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Verfahren zur Bereitung von Brikettiergut aus Kohlen Die Erfindung
bezieht sich auf die Werterhöhung von bittiminösen Brennstoffen, im besonderen von
solchen Kohlen" die infolge mangelhafter Formbeschaffenheit und wegen zu hohen Gehalts
an flüchtigen Bestandteilen für die unmittelbare Verfeuerung wenig geeignet. sind.
Derartige Kohlen-, zu denen, vor allem mulmige, dabei stark bitumenhaltige Braunkohlen
sowie die feinen Sorten derjenigen Steinkohlen gehören, welche als Fett-, Gas-und
Flammkohle-n. bezeichnet werden,' können auf dem Weg-e einer mehr oder weniger weitgehenden
Verkokung und darauffolgenden. Brikettierung in ein.en gleichstückigen, druck- und
standfesten, rau.chlos oder doch r#auchschwach brennbaren und somit in einen, hochwertigen.
Brennstoff umgewandelt werden, '
Die Erfindung bezweckt und erzielt eine Reihe
von Verbesserungen, bei der Bereitung von, Brikettiergut aus Kohlen, der vorgeniannten,
Art, und zwar durch ein Verfahren, weilches bei der Verkokung von staubfein, zerkleinerter,
in einem Heizgas schwebender Kohle einzuhalten. ist. Das neue Verfahren besteht
grundsätzlich und in erster Linie darin, daß die zur Verkakung erforderliche Wärme
mit der größtmöglichen Spannung zur Kohle gef ührt wird. Die größte Wärmespannung
wird durch
Anwendung der geringsten Menge, von Heizgas der höchsten
Temperatur erzielt, weiche mit dem erstrebten Grad der Verkokung, mit der Aufrechterhaltung
des Schwebezustandes und der Temperatur der Verbrennungsgase vereinbar ist, die
als Träger und Heizmittel für die Staubkohle dienen.
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Die Wärmebehandlung feinkörniger Brennstoffe mittels heißer Gase,
wobei der Brennstoff von dem Behand,lungsgas in, der Schwebe gehalten, -wird, ist
seit langem bekannt und ist bereits zur Umwand-lung von Steinkohlen in Brennstauh
und zur Vortrocknung von Brikettiergut verwendet worden,. Eine solche Wirrnebehandlung
kann bis zur teilweisen oder vollständigen Entteerung des Feind körnigen Brennstoffes
getrieben werden.
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Einer allgemeinen Einführung des in, wärmetechnischer Hinsicht als
vorzüglich bezeichneten Verfahrens standen[ jedoch, Schwierigkeiten entgegen, von
denen die Unmöglichkeit, einen staubfreien Teer zu erhalten, und die Verdünnung
des gebildeten Teeres durch das Behandlungsgas- an ei
erster Stelle stehen.
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Die Verarbeitung von feinkörnigen: Entgasungsrückständen zu Briketts
ist bisher nur mit einzelnen besonders geeigneten Ausgangsstoffen gelunggen, und
zwar ruit Grudekoksen aus dem Rolleofen und deni Geissenofen. Diese Kokse sind mit
beträchtlichen Zusätzen von Dickteer oder Pech zu den sogenannten Schwarzmuscheln
verpreßt worden.
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Spülga,sschwelkoks,e aus Bratinkohle sind mit anorganischen Bindemitteln
oder mit Zusatz von Wasser brikettiert worden, wobei es sich jedoch als erforderlich
erwies, gewisse Restteerrnengen im Koks zu lassen.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Grad der Verkokung
der in einem Heizgas schwebenden Staubkohle von dem gegenseitigen Mengenverhältnis
von, Kohle und Wärme abhängt, genauer gesagt, von dem Verhältnis der im Heizgas
schwebenden Kohle zu der im Heizgas verfügbaren Wärme, welche durch die Gasmenge
und das zwischen Gaseintritt und Gasaustritt liegende Wärmegefälle bestimmt ist.
