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Dokumentenidentifikation DE102005037768B3 05.10.2006
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Koksofentürreinigung
Anmelder Deutsche Montan Technologie GmbH, 45307 Essen, DE;
RAG AG, 45128 Essen, DE
Erfinder Rossa, Frank, 44803 Bochum, DE;
Giertz, Hans-Josef, 40880 Ratingen, DE;
Huhn, Friedrich, Dr., 40882 Ratingen, DE;
George, Jürgen, 44866 Bochum, DE;
Hoven, Ralf, 45307 Essen, DE;
Mattern, Detlef, 45326 Essen, DE;
Cyris, Friedrich-Wilhelm, 47051 Duisburg, DE;
Strunk, Joachim, Dr., 46240 Bottrop, DE;
Opdenwinkel, Heinz, Dr., 44339 Dortmund, DE
DE-Anmeldedatum 10.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005037768
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.10.2006
IPC-Hauptklasse C10B 43/02(2006.01)A, F, I, 20050810, B, H, DE
Zusammenfassung Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen einer Koksofentür, die eine Dichtschneide und eine an der Koksofentürplatte befestigte Membrane aufweist, bei dem hochdruckströmungsmittelbeaufschlagte Reinigungswerkzeuge mit Strahldüsen in dem Bereich zwischen der Dichtschneide und der Koksofentürplatte derart angeordnet und hin- und herbewegt werden, so dass die innenseitige Oberfläche der Membrane und die Dichtschneide gereinigt werden, wobei die Koksofentür unmittelbar nach dem Öffnen der Koksofenkammer dadurch gereinigt wird, dass mindestens ein Strahldüsenelement, das mit Druckluft beaufschlagt wird, entlang der Dichtschneiden verfahren wird und die Strahldüsen derartig ausgerichtet sind, dass die Luft in einem spitzen Winkel auf die zu reinigende Oberfläche trifft (Figur 2).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Koksofentürreinigung sowie eine dafür geeignete Vorrichtung.

Durch Koksofentüren soll ein gasdichter Abschluss der Koksofenkammer gewährleistet sein. Dafür sind zahlreiche Dichtungselemente für Koksofentüren entwickelt worden. Voraussetzung für einen gasdichten Kammerabschluss ist trotz des hohen Standes der technischen Entwicklung der Dichtungselemente die pflegliche Wartung der Dichtungsflächen an der Koksofentür und dem Türrahmen.

Es sind sowohl mechanische Reinigungsvorrichtungen als auch die Reinigung mit Hochdruckwasser bekannt. Bei der mechanischen Reinigung werden Bürsten, Schaber, Kratzer bzw. Abstreifereinrichtungen und Schneideinrichtungen verwendet. Diese Reinigungseinrichtungen haben den Nachteil, dass sie viel Zeit für den Reinigungsvorgang erfordern und trotzdem nur eine geringe Reinigungswirkung haben, da die Reinigungswerkzeuge nur bedingt an die zu reinigenden Oberflächen angepasst werden können. Außerdem besteht die Gefahr der Beschädigung der Dichtschneiden. Nach längerem Einsatz der mechanischen Reinigungseinrichtungen werden die Dichtschneiden auf jeden Fall abgenutzt. Im übrigen nutzen sich auch die Reinigungswerkzeuge ab und müssen regelmäßig ersetzt werden.

Bei der Reinigung mit Hochdruckwasser stellen die verunreinigten Abwässer ein Problem dar.

Aus der DE 30 14 124 C2 ist eine Koksofentürreinigungsvorrichtung bekannt, die zur Reinigung der Koksofentür sowohl mechanische als auch hochdruckströmungsmittelbeaufschlagte Reinigungswerkzeuge, bei denen Wasser oder Dampf verwendet wird, vorschlägt. Bei dieser Art der Reinigung ist es von Nachteil, dass die Reinigung sehr aufwändig ist und man sowohl die Nachteile der mechanischen Reinigung als auch der Reinigung mit Hochdrukwasser, d. h. das Anfallen von verunreinigten Abwässern hat.

Aus der DE 101 61 659 C1 ist eine Koksofentür (DMT-Tür) bekannt, deren Abdichtleisten einen derart großen Federweg aufweisen, dass sie sich allen während des Verkokungsprozesses stattfindenden Verformungen anpassen können, so dass jederzeit eine vollständige Abdichtung gewährleistet ist. Auch bei dieser Tür ist der Verschmutzungs- bzw. Reinigungszustand von entscheidender Bedeutung für deren Dichtungsverhalten und damit für die Emissionen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Reinigungsverfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung für die DMT-Tür zur Verfügung zu stellen, das gleichzeitig auch für andere Türabdichtungssysteme geeignet ist.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf die Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 15 gelöst.

Weiterbildungen erfolgen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass die Koksofentür unmittelbar nach dem Öffnen der Koksofenkammer noch so warm ist, dass in dem Bereich der Dichtschneiden und der Membrane eine Temperatur von ca. 130°C bis 200°C vorliegt. Demzufolge ist der an der innenseitigen Oberfläche der Membrane und im Bereich der Dichtschneiden abgesetzte Teer noch so viskos, dass er relativ einfach mit der Druckluft abgetragen werden kann. Dabei wirkt die Luft, die in einem spitzen Winkel (< 45°) auf die zu reinigende Fläche trifft, wie ein Spachtel oder Schaber. Anbackungen werden mit geringem Aufwand entfernt.

