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Dokumentenidentifikation DE102004003492B4 12.01.2006
Titel Löschwasserklärung für Kokereien
Anmelder RAG Aktiengesellschaft, 45128 Essen, DE
Erfinder Lucas, August, Dipl.-Ing., 45711 Datteln, DE;
Strunk, Joachim, Dr.-Ing., 46240 Bottrop, DE
Vertreter Bonnekamp & Sparing, 40211 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 23.01.2004
DE-Aktenzeichen 102004003492
Offenlegungstag 18.08.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.01.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse C10B 39/08(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klären des Wassers, das in Kokereien beim Löschen des heißen Kokses anfällt.

Koks entsteht durch Entgasung von Kohle, beispielsweise Steinkohle oder Braunkohle, in einem Ofen bei Temperaturen im Bereich von etwa 1050 bis 1100°C (Farrenkopf, „Koks, Die Geschichte eines Werkstoffes", Band 1, 38 bis 99 (2003).

Bevor der heiße Koks nach Abschluß der Verkokung einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden kann, muß er abgekühlt werden. Die Abkühlung muß rasch erfolgen, damit der heiße Koks nicht an der Luft verbrennt (Farrenkopf, „Koks, Die Geschichte eines Werkstoffes", Band 1, S. 122 bis 131 (2003). Üblicherweise erfolgt das Abkühlen des heißen Kokses mit großen Mengen Wasser, beispielsweise mit 2 m3 bis 2,5 m3 Wasser pro Tonne Koks.

In der Praxis wird der heiße Koks aus dem Ofen über eine Führung in einen Löschwagen gedrückt, mit dem er zu einer nahegelegenen Löschstation gefahren wird. In der Löschstation werden aus einem Hochbehälter relativ große Mengen Wasser schnell auf den heißen Koks gegeben und dieser damit auf ca. 200°C abgekühlt. Das heiße Löschwasser fließt anschließend in ein Klärbecken, in dem sich die festen Bestandteile („Kokslösche") absetzen. Das überstehende, gereinigte Wasser pumpt man anschließend wieder in den Hochbehälter zurück für einen weiteren Löschvorgang (Farrenkopf, „Koks, Die Geschichte eines Werkstoffes", Band 1, S. 124 bis 125 (2003), DE 34 07 487 C1, DE 33 44 828 C1).

Die festen Bestandteile, die beim Löschen des Kokses mitgerissen werden, sind im wesentlichen Kokspartikel mit einer Körnung von bis zu etwa 100 mm Durchmesser; diese werden in dem Klärbecken abgeschieden.

Löschwasserkläranlagen sind oft als Betonwannen ausgeführt, in denen bei sehr niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten und langen Verweilzeiten aus dem Löschwasser die Kokspartikel sedimentieren.

An einem Ende des Beckens befindet sich, in der Regel hinter einer Trennwand, der Pumpensumpf für die Löschwasserpumpen, die das geklärte Löschwasser in die Hochbehälter auf den Löschturm fördern. Von dort läuft beim nächsten Löschvorgang das Wasser wieder auf den glühenden Koks, wobei natürlich Verdampfungsverluste durch Frischwasser ersetzt werden müssen.

Dem Pumpensumpf vorgeschaltet ist häufig ein Filter, bestehend aus mit Koksstücken gefüllten Körben.

Zur Ausräumung der am Boden des Löschwasserklärbeckens abgelagerten Sedimente (Kokslösche) wird häufig ein auf den Wänden der Becken fahrender Räumer benutzt, der die Feststoffpartikel zum anderen Ende des Beckens auf ein Abtropf-Plateau (Trockungsplattform) schiebt.

Von hier aus wird das Material diskontinuierlich von einem Radlader abgeholt und der weiteren Verwendung zugeführt.

In einer anderen bekannten Ausführungsform wird ein Bagger zur Entleerung des Sedimentationbeckens verwendet. Der Bagger greift das Material am Grunde des Sedimentationsbeckens und legt es ebenfalls auf einem Ablaufplateau ab. Es ist erforderlich, dass die Feststoffpartikel möglichst vollständig aus dem Löschwasser abgeführt werden. Zum einen wird hierdurch verhindert, dass die eingesetzten Pumpen durch den hohen Feststoffanteil zu schnell verschleißen. Zum anderen wird auf diese Weise verhindert, dass Feststoffpartikel vom im Löschturm entstehenden Dampf in die Atmosphäre mitgerissen werden. Der vom Dampf mitgerissene Partikelanteil ist auch abhängig vom Partikelgehalt des aufgegebenen Löschwassers.

