladung mit einem inerten Gas gelöscht und auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt wird, und dieses inerte Gas zur Vorerhitzung und Trocknung der einzusetzenden Kohle genutzt wird. Ein Beispiel hierzu gibt die DE2434827A1. Diese Schrift beschreibt ein Verfahren zur Energierückgewinnung bei Gaserzeugungsprozes- sen, wobei auch Kohleverkokungsanlagen genannt werden, zum Zweck der Trocknung oder Vorerhitzung des Einsatzstoffes, insbesondere der Feinkohle für den Kokereibetrieb, indem die Trocknung und Vorerhitzung des Einsatzstoffes mittels der Abwärme erfolgt, die beim Abkühlen der festen Rückstände des Prozesses, beispielsweise beim Trockenlöschen des Kokses in einer Kokerei in einem geschlossenen, mit einer Staubabschei- dung ausgestatteten Primär-Gaskreislauf, gewonnen wird, und in dem als Wärmetransport- und Trocknungsmedium ein Inertgas wie Stickstoff, Kohlendioxid, Rauchgas aus Koksöfen oder Rauchgas aus der Gichtgasverbrennung in einem Sekundär-Gaskreislauf mit Staubabscheidung verwendet wird. Dadurch wird die fühlbare Wärme des ausgedrückten Kokses zur Vorerhitzung von Kohle genutzt. [0007] Ein weiteres Beispiel für einen Prozess, bei dem die einzusetzende Kohle in einem einzigen Gaskreislauf direkt mit dem Gas, welches auch zur Trockenlöschung verwendet wird, vorerhitzt wird, gibt die EP0064617B1. Einen Prozess zur trockenen Ablö- schung von Kohle nach dem Stand der Technik geben die Lehren WO9109094A1 und WO8602939A1. Einen Prozess zur Vortrocknung und Vorerhitzung von Kohle nach dem Stand der Technik gibt die Lehre DE2706026A1.

[0008] Durch die Verwendung eines inerten Gases zum Löschen von Koks, bei dem der Koks auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt wird, lässt sich die Wärme des heißen Kokses mit der Möglichkeit einer Nutzung abführen, wobei diese Wärme außer zur Erzeugung von Dampf auch beispielhaft zur Vorerhitzung von Verbrennungsluft für einen „Heat-Recovery"-Koksofen oder zur Erhitzung eines weiteren Gases in einem sekundären Gaskreislauf genutzt werden kann. Das primäre Gas wird im Kreislauf geführt und von den Feststoffen gereinigt, die sich beim Löschen des Kokses in dem primären Gaskreislauf bilden. Danach erfolgt eine Wärmeübertragung in einem Wärmetauscher auf ein se- kundäres inertes Gas. Das sekundäre Gas wiederum kann dann zur Vortrocknung und Vorerhitzung von Kohle genutzt werden. Dieses wird über einen Wärmetauscher durch indirekten Wärmetausch mit dem primären Gas erhitzt.

[0009] Bei der Löschung des heißen Kokses mit einem inerten Gas und der Vorerhitzung der Kohle ergibt sich das Problem, dass der Wärmetausch effizient sein muss, um eine annehmbare Aufheizrate der Kohle zu erzielen. Die Gasströmungsgeschwindigkeit in dem primären Gaskreislauf ist bedingt durch das im Verhältnis zur Koksmenge große Gasvolumen hoch, und die Aufheizrate der Kohle bedingt durch die langsame Aufheizgeschwindigkeit der Kohle im zweiten Gaskreislauf niedrig, während gleichzeitig durch die hohe Gasgeschwindigkeit im ersten Gaskreislauf eine nur mäßige Wärmeübertragungsra- te im Wärmetauscher möglich ist. Dadurch wird fortwährend nach Möglichkeiten gesucht, die Wärmeübertragung bei der Trockenlöschung von Koks auf die einzusetzende Kohle zu verbessern.

[0010] Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Wärmeübertragung bei dem genannten Verfahren besteht darin, Wasserdampf als Wärmeüberträger für die Trockenlöschung von Koks zu verwenden. Dies bietet sich an, da Wasserdampf große Wärmemengen transportieren kann und eine im Vergleich zu anderen Gasen hohe spezifische Wärmekapazität besitzt. Diese beträgt näherungsweise c _p = 2,07 kJ * kg ^"1 * K ^"1 (400°C) und ist wesentlich höher als beispielsweise Stickstoff (c _p = 1 ,038 kJ * kg ^"1 * K ^"1 ) oder Kohlendioxid (c _p = 1 ,043 kJ * kg ^"1 * K ^" ). Dadurch ist die Effizienz bei der Wärmeübertragung von zu lö- sehendem Koks zu vorzuerhitzender Kohle entsprechend hoch. Zusätzlich besteht bei der Verwendung von Wasserdampf als Wärmeübertragungsmedium die Möglichkeit, den Wasserdampf direkt aus Wasser zu erzeugen, wenn keine geeignete Wasserdampfquelle zur Verfügung steht. [0011] Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches heißen Koks aus einer Koksofenbank oder Koksofenbatterie mit einem inerten Gas durch ein Trockenlöschverfahren auf eine niedrigere Temperatur herunterkühlt, dann das so erhitzte inerte Gas durch indirekten Wärmetausch zur Erhitzung von Wasserdampf nutzt, und den so erhitzten Wasserdampf zur Erhitzung und Trocknung von Kohle zum Einsatz als Ausgangskohle in dem Koksofen zur Erzeugung von Koks nutzt. Gleichzeitig soll es möglich sein, mit dem erhitzten inerten Gas durch indirekten Wärmeaustausch Luft vorzuwärmen, welche anschließend den Verbrennungskammern eines Koksofens vom Typ„Heat-Recovery" zugeführt wird. Koksöfen vom Typ„Heat-Recovery" besitzen häufig keine Luftvorwärmvorrichtungen und besitzen deshalb häufig Verkokungszeiten von mehr als 50 h.

