KIM, Ronald (Raumerstr. 52, 45144, DE)
| Patentansprüche Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens, wobei die Kohle mit einer geeigneten Pressvorrichtung in eine oder mehrere Kohlekuchenportionen gepresst und verdichtet wird, so dass man mindestens einen dichten und stückfreien Kohlekuchen erhält, der sich zur Kompaktie- rung von Kohle eignet, dadurch gekennzeichnet, dass der erhaltene Kohlekuchen mit einem nichtmechanischen, scherenergielie- fernden Medium in Kompaktate geteilt wird, so dass man Kohlekompaktate erhält, die einzeln, oder horizontal aneinandergereiht oder übereinander gestapelt oder horizontal aneinandergereiht und übereinander gestapelt oder horizontal aneinandergereiht und übereinander gestapelt in eine horizontal zu beladende Koksofenkammer zu beladen sind. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem nichtmechanischen, scherener- gieliefernden Medium um einen Laserstrahl handelt. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem nichtmechanischen, scherener- gieliefernden Medium um einen Hochdruckwasserstrahl handelt. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem nichtmechanischen, scherener- gieliefernden Medium um einen Abrasivfestkörperstrahl handelt. 5. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem nichtmechanischen, scherener- gieliefernden Medium einen Druckluftstrahl handelt. 6. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem nichtmechanischen, scherener- gieliefernden Medium um einen Stickstoffgasstrahl handelt. 7. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem nichtmechanischen, scherener- gieliefernden Medium um Ultraschall handelt. 8. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung der Kohlekompaktate durch eine Kombination der genannten nichtmechanischen Schneidverfahren erfolgt. 9. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die so hergestellten Kompaktate horizontale oder vertikale formstabilisierende Abstandshalter aus einem brennbaren Material zur Erzeugung einer Spaltgeometrie durch Verbrennen der Abstandshalter bei hohen Ofentemperaturen platziert werden. 10. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einplatzierung der Abstandshalter im An- schluss an die Teilung des Kohlekuchens mit einem nichtmechanischen, scher- energieliefernden Medium vor oder während des Beladevorgangs erfolgt. 11. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter eine Stärke von bis zu 200 mm besitzen. 12. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die so erzeugten definierten Spalte in dem fertigen Kokskuchen eine Breite von mindestens 5 mm besitzen. 13. Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltenen Kohlekompaktate in eine horizontale Koksofenkammer vom Typ „Non-Recovery" oder„Heat- Recovery" beladen werden. |
[0001] Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten aus Koks durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens, wobei der Kohlepresskuchen durch Pressverfahren nach dem Stand der Technik hergestellt wird und das Teilen des Kohlepresskuchens durch nichtmechanische, energieliefernde Medien vorgenommen wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Kohlekompaktate hergestellt, die ohne weitere platzverbrauchende Schervorrichtungen hergestellt werden können, so dass ein weiterer Transport eines gepressten Kohlekuchens zur Herstellung von Kohlekompaktaten nicht mehr erforderlich ist.
[0002] Die Beladung von Kokskammeröfen kann in vielerlei Weise erfolgen. Einige Typen von Koksofenkammern werden durch die Decke beladen, was für die Konstruktion der Ausdrückmaschinen von Vorteil ist. Die Beladung erfolgt bei diesen Ofentypen durch spezielle Belademaschinen, die auf der Koksofendecke montiert sind über Beladeöffnungen in der Koksofendecke. Das Gewicht der Belademaschinen auf der Ofendecke verursacht jedoch eine überproportionale mechanische Belastung der Ofenwände. Dies ist mit einer Verringerung der Lebensdauer der Öfen verbunden. Gleichzeitig behindern die in regelmäßigen Sequenzen operierenden Maschinen die für die Ofen- beheizung erforderlichen Arbeitsvorgänge an den Primärluftdosieröffnungen auf der Ofendecke und können somit ein erhebliches Sicherheitsrisiko für das dort tätige Personal darstellen. Darüber hinaus ist die Reinigung der Ofendecke ein nicht zu vernachlässigendes Problem.
[0003] Die meisten Koksofenkammern neuerer Ausführungsart werden deshalb durch frontal zu öffnende Koksofenkammertüren beladen, wodurch der Beladevorgang erheblich schneller, sicherer und sauberer verläuft. Zu diesem Zweck sind auf beiden frontalen Seiten der Koksofenkammer Türen vor den Öffnungen montiert, durch die die Koksofenkammer beladen und ausgedrückt werden kann.
