DE2714614C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Briketts aus wenigstens teilweise körnigem oder pulverartigem Einsatzgut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Briketts aus wenigstens teilweise körnigem oder pulverartigem, einen Bestandteil oder einen Zusatz mit temperaturabhängigem Erweichungsverhalten aufweisendem Einsatzgut, insbesondere kohlenstoffhaltigem Material, vorzugsweise ganz oder zum überwiegenden Teil aus einer Mischung von Steinkohle und Braunkohle bestehendem Brennstoff, bei dem das Einsatzgut durch mechanischen Druck und unter Erwärmen zu einem Strang geformt wird, der anschließend aufgeteilt wird.

Aus der DE-PS 4 23 800 ist ein Verfahren zum Stückigmachen von Feinkohle unter Verwendung einer Strangpresse bekannt, bei dem das durch eine Mantelheizung vorgewärmte Einsatzgut von innen heraus und durchgehend auf seinem ganzen Querschnitt erwärmt wird. Dazu ist im Zentrum des Preßkanals der Strangpresse ein Dampfrohr oder eine Stange vorgesehen, die an den einen Pol einer elektrischen Stromquelle angeschlossen ist, während die Wand des Preßkanals mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden ist. Die Feinkohle bildet selbst den Heizwiderstand, wodurch erreicht wird, daß sämtliche Teile des Querschnitts gleichmäßig erwärmt werden. Bei diesem Verfahren gibt die DE-PS 4 27 855 als Zusatzpatentschrift die Verwendung einer Mischung von Braunkohle und Steinkohle an. Es handelt sich bei dem bekannten Verfahren somit um eine Heißbrikettierung, bei der die Bestandteile mit temperaturabhängigem Erweichungsverhalten durch und durch zum Aufschmelzen gebracht werden.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren (DE-PS 3 53 552) erfolgt ein Heißbrikettieren in einzelnen Preßformen, die beheizt werden. Das Brikettiergut wird insgesamt in einem Aufgaberührwerk erhitzt und dann in den geheizten Formen unter erneuter Wärmezufuhr bei einer Temperatur verpreßt, die noch höher ist als die im Aufgaberührwtrk. Das Brikettiergut wird somit zweifach durch und durch erhitzt.

Es ist andererseits bekannt, pastoses oder körniges Gut mittels eines beweglichen Preßorgans durch öffnungen in einer Preßform hindurchzudrücken, wobei das Gut verdichtet wird und in strangartiger Form aus den öffnungen austritt.

Nach dem Verlassen der Preßform ergibt sich durch Abbrechen eine Stückelung des geformten Gutes. Eine solche Arbeitsweise hat u. a. besondere Bedeutung für die Herstellung von Formungen aus Kohle oder kohlenstoffhaltigem Einsatzgut, die zur Erzeugung von Gas verwendet werden sollen.

Im Zusammenhang mit der Beschickung eines Gaserzeugers mit Müllpellets nennt die DE-OS 24 50 438 eine Strangzugpresse, Kollergangpresse oder Stempelpresse. Über die Einzelheiten derselben und das Arbeiten damit wird in der Veröffentlichung nichts gesagt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen günstigen Weg zu finden, um körniges oder pulverartiges Gut, insbesondere Kohlenstoffmaterial, so zu kompaktieren, daß sich ein von unerwünschter Erhitzung weitgehend unbeeinflußtes Produkt ergibt, das eine gewisse Widerstandsfähigkeit gegen mechanisches Zerfallen besitzt. Vornehmlich soll an dem Produkt eine verhältnismäßig feste bzw. den Zusammenhalt des gebildeten Körpers sichernde und möglichst auch ein Eindringen von Wasser verhindernde Oberfläche erzeugt werden. Ein besonderer Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, daß unter Verwendung von wenigstens teilweise aus kohlenstoffhaltigem Material bestehendem Einsatzgut eine günstige Herstellung von stückigen Körpern ermöglicht werden soll, die vorteilhafte Eigenschaften gerade auch im Hinblick auf eine weitere Behandlung oder Verarbeitung aufweisen. Dies gilt namentlich für die Verwendung solcher Körper zur Erzeugung von Gas. Mit der Erfindung soll weiterhin eine vorteilhafte Vorrichtung zur Herstellung eines Produkts der genannten Art geschaffen werden.

Mit der Gesamtaufgabe in Verbindung stehende weitere Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.

Die Erfindung sieht vor, daß das Einsatzgut ·> wenigstens auf einem Teil seines Preßweges nur in seiner äußeren Umfangszone auf die Erweichungstemperatur des erweichenden Bestandteiles oder Zusatzes erhitzt wird. Das Einsatzgut kann pulverförmig, feinkörnig oder körnig sein und auch unterschiedlich in große Partikel enthalten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet während des fortlaufenden Preßformvorganges, bei dem das entstehende strangartige Produkt eine Vorschubbewegung erfährt, über den gesamten Umfangsbereich desselben durch den unter der Wärmeeinwirkung erweichenden und nach Beendigung dieser Einwirkung wieder erstarrenden Bestandteil die Bildung einer weitgehend geschlossenen und glatten Außenschicht statt, die nach Vollendung des Preßformvorganges und 2» dem Aufhören der Wärmebeeinflussung fest wird und dadurch eine von dem entstandenen Produkt erzeugte »Verpackung« für dasselbe bildet. Auf diese Weise hergestellte Körper sind widerstandsfähig gegen mechanische Einwirkungen, so daß sie Transportvor- 2> gänge aushalten können, ohne zu zerfallen. Weiterhin läßt sich durch das Verfahren auch ein Schutz gegen Eindringen von Wasser in die Umfangsfläche des Produkts erreichen.

