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WO2014000861A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbesserten vorerhitzung von kohle durch wärmetausch mit dem kühlgas einer kokstrockenkühlanlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verbesserten vorerhitzung von kohle durch wärmetausch mit dem kühlgas einer kokstrockenkühlanlage Download PDF

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Publication number
WO2014000861A1
WO2014000861A1 PCT/EP2013/001733 EP2013001733W WO2014000861A1 WO 2014000861 A1 WO2014000861 A1 WO 2014000861A1 EP 2013001733 W EP2013001733 W EP 2013001733W WO 2014000861 A1 WO2014000861 A1 WO 2014000861A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coal
gas
heat exchange
coke
improved
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/001733
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ronald Kim
Uwe TSCHIRNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Uhde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Uhde GmbH filed Critical ThyssenKrupp Uhde GmbH
Publication of WO2014000861A1 publication Critical patent/WO2014000861A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B39/00—Cooling or quenching coke
    • C10B39/02—Dry cooling outside the oven
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
    • C10B57/10—Drying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/001—Heating arrangements using waste heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the invention is directed to a process for the predrying and preheating of coal for use in coke ovens, which serve to produce metallurgical coke, wherein an inert gas is used to heat the coal, which is used in the dry cooling or deletion of hot Coke with another primary gas was heated by indirect heat exchange, wherein as an inert gas hot steam, which is suitable for pre-drying and preheating of coal, is used, and as a drying or heating step, an air flow heating, a fluidized bed heating, or a heating of the Coal is selected in a rotary drum.
  • the invention takes account of the procedural coupling with combustion air preheating for the coke ovens.
  • the invention is further directed to an apparatus for preheating and drying coal which consists of a coke cooling chamber for hot coke, a primary cooling circuit for an inert cooling gas, a heat exchanger, a secondary cooling circuit for a secondary cooling gas, and a rotary drum Rotary drum can also be replaced by a fluidized bed reactor, or a entrained flow reactor with coal grinding device.
  • Some coal coking processes therefore, heat the coal outside the coke oven before it is loaded into the coke oven chamber. This requires a lot of energy.
  • One possibility is to preheat the coal by the raw gas that is produced during the coking and which is used for pre-drying and preheating the coal before it is discharged for further processing.
  • the raw gas has a high temperature immediately after coking and can therefore be used for preheating the coal.
  • An example of this is DE4204578C2.
  • This embodiment is particularly suitable for coke ovens of the type "non-recovery” or “heat recovery”, in which the coking gas is completely burned, and thus is available after combustion as exhaust gas for heating coal.
  • These furnaces typically include a primary and a secondary boiler room for the stepwise combustion of the coking gas.
  • the exhaust gas is no longer or only to a limited extent available for heat recovery by a steam and power generation unit after the coal has been pre-heated.
  • This document describes a method for energy recovery in gas generation processes, which also coal coking plants are called, for the purpose of drying or preheating the feedstock, especially the fine coal for coking operation by the drying and preheating of the feedstock by means of the waste heat, the cooling of the solid residue of the process, for example, in the dry deletion of the coke in a coking plant in a closed, equipped with a Staubabschei- tion primary gas cycle is recovered, and in which as heat transport and drying an inert gas such as nitrogen, carbon dioxide, flue gas from coke ovens or flue gas is used from the top gas combustion in a secondary gas cycle with dust separation.
  • This uses the sensible heat of the expressed coke to preheat coal.
  • Preheat combustion air may be used for a "heat recovery" coke oven or for heating another gas in a secondary gas loop
  • the primary gas is recirculated and cleaned of the solids that form when the coke is extinguished in the primary gas loop
  • heat is transferred to a secondary inert gas in a heat exchanger, and the secondary gas can then be used for pre-drying and preheating coal which is heated by a heat exchanger by indirect heat exchange with the primary gas.
  • the deletion of the hot coke with an inert gas and the preheating of the coal raises the problem that the heat exchange must be efficient in order to achieve an acceptable coal heating rate.
  • the gas flow rate in the primary gas cycle is high due to the large volume of gas in relation to the coke volume, and the rate of heating of the coal due to the slow heating rate of the coal in the second gas circuit low, while simultaneously due to the high gas velocity in the first gas cycle only a moderate heat transfer rate in the heat exchanger is possible. This is constantly looking for ways to improve the heat transfer in the dry quenching of coke on the coal to be used.
  • the present invention with the present main process claim solves this object by a method for improved predrying of coal by heat exchange with the cooling gas of a Kokstrockenkühlstrom, wherein a hot, incandescent Kokscharge is placed in a coke quenching device, which is connected to a primary cooling circuit in which the coke is flowed through with an inert gas, and is thereby cooled down to a lower temperature, and the inert cooling gas in a heat exchanger releases the sensible heat by indirect heat exchange with water vapor in a second, secondary gas circuit, so that in this secondary gas cycle Coal, which is intended for coking, is pre-dried and heated with the steam as a secondary inert gas, and the thus preheated and dried coal can be placed in a coking-chamber provided for a coking cycle, and there in a coking cycle is coked under the introduction of air to coke.
  • the coal is heated directly with steam to temperatures above 100 ° C.
  • the method may be modified such that the heat exchanger is used to evaporate water, and in this way to produce water vapor when no suitable source of steam is available.
  • the water vapor thus generated can be heated sufficiently high by the method, so that a sufficient pre-drying and heating of the feed coal is still possible. In this case, further heating can also be carried out, if necessary, by means of a steam superheater, so that sufficient preheating of the feed coal is readily possible.
  • the steam must be sufficiently high in temperature to practice the present invention so that the coal does not have to be coked in a wet state.
  • a coke oven suitable for cyclical coking of coal is discharged after a coking cycle has been carried out to obtain a hot, glowing coke charge
  • Coke is flowed through with an inert gas, and thereby cooled down to a lower temperature, and the inert cooling gas flows through a heat exchanger in which it emits the sensible heat by indirect heat exchange to another secondary, inert gas in a second, secondary gas cycle, and in this secondary gas cycle coal, which is intended for coking, with the secondary inert gas is pre-dried and heated, and the thus preheated and dried coal is placed in a provided for a coking cycle coke oven chamber, where it is coked in a coking cycle to coke, and
  • a temperature of more than 100.degree. C. is to be regarded as a suitable temperature, since at this temperature the steam does not condense on the coal, and this temperature already produces a significant energy saving during coking.
  • this temperature is a lower limit, since higher temperatures provide a much higher energy savings, and heating to a temperature below 100 ° C due to condensation phenomena of water vapor is not suitable for coking coal.
  • the temperature of the coal is determined by temperature sensors in the drying unit. For carrying out the following invention, a temperature of the preheated and dried coal of 120 ° C to 250 ° C has been found to be very suitable.
  • the invention therefore transfers the heat in the secondary gas cycle to the combustion air, which is thereby preheated to temperatures greater than 100 ° C. and then conducted in the preheated state to combustion of the raw gases at any point in the coke oven. operating in countercurrent, crosscurrent or direct current mode, or a combination of several subprocesses.
  • the primary gas cycle is closed to practice the invention, which means that it keeps the coke closed during the extinguishing process.
  • the primary gas for extinguishing can be taken for example from a storage container, and used as desired. This can also be done in a circle.
  • the primary inert gas for dry extinguishing the coke may be nitrogen, carbon dioxide, blast furnace gas, coke oven gas, or a noble gas. These gases are only examples.
  • the inert gas may also be steam, provided that it is not used at temperatures above 800 ° C.
  • the gases mentioned can also be used in a mixture.
  • the primary gas cycle can contain blowers or compressors at any point. Recuperation in the primary gas cycle is also possible.
  • the coal is preheated in a rotary drum with the steam. This is particularly advantageous when a relatively coarse coal is used, which must be heated to a temperature suitable for coking within a short time.
  • the coal is preground for preheating, and preheated in an air stream heater with the steam.
  • an air stream heater with the steam.
  • the grain size of the coal for air flow heating can ultimately be arbitrary, as long as it is suitable for Flugstromerhitzung.
  • a suitable process for the air flow heating of coal is the DE3730053A1.
  • the coal is preheated in a fluid bed dryer with the steam.
  • the fluidized bed dryer typically consists of a grate which is provided with passage openings for the hot steam.
  • the passage openings of the grate in the fluid bed dryer then have an opening cross-sectional area which is smaller than the smallest grain size of the coal to be pre-heated. If a larger cross-sectional area of the steam vents is selected than the smallest grain size of the grain fractions of the pre-dried coal used, it is to be expected in the order of magnitude of the coal falling through the fluidized bed.
  • a method for fluidized bed heating of coal is the DE102004043687A1.
  • the steam must for carrying out the invention have a sufficiently high temperature in order to avoid condensation phenomena in the secondary gas cycle.
  • the steam for heating the coal has a temperature of 120 ° C to 900 ° C. Lower temperatures are usually unsuitable depending on the device used, since these lead to condensation phenomena. However, higher temperatures are possible at any time as long as the materials used are sufficiently resistant.
  • the steam for heating the coal can be used at atmospheric pressure or at elevated pressure, as is typically obtained in the generation of water vapor. Higher pressures are usually undesirable because they do not produce the desired drying effect of the coal. An application of higher pressures is possible in principle within the scope of the invention. However, it is also possible to carry out predrying and preheating of the coal at a reduced pressure. In this case, a slightly higher investment costs for pressure reduction, for example by vacuum pumps is required. In one embodiment of the invention, the drying steam has a reduced pressure of 0.5 bar to 0.9 bar relative to 1, 013 bar atmospheric pressure. This is particularly advantageous when using moist coal feed, as can be achieved by the application of negative pressure faster drying.
