Kohlestampfkuchen

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Füllgasemissionen beim Beschicken von Ofenkammern einer Koksofenbatterie mit Kohlestampfkuchen. Eine Besonderheit beim Betreiben einer Koksofenbatterie, deren Ofenkammern m it Koh lestam pfkuchen beschickt werden, besteht darin, dass für den Beschickungsvorgang die betreffende Ofenkammer an der Maschinenseite der Koksofenbatterie geöffnet sein muss. Während des Hereinfahrens des Kohlestampfkuchens in die ca. 1000 °C heiße Ofenkammer entstehen spontan die sogenannten Füllgase, die gesundheitsschädliche Komponenten enthalten. Sofern keine geeigneten Gegenmaßnahmen getroffen werden, kommt es durch die Öffnung der Ofenkammer zu nicht tolerierbaren Umweltbelastungen.

In der Praxis ist versucht worden, das beschriebene Problem durch Absaugen eines Teils der Füllgase in eine an die Ofenkammern angeschlossene Rohgasvorlage zu lösen. Bei diesem Konzept wird zumindest ein Teil der Füllgase zusammen mit Rohgasen, die während eines Verkokungsprozesses in den geschlossenen Ofenkammern gebildet werden, einer Gasbehandlung zugeführt, die zumindest eine Gaswäsche umfasst. Das Absaugen der Füllgase aus der geöffneten Ofenkammer kann durch Überleitrohre unterstützt werden, m it denen die anfallenden Füllgase in eine der benachbarten Ofenkammern geleitet werden, von wo aus sie in die Rohgasvorlage gelangen. Praktische Erfahrungen haben allerdings gezeigt, dass die beschriebenen Maßnahmen nicht geeignet sind, um verschärfte Umweltauflagen zu erfüllen.

In Koksofenbatterien, mit so genanntem Schüttbetrieb, deren Ofenkammern durch Füllöffnungen in der Ofendecke von oben mit Kohle befüllt werden, wird der Druck in den Ofenkammern bisweilen einzeln geregelt, wobei die Rohgasvorlage der Koksofenbatterie mit einem leichten Unterdruck betrieben wird. Beim Befüllen der Ofenkammern wird der Unterdruck der Rohgasvorlage genutzt, um die entstehenden Füllgase abzusaugen und der Gasbehandlung zuzuführen. Sofern dieses Verfahren auf Koksofenbatterien übertragen wird, deren Ofenkammern mit Kohlestampfkuchen beschickt werden, können die sichtbaren Emissionen beim Beschicken der Ofenkammern zwar reduziert werden, doch führt diese Betriebsweise zu unzulässig hohen Sauerstoffkonzentrationen im Rohgas. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die Öffnungen an den Ofenkammern während des Beschickungsvorganges mit Hauben abzuschirmen, um das Eindringen von Umgebungsluft in das System zu minimieren. Diese Bemühungen führten jedoch nicht zu dem gewünschten Erfolg. Die im Saugbetrieb durch die geöffnete Ofenkammer eindringende Luft kann zu einer automatischen Abschaltung der elektrostatisch betriebenen Feinteerabscheider führen. Sie haben darüber hinaus nachweislich durch Reaktionen des Sauerstoffes mit anderen Bestandteilen des Rohgases zur Bildung von chemischen Verbindungen geführt, die sich im Rohrleitungssystem nachge- schalteter Anlagen ablagern und eine Verwendung des bei der Verkokung anfallenden Koksofengases zur Beheizung typischer Industrieöfen erheblich einschränken bzw. unmöglich machen. Ein weiterer Nachteil, der sich bei einer intensiven Absaugung der Füllgase in das Rohgassystem ergibt, besteht darin, dass durch ein sogenanntes "carry-over" während des Füllens Feinstpartikel in das Rohgas gelangen können, die sich in Behältern und Rohrleitungen der Gasbehandlung absetzen und auch einen negativen Einfluss auf die Qualität des in der Gasbehandlung gewonnenen Teers ausüben.

