Umgestaltung der Kokerei Duisburg-Huckingen durch Ersatzneubau der Koksofenbatterien und Koksklassierung sowie Beseitigung diffuser Emissionen in der Kohlenwertstoffanlage

Kurzbeschreibung

Koks wird vor allem in der Eisenindustrie benötigt. Bei der Eisenerzeugung im Hochofen wird er als Reduktionsmittel eingesetzt, um Eisen aus dem Rohstoff Eisenerz zu erzeugen. Zugleich dient er als Stützgerüst für die "Möllersäule" (Schüttung der Einsatzstoffe im Hochofen), weil der Koks auch bei Temperaturen bis zu 1.500 °C im unteren Bereich des Hochofens seine Festigkeit behält und stückig bleibt. Neben der Eisenerzeugung gibt es noch weitere Koksverbraucher, zum Beispiel die Zucker-industrie, Gießereien, Kalkwerke, die chemische Industrie, Hersteller von Mineral-wolle sowie die Nicht-Eisen-Metallindustrie (die jedoch im Gegensatz zur Eisen- und Stahlindustrie ausschließlich importierten Koks einsetzen).

Der zur Verhüttung benötigte Koks wird in Kokereien durch trockene Destillation hochwertiger Steinkohle – der sogenannten Kokskohle – erzeugt. Hierfür wird die Kohle in schmalen, nebeneinander stehenden Ofenkammern unter Luftabschluss sehr hoch erhitzt. Flüchtige Bestandteile der Kohle werden dabei ausgetrieben und so der kohlenstoffreiche, stark porige und stückige Koks gewonnen. Aus dem ent-stehenden Rohgas wiederum werden die sogenannten Kohlenwertstoffe (Teer, Benzol, Schwefelsäure, Ammoniak) abgespalten. Die verbleibenden heizwertrei-chen Bestandteile werden als "Koksofengas" energetisch genutzt.
Früher entstanden bei der Kokserzeugung große Mengen an Schadstoffemissionen, u. a. beim Füllen der Koksöfen, beim Herausdrücken, Löschen und Klassieren des Kokses; ebenso an den Kohlenwertstoffanlagen durch undichte Verschlüsse und Leitungsverluste.

Die Emissionen bestanden aus Stäuben, flüchtigen oder an den Stäuben und Rußpartikeln gebundenen organischen Verbindungen. Aufgrund der vielen diffusen Quellen war es nicht möglich, die Emissionen durch nachträgliche Maßnahmen – wie etwa Filter – wesentlich zu verringern. sie gefährdeten so Gesundheit und Um-welt erheblich. Die Stäube belasteten die Luft – sowohl auf dem Betriebsgelände als auch weiträumig beim Ferntransport. Ein besonderes Problem waren die flüchtigen organischen Verbindungen, wie etwa die krebserregenden polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK). Diese belasten die Luft, Böden, Pflanzen und Ge-wässer dauerhaft, weil sie in der Umwelt nur sehr langsam abgebaut werden.

Anfang der 80er Jahre produzierten die Hüttenwerke der Mannesmann-Röhrenwerke AG (heute Hüttenwerke Krupp-Mannesmann) jährlich rund 3 Millionen Tonnen Roheisen. Dazu benötigten sie 1,5 Millionen Tonnen Koks. 1984 sollte ein Neubau die Kokerei Duisburg-Huckingen ersetzen. Ziel war, die Umwelt deutlich geringer zu belasten und gleichzeitig die Produktionskapazitäten zu vergrößern.

Die Kokerei wurde komplett neu konzipiert. Ziel war, die Staubemissionen sowie diffuse gasförmige Emissionen direkt an der Quelle zu mindern. Hierzu ersetzte eine neue Großraumbatterie mit 70 Kammern vier Koksofenbatterien mit insgesamt 140 Kammern. Im Vergleich zur Altanlage halbierte sich so die Anzahl der Verschlus-selemente. Zugleich reduzierte sich die Häufigkeit der Füll- und Drückvorgänge auf ein Drittel. In den Kohlenwertstoffanlagen erhielten alle technisch unvermeidlichen Öffnungen einen Anschluss an ein zentrales Absaugsystem. Die Füllgase und Dämpfe, die sich beim Verladen der Kohlenwertstoffe bilden, wurden nunmehr abgesaugt und dem Produktionsgas zugeführt. Weiterhin bekamen die Ofentüren flexible Türkörper, die sich dem Rahmen anpassen. Auf diese Weise entstanden dort weniger Leckagen. Diese hatten zuvor einen Großteil der Emissionen an krebserregenden organischen Verbindungen verursacht. Um den Koks in den Löschwagen überzuleiten, wurde eine völlig neue Maschine entwickelt. Zusammen mit einer Einpunktlöschmaschine hielt sie nun das Koksdrücken weitgehend staubfrei. Zugleich senkte sie die Menge an Schwefelwasserstoff (H2S), der sich beim Löschen bildet, um über 60 Prozent. Die durchgeführten Maßnahmen machten es möglich, für viele Prozessschritte der Kokserzeugung den damaligen Stand der Technik fortzuschreiben.

Die Innovation verringerte die Staubemissionen um 60 bis 70 Prozent. Zugleich sank die Schadstofffracht aus der Kokerei jährlich um insgesamt 155 Tonnen Stäube und 683 Tonnen organische Stoffe. Darüber hinaus reduzierte sie die Emissionen an krebserregenden PAK-verbindungen wie Benzol, ß-Naphtylamin und Benzo(a)pyren sogar um 96 bis 99 Prozent.

Die Umweltschutzmaßnahmen waren auf andere Kokereien übertragbar. Bestehende Anlagen ließen sich stufenweise nachrüsten.

Der Gesetzgeber passte die TA Luft 1986 dem neuen Stand der Technik an. Damit wurde in allen Kokereien in Deutschland ein besserer Umweltstandard verwirklicht. In den Folgejahren hat sich die Technik auch im Hinblick auf den Umweltschutz weiterentwickelt.