DE1942957A1

DE1942957A1 - Verfahren zum Brikettieren von feinkoernigen Koksen mit backender Steinkohle im plastischen Bereich derselben

Info

Publication number: DE1942957A1
Application number: DE19691942957
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr-Ing Ahland; Heinrich Janssen; Werner Prof Peters; Paul Dr-Ing Schmalfeld
Original assignee: Bergwerksverband GmbH; Metallgesellschaft AG
Current assignee: Bergwerksverband GmbH; GEA Group AG
Priority date: 1969-08-23
Filing date: 1969-08-23
Publication date: 1971-03-11
Also published as: NL166496C; US3674449A; FR2031041A5; GB1271189A; BE750536A; NL7002574A; NL166496B; JPS4918441B1; CA923704A

Description

iSBLLS CHAFT Frankfurt (Main), 16 August 1969

Akt i eng ο s ellschaf t I)rWer/GKp

Prov. Mr. 6233 LW

"Verfahren zum Brikettieren von feinkörnigen Koksen mit backender Steinkohle im plastischen Bereich derselben

In der deutschen Patentschrift 1 252 623 ist ein Verfahren zum Brikettieren von Kohle, Koks, Erz oder Gemischen derselben mit einem Zusatz von backender Steinkohle beschrieben. Diese Brikettierung erfolgt bei Temperaturen, die im Bereich des plastischen Zustandes der backenden Steinkohle liegen, wobei die erweichte Steinkohle wie ein Bindemittel wirkt.

In diesem Verfahren wird der nichtplastifizierbare Anteil des Brikettiergemisches auf eine Temperatur, die oberhalb des Temperaturbereiches des plastischen Zustandes der backenden Steinkohle liegt, überhitzt und danach mit der gegebenenfalls vorgewärmten backenden Steinkohle zu einem Gemisch, dessen Temperatur im Bereich des plastischen Zustandes der Steinkohle liegt, in einem Intensivmischer vereinigt und anschließend brikettiert. Während des Aufenthaltes im Intensivmischer wird das Gemisch nach Einstellung der Mischtemperatur durch Einführen von Wasserdampf oder V/asser um mindestens 2O⁰C, vorzugsweise um 50 bis 10O⁰C abgekühlt, um die mit der Plastii'izierung einhergehende Entgasung abzubrechen und den erreichten plastischen Zustand quasi einzufrieren. Das derart leicht abgekühlte Gemisch v/ird durch einen Zwischenspeicher mittels Zuteilvorrichtungen zu den Presskanälen der Brikettpresse geleitet.

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.Es hat sich, "bei der praktischen Ausführung dieses Verfahrens gezeigt, daß dem Zwischenspeicher für den Betrieb der Anlage^und für die Qualität der erzeugten Briketts eine beträchtliche Bedeutung zukommt. Durch Veränderung der Verweilzeit des Brikettiergutes in dem Zv/ischenspeicher und Abstimmung mit der Verweilzeit im Intensivmischer kann auf die Qualität des der Brikettpresse zugeführten Brikettiergemisches in einem nicht zu erwartenden Ausmaß Einfluß genommen werden. Zu diesem Zweck wird der Zwischenspeicher als Bührkessel ausgebildet, in dem das Brikettiergemisch für eine wählbare Zeit unter ständigem Durchrühren verweilt. In dieser Verweilzeit macht das Brikettiergemisch einen Reifungsprozeß durch, in dem es bei der gegebenen Temperatur entgasen kann. Dieser Reifungsprozeß kann die Zwischenkühlung des bekannten Verfahrens ersetzen oder mindestens wirksam ergänzen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Brikettieren von Koks mit einem Zusatz von backender Steinkohle bei Temperaturen im Bereich des plastischen Zustandes der backenden Steinkohle, wobei der nicht plastifizierbare Anteil des Brikettiergutes auf eine Temperatur oberhalb des Temperaturbereiches des plastischen Zustandes der backenden Steinkohle erhitzt und danach mit der gegebenenfalls vorgewärmten, backenden Steinkohle zu einem Gemisch, dessen Temperatur im plastischen Bereich der backenden Steinkohle liegt, in einem Intensivmischer vereinigt und anschließend brikettiert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das im Intensivmischer erzeugte heiße Brikettiergemisch vor der Brikettierung bei einer Verweilzeit von 20 bis 300 Sekunden und in konstanter Schichthöhe unter ständigem Umrühren einem Reifeprozeß ausgesetzt wird.

