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Verfahren zur autogenen Entgasung und Verkokung von Brennstoffpreßlingen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entgasung und Verkokung von Brennstoffpreßlingen.
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Es ist bekannt, daß man feste, nicht brikettierte Brennstoffe auf
einem Wanderrost destillieren k
Der dadurch gewonnene Schwelkoks besitzt indessen
nur eine geringe Festigkeit und ist deshalb vielen Anforderungen, insbesondere in
der Hüttenindustrie, nicht gewachsen.
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Die Kombination zweier Drehtrommeln mit einer Brikettierungsanlage
ist ebenfalls bekannt. Auf die angegebene Weise kann aber weder ein ausreichendes
Abschwelen des frischen Brennstoffes noch eine weitgehende Entgasung des vorgeschwelten
Brennstoffes erreicht werden, wenn man nicht für das Entgasen sehr lange Verweilzeiten
annehmen will. Außerdem fehlt bei diesem Verfahren die Teilverbrennung des Kokses,
d. h. die autogene Verkokung. Es muß also Wärme von außen zugeführt werden,
die irgendwo erzeugt werden muß und deshalb das ganz-- Verfahren umständlicher und
unwirtschaftlicher macht.
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Es ist ferner bekannt, Brennstoffpreßlinge, also bereits vorverfestigte
Brennstoffe, in Kammern in Koks umzuwandeln, wobei man einen Koks von höherer Festigkeit
und anderen Eigenschaften ge-
winnt. Das Verfahren der Verkokung auf einem
Wanderrost hat dem Verfahren in einer Kokskammer gegenüber den Vorteil des kontinuierlichen
Betriebes. Beide Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß größere Mengen Fremdwänne
für die stattfindenden Reaktionen zugeführt werden müssen.
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Diese Schwierigkeiten lassen sich überwinden, wenn man den Brennstoff
nur mit Hilfe, seiner Eigenwärme - im sogenannten »autogenen« Verfahren -verkokt.
Die wesentlichen Merkmale dieses Verfahrens bestehen in einem Verfahren zur Herstellung
von Formkoks, in zwei Stufen, bei dem die Brikettierkohle zuerst bis zum plastischen
Zustand vorerhitzt, dann brikettiert und anschließend bei Temperaturen über
dem plastischen Zustand entgast wird. Die Erfindung besteht darin, daß die Vorerhitzung
und Entgasung auf Wanderrosten kontinuierlich durchgeführt wird, wobei in der Entgasungsstufe
ein sauerstoffhaltiges Gas in solcher Menge von unten in die auf dem Wanderrost
liegende Brikettschicht eingeleitet wird, daß die durch Verbrennung eines Teiles
der flüchtigen Bestandteile frei werdende fühlbare Wärme zur vollständigen Entgasung
der Briketts ausreicht und daß das bei der Entgasung entstehende Gasgemisch in der
Vorerhitzungsstufe von oben nach unten durch die auf dem Wanderrost liegende Brikettierkohle
hindurchgesaugt wird. Dem bei der Entgasung entstehenden Gasgemisch können heiße
Verbrennungsgase beigemischt werden. Die Wärmeübertragung auf die wandernde Brennstoffschicht
erfolgt hierbei teils unmittelbar durch Strahlung und Konvektion aus der oberhalb
des Brennstoffbettes befindlichen glühenden Gasschicht teils mittelbar durch Strahlung
von den Wandungen des entsprechend ausgebildeten Entgasungsraumes aus.
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Auf Brennstoffpreßlinge läßt sich dieses Verfahren nicht ohne weiteres
anwenden, weil solche Preßlinge häufig nur wenig flüchtige Bestandteile enthalten.
Die bei der unvollkommenen Verbrennung entstehende Reaktionswärine reicht deshalb
in der Regel zur vollständigen Entgasung und Verkokung der Preßlinge nicht aus,
so daß der Prozeß nicht »autogen« durchgeführt werden kann.
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Es ist nun bekannt, bei der Herstellung von Formkoks aus nicht backenden
Kohlen die als Ausgangsstoff dienende Feinkohle vor ihrer Brikettierung abzuschwelen.