Aus der DE 37 30 749 C2 ist ein Verfahren zum emmissionsfreien Löschen von Koks bekannt, bei dem der Löschschwaden durch Mischkondensation mit Wasser niedergeschlagen wird. Der Löschschwaden wird dabei in einem vom Löschbehälter getrennten Mischkondensator unter Verwendung eines geschlossenen Wasserkreislaufs niedergeschlagen (Spalte 2, Zeilen 25 bis 38). Durch im Löschschwaden mitgerissene Partikel enthält das Kreislaufwasser einen Feststoffgehalt (Spalte 4, Zeilen 37 und 38).

Da der Feststoffgehalt im Kreislaufwasser eine Menge von 1 g/l nicht überschreiten soll, wird ein Teilstrom des Kreislaufwassers abgezweigt und der Feststoff abgetrennt. Gemäß DE 37 30 749 C2 ist es dabei nicht erforderlich, Filter konventioneller Art einzusetzen. Es ist beispielsweise auch möglich, Zentrifugen zu verwenden.

Aus der DE 201 12 681 U1 ist die Feststoffabtrennung aus einem Feststoff-/Flüssigkeitsgemisch, z. B. aus Klärschlamm, mit Hilfe eines Zyklons bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfach zu bedienendes Klärsystem für Kokereien vorzustellen, mit dem es möglich ist, Feststoffpartikel weitgehend aus dem Löschwasser abzutrennen.

Es wurde ein Verfahren zum Aufarbeiten von Löschwasser, das beim Löschen von heißem Koks mit großen Mengen Wasser anfällt, mit Hilfe einer Filteranlage gefunden, die dadurch gekennzeichnet ist, dass

  • – das Löschwasser in ein Auffangbecken mit einer Pumpe fließt, wobei die Pumpe so ausgelegt ist, dass keine Sedimentation stattfindet,
  • – das Löschwasser von dort in eine aus einem oder mehreren Zyklonen bestehende Anlage zum Abtrennen der Feststoffe aus dem Löschwasser gepumpt wird,
  • – wobei die Feststoffe in einen Vorlagebehälter gefördert und von dort dem abgekühlten Koks zugeführt werden und
  • – wobei das gereinigte Löschwasser einem Löschwasserbehälter für einen folgenden Löschvorgang zugeführt wird.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die Feststoffe weitgehend von dem Löschwasser zu trennen und praktisch feststofffreies Wasser für die folgenden Löschvorgänge zur Verfügung zu stellen. Hierbei muß selbstverständlich das durch Verdampfen beim Abkühlen des Kokses verlorene Wasser ergänzt werden.

Vorteilhafterweise kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein Sedimendationsbecken verzichtet werden, aus dem in aufwendiger Weise der Feststoff entnommen und getrocknet werden muß.

Das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens abgetrennte Wasser enthält im allgemeinen nur noch Feststoffe im Bereich von einigen Milligramm/Liter.

Das Löschen des heißen Kokses erfolgt üblicherweise in einem Löschwagen. Das heiße Löschwasser fließt in einem Auffangbecken zusammen und wird, ohne dass eine Sedimentation eintritt, sofort von der Pumpe zum Zyklon gepumpt.

Erfindungsgemäß werden die Größe des Auffangbeckens und die Pumpenleistung so abgestimmt, dass mindestens die rückfließende Wassermenge eines Löschvorgangs aufgenommen werden kann, ohne dass eine Partikelsedimentation stattfindet. Im allgemeinen hat es eine Größe im Bereich von etwa 50 m3 bis 100 m3 und entspricht in etwa der doppelten Menge des zu löschenden heißen Kokses.

Erfindungsgemäß werden verschleißfeste Pumpen verwendet, die für die Förderung von mit Feststoffpartikeln beladenen Löschwasser ausgelegt sind.

Bevorzugt werden erfindungsgemäß Pumpen, die auch Feststoffe im Löschwasser von bis über 100 mm Durchmesser fördern können.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden als Pumpen insbesondere bevorzugt hängende Kreiselpumpen verwendet.

Die Pumpen für das erfindungsgemäße Verfahren haben im allgemeinen eine Pumpleistung im Bereich von etwa 500 bis 1500 m3/h.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Abtrennung des Feststoffs aus dem Löschwasser mit Hilfe eines Zyklons. Zyklone sind übliche Vorrichtungen zur Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten (oder aus Gasen) mit Hilfe der Fliehkraft.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden im allgemeinen Zyklone mit einer Trennwirkung bis in den &mgr;m-Bereich der Partikel eingesetzt. Insbesondere werden Zyklone bevorzugt, mit denen Partikel mit einer Körnung bis in den Bereich von 100 mm bis 100 &mgr;m abgetrennt werden können.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können mehrere hintereinander geschaltete Zyklone verwendet werden, um eine erhöhte Trennwirkung zu erzielen. Dabei wird das in dem ersten Zyklon abgetrennte Löschwasser in einen weiteren Zyklon geleitet und die Trennung wiederholt.

