Beschreibung:

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Koks bei minimierten NOx-Emissionen sowie entsprechende Verwendungen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.

HINTERGRUND

Der Bedarf an Koksöfen ist weltweit nach wie vor hoch und wird auch für die Zukunft als weiterhin hoch eingeschätzt, wie z.B. in der folgenden Veröffentlichung beschrieben: K. WESSI EPE et al. : Optimization of Combustion and Reduction of NOx-Formation at Coke Chambers.... COKE MAKING INTERNATIONAL; 9, 2; 42-53; VERLAG STAHLEISEN MBH; 1997. Jedes Jahr werden auch heute noch, trotz immer strengerer Umweltkriterien, mehrere hundert Koksöfen neu gebaut und in Betrieb genommen. Die Anzahl jährlich neu gebauter Koksöfen liegt schätzungsweise sogar bei weit über 1000 Stück allein in Asien. Gleichwohl ist mittlerweile nicht nur unter Ingenieuren, sondern auch innerhalb der Gesellschaft gut bekannt, dass die Energiegewinnung mittels Koksöfen nicht sonderlich umweltfreundlich ist. An den Bau von neuen Koksöfen, oder auch an den Betrieb bestehender Koksöfen, werden daher von vielen Seiten zunehmend strengere Anforderungen bezüglich minimierter Emissionen gestellt, insbesondere bezüglich Stickoxiden (NOx). In diesem Zusammenhang gibt es zahlreiche Bemühungen, die Effizienz der Verkokung zu verbessern. Die Planung und der Bau von Koksöfen müssen vor langem Zeithorizont durchgeführt werden. Insbesondere in Hinblick auf die gewünschte lange Betriebsdauer bzw. Lebensdauer eines Koksofens ist es wichtig zu wissen, welche umwelttechnischen Verbesserungen sich in den nächsten Jahren bei Koksöfen realisieren lassen. Eine gezielte Verfolgung einzelner Optimierungsmaßnahmen ist jedoch in Hinblick auf die prozesstechnische und konstruktive Komplexität von Koksöfen nicht trivial; vielmehr müssen einzelne Optimierungsmaßnahmen relativiert werden und in einem Gesamtkonzept bei zahlreichen Interdependenzen gegeneinander aufgewogen werden.

Auf Fachkongressen und in Fachzeitschriften wird in den letzten Jahren verstärkt kommuniziert, dass bei den lokalen Umweltbehörden der jeweiligen Länder sowie auf Kundenseite sehr viel strengere Anforderungen hinsichtlich reduzierter Umweltbelastungen durch Rauchgasemissionen bereits gestellt werden oder in naher Zukunft zu erwarten sind. Bezüglich dieser Rauchgasemissionen hat sich die thermische NO _c -Bildung in den vertikalen, rauchgasführenden Heizzügen von Koksöfen als eine der Hauptursachen erwiesen.

Als im Jahr 2018 zulässiger oder in bestehenden Anlagen noch tolerierter Emissions- Grenzwert lässt sich insbesondere für europäische Territorien nennen: 500mg/Nm ³ , entsprechend ca. 250ppm bei 5% Sauerstoff 02. Dieser Grenzwert gilt jedoch schon seit vielen Jahren und wird möglicherweise in naher Zukunft in vielen Ländern weiter herabgesetzt. Interesse besteht daher an einer signifikanten Unterschreitung dieses Grenzwerts mittels technischer Maßnahmen in möglichst naher Zukunft.

Stickoxide werden insbesondere durch das speziell bei der Verbrennung von Koksofengas erzeugte Rauchgas freigesetzt, insbesondere ab einer Düsensteintemperatur (also einer Temperatur im abgasführenden Heizkanal am Boden) von ca. 1.250°C; hierbei wird von der so genannten thermischen NOx-Bildung gesprochen. Die thermische NOx-Bildung wird mit weiter ansteigenden Temperaturen exponentiell weiter begünstigt bzw. angefacht, so dass die Emission von Stickoxiden stark durch die thermischen Betriebsbedingungen des Koksofens im jeweiligen Lastzustand bestimmt wird. Es ist demnach auch hinreichend bekannt, dass insbesondere in den vertikalen, rauchgasführenden Heizzügen des Koksofens durch Einstellen bzw. Regeln eines bestimmten Temperaturregimes Einfluss auf die NOx- Emission genommen werden kann. Ein Ofenbetreiber ist also bemüht bzw. wird durch umwelttechnische Vorgaben dazu gezwungen, die Temperatur im abgasführenden Heizkanal möglichst niedrig zu halten, insbesondere nicht über 1.250°C ansteigen zu lassen. Gleichwohl haben sich in der Anlagenpraxis weltweit deutlich höhere Prozesstemperaturen im Bereich von 1.250 bis 1.320°C etabliert, als Kompromiss für einen nicht nur ökologischen, sondern auch ökonomischen Anlagenbetrieb.

Eine hinsichtlich NOx-Emissionen optimierte Anlagenfahrweise muss also auf ein abgesenktes (vergleichsweise niedriges) Temperaturniveau im Heizzug abgestimmt werden. Dies ist jedoch mit dem Absinken der Verkokungsleistung und damit zwangsläufig mit einem Verlust an Koksproduktion verbunden. Beispiel: Anstelle 100 Öfen müssen bei einer höheren zulässigen Betriebstemperatur nur ca. 95 bis 98 Öfen gebaut werden, entsprechend einer apparativen Einsparung von 2 bis 5 Prozent (geringeres Investitionsvolumen, bis zu 5% weniger Anlagenkosten, z.B. in Bezug auf ein Investitionsvolumen von 100 bis 800 Mio. Euro).

Zum Senken der NOx-Emission wird aufgrund dieser unwirtschaftlichen Leistungsverluste nur sehr ungern versucht, während der Verkokung ein abgesenktes Temperaturniveau dauerhaft einzuhalten bzw. lokale Temperaturspitzen in den Heizzügen zu vermeiden. Vielmehr wird, solange es rechtlich zulässig bleibt, in Kauf genommen, dass die NOx-Emissionen nachteilig hoch bleiben. Der Ofenbetreiber weiß jedoch: Wenn es möglich wäre, bei vergleichsweise moderater, abgesenkter Temperatur den Wärmeenergieeintrag konstant hoch zu halten, so wirkt sich dies bei vergleichbarem Output positiv hinsichtlich möglichst geringer NOx-Emissionen aus.

Koksöfen können insbesondere bezüglich der Ausdrückrichtung des Kokses in Vertikalkammeröfen und Horizontalkammeröfen unterteilt werden. Bei Horizontalkammeröfen erfolgt das Verkoken chargenweise: Nach dem Verkoken wird der Koks in horizontaler Richtung ausgedrückt (Batch- Betrieb). Im Gegensatz dazu wird die Kohle in Vertikalkammeröfen kontinuierlich in vertikaler Richtung zu- und abgeführt (Conti-Betrieb). Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Horizontalkammeröfen. Koksöfen werden wahlweise durch ein aus Hochofengicht- und Koksofengas erzeugtes Mischgas oder durch pures Koksofengas beheizt (Koksofengas-Beheizung üblicherweise in weniger als 10% der jährlichen Betriebsdauer). Auf Grund der hohen Anteile an Wasserstoff und Kohlenmonoxid und der daraus resultierenden hohen Flammentemperatur ist vor allem das durch Koksofengasverbrennung erzeugte Rauchgas mit hohen NOx-Anteilen belastet. Auch deshalb zielten viele der bisherigen Maßnahmen vornehmlich auf die Minderung von NOx-Emissionen speziell bei Koksofengasbeheizung ab. Im Folgenden wird eine tabellarische Übersicht über die Elementenverteilung (in Vol.%) der jeweiligen Gasart wiedergegeben, wobei diese Angabe auf Mittelwerten beruhen, die über mehrere Jahre ermittelt wurden, insbesondere von den Inhabern des geistigen Eigentums der vorliegenden Erfindung:

Spurenelemente in allen drei Gasarten: z.B. Ammoniak, Edelgase; Hochofengase entstehen während Eisenerzschmelzvorgängen in Hochöfen und werden auch als „niederkalorige“ Gase bezeichnet, da sie typischer Weise nur geringe Wärmeinhalte aufweisen (untere Heizwerte zwischen 2.700 und 3.800 kJ/Nm3). Hochofengase sind vergleichsweise kostengünstig. Koksofengase werden während des Verkokungsprozesses in Koksöfen erzeugt und weisen hohe Wärmeinhalte auf (untere Heizwerte zwischen 15.900 und 19.500 KJ/Nm3). Sie werden daher auch als “Starkgase“ bezeichnet. Koksofengase sind vergleichsweise teuer.

Aus ökonomischen Gründen werden beide Gasarten in der Praxis üblicherweise so verwendet, dass sie vorab im Verhältnis 87 bis 97 Vol.-% Hochofengas zu 3 bis 13% Koksofengas gemischt und zur Verbrennung den Koksöfen zugeführt werden. Dieses Mischgas wird üblicherweise zu mehr als 90% des Jahres als Beheizungsgas in den Koksöfen verwendet. Sonstige Gasarten, die gelegentlich als alternative Komponenten zu den Ausgangsgasarten (Hochofengas, Koksofengas) hinzugemischt werden (das entstehende Gasgemisch wird üblicherweise als„Koksofen-Mischgas“ bezeichnet), sind unter dem Begriff „Konvertergas“ oder „Generatorgas“ bekannt. „Konvertergase“ stammen zumeist aus der stahlerzeugenden Industrie.„Generatorgase“ werden in vielen Industriezweigen, zumeist in kohleverarbeitenden Prozessen generiert. Die vorliegende Erfindung betrifft vornehmlich die Verwendung von Mischgasen im engeren Sinne, also Mischgas ohne vordefinierten Anteil von„Konvertergas“ oder„Generatorgas“.

Unter Bezugnahme auf die obige Tabelle wird Wasserstoff als diejenige Komponente eingeschätzt, deren Verbrennung mit der höchsten lokalen Flammentemperatur und damit mit der höchsten thermischen Stickoxidbildung verbunden ist. Koksofengas weist einen beträchtlich größeren Wasserstoffanteil als Hochofengas auf. Daher verursacht die Koksofengasbeheizung hinsichtlich Emissionsgrenzwerten besonders große Schwierigkeiten im Anlagenbetrieb.

Erwähnenswert ist, dass es auch Kokereianlagen mit so genannten„Starkgasöfen“ gibt, die insbesondere aufgrund isolierter geografischer Lage nicht mit einem Hochofen verbunden sein können, und die zur Beheizung zu 100% der Betriebsdauer das in den Koksöfen während der Kohlepyrolyse selbst erzeugte Gas nutzen (müssen), wobei das Gas üblicher Weise nach entsprechender Entfernung von Verunreinigungen oder Wertstoffen in einer so genannten Nebengewinnungsanlage zu den Öfen zurückgeführt wird. Diese Öfen sind jedoch nicht für die standardmäßige „Mischgasbeheizung“ konzipiert.

Die Ofenkammern der zuvor beschriebenen Koksöfen weisen üblicherweise (Situation im Jahr 2018) eine Höhe im Bereich von 4 bis 8.5m auf, wobei die bevorzugte Höhe der Ofenkammern bzw. Heizkanäle auch durch die Betriebsweise vorgegeben wird. Die Höhe hat Einfluss auf die sich im Heizkanal einstellende Druckdifferenz. Ist eine große Druckdifferenz erforderlich, so muss eine große Höhe gewählt werden. Es ist anzunehmen, dass die Temperatur über die gesamte Höhe der Ofenkammer möglichst konstant gehalten werden sollte, denn nur dann dürfte es möglich sein, einen effizienten Betriebszustand einzustellen, ohne zu starken Anstieg der NOx-Emissionen. Das Temperaturgefälle soll möglichst deutlich kleiner als 40K bzw. 40°C sein, insbesondere bei einer Temperatur in der Ofenkammer im Bereich von 1.000 bis 1.100°C. Ein derart kleines Temperaturgefälle begünstigt auch eine optimale Koksqualität. Ein Temperaturmaximum deutlich über der Durchschnittstemperatur würde die thermische NOx-Bildung fördern. Ein Koksofen kann wohl dann bei einem besonders optimalen Kompromiss aus hohem Output und niedrigen NOx-Emissionen betrieben werden, wenn die Temperaturverteilung sehr homogen ist und wenn die Temperatur dabei in der gesamten Ofenkammer knapp unterhalb derjenigen Temperatur bleibt, ab welcher die thermische NOx-Bildung erfolgt oder exponentiell stark angefacht wird.

Design-Variationen sind im Koksofenbau mit großem Aufwand verbunden. Die Effekte einzelner Optimierungs-Maßnahmen müssen möglichst kosteneffizient vorhersehbar sein, bevor die Maßnahmen beim Ofenbau umgesetzt werden können. Die Simulation von Betriebszuständen ist ein nützliches Werkzeug, um die Effekte einzelner Optimierungs-Maßnahmen besser einschätzen zu können. Ein Koksofen ist jedoch eine vergleichsweise komplexe Anlage, so dass auch rein computergestützte Simulationen mit entsprechendem Aufwand einhergehen. Beispielsweise kann eine neue Konstruktion mit einer neuen Art und Weise einer Gasführung einen Rechenaufwand (selbst bei den technologischen Möglichkeiten im Jahre 2018) von mehreren Wochen je Berechnung bedeuten, so dass auch bei rein elektronischen/computergestützten Simulationen ein Arbeitsaufwand von mehreren Jahren (bei z.B. über 100 erforderlichen Variationen) entstehen mag. Nicht nur eine Erprobung von neuen Maßnahmen im technischen Maßstab am fertiggestellten Koksofen muss daher unter eingeschränkten Möglichkeiten durchgeführt werden, sondern auch eine einfache konstruktive Maßnahme muss allein aus Kostengründen zunächst unter zahlreichen Aspekten überprüft werden, bevor diese Maßnahme durch Simulationen näher untersucht werden kann. Dies führt dazu, dass konstruktive Variationen an bestehenden Ofen-Designs eher nur auf sehr moderate, konservative Weise angeregt, überprüft und experimentell verifiziert werden.

Bisher direkt am Koksofen bzw. an dessen konstruktivem Aufbau erprobte Maßnahmen, die auch bei leistungsoptimierter Betriebsart effektiv sein sollen, sind üblicherweise die interne druckdifferenzgetriebene bzw. durch Temperatur- und Dichteunterschiede getriebene Rauchgasrückführung aus dem abwärts in den aufwärts durchströmten Heizzug (interne Kreislaufführung eines Teilvolumenstroms des Rauchgases, so genannter Kreisstrom), und/oder die Stufung der Verbrennungsluft, also das Einleiten von Verbrennungsgas aus Trennwänden bzw. Binderwänden in unterschiedlichen Höhenpositionen hinein in die Heizzüge. Das Stufen der Verbrennungsluft erfolgt dabei insbesondere in Hinblick auf folgende Kriterien: die maximale

Gassammelraumtemperatur in der benachbarten Ofenkammer oberhalb der Kohlecharge muss/sollte z.B. kleiner 820°C sein; die Deckenoberflächentemperatur muss z.B. möglichst kleiner gleich 65°C sein; die Ofenkammerwandinnentemperaturdifferenz muss z.B. kleiner gleich 40K sein, insbesondere zwischen den Höhenpositionen 500mm oberhalb der Ofensohle/Brennerebene und 500mm unterhalb der Ofenkammeroberkante.

Eine Kreisstromführung (teilweise an nur einem Ende des Heizkanals oder vollumfänglich im Kreis) wird dabei üblicherweise in so genannten Zwillingsheizzügen realisiert. Paarweise nebeneinander angeordnete Heizzüge bzw. Heizkanäle, insbesondere in vertikaler Ausrichtung, werden aneinander gekoppelt, indem das Gas aus dem beflammten Heizkanal in den nicht beflammten Heizkanal zurückgeführt wird, sei es nur an einem oberen/unteren Umkehrpunkt, oder sei es sowohl oben als auch unten. Bei einem Horizontalkammerofen können in Ausdrückrichtung gesehen in Reihe nebeneinander ca. 24 bis 48 Heizkanäle vorgesehen sein, also ca. 12 bis 24 Zwillingspaare. Ein optional realisierbarer Kreisstrom kann sich dabei aufgrund der Druckdifferenzen autonom ausbilden, also allein aufgrund von Temperatur- und Dichteunterschieden in den beiden jeweiligen Zwillingsheizzügen, also ohne zusätzliche aktive strömungstechnische Regelung oder Unterstützung. Anders ausgedrückt: Konstruktive Design-Variationen sind auch durch das sensible (thermische) Gleichgewicht eingeschränkt, welches mittels Druckdifferenzen realisiert werden muss.