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Die Verweilzeit kann über die Füllhöhe des Brikettiergutes in einen itührkessel sehr genau eingestellt und eingehalten werden. Der optimale Wert wird an der Druckfestigkeit der erzeugten Briketts ermittelt und für jede Brikettiergutmischung speziell aufgesucht. Je nach den Eigenschaften der Backkohle und nach ihrem Anteil im Brikettiergemisch liegt die Schichthöhe im Eülirkessel etwa zwischen 50 und 200 cm.

Die Aveseritliche Bedeutung des Reifungsprozesses für die ■.Qualität der Briketts und für die Ausführung des Brikettierprozesses hat mehrere, sachlich recht verschiedene Gründe.

yJin Zwischenspeicher mit kontrollierbarer Verweilzeit zwischen Intensivmischer und Brikettpresse kann bchwankungen im Meilgendurchsatz, in dem backende Kohle und Koks dem Intezisivmischer zugeführt werden, weitgehend ausgleichen.

Zur Konstanthaltung der Füllhöhe in dem Zwischenspeicher kann die Veränderung der Drehzahl der Brikettpresse herangezogen werden. Diese Steuerung des Brikettierprozesses spricht wesentlich schneller an und ändert nicht so viele Jiinzelbedingungen wie die Anpassung der Zulaufmengen an Backkohle und heißem Koks zum Intensivmischer, die auch eine ilachsteuerung der Beheizung des Schwelreaktors für die Erzeugung der heißen Kokskonponente erfordert.

Während des iieifeprozesses ist das plastische Brikettiergemisch rieselfällig und bildet infolge der füllhöhe eine gasdichte Sperre zwischen Intensivmischer und Zwischenspeicher einerseits und Brikettpresse andererseits. Dadurch ist es möglich, die bei der Entgasung der Backkohle

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freiwerdenden Gase ima Dämpfe aus dem Zwischenspeicher praktisch luftfrei abzusaugen, und in konzentrierter Form einer Nebenprodukten-Anlage zur Gewinnung von. Teer, Mittelöl und Starkgas mit Abtrennung des Schwelwassers zuzuführen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Druck in dem Zwischenspeicher mittels der Absaugung im Bereich von wenigen mm V.^rassersäule konstant zu halten. Druckschwankungen, die + 10 mm Viassersäule wesentlich überschreiten, verursachen eine Verschlechterung der Brikettaualität, weil dadurch der Zulauf des Brikettiergutes zu den Einzug.söffnungen der Brikettpresse unregelmäßig wird. Vorzugsweise wird bei geringem Unterdruck gearbeitet.

Brikettiergut, das sehr stark oder langsam entgast, erfordert eine lange Verweilzeit zur Vollendung des Reifungsprozesses. Die Verweilzeit kann zum Teil in den Intensivmischer verlegt werden. Zu diesem Zweck kann der Mischer auch zweiteilig ausgebildet werden. Eine Verkürzung des Heifungsprozesses und der dazxi nötigen Verweilzeit kann dadurch bewirkt werden, dal,) das Brikettiergut in der aus der DPS 1 252 632 bekannten Weise im Intensivmischer oder zwischen zwei Inteiisivrriisehern durch Einsprühung von Wasser mit oder ohne ifasserdampf etwas abgekühlt wird. Diese Kühlung kann eriindungsgemäß auch dadurch erfolgen, daß dem Brikettiergemisch im Intensivmischer oaer während des Roifungsprozesses im Zwischenspeicher kalter Schwelkoks zugemischt wird.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem gegebenenfalls zweiteiligen Intensivmischer und einem Zwischenspeicher der als Ruhrkessel mit einem vorzugsweise um eine vertikale Achse

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rotierenden Rührwerk ausgebildet ist.