Es entspricht nun den Regeln der Wärmelehre, wenn vorgeschlagen, wird, dieses Wärmegefälle
auch bei der Staubkohlenverkokung in der Schwebe möglichst groß zu gestalten, denn
hierdurch wird der Wärmeübergang von Gas auf Kohle bis zum möglichen Bestwert ge.-steigert.
Gleichzeitig worden die Schwierigkeiten, der Gasführung und Gasreinigung um denselben
Betrag vermindert, um welchen die Heizgasinlenge infolge der Erhöhung der Wärmespannung
ernie,drigt werden kann.
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Bei einem bekannten Verfahren beträgt: die Anfangstemperatur der Spülgase
82o', ihre Endtempe#ratur 320', das Wärmegefälle, * also
500'
(vgl. Thau., Die, Schwelung voil Braun- und Stein,-kohle, Halle- ig:27,
S. 427, Abs. 3). Wird nun, wie es ungefähr den Arbeitsbedingungen
des neuen Verfahrens entspricht, der gleichen Kohlentnenge die gleiche Wärmernenge
mit Verbrennungsgasen von 1320" zugeführt und das Kohle-Gas-Gemisch mit der gleichen
Endtemperatur abgeführt, so, muß das Wännegefälle auf iooo' steigen und die Spülgasmenge
auf So v. H. fallen.
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Die Vorteile des neuen Verfahrens gegenüber dem bisher bekannten liegen
auf der Hand. Neben der bereits erwähnten, durch den Einsatz höher gespannter
Wärme erzielbaren Erhöhung des Wirkungsgrades und der durch die Herabsetzung der
Heizgasmenge ermöglichtenVerwendung geringerer Querschnitte in, der Verkokungs-
wie auch in der Teergewinnungsanlage ist die Tatsache zu nennen, daß die höhere
Konzentration der Teerdämpfe im Rohgas die Teerabscheidung erleichtert und die Teerausbeute-
erhöht, wie auch die! höhere Konzentration der brennbaren Bestandteile im entteerten,
Schwelgas dessen Heizwert verbessert, so, daß bei der Verbrennung des gekühlten.
Endgases zwangläufig geringere Mengen von heißeren Verbrennungsgasen anfallen, die
als Spülgas in die Verkokung zurückgeführt werden können. Schließlich ist zu erwähnen,
daß durch die soweit wie möglich gesteigerte Temperaturdifferenz zwischen Kohle
und Heizgas der Vorgang der Verkokung innerhalb von Sekunden, verläuft. Dabei ist
der Wärmeübergang auf das feine Kohlenkorn. derart beschleunigt, daß durch plötzliche
Teerenthindung eine Aufspaltung des Korns und damit eine weitere Vergleichmäßigung
desselben stattfindet. Diese hat zur Folge, daß die 'Unterschiede im zurückbleiben,-den
Teergehalt versclüedener Körnungen des nur teilweise verkokten Staubes. praktisch
verschwinden, was für die Preßfähigkeit von solchem Brikettiergut von ähnlich großer
Bedeutung ist wie der bei der Brikettierung von Braunkähle, bekanntlich schon seit
langern. geforderte Ausgleich der sogenannten Wassergehaltsspannen.
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Da der Zeitfaktor bei der Staubkohlenverkokung in der Schwebe keinen
meßbaren Einfluß ausüben kann, ist das Ausmaß der Entteerung der Kohle praktisch
nur durch den. Wärmeverbrauch bedingL Beispielsweise wird die Verkokung bei gleichbleibender
Kohlenaufgabe und gleich hoher Anfangstemperatur der Heizgase um so weiter fortschreiten,
je größer die mit der Menge des, Heizgases zugeführte Wärme und
je höher infolgedessen die Endtemperatur von Gas und Kohle beim Austritt
aus der Verkakungsvorrichtung ist. Umgekehrt muß der Verkekungsgrad sinken, wenn
bei gleich hoher Anfangstemperatur der Heizgase entweder die Kohlenaufgabe verstärkt
oder die Gasmenge vermindert wird.