  • the water vapor used to heat the coal is at least partially recovered in a kettle by heating via indirect heat exchange with the primary gas loop.
  • This embodiment is particularly suitable when no system part is available for generating steam. If the steam is recovered by heat exchange with the primary gas cycle, it must have a sufficient temperature for coal heating. This also depends on the capacity of the heat exchanger and thus on the dimensioning of the primary gas cycle. If the temperature of the water vapor required for coal pre-drying is not reached, then a reheater for the steam in front of the coal preheating tank must be interposed. This can be heated and operated as desired.
  • the preheated coal according to the invention can be added directly from the coal preheating tank in the proposed coke oven chamber.
  • a storage of the preheated coal makes sense, so that at any time a heated coal storage container can be used to carry out the invention.
  • the preheated coal can be used directly, but is preferably stored in a hot coal bunker before use. This hot-coal bunker is thermally insulated and heated.
  • the heated coal can be withdrawn continuously or discontinuously for coking.
  • the further use is carried out by transport lines, as described by way of example in WO201 1107198A1.
  • Pre-treatment steps may also be carried out prior to the use of the preheated coal, such as, for example, grinding up the coal, or mixing the coal with other cokemable components, such as anthracite coal, petroleum coke or rubber shreds.
  • the coke-quenching apparatus which is a coke-quenching vessel or coke-quenching shaft and used as a coke-cooling device, is continuously filled in one embodiment of the invention. However, it is also possible to fill these batchwise in batch charging operation.
  • the primary and secondary gas circuits may contain de-pollution facilities at each location. These are in a preferred embodiment Staubabscheiderzyklone or filter.
  • the primary gas is preferably used exclusively for heating the secondary gas, ie the water vapor, but can deliver its heat to any other processes.
  • the heat exchange between primary and secondary gas can take place in counterflow, in cross guide or in parallel guidance.
  • the heating of the coal can be carried out in one or more stages, for example first for drying and then for pre-heating for coking. It can be used in all stages a rotary drum, a flow stream drying, or a fluidized bed drying, or in combination.
  • coal which serve as coal for coking and preheating or predrying
  • all types of carbon come into consideration, which are suitable for coking.
  • the inventive method can be used to exemplify blast furnace coke for the reduction of iron ore, foundry coke or electrode coke.
  • the inventive method can also be used in all available coke ovens.
  • These may be coke ovens of the "non-recovery” or “heat-recovery” type, in which the coking gas is used for heating by staged combustion.
  • these can also be conventional coke ovens, which collect the coking gas for further processing.
  • the coke ovens suitable for the process according to the invention are preferably provided with a device for preheating equipped with air. These can be "regenerators” with a gas exchange or “recuperators” without direct gas exchange. It is also possible according to the invention to carry out a transfer of residual heat to the combustion air following the heat transfer to the preheated coal.
  • a heat exchanger downstream of any desired type in the flow direction can be used.
  • the inventive method is used to produce blast furnace coke for the production of pig iron. This requires average coking temperatures of more than 1200 ° C and coking times of 72 hours (h) or less.
  • the designated cooling chamber is filled with hot coke at least once per hour, depending on the number of coke oven chambers. The coke is obtained after coking at a temperature of 950 to 1150 ° C and cooled to a temperature of 200 ° C.
  • the cooling chamber is usually in excess of the ambient pressure.
  • the inventive method is used to produce foundry or Elektrodenkoks. This requires average coking temperatures of less than 1200 ° C and coking times of 72 hours or more.
  • the designated cooling chamber is also filled depending on the number of coke oven chambers at least once per hour with hot coke.
  • this process variant is characterized by a Koksendtemperatur of less than 950 ° C and the coke is cooled by the dry cooling to a temperature of 200 ° C.
  • a usable process heat of about 150 GJ / h to 160 GJ / h (about 43 MW) is obtained.
  • the cooling chamber is usually in overpressure compared to the environment.
  • the heat obtained in this case can be used in various ways.
  • a portion of the total heat from 150 GJ / h to 160 GJ / h (43 MW) is used to preheat the coal from ambient to a temperature of 240 ° C to 260 ° C. This corresponds to a quantity of heat in Height from 80 GJ / h to 90 GJ / h (about 25 MW).
  • the remaining heat of 18 MW is used to raise the combustion air in a "Heat Recovery" coke oven to a temperature level of 140 ° C to 160 ° C.
  • This process variant reduces the time required for the complete coking of the coal charge from a baseline of 100% to about 30% to 40% of the coking time, which is equivalent to reducing the net cooking time to a total of less than 30 hours for "heat recovery" coke ovens.
  • a portion of the total heat of 150 GJ / h to 160 GJ / h is used to preheat the coal from ambient temperature to a temperature range of 100 ° C to 130 ° C.
  • the combustion air is preheated to temperatures of about 230 ° C to 240 ° C.
  • This process variant reduces the net time required for the complete pyrolysis of the coal charge from a baseline of 100% to about 55% to 65% of the coking time. For coke ovens of the "Heat Recovery" type, this corresponds to a reduction of the net cooking time to a total duration of less than 40 hours.
  • a part of the total heat of 150 GJ / h to 160 GJ / h is used exclusively for preheating the combustion air, wherein an air preheating temperature of 310 ° C to 330 ° C sets.
  • This process variant reduces the net fermentation time required for complete pyrolysis of the coal charge from a baseline of 100% to about 85% to 95% of the coking time. In the case of coke ovens of the "heat recovery" type, this corresponds to a reduction of the net cooking time to a total duration of less than 50 h.
  • a coke oven bank or coke oven battery consisting of a juxtaposition of coke ovens for the cyclical coking of coal and equipped with the requisite accompanying equipment to carry out the cyclical coking
  • a Kokskühl which is capable of receiving the Kokscharge from at least one coking cycle, and which is equipped with a discharge device for removing the inert coke extinguishing gas, which opens into a closed primary gas circuit, wherein the gas cycle at least one point has a heat exchanger which an indirect heat exchange to a secondary gas cycle
  • a secondary gas loop which is heated by the heat exchanger via indirect heat exchange with the primary gas loop and which is equipped with a coal container for heating the coking coal intended for coking, wherein the carbon container is not installed in or on the heat exchanger for heating the secondary gas cycle .
  • a coal container for heating the charge coal intended for coking which is equipped with at least one gas inlet nozzle and a gas outlet nozzle for the flow through with the gas from the secondary gas circuit,
  • coal container is a carbon storage device, which is equipped with inlet openings for the passage of the hot secondary gas, and is equipped with at least one inlet port and a discharge port for the hot gas, wherein
  • the device must be resistant and resistant to the hot steam at any point where it comes into contact with hot water vapor.
  • base material for example, stainless steel comes into question.
  • the coal container or the carbon storage device is a container which is equipped inside with a rotary drum having inlet openings for the passage of the hot water vapor as a secondary gas.
  • the inlet openings as steam inlet openings of the rotary drum advantageously have an opening cross-sectional area which is smaller than that smallest particle size of the usually used preheated coal. If a larger cross-sectional area of the steam inlet openings is chosen than the grain size of the coal to be pre-dried, a loss of coal is to be expected in the order of magnitude of the coal falling through the fluidized bed.
  • the coal container or the carbon storage device is a container with a fluidized bed, which is equipped with inlet openings for the flow through the fluidized bed with the hot water vapor as a secondary gas.
  • the fluidized bed consists of a grate for storing the coal, through which steam flows from one side.
  • the inlet openings of the grate in the fluidized bed dryer advantageously have an opening cross-sectional area, which is smaller than the smallest grain size of the usually used to be reheated coal.
  • the carbon container or the carbon storage device is an air flow dryer.
  • An entrainment dryer in a typical embodiment, is such that the pre-ground coal with the hot gas, which is hot steam in the present invention, is pneumatically conveyed through a sufficiently sized pipeline endowed with a dried coal containment device , wherein the drying is carried out during the pneumatic conveying. This makes sense especially for finely divided coal.
  • the heat exchanger between the primary and the secondary gas circuit for generating hot steam contains a steam boiler for generating steam.
  • This embodiment is chosen in particular when no generating unit for water vapor is available at the coke oven plant.
  • the steam boiler can also be equipped with a downstream in the steam flow direction reheater.
  • At least one dust separator can be installed in the secondary gas line for water vapor behind the carbon container.
  • the carbon particles which are entrained in the preheating of the coal by the steam, remove from the water vapor.
  • at least one fan is located in the primary or secondary gas line, which is for a particular seren gas flow in the gas lines provides. This can be single or multiple in one or both lines.
  • the secondary gas cycle may be a heat exchanger, which preheats air for combustion of the coking gas in the coke oven chamber, and which is equipped with at least one conduit for the supply of preheated air in the coke oven chambers.
  • the combustion air for the coke oven chambers can be preheated.
  • the heat exchanger for preheating the combustion air is a heat exchanger of the "regenerator” or "recuperator” type. This heat exchanger can be operated in countercurrent, DC or crossflow mode. An installation of the heat exchanger in the primary gas cycle is conceivable, although this is not the preferred embodiment.
  • the heat exchanger for preheating the air is a "recuperator.” This heats the combustion air for the coke oven chambers by indirect heat exchange In one embodiment of the invention, the heat exchanger for preheating the air is a "regenerator”. This can be equipped with ceramic regenerators as an example. The "regenerator” allows heating of the combustion air for the coke oven chambers by mixing the gases.