[0012] Die vorliegende Erfindung mit dem vorliegenden Hauptverfahrensanspruch löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle durch Wärmetausch mit dem Kühlgas einer Kokstrockenkühlanlage, wobei eine heiße, glühende Kokscharge in eine Kokslöschvorrichtung gegeben wird, welche an einen primären Kühl- kreislauf angeschlossen ist, in welcher der Koks mit einem inerten Gas durchströmt wird, und dadurch auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt wird, und das inerte Kühlgas in einem Wärmetauscher die fühlbare Wärme durch indirekten Wärmetausch an Wasserdampf in einem zweiten, sekundären Gaskreislauf abgibt, so dass in diesem sekundären Gaskreislauf Kohle, welche zur Verkokung vorgesehen ist, mit dem Wasserdampf als se- kundärem inerten Gas vorgetrocknet und erhitzt wird, und die auf diese Weise vorerhitzte und getrocknete Kohle in eine für einen Verkokungszyklus vorgesehene Koksofenkammer gegeben werden kann, und dort in einem Verkokungszyklus unter Einleitung von Luft zu Koks verkokt wird. Bei diesem Vorgang wird die Kohle direkt mit Wasserdampf auf Temperaturen von über 100°C erhitzt. Mit diesem Verfahren ist auch eine Vorerhitzung von Verbrennungsluft möglich.

[0013] Das Verfahren kann dahingehend modifiziert werden, dass der Wärmetauscher dazu genutzt wird, Wasser zu verdampfen, und auf diese Weise Wasserdampf zu erzeugen, wenn keine geeignete Wasserdampfquelle zur Verfügung steht. Der so erzeugte Wasserdampf lässt sich durch das Verfahren ausreichend hoch erhitzen, so dass eine ausreichende Vortrocknung und Erhitzung der Einsatzkohle noch möglich ist. Eine weitere Erhitzung kann in diesem Fall auch, falls dies erforderlich ist, durch einen Dampfüberhitzer vorgenommen werden, so dass eine ausreichende Vorerhitzung der Einsatzkohle ohne Weiteres möglich ist. Der Dampf muss zur Ausführung der vorliegenden Erfindung eine genügend hohe Temperatur besitzen, damit die Kohle nicht in feuchtem Zustand zur Verkokung gegeben werden muss.

[0014] Zur Vorerhitzung der Kohle ist es von großem Vorteil, diese in eine Durchströmvorrichtung zu geben, in welcher die Kohle von dem heißen Wasserdampf ohne größeren Strömungswiderstand durchströmt wird, und welche gleichzeitig dafür sorgt, dass die Kohle von möglichst allen Seiten von dem heißen Wasserdampf durchströmt wird, ohne dass es zu einer Kondensation von Wasser kommt. Eine Kondensation von Wasser bei der Vorerhitzung von Kohle ist unerwünscht, da die Kohle nicht in feuchtem Zustand in die Koksofenkammer gegeben werden kann, ohne die erwünschte Energieeinsparung zunichte zu machen. Es hat sich in der vorliegenden Erfindung als sehr vorteil- haft erwiesen, hierzu eine Drehtrommel zu nutzen, welche Dampfdurchlassöffnungen besitzt, die eine kleinere Öffnungsquerschnittsfläche besitzen als die Stückgröße einer Kohle, welche üblicherweise zur Verkokung wiedereingesetzt wird. Dadurch kann die Kohle mit einer sehr guten Aufheizrate durch den heißen Wasserdampf vorerhitzt werden.

[0015] Es hat sich zur Ausführung der vorliegenden Erfindung weiterhin als vorteilhaft erwiesen, eine Flugstromeinrichtung zur Vorerhitzung der Kohle zu nutzen, falls eine sehr feinteilige oder gemahlene Kohle zum Einsatz kommt. Dadurch ist es möglich, zur Ausführung der Erfindung auch eine feinteilige Kohle zur Vorerhitzung zu nutzen.

