WORBERG, Rainer (Fasanenweg 21, Bottrop, 46244, DE)
HEYER, Manfred (Hermannstr. 17, Herne, 44649, DE)
REICHELT, Hans-Joachim (Königsteiner Str. 69, Hattingen, 45520, DE)
KIM, Ronald (Raumerstr. 52, Essen, 45144, DE)
WORBERG, Rainer (Fasanenweg 21, Bottrop, 46244, DE)
HEYER, Manfred (Hermannstr. 17, Herne, 44649, DE)
REICHELT, Hans-Joachim (Königsteiner Str. 69, Hattingen, 45520, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von Heat- Recovery-Koksöfen, wobei • eine Anzahl von Koksofenkammern (1) zu einer Koksofenbank (2) verbunden ist, die mit mindestens einem Boiler (7) in Verbindung stehen, welcher das heiße Rauchgas (4) aus den Koksofenbänken (2) zur Erzeugung von Dampf oder erhitztem Wasser nutzt, und • der Betrieb der Koksofenkammern (1) periodisch unterbrochen wird, indem der Koks aus den Koksofenkammern (1) entfernt wird, und • im Normalbetrieb das Verkokungsgas dazu genutzt wird, durch Verbrennung mit Luft den Kokskuchen zu erhitzen, und die zur Verkokung notwendige Wärme zu liefern, so dass ein heißes Rauchgas (4) entsteht, und • die einzelnen Koksofenkammern (1) während der planmäßigen oder unplanmäßigen Unterbrechung des Betriebes mit mindestens einem fremd befeuerten Zusatzbrenner (3) warmgehalten werden, so dass auch während der Unterbrechung oder Verzögerung des Betriebes ein heißes Rauchgas (4) bereitgestellt wird, welches aus dem Rauchgas der Zusatzbrenner (3) stammt, dadurch gekennzeichnet, dass • der im Vergleich zum Normalbetrieb reduzierte Wärmestrom durch mindestens einen zusätzlichen Kompensationsbrenner (3) kompensiert wird, welcher außerhalb der Koksofenkammern liegt, so dass der oder die Boiler mit einem im Vergleich zum Normalbetrieb gleichbleibenden Wärmestrom versorgt werden. 2. Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat- Recovery"-Koksöfen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmestrom des Rauchgases (4) bei Unterbrechung oder Verzögerung des Betriebes ohne die zusätzlichen Kompensationsbrenner (3) außerhalb der Koksofenkammern (1) um bis zu 50 Prozent reduziert wird. 3. Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat- Recovery"-Koksöfen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass durch die zusätzlichen Kompensationsbrenner (3) außerhalb der Koksofenkammern (1) der Wärmestrom des Rauchgases (4) zeitlich konstant auf 100 Prozent oder nahezu 100 Prozent des Wärmestromes des Normalbetriebes zurückgeführt wird. 4. Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat- Recovery'-Koksöfen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die zusätzlichen Kompensationsbrenner (3) außerhalb der Koksofenkammern (1) mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoff betrieben werden. 5. Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat- Recovery"-Koksöfen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die zusätzlichen Kompensationsbrenner (3) außerhalb der Koksofenkammern (1) mit Erdgas betrieben werden. 6. Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat- Recovery"-Koksöfen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die zusätzlichen Kompensationsbrenner (3) außerhalb der Koksofenkammern (1 ) mit Koksofengas betrieben werden. 7. Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat- Recovery"-Koksöfen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die zusätzlichen Kompensationsbrenner (3) außerhalb der Koksofenkammern (1) mit Flüssiggas betrieben werden. 8. Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat- Recovery"-Koksöfen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmestrom des Rauchgases (4) dazu genutzt wird, durch die Boiler (7) Dampf zu erzeugen und der Dampf zum Erzeugen von elektrischem Strom (9) genutzt wird. 9. Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat- Recovery"-Koksöfen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die zusätzlichen Kompensationsbrenner (3) direkt vor dem oder den Boilern (7) angeordnet sind. 10. Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat- Recovery"-Koksöfen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Rauchgassammelleitung (6) und dem oder den Boilern (7) ein absperrbarer Notkamin (12) angeordnet ist und der oder die zusätzlichen Kompensationsbrenner (3) direkt vor dem Notkamin (12) angeordnet sind. 11. Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat- Recovery"-Koksöfen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die zusätzlichen Kompensationsbrenner (3) im Rauchgaskanal (5) zwischen Ofen (1) und Boiler (7) angeordnet sind. |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat-Recovery"-Koksöfen, welche aus dem während der Ver- kokung entstehenden Rauchgas Dampf oder erhitztes Wasser gewinnen, wobei der Betrieb der Koksofenkammern für eine bestimmte Zeit unterbrochen werden kann, so dass die Koksofenkammer keinen oder eine verminderte Menge Koks enthält, und ein unerwünschtes Auskühlen der Koksofenkammern durch Zusatzbrenner vermieden wird, die die Koksofenkammern während der Betriebsunterbrechung weiter erhitzen, wobei durch mindestens einen weiteren Kompensationsbrenner, der sich außerhalb der Koksofenkammern befindet, die reduzierte Wärmemenge in den Rauchgasen ausgeglichen wird, so dass die Boiler mit einer gleichbleibenden Wärmemenge versorgt werden.
