Kokerei

In einer Kokerei wird aus Kohle Koks erzeugt.
Diese besondere Art der Destillation geschieht durch das Erhitzen der Kohle unter Luftabschluss in einem Koksofen bei ca. 1000°C.

Motivation

Durch die Destillation von Kohle zu Koks wird ein Brennstoff erzeugt der reiner und von gleichmässigerer Qualität ist als der Rohstoff Kohle. Bei seiner Verbrennung ensteht weniger Schwefel und weniger Asche, Stoffe die in der späteren Anwendung z.B. im Hochofen unerwünscht sind da sie die Qualität der Stahlschmelze vermindern. Durch die kontrollierten Bedingungem im Kokereiprozess kann der Brennstoff Koks je nach Verwendungszeck an bestimmte Anforderungen wie

Wassergehalt
Aschegehalt
Schwefelgehalt
Korngröße
Festigkeit
Abrieb

angepasst werden.

Wichtigste Koksprodukte sind heute Hochofenkoks und Gießereikoks.

Betriebsablauf

Anlieferung / Mischen / Bunkern der Rohkohle
Abholen einer Ofenbefüllung mit dem Füllwagen auf der Ofendecke
Öffnen der Füllöffnungen auf der Ofendecke
Schüttvorgang der Kohle in einen einzelnen Koksofen
Je nach Ofenprinzip wird die Kohle gestopft
Luftdichter verschluss des Ofens
Erhitzung
Es erfolgt Ausgasung, erreichen der richtigen Porösitiät
Ausdrückvorgang
Ablöschung

Nachdem ein Ofen befüllt ist fährt der Füllwagen wieder zum Kohlebunker und der Vorgang beginnt mit einem anderen Ofen von vorne. Die Betriebsabläufe sind so aufeinander abgestimmt das alle paar Minuten ein Ausdrückvorgang stattfinden kann. Je nach Zieleigenschaften des Koks und Ofengröße liegt die Backdauer zwischen 15 und über 30 Stunden.

Allgemein

Es gibt zwei Arten von Koksbatterien (so werden die Anlagen genannt, in denen die Kohle zu Koks umgewandelt wird):

Kleinraum-Batterien
Großraum-Batterien

Ofenbatterie, Seite des Ausstoßwagens

Diese unterscheiden sich durch den Aufbau der Kokskammern. In einer Kleinraum-Batterie wird die Kohle in vielen einzelnen kleinen Kammern, den eigentlichen Koksöfen erhitzt, wogegen es in einer Großraum-Batterie nur eine große Kammer gibt.

Kokslöschung

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal der Prozessführung ist die Art des Kokslöschens. Nach öffnen der vorderen und hinteren Ofentüren wird der rotglühende Koks mit Hilfe der Ausdrückmaschine in einen Auffwangwagen geschoben. Sobald der Kontakt zum Luftsauerstoff hergestellt ist beginnt der Koks bei den noch herrschenden Temperaturen zu verbrennen. Um das zu verhindern muss der Koks schnell abgekühlt werden.

Diese Abkühlung kann auf folgende Arten geschehen:

Wasserlöschung

ca. 2 m³ Wasser pro Tonne Koks zur Löschung notwendig
Wärmeenergie geht verloren
ca. 1/4 des Löschwassers verdampft
problematische Reinigung des vor allem mit Staub, Wassergas und Schwefelwasserstoff verunreinigten Wasserdampfes

Trockenlöschung (meist mit Stickstoff als Inertgas)

ermöglicht Energierückgewinnung
kein Wasserverbrauch
geringere Staubentstehung

Gasverschlüsse auf einer Ofenbatterie

Kokserzeugung am Beispiel einer Kokerei in Linz/Österreich:

Das Werk ist ein so genanntes integriertes Hüttenwerk. Am Standort werden alle wesentlichen Rohstoffe für die Eisenherstellung selbst erzeugt, darunter auch der Koks. In insgesamt 4 Hochöfen wird das Roheisen gewonnen, dieses wird anschließend in den Konvertern des Stahlwerkes zu Rohstahl umgewandelt. Aus dem Rohstahl werden Brammen gegossen, die dann zu Blechen gewalzt werden. Die Kokerei ist damit ein zentraler Teil des integrierten Hüttenwerkes.