Das Optimieren einer Kreisstromführung insbesondere auch zwecks homogener Wärmeverteilung begann schon in den 1920er Jahren im industriellen Maßstab. Seit den 1970er Jahren wurden auch die Einflüsse der Kreisstromführung auf NOx-Emissionen eingehender/systematischer untersucht.

In paarweisen Heizkanälen (Zwillingsheizzügen) muss die mittlere Düsenstein- Temperatur kontrolliert bzw. limitiert werden, und muss insbesondere durch Absenken der lokalen Flammentemperatur (bei Starkgasbeheizung über 2000°C, bei Mischgasbeheizung unter 2000°C) auf einem moderaten Niveau gehalten werden (z.B. bei einer Düsenstein-Temperatur von 1240 bis 1300°C). Effekt: Kontrolle der NOx- Emissionen. Die Flammentemperatur bei Mischgasbeheizung liegt dabei z.B. in einem Bereich von 1.500 bis 1.700°C, insbesondere bei etwa 1.600°C.

Beispielsweise kann die folgende Anordnung (Höhenposition) eines unteren Durchlasses zwischen paarweisen Heizkanälen genannt werden: zwischen 0mm (also direkt auf dem Niveau der Brennerebene) bis 300mm oberhalb der Brennerebene. Dabei wird die Querschnittsfläche des Durchlasses üblicherweise durch eine Lagenhöhe (bzw. Breite der Lage) von ca. 1 10mm bis 150mm vorgegeben. Der untere Durchlass kann bei Bedarf in der Anordnung am Boden mittels einer Rolle verschlossen werden, welche auf der Brennerebene vor den Durchlass gerollt werden kann. Vorteilhafterweise wird der Durchlass mittels einer Aussparung in einer Wandlage realisiert (Lücke bzw. fehlender Stein). Sofern in der vorliegenden Beschreibung von einem einzigen Durchlass die Rede ist, kann auch ein Paar von Durchlässen gemeint sein, welche paarweise in derselben Höhenposition angeordnet sind.

Als Brennerebene ist dabei das Höhenniveau zu verstehen, auf welchem die

Einmündung der Einlässe in den Heizzug konstruktiv vorgesehen ist, und ausgehend von welchem Höhenniveau optional durch verlängerte Einlass-Düsen eine Höhenvariation in gewissen Grenzen realisierbar ist, insbesondere bis 1.000mm oberhalb der Brennerebene. Davon abgegrenzt werden können Ofen-Typen, welche als Stufengas-Öfen bezeichnet werden, und bei welchen wenigstens ein Einlass erst in einer Höhe deutlich über 1.000mm oberhalb der Brennerebene vorgesehen ist.

Die Höhenposition eines unteren Durchlasses oder eines Paars von unteren

Durchlässen kann dabei auch bis zu einer Höhe von 1.000mm oberhalb der Brennerebene angeordnet sein.

Die Höhenposition eines unteren Durchlasses oder eines Paars von unteren

Durchlässen kann dabei auch unterhalb der Brennerebene angeordnet sein, insbesondere bis zu 500mm unterhalb der Brennerebene.

Ein üblicherweise zurück in den beflammten Heizkanal geführter Teilvolumenstrom des Rauchgases beträgt bei Starkgasbeheizung z.B. 30 bis 45% des gesamten im aufwärts durchströmten Heizkanal erzeugten Rauchgasvolumens. Ein Beispiel für diese Anordnung von Zwillingsheizzügen mit Kreisstrom ist das so genannte Combiflame- Beheizungssystem, welches sich seit Ende der 80er Jahre etabliert hat. Dabei erfolgt eine Kombination von Luftstufung und Kreisstromführung. Zuvor bis Mitte der 1980er Jahre erfolgte entweder nur eine Luftstufung (Otto-System) oder nur eine Kreisstromführung (Koppers-System).

Wie zuvor angedeutet, kann auch eine Stufung der Verbrennung erfolgen, indem Gas bzw. Luft über wenigstens einen Stufenluftkanal in wenigstens einer Höhenposition über der Brennerebene (Boden) in den jeweiligen Heizzug geleitet wird, bzw. entsprechendes Abgas ausgeleitet wird. Die gestufte Verbrennung ist mit der Kreisstromführung kombinierbar.

Werden speziell die Maßnahmen direkt am Koksofen betrachtet, also Maßnahmen zum wärmetechnischen Optimieren insbesondere durch eine optimierte Art und Weise der Medienführung, so ist der konstruktive Aufbau des Koksofens und damit einher gehend auch die Stabilität des Koksofens von großer Relevanz, insbesondere der konstruktive Aufbau der einzelnen Wände einer jeweiligen Ofenkammer und des jeweiligen Heizzuges (Läuferwände, Trennwände). Kleine Maßnahmen am konstruktiven Aufbau können große Effekte auf das Temperaturgleichgewicht und den Verkokungsprozess haben. Jede Maßnahme hat jedoch auch gegebenenfalls sehr nachteilige, zu vermeidende Nebeneffekte, z.B. auf die Statik der Heizwände, auf den Strömungswiderstand, oder die sich letztendlich einstellenden Strömungsgeschwindigkeiten und Temperaturprofile. Es ist daher zu erwarten, dass Änderungen an dem im Folgenden näher beschriebenen Aufbau nur in einem engen Toleranzbereich durchgeführt werden können. Insbesondere steht der Fachmann dabei auch vor der Aufgabe, durch neue Maßnahmen keine Schwächung des Heizwandverbundes zu riskieren. Denn auf jede Wand können je nach Betriebszustand hohe Lateralkräfte wirken. Beispielsweise entsteht nach etwa 75% der Garungszeit ein hoher lateraler Innendruck (Treibdruck der Kohlecharge) insbesondere auf Läuferwände mit einem Druckmaximum in einer Höhe von ca. 1 m über der Brennerebene, welcher Treibdruck sogar dazu führen kann, dass sich Fugen im Mauerwerk der Trennwand zur Ofenkammer aufweiten, möglicherweise auch mit dem Effekt, dass ungewünschte Bypass-Strömungen (in Verbindung mit Koksofengasübertritten und der damit einhergehenden CO-Bildung) zwischen einzelnen Heizzügen und (benachbarten) Ofenkammern entstehen. Auch das Gleichgewicht des Gasgemisches wird dadurch gestört; insbesondere steht für zusätzliche im Heizkanal zu verbrennenden Gasmengen nur eine unzureichend hohe Luftmenge zur Verfügung. Auch führen unterschiedliche Befüllungszeitpunkte, beispielsweise jeweils versetzt um mehrere Stunden, bei den benachbarten Ofenkammern zu unterschiedlichen Lateralkräften in den jeweiligen Wänden. Die Stabilität des Ofens hat daher auch bei den zuvor geschilderten erforderlichen Maßnahmen zur Reduktion der Emissionen eine hohe Priorität. Hohe Stabilität wird üblicherweise durch eine Nut-Feder-Anordnung der Steine erzielt. Diese gleichzeitig sehr flexible Bauweise wird auch in Hinblick auf Dichtigkeit zur Vermeidung von Bypass-Strömungen und Vorverbrennung bevorzugt. Der Fachmann hat keinen Anlass, von einer möglichst flexiblen und gleichzeitig auch maximal stabilen robusten Bauweise ohne besonderen Anlass abzuweichen.

Bei einer Batterie mit mehreren Ofenkammern, z.B. mindestens 15 bis maximal 90 Ofenkammern, sind die Ofenkammern durch Läuferwände gegenüber gasführenden Heizkanälen abgegrenzt, insbesondere an einer relativ schmaleren Stirnseite des jeweiligen Kanals, insbesondere durch zwei sich entlang der gesamten jeweiligen Ofenkammer erstreckende gegenüberliegende Läuferwände. Die einzelnen Heizkanäle sind dabei durch so genannte Binderwände (Trennwände) voneinander abgeschottet, die sich insbesondere orthogonal zu den beiden Läuferwänden zwischen den Läuferwänden erstrecken. Eine Binderwand schottet zwei Kanäle voneinander ab, bzw. zwei Binderwände schotten ein Zwillingsheizzugpaar von einem benachbarten weiteren Zwillingsheizzugpaar ab. Ein jeweiliger Heizkanal ist also durch zwei Läuferwand- Abschnitte und durch zwei Binderwände abgegrenzt. In der Ausdrückrichtung (Tiefe y) ist ein jeweiliger Heizkanal z.B. ca. 400 bis 550mm lang bzw. tief (Mitte bis Mitte). Eine Läuferwanddicke liegt dabei z.B. im Bereich von 80 bis 120mm. Eine Binderwanddicke liegt dabei z.B. im Bereich von 120 bis 150mm.

Der Begriff „Binderwand“ hat sich im allgemeinen Sprachgebrauch etabliert. In der vorliegenden Beschreibung wird dieser Begriff synonym mit dem Begriff„Trennwand“ verwendet, insbesondere um klarzustellen, dass eine Läuferwand und eine Binderwand/Trennwand in derselben Bauweise hergestellt sein können, nämlich durch jeweils an deren Schmalseite aneinander gereihte Steine. Die„Läuferwand“ eines Horizontalkammerofens kann auch als längs in Ausdrückrichtung angeordnete Längswand beschrieben werden, und die „Binderwand“ kann auch als quer zur Ausdrückrichtung angeordnete Quer(trenn)wand beschrieben werden. An der Unterseite eines jeweiligen Heizkanals sind Verbrennungsluftöffnungen und Mischgasöffnungen vorgesehen, deren Funktion sich je nach Art der Beheizung (Mischgas- oder Kokosofengasbeheizung) wählen bzw. einstellen lässt. An der Unterseite mündet eine Koksofengasöffnung in den Heizkanal. Bei einer Kreisstromführung ist jeweils ein Paar von Heizkanälen über an der Unterseite der Ofenkammern angeordnete Abgasrezirkulationsöffnungen aneinander gekoppelt, so dass ein Zwillingsheizzug mit Kreisstromführung gebildet wird. Der Volumenstrom durch die Abgasrezirkulationsöffnungen kann wahlweise geregelt werden, insbesondere mittels einer am Boden in der Brennerebene angeordneten und dort verlagerbaren Justierrolle. In den Binderwänden sind Stufengas-Kanäle vorgesehen, die an einer oder mehreren Höhenpositionen Verbrennungsluft (Stufengas) in die Ofenkammer einleiten (Luftstufe bzw. Binderwandöffnung). Als ein übliches Verhältnis der in die Ofenkammer eingeleiteten Volumenströme kann genannt werden: ca. 30% durch den bodenseitigen Verbrennungslufteinlass, ca. 30% durch den bodenseitigen Mischgaseinlass, und ca. 40% durch den wenigstens einen Stufengaseinlass (Binderwandöffnung). Dieses Verhältnis kann analog auch für das Ausleiten der Gase aus der Ofenkammer eingestellt werden, je nach Leistungsanforderungen.

Oberhalb vom Abgas-Wendepunkt (Rezirkulations-Durchlass) kann zum Anpassen von Verkokungsparametern eine Bypassströmung in der Art eines Beheizungsdifferentials ausgebildet werden. Die Bypassströmung kann über eine insbesondere horizontale Wand bzw. Decke von den Heizzügen abgeschottet sein, in welcher Decke Durchlässe vorgesehen sind, die beispielsweise mittels Schiebersteinen abgedeckt oder bzgl. des Querschnitts eingestellt werden können.

Die zuvor genannte Veröffentlichung von K. WESSI EPE betrachtet insbesondere auch Maßnahmen an Öfen mit Zwillingsheizzügen, wobei in den 90er Jahren auch bereits herausgearbeitet wurde, dass die so genannte Kreisstrom-Anordnung Vorteile hinsichtlich einer möglichst niedrigen NOx-Konzentration liefern kann. Als Stand der Technik können die Patentschriften DE 34 43 976 C2 und DE 38 12 558 C2 beispielhaft genannt werden, in welchen der Aspekt einer optimalen Kreisstromrate und einer sinnvollen Höhenposition für gestufte Einleitung von Verbrennungsluft diskutiert wird, insbesondere am Beispiel des Koppers-Kreisstrom-Ofens. Darin wird auch erwähnt, dass eine Rückführung von Rauchgas in einer Höhenposition im Bereich der Heizzugsohle ein Absenken der Temperatur im jeweiligen Heizzug ermöglicht, mit dem Effekt einer Reduktion von NOx-Emissionen.

In der Offenlegungsschrift CN 107033926 A von August 2017 wird eine Anordnung mit Zwillingsheizzügen mit gestufter Einleitung von Verbrennungsluft und mit Kreisstromöffnungen beschrieben, welche beidseitig seitlich vom Stufenluftkanal angeordnet sind.

Auch wurde bereits mit einer bestimmten Art von Gasleit-Komponenten oder Füllkörpern experimentiert, um Einfluss auf die Wärmeverteilung im Koksofen nehmen zu können. Beispielsweise in der Patentschrift DE 39 16 728 C1 werden Beheizungsräume (Heizzüge) mit Einbauten in Form von durchlässigen Wabenkörpern bzw. Wabengittern oder Kugelschüttungen versehen, wobei abschnittweise auch bestimmte Arten der Rauchgasführung vorteilhaft sein sollen. Dabei geht es um eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse in den Beheizungsräumen, und es wird auch vorgeschlagen, Verbrennungsluft in unterschiedlichen Höhenpositionen zuzuführen.

Auch mit bestimmten Beschichtungen zum effektiven Ableiten oder Rückstrahlen von Wärmeenergie von inneren Oberflächen wurde bereits experimentiert.

Die zuvor beschriebenen Maßnahmen direkt am oder im Koksofen bzw. Heizzug können hier als primäre Maßnahmen bezeichnet werden, also Maßnahmen, die den primären NOx-Bildungsmechanismen im Heizzug entgegen wirken sollen (insbesondere interne Rauchgasrückführung bzw. Kreisstrom, Stufung der Verbrennungsluft). Bei allen zuvor beschriebenen Maßnahmen muss beachtet werden, dass die hier beschriebenen Öfen üblicherweise bei Selbstzündung (insbesondere bei über 800°C) betrieben werden, so dass die entsprechende Maßnahme zum Kühlen oder Absenken der Gastemperatur nur unter engen Randbedingungen bzw. nur in einem engen Temperaturbereich erfolgen kann, insbesondere um zu vermeiden, dass die Verbrennung erlischt.

Ferner wurden auch bereits so genannte sekundäre Maßnahmen erprob, die stromab vom Koksofen in nachgeschalteten Anlagenkomponenten durchgeführt werden können, beispielsweise durch Verwendung selektiver Katalysatoren im Kamin (SCR oder DeNOx) zur Reduzierung des NOx-Anteiles im Rauchgas vor dessen Evakuierung in die Atmosphäre, oder die externe Rückführung bereits evakuierten Rauchgases aus dem Kamin zurück in den Koksofen. Unabhängig davon, wie effektiv diese nachgeschalteten Maßnahmen sind, scheitern sie in vielen Fällen an extrem hohen Kosten (bis zu 50% der Gesamtinvestition für den gesamten Koksofen) oder am zusätzlichen Wartungsaufwand. Diese Maßnahmen sind zwar effektiv, jedoch in vielen Fällen zu kostspielig.

Ferner kann die Patentanmeldung DE 40 06 217 A1 genannt werden, in welcher die Kombination mehrerer Maßnahmen umfassend sowohl Maßnahmen an Regeneratoren im Mittelbau des Ofens als auch Maßnahmen für externen Rauchgas-Kreisstrom beschrieben wird, mit dem Ziel homogener Beheizungs-Zustände und geringer NOx- Emission auch bei hohen Ofenkammern.

Nicht zuletzt sind auch Maßnahmen chemischer, reaktiver Art wie z.B. das Einleiten von CH4-Gas oder das Erhöhen der Feuchtigkeit durch Einspritzen von Wasser oder die Ammoniakeinspeisung erwogen worden. Das Einspritzen von Wasser oder Dampf ist jedoch nicht an beliebigen Stellen der Ofenkammer möglich, sondern insbesondere nur zentral auf einer mittleren Höhenposition; diese Maßnahme hat zudem auch nachteilige Effekte auf die verwendeten (Silikat-)Materialien. Eine Erhöhung der regenerativen Vorwärmtemperatur von Gas und Luft ist eine Maßnahme, die mittlerweile als ausgereizt und unökonomisch erachtet wird.