[0002] Der Betrieb von Koksofenkammern wird zyklisch durchgeführt, was bedeu- tet, dass die Koksöfen in Zyklen beladen werden, die Kohle zur Herstellung von Koks erhitzt wird, und der fertige Koks nach der Verkokung aus der Verkokungskammer zur Verwendung ausgedrückt wird. Häufig kommt es vor, dass nach dem Ausdrücken des Kokses die Koksofenkammern nicht sofort wieder beladen werden, da entweder keine Lagerkapazitäten zur Verfügung stehen oder die Produktion an den Bedarf angepasst werden muss. Dadurch stehen die Koksofenkammern für eine gewisse Zeit leer oder sind nur mit einer verminderten Menge an Koks beladen. Ein Auskühlen der Koksofenkammern muss dabei vermieden werden, da dies die Konstruktionsmaterialien der Koksofenkammern beschädigen würde. Auch wäre ein Wiederaufheizen der Koksofenkammern energieaufwendig und daher sehr teuer. [0003] Es besteht prinzipiell die Möglichkeit, die Koksofenkammern mit fremd beheizten Brennern auszustatten, so dass die Koksofenkammern für die Zeitdauer der Betriebsunterbrechung oder -Verzögerung nicht auskühlen. Dadurch wird jedoch häufig ein Rauchgas produziert, welches eine beträchtlich niedrigere Temperatur aufweist. Dies ist problematisch, da das Rauchgas der Koksofenkammern in der Ausführungs- form„Heat-Recovery" von Koksofenkammern in sogenannten Boilern zur Produktion von Dampf oder erhitztem Wasser genutzt wird. Ist die Temperatur des Rauchgases Schwankungen unterworfen, die vom Normalbetrieb der Öfen abweichen, so können der oder die Boiler nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden. Die Kapazität der Zusatzbrenner in den Koksofenkammern ist zur weiteren Erwärmung des Rauchgases in den Rauchgaskanälen häufig nicht ausreichend. [0004] Verfahren zum Erhitzen des Rauchgases in Koksofenkammern sind im Stand der Technik bekannt. Die US 4045299 A beschreibt eine Anordnung von Koksofenkammern mit seitlichen Koksofenkammerwänden, frontalen Koksofenkammertüren, Beladeöffnungen in der Decke und einem Koksofenkammerboden, auf den der Kohlekuchen zur Verkokung beladen wird. Unterhalb des Bodens befinden sich Sekundärluftsohlen, die über Kanäle in den Seiten der Koksofenkammer mit dem Gasraum über dem Kokskuchen in Verbindung stehen. Die Sekundärluftsohlen wiederum stehen mit einer Heizkammer in Verbindung, die mit fremdbeheizten Brennern ausgerüstet ist, wodurch unverbrannte Restgase in dem Verkokungsgas vollständig ver- brannt werden können, bevor diese in den Rekuperator gegeben werden. Die Heizkammer kann bedarfsweise mit Verkokungsgas aus dem Gasraum über dem Kokskuchen versorgt werden, so dass das Rauchgas stets vollständig verbrannt wird und mit einer zur Rauchgasverbrennung geeigneten Temperatur versehen ist. Die Konstruktion ist jedoch nur für„Non-Recovery"-Koksöfen geeignet und muss kontinuierlich betrieben werden, um eine entsprechend hohe Temperatur des Rauchgases zu gewährleisten. Eine Möglichkeit, Dampf zu gewinnen und eine gleichbleibende Temperatur des Rauchgases zu gewährleisten, wird nicht beschrieben.
[0005] Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches während der Betriebsunterbrechung von Koksofenkammern ein Rauchgas mit einer gleichbleibend hohen Temperatur zur Erzeugung von Dampf oder erhitztem Wasser bereitstellt und gleichzeitig ein unerwünschtes Auskühlen der Koksofenkammern verhindert.