  • the pipeline for the supply of preheated air into the coke oven chambers can branch into a primary and secondary air line in the region of the coke oven chamber, so that the primary heating chambers and the secondary heating chambers can be supplied with preheated air.
  • the pipeline for the supply of preheated air in the coke oven chambers may further include a fan through which the preheated air is passed to the coke ovens.
  • the process according to the invention can at any point in the process flow contain process steps which are necessary or helpful for extinguishing coke or for preheating coal for coking. This is, for example, an additional quenching of coke after the dry-erase operation, in which the coke is cooled to its final processing temperature.
  • the device according to the invention can furthermore have at any place auxiliary devices such as storage containers for solids, for liquids or steam, pumps, valves, heating or cooling devices, mist eliminators, or measuring instruments for temperatures or concentrations of gas components included.
  • the device according to the invention can also have dedusting units at any point in the process flow.
  • the inventive method has the advantage, by the high heat capacity of steam an efficient method for drying and preheating coal, which is provided for the coking of coal, to provide.
  • the apparatus according to the invention has the advantage of providing a means to heat coal quickly and efficiently with hot steam, achieving a sufficiently high rate of heat exchange between the coal and the hot water vapor, and the sensible heat obtained by dry quenching of the coke is used to preheat coal. As a result, an improved economy of the entire process is achieved.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention with a coke oven (1) with a coke oven chamber (2) in which coal (3) is cyclically coked into coke (4).
  • the coke (4) is discharged via a coke quenching truck (5) and placed in a coke quenching device (6), which is here designed as coke quenching shaft.
  • the coke quencher can be loaded and unloaded via flaps intended for loading (6a) and unloading (6b).
  • the coke quenching shaft (6) is passed through with an inert gas (7), which here is nitrogen (7, N 2 ) from a feed tank (8).
  • the coke (4a) By flowing through with the cool nitrogen (7), the coke (4a) is cooled down to a lower temperature, so that the coke (4a) can be processed further, or can be cooled and extinguished at a lower cost to the further processing temperature.
  • this heats up by the hot coke (4a) whereupon it flows through a heat exchanger (9) by a dedusting unit (7a) after dedusting.
  • the water vapor (10) is generated in a water vapor generation unit (11) and passed through the heat exchanger (9) at about 150 ° C. This heats up to about 400 ° C.
  • the hot water vapor (10) flows through a rotary drum (12) which is charged with coal (3a).
  • the coal (3a) heats up to a temperature of over 200 ° C.
  • the temperature of the preheated coal (3a) depends on the flow time of the steam (10), which is selected for preheating a coal charge (3a).
  • the water vapor (10) in a dedusting unit (10a) dedusted. Both the nitrogen (7) and the water vapor (10) are given after the extinguishing of the coke (4) or the preheating of the coal (3a) in a system part (13) for recovering the heat.
  • current is obtained via an ordinary turbine generator process (13a).
  • the cooled and dedusted exhaust gas (13b) is carried out.
  • the preheated coal (3b) is placed in a hot coal bunker (14) for preheated coal (3b).

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Description

Verfahren und Vorrichtung zur verbesserten Vorerhitzung von Kohle durch Wärmetausch mit dem Kühlgas einer Kokstrockenkühlanlage
[0001] Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Vortrocknung und Vorerhitzung von Kohle für den Einsatz in Koksöfen, die zur Erzeugung von metallurgischem Koks dienen, wobei zum Erhitzen der Kohle ein inertes Gas verwendet wird, welches bei der trockenen Kühlung oder Löschung von heißem Koks mit einem weiteren primären Gas durch indirekten Wärmetausch erhitzt wurde, wobei als inertes Gas heißer Wasserdampf, welcher zur Vortrocknung und Vorerhitzung von Kohle geeignet ist, eingesetzt wird, und als Trocknungs- oder Erhitzungsschritt eine Flugstromerhitzung, eine Fließbett- erhitzung, oder eine Erhitzung der Kohle in einer Drehtrommel gewählt wird. Die Erfindung berücksichtigt gleichzeitig die verfahrenstechnische Kopplung mit einer Verbren- nungsluftvorwärmung für die Koksöfen. Die Erfindung richtet sich des Weiteren auf eine Vorrichtung zur Vorerhitzung und Trocknung von Kohle, welche aus einer Koksabkühlkammer für heißen Koks, einem primären Kühlkreislauf für ein inertes Kühlgas, einem Wärmetauscher, einem sekundären Kühlkreislauf für ein sekundäres Kühlgas, und einer Drehtrommel besteht, wobei die Drehtrommel auch durch einen Fließbettreaktor, oder einen Flugstromreaktor mit Kohlemahlvorrichtung ersetzt werden kann.
[0002] Bei der Durchführung von Verkokungsprozessen in Koksofenbatterien oder Koksofenbänken aus Koksöfen ist der Betreiber bestrebt, den Energieaufwand zur Behei- zung des Koksofens und zur Vorbereitung der Kohle für den Verkokungsprozess möglichst gering zu halten. Die Beheizung des Koksofens während des Verkokungsvorganges wird durch Verbrennung des bei der Erhitzung aus dem Kohlebesatz aufsteigendem Verkokungsgases, dem sogenannten Rohgas, ausgeführt. Diese Gase werden je nach Ausführungsart in der Koksofenkammer oder daran angrenzenden Beheizungsteilen derge- stalt verbrannt, dass die Wärme von möglichst allen Seiten an den Kokskuchen gelangen kann. Dazu wird Luft an mehreren Stellen des Ofens durch Öffnungen in die Teile der Koksofenkammern hineingesaugt, die für die Rohgasverbrennung vorgesehen sind. Diese stehen bedingt durch die Abgaseinrichtung der Koksofenanlage unter einem Unterdruck.
[0003] Ein nicht unerheblicher Teil der zur Verkokung erforderlichen Energie muss dazu aufgewendet werden, den zur Verkokung vorgesehenen Kohlekuchen auf die zur Verkokung erforderliche Temperatur zu bringen. Dieser Vorgang ist nicht zuletzt deshalb energieintensiv, weil der in der Kohle enthaltene Wasseranteil zunächst verdampft werden muss, bevor die Kohle die zur Verkokung erforderliche Temperatur erreichen kann. Dieser physikalische Vorgang kann bis zu 50 % des Energieverbrauches des gesamten Verkokungsprozesses ausmachen und vermindert die Verfahrenseffizienz erheblich.
[0004] Einige Verfahren zur Verkokung von Kohle heizen deshalb die Kohle außerhalb des Koksofens auf, bevor diese in die Koksofenkammer beladen wird. Hierzu ist viel Energie erforderlich. Eine Möglichkeit ist es, die Kohle durch das Rohgas vorzuwärmen, welches bei der Verkokung entsteht und welches zur Vortrocknung und Vorerhitzung der Kohle genutzt wird, bevor dieses zur Weiterverarbeitung abgeführt wird. Das Rohgas besitzt unmittelbar nach der Verkokung eine hohe Temperatur und kann deshalb zur Vorerhitzung der Kohle genutzt werden. Ein Beispiel hierzu gibt die DE4204578C2. [0005] Es ist weiterhin auch möglich, die Kohle mit dem heißen Abgas zu erhitzen, welches aus dem Koksofen strömt. Ein Beispiel hierzu gibt die DE3718434A1. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere für Koksöfen des Typs„Non-Recovery" oder„Heat- Recovery" an, bei denen das Verkokungsgas vollständig verbrannt wird, und somit nach der Verbrennung als Abgas zur Erhitzung von Kohle zur Verfügung steht. Diese Öfen ent- halten typischerweise einen primären und einen sekundären Heizraum zur stufenweisen Verbrennung des Verkokungsgases. Das Abgas steht in diesem Fall jedoch nach der Vorerhitzung der Kohle nicht mehr oder nur noch sehr eingeschränkt zur Wärmerückgewin- nung durch eine Dampf- und Stromerzeugungseinheit zur Verfügung.
[0006] Schließlich gibt es auch noch die Möglichkeit, die Wärme des glühenden Kok- ses zurückzugewinnen, indem der glühende Koks, welcher aus einem Koksofen entladen wird, nach der Entladung mit einem inerten Gas gelöscht und auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt wird, und dieses inerte Gas zur Vorerhitzung und Trocknung der einzusetzenden Kohle genutzt wird. Ein Beispiel hierzu gibt die DE2434827A1. Diese Schrift beschreibt ein Verfahren zur Energierückgewinnung bei Gaserzeugungsprozes- sen, wobei auch Kohleverkokungsanlagen genannt werden, zum Zweck der Trocknung oder Vorerhitzung des Einsatzstoffes, insbesondere der Feinkohle für den Kokereibetrieb, indem die Trocknung und Vorerhitzung des Einsatzstoffes mittels der Abwärme erfolgt, die beim Abkühlen der festen Rückstände des Prozesses, beispielsweise beim Trockenlöschen des Kokses in einer Kokerei in einem geschlossenen, mit einer Staubabschei- dung ausgestatteten Primär-Gaskreislauf, gewonnen wird, und in dem als Wärmetransport- und Trocknungsmedium ein Inertgas wie Stickstoff, Kohlendioxid, Rauchgas aus Koksöfen oder Rauchgas aus der Gichtgasverbrennung in einem Sekundär-Gaskreislauf mit Staubabscheidung verwendet wird. Dadurch wird die fühlbare Wärme des ausgedrückten Kokses zur Vorerhitzung von Kohle genutzt. [0007] Ein weiteres Beispiel für einen Prozess, bei dem die einzusetzende Kohle in einem einzigen Gaskreislauf direkt mit dem Gas, welches auch zur Trockenlöschung verwendet wird, vorerhitzt wird, gibt die EP0064617B1. Einen Prozess zur trockenen Ablö- schung von Kohle nach dem Stand der Technik geben die Lehren WO9109094A1 und WO8602939A1. Einen Prozess zur Vortrocknung und Vorerhitzung von Kohle nach dem Stand der Technik gibt die Lehre DE2706026A1.