Im einfachsten Fall besteht das Strahldüsenelement aus einer einzigen Strahldüse.

Die Spachtel- bzw. Schaberwirkung des Strahldüsenelementes und damit die Reinigungswirkung kann noch dadurch erhöht werden, dass das Strahldüsenelement aus mehreren Strahldüsen besteht, die in Bewegungsrichtung hintereinander und/oder nebeneinander angeordnet sind.

Gemäß einer Ausführungsform besteht das Strahldüsenelement aus einem Strahldüsenpaar mit zwei nebeneinander angeordneten Strahldüsen. In diesem Fall reinigt die eine Strahldüse den Gaskanal der DMT-Tür und die andere Straldüse die innenseitige Oberfläche der Membrane.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht das Strahldüsenelement aus zwei hintereinander angeordneten Strahldüsen. Die erste Strahldüse ist derart ausgerichtet, dass die Luft in einem spitzen Winkel auf die zu reinigende Oberfläche trifft. Die zweite Strahldüse ist so ausgerichtet, dass die Luft in einem stumpfen Winkel (ca. 90°) auf die zu reinigende Fläche wie ein Hammerschlag trifft. Dadurch entsteht für die Türreinigung eine Kombination von Schaber- und Hammerschlag-Effekt. Eine Kombination von Hammerschlag- und Schaber-Effekt ist ebenfalls möglich. In diesem Fall müssen die beiden Düsen so weit voneinander entfernt angeordnet werden, dass die Luft der Strahldüse mit einem spitzen Winkel vor der Fläche auftrifft, die durch die Strahldüse mit einem stumpfen Winkel gereinigt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht das Strahldüsenelement aus einem Doppelstrahldüsenpaar. Bei diesem Doppelstrahldüsenpaar sind die beiden vorderen Strahldüsen so ausgerichtet, dass die Luft in einem spitzen Winkel auf die zu reinigende Oberfläche trifft, während die beiden hinteren Strahldüsen in einem stumpfen Winkel auf die zu reinigende Oberfläche treffen.

Zusätzlich lässt sich die Reinigungswirkung des mindestens einen Strahldüsenelementes dadurch erhöhen, dass es mit pulsierender Druckluft beaufschlagt wird. Dabei wird mittels Pulsator ein pulsierender Luftstrom erzeugt, dessen Pulsationsfrequenz den jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden kann. Eine weitere Verbesserung der Reinigungswirkung lässt sich auch durch einen rotierenden Luftstrahl erreichen, dadurch wird die Größe der abzureinigenden Oberfläche erhöht. Hierdurch wird gleichfalls ein vorteilhafter, hammerschlagähnlicher Effekt erzielt.

Eine Kombination von pulsierendem und rotierendem Luftstrahl ist ebenfalls möglich.

Die Reinigungswirkung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens kann auch dadurch erhöht werden, dass die Öffnungsquerschnitte der Strahldüsen verringert und/oder der Luftdruck durch einen Kompressor erhöht wird.

In einer bevorzugten Ausführung fährt ein einziges Strahldüsenelement die gesamte innenseitige Oberfläche der Membrane und die Dichtschneiden ab, dabei wird das Strahldüsenelement zunächst im unteren Türbereich von der Mitte beginnend zur linken und zur rechten Ecke gefahren. Anschließend wird der gesamte Umfang der Tür abgefahren und in dem unteren Bereich wird das Strahldüsenelement noch einmal hin und/oder zurück gefahren.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform fahren zwei Strahldüsenelemente jeweils eine Hälfte der Koksofentürdichtungen ab.

In einer weiteren Ausführungsform werden vier Strahldüsenelemente, d. h. zwei für die vertikale und zwei für die horizontale Reinigung der Koksofentür verwendet.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Strahldüsenelemente stationär angeordnet. Dabei sind die Strahldüsenelemente bevorzugt als Doppelstrahldüsenpaare ausgeführt und in einem solchen Abstand angeordnet, dass die Luft der Strahldüse mit dem spitzen Winkel an der Stelle auf die zu reinigende Oberfläche treffen, an der die Luft der Strahldüsen mit dem stumpfen Winkel des hinteren Strahldüsenpaares auftrifft. Auf diese Art und Weise ist eine Abreinigung der gesamten Dichtfläche mit den stationären Strahldüsen in einem Arbeitsgang gewährleistet. Durch Magnetventile wird die Druckluft so gesteuert, dass die Reinigung der Koksofentür segmentweise, aber überlappend erfolgt.