[0016] Beansprucht wird insbesondere ein Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle und Vorwärmung von Luft durch Wärmetausch mit dem Kühlgas einer Kokstro- ckenkühlanlage, wobei

• ein Koksofen, welcher zur zyklischen Verkokung von Kohle geeignet ist, nach der Durchführung eines Verkokungszyklusses entladen wird, so dass man eine heiße, glühende Kokscharge erhält, und

• die heiße, glühende Kokscharge in eine Kokslöschvorrichtung gegeben wird, welche an einen primären Kühlkreislauf angeschlossen ist, in welcher der

Koks mit einem inerten Gas durchströmt wird, und dadurch auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt wird, und das inerte Kühlgas durch einen Wärmetauscher strömt, in welchem dieses die fühlbare Wärme durch indirekten Wärmetausch an ein weiteres sekundäres, inertes Gas in einem zweiten, sekundären Gaskreislauf abgibt, und in diesem sekundären Gaskreislauf Kohle, welche zur Verkokung vorgesehen ist, mit dem sekundären inerten Gas vorgetrocknet und erhitzt wird, und die auf diese Weise vorerhitzte und getrocknete Kohle in eine für einen Verkokungszyklus vorgesehene Koksofenkammer gegeben wird, und dort in einem Verkokungszyklus zu Koks verkokt wird, und

und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass

als sekundäres, inertes Gas in dem zweiten, sekundären Gaskreislauf Wasserdampf verwendet wird, durch welchen die Kohle auf eine Temperatur von über 100°C erhitzt wird.

[0017] Als geeignete Temperatur ist dabei eine Temperatur von über 100°C anzusehen, da bei dieser Temperatur der Wasserdampf nicht an der Kohle kondensiert, und die- se Temperatur bereits eine deutliche Energieeinsparung bei der Verkokung erbringt. Diese Temperatur stellt allerdings eine Untergrenze dar, da höhere Temperaturen eine wesentlich höhere Energieersparnis erbringen, und eine Erhitzung auf eine Temperatur unter 100°C aufgrund von Kondensationserscheinungen des Wasserdampfes nicht zur Verkokung von Kohle geeignet ist. Die Temperatur der Kohle wird durch Temperaturmessfühler in der Trocknungseinheit bestimmt. Zur Ausführung der folgenden Erfindung hat sich eine Temperatur der vorerhitzten und getrockneten Kohle von 120°C bis 250°C als sehr geeignet erwiesen.

[0018] Geht man von einer Koksofenanlage des Typs„Heat-Recovery" aus, so muss eine erhebliche Energie dazu aufgewendet werden, um eine Vorwärmung der eingesaug- ten Verbrennungsluft von Umgebungstemperatur auf eine Verbrennungstemperatur von näherungsweise 1150°C durchzuführen. In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Wärme in dem sekundären Gaskreislauf deshalb an die Verbrennungsluft übertragen, welche dadurch auf Temperaturen größer 100°C vorgewärmt und anschließend im vorgewärmten Zustand zur Verbrennung der Rohgase an beliebiger Stelle in den Koksofen geleitet wird. Die Luftvorwärmung kann beispielsweise in einem Luftvorwärmer erfolgen, der im Gegenstrom-, Kreuzstrom-, oder Gleichstrom betrieb operiert. Es kann auch eine Kombination aus mehreren Teilverfahren zum Einsatz kommen. [0019] Der primäre Gaskreislauf ist zur Ausführung der Erfindung geschlossen, was bedeutet, dass dieser den Koks während des Löschvorgangs geschlossen hält. Das primäre Gas zum Löschen kann beispielhaft aus einem Vorlagebehälter entnommen werden, und beliebig weiterverwendet werden. Dieses kann auch im Kreis geführt werden. Bei dem primären inerten Gas zum Trockenlöschen des Kokses kann es sich um Stickstoff, Kohlendioxid, Hochofengichtgas, Koksofengas, oder ein Edelgas handeln. Diese Gase stellen nur Beispiele dar. Bei dem inerten Gas kann es sich auch um Wasserdampf handeln, insofern dieser nicht bei Temperaturen von über 800°C eingesetzt wird. Die genannten Gase können auch im Gemisch eingesetzt werden. Der primäre Gaskreislauf kann an jeder Stelle Gebläse oder Kompressoren enthalten. Auch eine Rekuperation im primären Gaskreislauf ist möglich.

[0020] In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Kohle in einer Drehtrommel mit dem Wasserdampf vorerhitzt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine relativ grobstückige Kohle zum Einsatz kommt, die innerhalb einer kurzen Zeit auf eine zur Verkokung geeignete Temperatur erhitzt werden muss. Ein Verfahren zur Erhitzung von Kohle mit Festkörpern, in dem auch eine Drehtrommel zum Einsatz kommt, beschreibt die EP0073368A2.

