Koksofen kammer

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gasdruckregelung einer Koksofen- kammer, welche für die Abführung von Rohgas über ein Steigrohr und über eine Tauchverschlussanordnung an einer auch als Vorlage bezeichnete Gas- sammelleitung angeschlossen ist, wobei die Tauchverschlussanordnung eine Flüssigkeitszuführung, ein an das Steigrohr angeschlossenes Tauchrohr und eine drehbar gelagerte Tauchtasse aufweist und wobei die Tauchverschlussanordnung von einer elektronischen Steuerung in Abhängigkeit eines Fortschrittes des Verkokungsprozesses in der Koksofenkammer gesteuert wird. Die Erfindung bezieht sich damit auf eine Steuerung des Gasdruckes während des Verkokungsprozesses selbst. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Koksofenvorrichtung .

Zur Vermeidung von Emissionen an Koksöfen ist es erforderlich, den Gasdruck in der Koksofenkammer während der Garungszeit konstant zu halten. Da die anfallende Menge an Rohgas sich über die Garungszeit verändert, muss eine Steuerung den Abfluss des Gases so beeinflussen, dass der Druck in der Ofenkammer innerhalb vorgegebener Grenzen bleibt. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass während des Verkokungsprozesses nicht ein völlig gleichbleibender Druck, sondern eine vorgegebene Druckkurve eingehalten werden soll, um den Verkokungsprozess und/oder die Zusammensetzung und Qualität des gebildeten Rohgases zu optimieren. Auch dann ist eine Gasdruckregelung in engen Grenzen notwendig.

Eine Koksofenbatterie besteht aus einer Vielzahl von Kammern, die nach- einander entleert und wieder neu befüllt werden. Dadurch sind die Garzustände der einzelnen Koksofenkammern und damit auch der Anfall an Rohgas unter- schiedlich. Das anfallende Rohgas wird in die Gassammelleitung übernommen und einer Weiterverarbeitung zugeführt.

Da in der auch als Vorlage bezeichneten Gassammelleitung ein konstanter Druck, insbesondere ein Unterdruck herrschen soll, muss die Steuerung zusammen mit der Tauchverschlussanordnung in der Lage sein, eine Druckdifferenz zwischen der Koksofen kammer und der Gassammelleitung zu erzeugen. Aus der EP 0 649 455 B1 sind ein Verfahren zur Gasdruckregelung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Koksofenvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 6 bekannt. Um den Durchfluss an Rohgas sowie den Druck in der Koksofenkammer beeinflussen zu können, wird bei einer Tauchverschlussanordnung mit einem Tauchrohr, einer drehbar gelagerten Tauchtasse und einer Flüssigkeitszuführung ein Wasserspiegel innerhalb der Tauchtasse durch eine Variation des Wasserzu- und -abflusses verändert. Das Tauchrohr ragt in bekannter Weise von oben in die Tauchtasse hinein, wobei bei einer vollständig gefüllten Tauchtasse durch die Stauhöhe des Wassers ein maximaler Differenzdruck aufrecht- erhalten werden kann. Durch eine Verlängerung des Wasserzulaufes kann durch das kontinuierliche Abfließen von Wasser aus der Tauchtasse die Stauhöhe abgesenkt werden, so dass das Rohgas die von dem Wasser in der Tauchtasse gebildete Barriere leichter überwinden kann. Schließlich kann die Stauhöhe auch so weit abgesenkt werden, dass sich ein freier Strömungs- querschnitt ergibt.

Sowohl bei einem geregelten Ablauf als auch einem geregelten Zulauf von Wasser sind Ventile als Steuerorgane erforderlich, auch wenn im Rahmen einer Variante ein Teil des zugeführten Wassers durch einen Bypass geleitet wird.

Das Wasser als Flüssigkeit für die Tauchverschlussanordnung wird in der Regel aus einem Kühlwasserkreislauf entnommen und ist entsprechend im erheblichen Maße mit Verunreinigungen versetzt. Entsprechende Verunreinigungen können sich in den Ventilen des Zulaufes festsetzen. Dabei ist auch zu berücksichtigen, dass das aus der Koksofenkammer abzuführende Rohgas stark verunreinigt ist. In der Praxis ist es deshalb erforderlich, das gesamte System einer Koksofenkammer einschließlich der Tauchverschlussanordnung in regel- mäßigen Abständen zu reinigen. Da sich zumindest ein Teil der Komponenten innerhalb der Gassammelleitung befindet, ergibt sich ein erheblicher Aufwand, wobei sich bei einer Wartung auch Gefahren für das Bedienpersonal ergeben können. Aus der Praxis ist es auch bekannt, dass mittels drehbar gelagerter Tauchtassen Vorlageventile gebildet sind, mit denen die einzelnen Koksofen kammern während des Drückens und Füllens verschlossen werden können ("Handbuch des Kokereiwesens, Band II, Herausgegeben von Dr. Otto Grosskinsky, 1958).