[0008] Durch die Verwendung eines inerten Gases zum Löschen von Koks, bei dem der Koks auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt wird, lässt sich die Wärme des heißen Kokses mit der Möglichkeit einer Nutzung abführen, wobei diese Wärme außer zur Erzeugung von Dampf auch beispielhaft zur Vorerhitzung von Verbrennungsluft für einen „Heat-Recovery"-Koksofen oder zur Erhitzung eines weiteren Gases in einem sekundären Gaskreislauf genutzt werden kann. Das primäre Gas wird im Kreislauf geführt und von den Feststoffen gereinigt, die sich beim Löschen des Kokses in dem primären Gaskreislauf bilden. Danach erfolgt eine Wärmeübertragung in einem Wärmetauscher auf ein se- kundäres inertes Gas. Das sekundäre Gas wiederum kann dann zur Vortrocknung und Vorerhitzung von Kohle genutzt werden. Dieses wird über einen Wärmetauscher durch indirekten Wärmetausch mit dem primären Gas erhitzt.
[0009] Bei der Löschung des heißen Kokses mit einem inerten Gas und der Vorerhitzung der Kohle ergibt sich das Problem, dass der Wärmetausch effizient sein muss, um eine annehmbare Aufheizrate der Kohle zu erzielen. Die Gasströmungsgeschwindigkeit in dem primären Gaskreislauf ist bedingt durch das im Verhältnis zur Koksmenge große Gasvolumen hoch, und die Aufheizrate der Kohle bedingt durch die langsame Aufheizgeschwindigkeit der Kohle im zweiten Gaskreislauf niedrig, während gleichzeitig durch die hohe Gasgeschwindigkeit im ersten Gaskreislauf eine nur mäßige Wärmeübertragungsra- te im Wärmetauscher möglich ist. Dadurch wird fortwährend nach Möglichkeiten gesucht, die Wärmeübertragung bei der Trockenlöschung von Koks auf die einzusetzende Kohle zu verbessern.
[0010] Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Wärmeübertragung bei dem genannten Verfahren besteht darin, Wasserdampf als Wärmeüberträger für die Trockenlöschung von Koks zu verwenden. Dies bietet sich an, da Wasserdampf große Wärmemengen transportieren kann und eine im Vergleich zu anderen Gasen hohe spezifische Wärmekapazität besitzt. Diese beträgt näherungsweise cp = 2,07 kJ * kg"1 * K"1 (400°C) und ist wesentlich höher als beispielsweise Stickstoff (cp = 1 ,038 kJ * kg"1 * K"1) oder Kohlendioxid (cp = 1 ,043 kJ * kg"1 * K" ). Dadurch ist die Effizienz bei der Wärmeübertragung von zu lö- sehendem Koks zu vorzuerhitzender Kohle entsprechend hoch. Zusätzlich besteht bei der Verwendung von Wasserdampf als Wärmeübertragungsmedium die Möglichkeit, den Wasserdampf direkt aus Wasser zu erzeugen, wenn keine geeignete Wasserdampfquelle zur Verfügung steht. [0011] Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches heißen Koks aus einer Koksofenbank oder Koksofenbatterie mit einem inerten Gas durch ein Trockenlöschverfahren auf eine niedrigere Temperatur herunterkühlt, dann das so erhitzte inerte Gas durch indirekten Wärmetausch zur Erhitzung von Wasserdampf nutzt, und den so erhitzten Wasserdampf zur Erhitzung und Trocknung von Kohle zum Einsatz als Ausgangskohle in dem Koksofen zur Erzeugung von Koks nutzt. Gleichzeitig soll es möglich sein, mit dem erhitzten inerten Gas durch indirekten Wärmeaustausch Luft vorzuwärmen, welche anschließend den Verbrennungskammern eines Koksofens vom Typ„Heat-Recovery" zugeführt wird. Koksöfen vom Typ„Heat-Recovery" besitzen häufig keine Luftvorwärmvorrichtungen und besitzen deshalb häufig Verkokungszeiten von mehr als 50 h.
[0012] Die vorliegende Erfindung mit dem vorliegenden Hauptverfahrensanspruch löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle durch Wärmetausch mit dem Kühlgas einer Kokstrockenkühlanlage, wobei eine heiße, glühende Kokscharge in eine Kokslöschvorrichtung gegeben wird, welche an einen primären Kühl- kreislauf angeschlossen ist, in welcher der Koks mit einem inerten Gas durchströmt wird, und dadurch auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt wird, und das inerte Kühlgas in einem Wärmetauscher die fühlbare Wärme durch indirekten Wärmetausch an Wasserdampf in einem zweiten, sekundären Gaskreislauf abgibt, so dass in diesem sekundären Gaskreislauf Kohle, welche zur Verkokung vorgesehen ist, mit dem Wasserdampf als se- kundärem inerten Gas vorgetrocknet und erhitzt wird, und die auf diese Weise vorerhitzte und getrocknete Kohle in eine für einen Verkokungszyklus vorgesehene Koksofenkammer gegeben werden kann, und dort in einem Verkokungszyklus unter Einleitung von Luft zu Koks verkokt wird. Bei diesem Vorgang wird die Kohle direkt mit Wasserdampf auf Temperaturen von über 100°C erhitzt. Mit diesem Verfahren ist auch eine Vorerhitzung von Verbrennungsluft möglich.
[0013] Das Verfahren kann dahingehend modifiziert werden, dass der Wärmetauscher dazu genutzt wird, Wasser zu verdampfen, und auf diese Weise Wasserdampf zu erzeugen, wenn keine geeignete Wasserdampfquelle zur Verfügung steht. Der so erzeugte Wasserdampf lässt sich durch das Verfahren ausreichend hoch erhitzen, so dass eine ausreichende Vortrocknung und Erhitzung der Einsatzkohle noch möglich ist. Eine weitere Erhitzung kann in diesem Fall auch, falls dies erforderlich ist, durch einen Dampfüberhitzer vorgenommen werden, so dass eine ausreichende Vorerhitzung der Einsatzkohle ohne Weiteres möglich ist. Der Dampf muss zur Ausführung der vorliegenden Erfindung eine genügend hohe Temperatur besitzen, damit die Kohle nicht in feuchtem Zustand zur Verkokung gegeben werden muss.
[0014] Zur Vorerhitzung der Kohle ist es von großem Vorteil, diese in eine Durchströmvorrichtung zu geben, in welcher die Kohle von dem heißen Wasserdampf ohne größeren Strömungswiderstand durchströmt wird, und welche gleichzeitig dafür sorgt, dass die Kohle von möglichst allen Seiten von dem heißen Wasserdampf durchströmt wird, ohne dass es zu einer Kondensation von Wasser kommt. Eine Kondensation von Wasser bei der Vorerhitzung von Kohle ist unerwünscht, da die Kohle nicht in feuchtem Zustand in die Koksofenkammer gegeben werden kann, ohne die erwünschte Energieeinsparung zunichte zu machen. Es hat sich in der vorliegenden Erfindung als sehr vorteil- haft erwiesen, hierzu eine Drehtrommel zu nutzen, welche Dampfdurchlassöffnungen besitzt, die eine kleinere Öffnungsquerschnittsfläche besitzen als die Stückgröße einer Kohle, welche üblicherweise zur Verkokung wiedereingesetzt wird. Dadurch kann die Kohle mit einer sehr guten Aufheizrate durch den heißen Wasserdampf vorerhitzt werden.
[0015] Es hat sich zur Ausführung der vorliegenden Erfindung weiterhin als vorteilhaft erwiesen, eine Flugstromeinrichtung zur Vorerhitzung der Kohle zu nutzen, falls eine sehr feinteilige oder gemahlene Kohle zum Einsatz kommt. Dadurch ist es möglich, zur Ausführung der Erfindung auch eine feinteilige Kohle zur Vorerhitzung zu nutzen.
[0016] Beansprucht wird insbesondere ein Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle und Vorwärmung von Luft durch Wärmetausch mit dem Kühlgas einer Kokstro- ckenkühlanlage, wobei
• ein Koksofen, welcher zur zyklischen Verkokung von Kohle geeignet ist, nach der Durchführung eines Verkokungszyklusses entladen wird, so dass man eine heiße, glühende Kokscharge erhält, und
• die heiße, glühende Kokscharge in eine Kokslöschvorrichtung gegeben wird, welche an einen primären Kühlkreislauf angeschlossen ist, in welcher der
Koks mit einem inerten Gas durchströmt wird, und dadurch auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt wird, und das inerte Kühlgas durch einen Wärmetauscher strömt, in welchem dieses die fühlbare Wärme durch indirekten Wärmetausch an ein weiteres sekundäres, inertes Gas in einem zweiten, sekundären Gaskreislauf abgibt, und in diesem sekundären Gaskreislauf Kohle, welche zur Verkokung vorgesehen ist, mit dem sekundären inerten Gas vorgetrocknet und erhitzt wird, und die auf diese Weise vorerhitzte und getrocknete Kohle in eine für einen Verkokungszyklus vorgesehene Koksofenkammer gegeben wird, und dort in einem Verkokungszyklus zu Koks verkokt wird, und
und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
als sekundäres, inertes Gas in dem zweiten, sekundären Gaskreislauf Wasserdampf verwendet wird, durch welchen die Kohle auf eine Temperatur von über 100°C erhitzt wird.