Die Kohle wird per Schiff oder Bahn zu den offenen Lagerplätzen gebracht. Aus den Lagern wird sie nach der Abscheidung von Metallstücken, Holzstücken und anderen Fremdstoffen über Förderbänder zu den Sortenbunkern transportiert. In den Sortenbunkern wird die Kohle getrennt nach verschiedenen Qualitätsmerkmalen bevorratet.

Durch Zusammenmischen der verschiedene Kohlesorten werden Mischungen eingestellt, die sodann in der Hammermühle zerkleinert werden.

Beschickungswagen einer Ofenbatterie

Durch das Mischen und Zerkleinern wird eine möglichst hohe und gleichmäßige Kohlequalität erreicht. Nach dem Mahlvorgang wird die Kohle noch gesiebt und mit Förderbändern in den Kohleturm der Koksbatterie befördert.

Aus dem Kohleturm wird der Füllwagen mit dem fertigen Kohlegemisch beladen zum Weitertransport und Befüllung der Kokskammern.

In den Kammern wird die Kohle auf ca. 1.000 °C erhitzt, so dass nach 16 - 20 Stunden Koks entsteht. Dieser glühende Koks wird mit Druckmaschinen aus den Kammern ausgestoßen und über eine Koksüberleitmaschine in Waggons gefüllt. Eine Lokomotive befördert den glühenden Koks in einen Löschturm, in dem dieser mit Wasser gelöscht wird.

Löschturm der Kokerei Hansa

Nach diesem Vorgang wird der Koks zu Lagerplätzen gebracht, von wo er anschließend zu den Verbrauchen weiter transportiert wird. Die größten Verbraucher in einem Stahlwerk sind in der Regel die Hochöfen.

Die bei der Herstellung anfallenden Beiprodukte werden in der sogenannten Nebengewinnung weiterverarbeitet.

Kokerei aktuell (2005)

Der Weltmarktpreis für Koks ist äußerst starken Schwankungen unterworfen. Von 2002 bis 2004 stieg der Weltmarktpreis für chinesischen Koks im Zuge der weltweiten Stahl-Hausse von etwa 80 USD auf etwa 350 USD, eine Versechsfachung des Preises, dreimal soviel wie die Steigerung / Verdoppelung des Stahl-Preises im gleichen Zeitraum.

Parallel bauten die Chinesen im Ruhrgebiet die modernste Kokerei Europas ab, das Dortmunder Werk Kokerei Kaiserstuhl. Dem Werk hatte der gesicherte Absatz gefehlt, nachdem der Thyssenkrupp-Konzern seine Aktivitäten der Roheisen-Erzeugung in Dortmund einstellte, Koks international einkaufte, unter anderem viel in der Volksrepublik China, und die Roheisen- und Stahlerzeugung an die Rheinschiene nach Duisburg konzentrierte. Der Verkauf der Einrichtungen des Werks Kaiserstuhl, das nur etwa acht Jahre produzierte und um 1990 herum das größte Investitionsprojekt der europäischen Industrie war, kann nach momentaner Einschätzung als Fehler bezeichnet werden.

Die drei im Raum Ruhrgebiet verbliebene Kokereien, das Bottroper Werk Kokerei Prosper, die Kokerei Schwelgern und die Kokerei der Hüttenwerke Krupp Mannesmann, arbeiten seit drei Jahren an der Kapazitätsgrenze. Die Kokerei Schwelgern, obwohl erst 2003 in betrieb genommen, wird gerade erweitert. Für die Kokerei der Hüttenwerke Krupp Mannesmann wurde am 7. Juni 2005 das Genehmigungsantrag für die Erweiterung gestellt.

Industriepolitik

Der hohe Kokspreis läßt es nun wieder wirtschaftlich erscheinen in Deutschland Kohle zu fördern und neue Schächte abzuteufen. So existieren Pläne für ein neues, subventionsfrei zu erstellendes Bergwerk nördlich Hamm. Skeptiker sehen in einer Investition im derzeitigen Wirtschaftszyklus jedoch bereits volkswirtschaftliche Folgekosten durch die nächste Absatzkrise.