Aus der DE 1 192 152 ist es bekannt, drehbar gelagerte Tauchtassen während des Verkokungsprozesses zu bewegen, wobei die Steuerung über eine Welle und eine Steuerscheibe erfolgt. Die Drehung der Welle ist auf den Ablauf des Verkokungsprozesses abgestimmt, wobei die Tauchtassen für verschiedene Koksofen kammern jeweils an unterschiedlichen Positionen der zugeordneten Steuerscheibe angeschlossen sind. Zusätzlich ist die Verbindung zwischen Steuerscheibe und Tauchtasse mit einer elastischen Feder versehen, um die Tauchtassen mit einer Vorspannung gegen ein Tauchrohr zu drücken. Durch die rein mechanische Steuerung kann nicht auf Betriebsschwankungen reagiert werden. Darüber hinaus ergibt sich die Sperrkraft der einzelnen Tauchverschlussanordnungen und die daraus resultierende Druckdifferenz auch aus der Federkraft, so dass die Steuerung nicht nur unflexibel, sondern auch mechanisch aufwendig und ungenau ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine präzise Gasdruck- regelung einer Koksofenkammer zu ermöglichen, wobei gleichzeitig ein weitgehend störungsfreier Betrieb bei einem geringen Wartungsbedarf realisiert werden soll. Gegenstand der Erfindung und Lösung der Aufgabe sind ein Verfahren zur Gasdruckregelung einer Koksofenkammer gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Koksofenvorrichtung gemäß Patentanspruch 6. Ausgehend von einem Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Flüssigkeitszuführung mit einer konstanten Flüssigkeitsmenge beaufschlagt wird, wobei ein Antrieb für eine Drehung der Tauchtasse um eine Drehachse, vorzugsweise eine horizontal ausgerichtete Drehachse, an die elektronische Steuerung angeschlossen ist und wobei die Gasdruckregelung in Abhängigkeit des Fortschrittes des Verkokungsprozesses durch ein Verdrehen der Tauchtasse erfolgt.

Als Flüssigkeit ist vorzugsweise Wasser aus einem Kühlwasserkreislauf vorgesehen, wobei im Rahmen der Erfindung in dem Kreislauf keine Ventile als Steuerorgane zur Regelung der Flüssigkeitsmenge notwendig sind, so dass entsprechend aufwendige Wartungsarbeiten entfallen können.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass durch die Verdrehung der Tauchtasse eine Überlaufhöhe der Tauchtasse für die Flüssigkeit verstellt wird, wobei in einer ersten Drehposition das Eintauchen des Tauchrohres in die Flüssigkeit einen Verschluss zwischen dem Steigrohr und der Gassammelleitung bewirkt und wobei durch die Bewegung der Tauchtasse von der ersten Drehposition in die zweite Drehposition ein von dem Drehwinkel abhängiger Strömungsquerschnitt zwischen Steigrohr und Gassammelleitung freigegeben wird.

Dabei ist üblicherweise vorgesehen, dass die Tauchtasse in einer obersten Stellung bei einer konstant zufließenden Flüssigkeitsmenge eine Druckdifferenz erzeugt, welche aufgrund der Eintauchtiefe des Tauchrohres und der Überlaufhöhe für die Flüssigkeit eine vollständige Trennung des Steigrohres und damit der Koksofenkammer von der Gassammelleitung gewährleistet.

Wenn davon ausgehend die Druckdifferenz reduziert werden soll, wird bei einer weiterhin konstanten zugeführten Flüssigkeitsmenge die Tauchtasse durch eine Drehbewegung herabgeschwenkt, wodurch die Eintauchtiefe des Tauchrohres reduziert wird. Die eine Sperrung bewirkende Wassersäule kann aufgrund der geringeren Höhe bereits bei einer kleineren Druckdifferenz überwunden werden.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Überlaufhöhe der Tauchtasse einerseits durch das Absenken der Tauchtasse an sich und andererseits auch durch ein Verdrehen, das heißt eine Schrägstellung der Tauchtasse bewirkt wird.