[0017] Als geeignete Temperatur ist dabei eine Temperatur von über 100°C anzusehen, da bei dieser Temperatur der Wasserdampf nicht an der Kohle kondensiert, und die- se Temperatur bereits eine deutliche Energieeinsparung bei der Verkokung erbringt. Diese Temperatur stellt allerdings eine Untergrenze dar, da höhere Temperaturen eine wesentlich höhere Energieersparnis erbringen, und eine Erhitzung auf eine Temperatur unter 100°C aufgrund von Kondensationserscheinungen des Wasserdampfes nicht zur Verkokung von Kohle geeignet ist. Die Temperatur der Kohle wird durch Temperaturmessfühler in der Trocknungseinheit bestimmt. Zur Ausführung der folgenden Erfindung hat sich eine Temperatur der vorerhitzten und getrockneten Kohle von 120°C bis 250°C als sehr geeignet erwiesen.
[0018] Geht man von einer Koksofenanlage des Typs„Heat-Recovery" aus, so muss eine erhebliche Energie dazu aufgewendet werden, um eine Vorwärmung der eingesaug- ten Verbrennungsluft von Umgebungstemperatur auf eine Verbrennungstemperatur von näherungsweise 1150°C durchzuführen. In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Wärme in dem sekundären Gaskreislauf deshalb an die Verbrennungsluft übertragen, welche dadurch auf Temperaturen größer 100°C vorgewärmt und anschließend im vorgewärmten Zustand zur Verbrennung der Rohgase an beliebiger Stelle in den Koksofen geleitet wird. Die Luftvorwärmung kann beispielsweise in einem Luftvorwärmer erfolgen, der im Gegenstrom-, Kreuzstrom-, oder Gleichstrom betrieb operiert. Es kann auch eine Kombination aus mehreren Teilverfahren zum Einsatz kommen. [0019] Der primäre Gaskreislauf ist zur Ausführung der Erfindung geschlossen, was bedeutet, dass dieser den Koks während des Löschvorgangs geschlossen hält. Das primäre Gas zum Löschen kann beispielhaft aus einem Vorlagebehälter entnommen werden, und beliebig weiterverwendet werden. Dieses kann auch im Kreis geführt werden. Bei dem primären inerten Gas zum Trockenlöschen des Kokses kann es sich um Stickstoff, Kohlendioxid, Hochofengichtgas, Koksofengas, oder ein Edelgas handeln. Diese Gase stellen nur Beispiele dar. Bei dem inerten Gas kann es sich auch um Wasserdampf handeln, insofern dieser nicht bei Temperaturen von über 800°C eingesetzt wird. Die genannten Gase können auch im Gemisch eingesetzt werden. Der primäre Gaskreislauf kann an jeder Stelle Gebläse oder Kompressoren enthalten. Auch eine Rekuperation im primären Gaskreislauf ist möglich.
[0020] In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Kohle in einer Drehtrommel mit dem Wasserdampf vorerhitzt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine relativ grobstückige Kohle zum Einsatz kommt, die innerhalb einer kurzen Zeit auf eine zur Verkokung geeignete Temperatur erhitzt werden muss. Ein Verfahren zur Erhitzung von Kohle mit Festkörpern, in dem auch eine Drehtrommel zum Einsatz kommt, beschreibt die EP0073368A2.
[0021] In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Kohle zur Vorerhitzung vorgemahlen, und in einem Flugstromerhitzer mit dem Wasserdampf vorerhitzt. Selbstver- ständlich kann auf den Vormahlschritt verzichtet werden, wenn die Kohle bereits in zerkleinerter Form im Handel erhältlich ist, so dass die Flugstromerhitzung und Trocknung ohne Vorbehandlung durchgeführt werden kann. Die Korngröße der Kohle zur Flugstromerhitzung kann letztlich beliebig sein, solange diese zur Flugstromerhitzung geeignet ist. Ein geeignetes Verfahren zur Flugstromerhitzung von Kohle gibt die DE3730053A1. [0022] In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Kohle in einem Fließbetttrockner mit dem Wasserdampf vorerhitzt. Der Fließbetttrockner besteht typischerweise aus einem Rost, welcher mit Durchlassöffnungen für den heißen Dampf versehen ist. Die Durchlassöffnungen des Rostes in dem Fließbetttrockner haben dann eine Öffnungsquerschnittsfläche, welche kleiner ist, als die kleinste Korngröße der vorzuerhit- zenden Kohle. Wird eine größere Querschnittsfläche der Dampfdurchlassöffnungen gewählt, als die kleinste Korngröße der Kornfraktionen der eingesetzten vorzutrocknenden Kohle ist, so ist mit einem Kohleverlust zu rechnen in der Mengenordnung der Kohle, die durch das Fließbett fällt. Ein Verfahren zur Fließbetterhitzung von Kohle gibt die DE102004043687A1. [0023] Der Wasserdampf muss zur Ausführung der Erfindung eine genügend hohe Temperatur besitzen, um Kondensationserscheinungen im sekundären Gaskreislauf zu vermeiden. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Wasserdampf zur Erhitzung der Kohle eine Temperatur von 120°C bis 900°C. Niedrigere Temperaturen sind abhängig von der eingesetzten Vorrichtung meist ungeeignet, da diese zu Kondensationserscheinungen führen. Höhere Temperaturen sind jedoch jederzeit möglich, solange die eingesetzten Materialien ausreichend widerstandsfähig sind.
[0024] Der Wasserdampf zur Erhitzung der Kohle kann bei Atmosphärendruck oder auch bei erhöhtem Druck eingesetzt werden, wie er typischerweise bei der Erzeugung von Wasserdampf anfällt. Höhere Drücke sind in der Regel unerwünscht, da sie nicht den erwünschten Trocknungseffekt der Kohle herbeiführen. Eine Anwendung von höheren Drücken ist im Rahmen der Erfindung prinzipiell möglich. Es ist jedoch ebenso möglich, eine Vortrocknung und Vorerhitzung der Kohle bei einem verringerten Druck auszuführen. Dabei ist ein etwas höherer Anlagenaufwand zur Druckverringerung beispielsweise durch Vakuumpumpen erforderlich. In einer Ausführungsform der Erfindung besitzt der Dampf zum Trocknen einen verringerten Druck von 0,5 bar bis 0,9 bar gegenüber 1 ,013 bar Atmosphärendruck. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von feuchter Einsatzkohle von Vorteil, da sich durch die Anwendung von Unterdruck eine schnellere Trocknung erreichen lässt. [0025] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Wasserdampf, welcher zum Erhitzen der Kohle genutzt wird, wenigstens teilweise in einem Wasserkessel durch Erhitzen über indirekten Wärmetausch mit dem primären Gaskreislauf gewonnen. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere dann an, wenn kein Anlageteil zur Erzeugung von Wasserdampf zur Verfügung steht. Wird der Wasserdampf durch Wärme- tausch mit dem primären Gaskreislauf gewonnen, so muss dieser eine ausreichende Temperatur für die Kohleerhitzung besitzen. Dies hängt auch von der Kapazität des Wärmetauschers und somit von der Dimensionierung des primären Gaskreislaufs ab. Wird die zur Kohlevortrocknung erforderliche Temperatur des Wasserdampfes nicht erreicht, so muss ein Zwischenüberhitzer für den Dampf vor dem Kohlevorerhitzungsbehälter zwi- schengeschaltet werden. Dieser kann beliebig geheizt und betrieben werden.
[0026] Die erfindungsgemäß vorgewärmte Kohle kann aus dem Kohlevorerhitzungsbehälter direkt in die vorgesehene Koksofenkammer gegeben werden. In der Regel ist eine Lagerung der vorerhitzten Kohle sinnvoll, so dass zur Ausführung der Erfindung jederzeit ein beheizter Kohlelagerbehälter verwendet werden kann. Die vorerhitzte Kohle kann direkt weiterverwendet werden, wird jedoch bevorzugt in einem Heißkohlebunker vor dem Einsatz zwischengelagert. Dieser Heißkohlebunker ist thermisch isoliert und beheizt. Die erhitzte Kohle kann kontinuierlich oder diskontinuierlich zur Verkokung abgezogen werden. In einer geeigneten Ausführungsform erfolgt die Weiterverwendung durch Transport- leitungen, wie dies beispielhaft in der WO201 1107198A1 beschrieben wird. Vor dem Einsatz der vorerhitzten Kohle können auch noch Vorbehandlungsschritte ausgeführt werden, wie beispielsweise eine Aufmahlung der Kohle, oder eine Mischung der Kohle mit weiteren verkokbaren Komponenten wie Anthrazitkohle, Petrolkoks oder Gummireifenschnipsel. [0027] Die Kokslöschvorrichtung, welche als Kokslöschbehälter oder Kokslöschschacht geartet ist und als Kokskühleinrichtung genutzt wird, wird in einer Ausführungsart der Erfindung kontinuierlich befüllt. Es ist jedoch auch möglich, diese chargenweise im diskontinuierlichen Chargierbetrieb zu befüllen.
