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Schmalkammer-Schwelofen zur zweistufigen Verschwelung backender Steinkohle
o. dgl. Die Verschwelung von :Steinkohle stellt wesentlich schwierigereAufgaiben
als dieVer= schwelung von Braunkohle. Für .die Verschwelung von Braunkohle wird
seit Jahren hauptsächlich das Spülgasverfahren mit inerten Gasen angewandt, wobei
die Spülgase durch die Kohlenfüllung hindurchgedrückt oder gesaugt werden, unmittelbar
mit der Kohle in Berührung kommen und diese umspülen. Diese Spülgase haben eine
Temperatnzr von etwa 6oo° und nehmen beim Durchgang .durch die Kohlenfüllung alle
flüchtigen Bestandteile der Kohle in sich: .auf, die sich bei der Erwärmung der
Kohle bis zu 5oo° in Gasform aus der Kohle ausscheiden.
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Die Vorentgasung der Kohle beginnt zwar schon etwas über roo°, jedoch
besteht das bis zu einer Temperatur von 3o0° ausgeschiedene Gas in der Hauptsache
aus Stickstoff und Kohlensäure, so daB :die Ergeibnisse dieser Temperaturzone weiter
nicht interessieren. Erst zwischen 300 und 35o° setzt die eigentliche Entgasung
der Kohle ein, und gleichzeitig tritt dann bei der Steinkohle ein teigiger Übergangszustand
in Erscheinung, der auf das Backvermögen der Steinkohle zurückzuführen ist und der
eine der größten Schwierigkeiten beim Verschwelen, der Steinkohle darstellt. Dieser
teigige Zustand der Steinkohle verhindert bei backender Kohle ein einwandfreies
Durchwandern ,des Ofens, weshalb dagegen besondere Maßnahmen getroffen werden müssen,
um das Verschwelen von Steinkohle im Dauerbetrieb zu :ermöglichen. Bei der Verkokung
von Braunkohle tritt der teigige Zustand der Kohle bekanntlich nicht ein, weshalb
die Steinkohlenschwelung eine ganz andere Behandlung der Kohle erforäerlich macht.
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Um das Backen :der Kohle beim Verschwelen zu verhindern, m@uß zunächst
eine sorgfältige Auswahl .der Schwelkohle getroffen
werden. Man
wird nur eine Flam:m- oder Gaskohle verschwelen, weil rdiese an und für sich weniger
backen als Fettkohlen, jedoch muß auch die Backfähigkeit dieser Kohlen auf ein Minimum
vermindert werden. Es ist nun bekannt, der Kohle Magerungs.mittel, wie Koks, Halbkoks
oder Braunkohlenbriketts, zuzusetzen, die .ein Zusaininenbacken der einzelnen Kohlenteile
verhindern sollen. Außerdem ist eine thermische und eine oxydative Vorbehandlung
der Kohle vor dem Schwelprozeß bekannt. Die thermische Behandlung der Sch:welkohl.e
beruht auf der Erkenntnis, daß durch eine langsame Erwärmung der Kohle, während
der Zone der Vorentgasung, also etwa in der Temperaturzone zwischen 150 bis 300--,
das Backvermögen der Kohle durch eine Zersetzung des Bitumens weitgehend heruntergesetzt
werden kann. Allerdings genügt diese Vorbehandlung oft nicht vollständig, um einen
einwandfreien Dauerbetrieb des- Schwelers, ohne Gefahr des Festsetzens der Kohle,
zu gewährleisten.
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Da während der genanntenTemperaturzon.e nur wenig Sauerstoff zugesetzt
werden kann (wegen der Entzündungsgefahr), scheidet eine oxydative Spülgasvorbehandlung
der Steinkohle im Schwelofen im großen Maßstäbe aus.
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Ein weiterer maßgebender Gesichtspunkt für die Ausbildung einer Steinkohlensch.welanlage
ist die Güte der Schwelerzeugnisse. Hierbei muß heute ganz besonderer Wert auf die
Art des anfallenden Teers gelegt werden. Der Steinkohlenschwelteer soll bekanntlich
,die zur Verfügung stehenden Heizölmengen vergrößern, weshalb gefordert wird, daß
der Steinkohlen.schwelteer derart anfällt, daß er unmittelbar als Heizöl verwendet
werden kann. Der normale Steinkohlenspülgaste,er erfüllt dies-. Forderung nicht,
da er nicht lagerungsfähig und pumphar ist. Auch die Weiterverarbeitung eines derartigen
Teers ist sehr schwierig.