[0021] In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Kohle zur Vorerhitzung vorgemahlen, und in einem Flugstromerhitzer mit dem Wasserdampf vorerhitzt. Selbstver- ständlich kann auf den Vormahlschritt verzichtet werden, wenn die Kohle bereits in zerkleinerter Form im Handel erhältlich ist, so dass die Flugstromerhitzung und Trocknung ohne Vorbehandlung durchgeführt werden kann. Die Korngröße der Kohle zur Flugstromerhitzung kann letztlich beliebig sein, solange diese zur Flugstromerhitzung geeignet ist. Ein geeignetes Verfahren zur Flugstromerhitzung von Kohle gibt die DE3730053A1. [0022] In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Kohle in einem Fließbetttrockner mit dem Wasserdampf vorerhitzt. Der Fließbetttrockner besteht typischerweise aus einem Rost, welcher mit Durchlassöffnungen für den heißen Dampf versehen ist. Die Durchlassöffnungen des Rostes in dem Fließbetttrockner haben dann eine Öffnungsquerschnittsfläche, welche kleiner ist, als die kleinste Korngröße der vorzuerhit- zenden Kohle. Wird eine größere Querschnittsfläche der Dampfdurchlassöffnungen gewählt, als die kleinste Korngröße der Kornfraktionen der eingesetzten vorzutrocknenden Kohle ist, so ist mit einem Kohleverlust zu rechnen in der Mengenordnung der Kohle, die durch das Fließbett fällt. Ein Verfahren zur Fließbetterhitzung von Kohle gibt die DE102004043687A1. [0023] Der Wasserdampf muss zur Ausführung der Erfindung eine genügend hohe Temperatur besitzen, um Kondensationserscheinungen im sekundären Gaskreislauf zu vermeiden. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Wasserdampf zur Erhitzung der Kohle eine Temperatur von 120°C bis 900°C. Niedrigere Temperaturen sind abhängig von der eingesetzten Vorrichtung meist ungeeignet, da diese zu Kondensationserscheinungen führen. Höhere Temperaturen sind jedoch jederzeit möglich, solange die eingesetzten Materialien ausreichend widerstandsfähig sind.

[0024] Der Wasserdampf zur Erhitzung der Kohle kann bei Atmosphärendruck oder auch bei erhöhtem Druck eingesetzt werden, wie er typischerweise bei der Erzeugung von Wasserdampf anfällt. Höhere Drücke sind in der Regel unerwünscht, da sie nicht den erwünschten Trocknungseffekt der Kohle herbeiführen. Eine Anwendung von höheren Drücken ist im Rahmen der Erfindung prinzipiell möglich. Es ist jedoch ebenso möglich, eine Vortrocknung und Vorerhitzung der Kohle bei einem verringerten Druck auszuführen. Dabei ist ein etwas höherer Anlagenaufwand zur Druckverringerung beispielsweise durch Vakuumpumpen erforderlich. In einer Ausführungsform der Erfindung besitzt der Dampf zum Trocknen einen verringerten Druck von 0,5 bar bis 0,9 bar gegenüber 1 ,013 bar Atmosphärendruck. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von feuchter Einsatzkohle von Vorteil, da sich durch die Anwendung von Unterdruck eine schnellere Trocknung erreichen lässt. [0025] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Wasserdampf, welcher zum Erhitzen der Kohle genutzt wird, wenigstens teilweise in einem Wasserkessel durch Erhitzen über indirekten Wärmetausch mit dem primären Gaskreislauf gewonnen. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere dann an, wenn kein Anlageteil zur Erzeugung von Wasserdampf zur Verfügung steht. Wird der Wasserdampf durch Wärme- tausch mit dem primären Gaskreislauf gewonnen, so muss dieser eine ausreichende Temperatur für die Kohleerhitzung besitzen. Dies hängt auch von der Kapazität des Wärmetauschers und somit von der Dimensionierung des primären Gaskreislaufs ab. Wird die zur Kohlevortrocknung erforderliche Temperatur des Wasserdampfes nicht erreicht, so muss ein Zwischenüberhitzer für den Dampf vor dem Kohlevorerhitzungsbehälter zwi- schengeschaltet werden. Dieser kann beliebig geheizt und betrieben werden.

[0026] Die erfindungsgemäß vorgewärmte Kohle kann aus dem Kohlevorerhitzungsbehälter direkt in die vorgesehene Koksofenkammer gegeben werden. In der Regel ist eine Lagerung der vorerhitzten Kohle sinnvoll, so dass zur Ausführung der Erfindung jederzeit ein beheizter Kohlelagerbehälter verwendet werden kann. Die vorerhitzte Kohle kann direkt weiterverwendet werden, wird jedoch bevorzugt in einem Heißkohlebunker vor dem Einsatz zwischengelagert. Dieser Heißkohlebunker ist thermisch isoliert und beheizt. Die erhitzte Kohle kann kontinuierlich oder diskontinuierlich zur Verkokung abgezogen werden. In einer geeigneten Ausführungsform erfolgt die Weiterverwendung durch Transport- leitungen, wie dies beispielhaft in der WO201 1107198A1 beschrieben wird. Vor dem Einsatz der vorerhitzten Kohle können auch noch Vorbehandlungsschritte ausgeführt werden, wie beispielsweise eine Aufmahlung der Kohle, oder eine Mischung der Kohle mit weiteren verkokbaren Komponenten wie Anthrazitkohle, Petrolkoks oder Gummireifenschnipsel. [0027] Die Kokslöschvorrichtung, welche als Kokslöschbehälter oder Kokslöschschacht geartet ist und als Kokskühleinrichtung genutzt wird, wird in einer Ausführungsart der Erfindung kontinuierlich befüllt. Es ist jedoch auch möglich, diese chargenweise im diskontinuierlichen Chargierbetrieb zu befüllen.