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Bei Ausführung der Erfindung kann, jeder gewünschte- Verkokungsgrad
mit befriedigender Ge-
nauigkeit eingestellt werden. Wird hierbei die in,
der Zeiteinheit eingebrachte Kohlenmenge konstant gehalten, so wird der Verkokungsgrad
durch die in der Zeiteinheit zugeführte Wärmemenge geregelt. Wenn andererseits die
Wärmezufuhr konstant gehalten wird, so. ist der Verkokungsgrad mit der in der Zeiteinheit
eingebrachten Kohlenmenge zu regeln. Die zuletzt genannte Arbeitsweise stellt die,
genauere und beetrieblich einfachere Maßnahrne dar.
Unter Mithilfe
der vorstehend genannten Maßnahmen. können, der Kohle nach Belieben, entweder alle
flüchtigen Bestandteile entzogen werden" die bei der unmittelbaren Verbrennung Rauch
und Ruß bilden würden, es kann also sogenannter Halbkoks ge-,vonnen werden, oder
man kann der Kohle nur einen Teil der verdichtbaren teerhildenden Bestandteile entziehen
und eine Art von Magerkohle erzeugen., die ganz besonders für Brikettierung geeignet
ist.
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Die Staubkohlenverkokung in der Schwebe setzt naturgemäß weitgehende
Zerkleinerung und Trocknung der Kohle vo-raus.
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Die Trocknung der Kohle kann sehr zweckmäßigerweise ebenfalls auf
pneumatischem Wege bewirkt werden. Am vorteilhaftesten geschieht dies, im Gleichstrom.
der auf etwa 5 bis io mm vorzerkleinerten Kohle mit heißenVerhrennungsgasen,
deren Temperatur je nach dem Wassergehalt der Kohle durch Zumischung von
kaItem Rückgas eingestellt wird. DieTrennung der getrockneten Kohle vom Gas kann
vorteilhaft durch F,1,it#hkraf t in, einem Abscheider vorgenommen werden, der aus
einer .Mehrzahl von paral-lel geschalteten Schleuderkammern (Wirbelzellen) von.
geringem Durchmesser besteht. DieTrocknung der Kohle kann auch mit ihrer Zerkleinerung
zu einer sogenannten Mahltrocknung zusammengefaßt werden. In jedem Fall soll die
Kohle vollständig oder fast vollständig getrocknet und auf eine Korngröße von etwa,
i mm zerkleinert sein, bevor sie zum Zwecke der Verkokung in einen Strom heißer
Verbrennungsgase eingetragen wird.
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Die zur Verkokung dienenden Verbrennungsgase können der gleichen Feuerung
entnommen werden, welche auch das Heizgas für die Trocknung der Kohle liefert. Die
Verkokung kann im Gleichstrom mit diesen Gasen oder im Gegenstrom dazu erfolgen.
Im ersten Fall können höhere Gasgeschwindigkeiten und infolgedessen, Gasleitungen,
von. geringerem Querschnitt angewendet werden, als beim Gegenstromverfahren, und
es empfiehlt sich in diesem Falle ganz besonders, die Abscheidung des verkokten
Staubes in einer Mehrzahl oder Vielzahl pa-rallel geschalteter Kammern oder Zellen
von kleinem Querschnitt vorzunehmen" und zwar möglichst bei der gleichen Temperatur,
welche die Staubkohle- bei der Ve#rkokung angenommen hat. Die an sich bekannte Hintereinanderschaltung
mehrerer Wirbelkammern, Zyklone od. dgl. in, verschiedener Größe, ist deshalb hier
ungeeignet. Bei Einhaltung dieser Endtemperatur im Fliehkraftabscheider kann mit
Sicherheit veimiede#n; werden" daß Teerdämpfei im. Abscheider verdichtet und. auf
dem abgeschiedenen, Koksstaub niedergeschlagen werden.
