Was ist eine Kokerei?
Eine Kokerei ist eine hochspezialisierte Industrieanlage, in der aus Steinkohle durch Erhitzen unter Luftabschluss Koks hergestellt wird. Koks ist ein nahezu reiner Kohlenstoffträger und bis heute ein unverzichtbarer Rohstoff für die Eisen- und Stahlindustrie. Ohne Koks wären die meisten Hochöfen der Welt nicht funktionsfähig.
Die Entwicklung der Kokereitechnik gehört zu den wichtigsten Grundlagen der Industrialisierung. Erst die großtechnische Herstellung von Koks ermöglichte die Massenproduktion von Eisen und später Stahl. Damit wurden Eisenbahnen, Brücken, Maschinen, Hochhäuser und ganze Industrieregionen möglich.
Der Weg der Kohle zum Koks
Eine Kokerei verarbeitet spezielle Kokskohlen, meist hochwertige Steinkohlen. Diese werden angeliefert, gemischt, zerkleinert und in Kohlenbunkern zwischengelagert. Anschließend gelangt die Kohle in die Koksofenbatterien.
1. Kohlenaufbereitung
Die verschiedenen Kohlen werden so gemischt, dass der spätere Koks die gewünschten Eigenschaften erhält:
- hohe Festigkeit
- geringer Schwefelgehalt
- geringer Aschegehalt
- optimale Porosität
- hohe Temperaturbeständigkeit
Diese Eigenschaften sind entscheidend, damit der Koks später im Hochofen die Last von mehreren tausend Tonnen Erz tragen kann.
2. Die Koksofenbatterie
Das Herzstück jeder Kokerei ist die Koksofenbatterie.
Eine Batterie besteht aus vielen nebeneinanderliegenden Ofenkammern. Moderne Kammern sind oft:
- etwa 6 bis 8 Meter hoch
- bis über 20 Meter lang
- nur rund 40 bis 60 Zentimeter breit
Zwischen den Kammern befinden sich Heizzüge, die Temperaturen von über 1.200 °C erzeugen. Die Kohle selbst kommt dabei nicht mit Sauerstoff in Kontakt. Sie verbrennt also nicht, sondern wird „verschwelt“ bzw. „verkokt“.
3. Die Verkokung
Nach dem Befüllen wird der Ofen luftdicht verschlossen.
Über einen Zeitraum von etwa 15 bis über 30 Stunden wird die Kohle erhitzt. Dabei treten die flüchtigen Bestandteile aus der Kohle aus:
- Wasser
- Teer
- Benzol
- Ammoniak
- Naphthalin
- verschiedene Gase
Zurück bleibt ein fester, poröser Kohlenstoffkörper – der Kokskuchen.
Die „schwarze Seite“
In der Kokereisprache spricht man von der „schwarzen Seite“.
Hier findet die eigentliche Koksproduktion statt:
- Beschickung der Öfen
- Verkokung
- Türziehen
- Koksausdrücken
- Löschen des Kokses
Staub, Hitze, Rauch und Lärm prägten jahrzehntelang die Arbeit der Koker.
Der Ausdrückvorgang
Ist der Koks fertig, werden die Ofentüren geöffnet.
Eine gewaltige Ausdrückmaschine schiebt den glühenden Kokskuchen aus dem Ofen.
Der Koks besitzt dabei noch Temperaturen von etwa 1.000 °C.
Eine Überleitmaschine lenkt den glühenden Strom in den Löschwagen. Dieser Vorgang gehört zu den spektakulärsten Bildern der Schwerindustrie.
Kokslöschung
Der heiße Koks muss sofort abgekühlt werden.
Nasslöschung
Traditionell wird Wasser verwendet.
Dabei entstehen:
- große Dampfwolken
- Energieverluste
- Staubemissionen
Trockenkühlung
Moderne Kokereien setzen häufig auf Trockenkühlanlagen.
Vorteile:
- Energiegewinnung aus der Abwärme
- Stromerzeugung
- bessere Koksqualität
- geringere Emissionen
- kein Wasserverbrauch
Die „weiße Seite“
Während auf der schwarzen Seite Koks entsteht, werden auf der sogenannten weißen Seite die wertvollen Nebenprodukte gewonnen.
Hier wird das Kokereigas abgesaugt und aufbereitet. Dabei entstehen:
- Teer
- Ammoniak
- Benzol
- Schwefelverbindungen
- Naphthalin
- Kokereigas
Diese Stoffe bilden wichtige Rohstoffe für die chemische Industrie.
Kokereigas – ein wertvoller Energieträger
Das bei der Verkokung entstehende Gas wird gereinigt und anschließend genutzt:
- Beheizung der Koksofenbatterien
- Stromerzeugung
- Dampferzeugung
- Chemische Produktion
- Einspeisung in Industrie-Gasnetze
Früher wurden viele Städte sogar mit sogenanntem Stadtgas versorgt, das aus Kokereien stammte.
Warum braucht ein Hochofen Koks?
Koks erfüllt im Hochofen gleichzeitig drei Aufgaben:
Brennstoff
Er liefert die enorme Wärme für die Roheisenerzeugung.
Reduktionsmittel
Er entzieht dem Eisenerz den Sauerstoff.
Traggerüst
Er hält die gesamte Erz- und Zuschlagstoffsäule offen und durchlässig.
Normale Kohle würde im Hochofen zusammenbacken und den Prozess blockieren. Deshalb ist metallurgischer Koks bis heute unverzichtbar. (Wikipedia)
Die Kokereitechnik
Unter Kokereitechnik versteht man sämtliche technischen Verfahren, Maschinen und Anlagen zur Herstellung von Koks und Kohlenwertstoffen.
Dazu gehören:
- Kohlenmischanlagen
- Kohlenbunker
- Füllwagen
- Koksofenbatterien
- Regeneratoren
- Ausdrückmaschinen
- Überleitmaschinen
- Löschwagen
- Löschtürme
- Trockenkühlanlagen
- Gasvorlagen
- Gassauger
- Teerabscheider
- Ammoniakanlagen
- Benzolgewinnung
- Gasreinigungsanlagen
Moderne Kokereien
Heute gehören Kokereien zu den technisch anspruchsvollsten Anlagen der Schwerindustrie.
Moderne Anlagen verfügen über:
- Automatisierungssysteme
- Prozessleitsysteme
- KI-gestützte Prozessüberwachung
- Emissionsüberwachung
- Energierückgewinnung
- Trockenkühlung
- Digitale Zwillinge
Ziel ist eine möglichst emissionsarme, energieeffiziente und wirtschaftliche Koksproduktion.
Die Bedeutung für Deutschland
Das Ruhrgebiet war über mehr als 100 Jahre das Zentrum der europäischen Kokereitechnik.
Berühmte Kokereien waren unter anderem:
- Kokerei Zollverein
- Kokerei Hansa
- Kokerei Prosper
- Kokerei Schwelgern
Die Kokerei Zollverein galt zeitweise als größte Zentralkokerei Europas. Dort wurden täglich bis zu 11.000 Tonnen Kohle verarbeitet und rund 8.600 Tonnen Koks erzeugt.
Fazit
Die Kokerei ist weit mehr als eine Anlage zur Herstellung von Koks. Sie ist ein hochkomplexes Zusammenspiel aus Verfahrenstechnik, Chemie, Energietechnik, Maschinenbau, Automatisierung und Metallurgie. Die Kokereitechnik verbindet Bergbau, Chemieindustrie und Stahlindustrie miteinander und bildet bis heute eine unverzichtbare Grundlage für die weltweite Eisen- und Stahlproduktion.