[0028] Der primäre und der sekundäre Gaskreislauf können an jeder Stelle Entstau- bungseinrichtungen enthalten. Dies sind in einer bevorzugten Ausführungsform Staubabscheiderzyklone oder Filter. Das primäre Gas wird bevorzugt ausschließlich zum Erhitzen des sekundären Gases, also des Wasserdampfes genutzt, kann aber seine Wärme an beliebige weitere Prozesse abgeben. Der Wärmetausch zwischen primärem und sekundärem Gas kann im Gegenstrom, in Kreuzführung oder auch in Parallelführung erfolgen. Die Erhitzung der Kohle kann einstufig oder auch mehrstufig, beispielsweise zuerst zur Trocknung und dann zur Vorerhitzung zur Verkokung, durchgeführt werden. Dabei können in allen Stufen eine Drehtrommel, eine Flugstromtrocknung, oder eine Fließbetttrocknung zum Einsatz kommen, oder auch in Kombination.
[0029] Als Kohlen, welche als Einsatzkohle zur Verkokung und Vorerhitzung oder Vortrocknung dienen, kommen alle Kohlensorten in Betracht, die sich zur Verkokung eignen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dazu genutzt werden, beispielhaft Hochofenkoks zur Reduktion von Eisenerz, Gießereikoks oder Elektrodenkoks herzustellen.
[0030] Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner bei allen verfügbaren Koksöfen eingesetzt werden. Dies können Koksöfen des Typs „Non-Recovery" oder „Heat- Recovery" sein, bei denen das Verkokungsgas durch stufenweise Verbrennung zur Beheizung verwendet wird. Dies können aber auch konventionelle Koksöfen sein, die das Verkokungsgas zur weiteren Verarbeitung auffangen. Die für das erfindungsgemäße Verfahren in Frage kommenden Koksöfen sind bevorzugt mit einer Einrichtung zur Vorwär- mung der Luft ausgestattet. Dies können„Regeneratoren" mit einem Gasaustausch oder „Rekuperatoren" ohne direkten Gasaustausch sein. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, im Anschluss an die Wärmeübertragung an die vorzuwärmende Kohle eine Übertragung von Restwärme an die Verbrennungsluft vorzunehmen. Hierzu kann ein in Strömungsrich- tung nachgeschalteter Wärmetauscher beliebigen Typs genutzt werden. Hierzu kommt beispielsweise eine Wärmeübertragung nach dem kombinierten Gleichstrom- / Gegenstromprinzip zur Anwendung. Die Verbrennungsluft wird im Anschluss an die Vorwärmung der Kohle vorteilhaft über ein Gebläse zu den Koksöfen geleitet und in die Verbrennungskammern zur Verbrennung der Rohgase eingespeist. [0031] In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt, um Hochofenkoks zur Herstellung von Roheisen zu erzeugen. Hierzu sind mittlere Verkokungstemperaturen von mehr als 1200°C sowie Verkokungszeiten von 72 Stunden (h) oder weniger erforderlich. Bei der Herunterkühlung des heißen Kokses wird die dafür vorgesehene Kühlkammer je nach Anzahl der Koksofenkammern mindestens einmal pro Stunde mit Heißkoks befüllt. Der Koks wird nach der Verkokung mit einer Temperatur von 950 bis 1150°C erhalten und auf eine Temperatur von 200°C gekühlt. Dabei erhält man eine nutzbare Prozesswärme von ca. 150 GJ/h bis 160 GJ/h (ca. 43 MW). Die Kühlkammer befindet sich in der Regel im Vergleich zur Umgebung im Überdruck. [0032] In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt, um Gießerei- oder Elektrodenkoks zu erzeugen. Hierzu sind mittlere Verkokungstemperaturen von weniger als 1200°C sowie Verkokungszeiten von 72 h oder mehr erforderlich. Bei der Herunterkühlung des heißen Kokses wird die dafür vorgesehene Kühlkammer ebenfalls je nach Anzahl der Koksofenkammern mindestens einmal pro Stunde mit Heißkoks befüllt. Gleichzeitig ist diese Verfahrensvariante durch eine Koksendtemperatur von weniger als 950°C gekennzeichnet und der Koks wird durch die Trockenkühlung auf eine Temperatur von 200°C gekühlt. Auch bei dieser Ausführungsform erhält man eine nutzbare Prozesswärme von ca. 150 GJ/h bis 160 GJ/h (ca. 43 MW). Die Kühlkammer befindet sich in der Regel im Vergleich zur Umgebung im Über- druck.
[0033] Die hierbei gewonnene Wärme kann auf verschiedene Art weiterverwendet werden. In einer Ausführungsform wird ein Teil der der gesamten Wärme von 150 GJ/h bis 160 GJ/h (43 MW) dazu verwendet, die Kohle von Umgebungstemperatur auf eine Temperatur von 240°C bis 260°C vorzuwärmen. Dies entspricht einer Wärmemenge in Höhe von 80 GJ/h bis 90 GJ/h (ca. 25 MW). Die restliche Wärme von 18 MW wird dazu genutzt, die Verbrennungsluft in einem„Heat-Recovery"-Koksofen auf ein Temperaturniveau von 140°C bis 160°C anzuheben. Durch diese Verfahrensvariante reduziert sich die erforderliche Zeit, die für die vollständige Verkokung der Kohlecharge als Nettogarungs- zeit erforderlich ist, von einem Ausgangswert von 100 % auf etwa 30 % bis 40 % der Verkokungsdauer. Dies entspricht bei Koksöfen des Typs„Heat-Recovery" einer Zurückführung der Nettogarungszeit auf eine Gesamtdauer von weniger als 30 h.
[0034] In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil der der gesamten Wärme von 150 GJ/h bis 160 GJ/h dazu verwendet, die Kohle von Umgebungstemperatur auf ein Temperaturintervall von 100°C bis 130°C vorzuwärmen. Gleichzeitig wird die Verbrennungsluft auf Temperaturen von etwa 230°C bis 240°C vorgewärmt. Durch diese Verfahrensvariante reduziert sich die Nettogarungszeit, die für die vollständige Pyrolyse der Kohlecharge erforderlich ist, von einem Ausgangswert von 100 % auf etwa 55 % bis 65 % der Verkokungsdauer. Dies entspricht bei Koksöfen des Typs„Heat-Recovery" einer Zurückführung der Nettogarungszeit auf eine Gesamtdauer von weniger als 40 h.
[0035] In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil der gesamten Wärme von 150 GJ/h bis 160 GJ/h ausschließlich zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet, wobei sich eine Luftvorwärmtemperatur von 310°C bis 330°C einstellt. Durch diese Verfahrensvariante reduziert sich die Nettogarungszeit, die für die vollständige Pyrolyse der Kohlecharge erforderlich ist, von einem Ausgangswert von 100 % auf ca. 85 % bis 95 % der Verkokungsdauer. Dies entspricht bei Koksöfen des Typs„Heat-Recovery" einer Zurückführung der Nettogarungszeit auf eine Gesamtdauer von weniger als 50 h. [0036] Beansprucht wird auch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beansprucht wird insbesondere eine Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle durch Wärmetausch mit dem Kühlgas einer Kokstrockenkühlanlage mit dem genannten Verfahren, die Vorrichtung umfassend
• eine Koksofenbank oder Koksofenbatterie, welche aus einer Aneinander- reihung von Koksöfen zur zyklischen Verkokung von Kohle besteht, und die mit den dazu notwendigen Begleiteinrichtungen zur Ausführung der zyklischen Verkokung ausgestattet ist, • eine Kokskühleinrichtung, welche die Kokscharge aus mindestens einem Verkokungszyklus aufzunehmen vermag, und welche mit einer Abzugseinrichtung zur Entnahme des inerten Kokslöschgases ausgestattet ist, welche in einen geschlossenen primären Gaskreislauf mündet, wobei der Gaskreislauf an mindestens einer Stelle einen Wärmetauscher aufweist, welcher einen indirekten Wärmetausch zu einem sekundären Gaskreislauf vornimmt,
• einen sekundären Gaskreislauf, welcher durch den Wärmetauscher über indirekten Wärmetausch mit dem primären Gaskreislauf erhitzt wird, und welcher mit einem Kohlebehälter zum Erhitzen der zur Verkokung vorgesehenen Einsatzkohle ausgestattet ist, wobei der Kohlebehälter nicht in oder an dem Wärmetauscher zur Erhitzung des sekundären Gaskreislaufes installiert ist,
• einen Kohlebehälter zum Erhitzen der zur Verkokung vorgesehenen Einsatzkohle, welcher mit mindestens einem Gaseinlassstutzen und einem Gasauslassstutzen zur Durchströmung mit dem Gas aus dem sekundären Gaskreislauf ausgestattet ist,
und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass
• es sich bei dem Kohlebehälter um eine Kohlelagervorrichtung handelt, welche mit Einlassöffnungen zur Durchströmung mit dem heissen sekundären Gas ausgestattet ist, und mit mindestens je einem Einlassstutzen und einem Auslassstutzen für das heiße Gas ausgestattet ist, wobei
• als heißes sekundäres Gas Wasserdampf zum Einsatz kommt, und der Kohlebehälter und der Sekundärkreislauf beständig gegen Wasserdampf ausgelegt sind.
[0037] Die Vorrichtung muss an jeder Stelle, an die diese mit heißem Wasserdampf in Berührung kommt, widerstandsfähig und beständig gegen den heißen Wasserdampf sein. Als Grundmaterial kommt beispielsweise Edelstahl in Frage.