Im Jahr 2018 schien es jedenfalls noch undenkbar zu sein, dass die zuvor beschriebenen Anforderungen insbesondere mit den zuvor beschriebenen internen, primären Maßnahmen, sei es jeweils allein oder kumulativ, erfüllt werden können. Ein Absenken der NOx-Emissionen um einen beträchtlichen Faktor, insbesondere um einen Faktor im Bereich von 2 bis 5, dürfte damit nicht realisierbar sein, insbesondere nicht bis in einen Bereich unter 200mg/Nm ³ oder unter 100mg/Nm ³ , zumindest nicht unter vertretbarem Aufwand, also nicht auf wirtschaftliche Weise.

T rotz der zuvor geäußerten Bedenken ist die vorliegende Erfindung auf die Optimierung von Koksöfen durch Maßnahmen direkt am Koksofen bzw. an dessen konstruktivem Aufbau ausgerichtet, insbesondere durch Maßnahmen am etablierten Beheizungssystem mit Heizzügen mit wenigstens einer Rezirkulationsöffnung, insbesondere mit Kreisstromführung, insbesondere um möglicherweise die Option zu schaffen, den Koksofen bei leistungsoptimierter Betriebsart auch ganz ohne nachgeschaltete Anlagenkomponenten betreiben zu können (ausschließlich interne, primäre Maßnahmen zur NOx-Minderung). Hierin kann eventuell ein großes Verbesserungspotential erhofft werden, mit großen Vorteilen auch für die Ofen befrei ber, und damit auch mit guten Chancen für eine Durchsetzung des technischen Konzeptes am Markt.

Bisherige Maßnahmen zielen vornehmlich auf die Absenkung von überproportional hoher NO-Bildung bei Koksofengasbeheizung ab, also bei Beheizung mit purem Koksofengas (nicht mit Mischgas) - bei Mischgasbeheizung sind diese Maßnahmen möglicherweise tendenziell weniger effektiv. Viele dieser Maßnahmen wirken sich möglicherweise sogar negativ auf die NOx-Bildung bei Mischgasbeheizung aus. Üblicherweise werden Kokereianlagen jedoch vorrangig durch Mischgasbeheizung betrieben; schätzungsweis ist die Mischgasbeheizung in mehr als 90% der Anwendungsfälle bzw. in mehr als 90% der Betriebsdauer die dominierende Beheizungsmethode (Koksofengasbeheizung z.B. nur in Notsituationen oder bei Wartungsarbeiten). Theoretisch müssten daher die auf die Koksofengasbeheizung gerichteten Maßnahmen ca. 10fach effektiver sein als eine Maßnahme für die Mischgasbeheizung, um über die Lebensdauer des Ofens in der Summe dieselbe NOx- Einsparung zu ermöglichen. Viele auf die Koksofengasbeheizung gerichtete Maßnahmen haben zudem den Nachteil erhöhter Druckverluste im Ofen, was dazu führt, dass bei der Anlagenplanung eine Unterdruckquelle mit erhöhter Leistung eingeplant werden muss.

Auch jüngere Maßnahmen zur Absenkung von überproportional hoher NO-Bildung betreffen bisher vornehmlich die Koksofengasbeheizung. Daher besteht Interesse an einer NOx-bezogenen Optimierung bestehender Beheizungsmethoden sowie des Heizzugdesigns speziell für die bisher in vielen Fällen weniger beachtete Beheizungsmethode der Mischgasbeheizung. Dabei können freilich zunächst einmal die bekannten primären NOx-Minderungstechnologien berücksichtigt werden.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Koksofenvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Koksofenvorrichtung bereit zu stellen, womit NOx-Emissionen speziell für die Mischgasbeheizung gering gehalten werden können bzw. bei bestehenden oder neuen Anlagen auch bei Betrieb unter Volllast minimiert werden können, wobei die Koksofenvorrichtung ein vorteilhaft niedriges NOx-Emissionsniveau bevorzugt ohne nachgeschaltete Anlagenkomponenten ermöglichen soll. Insbesondere ist es Aufgabe, eine Koksofenvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Koksofenvorrichtung bereit zu stellen, womit sich die NOx-Emissionen speziell bei Mischgasbeheizung durch Maßnahmen intern in den Heizzügen verringern lassen, insbesondere ausschließlich durch interne primäre Maßnahmen. Bevorzugt sollen derlei Maßnahmen speziell für die Mischgasbeheizung nur minimal größere Druckverluste erfordern; insbesondere sollen etwaige durch diese Maßnahmen erforderliche Druckverlustzunahmen im Ofen in einem unkritischen Bereich von weniger als 50Pa liegen. Letztlich sollen derlei Maßnahmen speziell für die Mischgasbeheizung möglichst auch kompatibel mit etwaigen Maßnahmen für die Koksofengasbeheizung sein, oder zumindest die Betriebsart der Koksofengasbeheizung nicht in besonderem Maße negativ beeinflussen, auch wenn die Koksofengasbeheizung nur zu einem geringen Anteil der jährlichen Betriebsdauer erfolgt. Dies würde eine vergleichsweise flexible Betriebsweise ermöglichen, also einen sehr variablen Ofen für ein breites Aufgabenspektrum. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Koksofenvorrichtung zum Herstellen von Koks durch Verkokung von Kohle oder Kohlemischungen zumindest bei Mischgasbeheizung und wahlweise auch bei zeitweiser Koksofengasbeheizung, wobei die Koksofenvorrichtung eingerichtet ist zur minimierten Stickoxidemission durch internen thermischen Energieausgleich mittels stahlwerkseigener Gase (insbesondere Hochofen-originärer Gase) und koksofeneigener Gase G1 ,G4,G5 durch Maßnahmen intern an der Koksofenvorrichtung, mit einer Vielzahl von Zwillingsheizzügen jeweils mit einem mit Gas beflammten Heizkanal und einem abgasführenden abwärts durchströmten Heizkanal, welche Heizkanäle jeweils paarweise durch eine (auch als Binderwand bezeichnete) Trennwand voneinander abgegrenzt und durch zwei einander gegenüberliegende Läuferwände von einer jeweiligen Ofenkammer abgeschottet sind, wobei die paarweisen Heizkanäle strömungstechnisch mittels wenigstens eines oberen koppelnden Durchlasses und auch mittels wenigstens eines unteren koppelnden Durchlasses jeweils für interne Abgasrezirkulation auf wenigstens einem Kreisstrompfad aneinander gekoppelt sind, wobei im unteren Bereich am Boden des jeweiligen Zwillingsheizzuges jeweils wenigstens ein Einlass aus der folgenden Gruppe vorgesehen ist: Koksofengas-Einlass, Verbrennungsluft-Einlass, Mischgas-Einlass; wobei am jeweiligen Boden das Verhältnis y1 :y2 des Abstandes y1 zwischen den zugewandten Kanten des Verbrennungsluft-Einlasses und des Mischgas-Einlasses zum Abstand y2 der Innenkanten (Innenoberflächen) der Trennwände eines jeweiligen Heizkanals mindestens 10% beträgt, wobei der Abstand y1 zwischen den zugewandten Kanten des Verbrennungsluft-Einlasses und des Mischgas-Einlasses dabei mindestens 50mm beträgt, wobei wenigstens einer der Verbrennungsluft- und Mischgas-Einlässe exzentrisch in einem x-Abstand größer Faktor 0,7 der absoluten x-Erstreckung des Heizkanals zwischen gegenüberliegenden Läuferwänden angeordnet ist. Dies ermöglicht mittels interner thermischer Maßnahmen eine Reduzierung von NOx- Emissionen. Erfindungsgemäß sind Verbrennungsluft-Einlass und Mischgas-Einlass in y-Richtung vergleichsweise weit voneinander beabstandet angeordnet, wobei ein relativer Mindestabstand bezüglich der gesamten y-Erstreckung des jeweiligen Heizkanals definiert wird. Erfindungsgemäß wird ferner ein absoluter Mindestabstand definiert (yl min = 50mm). Dies ermöglicht jeweils eine vorteilhafte Einflussnahme auf das Temperatur- und Strömungsprofil. Der Mindestabstand y1 liegt z.B. im Bereich von 60 bis 220mm. Der Abstand y2 zwischen gegenüberliegenden Trennwänden liegt z.B. im Bereich von 250 bis 400mm.

Die absolute Position des Mischgas-Einlasses kann dabei z.B. auch durch einen Minimalabstand zu den Läuferwänden in y- Richtung definiert werden, und/oder durch einen Minimalabstand zu den Trennwänden, insbesondere z.B. > 10mm zwischen Außenkante Mischgasöffnung und Innenkante Trennwand (Binderwand). Der Abstand zwischen Mischgasöffnung und Koksofengasdüse (relative Position) kann dabei in x- Richtung insbesondere mindestens 100mm betragen.

Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, dass eine ökonomisch günstige Prozesstemperatur oberhalb von 1 250°C und damit eine hohe Anlagenleistung bei gleichzeitiger Einhaltung der oben beschriebenen strengen Grenzwerte basierend auf geometrischen Maßnahmen am Boden der Heizzüge mit gutem Effekt sichergestellt werden kann. Dabei kann auch eine etwaige Zunahme von Druckverlusten in vergleichsweise moderaten Grenzen gehalten werden. Durch die erfindungsgemäße relative bzw. absolute Positionierung des Mischgaseinlasses kann dabei auch auf besonders effektive Weise die gewünschte Temperaturverteilung realisiert werden.

Die bisher aufgrund des geringen Wasserstoffanteils als weniger kritisch erachtete Verbrennung von Mischgasen war bisher noch nicht Hauptgegenstand von stickoxidreduzierenden Weiterentwicklungen bei vertikalen Heizkanaldesigns bei Verbund-Koksöfen. Die Betriebsweise unter Mischgas-Beheizung betrifft jedoch oftmals einen beträchtlichen Anteil der absoluten Betriebsdauer eines Ofens. Erfindungsgemäß können besonders vorteilhafte NOx-reduzierende Effekte speziell bei der Mischgasbeheizung realisiert werden. Eine Vergrößerung des absoluten Abstandes der Austrittspositionen für die Verbrennungsmedien„Bodenluft“ und Mischgas“ insbesondere im Zusammenhang mit einem relativen Mindestabstand bezüglich der gesamten Erstreckung des Heizkanals in y-Richtung ermöglicht insbesondere eine Auslegung des Ofens unabhängig von den jeweils spezifischen Volumina oder Leistungsbereichen des Ofens.

Was die jeweilige Funktion der einzelnen Einlässe betrifft, so kann diese auch in Hinblick auf unterschiedliche Betriebsarten beschrieben werden: Für einen mit einem Stahlwerk verbundenen Verbundofen sind bei Mischgasbeheizung am Heizzugboden zwei Öffnungen bzw. Einlässe vorgesehen, nämlich ein Einlass für Mischgas und ein Einlass für (Verbrennungs-)Luft. Für einen Verbundofen unter Koksofengasbeheizung werden die Mischgaskanäle ebenfalls mit Luft beaufschlagt. Für einen Ofen, welcher für ausschließlich Koksofengasbeheizung konstruiert ist (so genannter Starkgasofen), wird nur ein Luft-Einlass benötigt (kein Mischgas-Einlass). Letztere konstruktive Ausgestaltung ist eher als Sonderfall zu verstehen.

Bei reiner Mischgasbeheizung ist dabei die Anordnung des Koksofengas-Einlasses vergleichsweise unwichtig; die relative Anordnung des Koksofengas-Einlasses kann daher je nach Anwendungsfall mehr oder weniger stark variiert werden, sei es in Längs und/oder in Querrichtung. Ein sinnvoller Kompromiss hängt dann auch von den zu erwartenden Betriebszeiten bei der jeweiligen Beheizungsart ab. Mittels der erfindungsgemäßen absoluten und relativen Anordnung der Einlässe für Verbrennungsluft und Mischgas kann für einen großen Anteil der absoluten Betriebsdauer für diverse unterschiedliche Ausgestaltungen von Öfen ein guter Kompromiss bei minimierten NOx-Emissionen geliefert werden.

Ein vergleichsweise großer Abstand der beiden Einlässe für Verbrennungsluft und Mischgas relativ zum Koksofengas- Einlass kann zwar als zweckdienlich oder sogar als optimal unterstellt werden; es hat sich jedoch gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Effekte auch weitgehend unabhängig von der relativen Anordnung des Koksofengas- Einlasses realisiert werden können. Dies liefert auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung weitere konstruktive oder prozesstechnische Variablen (bzw. Freiheitsgrade) zur Anpassung eines Ofens an spezifische Anwendungen.

Beispielsweise wird ein Abstand y1 im Bereich von 100 bis 300mm vorgesehen. Beispielsweise wird ein Verhältnis y1/y2 im Bereich zwischen 30 und 60% gewählt (bzw. 0,3 und 0,6). Das Verhältnis y1/y2 kann dabei auch deutlich größer sein, beispielsweise bis zu 90% (bzw. 0,9). Bevorzugt liegt das Verhältnis y1/y2 in einem mittleren Bereich unter 0,5. Dies hat sich als vorteilhaft insbesondere auch in Hinblick auf eine Temperaturverteilung in vertikaler Richtung erwiesen.

Es hat sich gezeigt, dass eine Variation des Abstandes y1 als wirkungsvolle Maßnahme zur NOx-Optimierung genutzt werden kann. Insbesondere konnte ein positiver Effekt bei der erfindungsgemäßen Größe bzw. des erfindungsgemäßen Bereiches des Abstandes y1 auf die NOx-Bildung auf systematische Weise nachgewiesen werden. Bisher wurde seitens der Ofenbauer von einer Variation des Abstandes y1 abgesehen. Insbesondere wurde dieser Abstand nicht als Maßnahme für NOx-Einsparungen identifiziert. Es gab daher auch keinen Anlass für eine derart zweckgerichtete Variation des Abstandes y1 , insbesondere da eine Abstandsvariation auf den ersten Blick keinerlei systematische Rückschlüsse auf die NOx-Emissionen zulässt/zuließ.

Die x-Position der Verbrennungsluft- und Mischgas-Einlässe kann dabei insbesondere in Bezug auf deren Mittelpunkte definiert sein. Insbesondere kann wenigstens einer der Verbrennungsluft- und Mischgas-Einlässe, insbesondere dessen Mittelpunkt, exzentrisch in einem x-Abstand größer Faktor 0,8 der absoluten x-Erstreckung des Heizkanals zwischen gegenüberliegenden Läuferwänden angeordnet sein. Dieser Grad der Exzentrizität in x-Richtung kann auch eine vorteilhafte primäre Durchmischung der Gase vor Verbrennung sicherstellen.

Als stahlwerkseigene Gase sind dabei die im Zusammenhang mit der Stahlerzeugung stehenden Gase in weiterem Sinne zu verstehen, insbesondere auch so genanntes Konvertergas. Konvertergas wird streng genommen nicht der Roheisenerzeugung im Hochofen zugeordnet, sondern eher der dahinter befindlichen Prozesskette der eigentlichen Stahlerzeugung im Stahlwerk. Unter den Begriff „stahlwerkseigene Gase“ können insbesondere auch Kohlenwasserstoffanteile oder Erdgas subsumiert werden, insbesondere als Mischungs-Bestandteile.

Ein vergleichsweise kleines Verhältnis y1 :y2, insbesondere unter 15%, kann insbesondere bei eher großen Anlagen vorteilhaft sein.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht z.B. auch vergleichsweise moderate Flammentemperaturen bei vergleichsweise hoher Düsensteintemperatur, insbesondere eine Flammentemperatur bei Mischgasbeheizung von maximal etwa 1.600°C bei einer Düsensteintemperatur von mindestens 1.300°C oder 1.320°C.

Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße Anordnung sowohl bei einer konstruktiven Ausgestaltung der Zwillingsheizzüge in der Art einer„Rücken-an-Rücken“- Beheizung (jeweils vertikal gleich ausgerichtete Strömungsrichtung in benachbarten Zwillingsheizzügen) als auch bei einer konstruktiven Ausgestaltung der Zwillingsheizzüge in der Art einer vorwärts gerichteten Durchströmung (vertikal gegenläufige Strömungsrichtung in benachbarten Heizzügen) realisierbar ist. Dabei können bei der „Rücken-an-Rücken“-Beheizung wahlweise ein einzelner unterer Rezirkulationsdurchlass oder mehrere insbesondere paarweise Rezirkulationsdurchlässe vorgesehen sein. Dabei sind bei der vorwärts gerichteten Durchströmung bevorzugt paarweise untere Rezirkulationsdurchlässe vorgesehen.