[0028] Der primäre und der sekundäre Gaskreislauf können an jeder Stelle Entstau- bungseinrichtungen enthalten. Dies sind in einer bevorzugten Ausführungsform Staubabscheiderzyklone oder Filter. Das primäre Gas wird bevorzugt ausschließlich zum Erhitzen des sekundären Gases, also des Wasserdampfes genutzt, kann aber seine Wärme an beliebige weitere Prozesse abgeben. Der Wärmetausch zwischen primärem und sekundärem Gas kann im Gegenstrom, in Kreuzführung oder auch in Parallelführung erfolgen. Die Erhitzung der Kohle kann einstufig oder auch mehrstufig, beispielsweise zuerst zur Trocknung und dann zur Vorerhitzung zur Verkokung, durchgeführt werden. Dabei können in allen Stufen eine Drehtrommel, eine Flugstromtrocknung, oder eine Fließbetttrocknung zum Einsatz kommen, oder auch in Kombination.

[0029] Als Kohlen, welche als Einsatzkohle zur Verkokung und Vorerhitzung oder Vortrocknung dienen, kommen alle Kohlensorten in Betracht, die sich zur Verkokung eignen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dazu genutzt werden, beispielhaft Hochofenkoks zur Reduktion von Eisenerz, Gießereikoks oder Elektrodenkoks herzustellen.

[0030] Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner bei allen verfügbaren Koksöfen eingesetzt werden. Dies können Koksöfen des Typs „Non-Recovery" oder „Heat- Recovery" sein, bei denen das Verkokungsgas durch stufenweise Verbrennung zur Beheizung verwendet wird. Dies können aber auch konventionelle Koksöfen sein, die das Verkokungsgas zur weiteren Verarbeitung auffangen. Die für das erfindungsgemäße Verfahren in Frage kommenden Koksöfen sind bevorzugt mit einer Einrichtung zur Vorwär- mung der Luft ausgestattet. Dies können„Regeneratoren" mit einem Gasaustausch oder „Rekuperatoren" ohne direkten Gasaustausch sein. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, im Anschluss an die Wärmeübertragung an die vorzuwärmende Kohle eine Übertragung von Restwärme an die Verbrennungsluft vorzunehmen. Hierzu kann ein in Strömungsrich- tung nachgeschalteter Wärmetauscher beliebigen Typs genutzt werden. Hierzu kommt beispielsweise eine Wärmeübertragung nach dem kombinierten Gleichstrom- / Gegenstromprinzip zur Anwendung. Die Verbrennungsluft wird im Anschluss an die Vorwärmung der Kohle vorteilhaft über ein Gebläse zu den Koksöfen geleitet und in die Verbrennungskammern zur Verbrennung der Rohgase eingespeist. [0031] In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt, um Hochofenkoks zur Herstellung von Roheisen zu erzeugen. Hierzu sind mittlere Verkokungstemperaturen von mehr als 1200°C sowie Verkokungszeiten von 72 Stunden (h) oder weniger erforderlich. Bei der Herunterkühlung des heißen Kokses wird die dafür vorgesehene Kühlkammer je nach Anzahl der Koksofenkammern mindestens einmal pro Stunde mit Heißkoks befüllt. Der Koks wird nach der Verkokung mit einer Temperatur von 950 bis 1150°C erhalten und auf eine Temperatur von 200°C gekühlt. Dabei erhält man eine nutzbare Prozesswärme von ca. 150 GJ/h bis 160 GJ/h (ca. 43 MW). Die Kühlkammer befindet sich in der Regel im Vergleich zur Umgebung im Überdruck. [0032] In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt, um Gießerei- oder Elektrodenkoks zu erzeugen. Hierzu sind mittlere Verkokungstemperaturen von weniger als 1200°C sowie Verkokungszeiten von 72 h oder mehr erforderlich. Bei der Herunterkühlung des heißen Kokses wird die dafür vorgesehene Kühlkammer ebenfalls je nach Anzahl der Koksofenkammern mindestens einmal pro Stunde mit Heißkoks befüllt. Gleichzeitig ist diese Verfahrensvariante durch eine Koksendtemperatur von weniger als 950°C gekennzeichnet und der Koks wird durch die Trockenkühlung auf eine Temperatur von 200°C gekühlt. Auch bei dieser Ausführungsform erhält man eine nutzbare Prozesswärme von ca. 150 GJ/h bis 160 GJ/h (ca. 43 MW). Die Kühlkammer befindet sich in der Regel im Vergleich zur Umgebung im Über- druck.

[0033] Die hierbei gewonnene Wärme kann auf verschiedene Art weiterverwendet werden. In einer Ausführungsform wird ein Teil der der gesamten Wärme von 150 GJ/h bis 160 GJ/h (43 MW) dazu verwendet, die Kohle von Umgebungstemperatur auf eine Temperatur von 240°C bis 260°C vorzuwärmen. Dies entspricht einer Wärmemenge in Höhe von 80 GJ/h bis 90 GJ/h (ca. 25 MW). Die restliche Wärme von 18 MW wird dazu genutzt, die Verbrennungsluft in einem„Heat-Recovery"-Koksofen auf ein Temperaturniveau von 140°C bis 160°C anzuheben. Durch diese Verfahrensvariante reduziert sich die erforderliche Zeit, die für die vollständige Verkokung der Kohlecharge als Nettogarungs- zeit erforderlich ist, von einem Ausgangswert von 100 % auf etwa 30 % bis 40 % der Verkokungsdauer. Dies entspricht bei Koksöfen des Typs„Heat-Recovery" einer Zurückführung der Nettogarungszeit auf eine Gesamtdauer von weniger als 30 h.