[0004] Auf einer Seite sind typischerweise Belademaschinen und Ausdrückma- schinen installiert, die vor den Kokskammeröfen entlang der frontalen Wände gefahren werden können und zum Be- oder Entladen vor die jeweilige Koksofenkammer gefahren werden können. Auf der anderen frontalen Seite ist ein Löschwagen angeordnet, der ebenfalls vor den Kokskammeröfen entlang der frontalen Wände gefahren werden kann und der den heißen Koks nach abgeschlossenem Verkokungsprozess aufnimmt. In diesem Löschwagen wird der Koks zum Ablöschen zum Löschturm transportiert.
[0005] Eine gängige Ausführungsart für die Beladung von horizontalen Koksofenkammern beschreibt die DE 19545736 A1. Die Kohle wird dabei außerhalb des Ofens mit gleichmäßiger Höhe auf eine ebene Bodenplatte geschüttet und anschließend verdichtet, wonach der homogen verdichtete Kohlekuchen mit der Bodenplatte in die O- fenkammer geschoben wird und die Bodenplatte anschließend unter stirnseitigem Festhalten des Kohlekuchens aus der Ofenkammer zurückgezogen wird. Durch dieses Verfahren können insbesondere horizontale Koksofenkammern beladen werden, die mit einer Bodenheizung ausgestattet sind.
[0006] Bei diesem Verfahren behindert jedoch der hohe Kohleverdichtungsgrad mit Dichten bis 1200 kg/m 3 das vertikale Entweichen der darin enthaltenen Rohgase, die während der Verkokung entstehen. Ein Großteil der Rohgase verbleibt damit zunächst für einen längeren Zeitraum im Kohlekuchen und steht dem Verbrennungspro- zess zunächst nicht zur Verfügung. Dieser entweicht daher erst nach einem längeren Zeitraum durch Spalte, die sich an den Rändern des Kohlekuchens zwischen der O- fenwand und dem Kohlekuchen auf Grund von Verkokungsprozessen der Kohle bilden.
[0007] Dies verzögert den Verkokungsprozess und reduziert die Wirtschaftlichkeit, da bei diesem Verkokungsverfahren ausschließlich die Verbrennung der in der Kohle enthaltenen Rohgase die erforderliche Prozessenergie liefert. Um eine gleichmäßige Flächenbeheizung in der Brennkammer oberhalb der Kohle zu erzeugen, müssen die Rohgase vertikal homogen verteilt über der Grundfläche in die Brennkammer aufsteigen. Auch ist die Dosierung der Kohle durch das genannte Verfahren ungenau, da nicht notwendigerweise genau aufgeteilte Kohleportionen in die Koksofenkammer gegeben werden. Bei diesem Verfahren können zudem beim Beladen Kohlestückchen vor die Koksofenkammer fallen.
[0008] Aus diesem Grund gibt es im Stand der Technik Verfahren, die eine Kom- paktierung der Kohle in Form von Kohlepressblöcken oder Kohlekompaktaten vorsehen. Diese Blöcke können leichter in den Koksofen gegeben werden. Die Anordnung dieser Blöcke auf der Setzplatte erfolgt dabei in einer prozessoptimierten Ausführungsform so, dass sich zwischen diesen Kompaktaten Spalte von mehreren Zentimetern ergeben. Diese Kohlekompaktate sind dabei so dicht, dass keine oder nur äußerst wenig Kohlestückchen beim Transport der Kohleportionen verloren gehen. Die Kohlekompaktate werden durch Verpressen mit einer geeigneten Pressmaschine hergestellt, wodurch zunächst ein großer Presskuchen entsteht, aus dem mit geeigneten Schneidwerkzeugen Kohlekompaktate der gewünschten Größe bereitgestellt werden. Diese werden zur Verkokung gestapelt und mit einer Setzmaschine oder mit einer anderen geeigneten Vorrichtung in die Koksofenkammer geschoben. [0009] Ein Beispiel für das Schneiden von bereits vorhandenen Kohlepresskuchen mit mechanischen Werkzeugen gibt die DE 102009011927.2. Das Verpressen der Kohleportionen zu einem verdichteten Kohlekuchen kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, wobei die Formgebung typischerweise durch eine Pressmaschine erfolgt, die zunächst einen großen Presskuchen formt und aus dem mit geeigneten Schneidwerkzeugen Kohlekompaktate der gewünschten Größe hergestellt werden. Diese werden zur Verkokung gestapelt und mit einer Setzmaschine oder mit einer anderen Vorrichtung in die Koksofenkammer geschoben. Als Schneidwerkzeuge eignen sich beispielsweise etallblätter oder Sägeblätter. Mögliche Schneidwerkzeuge sind aber auch Drähte oder aus Metall gefertigte Stangen.