Um eine Abkühlung der zu reinigenden Flächen zu minimieren, wird in einer Weiterbildung der Erfindung das Düsenelement entlang der Dichtschneiden, entgegen der Bewegungsrichtung der Luft, die in einem spitzen Winkel auf die zu reinigende Oberfläche trifft, verfahren. Dadurch wird eine Abkühlung der noch zu reinigenden Dichtfläche weitestgehend vermieden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse, in das die zu reinigende Koksofentür gefahren bzw. gestellt wird. In diesem Gehäuse ist das mindestens eine verfahrbare Strahldüsenelement angeordnet. Bevorzugt befindet sich dieses Gehäuse auf der Druckmaschine, bzw. der Koksüberleitmaschine. In diesem Gehäuse werden die Türen des jeweils zu bedienenden Koksofens gereinigt. Allerdings ist auch ein stationäres Gehäuse in den Zwischen- und Endbühnen der Kokosofenbatterien möglich, in die die zu reinigende Koksofentür gestellt wird. Durch die Einhausung können die bei der Reinigung der Koksofentür anfallenden Verschmutzungen nicht in die Atmosphäre gelangen. Sie werden vielmehr an den Wandungen und schließlich auf dem Boden in einer Auffangwanne gesammelt und chargenweise der Einsatzkohle zugegeben. Zur Reinigung der Innenflächen des Gehäuses können weitere Strahldüsenelemente angeordnet werden. Die Auffangwanne kann mit einer geringen Kohlemenge bedeckt werden, so dass die abgereinigten Teerpartikel nicht an der Wanne anbacken; die Entleerung der Auffangwanne wird auf der Druckmaschine derart durchgeführt, dass die Teer- und Kohlepartikel dem Planierkohlebunker, der sich auf der Druckmaschine befindet, zugeführt werden. Auf der Koksseite wird die Auffangwanne in einen Sammelbehälter entleert. Der Inhalt des Sammelbehälters wird anschließend der Einsatzkohle zugeführt. Auch für die Druckmaschine ist die Anordnung eines gesonderten Sammelbehälters möglich.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Türreinigung mit den Strahldüsenelementen bei vorhandenen mechanischen Türreinigungsvorrichtungen mit Bürsten, Kratzern oder Schabern dadurch nachgerüstet werden, dass z.B. die Bürsten durch ein Strahldüsenelement ersetzt werden. Diese Umrüstung hat den Vorteil, dass vorhandene Reinigungseinrichtungen für das erfindungsgemäße Verfahren der Türreinigung verwendet werden können.

Mit der erfindungsgemäßen Türreinigungsvorrichtung können auch alle aus dem Stand der Technik bekannten Abdichtungssysteme gereinigt werden, wie z.B. Abdichtungssystem mit Hammerschlagleisten, Z-Leisten, usw.. Dies ist auch vorteilhaft für eine Phase der Umrüstung einer Koksofenanlage auf die DMT-Tür, bei der vorübergehend verschiedene Türdichtsysteme gleichzeitig im Einsatz sind. Bei Verwendung von Doppelstrahldüsenpaaren bei konventionellen Türdichtsystemen ohne Gaskanal, wird sowohl die innenseitige Membranoberfläche zwischen Türstopfen und Dichtschneide als auch die Dichtschneide selbst durch den Druckluftstrahl gereinigt.

Damit der warme, viskose Teer durch den Luftstrahl nicht abgekühlt wird, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Druckluft erwärmt.

Für die Erwärmung der Druckluft wird die auf der Kokerei vorhandene Abwärme genutzt. Je nach örtlichen Gegebenheiten kann die Abwärme aus der luftgekühlten Druckstange oder aus der Abluft von Klimaanlagen oder aus der Kompressionswärme genutzt werden. Dabei kann die Wärme entweder durch direktes Ansaugen der warmen Luft oder durch eine gezielte Leitungsführung der Druckluft durch Bereiche, die bedingt durch den Verkokungsprozess erhöhte Strahlungswärme abgeben, gewonnen werden.

Die Drucklufterwärmung kann auch durch Beheizung und Isolierung eines Druckluftvorratsbehälters erfolgen. Dies ist möglich, da die benötige Luftmenge zur Reinigung einer Tür so gering ist, dass die Aufwärmphase in der Zeit zwischen den Türreinigungsvorgängen ausreicht, um die Luft wieder auf mindestens 80°C bevorzugt > 130°C vor zu erwärmen.

Die erfindungsgemäße Türreinigungsvorrichtung besteht aus einem Kompressor, der sich auf der jeweiligen Maschine befindet, d. h. auf der Maschinenseite auf der Druckmaschine und auf der Koksseite auf der Koksüberleitmaschine. Mit diesem Kompressor wird die Luft auf den erforderlichen Druck gebracht. Die komprimierte Luft wird einem Druckluftvorratsbehälter zugeführt. Von dort wird sie über feste und flexible Verbindungsleitungen zu dem mindestens einen Strahldüsenelement geleitet. Zwischen dem mindestens einen Strahldüsenelement und dem Druckluft-Vorratsbehälter befinden sich Magnetventile, die elektrisch angesteuert werden, wodurch sowohl die Luftmenge als auch die Zeit der Luftströmung entsprechend vorgebbar sind. In den einzelnen Zuleitungen zu den Strahldüsenelementen sind außerdem Druckregler angeordnet, mit denen der jeweilige Strahldüsendruck geregelt werden kann.