Bei der Betriebsart „vorwärtsbrennend“ brennen beispielsweise die Heizzüge mit ungerader Nummer #1 , #3, #5, #7, #9,... (n+2), oder nach Beheizungsumstellung brennen die geraden Heizzüge mit den Nummern #2, #4, #6, #8, .... (n+2). Insbesondere ist in jeder Binderwand wenigstens eine Rezirkulationsöffnung vorgesehen. Bevorzugt werden bei dieser Art von Öfen wenigstens zwei untere Rezirkulationsöffnungen vorgesehen, welche den Stufenluftkanal in der Binderwand einfassen bzw. umgrenzen oder umgeben. Es hat sich gezeigt, dass mittels des durch die Rezirkulationsöffnungen strömenden Rauchgases zumindest teilweise eine verbrennungsinerte Zwischenschicht in horizontaler Richtung zu wenigstens einem der eingelassenen Medien (Gas und/oder Luft) gebildet werden kann. Es hat sich gezeigt, dass dadurch die Verbrennung in vertikaler Richtung verzögert werden kann, was sich günstig auf die Temperaturverteilung auswirken kann. Beispielsweise befinden sich in jeder Binderwand wenigstens zwei Rezirkulationsöffnungen pro Lage. Vorzugsweise in einer der untersten fünf Binderwandlagen befindet sich ein erstes Paar Rezirkulationsöffnungen. Insbesondere aus Stabilitätsgründen werden erst in der übernächsten, darüber befindlichen Lage (z.B. Vertikallage Nummer 3) weitere Öffnungen vorgesehen, die insbesondere parallel (symmetrisch) zu Lage Nummer 1 angeordnet sein können.

Bei der Betriebsart„Rücken-an-Rücken“ brennen insbesondere die Heizzüge Nummer #1 , #4, #5, #8, #9, ... (beginnend mit 1 , wobei n+3/n+1), oder nach der Beheizungsumstellung brennen die Heizzüge Nummer #2, #3, #6, #7, #10, #1 1 , ... (beginnend mit 2, wobei n+1/n+3). Es hat sich gezeigt, dass mittels des durch die Rezirkulationsöffnungen rückströmenden Rauchgases eine verbrennungsinerte Zwischenschicht zu wenigstens einem der eingelassenen Medien (Gas und/oder Luft) gebildet werden kann. Insbesondere ist in jeder zweiten Binderwand wenigstens eine Rezirkulationsöffnung vorgesehen. Beispielsweise ist eine (insbesondere vergleichsweise große) einzelne Rezirkulationsöffnung in der Mitte der Binderwand vorgesehen. Beispielsweise befinden sich Stufenluftkanal und Rezirkulationsöffnung(en) jeweils nur gemeinsam in der entsprechenden Binderwand. Bevorzugt ist in wenigstens einer der darüber befindlichen Wandlagen wenigstens eine weitere Rezirkulationsöffnung vorgesehen.

Die jeweilige Anordnung des wenigstens einen Rezirkulationsdurchlasses kann dabei weitgehend frei gewählt werden. Wahlweise kann dessen Anordnung relativ zu der Anordnung der weiteren Einlässe definiert werden. Wahlweise kann eine x-Koordinate und/oder eine z-Koordinate für die Anordnung des Mittelpunktes des Rezirkulationsdurchlasses vorgegeben werden. Beispielsweise ist der (unterste) Rezirkulationsdurchlass bzw. sind die (untersten) Rezirkulationsdurchlässe in einer Höhenposition kleiner 2m oberhalb vom Boden angeordnet. Gemäß einer Varianten sind je Höhenposition paarweise Rezirkulationsdurchlässe vorgesehen, insbesondere in symmetrischer Anordnung in Bezug auf die x-Erstreckung des Heizzuges. Beispielsweise sind ein oder zwei Paare von Rezirkulationsdurchlässen in wie Höhenpositionen auf derselben x-Koordinate wie wenigstens einer der Luft- und Mischgaseinlässe angeordnet.

Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenigstens einen der Luft- und Mischgaseinlässe in einem vergleichsweise kleinen x-Abstand zur nähergelegenen Läuferwand anzuordnen, insbesondere maximal 50mm oder sogar nur maximal 20mm oder 10mm.

Ferner hat sich gezeigt, dass die Luft- und Mischgaseinlässe optional vollständig überlappend in x-Richtung angeordnet sein können, also ohne dass ein Versatz realisiert wird, oder ohne dass der geometrisch kleinere Einlass über den geometrisch größeren Einlass in x-Richtung hinausragt. Ferner hat sich gezeigt, dass die Luft- und Mischgaseinlässe optional auch ganz ohne Überlappung in x-Richtung angeordnet sein können, also mit derart großem Versatz, dass eine Überlappung in x-Richtung nicht feststellbar ist.

Insbesondere ist je Heizzug nur einer der hier beschriebenen Typen von Einlässen vorgesehen, also nur ein Verbrennungslufteinlass und nur ein Mischgaseinlass.

Ferner hat sich gezeigt, dass die Verbrennungsluft vorzugsweis gestuft zugeführt werden kann, insbesondere zwecks zweistufiger Verbrennung über der gesamten Höhe des jeweiligen Heizzuges. Entsprechende Ausbuchtungen bzw. Einlässe für Stufenluft können je nach Anwendungsfall individuell optimiert angeordnet sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis y1 :y2 mindestens 25%. Dies ermöglicht auch eine gute Verteilung bzw. Durchmischung der Gase über die gesamte Erstreckung des Heizkanals. Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand y1 mindestens 100mm, beispielsweise mindestens 150mm, beispielsweise 200 bis 250mm. Hierdurch lassen sich die Gasströmungspfade individueller einstellen und regeln.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis y1 :y2 mindestens 35%, insbesondere maximal 50% oder maximal 60% oder maximal 70%. Es hat sich gezeigt, dass der Abstand y1 ausgehend von 10% oder 15% weiter vergrößert bzw. auch maximiert werden kann, ohne dass dies mit spürbaren Nachteilen hinsichtlich der NOx- Emissionen oder hinsichtlich weiterer Betriebsparameter des Ofens einhergehen muss. Dies eröffnet weitere konstruktive Freiheitsgrade.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand y1 mindestens 150mm oder mindestens 200mm. Hierdurch kann auch bei vergleichsweise großvolumigen Öfen eine vorteilhafte relative Anordnung sichergestellt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand y1 maximal 350mm oder maximal 375mm. Es hat sich gezeigt, dass Abstände y1 größer 400mm mit Nachteilen hinsichtlich weiterer Prozessparameter des Ofens einhergehen könnten. Erfindungsgemäß wird empfohlen, den Abstand auf eine Obergrenze unterhalb von 400mm zu limitieren.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt der Abstand y1 im Bereich von 200mm bis 300mm oder im Bereich von 150mm bis 250mm. Diese Bereiche bzw. dieses Abstands- Spektrum hat sich bei vielen Versuchen als besonders vorteilhaft erwiesen. Eine exaktere Abstandsangabe kann jeweils in Abhängigkeit der Gesamterstreckung des Ofens bzw. der Heizkanäle definiert werden.

Bevorzugt ist der Abstand in jedem Heizzug der Koksofenvorrichtung gleich groß. Eine analoge Konstruktion bzw. symmetrische Ausgestaltung hinsichtlich aller Heizzüge hat auch thermische und konstruktive Vorteile. Ein vergleichsweise großes Verhältnis y1 :y2, insbesondere über 25% oder sogar über 35% oder 40%, kann insbesondere bei eher kleinen Anlagen vorteilhaft sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel definieren die geometrischen Mittelpunkte der Einlässe des jeweiligen Heizzuges und des wenigstens einen unteren koppelnden Durchlasses, insbesondere eines zu Verbrennungsluft- und Mischgas-Einlass entfernteren von mehreren unteren koppelnden Durchlässen, eine Dreieck- oder Viereckanordnung (Vieleckanordnung), deren Flächeninhalt (A) in Draufsicht mindestens 50cm ² beträgt, insbesondere mindestens 200cm ² oder mindestens 300cm ² oder mindestens 500cm ² oder mindestens 700cm ² oder mindestens 900cm ² , insbesondere zwischen 1.000cm ² und 1.350cm ² . Dies ermöglicht eine gute Verteilung von Stoff- und Energieströmen weitgehend unabhängig von individuellen konstruktiven Eigenheiten des jeweiligen Ofens. Es hat sich gezeigt, dass bereits ab einem Flächeninhalt von 200cm ² besonders starke Effekte realisiert werden können. Die Effekte können insbesondere ab 300cm ² oder 500cm ² weiter verstärkt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Dreieck- oder Viereckanordnung einen Flächeninhalt (A) in Draufsicht von maximal 2.000cm ² auf, insbesondere maximal 1.800cm ² oder maximal 1.500cm ² oder maximal 1.300cm ² oder maximal 700cm ² , insbesondere zwischen 1.000cm ² und 1.300cm ² . Diese Obergrenzen können einen vorteilhaften Bereich kennzeichnen, der auch konstruktiv noch auf vertretbare Weise realisierbar ist. Es hat sich gezeigt, dass der Flächeninhalt nicht zu groß gewählt sein darf, insbesondere um je nach Ofenkonfiguration möglicherweise nachteilig wirkende Nebeneffekte vermeiden zu können. Ein Flächeninhalt von weniger als 1.500cm ² kann dabei bereits besonders viele Ofen-Konfigurationen begünstigen, jedoch kann die Obergrenze insbesondere bei sehr großen bzw. hohen Ofenkammern auch größer als 1.500cm ² sein. Die jeweils bevorzugte Unter-/Obergrenze kann dabei auch z.B. von der Ofenkammerhöhe abhängig sein, wie z.B. im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung näher erläutert wird. Insbesondere kann die Untergrenze bei Ofenkammern mit einer Höhe größer sieben (7) Metern um 100 oder 200cm ² erhöht sein.

Eine relative Dreieck- oder Viereckanordnung, mit Eckpunkten definiert durch geometrische Mittelpunkte der Mischgas- und Verbrennungslufteinlässe und des (entfernteren) unteren Rezirkulationsdurchlasses (relative Lage-Geometrie relativ zueinander) liefert auch den Vorteil einer möglichst guten Nutzung des verfügbaren (Brenn-)Raumes, insbesondere derart dass das Mischungsverhältnis der Gase vorteilhaft einstellbar ist. Insbesondere kann bei einem vergleichsweise großen Flächeninhalt eine vorteilhafte Verteilung der Stoff- und Energieströme sichergestellt werden. Insbesondere dank breit verteilter Anordnung der Einlässe auf der verfügbaren Grundfläche kann eine in vertikaler Richtung besonders vorteilhafte (insbesondere stark verzögerte) Verbrennung für die üblichen Beheizungsarten (Mischgas- bzw. Koksofengas-Beheizung) sichergestellt werden.

Insbesondere werden die Eckpunkte der Dreieckanordnung durch die geometrischen Mittelpunkte der Mischgas- und Verbrennungslufteinlässe und durch den Mittelpunkt des (entfernteren) unteren Rezirkulationsdurchlasses definiert, also nach innen versetzt in Bezug auf eine Austrittsebene aus der entsprechenden Trennwand.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind am jeweiligen Boden die den Läuferwänden zugewandten Kanten des Verbrennungsluft-Einlasses und des Mischgas-Einlasses in unterschiedlich großem Abstand x1 , x2 zu wenigstens einer der beiden gegenüberliegenden Läuferwände des jeweiligen Zwillingsheizzuges angeordnet, insbesondere mit einem Abstands-Unterschied von mind. 10mm oder mind. 50mm. Der Versatz in x-Richtung ermöglicht dabei auch eine zusätzliche Differenzierung hinsichtlich Temperatur- und Strömungsverteilung.

Es hat sich gezeigt, dass die Abstände x1 , x2 zu den beiden Läuferwänden vergleichsweise frei eingestellt werden können. Auch können die jeweiligen Öffnungen/Einlässe sowohl in x- als auch in y-Richtung unterschiedlich groß sein und eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Die Einlässe können dabei auch bei gleichbleibendem Querschnitt in x-Richtung versetzt sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt der Querschnittsflächeninhalt des

Verbrennungsluft-Einlasses und/oder des Mischgas-Einlasses am jeweiligen Boden mindestens 30cm ² oder mindestens 50cm ² . Hierdurch kann auch eine Abflachung von Temperaturspitzen weiter begünstigt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt der Querschnittsflächeninhalt des

Verbrennungsluft-Einlasses und/oder des Mischgas-Einlasses maximal 500cm ² oder maximal 400cm ² . Diese vergleichsweise großen Flächeninhalte begünstigen auch einen großflächigen Wärmeeintrag.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Einlass-Querschnittsfläche vergleichsweise groß, insbesondere um einen Faktor 2 bis 3 größer als bisher übliche Querschnittsflächeninhalte. Im Stand der Technik werden nur deutlich kleinere Querschnittsflächeninhalte beschrieben, beispielsweise im Bereich von ca. 50 bis 100cm ² . Beispielsweise beschreibt die zuvor genannte Veröffentlichung von K. WESSIEPE Abmessungen von 51 mm x 144mm, also nur ca. 75cm ² .

Insbesondere kann dabei auch eine verbindende Öffnung zur Abgas- oder Rauchgas- Strömungsumkehr (Durchlass) mit einem Durchtrittsflächeninhalt von mindestens 500cm ² ausgestaltet sein. Dies ermöglicht nicht zuletzt auch, unerwünschte

Druckverlustzunahmen im Heizkanal in einem akzeptablen und auch in ökonomischer Hinsicht vorteilhaften Bereich zu halten, insbesondere bei weniger als 50Pa. Dies erspart nicht zuletzt auch eine verstärkte oder zusätzliche Unterdruckquelle. Anders ausgedrückt: Eine Erhöhung des Abgaskamins und/oder ein zusätzliches Gebläse ist nicht erforderlich.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Querschnittsgeometrie des Verbrennungsluft- Einlasses und/oder des Mischgas-Einlasses rechteckig oder elliptisch oder rund. Die Geometrie kann dabei z.B. auch in Hinblick auf konstruktive Vorgaben oder Stabilitäts- Aspekte optimiert werden. Insbesondere kann auch mittels justierbaren Austrittsöffnungen (Einlässen) für die Gase eine weitere Optimierung vorgenommen werden, insbesondere mittels Schiebersteinen.

Weitere Maßnahmen können weitere vorteilhafte Effekte erzielen. Insbesondere kann basierend auf einer Variation der Position der Einlässe in Hinblick auf eine asymmetrische Anordnung (zumindest für Bodenluft und Mischgas) eine weitere Optimierung erfolgen, z.B. durch nichtparallele Anordnung am Boden in Bezug zur Läuferwand.