[0006] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch mindestens einen Kompensationsbrenner, der außerhalb der Koksofenkammer angeordnet ist, der das erhitzte Rauch- gas in den Rauchgaskanal einleitet, so dass der Wärmeenthalpieverlust, der sich durch eine planmäßige oder unplanmäßige Betriebsunterbrechung der Koksofenkammern ergibt, durch zusätzlich eingespeistes Rauchgas kompensiert werden kann. Dadurch wird in den Boilern ein Rauchgas mit einer stets gleichbleibenden Temperatur zur Verfügung gestellt, so dass die Boiler wirtschaftlich betrieben werden können. [0007] Der oder die Kompensationsbrenner können außerhalb der Koksofenkammer an beliebiger Stelle angeordnet sein. Bevorzugt sind diese jedoch vor dem Eintritt in der Nähe des Rauchgasverteilers in den Boiler angeordnet.
[0008] Beansprucht wird insbesondere ein Verfahren zur Kompensation von Rauchgasenthalpieverlusten von„Heat-Recovery"-Koksöfen, wobei • eine Anzahl von Koksofenkammern zu einer Koksofenbank verbunden ist, die mit mindestens einem Boiler in Verbindung stehen, welcher das heiße Rauchgas aus den Koksofenbänken zur Erzeugung von Dampf oder erhitztem Wasser nutzt, und
• der Betrieb der Koksofenkammern periodisch unterbrochen wird, wobei der Koks aus den Koksofenkammern entfernt wird, und
• im Normalbetrieb das Verkokungsgas dazu genutzt wird, durch Verbrennung mit Luft den Kokskuchen zu erhitzen, und die zur Verkokung notwendige Wärme zu liefern, so dass ein heißes Rauchgas entsteht, und
• die einzelnen Koksofenkammern während der planmäßigen oder unplanmäßigen Unterbrechung des Betriebes mit mindestens einem fremd befeuerten Zusatzbrenner warmgehalten werden, so dass auch während der Unterbrechung oder Verzögerung des Betriebes ein heißes Rauchgas bereitgestellt wird, welches aus dem Rauchgas der Brenner stammt, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
• der im Vergleich zum Normalbetrieb reduzierte Wärmestrom durch mindestens einen zusätzlichen Kompensationsbrenner kompensiert wird, welcher außerhalb der Koksofenkammern liegt, so dass der oder die Boiler mit einem im Vergleich zum Normalbetrieb gleichbleibenden Wärmestrom versorgt werden.
[0009] Der Wärmestrom des Rauchgases bei Unterbrechung oder Verzögerung des Betriebes wird typischerweise ohne die zusätzlichen Kompensationsbrenner im sogenannten Warmhaltebetrieb außerhalb der Koksofenkammern um bis zu 50 Prozent reduziert. Dies ist jedoch nur ein Richtwert. Dies ist dadurch bedingt, dass die Kapazität der Zusatzbrenner in den Koksofenkammern häufig nicht ausreicht, um das Rauchgas gleichbleibend hoch zu temperieren. Die Kompensationsbrenner sind in einer vorteilhaften Ausführungsform vor dem Rauchgasverteiler angeordnet, welcher sich vor dem Boiler befindet.
[0010] Je nach Ausführungsform der Kompensationsbrenner wird der Wärme- ström des Rauchgases auf 100 Prozent oder nahezu 100 Prozent des Wärmestromes des Normalbetriebes zurückgeführt. Dies erfolgt zeitlich konstant. Je nach Ausführungsform kann die Leistung des Kompensationsbrenners automatisiert in Abhängigkeit von einem Temperatursensor geregelt werden. [0011] Der oder die Kompensationsbrenner außerhalb der Koksofenkammern werden bevorzugt mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoff betrieben. Dies ist in einer bevorzugten Ausführungsform Erdgas. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es jedoch auch möglich, den oder die zusätzlichen Kompen- sationsbrenner mit Koksofengas zu betreiben. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es weiterhin möglich, den oder die zusätzlichen Kompensationsbrenner mit verdampften flüssigen Kohlenwasserstoffen oder verdampften kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffen zu betreiben. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist es auch möglich, den oder die zusätzlichen Kompensati- onsbrenner mit Flüssiggas zu betreiben. Dabei handelt es sich beispielhaft um sogenanntes LPG („Liquified Petroleum Gas'Oder„Low Pressure Gas"). Dieses kann sowohl durch Druck als auch durch erniedrigte Temperatur flüssig gehalten werden.