Die Steuerung der Luftmenge, des Luftdrucks und insbesondere die mit den einzelnen Düsenelementen vorgegebenen Reinigungswege kann elektronisch durch eine Programmierung vorgenommen werden. Die Steuerung kann über die Haupt-SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) der Ofenbedienungsmaschine oder durch eine gesonderte SPS erfolgen.

Die Strahldüsenelemente werden in einem Abstand von ca. 5 cm über die zu reinigenden Flächen geführt. Durch diesen Abstand ist eine genügende Toleranz gegeben, so dass Verwerfungen der Türdichtungen ausgeglichen werden können und im Gegensatz zu mechanischen Reinigungseinrichtungen an allen Stellen eine gute Abreinigung gewährleistet ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der – beispielhaft – bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Türreinigungs-Vorrichtungen dargestellt werden. Auf eine detaillierte Beschreibung und eine Zeichnung der Abreinigung der Gehäuseinnenseiten wird verzichtet. Die Zusammenstellung der dafür notwendigen Elemente ist sinnfällig und naheliegend. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Darstellung der Druckluftversorgung der Strahldüsenelemente,

2 ein Strahldüsenelement mit einer Strahldüse mit spitzem Anströmwinkel,

3 ein Strahldüsenelement mit zwei Strahldüsen mit spitzem Anströmwinkel,

4 ein Strahldüsenelement mit zwei hintereinander angeordneten Strahldüsen mit einer Strahldüse mit stumpfem und einer Strahldüse mit spitzem Anströmwinkel,

5 ein Strahldüsenelement als Doppelstrahldüsenpaarelement mit zwei nebeneinander angeordneten Strahldüsen mit stumpfem und davor angeordneten zwei Strahldüsen mit spitzem Anströmwinkel,

6 eine schematische Darstellung des Ablaufes der einzelnen Reinigungsphasen bei dem Verfahren zur Koksofentürreinigung mit vier Doppelstrahldüsenpaaren und

7 eine Ausführungsform mit einer stationären Anordnung der Strahldüsenelemente

Die 1 zeigt die Druckluftversorgung der Strahldüsenelemente. In einer Leitung 1 ist ein Kompressor 2 angeordnet, der die Druckluft komprimiert und in einen Druckluftbehälter 3 pumpt. Der Druckluftbehälter 3 ist mit einer Druckluftbehälterheizung 4 versehen. Aus dem Druckluftbehälter 3 strömt die Druckluft über Leitungen 5 und 5', in denen Druckregler 6 und 6' sowie Magnetventile 7 und 7' angeordnet sind, in Strahldüsenelemente 8 und 8'.

In der 2 ist in einer Seitenansicht A, einer Innenansicht B und einer Draufsicht C das erfindungsgemäße Verfahren zur Koksofentürreinigung mit einer Strahldüse 10 schematisch dargestellt. Mit der Strahldüse 10 wird Druckluft auf eine Dichtleiste 15 mit einer Dichtschneide 16 sowie auf die innenseitige Oberfläche einer Membrane 17, die an einer Koksofentürplatte 18 mit einem Türstopfen 19 befestigt ist, in einem spitzen Winkel geblasen. Der Strahlengang der Druckluft ist exemplarisch mit den Strahlen 11, 12, 13 und 14 dargestellt. Der Strahl 11 trifft auf die Dichtschneide 16 der Dichtleiste 15. Der Strahl 12 trifft auf den Bereich, an dem die Dichtleiste 15 an der Membrane 17 befestigt ist. Der Strahl 13 trifft den Bereich zwischen der Membrane 17 und dem Türstopfen 18. Der Strahl 14 trifft auf die Mitte der innenseitigen Oberfläche der Membrane 17.

Aus der 2 geht hervor, dass der Gesamtbereich zwischen der Dichtschneide und der Koksofentürplatte durch die Strahldüse 10 mit Druckluft beaufschlagt wird und auf diese Weise Teerablagerungen weggeblasen werden und somit die Koksofentür gereinigt wird.

Die 3 zeigt ein Strahldüsenelement 8 mit zwei Strahldüsen 20 und 20', die in einem spitzen Anströmwinkel auf die zu reinigende Dichtleiste 15 mit Dichtschneide 16 gerichtet sind (Seitenansicht A). Aus der Innenansicht B und der Draufsicht C geht hervor, dass die Koksofentür mit einem umlaufendem Gaskanal 21 mit äußeren Dichtleisten 15 mit Dichtschneiden 16 und inneren Dichtleisten 15' mit Dichtschneiden 16' ausgestattet ist. Der Gaskanal 21 ist mit der Membrane 17 an der Koksofentürplatte 18 befestigt. Wie durch die Strahlen 11, 12, 13, 14 und 11" angedeutet, reinigt die Strahldüse 20 den Gaskanal 21. Die Strahlen 11', 12', 13' und 14' zeigen an, dass durch die Strahldüse 20' die innenseitige Oberfläche der Membrane 17 gereinigt wird.