[0038] In einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Kohlebehälter oder der Kohlelagervorrichtung um einen Behälter, der im Inneren mit einer Drehtrommel ausgestattet ist, die Einlassöffnungen zur Durchströmung mit dem heißen Wasserdampf als Sekundärgas besitzt. Die Einlassöffnungen als Dampfeinlassöffnungen der Drehtrommel besitzen vorteilhaft eine Öffnungsquerschnittsfläche, welche kleiner ist, als die kleinste Korngröße der in der Regel eingesetzten vorzuerhitzenden Kohle. Wird eine größere Querschnittsfläche der Dampfeinlassöffnungen gewählt, als die Korngröße der eingesetzten vorzutrocknenden Kohle ist, so ist mit einem Kohleverlust zu rechnen in der Mengenordnung der Kohle, die durch das Fließbett fällt. [0039] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Kohlebehälter oder der Kohlelagervorrichtung um einen Behälter mit einem Fließbett, welches mit Einlassöffnungen zur Durchströmung des Fließbettes mit dem heißen Wasserdampf als Sekundärgas ausgestattet ist. Das Fließbett besteht aus einem Rost zur Lagerung der Kohle, welcher von einer Seite mit Dampf durchströmt wird. Auch hier besitzen die Ein- lassöffnungen des Rostes in dem Fließbetttrockner vorteilhafterweise eine Öffnungsquerschnittsfläche, welche kleiner ist, als die kleinste Korngröße der in der Regel eingesetzten vorzuerhitzenden Kohle.
[0040] In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Kohlebehälter oder der Kohlelagervorrichtung um einen Flugstromtrockner. Ein Flugstromtrockner ist in einer typischen Ausführungsform so beschaffen, dass die vorgemahlene Kohle mit dem heißen Gas, welches in der vorliegenden Erfindung heißer Wasserdampf ist, durch eine ausreichend dimensionierte Rohrleitung pneumatisch gefördert wird, welche an der Endseite mit einer Auffangvorrichtung für die getrocknete Kohle ausgestattet ist, wobei die Trocknung während der pneumatischen Förderung vorgenommen wird. Dies ist insbe- sondere für feinteilige Kohle sinnvoll.
[0041] Schließlich ist es zur Ausführung der Erfindung auch möglich, dass der Wärmetauscher zwischen dem primären und dem sekundären Gaskreislauf zur Erzeugung von heißem Wasserdampf einen Dampfkessel zur Erzeugung von Dampf enthält. Diese Ausführungsform wird insbesondere dann gewählt, wenn keine Erzeugungseinheit für Wasserdampf an der Koksofenanlage zur Verfügung steht. Der Dampfkessel kann auch mit einem in Dampfströmungsrichtung nachgeschalteten Zwischenerhitzer ausgestattet sein.
[0042] Zur Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in der sekundären Gasleitung für Wasserdampf hinter dem Kohlebehälter mindestens ein Staubabscheider installiert sein. Dadurch lassen sich die Kohlepartikel, welche beim Vorerhitzen der Kohle durch den Wasserdampf mitgerissen werden, aus dem Wasserdampf entfernen. Zur Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auch möglich, dass sich in der primären oder sekundären Gasleitung mindestens ein Gebläse befindet, welches für einen bes- seren Gasfluß in den Gasleitungen sorgt. Dieses kann in einer oder in beiden Leitungen einfach oder mehrfach vorhanden sein.
[0043] In dem sekundären Gaskreislauf kann sich ein Wärmetauscher befinden, der Luft zur Verbrennung des Verkokungsgases in der Koksofenkammer vorwärmt, und der mit mindestens einer Rohrleitung für die Zuleitung der vorgewärmten Luft in die Koksofenkammern ausgestattet ist. Dadurch kann die Verbrennungsluft für die Koksofenkammern vorgeheizt werden. In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Wärmetauscher zum Vorerhitzen der Verbrennungsluft ein Wärmetauscher vom Typ„Regenerator" oder„Rekuperator". Dieser Wärmetauscher kann in Gegenstromver- fahren, im Gleichstromverfahren oder im Kreuzstromverfahren betrieben werden. Auch eine Installation des Wärmetauschers in dem primären Gaskreislauf ist denkbar, obwohl dies nicht die bevorzugte Ausführungsform ist.
[0044] In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher zur Vorwärmung der Luft ein„Rekuperator". Dieser erhitzt die Verbrennungsluft für die Koksofen- kammern durch indirekten Wärmetausch. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher zur Vorwärmung der Luft ein„Regenerator". Dieser kann beispielhaft mit Keramikregeneratoren ausgestattet sein. Der„Regenerator" erlaubt eine Erhitzung der Verbrennungsluft für die Koksofenkammern durch Mischung der Gase.
[0045] Die Rohrleitung für die Zuleitung der vorgewärmten Luft in die Koksofenkam- mern kann im Bereich der Koksofenkammer in eine Primär- und Sekundärluftleitung verzweigen, so dass die Primärheizräume und die Sekundärheizräume mit vorgewärmter Luft versorgbar sind. Die Rohrleitung für die Zuleitung der vorgewärmten Luft in die Koksofenkammern kann weiterhin ein Gebläse enthalten, über die die vorgewärmte Luft zu den Koksöfen geleitet wird. Dadurch lässt sich der Gasfluss in der Zuleitung für die vorge- wärmte Luft beschleunigen oder auch, falls dies erforderlich ist, unter Druck setzen.
[0046] Das erfindungsgemäße Verfahren kann an jeder Stelle im Verfahrensfluss Prozessschritte enthalten, welche zur Löschung von Koks oder zur Vorerhitzung von Kohle für die Verkokung erforderlich oder hilfreich sind. Dies ist beispielsweise ein zusätzliches Ablöschen von Koks nach dem Trockenlöschvorgang, bei dem der Koks auf seine endgültige Verarbeitungstemperatur abgekühlt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin an jeder Stelle Hilfseinrichtungen wie Speicherbehälter für Feststoffe, für Flüssigkeiten oder Dampf, Pumpen, Ventile, Heiz- oder Kühleinrichtungen, Tropfenabscheider, oder Messinstrumente für Temperaturen oder Konzentrationen von Gasbe- standteilen enthalten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere auch an jeder Stelle im Prozessfluss Entstaubungseinheiten aufweisen.
[0047] Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, durch die hohe Wärmekapazität von Wasserdampf ein effizientes Verfahren zur Trocknung und Vorerhitzung von Kohle, welche zur Verkokung von Kohle vorgesehen ist, zur Verfügung zu stellen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt den Vorteil, eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, Kohle schnell und effizient mit heißem Wasserdampf zu erhitzen, wobei eine ausreichend hohe Wärmeaustauschrate zwischen der Kohle und dem heißen Wasserdampf erreicht wird, und die fühlbare Wärme, welche beim trockenen Löschen des Kokses erhal- ten wird, zur Vorerhitzung von Kohle genutzt wird. Dadurch wird eine verbesserte Wirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens erreicht.
[0048] Die Erfindung wird durch eine Zeichnung weiter erläutert, wobei diese Zeichnung nur eine beispielhafte Ausführungsform darstellt und nicht auf diese beschränkt ist.
[0049] FIG.1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Koksofen (1) mit einer Koksofenkammer (2), in dem Kohle (3) zyklisch zu Koks (4) verkokt wird. Der Koks (4) wird über einen Kokslöschwagen (5) entladen und in eine Kokslöschvorrichtung (6) gegeben, die hier als Kokslöschschacht geartet ist. Der Kokslöschschacht kann über dafür vorgesehene Klappen, welche zum Beladen (6a) und Entladen (6b) dienen, beladen und entladen werden. Der Kokslöschschacht (6) wird mit einem inerten Gas (7) durch- strömt, welches hier Stickstoff (7,N2) aus einem Vorlagebehälter (8) ist. Durch das Durchströmen mit dem kühlen Stickstoff (7) wird der Koks (4a) auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt, so dass der Koks (4a) weiterverarbeitet werden kann, oder mit einem geringeren Aufwand auf die Weiterverarbeitungstemperatur heruntergekühlt und abgelöscht werden kann. Bei dem Durchströmen mit Stickstoff (7) heizt sich dieser durch den heißen Koks (4a) auf, worauf dieser nach der Entstaubung durch eine Entstaubungseinheit (7a) einen Wärmetauscher (9) durchströmt. Dabei gibt dieser seine Wärme durch indirekten Wärmetausch an Wasserdampf (10,H2O) ab. Dies erfolgt hier im Gegenstrom, kann jedoch ebenso im Parallelstrom erfolgen. Der Wasserdampf (10) wird in einer Wasserdamp- ferzeugungseinheit (11) erzeugt, und mit etwa 150°C durch den Wärmetauscher (9) gelei- tet. Dabei heizt sich dieser auf etwa 400°C auf. Der heiße Wasserdampf (10) durchströmt eine Drehtrommel (12), die mit Kohle (3a) beschickt ist. Durch das Durchströmen mit dem heißen Wasserdampf (10) heizt sich die Kohle (3a) auf eine Temperatur von über 200°C auf. Die Temperatur der vorgeheizten Kohle (3a) hängt von der Durchströmungsdauer des Dampfes (10) ab, die zur Vorheizung einer Kohlecharge (3a) gewählt wird. Nach der Durchströmung der Drehtrommel (12) mit der Kohle wird der Wasserdampf (10) in einer Entstaubungseinheit (10a) entstaubt. Sowohl der Stickstoff (7) als auch der Wasserdampf (10) werden nach dem Löschen des Kokses (4) beziehungsweise dem Vorheizen der Kohle (3a) in einen Anlagenteil (13) zur Rückgewinnung der Wärme gegeben. Dabei wird über einen gewöhnlichen Turbinen-Generatorprozess (13a) Strom gewonnen. Das gekühlte und entstaubte Abgas (13b) wird ausgeführt. Die vorerhitzte Kohle (3b) wird in einen Heißkohlebunker (14) für vorerhitzte Kohle (3b) gegeben.