Es hat sich gezeigt, dass mittels erfindungsgemäßer Maßnahmen insbesondere bei Mischgasbeheizung eine Absenkung der NOX-Bildung bzw. NOx-Emission im Vergleich zum Istzustand (Stand der Technik) um mind. 15% erzielbar ist. Dieser Prozentanteil mag auf den ersten Blick nicht revolutionär hoch erscheinen, kann jedoch einen wirtschaftlichen Betrieb begründen, insbesondere dann, wenn eine wirtschaftliche Funktionsweise aufgrund von Emissions-Vorgaben und aufgrund Einschränkung auf eine bestimmte Maximal-Temperatur bisher nicht möglich war.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist am jeweiligen Boden die Querschnittsfläche des Verbrennungsluft-Einlasses und/oder des Mischgas-Einlasses hinsichtlich Geometrie und/oder Größe justierbar ausgeführt, insbesondere mittels wenigstens eines verlagerbaren Schiebersteins und/oder mittels wenigstens einer auswechselbaren / demontierbaren Düse. Hierdurch lassen sich weitere Optimierungen realisieren, insbesondere auch während des Betriebs (Fein-Justage).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der wenigstens eine obere, die beiden jeweiligen Heizkanäle eines jeweiligen Zwillingsheizzuges im oberen Bereich koppelnde Rezirkulations-Durchlass eingerichtet zur wechselseitigen Überführung von Gasen, wobei der Rezirkulations-Durchlass einen Querschnittsflächeninhalt von mindestens 250cm ² aufweist, insbesondere von maximal 1200cm ² oder maximal 1000cm ² . Hierdurch kann eine Optimierung auch dank vergleichsweise großer Durchlass-Öffnungen auf vergleichsweise flexible Weise erfolgen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die paarweisen Heizkanäle strömungstechnisch mittels wenigstens zwei unteren koppelnden Durchlässen aneinander gekoppelt, wobei der Verbrennungsluft-Einlass zumindest annähernd in derselben x-Position angeordnet ist wie der entsprechende untere koppelnde Durchlass, insbesondere mit dem jeweiligen Mittelpunkt des Verbrennungsluft-Einlasses und des entsprechenden Durchlasses in einer Anordnung auf derselben x-Koordinate. Dies begünstigt auf besonders vorteilhafte Weise eine Durchmischung von Rezirkulations-Gas und Verbrennungsluft, insbesondere vor Verbrennung.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der Verbrennungsluft-Einlass und der Mischgas-Einlass in x-Richtung versetzt in Bezug auf die gegenüberliegende Läuferwand angeordnet. Diese Variation kann eine gute Durchmischung begünstigen. Dabei können auch unterschiedliche Geometrien und/oder Querschnittsflächen vorgesehen sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis x1 :y1 oder x2:y1 des Abstandes x1 , x2 des Verbrennungsluft-Einlasses und/oder des Mischgas-Einlasses zur gegenüberliegenden Läuferwand jeweils zum Abstand y1 mindestens 90% und/oder maximal 290%, insbesondere zwischen 200% und 250%. Anders ausgedrückt: die Einlässe bleiben in x-Richtung vergleichsweise weit von der Mitte entfernt, zumindest einer der Einlässe. Hierdurch kann die Gasverteilung weiter differenziert werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsluft-Einlass weiter innen näher zur gegenüberliegenden Läuferwand hin angeordnet als der Mischgas-Einlass (oder umgekehrt), insbesondere mit einem Abstandsunterschied von mind. 10mm oder mind. 50mm, insbesondere in einem zumindest annähernd mittigen Bereich mittig zwischen den gegenüberliegenden Läuferwänden. Durch einen solchen Versatz in y-Richtung können die Strömungspfade weiter aufgefächert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Verbrennungsluft-Einlässe und die Mischgas-Einlässe eines Zwillingsheizzuges derart relativ zueinander angeordnet, dass eine die Einlässe verbindende Linie eine Diagonale ist oder sich zumindest annähernd diagonal durch den jeweiligen Heizkanal erstreckt, insbesondere eine geradlinige Diagonale durch die Mittelpunkte der Einlässe, insbesondere eine Diagonale in einem Winkel im Bereich von 40° bis 50° gegenüber der horizontalen x-Richtung, insbesondere eine durch die Eckpunkte zwischen Läufer- und Binderwand verlaufende Diagonale. Hierdurch lässt sich eine vorteilhafte lokale Diversifizierung von Temperatur- und Stofftransport im jeweiligen Heizzug einstellen. Die diagonale Ausgestaltung kann auch durch eine zumindest annähernd fluchtende Anordnung auf einer Linie zwischen diagonal gegenüberliegenden Ecken gekennzeichnet sein.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Koksofenvorrichtung zum Herstellen von Koks durch Verkokung von Kohle zumindest bei Mischgasbeheizung, mit durch internen thermischen Energieausgleich minimierter Stickoxidemission, mit einer Vielzahl von Zwillingsheizzügen mit paarweise Heizkanälen, welche jeweils paarweise durch eine Trennwand voneinander abgegrenzt und durch zwei einander gegenüberliegende Läuferwände abgeschottet sind, wobei am Boden des jeweiligen Heizkanals wenigstens ein Einlass aus der folgenden Gruppe vorgesehen ist: Koksofengas-Einlass, Verbrennungsluft-Einlass, Mischgas-Einlass; wobei die paarweisen Heizkanäle strömungstechnisch mittels wenigstens eines oberen koppelnden Durchlasses und auch mittels wenigstens zwei unteren koppelnden Durchlässen jeweils für interne Abgasrezirkulation auf wenigstens einem Kreisstrompfad aneinander gekoppelt sind, wobei am jeweiligen Boden das Verhältnis des Abstandes zwischen den zugewandten Kanten des Verbrennungsluft-Einlasses und des Mischgas- Einlasses zum Abstand der Innenkanten der Trennwände mindestens 10% beträgt, wobei der Abstand zwischen den zugewandten Kanten des Verbrennungsluft-Einlasses und des Mischgas-Einlasses mindestens 50mm beträgt, wobei wenigstens einer der Verbrennungsluft- und Mischgas-Einlässe exzentrisch in einem x-Abstand größer Faktor 0,7 der absoluten x-Erstreckung des Heizkanals zwischen gegenüberliegenden Läuferwänden angeordnet ist; wobei die paarweisen Heizkanäle strömungstechnisch mittels wenigstens zwei unteren koppelnden Durchlässen aneinander gekoppelt sind, wobei der Verbrennungsluft-Einlass zumindest annähernd in derselben x-Position angeordnet ist wie der entsprechende untere koppelnde Durchlass, insbesondere mit dem jeweiligen Mittelpunkt des Verbrennungsluft-Einlasses und des entsprechenden Durchlasses in einer Anordnung auf derselben x-Koordinate, insbesondere in Kombination mit den Merkmalen einer zuvor beschriebenen Koksofenvorrichtung. Dies liefert zuvor genannte Vorteile, insbesondere in Hinblick auf primäre Durchmischung von Rezirkulations-Gas und Verbrennungsluft vor Verbrennung.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Koksofenvorrichtung zum Herstellen von Koks durch Verkokung von Kohle zumindest bei Mischgasbeheizung und bei durch internen thermischen Energieausgleich minimierter Stickoxidemission, mit einer Vielzahl von Zwillingsheizzügen mit Heizkanälen, welche jeweils paarweise durch eine Trennwand voneinander abgegrenzt und durch zwei einander gegenüberliegende Läuferwände abgeschottet sind, wobei die paarweisen Heizkanäle strömungstechnisch mittels wenigstens eines oberen koppelnden Durchlasses und auch mittels wenigstens eines unteren koppelnden Durchlasses jeweils für interne Abgasrezirkulation auf wenigstens einem Kreisstrompfad aneinander gekoppelt sind, wobei im unteren Bereich am Boden des jeweiligen Heizkanals wenigstens ein Einlass aus der folgenden Gruppe vorgesehen ist: Koksofengas-Einlass, Verbrennungsluft-Einlass, Mischgas-Einlass; wobei am jeweiligen Boden das Verhältnis y1 :y2 des Abstandes y1 zwischen den zugewandten Kanten des Verbrennungsluft-Einlasses und des Mischgas-Einlasses zum Abstand y2 der Innenkanten der Trennwände mindestens 10% beträgt, wobei der Abstand y1 zwischen den zugewandten Kanten des Verbrennungsluft-Einlasses und des Mischgas-Einlasses mindestens 50mm beträgt, wobei wenigstens einer der Verbrennungsluft- und Mischgas- Einlässe exzentrisch in einem x-Abstand größer Faktor 0,7 der absoluten x-Erstreckung des Heizkanals zwischen gegenüberliegenden Läuferwänden angeordnet ist; insbesondere zuvor beschriebene Koksofenvorrichtung; wobei ferner der Abstand y1 mindestens 100mm beträgt, insbesondere mindestens 150mm, wobei der Verbrennungsluft-Einlass und der Mischgas-Einlass in x-Richtung versetzt in Bezug auf die gegenüberliegende Läuferwand angeordnet sind. Dies liefert zahlreiche zuvor genannte Vorteile.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Koksofenvorrichtung zum Herstellen von Koks durch Verkokung von Kohle oder Kohlemischungen zumindest bei Mischgasbeheizung und wahlweise auch bei zeitweiser Koksofengasbeheizung, wobei die Koksofenvorrichtung eingerichtet ist zur minimierten Stickoxidemission durch internen thermischen Energieausgleich mittels stahlwerkseigener Gase und koksofeneigener Gase mit einer Vielzahl von Zwillingsheizzügen jeweils mit einem mit Gas beflammten Heizkanal und einem abgasführenden abwärts durchströmten Heizkanal, welche Heizkanäle jeweils paarweise durch eine Trennwand voneinander abgegrenzt und durch zwei einander gegenüberliegende Läuferwände von einer jeweiligen Ofenkammer abgeschottet sind, wobei die paarweisen Heizkanäle strömungstechnisch mittels wenigstens eines oberen koppelnden Durchlasses und auch mittels wenigstens eines unteren koppelnden Durchlasses jeweils für interne Abgasrezirkulation auf wenigstens einem Kreisstrompfad aneinander gekoppelt sind, wobei im unteren Bereich am Boden des jeweiligen Zwillingsheizzuges jeweils wenigstens ein Einlass aus der folgenden Gruppe vorgesehen ist: Koksofengas-Einlass, Verbrennungsluft-Einlass, Mischgas-Einlass, wobei der untere koppelnde Durchlass für die interne Abgasrezirkulation ein koppelnder Kanal ist, welcher sich zumindest abschnittsweise durch einen unterhalb der paarweisen Heizkanäle befindlichen Mittelbau-Bereich erstreckt und den mit Gas beflammten Heizkanal mit dem abgasführenden abwärts durchströmten Heizkanal verbindet. Vorteilhaft wird mittels des koppelnden Kanals das Rezirkulationsgas im Wesentlichen in vertikaler Richtung in den Gas beflammten Heizkanal eingebracht. Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist vielmehr ein im Wesentlichen horizontale Einströmrichtung des Rezirkulationsgases in diesen Gas beflammten Heizkanal bekannt. Dabei ist es möglich, dass der koppelnde Kanal sich derart unterhalb des Zwillingsheizzuges erstreckt, dass dessen Einlassöffnung zum Einlassen bzw. Aufnehmen des Rezirkulationsabgases im Bodenbereich des abgasführenden abwärts durchströmten Heizkanals ausgebildet ist, während dessen Auslassöffnung zum Auslassen des Rezirkulationsabgases im Bodenbereich des mit Gas beflammten Heizkanals ausgebildet ist. Es ist des Weiteren denkbar, dass zumindest die Einlassöffnung mittig zwischen der mittigen/koppelnden Trennwand und der dieser mittigen/koppelnden Trennwand gegenüberliegenden äußeren/abschottenden Trennwand ausgebildet ist. Auch ist es möglich, dass die Auslassöffnung mittig zwischen der mittigen/koppelnden Trennwand und der dieser mittigen/koppelnden Trennwand gegenüberliegenden äußeren/abschottenden Trennwand ausgebildet ist. Dabei weist die mittige/koppelnde Trennwand zumindest noch eine Durchlassöffnung bzw. einen koppelnden Durchlass, insbesondere einen oberen koppelnden Durchlass zur Rezirkulation des Rezirkulationsgases auf und ist zwischen den beiden Heizkanälen des Zwillingsheizzuges angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass zumindest die Auslassöffnung und/oder die Einlassöffnung dezentral zwischen der mittigen/koppelnden Trennwand und der dieser mittigen/koppelnden Trennwand gegenüberliegenden äußeren/abschottenden Trennwand ausgebildet ist/sind, insbesondere näher zur mittigen/koppelnden Trennwand in y-Richtung betrachtet. In x- Richtung betrachtet ist es möglich, dass die Einlassöffnung und/oder die Auslassöffnung mittig/zentral zwischen den entsprechenden Läuferwänden ausgebildet ist/sind. Auch eine dezentrale Ausgestaltung ist denkbar. Es ist weiterhin denkbar, dass der koppelnde Kanal eine Einlassöffnung und/oder eine Auslassöffnung aufweist, deren Größe, insbesondere Querschnittsgröße, ein Viertel, insbesondere ein Drittel der Bodenfläche des abgasführenden abwärts durchströmten Heizkanals bzw. des mit Gas beflammten Heizkanals abdeckt. Der koppelnde Kanal kann mit einem runden, ovalen, eckigen, insbesondere rechteckigem oder vieleckigem Querschnitt ausgebildet sein.

Der Mittelbau-Bereich stellt einen Block aus feuerfestem Material dar, welcher die einzelnen Verbrennungsschächte bzw. Zwillingsheizzüge mit den Regeneratoren (Luftvorwärmung) durch Kanäle verbindet. Durch diesen Mittelbau-Bereich erstrecken sich beispielsweise die Gaskanäle, in denen wechselseitig Brenngas und Luft aus dem Regenerator nach oben in den Zwillingsheizzug, insbesondere in den mit Gas beflammten Heizkanal zur Verbrennung sowie Abgas aus dem Zwillingsheizzug, insbesondere aus dem abgasführenden abwärts durchströmten Heizkanal in den Regenerator zur Evakuierung nach unten geführt werden.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Koksofenvorrichtung zum Herstellen von Koks durch Verkokung von Kohle oder Kohlemischungen bei optimierter minimierter Stickoxidemission durch internen thermischen Energieausgleich mittels stahlwerkseigener Gase (Hochofen originärer Gase) und koksofeneigener Gase durch Maßnahmen intern an der Koksofenvorrichtung zumindest bei Mischgasbeheizung und wahlweise auch bei zeitweiser Koksofengasbeheizung, insbesondere zum Betreiben einer zuvor beschriebenen Koksofenvorrichtung, wobei in einem jeweiligen Zwillingsheizzug der Koksofenvorrichtung mit einem beflammten Heizkanal und einem abgasführenden Heizkanal mittels wenigstens eines koppelnden Durchlasses durch eine T rennwand eine interne Abgasrezirkulation auf wenigstens einem Kreisstrompfad um die Trennwand herum eingestellt wird, wobei im unteren Bereich am Boden des jeweiligen Zwillingsheizzuges wenigstens zwei Gase aus der folgenden Gruppe eingelassen werden: Koksofengas, Verbrennungsluft, Mischgas, wobei die Gruppe der eingelassenen Gase zumindest die beiden Gase Verbrennungsluft und Mischgas umfasst; wobei am jeweiligen Boden die Verbrennungsluft und das Mischgas auf Strömungspfaden in einem Abstand y1 zueinander im Verhältnis y1 :y2 von mindestens 10% zum Abstand y2 der Innenkanten (Innenoberflächen) der Trennwände eines jeweiligen Heizkanals eingelassen werden, wobei der Abstand y1 dieser beiden eingelassenen Strömungspfade mindestens 50mm beträgt, wobei Verbrennungsluft und/oder Mischgas exzentrisch in einem x-Abstand größer Faktor 0,7 der absoluten x- Erstreckung des Heizkanals zwischen gegenüberliegenden Läuferwänden eingelassen werden. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. Gemäß einer Ausführungsform werden am jeweiligen Boden die Querschnittsfläche des Verbrennungsluft-Einlasses und/oder des Mischgas-Einlasses hinsichtlich Geometrie und/oder Größe justiert, insbesondere mittels wenigstens eines Schiebersteins. Dies ermöglicht weitere Optimierungen.

Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Flammentemperatur bei Mischgasbeheizung maximal 1.700°C oder maximal 1.600°C oder maximal 1.500°C, insbesondere bei einer Düsensteintemperatur von mindestens 1.300°C oder mindestens 1.320°C. Hierdurch kann auch ein vorteilhafter Rahmen bzgl. Betriebsparametern und Output geschaffen werden. Insbesondere kann die Vorrichtung wahlweise hinsichtlich maximiertem Output betrieben werden (keine strengen NOx-Grenzwerte), oder wahlweise hinsichtlich minimierter NOx-Emission. Im Vergleich zu bisher bekannten Vorrichtungen kann bei vergleichbar hoher NOx-Emission ein höherer Output erzielt werden.

Gemäß einer Ausführungsform werden die Gasströme im jeweiligen Heizzug derart eingestellt, dass das Verhältnis aus Flammentemperatur zu Düsensteintemperatur minimiert ist, insbesondere bei einer Düsensteintemperatur von mindestens 1.300°C oder 1.320°C. Ein derart minimiertes Verhältnis kann jeweils eine vergleichsweise homogene Temperaturverteilung kennzeichnen, mit möglichst wenigen oder kleinen Bereichen mit Temperaturspitzen. Dies liefert eine Prozessoptimierung auch hinsichtlich Output und Wirtschaftlichkeit.

Erfindungsgemäß kann eine Ausbauchung im Temperaturprofil über die Höhe homogenisiert werden. Bisher gab es bei vielen Konstruktionen üblicherweise einen zweistufigen Temperaturverlauf über die Höhe, jeweils mit einem vergleichsweise stark ausgeprägten „Bauch“ oder einer vergleichsweise krassen Ungleichverteilung. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine Abflachung des Temperaturprofils, insbesondere über einen großen Höhenabschnitt des gesamten Heizzuges.

Gemäß einer Ausführungsform wird/werden am jeweiligen Boden mittels des jeweiligen Einlasses das Mischgas und/oder die Verbrennungsluft zumindest annähernd in vertikaler Richtung eingelassen. Alternativ kann am jeweiligen Boden mittels des jeweiligen Einlasses das Mischgas und/oder die Verbrennungsluft in gegenüber der Vertikalen geneigter Richtung eingelassen werden. Wahlweise kann am jeweiligen Boden das Mischgas und/oder die Verbrennungsluft mit einem Wirbel oder mit einem Drall-Impuls auf wenigstens einem spiralförmigen Strömungspfad eingelassen werden. Dies ermöglicht jeweils auch eine Fein-Justage von Strömungspfaden.