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Aus diesen Gründen wird für die Verschwelung von Steinkohle ,ein zweistufiger
Ofen vorgeschlagen, wobei der obere Ofenteil für die thermische Vorbehandlung der
gegebenenfalls mit Magerungsmitteln vermischten Kohle vorgesehen ist, während die
eigentliche Schwelung im unteren Ofenteil mittels Wasserdampf von etwa
500 bis 55o° als Spülmittel erfolgt. Der dann anfallende Dampfteer erfüllt
die oben gestellten Anforderungen, weil er ohne weiteres auf Benzin und Schmieräl
weiterverarbeitet werden kann. Es kommt ferner noch der Vorteil hinzu, daß die Schwelung
mit Wasserdampf die niedrigste Schweltemperatur ermöglicht, bei der wiederum die
höchste Teerausbeute .erzielt wird, weil der Teer dabei am schonendsten behandelt
wird. Auch fällt bei der Schivelung mit Wasserdampf das erzeugte Schwelgas unverdünnt
an.
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Bei dem erfindungsgemäßen Ofen wird die hohle durch eine besondere
Auflocl@eruiigsvorrichtung beim Eintritt in ihn tuitereu Ofenteil lose geschüttet
gehalten. und durch die Ofenkonstruktion ist dafür Vorsorge getroffen, daß die einzelnen
Kohlenteile bei ihrer weiteren Fortbewegung unter sich in Bewegung bleiben. Für
die danach im unteren Ofenteil anschließende Entgasung und Entteerung der Kohle
mittels überhitzten Wasserdampfes als Spülmittel wird dadurch die angestrebte stürmische
Entgasung der Kohle und die schnelle Abfuhr der Entgasungserzeugnisse erzielt.
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Für die thermische Vorbehandlung bleibt die Kohle mehrere Stunden
im oberen Ofenteil, und während dieser Zeit kann infolge der Ofenkonstruktion eine
Entmischung der Kohle mit dem Magerungs.mittel nicht eintreten.
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Uin die Temperaturen beherrschen zti können und um die Kohle vollkommen
gleichmäßig zu verarbeiten, wird die Kohle in verhältnismäßig dünner Schicht durch
den Ofen geführt.
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Der Austritt dcs Wasserdampfes aus der Schwelzone erfolgt mit einer
Temperatur von etwa 300'F, so daß der Dampf nach erfolgter Entteerung wieder aufgeheizt
und wieder verwendet werden kann, Der Ofen verarbeitet Nußkohle in der Stückgröße
von etwa 2o bis 5o min, wobei die thermische Vorbehandlung der Kohle auf die Oberfläche
der Kohlenstücke beschränkt bleibt, und' wobei gleichzeitig erreicht wird, dal-,1
die tiierinisclie Behardlung sicher jedes Kohlenstück erfaßt. Der tägliche Durchsatz
des Ofens ist durch das Zusauimenwirken der obigen Einzelheiten sehr hoch.
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In der Zeichnung ist der Schwelofen in Fig. r im senkrechten Ouerschnitt
schematisch dargestellt. Die Fig. ? und 3 sind waagerechte Teilschnitte durch hie
Vorbe1iandlungszone bzw. die Schwelzone.
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a ist der obere Ofenteil, in dein die Alterung, d. h. die thermische
Vorbehandlung der Kohle durch inerte Gase erfolgt, und b ist der untere Ofenteil,
der zum Verschwelen der Kohle mit überhitztem Wasserdampf dient. Im oberen Ofenteil
befinden sich mehrere nebeneinanderliegende Kohlenstränge r bis d., die durch je
zwei Seitenbleche c, d begrenzt werden. Diese Seitenbleche sind im waagerechten
Schnitt gewellt, jedoch können sie auch eben ausgeführt werden. Die gewellte Form
soll eine zwangsweise Führung der Kohle und der Heizgase in senkrechter Richtung
gewährleisten. Im unteren Ofenteil, also in der Schwelzone, sind die Seitenbleche
e, f der Kohlenstränge 5 bis 8 im senkrechten
Schnitt
gewellt. Hierdurch: soll die Kohle bei ihrer Abwärtsbewegung dauernd abgelenkt erden,
wodurch .der Durchgang für das Schwelmittel, also den Wasserdampf, besser freigehalten
wird.