[0034] In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil der der gesamten Wärme von 150 GJ/h bis 160 GJ/h dazu verwendet, die Kohle von Umgebungstemperatur auf ein Temperaturintervall von 100°C bis 130°C vorzuwärmen. Gleichzeitig wird die Verbrennungsluft auf Temperaturen von etwa 230°C bis 240°C vorgewärmt. Durch diese Verfahrensvariante reduziert sich die Nettogarungszeit, die für die vollständige Pyrolyse der Kohlecharge erforderlich ist, von einem Ausgangswert von 100 % auf etwa 55 % bis 65 % der Verkokungsdauer. Dies entspricht bei Koksöfen des Typs„Heat-Recovery" einer Zurückführung der Nettogarungszeit auf eine Gesamtdauer von weniger als 40 h.

[0035] In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil der gesamten Wärme von 150 GJ/h bis 160 GJ/h ausschließlich zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet, wobei sich eine Luftvorwärmtemperatur von 310°C bis 330°C einstellt. Durch diese Verfahrensvariante reduziert sich die Nettogarungszeit, die für die vollständige Pyrolyse der Kohlecharge erforderlich ist, von einem Ausgangswert von 100 % auf ca. 85 % bis 95 % der Verkokungsdauer. Dies entspricht bei Koksöfen des Typs„Heat-Recovery" einer Zurückführung der Nettogarungszeit auf eine Gesamtdauer von weniger als 50 h. [0036] Beansprucht wird auch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beansprucht wird insbesondere eine Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle durch Wärmetausch mit dem Kühlgas einer Kokstrockenkühlanlage mit dem genannten Verfahren, die Vorrichtung umfassend

• eine Koksofenbank oder Koksofenbatterie, welche aus einer Aneinander- reihung von Koksöfen zur zyklischen Verkokung von Kohle besteht, und die mit den dazu notwendigen Begleiteinrichtungen zur Ausführung der zyklischen Verkokung ausgestattet ist, • eine Kokskühleinrichtung, welche die Kokscharge aus mindestens einem Verkokungszyklus aufzunehmen vermag, und welche mit einer Abzugseinrichtung zur Entnahme des inerten Kokslöschgases ausgestattet ist, welche in einen geschlossenen primären Gaskreislauf mündet, wobei der Gaskreislauf an mindestens einer Stelle einen Wärmetauscher aufweist, welcher einen indirekten Wärmetausch zu einem sekundären Gaskreislauf vornimmt,

• einen sekundären Gaskreislauf, welcher durch den Wärmetauscher über indirekten Wärmetausch mit dem primären Gaskreislauf erhitzt wird, und welcher mit einem Kohlebehälter zum Erhitzen der zur Verkokung vorgesehenen Einsatzkohle ausgestattet ist, wobei der Kohlebehälter nicht in oder an dem Wärmetauscher zur Erhitzung des sekundären Gaskreislaufes installiert ist,

• einen Kohlebehälter zum Erhitzen der zur Verkokung vorgesehenen Einsatzkohle, welcher mit mindestens einem Gaseinlassstutzen und einem Gasauslassstutzen zur Durchströmung mit dem Gas aus dem sekundären Gaskreislauf ausgestattet ist,

und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass

• es sich bei dem Kohlebehälter um eine Kohlelagervorrichtung handelt, welche mit Einlassöffnungen zur Durchströmung mit dem heissen sekundären Gas ausgestattet ist, und mit mindestens je einem Einlassstutzen und einem Auslassstutzen für das heiße Gas ausgestattet ist, wobei

• als heißes sekundäres Gas Wasserdampf zum Einsatz kommt, und der Kohlebehälter und der Sekundärkreislauf beständig gegen Wasserdampf ausgelegt sind.

[0037] Die Vorrichtung muss an jeder Stelle, an die diese mit heißem Wasserdampf in Berührung kommt, widerstandsfähig und beständig gegen den heißen Wasserdampf sein. Als Grundmaterial kommt beispielsweise Edelstahl in Frage.