[0010] In die so erzeugte Kompaktatstruktur des Kohlekuchens werden in einer Ausführungsform Abstandshalter eingebracht, die aus einem brennbaren Material wie beispielsweise rückstandfreiem Papier bestehen und die Separierung der einzelnen Kompaktate im Ofen gewährleisten. Diese Abstandshalter verhindern das horizontale Zusammenstauchen der erzeugten Kompaktate infolge des Herausziehens der Setzplatte während des Setzvorganges und verbrennen bereits kurz nach dem Füllvorgang aufgrund der hohen Ofenraumtemperaturen von größer 1000°C. Dadurch werden die erforderlichen Spalte erzeugt, durch die die Rohgase nun vertikal in die Brennkammer oberhalb des Kohlekuchens aufsteigen und verbrennen können. Auf diese Art und Weise kann auch bei kompaktierter Einsatzkohle eine Flächenbeheizung der Charge von oben erzeugt werden, woraus sich eine hohe Ofenleistung ableitet.
[0011] Diese mechanischen Schneidwerkzeuge der genannten Lehre müssen genügend stabil sein, um eine Kompaktierung des Kohlekuchens zu erreichen, da der Kraftaufwand, der bei dem Schneiden des Kohlekuchens erforderlich ist, hoch ist. Diese müssen auch dem Abrieb widerstehen, dem die Schneidwerkzeuge über die Zeit ausgesetzt sind. Insbesondere bei Drähten oder Stangen ist dies jedoch nur bedingt der Fall. Ein weiterer Nachteil, der sich aus der Verwendung von Schneidwerkzeugen ergibt, ist die ungenaue Justierung der Schneidwerkzeuge. Diese stellen häufig Kompaktate her, die nicht genau kompaktiert sind, sondern bedingt durch das Biegeverhalten der mechanischen Scheidwerkzeuge nur innerhalb bestimmter Toleranzen in der Abmessung kompaktiert werden können. Die Schneidbreite in Kohlekompaktaten ist deshalb mit konventionellen Schneidwerkzeugen nur ungenügend einstellbar. Dadurch sind genaue Abmessungen der Kompaktate und ein zuverlässiges Ausgasen der Verkokungsgase bei einer Flächenbeheizung nicht immer möglich.
[0012] Aus diesem Grund wäre es von Vorteil, wenn ein genaues Verfahren zur Verfügung stünde, mit dem Kohlekompaktate genau, schnell und effektiv hergestellt werden können. Der Abrieb der verwendeten Schneidwerkzeuge soll gering sein und die Entwicklung von Kohlestaub soll ebenfalls möglichst vermieden werden. Die Kanalbreite im Kohlekuchen der durch das Schneiden hergestellten Kompaktate soll möglichst genau und definiert sein, um eine genaue Abmessung der Kompaktate und ein zuverlässiges Ausgasen zu gewährleisten.
[0013] Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches in einer kurzen Zeiteinheit aus einem Kohlepresskuchen Kompaktate mit einer sehr großen Genauigkeit und hohen Reproduzierbarkeit, ohne Abnutzung der Schneidgeräte, sowie mit einer geringen Emissionsentwicklung herstellt. [0014] Das Verfahren löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens, wobei unter nichtmechanischen Verfahren insbesondere eine Aufteilung durch Laserstrahlen, Hochdruckwasserstrahlen oder Sandstrahlen zu verstehen ist. [0015] Beansprucht wird insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten durch nichtmechanisches Teilen eines Kohlepresskuchens, wobei
• die Kohle mit einer geeigneten Pressvorrichtung in eine oder mehrere Kohlekuchenportionen gepresst und verdichtet wird, so dass man mindestens einen dichten und stückfreien Kohlekuchen erhält, der sich zur Kompaktierung von
Kohle eignet, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
• der erhaltene Kohlekuchen mit nichtmechanischen, scherenergieliefernden Medien in Kompaktate geteilt wird, so dass man Kohlekompaktate erhält, die einzeln oder horizontal aneinandergereiht oder übereinander gestapelt oder horizontal aneinandergereiht und übereinander gestapelt oder horizontal anei- nandergereiht und übereinander gestapelt in eine horizontal zu beladende Koksofenkammer zu beladen sind.
[0016] Bei den nichtmechanischen, scherenergieliefernden Medien handelt es sich in einer Ausführungsform der Erfindung um einen Laserstrahl. Bei den nichtmechani- sehen, scherenergieliefernden Medien handelt es sich in einer weiteren Ausführungsform um einen Hochdruckwasserstrahl. Bei den nichtmechanischen, scherenergieliefernden Medien handelt es sich in einer weiteren Ausführungsform um einen Hochdrucksandstrahl.