Die 4 zeigt die Reinigung einer Koksofentür mit einer Dichtleiste 15 mit Dichtschneide 16 und der Membrane 17 mit einer Strahldüse 25 mit stumpfem und einer Strahldüse 26 mit spitzem Anströmwinkel. Die übrigen Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in den vorhergehenden Figuren. Dabei wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung der Strahlgänge 11', 13' und 14' der Strahldüse 25 bei der Innenansicht B verzichtet.

In der 5 ist die Reinigung der DMT-Tür mit einem Doppelstrahldüsenpaarelement 30 dargestellt. Das Doppelstrahldüsenpaarelement besteht aus zwei Strahldüsen 31 und 31', die so ausgerichtet sind, dass die Luft in einem spitzen Winkel auf die zu reinigende Oberfläche trifft und zwei Strahldüsen 32 und 32', deren Strahlen in einem stumpfen Winkel auf die zu reinigende Oberfläche treffen.

Die übrigen Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in den vorhergehenden Figuren. Auch hier wurde bei der Innenansicht B auf die Darstellung der Strahlen 11', 13' und 14' der Strahldüsen 32 und 32" weitestgehend verzichtet.

Die 6 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Türreinigungsverfahrens mit vier Doppelstrahldüsenpaaren. Dabei werden zwei Doppelstrahldüsenpaare für die vertikale und zwei für die horizontale Reinigung der Koksofentür verwendet. Der zeitliche Ablauf der Reinigung der vier Teilbereiche wird derart gesteuert, dass die Verunreinigung der bereits abgereinigten Dichtflächenbereiche durch andere noch nicht vollständig abgereinigte Bereiche oder durch abgelöste Verunreinigungen weitestgehend vermieden wird. In einer ersten Reinigungsphase mit dem Reinigungsweg RW 1 wird der obere Türbereich durch ein oberes Doppelstrahldüsenpaar 35 gereinigt. In einer zweiten Reinigungsphase RW 2 werden die beiden seitlichen Bereiche von oben beginnend durch Doppelstrahldüsenpaare 36 und 36' gereinigt und parallel dazu der untere Bereich der zu reinigenden Fläche durch das Doppelstrahldüsenpaar 37. Dabei wird im unteren Bereich ein Doppelstrahldüsenpaar 37 von der Mitte beginnend zur linken und zur rechten Ecke und wieder in die mittlere Stellung zurückgefahren. In einer daran anschließenden dritten Reinigungsphase RW 3 wird der untere Bereich noch einmal durch Hin- und Herfahren des unteren Doppelstrahldüsenpaares 37 bis zu den Ecken gereinigt. Durch die Reinigungsphase RW 3 wird dem Rechnung getragen, dass im unteren Bereich der Koksofentür die meisten Verunreinigungen anfallen.

Die 7 zeigt die erfindungsgemäße Koksofentürreinigung mit einer stationären Anordnung der Strahldüsenelemente. Die Strahldüsenelemente sind in einem Gehäuse 40 mit einer Gehäuseaußenwand 41 und einer Gehäuseinnenwand 42 angeordnet. Die Gaskanalbegrenzungen 43 und 43' der DMT-Tür sind durch die gestrichelten Linien angedeutet. In dem Gehäuse sind Strahldüsen 45, 47 und 49 für die Reinigung des Gaskanals und Strahldüsen 46, 48 und 50 für die Reinigung der innenseitigen Oberfläche der Membrane als Doppelstrahldüsen angeordnet, wobei die Strahldüsen 45 bis 50 in einem spitzen Winkel auf die zu reinigenden Oberflächen gerichtet sind. Dabei sind die Doppelstrahldüsen in einem solchen Abstand angeordnet, dass die Flächen, die mit der Luft der Strahldüsen 45bis 50 beaufschlagt werden, sich mit den Flächen, die mit der Luft der benachbarte Strahldüsen 45 bis 50 beaufschlagt werden, geringfügig überlappen. Auf diese Art und Weise ist eine Abreinigung der gesamten Dichtfläche mit den stationären Strahldüsen 45 bis 50 gewährleistet.

Wie aus der 7 ersichtlich, sind die Strahldüsen 45 und 46 von der linken oberen Ecke des Gehäuses 40 beginnend, nach rechts ausgerichtet. Von der rechten oberen Ecke des Gehäuses 40 beginnend strahlen die Strahldüsen 47 und 48 nach unten. Von der rechten unteren Ecke des Gehäuses 40 strahlen die Strahldüsen 49 und 50 nach links. Diese Anordnung wird bis kurz vor die Mitte 53 des Gehäuses 40 beibehalten.

Auf der linken Seite des Gehäuses 40 strahlen die Strahldüsen 47 und 48 von der linken oberen Ecke beginnend nach unten. Von der linken unteren Ecke des Gehäuses strahlen die Strahldüsen 45 und 46 nach rechts. Diese Strahlrichtung wird bis kurz vor die Mitte 53 des Gehäuses 40 beibehalten. In der linken oberen Ecke des Gehäuses 40 sind zusätzliche Strahldüsen 51 und 52 angeordnet, die die Flächen beaufschlagen, die durch die Strahldüsen 45, 46 und 47, 48 nicht erreicht werden können.