Als Intensivmischer hat sich das Mischwerk mit gleichsinnig rotierenden Schneckenwelle]! bewährt. In ihm können die klebenden Eigenschaften, die das Brikettiergemisch beim einsetzenden Erweichen der backenden Steinkohle erlangt, ohne Schwierigkeiten beherrscht werden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Schneckengänge der Wellen als Mischblätter mit einem Neigungswinkel von 50 bis 70° zu den Wellenachsen auszubilden und mit einer Hartmaterialbewehrung an den Verschleißkanten auszustatten, wobei die Schneckengänge an der Einzugseite des Intensivmischers unter den Zulaufen von Backkohle und Koks als Spiralschnecken mit größerem Neigungswinkel gestaltet werden. Am äußeren Ende der Spiralschnecken wird die Backkohle aufgegeben, während der heiße Koks etwa am inneren Ende des Spiralschneckenteils aufgegeben wird. Die kalte oder nur mäßig vorgewärmte Backkohle wirkt dann als Kühlmittel für die Lagerung der Schneckenwellen und wird vor einer schädlichen Überhitzung beim Zusammentreffen mit dem heißen Koks bewahrt. Die Ausgestaltung des Zwischenspeichers und seiner Verbindung mit dem Schnellmischer erfordert größere konstruktive Vorkehrungen.

Damit das Brikettiergemisch bei einem füllstand im Zwischenspeicher von 50 bis 200 cm in gleichmäßiger Durchmischung und Bewegung gehalten wird, erhält das Rührwerk besonders kräftige, radiale Rührarme, die an der Rührwerkswelle sehr stabil befestigt sind. Die radialen Rührarrne erhalten außen zweckmäßig vertikale Quereisen, um möglichst die volle Höhe der Rührkesselwandung bestreichen zu können. Zweckmäßig können auch stabile Bolzen in verschiedenen Höhen der Rührkesseiwand zwischen den Rührarmen und Quereisen angebracht werden, um zu ver-

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hindern, daß das Mischgut mit den Rührarmen als kompakte Masse rotiert. Zur Füllstandskontrolle im Rührkessel wird mit Vorteil eine Methode mit radioaktiven Präparaten und Geigerzählern angewendet. Durch zweckmäßige Anordnung von radioaktiven Indikatoren und Geigerzählern ist es möglich, den abschirmenden Einfluß der starken, rotierenden Rührwerksteile weitgehend zu kompensieren. Heben der radioaktiven Füllstandskontrolle ist auch das an der Rührwerkswelle auftretende Drehmoment ein Maß für den Füllstand. Bei Elektromotorantrieben ist es an der auftretenden Ampe'rezahl und bei Ölantrieben am Öldruck meßbar. Die Füllstandsanzeige wird zweckmäßig mit einer Signaleinrichtung verbunden. Um den Füllstand im Rührkessel in gleicher Höhe zu halten, wird bei Signalgabe die Drehzahl der Brikettpresse von Hand nachgesteuert. Die Drehzahl kann aber auch über eine Automatik in Abhängigkeit von den Rillstandanzeigern gesteuert werden.

Das Brikettiergut wird aus einer Öffnung im Boden des Rührkessels der Presse zugeführt, wobei jeweils für ein Walzenpaar eine Öffnung vorzusehen ist. Große, leistungsfähige Pressen verfügen üblich über 2 Walzenpaare, so daß dann auch 2 Öffnungen im Boden des Rührkessels anzuordnen sind. Diese Öffnungen sind mit Flachschiebern ausgestattet, um die Zulaufmenge des Mischgutes zu den Walzen zu steuern. Der weiteren Steuerung der Zulaufmenge des Mischgutes dient mit Vorteil ein drehbar gelagertes Zungenbleeh im Zulauf des Mischgutes über die volle Breite eines Walzenpaares. Hierbei erhält das Zungenblech an der Ablaufkante eine besondere Form, um einen gleichmäßigen Zulauf des Mischgutes in die Formen über die volle Breite des Walzenpaares zu sichern.