[0017] Zum Laserschneiden können alle Laserstrahlen verwendet werden, die sich zum Schneiden von Kohlepresskuchen eignen. Ein Beispiel für einen zum Kohleschneiden geeigneten Laserstrahl ist der C0 2 -Laser. Eine Beispiel für ein geeignetes Schneideverfahren mittels Laserstrahl gibt die DE 19537467 C1.
[0018] Zum Schneiden durch Wasserstrahlen können alle Wasserstrahlschneideverfahren eingesetzt werden, die sich zum Schneiden von Kohlepressblöcken eignen. Beispiele für geeignete Wasserstrahlschneideverfahren sind das Abrasivwas- serschneiden oder das Reinwasserschneiden. Ein Beispiel für ein geeignetes Schneideverfahren mittels Wasserstrahl gibt die US 2008/0032610 A1. Das Verfahren eignet sich zum Schneiden von Kohlepressblöcken und gestattet auch die Hinzufügung von Abrasivmaterialien in den Wasserstrahl. [0019] Zum Schneiden des Kohlekuchens mittels Abrasivfestkörperstrahlen können prinzipiell alle Verfahren eingesetzt werden, die sich zum Schneiden von Kohlekuchen eignen. Beispiele für geeignete Abrasivfestkörperstrahlverfahren sind das Trockenverfahren oder das Schlämmverfahren. Ein Beispiel für ein Sandstrahlverfahren zur Entfernung von Kohle aus felsigen Kohleminen gibt die GB 190408559. Ein Bei- spiel für einen Abrasivstrahlschneideprozess mittels Trockenverfahren gibt die EP 2123402 A1. Ein Beispiel für einen Abrasivstrahlschneideprozess mit Schlämmstrahlen gibt die DE 4430133 A1.
[0020] Bei den nichtmechanischen, scherenergieliefernden Medien kann es sich auch um einen Luftstrahl oder einen Stickstoffgasstrahl handeln. Der Luft- oder Gas- strahl kann erhitzt sein. Als nichtmechanisches, scherenergielieferndes Medium können schließlich auch Ultraschall oder sonstige Medien zur Anwendung kommen. Ultraschall kann mit speziellen Werkzeugen, die ein Schneiden mit Ultraschall erlauben, auf die Kohle aufgebracht werden. [0021] Die genannten Verfahren können einzeln angewendet werden, sie können aber auch in Kombination angewendet werden.
[0022] In einer Ausführungsform der Erfindung werden zwischen die so hergestellten Kompaktate horizontale oder vertikale formstabilisierende Abstandshalter aus ei- nem brennbaren Material zur Erzeugung einer Spaltgeometrie durch Verbrennen der Abstandshalter bei hohen Ofentemperaturen platziert. Diese verbrennen während des Verkokungsvorganges rückstandsfrei. Die Einplatzierung der Abstandshalter im An- schluss an die Teilung des Kohlekuchens mit einem nichtmechanischen, scherenergie- liefernden Medium erfolgt typischerweise vor oder während des Beladevorgangs. [0023] In einer typischen Ausführungsform besitzen die Abstandshalter eine Stärke von bis zu 200 mm. Diese verbrennen während des Verkokungsvorganges rückstandsfrei. Diese sind beispielhaft aus Papier, Pappe, Holz oder Plastik gefertigt. Die so erzeugten definierten Spalte besitzen in dem fertigen Kokskuchen eine Breite von mindestens 5 mm. [0024] In einer typischen Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von kokskammergerechten Einzelkompaktaten so betrieben, dass die erhaltenen Kohlekompaktate in eine horizontale Koksofenkammer vom Typ „Non- Recovery" oder„Heat-Recovery" beladen werden. Diese nutzen die bei der Verkokung entstehenden Verkokungsgase zur Erzeugung der Verkokungswärme. Eine Ausfüh- rungsform, in der die erhaltenen Kompaktate auch in konventionelle Öfen beladen werden, ist jedoch denkbar.
[0025] Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, dass damit aus einem Kohlepresskuchen Kohlekompaktate genau, schnell und mit großer Präzision hergestellt werden können. Durch die Verwendung eines nichtmechanischen Schneide- Werkzeuges gibt es keinen Abrieb. Die Entwicklung von Kohlestaub ist durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gering. Die hergestellten Kohlekompaktate sind genau in der Abmessung und die eingeschnittenen Kanaltiefen sind in ihren Abmessungen sehr definiert. Dadurch ist ein verbessertes Ausgasen der Verkokungsgase möglich.