Um eine automatische Regelung des Druckes in der Koksofen kammer zu erzeugen, ist ein Antrieb für die Drehung der Tauchtasse vorgesehen, welcher an die elektronische Steuerung angeschlossen ist. Grundsätzlich ist es möglich, dass die elektronische Steuerung die geeignete Stellung der Tauchtasse wäh- rend des Verkokungsprozesses anhand von Vorgabewerten berechnet. Vorzugsweise ist jedoch zumindest ein an die elektronische Steuerung angeschlossener Messsensor vorgesehen, wobei die Tauchtasse in Abhängigkeit eines Messsignals des Messsensors verdreht wird. Bei dem Messsensor kann es sich insbesondere um ein Drucksensor handeln, der innerhalb der Koks- ofenkammer angeordnet ist. Grundsätzlich können auch die Signale mehrerer Messsensoren, beispielsweise mehrerer Drucksensoren, verarbeitet werden.

Im Rahmen der Erfindung ist üblicherweise vorgesehen, dass für jede Ofenkammer ein eigener, zugeordneter Antrieb der entsprechenden Tauchtasse vorgesehen ist, so dass sämtliche Koksofen kammern einer Koksofenbatterie getrennt voneinander gesteuert werden können.

Um zu vermeiden, dass sich Verschmutzungen in der Tauchtasse ansammeln und damit die Sperrwirkung der Tauchverschlussanordnung unkontrolliert ver- ändern, kann vorgesehen sein, dass die Tauchtasse soweit verdreht werden kann, dass Verschmutzungen vollständig abfließen können. Zu diesem Zweck kann es auch von Vorteil sein, wenn die Tauchtasse an einer von der Drehachse abgewandten Seite eine schräg ansteigende Seitenwand aufweist, welche bei einem Absenken dieser Seitenwand durch eine Drehung ein Abfließen erleichtert. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Tauchtasse einen Boden und eine sich von dem Boden nach oben erstreckende Seitenwand aufweist, wobei die Seitenwand an einer der Drehachse abgewandten Seite der Tauchtasse mit dem Boden einen Winkel von mehr als 1 10° einschließt.

Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Tauchtasse in eine Öffnungsposition mittels zumindest einer Reinigungsdüse gereinigt wird.

Schließlich kann es in bestimmten Situationen des Betriebes der Koksofenkammer auch erforderlich sein, eine freie Verbindung zwischen der Koksofenkammer und der Gassammelleitung herzustellen, wozu die Tauchtasse optional auch vollständig aus dem Bereich des Tauchrohres herausgeschwenkt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Koksofenvorrichtung, welche insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens geeignet ist. Die Koksofenvorrichtung weist eine Koksofen kammer und eine Gassammel- leitung auf, wobei die Koksofen kammer zur Abführung von Rohgas über ein Steigrohr und über eine Tauchverschlussanordnung an die Gassammelleitung angeschlossen ist, wobei die Tauchverschlussanordnung eine Flüssigkeitszuführung, ein an das Steigrohr angeschlossenes Tauchrohr und eine drehbar gelagerte Tauchtasse aufweist und wobei eine elektronische Steuerung für eine Verstellung der Tauchverschlussanordnung vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist die elektronische Steuerung dazu eingerichtet, bei der Beaufschlagung der Flüssigkeitszuführung mit einer konstanten Flüssigkeitsmenge einen Antrieb für eine Drehung der Tauchtasse um eine Drehachse in Abhängigkeit des Fortschrittes des Verkokungsprozesses zu steuern.

Der Antrieb kann ohne Einschränkung einen Elektromotor und/oder einen Hydraulikmotor und/oder einen Pneumatikmotor aufweisen. Zusätzlich zu der Flüssigkeitszuführung, welche beispielsweise direkt in das Tauchrohr münden kann, kann innerhalb das Gassammelleitung auch zumindest eine Reinigungsdüse für eine Reinigung der Tauchtasse in eine Öffnungsposition angeordnet sein. Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Koksofenvorrichtung mit einer Koksofen kammer und einer Gassammelleitung,

Fig. 2a bis 2c eine Detailansicht einer Tauchverschlussanordnung, mit der die Koksofen kammer über ein Steigrohr an die Gassammelleitung angeschlossen ist, Fig. 3 die Anordnung gemäß den Fig. 2a bis 2c in einem vollständig geöffneten Zustand.