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Um störende Anbaekungen zu unterbinden, ist es wichtig, (ίηΐΛ der auslauf des horizontalen Mischwerks auf voller Breite des Iiitensivmischers erfolgt un.i. daß dieser Auslauf ohne Verengung tunlichst unmittelbar in den greifer en verschnitt des Rülirkessels übergeht. Intensivuiselier und Zwischenspeicher worden zweckmäßig so nah uii'i on;"·:, wie es konstruktiv möglich ist, miteinander verbunden. Vorteilhaft v/ird die .Antriebswelle des Rührwerks im Rührkessel zwischen den Antriebswellen des Intensivmischers hindurch nach oben geführt. Der Antrieb für die Riilirwerkswelle v/ird dann oberhalb des horizontalen Mischers angeordnet. Urn der Gefahr von Anbackungen, die sich über längere Betriebszeiten ausbilden können, zu begegnen, ist es nützlich, bewegliche Reinigungseisen einzubauen, nie von Zeit zu Zeit betätigt v/erden, um das Verbindungsstück zwischen Intensivmischer und Rührkessel oberhalb der Rührarme zu putzen.

In den figuren ist eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgeiiiäßen Verfahrens beispielsweise und schematisch dargestellt.

i⁽¹igur 1 ist ein vertikaler ochnitt durch die Vorrichtung.

Figur 2 ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie I - I in .l)^Tigur 1.

ii.jur 5 ist die !Draufsicht auf das .austragsenae des Intensivmischers bei abgenommenem Cl-dhäue ede ekel.

In Ii¹XgUr 1 bezeichnen 1 den horizontalen Intensivmischer, 2 den vertikalen Rührkessel und 3 die Dopp elv/alz enpr es se . Durch die Leitung 4 wird die vorgetrocknete und gegebenenfalls vorgewärmte Backkohle in den Intensivmischer 1 eingeführt. Durch die Leitung 5 wird der heiße ffeinkoks z.B. mit einor Temperatur von 750 0 aufgegeben. Backkohle und Kok«

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werden intensiv miteinander gemischt, wobei sich in etwa 1 Minute eine Mischtemperatur von z.B. 4-8O⁰C einstellt und die Backkohle entsprechend dieser Mischtemperatur entgast. Das Mischgut fällt am Ende des Mischers durch die Austragöffnung 28 und das kurze, weite Zwischenstück in das vertikale Rührwerk 2. Dieses Zwischenstück ist ein am Gehäuse des Intensivmischers' befestigter Rohrabschnitt vom Durchmesser des Rührkessels und ist mit diesem durch den 'Flansch 29 verbunden. Die Rührwelle 7 ist zentral im Rührkessel 2 angeordnet und zwischen beiden Wellen 20, des Intensivmischers 1 und durch dessen Gehäuse hindurch zu der Antriebsvorrichtung 27 geführt. Die Rührwelle 7 besitzt radiale Rührarme 8 mit vertikalen i^uereisen 9 an den freien Enden. Durch diese ^uereisen wird die Wandung des Rührkessels 2 frei von stärkeren Anlagerungen gehalten. Zwischen den Rührarmen 8 und .^uereisen 9 sind in der wand des Rührkessels Bolzen 11 befestigt, die verhindern, daß das Mischgut sich als kompakte Masse mit uen Rührarmen dreht. Die Zahl der Rührarme und die Länge der vuereisen sind so bemessen, daß die ujuereisen aie wand des Rührkessels über ihre ganze Höhe bestreichen. Am Boden des Rührkessels 10 ist eine Öffnung 12, durch die das Brikettiergut in die Presse 3 abfließt. Die Öffnung 12 kann durch den Flachschieber 13 gedrosselt werden. Außerdem kann der Zulauf des Brikettiergutes zur Brikettpresse durch den drehbar gelagerten Zungenschieber 14 gesteuert werden.