[0038] In einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Kohlebehälter oder der Kohlelagervorrichtung um einen Behälter, der im Inneren mit einer Drehtrommel ausgestattet ist, die Einlassöffnungen zur Durchströmung mit dem heißen Wasserdampf als Sekundärgas besitzt. Die Einlassöffnungen als Dampfeinlassöffnungen der Drehtrommel besitzen vorteilhaft eine Öffnungsquerschnittsfläche, welche kleiner ist, als die kleinste Korngröße der in der Regel eingesetzten vorzuerhitzenden Kohle. Wird eine größere Querschnittsfläche der Dampfeinlassöffnungen gewählt, als die Korngröße der eingesetzten vorzutrocknenden Kohle ist, so ist mit einem Kohleverlust zu rechnen in der Mengenordnung der Kohle, die durch das Fließbett fällt. [0039] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Kohlebehälter oder der Kohlelagervorrichtung um einen Behälter mit einem Fließbett, welches mit Einlassöffnungen zur Durchströmung des Fließbettes mit dem heißen Wasserdampf als Sekundärgas ausgestattet ist. Das Fließbett besteht aus einem Rost zur Lagerung der Kohle, welcher von einer Seite mit Dampf durchströmt wird. Auch hier besitzen die Ein- lassöffnungen des Rostes in dem Fließbetttrockner vorteilhafterweise eine Öffnungsquerschnittsfläche, welche kleiner ist, als die kleinste Korngröße der in der Regel eingesetzten vorzuerhitzenden Kohle.

[0040] In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Kohlebehälter oder der Kohlelagervorrichtung um einen Flugstromtrockner. Ein Flugstromtrockner ist in einer typischen Ausführungsform so beschaffen, dass die vorgemahlene Kohle mit dem heißen Gas, welches in der vorliegenden Erfindung heißer Wasserdampf ist, durch eine ausreichend dimensionierte Rohrleitung pneumatisch gefördert wird, welche an der Endseite mit einer Auffangvorrichtung für die getrocknete Kohle ausgestattet ist, wobei die Trocknung während der pneumatischen Förderung vorgenommen wird. Dies ist insbe- sondere für feinteilige Kohle sinnvoll.

[0041] Schließlich ist es zur Ausführung der Erfindung auch möglich, dass der Wärmetauscher zwischen dem primären und dem sekundären Gaskreislauf zur Erzeugung von heißem Wasserdampf einen Dampfkessel zur Erzeugung von Dampf enthält. Diese Ausführungsform wird insbesondere dann gewählt, wenn keine Erzeugungseinheit für Wasserdampf an der Koksofenanlage zur Verfügung steht. Der Dampfkessel kann auch mit einem in Dampfströmungsrichtung nachgeschalteten Zwischenerhitzer ausgestattet sein.

[0042] Zur Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in der sekundären Gasleitung für Wasserdampf hinter dem Kohlebehälter mindestens ein Staubabscheider installiert sein. Dadurch lassen sich die Kohlepartikel, welche beim Vorerhitzen der Kohle durch den Wasserdampf mitgerissen werden, aus dem Wasserdampf entfernen. Zur Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auch möglich, dass sich in der primären oder sekundären Gasleitung mindestens ein Gebläse befindet, welches für einen bes- seren Gasfluß in den Gasleitungen sorgt. Dieses kann in einer oder in beiden Leitungen einfach oder mehrfach vorhanden sein.

[0043] In dem sekundären Gaskreislauf kann sich ein Wärmetauscher befinden, der Luft zur Verbrennung des Verkokungsgases in der Koksofenkammer vorwärmt, und der mit mindestens einer Rohrleitung für die Zuleitung der vorgewärmten Luft in die Koksofenkammern ausgestattet ist. Dadurch kann die Verbrennungsluft für die Koksofenkammern vorgeheizt werden. In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Wärmetauscher zum Vorerhitzen der Verbrennungsluft ein Wärmetauscher vom Typ„Regenerator" oder„Rekuperator". Dieser Wärmetauscher kann in Gegenstromver- fahren, im Gleichstromverfahren oder im Kreuzstromverfahren betrieben werden. Auch eine Installation des Wärmetauschers in dem primären Gaskreislauf ist denkbar, obwohl dies nicht die bevorzugte Ausführungsform ist.

[0044] In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher zur Vorwärmung der Luft ein„Rekuperator". Dieser erhitzt die Verbrennungsluft für die Koksofen- kammern durch indirekten Wärmetausch. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher zur Vorwärmung der Luft ein„Regenerator". Dieser kann beispielhaft mit Keramikregeneratoren ausgestattet sein. Der„Regenerator" erlaubt eine Erhitzung der Verbrennungsluft für die Koksofenkammern durch Mischung der Gase.

[0045] Die Rohrleitung für die Zuleitung der vorgewärmten Luft in die Koksofenkam- mern kann im Bereich der Koksofenkammer in eine Primär- und Sekundärluftleitung verzweigen, so dass die Primärheizräume und die Sekundärheizräume mit vorgewärmter Luft versorgbar sind. Die Rohrleitung für die Zuleitung der vorgewärmten Luft in die Koksofenkammern kann weiterhin ein Gebläse enthalten, über die die vorgewärmte Luft zu den Koksöfen geleitet wird. Dadurch lässt sich der Gasfluss in der Zuleitung für die vorge- wärmte Luft beschleunigen oder auch, falls dies erforderlich ist, unter Druck setzen.