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Oberhalb der Alterungszone a liegt der gemeinschaftliche Kohlenzuführungstrichter
g, der durch den Förderer k mit Kohle oder mit Mischgut aus Kohle und Halbkoks beschickt
wird. Die unteren Ausläufe des Kohlentrichters g münden unten in die verschiedenen
Kohlenstränge, .denen die Kohle in gleichem Maße zurutscht, wie unten die Kohle
abgezogen wird. Um ein gutes Rutschen der Kohle zu gewährleisten, sind die Kohlenstränge
stark konisch ausgeführt.
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Am unteren Ende .der Kohlenstränge stützt sich die Kohle auf starke
Walzen ab, die in der Pfeilrichtung umlaufen. Bei der Drehung dieser Walzen wird
die untere Kohlenschicht mitgenommen und aus dem Kohlenstrang herausgezogen, so
daß die Walzen i als Entleerungsvorrichtung der Kohlenstränge der Alterungszone
und als Aufgabevorrichtung für den darunterliegenden Auffangtrichter k dienen. Die
Regelung der Aufgabemenge kann durch eine Änderung der Umdrehungszahl der Walzen
i oder :.durch senkrecht einstellbare Schieber L erfolgen.
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An den Kohlentrichter k schließen unten die Kohlenstränge für die
Schwelzone an. Auch hier erfolgt die Kohlenaufgabe nach Maßgabe der unteren Kohlenentleerung
:durch die Walzen m, die die entschwelte Kohle in den Hal@blcolcstrichter n aufgeben,
in welchem die Kühlung desselben auf die Austragetemperatur erfolgt.
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In der Alterungszone a erfolgt die Zuführung der Spülgase durch die
Rohrleitungen p und q, die in entsprechender Anzahl und in verschiedener Höhe angeordnet
sein können. Die'Absaugung der S#p.ülgase erfolgt durch die Rohrleitungen r, die
vorteilhaft innerhalb des Kohlentrichters g unterhalb von dachförmigen Schutzvorrichtungen
s angeordnet werden. Diese dachförmigen Sättel dienen gleichzeitig als Leitvorrichtung
für die Kohle, :damit diese im Kohlentrichter nicht so hoch stürzt und damit sie
in verhältnismäßig dünner Schicht den Vorbehandlun.gsräumen i bis .4 zugeführt Nvi
rd.
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In .der Schwelzone b sind für die Zuführung des Wasserdampfes die
Rohrleitungen t und -ac vorgesehen, Die Absaugung des Schwelmittels erfolgt innerhalb
des Kohlentrichters kAurch die Rohrleitungen zf, die hier ebenfalls- unter dachförmigen
Sätteln w angeordnet sein können.
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Die Trocknung der aufgegebenen Kohle bis auf etwa o°/,) Wassergehalt
kann unmittelbar in den Vorbehandlungsräumen i b:is 4 erfolgen; jedoch kann auch.getrocknete
Kohle aufgegeben werden, so daß.dann oberhalb des Förderers h noch eine Trockentrommel
liegen würde.
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Die gesamte Entgas,ungs- und Schweleinrichtung ist in einem geschlossenen
gemauerten Gebäude untergebracht, wie das in der Zeichnung schematisch angedeutet
ist, so daß Wärmeverluste nach außen nicht auftreten können. Die Größe jedes Ofens
ist unbeschränkt, und zwar können statt .der gezeichneten vier nebeneinanderliegenden
Kohlenstränge eine beliebige Anzahl angeordnet werden. Man wird dann die-Kohlenstränge
vielleicht in mehreren Gruppen zu je q. oder 6 Stück nebeneinander anordnen. Auch
die Länge der Köhlünstränge kann beliebig sein. Während sich die Höhe der Kohlenstränge
nach der erforderlichen Durchsatzzeit für eine vollständige Alterung und Verschwelung
der :Kohle richtet, ist die Länge lediglich von. konstruktiven Maßnahmen abhängig.
Die Länge eines Ofenhauses wird, je nach der gewünschten Tagesleistung, vielleicht
zwischen 5 und 8 m schwanken.