Der Stand, des Brikettiergutes im Rührkessel wird etwa auf der mit 15 bezeichneten Höhe gehalten und mittels radioaktiver Indikatoren 16 und Geigerzählern 17 überwacht. Diese Millstandkontrolle kann durch die Messung des Drehmomentes am Antrieb 27 ergänzt oder ersetzt werden. Vom Drehmoment gesteuerte Regler sind für elektrischen und für Öldruckantrieb bekannt. Erfindungsgemäß werden

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die von der Füllstandsanzeige gesetzten Impulse zur Steuerung der Drehzahl der Brikettpresse herangezogen. Irn einfachsten, praktisch "brauchbaren Fall wird eine Abweichung des Füllstandes voiü Sollwert als optisches oder akustisches dignal angezeigt, nach dem die Brikettpresse von Hand nachgestellt wird.

Im Rührkessel wird die Entgasung des Brikettiergutes praktisch beendet.. Die dabei und auch im Intensivmischer 1 freiwerdenden Gase und Dämpfe werden durch die Leitung 19 an der Austragseite des Mischwerks abgeführt und durch eine nicht dargestellte Kondensationseinrichtung derart abgesaugt, daß im System Mischwerk - Rührkessel ein Unterdruck von vorzugsweise 1 bis 5 mm v/S konstant gehalten wird.

In Abbildung 2 sind die beiden Wellen 20 und 21 des Intensivmischers 1 im Querschnitt gezeichnet. Die Wellen sind hohl und werden in bekannter Weise von Wasser, Öl oder dergleichen zur Kühlung durchspült, wobei die Flüssigkeit durch das Rohr 22 zufließt und durch den restlichen Querschnitt der Hohlwelle abfließt. An den Wellen 20 und 21 sind je zwei diametral gegenüber stehende Mischblätter 23 angeschweißt. Diese Mischblätter 23 sind an den Außenkanten mit auswechselbaren hochverschleißfesten Panzerungen aus einem Hartmaterial z.B. aus Widia oder dergleichen bewehrt. Das Befestigen der Stücke 24 geschieht zweckmäßig durch Schraubung oder Klemmung, so daß das Auswechseln verbrauchter Verschleißstücke im eingebauten Zustand der Mischwellen durch. Öffnungen am Mischwerksgehäuse während kurzer Betriebspausen vorgenommen werden kann. Die Mischblätter erstrecken sich über den gesamten Mischbereich der Wellen und sind stetig gewendelt. Der beste Vorwärtsschub stellt sich ein bei einem Neigungswinkel der Mischblätter zu den Wellenachsen

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. im Bereich von 50 - 70°, vorzugsweise von 55 - 65°. Die Mischblätter enden über der Austragsöffnung 28 vor der zwischen den Wellen 20, 21 hindurch geführten !{uhrwerkswelle 7.

An der Aufgabeseite des Intensivmischers 1, unter der Zuleitung für Backkohle sind die Mischblätter zu upiralschnecken gewendelt. Diesen wird zunächst durch den Stutzen 4 die Backkohle aufgegeben. Auf diese V/eise kann die Temperatur der Wellen in den Stopfbüchsenlagern bei etwa 100⁰C gehalten werden. Außerdem wird bei dieser Reihenfolge der Einführung die Backkohle vor einer Überhitzung beim Einführen geschützt.

In der Figur 3 ist das Austragende des Intensivmischers schematisch als Draufsicht bei geöffneter Gehäusedecke dargestellt. Die Bezugsziffern stimmen mit den in den Figuren 1 und 2 verwendeten überein.