[0046] Das erfindungsgemäße Verfahren kann an jeder Stelle im Verfahrensfluss Prozessschritte enthalten, welche zur Löschung von Koks oder zur Vorerhitzung von Kohle für die Verkokung erforderlich oder hilfreich sind. Dies ist beispielsweise ein zusätzliches Ablöschen von Koks nach dem Trockenlöschvorgang, bei dem der Koks auf seine endgültige Verarbeitungstemperatur abgekühlt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin an jeder Stelle Hilfseinrichtungen wie Speicherbehälter für Feststoffe, für Flüssigkeiten oder Dampf, Pumpen, Ventile, Heiz- oder Kühleinrichtungen, Tropfenabscheider, oder Messinstrumente für Temperaturen oder Konzentrationen von Gasbe- standteilen enthalten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere auch an jeder Stelle im Prozessfluss Entstaubungseinheiten aufweisen.

[0047] Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, durch die hohe Wärmekapazität von Wasserdampf ein effizientes Verfahren zur Trocknung und Vorerhitzung von Kohle, welche zur Verkokung von Kohle vorgesehen ist, zur Verfügung zu stellen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt den Vorteil, eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, Kohle schnell und effizient mit heißem Wasserdampf zu erhitzen, wobei eine ausreichend hohe Wärmeaustauschrate zwischen der Kohle und dem heißen Wasserdampf erreicht wird, und die fühlbare Wärme, welche beim trockenen Löschen des Kokses erhal- ten wird, zur Vorerhitzung von Kohle genutzt wird. Dadurch wird eine verbesserte Wirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens erreicht.

[0048] Die Erfindung wird durch eine Zeichnung weiter erläutert, wobei diese Zeichnung nur eine beispielhafte Ausführungsform darstellt und nicht auf diese beschränkt ist.

[0049] FIG.1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Koksofen (1) mit einer Koksofenkammer (2), in dem Kohle (3) zyklisch zu Koks (4) verkokt wird. Der Koks (4) wird über einen Kokslöschwagen (5) entladen und in eine Kokslöschvorrichtung (6) gegeben, die hier als Kokslöschschacht geartet ist. Der Kokslöschschacht kann über dafür vorgesehene Klappen, welche zum Beladen (6a) und Entladen (6b) dienen, beladen und entladen werden. Der Kokslöschschacht (6) wird mit einem inerten Gas (7) durch- strömt, welches hier Stickstoff (7,N ₂ ) aus einem Vorlagebehälter (8) ist. Durch das Durchströmen mit dem kühlen Stickstoff (7) wird der Koks (4a) auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt, so dass der Koks (4a) weiterverarbeitet werden kann, oder mit einem geringeren Aufwand auf die Weiterverarbeitungstemperatur heruntergekühlt und abgelöscht werden kann. Bei dem Durchströmen mit Stickstoff (7) heizt sich dieser durch den heißen Koks (4a) auf, worauf dieser nach der Entstaubung durch eine Entstaubungseinheit (7a) einen Wärmetauscher (9) durchströmt. Dabei gibt dieser seine Wärme durch indirekten Wärmetausch an Wasserdampf (10,H ₂ O) ab. Dies erfolgt hier im Gegenstrom, kann jedoch ebenso im Parallelstrom erfolgen. Der Wasserdampf (10) wird in einer Wasserdamp- ferzeugungseinheit (11) erzeugt, und mit etwa 150°C durch den Wärmetauscher (9) gelei- tet. Dabei heizt sich dieser auf etwa 400°C auf. Der heiße Wasserdampf (10) durchströmt eine Drehtrommel (12), die mit Kohle (3a) beschickt ist. Durch das Durchströmen mit dem heißen Wasserdampf (10) heizt sich die Kohle (3a) auf eine Temperatur von über 200°C auf. Die Temperatur der vorgeheizten Kohle (3a) hängt von der Durchströmungsdauer des Dampfes (10) ab, die zur Vorheizung einer Kohlecharge (3a) gewählt wird. Nach der Durchströmung der Drehtrommel (12) mit der Kohle wird der Wasserdampf (10) in einer Entstaubungseinheit (10a) entstaubt. Sowohl der Stickstoff (7) als auch der Wasserdampf (10) werden nach dem Löschen des Kokses (4) beziehungsweise dem Vorheizen der Kohle (3a) in einen Anlagenteil (13) zur Rückgewinnung der Wärme gegeben. Dabei wird über einen gewöhnlichen Turbinen-Generatorprozess (13a) Strom gewonnen. Das gekühlte und entstaubte Abgas (13b) wird ausgeführt. Die vorerhitzte Kohle (3b) wird in einen Heißkohlebunker (14) für vorerhitzte Kohle (3b) gegeben.

[0050] Bezugszeichenliste

1 Koksofen

2 Koksofenkammer

3 Kohle

3a Kohle in der Drehtrommel

3b Vorerhitzte Kohle in Drehtrommel

4 Koks

4a Zu löschender Koks

5 Kokslöschwagen

6 Kokslöschschacht

6a Beladeklappe für Kokslöschschacht

6b Entladeklappe für Kokslöschschacht

7 Stickstoffleitung

7a Entstaubungseinheit

8 Stickstoffvorratsbehälter

9 Wärmetauscher

10 Wasserdampf

10a Entstaubungseinheit

11 Wasserkessel

12 Drehtrommel

13 Abgasreinigungs- und Abgaswärmerückgewinnungsanlage

13a Generator

13b Abgaskamin

14 Heißkohlebunker als Kohlespeicherbehälter