[0050] Bezugszeichenliste
1 Koksofen
2 Koksofenkammer
3 Kohle
3a Kohle in der Drehtrommel
3b Vorerhitzte Kohle in Drehtrommel
4 Koks
4a Zu löschender Koks
5 Kokslöschwagen
6 Kokslöschschacht
6a Beladeklappe für Kokslöschschacht
6b Entladeklappe für Kokslöschschacht
7 Stickstoffleitung
7a Entstaubungseinheit
8 Stickstoffvorratsbehälter
9 Wärmetauscher
10 Wasserdampf
10a Entstaubungseinheit
11 Wasserkessel
12 Drehtrommel
13 Abgasreinigungs- und Abgaswärmerückgewinnungsanlage
13a Generator
13b Abgaskamin
14 Heißkohlebunker als Kohlespeicherbehälter

Claims

1 WO 2014/000861 PCT/EP2013/001733 Patentansprüche
1. Verfahren zur verbesserten Vorwärmung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6), wobei
• ein Koksofen (1), welcher zur zyklischen Verkokung von Kohle (3) geeignet ist, nach der Durchführung eines Verkokungszyklusses entladen wird, so dass man eine heiße, glühende Kokscharge (4a) erhält, und
• die heiße, glühende Kokscharge (4a) in eine Kokslöschvorrichtung (6) gegeben wird, welche an einen primären Kühlkreislauf (7) angeschlossen ist, in welcher der Koks (4a) mit einem inerten Gas (7) durchströmt wird, und dadurch auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt wird, und
• das inerte Kühlgas (7) durch einen Wärmetauscher (9) strömt, in welchem dieses einen Teil der fühlbaren Wärme durch indirekten Wärmetausch (9) an ein weiteres sekundäres, inertes Gas (10) in einem zweiten, sekundären Gaskreislauf (10) abgibt, und in diesem sekundären Gaskreislauf (10) Kohle (3a), welche zur Verkokung vorgesehen ist, mit dem sekundären inerten Gas (10) vorgetrocknet und erhitzt wird, und
• die auf diese Weise vorerhitzte und getrocknete Kohle (3a) in eine für einen Verkokungszyklus vorgesehene Koksofenkammer (2) gegeben wird, und dort in einem Verkokungszyklus zu Koks (4) verkokt wird, und dadurch gekennzeichnet, dass
• als sekundäres, inertes Gas (10) in dem zweiten, sekundären Gaskreislauf (10) Wasserdampf verwendet wird, durch welchen die Kohle (3a) auf eine Temperatur von über 100°C erhitzt wird.
2. Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kohle (3a) in einer Drehtrommel (12) mit dem Wasserdampf (10) vorerhitzt wird.
3. Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohle (3a) in einem Fließbetttrockner mit dem Wasserdampf (10) vorerhitzt wird.
4. Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohle (3a) zur Vorerhitzung vorgemahlen wird, und in einem Flugstromerhitzer mit dem Wasserdampf (10) vorerhitzt wird.
5. Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf (10) zur Erhitzung der Kohle (3a) eine Temperatur von über 120°C bis 900°C besitzt.
6. Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf (10) zur Erhitzung der Kohle (3a) einen Druck von 0,5 bar bis 0,9 bar besitzt.
7. Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf (10), welcher zum Erhitzen der Kohle (3a) genutzt wird, wenigstens teilweise in einem Wasserkessel (11) durch Erhitzen über indirekten Wärmetausch mit dem primären Gaskreislauf (7) gewonnen wird.
8. Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohle (3) von Umgebungstemperatur auf eine Temperatur von 230°C bis 240°C vorgewärmt (3a) wird.
9. Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsluft für die Öfen (1) auf ein Temperaturniveau von 100°C bis 130°C vorgewärmt wird. 3
2014/000861 PCT/EP2013/001733
10. Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsluft für die Öfen (1) auf ein Temperaturniveau von 310°C bis 330°C vorgewärmt wird.
11. Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokslöschvorrichtung (6) im diskontinuierlichen Chargierbetrieb mindestens einmal in der Stunde mit Heißkoks (4a) befüllt wird.
12. Verfahren zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die vorgewärmte Kohle (3a) nach der Vorwärmung und Entleerung des Kohlebehälters (12) in einen Heißkohlebunker (14) zur Aufbewahrung überführt wird.
13. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, enthaltend
• eine Koksofenbank oder Koksofenbatterie, welche aus einer Aneinanderreihung von Koksöfen (1) zur zyklischen Verkokung von Kohle (3) besteht, und die mit den dazu notwendigen Begleiteinrichtungen zur Ausführung der zyklischen Verkokung ausgestattet ist,
• eine Kokskühleinrichtung (6), welche die Kokscharge (4a) aus mindestens einem Verkokungszyklus aufzunehmen vermag, und welche mit einer Abzugseinrichtung zur Entnahme des inerten Kokslöschgases (7) ausgestat- tet ist, welche in einen geschlossenen primären Gaskreislauf (7) mündet, wobei der Gaskreislauf (7) an mindestens einer Stelle einen Wärmetauscher (9) aufweist, welcher einen indirekten Wärmetausch (9) zu einem sekundären Gaskreislauf (10) vornimmt,
• einen sekundären Gaskreislauf (10), welcher durch den Wärmetauscher (9) über indirekten Wärmetausch (9) mit dem primären Gaskreislauf (10) erhitzt wird, und welcher mit einem Kohlebehälter ( 2) zum Erhitzen der zur Verkokung vorgesehenen Einsatzkohle (3a) ausgestattet ist, wobei der Kohlebehälter (12) nicht in oder an dem Wärmetauscher (9) zur Erhitzung des sekundären Gaskreislaufes (10) installiert ist,
• einen Kohlebehälter (12) zum Erhitzen der zur Verkokung vorgesehenen Einsatzkohle (3a), welcher mit mindestens einem Gaseinlassstutzen und einem Gasauslassstutzen zur Durchströmung mit dem Gas (10) aus dem sekundären Gaskreislauf (10) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
• es sich bei dem Kohlebehälter (12) um eine Kohlelagervorrichtung handelt, welche in dem Kohlebehälter (12) mit einer Kohlehaltevorrichtung mit Einlassöffnungen zur Durchströmung mit heißem Wasserdampf (10) ausgestattet ist, und an dem Kohlebehälter (12) mit mindestens je einem Einlassstutzen und einem Auslassstutzen für heißen Dampf (10) ausgestattet ist, und
• als heißes sekundäres Gas (10) Wasserdampf zum Einsatz kommt, und der Kohlebehälter (12) und der Sekundärkreislauf (10) beständig gegen Wasserdampf ausgelegt sind.
14. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich es sich bei dem Kohlebehälter (12) oder der Kohlelagervorrichtung um einen Behälter (12) handelt, der im Inneren mit einer Drehtrommel ausgestattet ist, die Einlassöffnungen zur Durchströmung mit dem heißen Wasserdampf als Sekundärgas (10) besitzt.
15. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kohlebehälter (12) oder der Kohlelagervorrichtung um einen Behälter (12) handelt, welcher im Inneren mit einem Fließbett ausgestattet ist, welches Einlassöffnungen zur Durchströmung mit dem Sekundärgas (10) besitzt.
16. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach Anspruch 13, dadurch 5
2014/000861 PCT/EP2013/001733 gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kohlebehälter (12) oder der Kohlelagervorrichtung um einen Flugstromtrockner handelt.
17. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kohlebehälter (12) oder der Kohlelagervorrichtung um einen Wirbelstromtrockner handelt.
18. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (9) zwischen dem primären (7) und dem sekundären Gaskreislauf (10) einen Dampfkessel (11) zur
Erzeugung von Dampf (10) enthält.
19. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach Anspruch 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der sekundären Gasleitung (10) für Wasser- dampf hinter dem Kohlebehälter (12) mindestens ein Staubabscheider (10a) installiert ist.
20. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach Anspruch 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der primären (7) oder sekundären Gaslei- tung (10) mindestens ein Gebläse befindet.
21. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem primären Gaskreislauf (7) ein Wärmetauscher befindet, der die Luft zur Verbrennung des Verkokungsgases in der Koksofenkammer (2) vorwärmt, und der mit mindestens einer Rohrleitung für die Zuleitung der vorgewärmten Luft in die Koksofenkammern (2) ausgestattet ist.
22. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher zur Vorwärmung der Luft ein Rekuperator ist.
23. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher zur Vorwärmung der Luft ein Regenerator ist.
24. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rohrleitung für die Zuleitung der vorgewärmten Luft in die Koksofenkammern (2) im Bereich der Koksofenkammer (2) in eine Primär- und Sekundärluftleitung verzweigt, so dass die Primärheizräume und die Sekundärheizräume mit vorgewärmter Luft versorgbar sind.
25. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach Anspruch 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung für die Zuleitung der vorgewärmten Luft in die Koksofenkammern (2) ein Gebläse enthält, über die die vorgewärmte Luft zu den Koksöfen (1) geleitet wird.
26. Vorrichtung zur verbesserten Vortrocknung von Kohle (3a) durch Wärmetausch (9) mit dem Kühlgas (7) einer Kokstrockenkühlanlage (6) nach Anspruch 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlebehälter (12) über einen Heißkohlebunker (14) verfügt, der mit einer mit einem Schutzgas inertisierbaren und in die Koksofenkammern (2) führenden Rohrleitung ausgestattet ist.
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