Die Fig. 1 zeigt eine Koksofenvorrichtung mit einer Koksofenkammer 1 und einer in der Praxis auch als Vorlage bezeichneten Gassammelleitung 2, wobei die Koksofenkammer 1 zur Abführung von Rohgas über ein Steigrohr 3 und über eine Tauchverschlussanordnung 4 an die Gassammelleitung 2 angeschlossen ist. In der Praxis sind üblicherweise mehrere identisch oder im Wesentlichen identisch ausgeführte Koksofenvorrichtungen nebeneinander angeordnet und zu einer Koksofenbatterie zusammengeführt. Die Tauchver- Schlussanordnung 4 weist eine Flüssigkeitszuführung 5, ein an das Steigrohr 3 angeschlossenes Tauchrohr 6 und eine drehbar um eine Drehachse D gelagerte Tauchtasse 7 auf, wobei für die Drehung der Tauchtasse 7 um die Drehachse D ein Antrieb 8 vorgesehen ist, welcher an eine elektronische Steuerung 9 angeschlossen ist.

Der Antrieb kann beispielsweise elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch ausgeführt sein. An die elektronische Steuerung 9 ist des Weiteren zumindest ein Messsensor 10 angeschlossen, wobei in der Fig. 1 exemplarisch zwei an unterschiedlichen Stellen der Koksofenkammer 1 angeordnete Drucksensoren als Messsensoren 10 dargestellt sind.

Die Fig. 1 und die Fig. 2a zeigt die Tauchtasse 7 in einer ersten, obersten Drehposition, in der die Tauchtasse 7 mit Wasser 1 1 gefüllt ist, welches über die Flüssigkeitszuführung 5 und über das Tauchrohr 6 zugeführt wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Beaufschlagung mit einer konstanten Flüssigkeits- menge, wobei sich das Wasser 1 1 in der Tauchtasse 7 bis zu dessen oberen Rand anstaut und dann in die Gassammelleitung 2 überläuft.

Das Tauchrohr 6 taucht in das Wasser 1 1 ein, wobei die Wassersäule zwischen dem unteren Rand des Tauchrohres 6 und dem oberen Rand der Tauchtasse 7 die maximale Druckdifferenz zwischen der Koksofen kammer 1 und der Gassammelleitung 2 bestimmt. Die Druckdifferenz ist zweckmäßigerweise so eingestellt, dass bei dem Betrieb der Koksofenkammer 1 im Bedarfsfall eine vollständige Trennung möglich ist. Wenn ausgehend von der Anordnung gemäß der Fig. 1 die Tauchtasse 7 um die Drehachse D verdreht wird, wird die Tauchtasse 7 von dem Tauchrohr 6 in einem gewissen Maße wegbewegt. Darüber hinaus wird der der Drehachse D gegenüberliegende Rand der Tauchtasse 7 abgesenkt, so dass dort das Wasser 1 1 auf einer geringeren Höhe überlaufen kann.

Die Fig. 2a bis 2c zeigen exemplarisch verschiedene Drehpositionen der Tauchtasse 7, wobei ausgehend von einer maximalen Stauhöhe (Fig. 2a) zunächst die Stauhöhe durch ein Verdrehen reduziert und damit eine für das Überströmen der Wassersäule notwendige Druckdifferenz verringert wird (Fig. 2b), bevor durch ein weiteres Verdrehen der Tauchtasse 7 ein freier Strömungsquerschnitt zwischen dem Tauchrohr 6 und der Gassammelleitung 2 freigegeben wird (Fig. 2c). Gemäß der Fig. 3 kann auch vorgesehen sein, dass die Tauchtasse 7 vollständig von dem Tauchrohr 6 nach unten weggeschenkt ist, wobei dann in dieser Stellung der Tauchtasse 7, insbesondere aufgrund des gegenüberliegend der Drehachse D schrägen Verlaufes einer Seitenwand der Tauchtasse 7, das Wasser 1 1 vollständig abfließen kann, wodurch auch Verschmutzungen abgeführt werden. Des Weiteren ist angedeutet, dass in dieser Stellung auch eine zusätzliche Reinigung mittels zumindest einer Reinigungsdüse 12 erfolgen kann.