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Die Spülgasverkokung des Kohlenstaubes kann gegebenenfalls in, zwei
Stufen erfolgen, indem die feinzerkleinerte und vollständig getrocknete Kohle zunächst
in, der Schwebe mit Heizgasen behandelt wird, deren Temperatur und Menge deraxt
zur Kohle abgestimmt sind, daß diese am Ende der Behandlung eine unterhalb des Siedepunktes
der leichtest flüchtigen Bestandteile liegende Tempe,-ratur annimmt. Hierbei gibt
die Kohle nur heizwertlose Gase und Dämpfe ab, welche ins Freie geleitet werden.
Der vorbehandelte Staub, wird nach Abscheidung aus dem Gas in die eigentliche Verkokungszone
eingetragen, d. h. in einen Strom von heißeren Gasen, aus welchen der
je nach Wunsch mehr oder weniger weit verkokte Staub abge#schieden wird.
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An Stelle von inerten Heizgasen, die durch. Verbrennung eines festen
oder gasförmigen Brennstoffs mit dem. für die vollständige Verbrennung gerade ausreichenden
Luftüb-erschuß erzeugt sind, können. unter Umständen auch Verbrennungsgase mit höherem
Sauerstoffgehalt als Trag- und Heizmittel für den Kohlenstaub dienen,. Der Sauerstoffgehalt
kann unter Umständen so weit erhöht werden, daß ein Teil der im Gas schwebenden
Staub-kohle verbrennt. Die hierbei frei werdende Verbrenn,ungswärme, wird unmittelbar
für die Verkokung genutzt, setzt also die für die, Feuerung aufzuwendendeBrennstoffmengeentsprechendherab.
Gleichzeitig wird auf diesem Wege das Volumen der Heizgase im Sinne der Erfindung
verringert Der höhere Sauerstoffgehalt wird den, Verbrennungsgasen durch Zumischung
von Luft erteilt, die entweder an einer geeigneten Stelle der Heizgasleitung geschehen
kann oder auch dadurch, daß die Rost- oder Gasfeuerung miteinem entsprechenden Luftüberschuß
betrieben wird. In jedem Fall ist der Luftzusatz regelbar zu gestalten, damit die
Verbrennung des Koksstaubes zuverlässig in dem gewünschten Ausmaß vor sich geht.
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Das auf mechanischem Wege von dem mehr oder weniger verkokten Staub
abgetrennte Gas wird zum Zwecke der Teerabscheidung auch beim vorliegenden Verfahren,
wie üblich, stufenweise thernlisch und mechanisch behandelt. Hierbei kann, in. der
ersten, beispielsweise von Luftkühlern gebildeten Stufe, eine schwere Teerfraktion
abgesehieden. werden" die durch entsprechendes Bemessen der Kühlung planmäßig auf
die Verwendung der Fraktion als Bindemittel für die Brikettierung des Koksstaubes
eingestellt wird. Diese Teerfraktion kann in ge#wissen Fällenn die Verpressung des
Koksstaubes günstig beeinflussen.
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Dem mehr oder weniger weit verkokten Staub kann eine geringe, sowohl
für die Pressung als auch für die Eigenschaften der zu pressenden, Briketts vorteilhafte
Wassermenge zugesetzt werden.
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Auch können gleichzeitig eine als Bindemittel geeignete Teerfraktion
und eine geringe, diesem Zusatz anzupassende Wassermenge zur Erleiehterung des Preßvorgangeis
Anwendung finden. Schließlich kann, der erfindungsgemäß gewonnene Koksstaub, a-uch
mit einer bestimmten Menge nicht wärmebehandelten Staubes - gegebenenfalls
unter Zusatz von Wasser und/oder einer schweren Teerfraktion - vermischt
und so, ein Brikettiergut 1-->ereitet werden, welches nach der Pressung ein, aus
Koks und Kohle, bestehendes Mischbrikett ergibt.
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Das gemäß der Erfindung auf die eine od#er andere Weise bereitete
Brikettiergut ist besonders dazu geeignet, um auf umlaufenden Pressen; unter
Hochdruck
zu Briketts von den einleitend genannten Eigenschaften, verpreßt zu werden.