Erfindungsgemäß werden bevorzugt 1 oder 2 Zyklone verwendet. In der Praxis ist im allgemeinen der Einsatz eines Zyklons ausreichend.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann am unteren Ausgang des Zyklons der Feststoff und am oberen Ausgang das gereinigte Wasser entnommen werden.

Der dem Zyklon entnommene Feststoff hat nur eine relativ geringe Feuchtigkeit. Es ist möglich, den Feststoff direkt dem abgekühlten Koks oder einer anderen Verwertung zuzuführen.

In einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man den Feststoff mit seiner Restfeuchtigkeit, beispielsweise mit einem Schneckenförderer, auf einen Vakuumtrommelfilter bringen, um die weitere Feuchtigkeit abzuziehen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der abgetrennte Feststoff in einer Vorlage gesammelt und dann dem abgekühlten Koks im Löschwagen zugeführt werden. Der Vorlagebehälter ist zweckmäßigerweise mit einer Klapp- oder Schiebervorrichtung ausgestattet, durch die der Feststoff dosiert entnommen werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden:

Unterhalb eines Löschturms zum Abzug des Wasserdampfes wird der heiße Koks in einem Löschwagen mit einer großen Menge Wasser abgekühlt. Das mit Feststoffpartikeln beladene Löschwasser wird in Ablaufkanälen unterhalb des Löschwagens aufgefangen und einem Auffang- und Saugbecken mit einer Pumpe zugeleitet. Erfindungsgemäß werden Pumpen mit starker Saugkraft verwendet, die durch ihren starken Sog eine Partikelsedimentation im Saugbecken verhindern. Eine Entfernung von sedimentierten Feststoffpartikeln aus dem baulich entsprechend gestalteten Saugbecken ist nicht erforderlich.

Aus dem Auffangbecken wird das mit Partikeln beladene Löschwasser einem oder mehreren Zyklonen zugeführt. Die Zyklone sind am Löschturm in Höhe des Löschwasserbehälters (Hochbehälter) angebracht. Das vom Zyklon abgetrennte Wasser wird dem Löschwasserbehälter zugeführt. Die abgeschiedenen Feststoffpartikel fallen am Auslauf des Zyklons beispielsweise in einen Schneckenförderer und werden einem Vorlagebehälter zugeführt.

Alternativ ist es auch möglich, die noch feuchten Feststoffpartikel noch weiter in einem Vakuumtrommelfilter zu trocknen und dann dem Vorlagebehälter zuzuführen.

Alternativ kann das im Zyklon gereinigte Löschwasser einem Vakuumtrommelfilter zugeführt werden, um das Löschwasser weiter zu klären.

Der Vorlagebehälter hat am Boden einen Klapp- oder Schiebemechanismus zum Dosieren und Entnehmen der Feststoffpartikel.

Fährt der Löschwagen nach Abkühlung des glühenden Kokses, nach Abwarten einer Abtropfzeit, aus dem Löschturm, kann der Boden des Vorlagebehälters geöffnet werden und die abgeschiedenen Feststoffpartikel können dem abgekühlten Koks zugeführt werden und so auf dem noch warmen Koks im Löschwagen verteilt werden. Der abgekühlte Koks und die abgeschiedenen Feststoffpartikel werden dann gemeinsam einer weiteren Verwendung zugeführt.

Das im Vakuumtrommelfilter zusätzlich abgetrennte Wasser wird in Sammelbecken am Löschwasserbehälter geleitet oder in die Auffangwanne im Löschturm geleitet.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorhandene Löschwasserklärsysteme integriert werden. Hierbei genügt der Anbau eines Saugbeckens mit einer Pumpe und eines Zyklons (das Sedimentationsbecken kann außer Betrieb genommen werden).

Sämtliche Anlagenteile, in denen sich Feststoffe absetzen und/oder anbacken können (z. B. die Förderschnecke und der Klappbodenbehälter), werden mit Frischwasserspülanschlüssen versehen, um bei normalen Wartungsgängen durch das Bedienungspersonal des Koksofenbetriebs die Anlagenteile erforderlichenfalls einfach frei spülen zu können.

Die vorliegende Erfindung kann durch die vorliegenden 1 und 2 erläutert werden:

1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer Seitenansicht.