Die Reinigung der Koksofentür erfolgt segmentweise. Dabei besteht ein Segment in der Regel aus 10 Doppelstrahldüsen, bestehend aus den Strahldüsen 45 und 46, 47 und 48 bzw. 49 und 50. Die Strahldüsen haben einen Abstand von 11 cm. Für Koksofentüren von ca. 7,40 m Höhe, wie sie z.B. auf der Kokerei Prosper der Deutschen Steinkohle AG eingesetzt werden, bedeutet dies, dass die Reinigung sukzessive in fünfzehn Segmenten S1 bis S15 erfolgt. In einer ersten Reinigungsphase wird das obere Segment S1 gereinigt. Dabei wird durch nicht dargestellte Magnetventile die Druckluft so gesteuert, dass in dem oberen Segment S1 sechs Doppelstrahldüsen bestehend aus den Strahldüsen 45 und 46, die den oberen horizontalen Bereich der Dichtflächen reinigen sowie die beiden oberen Doppelstrahldüsen, bestehend aus den Strahldüsen 47 und 48, die jeweils nach unten strahlen und die Strahldüsen 51 und 52 mit Druckluft beaufschlagt werden. Die weitere Reinigung der Tür erfolgt in den Segmenten S2 bis S14, die aus jeweils fünf Doppelstrahldüsen für jede Seite bestehen, von oben beginnend bis unten in dem Segment S15. Dort blasen die beiden unteren Doppelstrahldüsen mit den Strahldüsen 47, 48 nach unten und die Strahldüsen 45, 46 sowie 49, 50 jeweils in Richtung der Mitte 53 des Gehäuses 40. Da sich aufgrund der gewählten Blasrichtungen in dem unteren Segment S15 die Verunreinigungen ansammeln, ist der Reinigungszyklus in diesem Segment verlängert. Die Reinigungszeit beträgt in den Segmenten S1 bis S14 jeweils fünfzehn Sekunden, in dem Segment S15 dreißig Sekunden. Daraus ergibt sich eine Gesamtreinigungszeit von vier Minuten. Da die Zeit vom Abheben bis zum Wiedereinsetzen der Koksofentüren ca. 5 Minuten beträgt, führt der Reinigungsvorgang zu keiner Verzögerung im Betriebsablauf. Bei dieser Art der Reinigung ist eine vollständige Reinigung der Koksofentür mit relativ geringer Kompressorkapazität möglich. Außerdem wird eine Verunreinigung der bereits abgereinigten Dichtflächenbereiche während der erfindungsgemäßen Türreinigung durch abgelöste Verunreinigungen weitestgehend vermieden.

Der Grundgedanke der Erfindung, dass die Koksofentür unmittelbar nach dem Öffnen der Koksofenkammer gereinigt werden muss, da aufgrund der Temperatur der Koksofentür der im Bereich der Dichtschneiden abgesetzte Teer noch so viskos ist, dass er relativ einfach mit Druckluft abgetragen werden kann, wurde durch folgende Versuche nachgewiesen. Zunächst wurde das Temperaturprofil des Teeres im Gaskanal der DMT-Tür während des Kokereibetriebes aufgenommen. Die Temperaturen wurden sowohl unmittelbar nach dem Öffnungsvorgang als auch nach einer Abkühlungsphase von ca. 5 Minuten ermittelt. Um die Abkühlung der Koksofentür durch das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren mit Druckluft zu simulieren, wurden während der Abkühlphase die entsprechenden Bereiche der Koksofentür mit Druckluft beaufschlagt. Die Temperaturen im Gaskanal vor der Abkühlphase lagen zwischen 180° und 200°C und nach der Abkühlphase zwischen 140° und 160°C. Der Teer war in jedem Fall flüssig. Während der kurzen Abkühlphase wurde er allerdings zähflüssiger, je niedriger die Temperatur war.

Nach der Aufnahme des Temperaturprofiles wurden im Technikum Versuche wie folgt durchgeführt:

Ein ca. 50 cm langes Stück des Gaskanals mit Membrane wurde aus einer Original-Türdichtung herausgetrennt und mit Schraubzwingen horizontal auf eine Heizplatte montiert. Anschließend wurden der Gaskanal und die Membranoberfläche mit einer konstanten Teermenge aus dem Türbereich einer Kokereianlage beaufschlagt. Dieser Teer wurde mittels der Heizplatte auf ca. 135°C erwärmt. Zur Abreinigung des Teeres wurde sowohl eine Kompaktstrahldüse als auch eine Flachstrahldüse in einem vorgegebenen Abstand von 3–5 cm und einem Winkel von ca. 40° über den Bereich des Gaskanals und der Membrane verfahren. Dabei betrug der Luftdruck stets 10 bar. Durch Rückwägung des abgereinigten Segments (Gaskanal und Membranstück) wurde die Reinigungsleistung bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Wie Tabelle 1 zeigt, wurden in der Regel Reinigungsleistungen von ca. 90 bis 95 % erreicht.

In einer weiteren Versuchsreihe wurde die Reinigungsleistung bei weiter abgekühltem Teer ermittelt. Dazu wurde der Teer zunächst auf 135°C erwärmt und wieder auf ca. 100°C abgekühlt, bevor die Reinigung mittels Druckluft durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgeführt.