Gemäß einer Ausführungsform wird das eingelassene Gas (insbesondere Verbrennungsluft, Mischgas) und/oder das zirkulierende Gas in horizontaler Richtung ausgerichtet oder geführt, insbesondere auf mehreren Höhenniveaus, insbesondere mittels Pralleinbauten oder Prallplatten oder Steinen oder Schirmen, insbesondere jeweils aus Feuerfestmaterial. Dies ermöglicht weitere Optimierungsmaßnahmen hinsichtlich interner energetischer Durchmischung und Abflachung von Temperaturprofilen insbesondere über die Höhe des Heizzuges.

Gemäß einer Ausführungsform wird das Gas (Verbrennungsluft und/oder Mischgas) mittels der Einlässe auf unterschiedlichen Höhenniveaus eingelassen, insbesondere mit dem Mischgas-Einlass auf einem Höhenniveau über dem Verbrennungsluft-Einlass, insbesondere mittels des Mischgas-Einlasses in einer Anordnung auf einem Sockel oberhalb des Bodens. Dies ermöglicht auch weitere Einflussnahme auf die Temperaturverteilung.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Koksofenvorrichtung zum Herstellen von Koks durch Verkokung von Kohle oder Kohlemischungen bei optimierter minimierter Stickoxidemission durch internen thermischen Energieausgleich mittels stahlwerkseigener Gase und koksofeneigener Gase durch Maßnahmen intern an der Koksofenvorrichtung zumindest bei Mischgasbeheizung und wahlweise auch bei zeitweiser Koksofengasbeheizung, insbesondere zum Betreiben einer Koksofenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem jeweiligen Zwillingsheizzug der Koksofenvorrichtung mit einem beflammten Heizkanal und einem abgasführenden Heizkanal mittels wenigstens eines koppelnden Durchlasses durch eine Trennwand eine interne Abgasrezirkulation auf wenigstens einem Kreisstrom pfad um die Trennwand herum eingestellt wird, wobei im unteren Bereich am Boden (5.4) des jeweiligen Zwillingsheizzuges wenigstens zwei Gase aus der folgenden Gruppe eingelassen werden: Koksofengas (G1 a), Verbrennungsluft (G1), Mischgas (Gi b), wobei die Gruppe der eingelassenen Gase zumindest die beiden Gase Verbrennungsluft (G1) und Mischgas umfasst. Dabei durchströmt ein Rezirkulationsgas der Abgasrezirkulation einen sich zumindest abschnittsweise unterhalb der paarweisen Heizkanäle befindlichen Mittelbau-Bereich erstreckenden und den mit Gas beflammten Heizkanal mit dem abgasführenden abwärts durchströmten Heizkanal verbindenden koppelnden Kanal derart, dass das Rezirkulationsgas im Wesentlichen in vertikaler Richtung in den Gas beflammten Heizkanal eingebracht wird. Im Wesentlichen bedeutet hier, dass das Rezirkulationsgas zumindest nahezu/annähernd/in etwa in vertikaler Richtung (z- Richtung) in den Heizkanal einströmt bzw. eingelassen wird.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch Verwendung von Verbrennungsluft- und Mischgas-Einlässen in einer Koksofenvorrichtung mit einer Vielzahl von Zwillingsheizzügen jeweils mit zwei Heizkanälen zum Herstellen von Koks durch Verkokung von Kohle oder Kohlemischungen zumindest bei Mischgasbeheizung und wahlweise auch bei zeitweiser Koksofengasbeheizung, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Koksofenvorrichtung, wobei in einem jeweiligen Zwillingsheizzug mittels wenigstens eines koppelnden Durchlasses eine interne Abgasrezirkulation auf wenigstens einem Kreisstrompfad eingestellt wird, wobei die Einlässe zum Minimieren von Stickoxidemission durch internen thermischen Energieausgleich in einem Verhältnis y1 :y2 des Abstandes y1 zwischen zugewandten Kanten des Verbrennungsluft-Einlasses und des Mischgas-Einlasses zum Abstand der Innenkanten der Trennwände eines jeweiligen Heizkanals von mindestens 10% angeordnet sind, wobei der Abstand y1 zwischen den zugewandten Kanten des Verbrennungsluft-Einlasses und des Mischgas- Einlasses dabei mindestens 50mm beträgt. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch Verwendung von Verbrennungsluft und Mischgas zum Minimieren von Stickoxidemission durch internen thermischen Energieausgleich in Heizkanälen von einer Vielzahl von Zwillingsheizzügen einer Koksofenvorrichtung, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Koksofenvorrichtung, wobei in einem jeweiligen Zwillingsheizzug mittels wenigstens eines koppelnden Durchlasses eine interne Abgasrezirkulation auf wenigstens einem Kreisstrompfad eingestellt wird, wobei die Verbrennungsluft und das Mischgas in einem Abstandsverhältnis y1 :y2 des Abstandes y1 zwischen ihren Einlässen und dem Abstand y2 der Innenkanten von Trennwänden eines jeweiligen Heizkanals von mindestens 10% und in einem Abstand zueinander von mindestens 50mm eingelassen werden, insbesondere bei einer Flammentemperatur bei Mischgasbeheizung von maximal 1.700°C oder maximal 1.600°C oder maximal 1.500°C, insbesondere bei einer Düsensteintemperatur von mindestens 1.300°C oder mindestens 1.320°C. Dies liefert zuvor genannte Vorteile, insbesondere bei um mindestens 20 Kelvin gegenüber bisherigen Betriebsarten (optional) erhöhter Düsensteintemperatur bei gleicher oder niedrigerer NOx-Emission.

Bei dem beschriebenen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Koksofenvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen, sowie aus den Zeichnungen selbst. Dabei zeigt FIGURENBESCHREIBUNG Fig. 1A, 1 B, 1 C, 1 D, 1 E, 1 F, 1G, 1 H jeweils in schematischer Darstellung in geschnittenen Seitenansichten und Draufsichten Zwillingsheizzüge bzw. Koksöfen gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E jeweils in schematischer Darstellung in geschnittenen Seitenansichten und in Draufsichten Zwillingsheizzüge bzw. Koksofenvorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 3, 4, 5, 6, 7 jeweils in schematischer Darstellung in Draufsicht eine relative

Anordnung von Einlässen gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 8 in schematischer Darstellung in Draufsicht eine relative Anordnung von

Einlässen gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 9 in schematischer Darstellung in Draufsicht konstruktive Größen bei

Zwillingsheizzügen;

Fig. 10A, 10B, 10C jeweils in schematischer Darstellung in Draufsicht eine relative

Anordnung der Einlässe relativ zu einem entfernteren unteren Rezirkulationsdurchlass gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 11 in schematischer Darstellung in Draufsicht eine relative Anordnung der

Einlässe relativ zu einem einzelnen unteren Rezirkulationsdurchlass gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 1 1 a in schematischer Darstellung in Draufsicht eine relative Anordnung der Einlässe relativ zu einem einzelnen unteren

Rezirkulationsdurchlass gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 12 in schematischer Darstellung in Draufsicht eine Illustration eines

Strömungsaustauschabschnitts bei einer relativen Anordnung der Einlässe gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 13A, 13B jeweils in schematischer Darstellung in Draufsicht eine Illustration eines

Strömungsaustauschabschnitts bei einer relativen Anordnung der Einlässe gemäß einem der Ausführungsbeispiele;

Fig. 14, 15, 16,

17 18, 19 jeweils in schematischer Darstellung in geschnittenen Seitenansichten

Zwillingsheizzüge gemäß Ausführungsbeispielen. Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen. In Figuren, welche den Stand der Technik beschreiben, sind die Positionen und winkeligen Ausrichtungen der einzelnen Einlässe und Durchlässe oder Strömungspfade nur exemplarisch (insbesondere nur in einzelnen Heizkanälen) und nicht vollständig illustriert oder gegebenenfalls nicht exakt winkelig angeordnet.

In Figuren, welche die vorliegende Erfindung beschreiben, sind die Positionen und winkeligen Ausrichtungen der einzelnen Einlässe und Durchlässe oder Strömungspfade schematisch illustriert (insbesondere nur in einzelnen Heizkanälen), wobei die Beträge der jeweiligen Abstände in der Beschreibung näher definiert werden. Es ist anzumerken, dass für ein und dieselben Merkmale bei den Figuren zum Stand der Technik im Vergleich zu den Figuren, welche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung aufzeigen, unterschiedliche Bezugszeichen verwendet wurden. Das wirkt sich jedoch nicht auf die Kombinierbarkeit der einzelnen Merkmale untereinander aus.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die Figuren 1A, 1 B, 1 C, 1 D, 1 E, 1 F, 1 G, 1 H zeigen einen Koksofen 1 in der Art eines Horizontalkammerofens, mit mehreren Ofenkammern 2 jeweils mit Kohle-Charge. Die Ofenkammern 2 weisen eine Höhe von z.B. 6 bis 8m auf. Die Ofenkammern 2 sind durch Läuferwände 3 abgeschottet, die sich jeweils in einer yz-Ebene erstrecken. Zwischen zwei Läuferwänden 3 bilden paarweise Heizkanäle 5.1 , 5.2 jeweils einen Zwillingsheizzug 5, dessen Innenwandung 5.3 den (frei von Kohle) von Gasen durchströmten Heizraum von der jeweiligen Ofenkammer abgrenzt. Die Heizkanäle 5.1 , 5.2 werden abwechselnd als beflammter oder abgasführender Heizkanal betrieben, was ein Umschalten der Strömungsrichtung erfordert und in einem Zyklus von z.B. 20 Minuten erfolgt.

Die paarweisen Heizkanäle sind jeweils durch eine koppelnde Trennwand (Binderwand) 4 voneinander getrennt, in welcher oben und unten ein koppelnder Durchlass 4.4 vorgesehen ist, über welchen ein Kreisstrom 9 von rezirkuliertem Abgas realisierbar ist. Benachbarte Zwillingsheizzüge sind durch eine abschottende Trennwand 4a ganz ohne Durchlässe vollständig voneinander abgeschottet.

In den Trennwänden 4, 4a ist jeweils ein Stufenluftkanal 4.1 angeordnet, welcher über wenigstens eine Verbrennungsstufe 4.2 bzw. den entsprechenden Einlass oder Auslass an den Heizkanal gekoppelt ist. Die jeweilige Verbrennungsstufe 4.2 kann in einer charakterisierenden Höhenposition angeordnet sein. Beispielsweise werden zwei oder drei Höhenpositionen definiert, in welchen Stufenluft eingelassen wird.

Die jeweiligen Wände sind insbesondere aus Steinen gemauert, welche gemäß deren Abmessungen jeweils eine Wandlage definieren.

Die x-Richtung kennzeichnet die Breite des Ofens 1 , die y-Richtung kennzeichnet die Tiefe (bzw. die horizontale Ausdrückrichtung bei einem Horizontalkammerofen), und die z-Richtung kennzeichnet die Vertikale (Hochachse). Die Mittenlängsachse M des jeweiligen Heizkanals verläuft durch das in x- und in y-Richtung zentrisch in Bezug auf die Innenoberflächen/Innenwandungen angeordnete Zentrum des jeweiligen Heizkanals (nicht explizit gekennzeichnet; etwa im Zentrum der jeweiligen kreisumströmten Trennwand, insbesondere im Zentrum eines zentrisch angeordneten Stufenluftkanals). Der Begriff„zentrisch“ oder„Zentrum“ bezieht sich hier auf eine Mitte in der xy-Ebene, und der Begriff„mittig“ oder„Mitte“ bezieht sich hier auf die Höhen-Richtung (z).

In der so genannten Brennerebene 5.4 bzw. am Boden eines jeweiligen Heizkanals sind mehrere Einlässe angeordnet, nämlich ein (erster) Verbrennungsluft-Einlass 6, insbesondere für Koksofengasbeheizung, und ein weiterer Verbrennungsluft-Einlass 7, insbesondere für Mischgasbeheizung, und ein Koksofengas-Einlass 8. Über diese Einlässe eingeleitetes Gas strömt an den Wandoberflächen 4.3 der Trennwände sowie an den Innenwandungen der Läuferwände nach oben.

Als für den Ofenbauer/-betreiber charakteristische Temperaturen am Koksofen 1 lassen sich nennen: Düsensteintemperatur T1 , (Gas-)Temperatur T2 im jeweiligen Heizkanal, Temperatur T3 in der Ofenkammer. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein möglichst homogenes Profil betreffend Temperatur T2 (insbesondere auch in vertikaler Richtung).

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 F bis 1 H werden im Folgenden die einzelnen Gasströme beschrieben. Der Gasstrom G1 kennzeichnet neu eingelassenes bzw. zugeführtes Beheizungsgas bzw. Verbrennungsluft. Der Gasstrom G1 kann einen Gasstrom G1 a (Koksofengas) und/oder einen Gasstrom Gi b (Mischgas) umfassen. Der Gasstrom G4 kennzeichnet Rezirkulationsabgase, welche zurückgeführt bzw. im Kreis geführt werden. Der Gasstrom G5 kennzeichnet Gas bzw. Luft aus einer jeweiligen Verbrennungsstufe 4.2, 14.1 1 , und der Gasstrom G6 kennzeichnet Abgase, die aus dem jeweiligen Heizkanal oder Heizzug ausgeleitet werden.

Die in Fig. 1 D gezeigten Rezirkulations-Pfeile sind nur schematisch dargestellt und geben nicht exakt die Richtung des jeweiligen Gasstroms wieder.

Fig. 1 G zeigt schematisch ein Beheizungsdifferential 5.6 mit einzelnen Öffnungen 5.61 , über welche das Gas in einem Kopfbereich des Heizkanals umgeleitet werden kann. Das Beheizungsdifferential 5.6 ist durch eine (Zwischen-)Decke 5.7 vom jeweiligen Zwillingsheizzug abgeschottet. Das Beheizungsdifferential 5.6 ist unabhängig vom Kreisstrom 9. Ein Abstand E zwischen Beheizungsdifferential 5.6 und Durchlass 4.4 kann dabei individuell je Ofen konstruktiv ausgelegt werden. Das Bezugszeichen E kann dabei auch einen Querschnittsflächeninhalt charakterisieren. Bevorzugt beträgt der Querschnittsflächeninhalt E mindestens 300cm ² oder mindestens 340cm ² .

Auf eine Illustration des unter der Brennerebene 5.4 angeordneten Mittelbaus des Ofens wird bewusst verzichtet, zwecks besserer Übersichtlichkeit. Im Mittelbau können das Zuleiten der Gase und das Regeln der Volumenströme erfolgen.

Die Figuren 2A, 2B, 2C, 2D, 2E zeigen eine Koksofenvorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel, umfassend: Ofenkammer 10.2, beflammte Heizkanäle 1 1 , Innenwandung 11.1 , abgasführende Heizkanäle 12, Zwillingsheizzüge 13, Trennwände 14 mit Innenoberfläche 14.3, abschottende Trennwände 14a ohne Durchlässe, Stufenluftkanäle 14.1 mit Verbrennungsstufen 14.11 , koppelnde Durchlässe 14.2, Ausbuchtungen 14.4, Läuferwände 15 mit Innenoberfläche 15.1 , Verbrennungsluft- Einlässe 16, Mischgas-Einlässe 17, Koksofengas-Einlässe 18, Schiebersteine 19.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 2A, 2B, 2C, 2D, 2E werden im Folgenden die erfindungsgemäßen Abstände und Relativpositionen der einzelnen Einlässe und Durchlässe an weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben.

In Fig. 2A ist schematisch (in einigen Heizkanälen) die paarweise Anordnung der Einlässe 16, 17 gegenüberliegend vom Einlass 18.

In Fig. 2B ist gezeigt, dass die Einlässe 16, 17 in x-Richtung vergleichsweise stark nach außen versetzt sind (exzentrisch), und dabei in y-Richtung zueinander vergleichsweise stark beabstandet sind. Die Anordnung des optionalen Koksofengas-Einlasses 18 ist unabhängig davon, bzw. kann weitgehend frei gewählt werden.