Unterhalb des Löschturms (1) befindet sich der Löschwagen (2). Aus dem Löschwasserbehälter (12) fliesst das Löschwasser über die Verteilerrohre (17) auf den heißen Koks im Löschwagen (2). Das Löschwasser fliesst durch die Abflussrinne (16) in das Saugbecken (15) mit der Pumpe (14). Die Pumpe (14) wird durch eine Regelungseinheit (13) gesteuert. Die Pumpe (14) pumpt das mit Feststoffpartikeln beladene Löschwasser durch die Zufuhr (4) in den Zyklon (3). Im Zyklon (3) wird nach oben das gereinigte Wasser abgetrennt (5) und dem Löschwasserbehälter (12) zugeführt. Am unteren Ausgang des Zyklons (3) werden die Feststoffpartikel abgetrennt und über den Schneckenförderer (7) zum weiteren Trocknen in ein Vakuumtrommelfilter (8) gefördert. Vom Vakuumtrommelfilter (8) werden die getrockneten Feststoffpartikel in den Vorlagebehälter (9) transportiert und über eine Klapp- oder Schiebevorrichtung (10) am Boden des Vorlagebehälters (9) dem abgekühlten Koks wieder zugeführt.

2 zeigt die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer zu 1 um 90° gedrehten Seitenansicht.

Unterhalb des Löschturms (1) befindet sich der Löschwagen (2). Aus dem Löschwasserbehälter fliesst das Löschwasser über das Verteilerrohr auf den heißen Koks im Löschwagen (2). Das Löschwasser fliesst durch die Abflussrinne in das Saugbecken mit der Pumpe. Die Pumpe wird durch eine Regeleinheit gesteuert. Die Pumpe pumpt das mit Feststoffpartikeln beladene Löschwasser durch die Zufuhr (4) in den Zyklon (3). In dem Zyklon (3) wird nach oben das gereinigte Wasser abgetrennt und dem Löschwasserbehälter zugeführt. Am unteren Ausgang des Zyklons (3) werden die Feststoffpartikel abgetrennt und über den Schneckenförderer (7) zum weiteren Trocknen in ein Vakuumtrommelfilter (8) gefördert. Von dem Vakuumtrommelfilter (8) werden die getrockneten Feststoffpartikel in den Vorlagebehälter (9) transportiert und über eine Klapp- oder Schiebevorrichtung (10) am Boden des Vorlagebehälters dem abgekühlten Koks wieder zugeführt. Das im Vakuumtrommelfilter (8) abgetrennte, gereinigte Wasser wird über den Ablauf (18) dem Löschwasserbehälter zugeführt.

1Löschturm 2Löschwagen 3Zyklon 4Zufuhr des mit Feststoffpartikeln beladenen Löschwassers 5Ablauf für gereinigtes Wasser aus dem Zyklon 6Zufuhr für gereinigtes Wasser 7Schneckenförderer 8Vakuumtrommelfilter 9Vorlagebehälter 10Steuerung für eine Klapp- oder Schiebevorrichtung 11Boden des Vorlagebehälters 12Löschwasserbehälter 13Pumpensteuerung 14Pumpe 15Saugbecken 16Ablaufrinne 17Verteilerrohr für das Löschwasser 18Ablauf für gereinigtes Wasser aus dem Vakuumtrockenfilter

Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Aufarbeiten von Löschwasser, das beim Löschen von heißem Koks mit großen Mengen Wasser anfällt, mit Hilfe einer Filteranlage, dadurch gekennzeichnet, dass

    – das Löschwasser in ein Auffangbecken mit einer Pumpe fließt, wobei die Pumpe so ausgelegt wird, dass keine Partikelsedimentation stattfindet,

    – das Löschwasser von dort in eine aus einem oder mehreren Zyklonen bestehende Anlage zum Abtrennen der Feststoffe aus dem Löschwasser gepumpt wird,

    – wobei die Feststoffe in einen Vorlagebehälter gefördert und von dort dem abgekühlten Koks zugeführt werden und

    – wobei das gereinigte Löschwasser einem Löschwasserbehälter für einen folgenden Löschvorgang zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Auffangbeckens und die Pumpenleistung so abgeglichen werden, dass eine Partikelsedimentation verhindert wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass verschleißfeste Pumpen verwendet werden, die Wasser mit Feststoffpartikel fördern können.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Pumpen Kreiselpumpen verwendet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Zyklone mit einer Trennwirkung im Bereich von 100 mm bis 100 &mgr;m eingesetzt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ausgang des Zyklons der Feststoff und am oberen Ausgang das gereinigte Wasser entnommen werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der abgetrennte Feststoff in einer Vorlage gesammelt und dem abgekühlten Koks zugeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Zyklon entnommene Feststoff weiter entwässert und dann dem abgekühlten Koks zugeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Löschwasser direkt in das Auffangbecken mit der Pumpe fließt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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