Unter den Wellen 20, 21 ist die rechteckige Austragöffnung 28 sichtbar, die sich etwa über die innere Breite des Intensivmischers erstreckt und ein Stück über die Enden der Schneckengänge 23 reicht.

Das Zwischenstück 6 ist ein kurzer Stutzen vom Durchmesser des Rührkessels am Boden des Intensivmischers mit der Flanschverbindung 29 zum Rührkessel 2. Dieses Zwischenstück ist in bekannter Weise so gestaltet, daß es zwischen dem Intensivmischer und dem Rührkessel auftretende Wärmespannungen abfangen kann.

Die Austragöffnung 28 ist zugleich Abzug für die im Rührkessel 2 noch entstehenden Gase und Dämpfe, die durch den Stutzen am Intensivmischer 1 abgesaugt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahrbn zum Brikettieren von Koks mit einem Zusatz von backender Steinkohle bei Temperaturen im Bereich des plastischen Zustandes der backenden Steinkohle, wobei der nicht plastifizierbare Anteil des Brikettiergutes auf eine Temperatur oberhalb des Temperaturbereiches des plastischen Zustandes der backenden Steinkohle'" erhitzt und danach mit der gegebenenfalls vorgewärmten, backenden Steinkohle zu einem Gemisch, dessen Temperatur im.plastischen Bereich der backenden Steinkohle liegt, in einem Int ens ivmi seller vereinigt und anschließend brikettiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das im Intensivmischer erzeugte heiße Bri~ kettiergeiiiisch vor Pressen einem Reifeprozeß bei einer Verv/eilzeit von 20 bis 3ΰΰ Sekunden unter ständigem Durchrühren ausgesetzt wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilseit des Brikettiergemisches im Reifungsprpzeß mittels der Schichthöhe kontrolliert und auf einen Wert zwischen 50 und 200 cm konstant gehalten wird.

5) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Mischprozesses und des Reifungsprozesses entstehenden Dämpfe und Gase bei einem konstanten Druck von maximal + 10 mm WS, vorzugsweise + 3 mm WS abgesaugt und durch eine Kondensat!onsanlage geführt werden.

'-■) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brikettiergemisch während des Reifeprozesses zeitweilig oder kontinuierlich kalter Feinkoks zugefügt wird.

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5) Verfahren nach den Ansprüchen 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Intensivmischer zunächst die Backkohle und örtlich dahinter der Koks zugeführt werden.

6) Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 bestehend aus einem Intensivmischer und einem den Intensivmischer mit einer Doppelwalzenpresse verbindenden Zwischenspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher als an sich bekannter Rührkessel mit einem um eine vertikale Achse rotierenden-Rührwerk und mit einer Füllstandskontrolle ausgebildet ist und mit der Austrägst)ffnung des Intensivmischers unmittelbar verbunden ist.

7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Rührwerkswelle 7 des Rührkesseis 2 zwischen den Schneckenwellen 20, 21 des Intensivmischers hindurch und durch die Gehäusedecke zu einer Antriebsvorrichtung 27 geführt ist.

8) Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, gekennzeichnet durch die radialen Rührarme 8 mit den vertikalen Quereisen 9 an der Rührwerkswelle 7 und durch die Bolzen 11 im Rührkesselmantel.

9) Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis B, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandsanzeiger aus radioaktiven Indikatoren 16 und Geigerzählern 17 besteht, die gegenüberstehend" am Rührkesselmantel angeordnet sind.

10) Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 9> gekennzeichnet durch die Austragöffnung 28 im Boden des Intensivmischers und durch das Zwischenstück 6 mit der Flanschverbindung zum Rührkessel 2.

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11) Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen 20, 21 des Intensivmischers 1 mit je zwei diametralen Mischblättern besetzt sind, deren Verschleißkanten mit Hartmaterialstreifen bewehrt sind und deren Neigungswinkel zur Wellenachse im Einzugsbereich der Kohleaufgabe mindestens 70° und 55 bis 65° beträgt.

mindestens 70° und danach 50 bis 70°, vorzugsweise

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