Das Verfahren nach der Erfindung geht davon aus, die Schwelung, Brikettierung und
Verkokung in einem kontinuierlichen Prozeß zusammen
zufassen. Die Wärmeverluste
können dabei so weit herabgesetzt werden, daß für den Gesamtprozeß keine Fremdwärme
mehr erforderlich ist. Voraussetzung dafür ist, daß Schwelkammer, Preßkammer
und Verkokungskammer wärmetechnisch eine Einheit darstellen. Die Teilwege des Brennstoffes
müssen so klein bemessen und so gestaltet sein, daß sowohl jeder ausschlaggebende
Wärmeverlust als auch der Eintritt von schädlicher Freindluft vermieden wird.
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Nach der Erfindung wird der den Ausgangsstoff bildende Brennstoff
zunächst durch die fühlbare, gegebenenfalls auch durch einen Teil der chemisch
gebundenen
Wärme der aus. direkter Reaktion aus der Verkokung entstehenden Gase abgeschwelt,
dann brikettiert, und im Anschluß daran auf einer Wanderrostanlage entgast. Um die
für die Entgasung erforderliche Wärme zu erzeugen, wird ein sauerstoffhaltiges Gas
in solcher Menge von unten in die auf dem Wanderrost gelagerte Schicht von Brennstoffpreßlingen
eingeleitet, daß die durch Verbrennung eines Teils der flüchtigen Brennstoffbestandteile
frei werdende Reaktionswärme zur vollständigen Entgasung und Verkokung der Preßlinge
ausreicht.
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In der Abbildung ist ein Beispiel für eine solche Anlage schematisch
dargestellt.
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In der Schwelkammer 1 befindet sich ein Wanderrost 2. Dieser
wird von einem Bunker 3 aus, welcher zwecks Vortrocknung des zu behandelnden
Brennstoffes, in die Schwelkammer 1 ragt, mit dem Brennstoff beschickt, wobei
eine Vorrichtung für eine gleichmäßige Schichthöhe auf dem Wanderrost sorgt. An
das hintere Ende des Wanderrostes schließt sich ein Trichter 4 an, der in die mit
Walzenpressen 6
ausgestattete Preßkammer 5 führt. Von der Preßkammer
führt eine geschlossene Rinne 7 in die Verkokungskammer 8, in der
sich ebenfalls ein Wanderrost 9 befindet. An diesen schließt sich ein Bunker
10 an zur Aufnahme des fertigen Kokses. Der Bunker 10 ist etwas größer
als die anderen, damit in ihm größere Mengen Koks angesammelt werden können, um
ein häufiges, Öffnen des Bunkers zu vermeiden und um die Zeitdauer der Rostentgasung
zu
vergrößern.
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An der unteren Seite des Wanderrostes 2 sind Sangnäpfe 11 angeordnet,
die an eine Sammelleitung 12 angeschlossen sind. Zum Absaugen dient ein Gebläse
14. Vor dem Gebläse 14 ist in die, SammeHeitung an der Stelle 13 ein Abscheider
eingeschaltet zum Ab-
scheiden des mitgeführten Staubes. Ein weiteres Gebläse
15 fördert über eine Sammelleitung und Verteilerleitung 16 Frischluft
zu den Düsen 17, die unter dem oberen Teil des Wanderrostes 9 angeordnet
sind. 18 ist ein Verhindungskanal vom Verkokungsraum 8
nach der Schwelkammer
1. 19 ist ein Ventil, das, die Zugabe von Außenhift zu den überströmenden
Gasen ermöglicht.
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Beim Betrieb wird der aus dem Bunker 3 zugeführte Brennstoff
im unteren Teil des Bunkers und auf dem vorderen Rostteil vorgetrocknet.
Auf seinem weiteren Weg über den Wanderrost 11 ist der vorgetrocknete Brennstoff
der Einwirkung der aus der Verkokungskammer kommenden, bei der autogenen
Verkokung entstehenden Gase ausgesetzt, die ihre Wärme an ihn abgeben und ihn dabei
abschwelen. Vom Wanderrost 2 aus gelangt der numnehr abgeschwelte, erhitzte Brennstoff
durch den Trichter 4 in die Preßkammer 5, wo er durch die Walzen
6 zu ,gröberen Stücken zusammengepreßt wird. Die entstandenen Preßlinge werden
durch die Rinne 7 dem zweiten Wanderrost 9 zugeführt und auf diesem
mit lfilfe von in bestimmter Dosierung zugeführter Frischluft autogen verkokt.