Auf Koksofenbatterien, deren Ofenkammern durch Füllöffnungen in der Ofendecke von oben mit Kohle befüllt werden, bezieht sich auch die DE 2 238 372. Die Ofenkammern sind wahlweise an zwei Vorlagen anschließbar, wobei eine Vorlage zum Abziehen des Produktionsgases und die andere Vorlage zum Ab- saugen der Füllgase dient. Die abgesaugten Füllgase werden in einem Gaswäscher entstaubt und von Teerbestandteilen gereinigt.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Verfahren zum Reduzieren von Füllgasemissionen beim Beschicken von Ofenkammern einer Koksofenbatterie mit Kohlestampfkuchen anzugeben. Das Verfahren soll einerseits in der Lage sein, die beim Setzen der Kohlestampfkuchen entstehenden Füllgase möglichst vollständig abzusaugen, so dass sie durch die geöffnete Tür der Maschinenseite nicht in die Atmosphäre gelangen; gleichzeitig muss das Verfahren gewährleisten, dass möglichst kein Luftsauerstoff in die Rohgasvorlage und damit in das Koksofengas gelangt.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Reduzieren von Füllgasemissionen nach Anspruch 1 . Das Verfahren setzt voraus, dass die mit Kohle zu beschickende Ofenkammer auf der Maschinen- seite der Koksofenbatterie geöffnet und ein Kohlestampfkuchen in die geöffnete Ofenkammer eingeführt wird. Füllgase, die beim Einführen des Kohlestampfkuchens in die heiße Ofenkammer freigesetzt werden, werden erfindungsgemäß durch eine an die Ofenkammer angeschlossene Füllgasvorlage abgeleitet und vorzugsweise anschließend entstaubt und verbrannt. Rohgase, die während eines Verkokungsprozesses in den geschlossenen Ofenkammern gebildet werden, werden durch eine an die Ofenkammern angeschlossene Rohgasvorlage abgeleitet und einer Gasbehandlung zugeführt, die zumindest eine Gaswäsche umfasst. In der Gaswäsche abgetrennte Bestandteile des Rohgases können zu Nebenprodukten weiterverarbeitet werden. Anschlüsse,

welche die Rohgasvorlage und die Füllgasvorlage mit den Ofenkammern verbinden, werden erfindungsgemäß im Wechsel geöffnet und geschlossen, so dass die beim Beschicken der Ofenkammern entstehenden Füllgase nur in die Füllgasvorlage und die in den geschlossenen Ofenkammern durch Verkokung gebildeten Rohgase nur in die Rohgasvorlage gelangen.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht im Kern auf der Kombination einer herkömmlichen Rohgasvorlage zur Ableitung der durch Verkokung gebildeten Rohgase und einer separaten Füllgasvorlage, die ausschließlich der Absaugung der Füllgase ohne deren Überleitung in die Gasbehandlung des Rohgases dient. Der Druck in der Füllgasvorlage wird vorzugsweise geregelt, wobei die Saugung an die örtlichen Gegebenheiten angepasst werden kann. Da die Füllgase keiner Gasbehandlung zugeführt werden, bei der Nebenprodukte erzeugt werden, ist ein Sauerstoffeintrag in die Füllgase unschädlich. Vorzugs- weise werden die Füllgase vollständig verbrannt und anschließend einer stationären Entstaubungseinrichtung zugeführt. Hierzu kann entweder eine separate Entstaubung vorgesehen oder eine gegebenenfalls vorhandene stationäre Entstaubungseinrichtung für die Erfassung der beim Koksdrücken entstehenden Emissionen genutzt werden. Die kombinierte Verwendung einer stationären Entstaubungseinrichtung einerseits zum Entstauben der beim Koksdrücken entstehenden Emissionen und andererseits zum Entstauben der Füllgase führt zu keinen betriebstechnischen Komplikationen, da das Setzen des Kohlestampfkuchens und das Drücken des Kokses von derselben Maschine nacheinander ausgeführt werden.

Es ergeben sich mehrere Möglichkeiten, die Füllgasvorlage auszugestalten und zu betreiben. Die Füllgasvorlage zum Absaugen der Füllgase kann an einen entlang der Koksofenbatterie verfahrbaren Füllgasabsaugewagen angeschlossen werden. Der Füllgasabsaugewagen kann m it oder ohne Brennkammer

ausgestattet sein und wird an die mit einem Kohlestampfkuchen zu beschickende Ofenkammer angedockt. Ferner kann der Füllgasabsaugewagen optional eine Einrichtung zum Entstauben der Füllgase aufweisen. Zum Absperren der Anschlüsse, welche die Ofenkammern mit der Füllgasvorlage verbinden, können Absperrklappen oder Absperrschieber mit temperaturbeständigen Verschlusselementen verwendet werden oder von außen betätigbare Absperrvorrichtungen mit Wassertauchungen eingesetzt werden.

Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, dass die Füllgasvorlage sich als Sammelrohr entlang der Koksofenbatterie erstreckt und durch Abzweigleitungen mit jeweils einer Absperreinrichtung an die Ofenkammern der Koksofenbatterie angeschlossen wird. Die Absperreinrichtungen sind Absperrklappen oder Absperrschieber mit temperaturbeständigen Verschlusselementen oder Wassertauchungen, die von außen geöffnet und geschlossen werden können.

Der Druck in den geschlossenen Koksofenkammern wird zweckmäßig während des Verkokungsprozesses einzeln geregelt. Die Rohgasvorlage kann sich als Sammelrohr entlang der Koksofenbatterie erstrecken und durch Abzweig- leitungen m it jeweils einer Absperreinrichtung an die Ofenkammern der Koksofenbatterie angeschlossen werden. Die Absperreinrichtungen weisen vorzugsweise eine mit Wasser gefüllte Tauchtasse sowie ein an die gasführende Abzweigleitung angeschlossenes Tauchrohr auf. Der Flüssigkeitsspiegel wird innerhalb der Tauchtasse gesteuert und dadurch der Gasweg geöffnet oder abgesperrt. Mittels der beschriebenen Vorrichtungen kann auch der Druck der zugeordneten Ofenkammer geregelt werden. Regelorgane zur Einhaltung bestimmter Druckwerte in den Ofenkammern können auch aus temperaturbeständigen Elementen mit oder ohne Wassertauchungen bestehen.

Die Rohgasvorlage und die Füllgasvorlage können auf derselben Seite der Koksofenbatterie oder auf unterschiedlichen Seiten der Koksofenbatterie installiert und betrieben werden. Bei vielen vorhandenen Koksofenbatterien ist die Rohgasvorlage auf der Maschinenseite der Koksofenbatterie angeordnet. Hier bietet es sich an, die Füllgasvorlage auf der anderen Seite, der Koksseite, der Koksofenbatterie zu installieren und zu betreiben. Es versteht sich, dass auch eine spiegelbildliche Anordnung möglich ist.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignete Koksofenbatterie nach Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Koksofenbatterie werden in den Ansprüchen 13 bis 20 beschrieben.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Ofenkammer einer Koksofenbatterie,

Fig. 2 eine Ausführungsvariante ebenfalls im Längsschnitt durch die

Ofenkammer einer Koksofenbatterie.

Die in den Figuren dargestellte Ofenkammer 1 ist Teil einer Koksofenbatterie, die eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Ofenkammern aufweist. Die Ofenkammern 1 sind auf der Maschinenseite MS und der Koksseite KS jeweils mit Türen 2 ausgestattet. Unter Maschinenseite MS versteht man die Seite der Koksofenbatterie, auf der eine in Fig. 1 nicht dargestellte Drückmaschine angeordnet ist und längs der Koksofenbatterie verfahren wird. Die Drückmaschine hat die Aufgabe, den unter Luftabschluss durch Verkokung gebildeten Koks zur Weiterverarbeitung auszudrücken. Die Koksseite KS ist jene Seite der Koks-

ofenbatterie, an der der gare Koks aus den Ofenkammern fällt und mit Hilfe einer Überleitmaschine in einen Löschwagen gelangt.

Zur Ableitung von Rohgasen, die während des Verkokungsprozesses in den geschlossenen Ofenkammern gebildet werden, ist eine Rohgasvorlage 3 vorgesehen. Diese erstreckt sich als Sammelrohr entlang der Koksofenbatterie und ist durch Abzweigleitungen 4 an die Ofenkammern der Koksofenbatterie angeschlossen. Die Abzweigleitungen 4 weisen jeweils eine Absperreinrichtung 5 auf, die in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine mit Wasser gefüllte Tauchtasse 6 sowie ein an die gasführende Abzweigleitung 4 angeschlossenes Tauchrohr 7 aufweisen. Die Tauchtasse 6 wird mittels eines Zuführrohres 8 mit Wasser gespeist. Es ist ferner eine Einrichtung 9 vorgesehen, um den Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Tauchtasse 6 zu steuern und dadurch den Gasweg zu öffnen oder abzusperren. Mittels der dargestellten Vor- richtung kann auch der Druck in den Ofenkammern 1 einzeln geregelt werden. Als Regelorgane zur Einhaltung bestimmter Druckwerte in den Ofenkammern können auch temperaturbeständige Elemente mit oder ohne Wasser- tauchungen verwendet werden. Die Ofenkammern 1 der Koksofenbatterie werden mit Kohlestampfkuchen 10 beschickt, die unter Verwendung der Drückmaschine jeweils in eine auf der Maschinenseite geöffnete Ofenkammer eingeführt werden. Beim Einführen des Kohlestampfkuchens in die Ofenkammer, die beim Beschicken typischerweise eine Temperatur von ca. 1000 °C aufweist, werden Füllgase freigesetzt, die durch eine an die Ofenkammer 1 angeschlossene Füllgasvorlage 1 1 abgeleitet und vorzugsweise anschließend entstaubt und verbrannt werden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erstreckt sich die Füllgasvorlage 1 1 als Sammelrohr entlang der Koksofenbatterie und ist durch Abzweigleitungen 13 mit jeweils einer Absperreinrichtung 14 an die Ofenkammern 1 der Koksofenbatterie ange-