Wie aus der Tabelle 2 ersichtlich, wurden bei dem abgekühlten und somit erhärtetem Teer deutlich schlechtere Reinigungsleistungen erzielt. Sie liegen in der Größenordnung von 30 % Reinigungsleistung.

Aus diesen Versuchen konnte die Schlussfolgerung gezogen werden, dass der noch heiße, flüssige Teer, der kurz nach dem Öffnungsvorgang während des Kokereibetriebes an den Türdichtungen haftet, sich problemlos mit Druckluft, die in einem spitzen Winkel auf die zu reinigenden Flächen trifft, abreinigen lässt. Geringe, nicht abgereinigte Teerreste im Gaskanal beeinträchtigen die Abdichtwirkung der DMT-Tür nicht. Es ist zu erwarten, dass eine aufwändige Grundreinigung z. B. mittels Sandstrahlung erst nach einem längeren Zeitraum von ca. 18 Monaten erforderlich sein dürfte. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Koksofentürreinigung treten die Nachteile der Türreinigungsverfahren gemäß dem Stand der Technik, wie Beschädigungen und Abnutzungserscheinungen an den Dichtflächen durch Kratzer, oder die Aufarbeitung und das Handling von Abwässern wie bei der Reinigung mit Wasserstrahldüsen nicht auf.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Türreinigung besteht aus vier Doppelstrahldüsenelementen, die als Doppelstrahldüsenpaare ausgeführt sind, wobei jeweils eine Strahldüse im stumpfen und eine Strahldüse im spitzen Winkel auf die zu reinigenden Oberflächen gerichtet ist. Es werden je zwei Doppelstrahldüsenpaare für die horizontalen und zwei Doppelstrahldüsenpaare für die vertikalen Türenbereiche verwendet. Die Tür wird unmittelbar nach dem Öffnen der Koksofenkammer in die eingehauste Reinigungsvorrichtung gestellt, so dass einerseits eine schnelle Abkühlung der zu reinigenden Flächen und andererseits eine Verschmutzung des Maschinenbereiches durch die bei der Reinigung abgelösten Teer- und Kokspartikel vermieden wird. Die Einhausung ist im oberen Bereich an eine Abzugshaube, die mit der vorhandenen Absaugung verbunden ist, angeschlossen, so dass die verunreinigte Druckluft nicht in die Atmosphäre gelangt. Im unteren Bereich befindet sich eine Auffangwanne, in der die abgeschiedenen Teerpartikel gesammelt werden. Der zeitliche Ablauf der Reinigung der vier Teilbereiche wird so gesteuert, dass die Verunreinigung der bereits abgereinigten Dichtflächenbereiche durch andere noch nicht vollständig abgereinigte Bereiche oder durch abgelöste Verunreinigungen weitestgehend vermieden wird.

In einer ersten Reinigungsphase wird der obere Türbereich durch das obere Doppelstrahldüsenpaar gereinigt. In einer zweiten Reinigungsphase werden die beiden seitlichen Bereiche von oben beginnend gereinigt und parallel dazu der untere Bereich der zu reinigenden Fläche. Dabei wird im unteren Bereich das Doppelstrahldüsenpaar von der Mitte beginnend zur linken und zur rechten Ecke gefahren und wieder in die mittlere Stellung zurückgefahren. In einer daran anschließenden dritten Reinigungsphase wird der untere Bereich noch einmal durch hin- und herfahren des unteren Doppelstrahldüsenpaares von der linken zur rechten Ecke, beginnend von der Mitte, gereinigt.

Um die Abreinigung der mit Teer und Koks verschmutzten Bereiche der Türdichtungen optimal zu gestalten, wird die Luft mittels Kompressor auf einen ausreichenden Vordruck komprimiert und anschließend durch Einsätze in den Strahldüsen in Pulsation versetzt und in Rotation gebracht. Durch diese Maßnahmen ist gewährleistet, dass die Druckluftstrahlen alle Bereiche sowohl des Gaskanals als auch der inneren Membranoberfläche abreinigen können.

Da aufgrund der vorstehenden Versuche festgestellt wurde, dass eine optimale Reinigung bei Temperaturen oberhalb von 130°C stattfindet, wird die komprimierte Druckluft in dem Druckbehälter mittels Mantelbeheizung und Isolierung auf ca. 130°C vorgewärmt. Die Beheizung ist so ausgelegt, dass in dem Zeitraum zwischen den einzelnen Koksausdruckvorgängen die in dem Druckbehälter befindliche Luftmenge wieder aufgeheizt wird.

Durch Beheizung der Innenwandungen der Einhausung wird der abgeschiedene Teer flüssig gehalten, so dass er abfließen kann und von der am Boden angebrachten Auffangwanne aufgenommen wird.

Mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung wurde die Tür zuverlässig derart gut gereinigt, dass während des Verkokungsvorganges jederzeit eine vollständige Abdichtung der Koksofenkammer durch die DMT-Tür gewährleistet war. Emissionen aufgrund von undichten Koksofentüren konnten nicht beobachtet werden.