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Die bei der Schwelung des Brennstoffes entstehenden Gase werden durch
die Saugnäpfe 11 an der Unterseite des Wanderrostes abgesaugt und gelangen
durch eine Sammeheitung 12, nachdem sie bei 13 von Staub und flüssigen Schwelprodukten
befreit worden sind, in das Gebläse 14, das die weitere Förderung übernimmt. Zur
Verkokung auf dem Wanderrost wird mit Hiffe des Gebläses 15 durch die
S2mmel-
leitung Frischluft zageführt, die durch eine Anzahl von Rohren
16 mit Ansatztrichtern 17 auf dem Wanderrost verteilt wird. Die bei
der Verkokung entstehenden heißen Gase gelangen durch den Kanal 18
in die
Schwelkammer, wo sie über und durch den Brennstoff strömen und dabei einen großen
Teil ihrer Wärme abgeben. Wenn die fühlbare Wärme der überströmenden heißen Gase
für die Abschwelung und Vortrocknung nicht ausreicht, so kann durch das Ventil
19 Frischluft in genau kontrollierbaren Mengen in die Schwelkammer eingeleitet
werden und dort eine Teilverbrennung der Gase herbeiführen.
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Bei der Inbetriebnahme wird zunächst durch Freindheizung der Schwelkammer
der Brennstoff getrocknet und auf jene Temperatur gebracht, die für seine teilweise
Entgasung (Schwelung) erforderlich ist. Diese Freindbeheizung muß so lange in Betrieb
bleiben, bis der Brennstoff, nachdem er die Brikettierung durchlaufen hat, auf den
Verkokungsrost gelangt und dort nach Auflieizung und Teilreaktion Heißgase abgibt.
Von diesem Zeitpunkt an reicht die Temperatur der aus der Verkokungskammer abgesaugten
und in die Schwelkammer geleiteten heißen Gase aus, um die Schwelung in Betrieb
zu halten.
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Ilierbei können die bei der Verkokung entstehenden Gase unter Zusatz
von entsprechenden Mengen von Kaltgas zur Regulierung der Spülgastemperatur für
das Abschwelen entweder direkt oder unter Einschaltung eines Wärmeaustauschers zur
Aufheizung eines Eigengassystenis des Schwelgases verwendet werden. Ferner kann
sich je nach dem Flüchtigengehalt der Feinkohle und den gewünschten Schweltemperaturen
ein größerer Wärmebedarf einstellen, als durch die fühlbare Wärme der heißen Brenngase
gedeckt wird. In diesen Fällen kann man durch zusätzliche Verbrennung der iin Verkokungsraum
anfallenden Gase diese fehlende Wärmemenge. ergänzen und dem anderen Gas beimischen.
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Unter Umständen kann man auch weitere gasförmige oder flüssige Brennstoffe
zusätzlich verbrennen.
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Das Schwelen der Feinkohle ist so durchzuführen, daß noch
10 bis 1411/o Restflüchtige im Schwelkoks verbleiben und somit die Brennstoffpreßlinge
nach der Brikettierung etwa 16 bis 20% Gesamtflüchtige enthalten, damit der Verkokungsprozeß
»autogen« durchgeführt werden k Als Vorschwelofen ist im Ausführungsbeispiel ebenfalls
ein Wanderrost dargestellt. Es, kann aber auch jede andere Bauart für direkte oder
indirekte Wärmeübertragung, die für den Durchsatz von Feinkohle geeignet ist, Verwendung
finden.