schlössen. Die der Füllgasvorlage 1 1 zugeordneten Absperreinrichtungen 14 sind Wassertauchungen 6', 7', die mittels einer Einrichtung 9' von außen geöffnet und geschlossen werden können. Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Absperreinrichtungen 14 können auch Absperreinrichtungen eingesetzt werden, die als Absperrklappe oder Absperrschieber ausgebildet sind und ein temperaturbeständiges Verschlusselement aufweisen.

Die an die Füllgasvorlage 1 1 einerseits und die Rohgasvorlage 3 andererseits angeschlossene Absperreinrichtungen 14 bzw. 5 werden im Wechsel so betä- tigt, dass die beim Beschicken einer Ofenkammer entstehenden Füllgase nur in die Füllgasvorlage 1 1 und die in den geschlossenen Ofenkammern durch Verkokung gebildeten Rohrgase nur in die Rohgasvorlage 3 gelangen. Die Rohgase werden durch die Rohgasvorlage 3 einer Gasbehandlung zugeführt, in der Nebenprodukte erzeugt werden. Die Gasbehandlung umfasst zumindest eine Gaswäsche. Die separat durch die Füllgasvorlage 1 1 abgeleiteten Füllgase werden vorzugsweise entstaubt und verbrannt, wobei zur Entstaubung eine stationäre Entstaubungseinrichtung verwendet werden kann, die auch für die Erfassung der beim Koksdrücken entstehenden Emissionen verwendet wird. Es versteht sich, dass zur Entstaubung der Füllgase auch eine separate Ent- staubungseinrichtung vorgesehen werden kann.

In Fig. 1 ist eine geschlossene Ofenkammer 1 der Koksofenbatterie im Längsschnitt dargestellt. Die Absperreinrichtung 5 der Rohgasvorlage 3 ist geöffnet, so dass bei der Verkokung entstehende Gase durch die Rohgasvorlage 3 abgeleitet werden können. Die der Füllgasvorlage 1 1 zugeordnete Absperreinrichtung 14 ist hingegen geschlossen, so dass keine Rohgase in die Füllgasvorlage gelangen.

Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ofenkammer 1 während der Beschickung mit einem Kohlestampfkuchen 10. Der Kohlestampfkuchen 10 wird mittels einer Drückmaschine 17 durch die auf der Maschinenseite MS geöffnete Tür 2 in die Ofenkammer 1 eingeschoben. Dabei werden Füllgase freigesetzt, die durch die separate Füllgasvorlage 1 1 abgeleitet und anschließend entstaubt und verbrannt werden. Die der Rohgasvorlage 3 zugeordnete Absperreinrichtung 5 ist geschlossen, so dass keine Füllgase in die Rohgasvorlage 3 gelangen können. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist an die Füllgasvorlage 1 1 der geöffneten Ofenkammer 1 ein Füllgasabsaugewagen 15 zum Absaugen der Füllgase angeschlossen. Der Füllgasabsaugewagen 15 ist längs der Koksofenbatterie verfahrbar und vorzugsweise auf einem Fahrweg auf der Ofendecke der Koksofenbatterie installiert. Zum Absperren des Anschlusses, welcher die Ofenkammer 1 mit der Füllgasvorlage 1 1 verbindet, ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 eine Absperreinrichtung 14 mit einem temperaturbe- ständigen Verschlusselement 16 in Form einer Absperrklappe oder eines Absperrschiebers vorgesehen.