1
Leitung
2
Kompressor
3
Druckluftbehälter
4
Druckbehälterbeheizung
5
Leitung
5'
Leitung
6
Druckregler
6'
Druckregler
7
Magnetventil
7'
Magnetventil
8
Strahldüsenelement
8'
Strahldüsenelement
10
Strahldüse
11
Strahl
11'
Strahl
11"
Strahl
12
Strahl
12'
Strahl
12"
Strahl
13
Strahl
13'
Strahl
14
Strahl
14'
Strahl
15
Dichtleiste
15'
Dichtleiste
16
Dichtschneide
16'
Dichtschneide
17
Membrane
18
Koksofentürplatte
19
Türstopfen
20
Strahldüse
20'
Strahldüse
21
Gaskanal
25
Strahldüse
26
Strahldüse
30
Doppelstrahldüsenpaarelement
31
Strahldüse
31'
Strahldüse
32
Strahldüse
32'
Strahldüse
35
Doppelstrahldüsenpaar
36
Doppelstrahldüsenpaar
36'
Doppelstrahldüsenpaar
37
Doppelstrahldüsenpaar
40
Gehäuse
41
Gehäuseaußenwand
42
Gehäuseinnenwand
43
Gaskanalbegrenzungen
43'
Gaskanalbegrenzungen
45
Strahldüse
46
Strahldüse
47
Strahldüse
48
Strahldüse
49
Strahldüse
50
Strahldüse
51
Strahldüse
52
Strahldüse
53
Mitte
A
Seitenansicht
B
Innenansicht
C
Draufsicht
RW 1
Reinigungsphase
RW 2
Reinigungsphase
RW 3
Reinigungsphase
S1
Segment
S2
Segment
S3
Segment
S4
Segment
S5
Segment
S6
Segment
S7
Segment
S8
Segment
S9
Segment
S10
Segment
S11
Segment
S12
Segment
S13
Segment
S14
Segment
S15
Segment


Anspruch[de]
Verfahren zum Reinigen einer Koksofentür, die Dichtschneiden und an der Koksofentürplatte befestigte Membranen aufweist, bei dem hochdruckströmungsmittelbeaufschlagte Reinigungswerkzeuge mit Strahldüsen in dem Bereich zwischen den Dichtschneiden und der Koksofentürplatte derart hin- und herbewegt werden, dass die innenseitige Oberfläche der Membranen und die Dichtschneiden gereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Koksofentür unmittelbar nach dem Öffnen der Koksofenkammer dadurch gereinigt wird, dass mindestens ein Strahldüsenelement, das mit Druckluft beaufschlagt wird, entlang der Dichtschneiden verfahren wird und die Strahldüsen derartig ausgerichtet sind, dass die Luft in einem spitzen Winkel auf die zu reinigende Oberfläche trifft. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahldüsenelement über die gesamten zu reinigenden Oberflächen verfahren wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Strahldüsenelemente über jeweils eine Hälfte der zu reinigenden Oberflächen verfahren werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier Strahldüsenelemente über die zu reinigenden Oberflächen verfahren werden, wobei zwei Strahldüsenelemente für die Reinigung der vertikalen und zwei Strahldüsenelemente für die Reinigung der horizontalen Oberflächenabschnitte verwendet werden. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Koksofentür unmittelbar nach dem Öffnen der Koksofenkammer in ein Gehäuse verfahren wird, in dem die Strahldüsenelemente angeordnet sind. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft mit einem Kompressor komprimiert wird. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft erwärmt wird. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Luftmenge durch Magnetventile, des Luftdrucks, durch Druckregler und der Reinigungswege durch Antriebe elektronisch durch eine Programmierung vorgenommen wird. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft während des Reinigungsvorganges aus dem Gehäuse durch eine Absaugvorrichtung abgesaugt wird und der abgereinigte Teer in einer Auffangwanne aufgefangen wird. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse beheizt wird. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüsenelemente beheizt werden. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft in Pulsation versetzt wird. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft durch das Strahldüsenelement in Rotation versetzt wird. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft sowohl in Pulsation als auch in Rotation versetzt wird. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Strahldüsenelement in einem Gehäuse (40) angeordnet ist und mit einem Kompressor (2), mit einem Druckluftbehälter (3) über eine Leitung (5), mit einem Druckregler (6) und einem Magnetventil (7) verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Strahldüsenelement aus einer Strahldüse (10) besteht. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Strahldüsenelement aus einer Doppelstrahldüse (20), (20') besteht. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Strahldüsenelement aus einem Doppelstrahldüsenpaar (35), (36) besteht. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Strahldüsenelement aus einer Vielzahl von Doppelstrahldüsen (45), (46), (47), (48) und (49), (50) besteht, die in dem Gehäuse (40) stationär angeordnet sind. Vorrichtung nach Ansprüchen 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (40) für die Strahldüsenelemente eine Abzugshaube und eine Auffangwanne angeordnet sind. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass für die Reinigung der inneren Gehäuseflächen des Gehäuses (40) Strahldüsenelemente vorgesehen sind.






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