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Nach einer Weiterhildung der Erfindung kann auch die fühlbare Wärme
des den Hochtemperatur-Verkokungsraum verlassenden Formkokses zur Vortrocknung und
Abschwelung zusätzlicher Feinkohle ausgenutzt werden. Dies kann beispielsweise dadurch
erfolgen, daß der heiße Formkoks in einer Mischtrommel oder einem anderen zum unmittelbaren
Wärmeaustausch geeigneten Gefäß mit der Feinkohle zusammengebracht wird, wobei man
unter gleichzeitiger Abkühlung des heißen Formkokses eine Trocknung und Schwehing
der Feinkohle erreicht. Die hierbei anfallenden Gase bestehen zum großen
Teil ausWasserdampf undDestillationsgasen. Zweckmäßig verwendet man diese Gase unter
Zusatz einer entsprechenden Sauerstoffmenge zur zusätzlichen Wänneentwicklung im
Verkokungsraum gemeinsam
mit den dort ausgetriebenen flüchtigen
Brennstoffbestandteilen unter unvollkommener Verbrennung.
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Wenn man im Verkokungsraum mit getrennter Abführung des im ersten
Abschnitt des Brennstoffbettes gebildeten Destillationsgases arbeitet, enthalten
diese einen Anteil des bei der Brikettierung der Preßlinge verwandten Bindemittels.
Die hierzu erlmdungsgemäß angewandten hochsiedenden Kohlenwasserstoffe, wie Pech,
backende Steinkohlen od. dgl., können durch Kühlung der Destillationsgase wieder
auskondensiert und erneut zur Brikettierung der abgeschwelten Feinkohle benutzt
werden. Die Hauptquelle des Bindemittels bildet das aus dem Bitumen der Ausgangskohle
gewonnene Schwelpech sowie ein größerer Anteil an backender Kohle. Das beim Spülgasschwelen
anfallende Primär-Gasgernisch enthält jedoch häufig schon genügende Mengen derartiger
hochsiedender Kohlenwasserstoffe, die nach fraktionierter Kondensierung als Binden-iittel
zur Brikettierung der abgeschwelten Feinkohle dienen.
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Die Erfindung gewährt die Möglichkeit, Feinkohlen aller Art vor ihrer
Brikettierung ohne jeden zusätzlichen Wärineaufwand mittels der in den gasförmigen
Produkten der Hochtemperatur-Verkokung der Preßlinge enthaltenen fühlbaren und gegebenenfalls
eines Teiles ihrer chemisch gebundenen Wärme abzuschwelen und die für die Brikettierung
erforderlichen Bindemittel aus den bei der Schwelung und der nachfolgenden Hochtemperaturverkokung
der Preßlinge entstehenden Destillationsgasen zu gewinnen. Man kann in jedem Einzelfall
die Schwel- und Verkokungstemperaturen -so aufeinander abstimmen, daß sich,
im ganzen gesehen, ein stetiger Fluß der zu verkokenden Feinkohle durch die Anlage
ergibt. So wirkt sich eine Herabsetzung der Schweltemperatur mit gleichzeitiger
Verringerung der Schwelzeit dahin gehend aus, daß man im Verkokungsraum eine größere
Wärinemenge und damit eine vollständige Verkokung der Preßlinge erzielt.
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Bei einer derartigen Kupplung der beiden thermischen Verfahrensstufen
wird der therrnische Wirkungsgrad insofern noch erhöht, als praktisch sämtliche
fühlbare Wärme dem Prozeß wieder zugeführt wird. Hierdurch ergibt sich ein hoher
Gasüberschuß, der bei Anwendung von Luft in der Verkokungsstufe und direkter Wärmeübertragung
in der Schwelstufe aus einem mit Stickstoff verdünnten Schwachgas besteht.
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Man erhält jedoch nach dem beschriebenen Verfahren ein Gas von Stadtgasqualität,
wenn man beim Schwelen einen Wärmeaustauscher einschaltet, so daß das Schwelgas
separat gewonnen wird. Dem so gewonnenen Schwelgas kann man bis zur Erreichung eines
oberen Heizwertes von 4500 kcal/m3 Schwachgas aus der Verkokungsstufe beimischen
und dadurch einen Teil des überschußgases als Stadtgas abgeben.
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Verwendet man in dem Verkokungsprozeß ein Sauerstoff-Dampf-Gemisch,
so erhält man direkt ein Stadtgas, in dem sich das in der Hauptanmeldung beschriebene
Wassergas durch Aufnahme eines hochwertigen Schwelgases auf einen Heizwert von 4200
bis 4500 kcal/ir#3 anreichert.