In Fig. 2C ist gezeigt, dass durch den Versatz in x- und in y-Richtung auch eine vorteilhafte relative Anordnung bezüglich der Stufenluft G4 realisiert werden kann. Der in Fig. 2C angedeutete Winkel für eine winkelige Ausrichtung der Einlässe kann individuell je Einlass variiert werden. Je nach Ausgestaltung des Mittelbaus kann z.B. ein Winkel im Bereich von 5 bis 10° ein rationaler Kompromiss aus zusätzlichem konstruktivem, anlagentechnischem Aufwand und erzielbaren wärmetechnischen und/oder strömungstechnischen Effekten sein.

Die in Fig. 2C gezeigten Durchlässe 14.2 bzw. der Stufengaseinlass 14.11 können in der Anordnung, Anzahl und Geometrie auch gemäß den in den weiteren Fig. gezeigten oder diskutierten Varianten variiert werden. Unter Bezugnahme auf die Figuren 2C und 2E werden im Folgenden die einzelnen Gasströme beschrieben. Der jeweilige Gasstrompfad GP1 kennzeichnet erfindungsgemäße Einströmpfade bzw. Strömungspfade für wenigstens eines der über die Einlässe eingeleiteten Gase G1 . Der jeweilige Gasstrompfad GP4 kennzeichnet Strömungspfade von rezirkuliertem Abgas/Rauchgas G4, und der jeweilige Gasstrompfad GP5 kennzeichnet Strömungspfade von gestuft eingeleitetem Gas G5.

Fig. 2D veranschaulicht insbesondere den vergleichsweise großen Abstand y1 .

Fig. 2E zeigt eine Ansicht analog jener gemäß Fig. 2C. Der in Fig. 2C, 2E illustrierte Einströmwinkel, insbesondere für Koksofengas, ist bevorzugt kleiner als 30°, insbesondere kleiner als 10° jeweils in Bezug auf die z-Achse. Der Einströmwinkel kann analog auch für die weiteren Einlässe 17, 18 realisiert werden.

Die in Bezug auf die jeweiligen Einlässe und Durchlässe erwähnten Abstände und Relativpositionen können sich reziprok auch auf die Abstände und Relativpositionen der jeweiligen Gastrompfade/Kreisstrompfade beziehen, zumindest in einem Abschnitt stromauf von einer nachfolgenden Durchmischung mit benachbarten Gasströmen.

Die Fig. 3 zeigt eine Anordnung mit den Einlässen 16, 17 auf derselben x-Koordinate (x1 =x2) in vergleichsweise großem Abstand zur gegenüberliegenden Läuferwand 15. Das Verhältnis y1 :y2 liegt im Bereich von 25% bis 30%, ist also vergleichsweise groß. Dabei ist y1 größer 50mm. Speziell bei dieser Anordnung kann auch der Vorteil flexiblen Ausgleichs von Druckverlusten sichergestellt werden.

Fig. 3 zeigt insbesondere einen vorteilhaft regulierbaren Eintrittsquerschnitt beider Öffnungen (Gas und Luft). Dies ermöglicht, neben Optimierungen zur internen Energieverteilung, auch verfahrenstechnische Variationen insbesondere auch im Zusammenhang mit den folgenden Situationen:

- vergleichsweise hoher Druckverlust (z.B. im Sommer) im Heizzug: Schieber geöffnet zwecks Minimierung des Druckverlustes; - Regulierung von Druckverlust und Durchflüssen insbesondere zur Anpassung der Leistungskapazität der Anlage (insbesondere je nach gewünschtem Koks-Output);

- Regulierung von Druckverlust und Durchflüssen insbesondere zur Anpassung der Betriebsparameter auf das Einsatzmaterial (Anpassung der so genannten Kohlebasis), z.B. bei zunehmendem Wassergehalt höherer Gasbedarf;

Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen können Innenecken zwischen den Wänden auch Radien aufweisen bzw. abgerundet sein, insbesondere auch aus Stabilitätsgründen, insbesondere auch in Form von so genannten Kopfbindern. Die erfindungsgemäßen Größenverhältnisse und Maßangaben sind unabhängig von derartigen Abrundungen; vielmehr beziehen sich die Größenverhältnisse und Maßangaben auf die Abstände von parallelen Wänden oder von zumindest annähernd parallelen Wandabschnitten, insbesondere auf die jeweils größten Abstände in der betreffenden Querschnittsebene.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, in welcher sich Lufteinlass 16 und Mischgaseinlass 17 in x- Richtung vollständig überlappen, wobei die Einlässe ohne x-Versatz angeordnet sind und zumindest annähernd dieselbe x-Erstreckung aufweisen.

Die Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit den Einlässen 16, 17 auf unterschiedlichen x- Koordinaten (x1 >x2) in vergleichsweise großem Abstand y1. Das Verhältnis y1 :y2 liegt im Bereich von 25% bis 30%. Dabei ist y1 sehr viel größer als 50mm. Dabei ist die Erstreckung y2 in Bezug auf die Innenoberfläche der jeweiligen Trennwand als solcher (per se) bemaßt, insbesondere in Bezug auf den am weitesten beabstandeten Parallel- Abschnitt der Trennwand, also unabhängig von irgendwelchen optional vorgesehenen Ausbuchtungen 14.4 für Stufenluftkanäle. Derartige Ausbuchtungen 14.4 sind optional insbesondere aus Stabilitätsgründen bei vergleichsweise schmalen Trennwänden vorgesehen. Die y-Abmessung (Tiefe) liegt dabei z.B. im Bereich von 5 bis 40mm. Speziell bei einer Anordnung gemäß Fig. 4 kann auch der Vorteil großer Flexibilität hinsichtlich variierender Betriebsparameter sichergestellt werden. Fig. 4 zeigt insbesondere auch Maßnahmen hinsichtlich der Größe und Geometrie der Austrittsöffnungen. Dies ermöglicht, neben Optimierungen zur internen Energieverteilung, auch verfahrenstechnische Variationen insbesondere auch im Zusammenhang mit den folgenden Situationen:

- Parameteroptimierung insbesondere hinsichtlich Änderungen der Gasqualität: im Verlauf der Lebensdauer kann temporär oder permanent ein niederkaloriges Mischgas (insbesondere mit unteren Heizwerten kleiner als 4185kJ pro Nm ³ ; typische untere Heizwerten von Mischgasen im Bereich von 4185 bis 5500kJ pro Nm ³ ) zur Anwendung kommen;

- Variation des Gas/Luft-Verhältnisses am Boden über einen vergleichsweise großen Bereich mit gutem Effekt auf die vertikale Temperaturverteilung; dies kann insbesondere bei einer erforderlich werdenden Kapazitätsänderung des Ofens oder bei veränderter Beheizungsführung oder veränderter Kohlebasis vorteilhaft sein.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung, in welcher der Lufteinlass 16 den Mischgaseinlass 17 in x- Richtung vollständig überlappt.

Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung mit den Einlässen 16, 17 auf vergleichsweise deutlich/stark unterschiedlichen x-Koordinaten (x1 >x2) in vergleichsweise großem Abstand y1 , wobei die Einlässe 18 jeweils vergleichsweise weit mittig in x-Richtung angeordnet sind, insbesondere auch zumindest annähernd mittig in y-Richtung. Das Verhältnis y1 :y2 liegt im Bereich von 25% bis 30%. Dabei ist y1 größer 50mm. Das Verhältnis x2:x1 liegt z.B. im Bereich von 0,7. Speziell bei dieser Anordnung kann auch der Vorteil hoher Praktikabilität hinsichtlich Parametervariationen sichergestellt werden.

Fig. 5 zeigt insbesondere auch Maßnahmen hinsichtlich der Geometrie der Einlässe oder hinsichtlich deren Ausgestaltung als Düsen. Dies ermöglicht, neben Optimierungen zur internen Energieverteilung, auch verfahrenstechnische Variationen insbesondere auch im Zusammenhang mit den folgenden Situationen: - Luftöffnung am Boden in Ausgestaltung als Düse 16 (illustriert durch runde Querschnittsgeometrie); Düsen können insbesondere bei Zugang von oben von der Decke aus einfacher zugänglich und austauschbar sein als Schiebersteine.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung, in welcher der Lufteinlass 16 den Mischgaseinlass 17 in x- Richtung vollständig überlappt.

Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen können die Koksofengas-Einlässe wahlweise auch in die Trennwand integriert sein, also nicht in y-Richtung beabstandet von der Trennwand angeordnet sein, sondern mit der Trennwand verbaut sein.

Die Fig. 6 zeigt eine Anordnung mit den Einlässen 16, 17 auf vergleichsweise deutlich/stark unterschiedlichen x-Koordinaten (x1 <x2) in mehr oder weniger maximal großem Abstand y1. Das Verhältnis y1 :y2 liegt im Bereich von 25% bis 30%. Dabei ist y1 sehr viel größer als 50mm. Das Verhältnis x1 :x2 liegt z.B. im Bereich von 0,7. Bei Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 6 können besonders vorteilhafte Effekte hinsichtlich NOx-Reduktion und auch hinsichtlich weiterer Betriebsparameter wie z.B. Druckverlust sichergestellt werden.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 6 können die Luft- und Mischgaseinlässe 16, 17 insbesondere ganz ohne Überlappung in x-Richtung angeordnet sein.

Die Fig. 7 zeigt eine Anordnung vergleichbar zu jener gemäß Fig. 6, wobei der Versatz zwischen den Einlässen 16 und 17 invertiert ist (x1 >x2). Das Verhältnis y1 :y2 liegt im Bereich von 25% bis 30%. Dabei ist y1 sehr viel größer als 50mm. Das Verhältnis x2:x1 liegt z.B. im Bereich von 0,6 oder 0,5. Speziell bei dieser Anordnung kann der Vorteil einer sehr effektiven Durchmischung von rezirkuliertem Abgas mit Luft sichergestellt werden.

Bei Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 7 kann insbesondere dank der Anordnung des Lufteinlasses 16 im Bereich der Rezirkulationsöffnungen 14.2 (insbesondere vergleichbare x-Koordinate) Einfluss auf die Gaszusammensetzung vor deren Verbrennung genommen werden. Insbesondere wird das rezirkulierte Abgas mit der Luft kurz hinter der jeweiligen Rezirkulationsöffnung vermischt, insbesondere ohne dass dort bereits eine Verbrennung hervorgerufen wird. Diese verfahrenstechnische Anordnung kann auch als primäres Mischen von Rauchgas und Luft beschrieben werden. Effekt: Dank der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine externe Rezirkulation von Rauchgas und Luft nicht erforderlich; dadurch können auch Maßnahmen hinsichtlich größerer Strömungsquerschnitte im Regenerator eingespart werden.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 7 können die Luft- und Mischgaseinlässe 16, 17 insbesondere ganz ohne Überlappung in x-Richtung angeordnet sein, insbesondere asymmetrisch zu der in Fig. 6 gezeigten Anordnung.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 6, 7 können insbesondere auch jeweils Schiebersteine vorgesehen sein.

Die Fig. 8 zeigt eine Anordnung gemäß dem Stand der Technik, mit den Einlässen 6, 7 auf vergleichbarer (insbesondere identischer) x-Koordinate und vergleichsweise stark zur x-Mitte hin versetzt, insbesondere in zumindest annähend mittiger x-Anordnung, wobei der Einlass 8 auf einer x-Koordinate im Bereich von Rezirkulationsöffnungen angeordnet ist. Der Abstand y1 ist durchschnittlich groß, und das das Verhältnis y1 :y2 ist durchschnittlich groß. Die x-Koordinate der Einlässe 6, 7, insbesondere von deren Mittelpunkten, beträgt ca. die Hälfte der absoluten x-Breite des jeweiligen Heizzuges, und liegt insbesondere innerhalb des folgenden Bereiches für das Verhältnis von absoluter x-Abstand der Läuferwände 15 zu x1 oder zu x2: Bereich von 0,4 bis 0,6.

Fig. 9 beschreibt eine beispielhafte Anordnung der erfindungsgemäßen Öffnungen im Kontext mit weiteren konstruktiven Details eines Ofens. Die Ofenteilung xO liegt insbesondere im Bereich von 1000 bis 1.800mm (Maß von Ofenkammerhälfte zu Ofenkammerhälfte; Mitte zu Mitte). Die Heizzugteilung yO liegt insbesondere im Bereich von 400 bis 550mm (Mitte Trennwand zu Mitte Trennwand). Die Trennwände 14 weisen z.B. eine Dicke (y-Abmessung) im Bereich von 130 bis 170mm auf. Die Läuferwände 15 weisen z.B. eine Dicke (x-Abmessung) im Bereich von 70 bis 130mm auf.

Die y-Erstreckung der Verbrennungsluft-Einlässe 16 liegt beispielsweise im Bereich größer gleich 50mm, bei einem Mindestabstand zur nächstliegenden Trennwand 14 von mindestens 50mm. Die y-Erstreckung der Mischgas-Einlässe 17 liegt beispielsweise im Bereich größer gleich 50mm, bei einem Mindestabstand zur nächstliegenden Trennwand 14 von mindestens 50mm. Die x- Erstreckung der Verbrennungsluft-Einlässe 16 liegt beispielsweise im Bereich größer gleich 100mm, bei einem Mindestabstand zur Läuferwand 15 von mindestens 50mm. Die x-Erstreckung der Mischgas-Einlässe 17 liegt beispielsweise im Bereich größer gleich 100mm.

Die Fig. 10A, 10B, 10C illustrieren insbesondere die Betriebsart„vorwärtsbrennend“, wobei beispielhaft paarweise Rezirkulationsdurchlässe vorgesehen sind. Fig. 10A beschreibt eine beispielhafte erfindungsgemäße Anordnung mit den Einlässen 16, 17, 18 in derart relativer Anordnung zum entfernteren unteren Rezirkulationsdurchlass 14.2 (jeweils Mittelpunkte), dass ein Viereck mit einem Flächeninhalt A aufgespannt wird. Der Flächeninhalt liegt beispielsweise im Bereich von 500cm ² bis 1.700 cm ² , insbesondere im Bereich von 1.000cm ² bis 1.500cm ² . Fig. 10A veranschaulicht ferner die Austrittsebene xz14 der Trennwand 14. Der relevante Eckpunkt des Vielecks liegt demgegenüber versetzt nach innen zur Wandmitte. Die Flächeninhalts-Angabe ist daher unabhängig von der Wandstärke der Trennwand 14.

Fig. 10B beschreibt eine beispielhafte erfindungsgemäße Anordnung mit den Einlässen 16, 17, 18 in derart relativer Anordnung zum entfernteren unteren

Rezirkulationsdurchlass 14.2 (jeweils Mittelpunkte), dass ein Viereck mit einem

Flächeninhalt A aufgespannt wird. Der Flächeninhalt liegt insbesondere im Bereich von 700cm ² bis 1 600cm ² . Die Grundform des Vierecks ist trapezförmig.

Fig. 10C beschreibt eine beispielhafte erfindungsgemäße Anordnung mit den Einlässen 16, 17, 18 in derart relativer Anordnung zum entfernteren unteren Rezirkulationsdurchlass 14.2 (jeweils Mittelpunkte), dass ein Viereck mit einem Flächeninhalt A aufgespannt wird. Der Flächeninhalt liegt insbesondere im Bereich von 500cm ² bis 1 400cm ² .

Es hat sich gezeigt, dass für die zuvor beschriebenen „vorwärtsbrennenden“ Ofen- Konfigurationen ein Flächeninhalt A im Bereich von 1 .100 bis 1 .500 cm ² besonders vorteilhaft sein kann. Je nach individueller Ausgestaltung des Ofens (Größe, Leistung) kann für den Flächeninhalt A ein vorteilhafter Bereich von 200cm ² bis 2.000cm ² definiert werden, insbesondere bevorzugt 500cm ² bis 1 .500cm ² , insbesondere bei vergleichsweise großen Öfen mit einer Ofenkammer-Flöhe von mehr als sieben (7) Metern weiter bevorzugt 700cm ² bis 1 .500cm ² , also bei den in den vergangenen Jahren bei vielen Anwendungen üblich gewordenen Flöhen von größer 7 Metern.

Die Figur 1 1 beschreibt eine beispielhafte erfindungsgemäße Anordnung unter Bezugnahme auf eine Ofen-Bauform mit nur einem unteren Rezirkulationsdurchlass, insbesondere bei so genannter„Rücken-an-Rücken“-Beheizung. Die Einlässe 16, 17, 18 sind derart relativ zueinander und relativ zum (einzigen) unteren Rezirkulationsdurchlass 14.2 (jeweils Mittelpunkte) angeordnet, dass ein Viereck mit einem Flächeninhalt A aufgespannt wird. Der Flächeninhalt liegt beispielsweise im Bereich von 300cm ² bis 1.300 cm ² , insbesondere im Bereich von 800cm ² bis 1 .300cm ²

Es hat sich gezeigt, dass bei dieser„Rücken-an-Rücken“-Konfiguration ein Flächeninhalt A im Bereich von 1 .000 bis 1 .250 cm ² besonders vorteilhaft sein kann. Je nach individueller Ausgestaltung des Ofens (Größe, Leistung) kann für den Flächeninhalt A ein vorteilhafter Bereich von 50cm ² bis 1 .800cm ² definiert werden, insbesondere bevorzugt 300cm ² bis 1 .300cm ² , insbesondere bei vergleichsweise großen Öfen mit einer Ofenkammer-Flöhe von mehr als 7 Metern weiter bevorzugt 500cm ² bis 1 300cm ² .