[0012] Der Wärmestrom oder die Enthalpie des Rauchgases wird typischerweise dazu genutzt, durch die Boiler Dampf zu erzeugen. Der Dampf wird dann zum Erzeu- gen von elektrischem Strom genutzt.
[0013] In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Kompensationsbrenner direkt vor dem oder den Boilern angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform befindet sich zwischen der Rauchgassammelleitung und dem oder den Boilern ein absperrbarer Notkamin, der eine Absperreinrichtung besitzt. Dann sind der oder die zusätzlichen Kompensationsbrenner direkt vor dem Notkamin angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform schließlich sind der oder die Kompensationsbrenner in dem Ausführungskanal für das Rauchgas zwischen den Koksöfen und dem Boiler angeordnet. Die Kompensationsbrenner können in beliebiger Zahl und in beliebiger Kombination, was die Anordnung der Kompensationsbrenner anbetrifft, vorhanden sein. [0014] Die Erfindung besitzt den Vorteil, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches während der Betriebsunterbrechung von Koksofenkammern ein Rauchgas mit einer gleichbleibend hohen Temperatur bereitstellt und gleichzeitig ein unerwünschtes Auskühlen der Koksofenkammern verhindert. Dadurch können die Boiler wirtschaftlich betrieben werden. [0015] Die Erfindung wird anhand von zwei Zeichnungen erläutert, wobei die Zeichnungen nur beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung wiedergeben.
[0016] FIG. 1 zeigt eine Anordnung von vier Koksofenkammern (1), die zu einer Koksofenbank (2) zusammengefasst sind. Diese Koksofenkammern (1) sind mit Zu- satzbrennern (3) ausgestattet. Die Koksofenkammern (1) sind nach dem Ausdrücken des Kokskuchens leer. Das heiße Rauchgas (4) wird in den Rauchgaskanal (5) geleitet, der über einen gemeinsamen Rauchgaskanal (6) schließlich in den Boiler (7) führt. Der gemeinsame Rauchgaskanal (6) kann vor dem Boiler (7) mit einem Rauchgasver- teiler (8) ausgestattet sein. Das heiße Rauchgas (4) wird in dem Boiler (7) zur Erzeugung von Dampf genutzt, welcher wiederum zur Erzeugung von Elektrizität (9) genutzt wird. Der Boiler (7) muss mit Rauchgas (4) versorgt werden, welches über die gesamte Zeit eine gleichbleibende Temperatur besitzt. Erfindungsgemäß ist an dem gemeinsamen Rauchgaskanal (6) vor dem Rauchgasverteiler (8) nun ein Kompensationsbrenner (10) angeordnet, der zusätzliches Rauchgas in den gemeinsamen Rauchgaskanal (6) einspeist. Das gekühlte (11) wird nach dem Durchströmen des Boilers (7) ausgeführt.
[0017] FIG. 2 zeigt die gleiche Anordnung von vier Koksofenkammern (1), die zu einer Koksofenbank (2) zusammengefasst sind. Das heiße Rauchgas (4) wird in den Rauchgaskanal (5) geleitet, der über einen gemeinsamen Rauchgaskanal (6) schließ- lieh in den Boiler (7) führt. Der gemeinsame Rauchgaskanal (6) ist vor dem Boiler (7) mit einem Notkamin (12) ausgestattet, der bei Betrieb der Kompensationsbrenner (10a- c) mit einer geeigneten Vorrichtung (12a) absperrbar ist. Die Kompensationsbrenner sind hier (10a) sowohl vor dem Notkamin (12) als auch direkt vor (10b) dem Boiler (7) als auch (10c) am Ausführungskanal (5) für das Abgas (11) angeordnet, der zusätzli- ches Rauchgas in den gemeinsamen Rauchgaskanal (6) einspeist. Das gekühlte Abgas (11) wird nach dem Durchströmen des Boilers (7) ausgeführt.
[0018] Bezugszeichenliste
1 Koksofenkammer
2 Koksofenbank
3 Zusatzbrenner
4 Heißes Rauchgas
5 Rauchgaskanal
6 Gemeinsamer Rauchgaskanal
7 Boiler
8 Rauchgasverteiler
9 Elektrizität
10 Ein Kompensationsbrenner
10a-c Mehrere Kompensationsbrenner
11 Ausführungskanal für das Abgas
12 Notkamin a Absperreinrichtung für den Notkamin