Bei den in den Figuren 10A bis 10C.und 1 1 gezeigten Anordnungen kann wahlweise auch ein Dreieck aufgespannt werden, nämlich für den Fall, dass der Starkgaseinlass 18 auf einer Verbindungslinie von einem der weiteren Einlässe 16, 17 zum Mittelpunkt des Rezirkulationsdurchlasses 14.2 angeordnet ist (vgl. hierzu insbesondere Fig.1 1 ), oder für den Fall, dass der Einlass 16 auf einer Verbindungslinie zwischen dem Einlass 17 und dem Rezirkulationsdurchlass 14.2 angeordnet ist. Insbesondere ist in der Fig.1 1 a eine schräge, insbesondere ungleiche Anordnung der Einlässe 16 und 17 in Hinblick auf eine sich zwischen den Trennwänden 14 erstreckenden und parallel zur Läuferwand 15 verlaufenden Geraden G gezeigt. Abweichend zur Ausführungsform der Fig. 1 1 sind die Einlässe 16, 17 gemäß der Fig.1 1 a nicht mehr parallel zueinander, insbesondere mit deren Mittelpunkte auf der oben genannten Gerade G liegend ausgebildet. Das bedeutet, dass der Einlass 17, insbesondere dessen Mittelpunkt auf der oben genannten Geraden G angeordnet (ausgebildet) ist, während der Einlass 16, insbesondere dessen Mittelpunkt in Richtung des Rezirkulationsdurchlasses 14.2 versetzt zur Geraden G ausgebildet ist oder vice versa.

Bei den in den Figuren 10A bis 10C und 1 1 gezeigten Anordnungen definieren die geometrischen Mittelpunkte der Einlässe des jeweiligen Heizzuges und des wenigstens einen unteren koppelnden Durchlasses, insbesondere eines zu Verbrennungsluft-und Mischgas-Einlass entfernteren von mehreren unteren koppelnden Durchlässen, eine Viereckanordnung, deren Flächeninhalt in Draufsicht mindestens 50cm ² beträgt, bevorzugt mindestens 200cm ² oder mindestens 300cm ² oder mindestens 500cm ² oder mindestens 700cm ² .

Bei den zuvor beschriebenen Anordnungen können die Höhenpositionen der Einlässe nach unten oder nach oben in Bezug auf die Brennerebene variieren, wie zuvor allgemein beschrieben.

Fig. 12 beschreibt eine relative Anordnung vom Mischgaseinlass 17 relativ zum Verbrennungslufteinlass 16 gemäß dem Stand der Technik. Ein sich zwischen diesen beiden benachbarten Einlässen 16, 17 ergebender Strömungsaustauschabschnitt B, im Sinne einer strömungstechnisch wirkenden Kontaktfläche zwischen zwei unterschiedlichen Gasarten oder Gasmischungen, ist orthogonal zu Querverbindungen zwischen diesen Einlässen angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass diese Anordnung bei vergleichsweise kleinem y-Abstand und vergleichsweise großer Strömungsaustauschfläche zu einer starken Durchmischung bereits kurz oberhalb von den Einlässen führt, mit dem Effekt, dass sich eine hohe Temperatur (zu hohe Maximaltemperatur) einstellt und eine nachteilig hohe NOx-Emission nicht oder nur mittels Gegenmaßnahmen vermieden werden kann.

Fig. 13A zeigt eine relative Anordnung vom Mischgaseinlass 17 relativ zum Verbrennungslufteinlass 16 gemäß einer der Maßnahmen gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Strömungsaustauschabschnitt B ist vergleichbar groß wie in der Anordnung gemäß Fig. 12. Die Einlässe überlappen vollständig und sind zumindest in x-Richtung gleich groß ausgestaltet. Jedoch ist der Abstand in y-Richtung deutlich größer als bei der Anordnung gemäß Fig. 12, mit dem Effekt, dass die Durchmischung von Luft und Mischgas (zeitlich bzw. in Bezug auf die Flöhenrichtung) verzögert werden kann und/oder eine weniger starke Durchmischung erfolgt. Bei dieser Anordnung ist die vergleichsweise große Strömungsaustauschfläche nicht von Nachteil.

Fig. 13B zeigt eine Anordnung, bei welcher aufgrund seitlichen x-Versatzes die Strömungsaustauschfläche bzw. der Strömungsaustauschabschnitt B verkleinert ist. Exemplarisch ist auch hier der Strömungsaustauschabschnitt B orthogonal zu Querverbindungen zwischen den Einlässen aufgetragen. Die Einlässe überlappen sich nur ganz leicht oder optional auch gar nicht. Der y-Abstand ist vergleichbar groß zu jenem gemäß der Anordnung in Fig. 13A. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser kombinierten Maßnahme die Durchmischung von Luft und Mischgas signifikant verzögert werden kann, und dass eine sehr vorteilhafte Temperaturverteilung insbesondere über die Flöhe des Fleizzuges und wahlweise auch in weiteren Dimensionen des Fleizzuges sichergestellt werden kann. Die NOx-Emissionen können sehr effektiv vermindert werden.

Die Figuren 14, 15, 16, 17, 18 und 19 zeigen jeweils Ausführungsbeispiele eines Zwillingsheizzuges 13 einer erfindungsgemäßen Koksofenvorrichtung. In den Figuren 14 und 15 ist zudem schematisch ein Beheizungsdifferential 5.6 mit einzelnen Öffnungen 5.61 gezeigt, über welche das Gas in einem Kopfbereich des Heizkanals umgeleitet werden kann. Das Beheizungsdifferential 5.6 ist durch eine (Zwischen-)Decke 5.7 vom jeweiligen Zwillingsheizzug 13 abgeschottet. Das Beheizungsdifferential 5.6 ist unabhängig vom Kreisstrom 9. Zwecks der Übersichtlichkeit wurde lediglich in der Figur 14 ein Mittelbau bzw. ein Mittelbau-Bereich 30 sowie ein angrenzender Regeneratorbereich 40 schematisch dargestellt. Diese Bereiche sind jedoch auch auf die Ausführungsbeispiele der Figuren 15, 16, 17, 18 und 19 zu übertragen. Der Mittelbau-Bereich 30 ist dabei zumindest abschnittsweise unterhalb der Brennerebene 5.4, insbesondere unterhalb des Bodens bzw. des Bodenbereiches 5.4 des Zwillingsheizzuges 13 bzw. der entsprechenden Kanäle ausgebildet. Im Mittelbau- Bereich 30 erfolgen das Zuleiten der Gase und das Regeln der Volumenströme. Der koppelnde Kanal 20 erstreckt sich zumindest abschnittsweise innerhalb des Mittelbau- Bereiches 30 und weist eine Einlassöffnung 21 und eine Auslassöffnung 22 auf. Die Einlassöffnung 21 ist im Bodenbereich 5.4 des abgasführenden abwärts durchströmten Heizkanals 12 ausgebildet, um Rezirkulationsabgas G4 aus dem abgasführenden abwärts durchströmten Heizkanal 12 durch den koppelnden Kanal 20 und über die Auslassöffnung 22 in den mit Gas beflammten Heizkanal 1 1 zu überführen. Dabei wird das Rezirkulationsabgas G4 vorteilhaft in vertikaler Richtung in den mit Gas beflammten Heizkanal 1 1 eingebracht und muss nicht erst, wie aus dem Stand der Technik (siehe Figur 1 G) aus der im Wesentlichen horizontalen Richtung in eine vertikale Richtung umgelenkt werden.

Wie im Ausführungsbeispiel der Figur 14 oder im Ausführungsbeispiel der Figur 18 oder im Ausführungsbeispiel der Figur 19 gezeigt, weist der Zwillingsheizkanal 13 lediglich einen oberen koppelnden Durchlass. 14.2 auf, welcher sich durch die koppelnde Trennwand 14 erstreckt. Ein unterer koppelnder Durchlass 14.2, welcher zur Ermöglichung einer Rezirkulation des Rezirkulationsgases G4 erforderlich ist, wird dabei durch den koppelnden Kanal 20 gebildet. Das bedeutet, dass die koppelnde Trennwand 14 derart ausgestaltet ist, dass diese den Boden 5.4 des Zwillingsheizzuges 13 kontaktiert, sodass zwischen diesem Boden 5.4 und der koppelnden Trennwand 14 kein koppelnder Durchlass 14.2 ausgebildet ist. Auch weist die koppelnde Trennwand 14 keine weiteren Öffnungen oder Durchlässe auf, welche als koppender Durchlass 14.2 dienen, sodass lediglich ein einzelner Kreisstrom 9 zur Rezirkulierung des Rezirkulationsabgases G4 zur Anwendung gelangt. Zusätzlich zu den oben bereits hinreichend beschriebenen Gaseinlässen G1 und G1 a sowie Gasauslässen G6 im Bodenbereich 5.4 der jeweiligen Heizkanäle 1 1 , 12 ist auch wenigstens ein Gaseinlass für Stufenluftgas G5, oder, wie in Figur 19 gezeigt, wenigstens zwei Gaseinlässe für Stufengas G5 sowie wenigsten ein zusätzlicher Gasauslass für Abgas G6 in den Bereichen der abschottenden Trennwände 14a, oder wie in der Figur 18 gezeigt im Bereich der koppelnden Trennwand 14 ausgebildet.

Abweichend zum Ausführungsbeispiel der Figur 14 weist das Ausführungsbeispiel der Figur 15 mehr als nur einen koppelnden Durchlass 14.2, sondern drei sich im Bereich der koppelnden Trennwand 14 ausgebildeten koppelnden Durchlässe 14.2 auf, welche zusätzlich zum koppelnden Kanal 20, der als unterster koppelnder Durchlass verstanden werden kann, ausgebildet sind. Mit deren Hilfe kann das Rezirkulationsgas G4 in zwei Kreisströmen 9, nämlich einem inneren Kreisstrom und einem äußeren Kreisstrom innerhalb des Zwillingsheizzuges 13 rezirkulieren bzw. rezirkuliert werden.

Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 14 und 15 weisen die Ausführungsbeispiele der Figuren 16 und 17 kein Beheizungsdifferential auf. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 16 sind drei koppelnde Durchlässe 14.2 ausgebildet, wobei einer dieser koppelnden Durchlässe 14.2 durch den koppelnden Kanal 20 ausgebildet wird, der wieder den untersten koppelnden Durchlass 14.2 darstellt. Es ist folglich ein oberer koppelnde Durchlass 14.2 zwischen der koppelenden Trennwand 14 und der Decke 5.8 des Zwillingsheizzuges 13 und ein unterer koppelnder Durchlass 14.2 zwischen der koppelnden Trennwand 14 und einem Boden 5.4 des Zwillingsheizzuges 13 ausgebildet. Ein zusätzlicher Gasauslass zum Abführen eines Abgases G6 ist in der koppelnden Trennwand 14 vorgesehen.

Das in der Figur 17 gezeigte Ausführungsbeispiel ähnelt im Wesentlichen dem in der Figur 15 gezeigten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Anzahl und Anordnung der koppelnden Durchlässe 14.2 bzw. des koppelnden Kanals 20. Jedoch sind in der Figur 17 eine Vielzahl, insbesondere zwei in vertikaler Richtung (z-Richtung) übereinander angeordnete Stufenluftkanäle bzw. Stufenluftkanalauslässe 4.2 gezeigt, welche Stufenluft G5 in den mit Gas beflammten Heizkanal 1 1 einbringen. Es ist auch denkbar mehr als zwei Stufenluftkanäle auszubilden. Zudem ist ein zusätzlicher Auslass für Abgas G6 in einer abschottenden Trennwand 14a des abgasführenden Heizkanals 12 ausgebildet.

Bezugszeichenliste:

1 Koksofen, insbesondere Horizontalkammerofen

2 Ofenkammer mit Kohle-Charge

3 Läuferwand

4 koppelnde Trennwand bzw. Binderwand

4a abschottende Trennwand ohne Durchlässe

4.1 Kanal bzw. Stufenluftkanal in Trennwand

4.2 Verbrennungsstufe bzw. Einlass oder Auslass am Stufenluftkanal vom/zum Heizkanal

4.3 Wandoberfläche

4.4 zwei Heizkanäle koppelnder Durchlass

(bzw. Abgasumkehrstelle bzw. Umkehrstelle für Beheizungsgas)

5 Zwillingsheizzug (paarweise Anordnung von zwei Vertikalheizzügen)

5.1 beflammter Heizkanal (Vertikalheizzug)

5.2 abgasführender Heizkanal (Vertikalheizzug)

5.3 Innenwandung

5.4 Brennerebene bzw. Boden eines Heizkanals / Bodenbereich

5.6 Beheizungsdifferential

5.61 einzelne Öffnung im Beheizungsdifferential

5.7 (Zwischen-) Decke eines Heizkanals

5.8 Decke

6 (erster) Verbrennungsluft-Einlass, insbesondere für Koksofengasbeheizung

7 weiterer Verbrennungsluft-Einlass bzw. Einlass für Mischgasbeheizung

8 Koksofengas-Einlass bzw. Koksofengas-Düse

9 Kreisstrom

10 Koksofenvorrichtung, insbesondere mit Horizontalkammerofen

10.2 Ofenkammer

11 beflammter Heizkanal (Vertikalheizzug)

11.1 Innenwandung 12 abgasführender Heizkanal (Vertikalheizzug)

13 Zwillingsheizzug (paarweise Anordnung von zwei Vertikalheizzügen)

14 Trennwand bzw. Binderwand

14a abschottende Trennwand ohne Durchlässe

14.1 Kanal bzw. Stufenluftkanal in Trennwand

14.11 Verbrennungsstufe bzw. Stufenluft-Einlass oder Auslass am Stufenkanal vom/zum Heizkanal

14.2 zwei Heizkanäle koppelnder Durchlass

14.3 Innenoberfläche der Trennwand

14.4 Ausbuchtung für Stufenluftkanal

15 Läuferwand

15.1 Innenoberfläche der Läuferwand

16 (erster) Verbrennungsluft-Einlass bzw. Lufteinlass,

insbesondere für Koksofengasbeheizung

17 weiterer Verbrennungsluft-Einlass bzw. Mischgaseinlass,

insbesondere für Mischgasbeheizung

18 Koksofengas-Einlass bzw. Koksofengas-Düse

19 Schieberstein

20 koppelnder Kanal

21 Einlassöffnung

22 Auslassöffnung

30 Mittelbau-Bereich

40 Regeneratorbereich

A Flächeninhalt Vieleck-Anordnung (Dreieck oder Viereck)

B Strömungsaustauschabschnitt

E Abstand zwischen Beheizungsdifferential und Durchlass

G1 Beheizungsgas bzw. Verbrennungsluft

G1a Koksofengas Gi b Mischgas

G4 Rezirkulationsabgas

G5 Stufengas bzw. Stufenluft aus Verbrennungsstufe

G6 Abgas

GP1 Einströmpfad bzw. Strömungspfad für wenigstens eines der über die Einlässe eingeleiteten Gase

GP4 Strömungspfad von rezirkuliertem Abgas/Rauchgas

GP5 Strömungspfad von gestuft eingeleitetem Gas

M Mittenlängsachse des jeweiligen Heizkanals

T 1 Düsensteintemperatur

T2 (Gas-)Temperatur im Heizzug/Heizkanal

T3 Temperatur in der Ofenkammer x horizontale Richtung (Breite oder Länge; Längserstreckung Binderwand) xO Ofenteilung

x1 Abstand des Verbrennungsluft-Einlasses zur gegenüberliegenden Läuferwand x2 Abstand des Mischgas-Einlasses zur gegenüberliegenden Läuferwand xz14 Austrittsebene Trennwand

y Tiefe bzw. horizontale Ausdrückrichtung (Längserstreckung Läuferwand) yO Heizzugteilung

y1 Abstand zwischen zugewandten Kanten des Verbrennungsluft-Einlasses und des Mischgas-Einlasses

y2 Abstand der Innenkanten der Trennwände

z vertikale Richtung (Hochachse)