Das Verfahren ist grundsätzlich für Einsatzgut i< > verschiedener Art geeignet, so namentlich auch zur Herstellung von Körpern aus einem Eisenpulver oder anderes Metallpulver enthaltenden oder von diesem überwiegend gebildeten Einsatzgut. Wenn das Einsatzgut selbst keinen Bestandteil mit einem geeigneten r> temperaturabhängigen Erweichungsverhalten enthält, so kann ihm vor der Preßformung ein Zusatz beigegeben werden, der sich in der gewünschten Weise thermoplastisch verhält und zur Bildung eines den Zusammenhalt des Produkts sichernden Mantels führt. Ein solcher Zusatz kann z. B. ein Kunststoffmaterial sein. Die Art des Zusatzes läßt sich dabei aucii nach den Erfordernissen der weiteren Verarbeitung oder Behandlung des hergestellten Produkts wählen.

Ein besonders wichtiges Einsatzgut für das Verfahren 4"> ist Steinkohle, allein oder zusammen mit anderem Material. Kohlen, die in kaltem Zustand keine Bindefähigkeit haben, erhalten eine solche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die erhöhte Temperatur bei der Wärmebeeinflussung während des >o Preßformvorganges. Dabei ergibt sich durch einen in der Kohle vorhandenen Wachs-Harz-Komplex eine Wirkung, die sich als autogenes Verschweißen oder Verschmelzen im Oberflächen- bzw. Randbereich bezeichnen läßt. Nach dem Aufhören der Wärmeeinwir- r> kung kommt es dann sogleich zu einer Erstarrung dieser Bereiche, so daß damit ein geformtes Kohleprodukt erzielt wird, das eine im wesentlichen glatte bzw. zusammenhängende Oberfläche aufweist, die ihm eine mechanische Widerstandsfähigkeit verleiht. Sollen Koh· w) lensorten verwendet werden, die kein Erweichungsverhalten in dem geschilderten Sinne zeigen, so lassen sich vor dem Preßformen auch passende Stoffe mit entsprechendem Verhalten zugeben.

Bei einem ganz oder wenigstens zum überwiegenden o^r> Teil aus einer Mischung von Steinkohle und Braunkohle bestehenden Einsatzgut ergeben sich Körper, die eine sehr günstige Oberflächenvergütung aufweisen und die

u. a. hervorragend für die Gaserzeugung geeignet sind. Sie haben ein für die einwirkenden Kräite und für den Ent- bzw. VergasungsprozeO selbst vorteilhaftes mechanisches Verhalten und zeichnen sich durch eine verminderte Neigung zum Backen sowie durch eine hohe Reaktivität aus, was für solche Prozesse von großer Bedeutung ist Die Braunkohle besitzt ein für das Verfahren sehr günstiges Verhalten als Bindemittel, ohne daß Nachteile für einen Vergasungsprozeß bestehen, wie bei sonstigen Bindemitteln, die bei anderen Verfahren angewendet werden und z. B. zu mangelnder Feuerstandfestigkeit führen, und sie ist zugleich auch Brennstoff selbst, der zudem als heimischer Brennstoff kostengünstig ist. Bei der vielfach vorhandenen Nähe von Braunkohlenvorkommen und Steinkohlenvorkommen ist die Wirtschaftlichkeit in besonderem Maße gegeben.

Der Anteil der Braunkohle an der Mischung oder an dem gesamten Einsatzgut kann namentlich im Bereich von etwa 15% bis 25% liegen oder . Ach höher sein. Es läßt sich sehr gut Braunkohle mit einer Feuchtigkeit verwenden, die etwa zwischen der Rohfeuchtigkeit und lufttrockener Feuchtigkeit liegt. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert also keine besondere Vorbereitung des Einsatzgutes, und zwar auch keine Vorwärmung od. dgl.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist nach Art einer Kollerpresse ausgebildet, weist eine Matrize mit einer Anzahl voii Kanälen sowie wenigstens ein auf der Oberseite der Matrize im Bereich der Kanäle abrollendes Preßrad od. dgl. auf und kennzeichnet sich dadurch, daß die Matrize auf einem Teil ihrer Höhe mit einer Heizeinrichtung versehen ist. Durch diese sind die Wandungen der Kanäle wenigstens auf einem Teil ihrer Höhe erwärmbar.

Die Heizeinrichtung kann von unterschiedlicher Art und Ausbildung sein. Insbesondere sieht die Erfindung eine induktive Heizeinrichtung für die Matrize vg/. Dies stellt eine sowohl hinsichtlich der Ausbildungsmöglichkeiten im einzelnen als auch bezüglich des Betriebsverhallens eine zweckmäßige Lösung dar. Die Ausführung iäßt sich z. B. so treffen, daß am Außenumfang der Matrize wenigstens ein Spulenring angeordnet ist.

Weiterhin läßt sich auch eine Widerstandsheizung oder eine mit einem strömenden Medium, wie Dampf oder einer geeigneten Flüssigkeit arbeitende Heizeinrichtung vorsehen.

Es ist ferner möglich, wenigstens einem Teil der Kanäle Heizeinrichtungen unmittelbar zuzuordnen. In allen Fällen kann die Matrize auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein.

Es zeigt

Fi^.: eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einem vertikalen Schnitt,

F i g. 2 und 3 verschiedene Ausführungen von Matrizen mit Heizeinrichtungen jeweils im Schnitt und teils schematisch,

Fig.4 einen Teil einer Matrize in einer weiteren Ausführung im Schnitt und

Fig.5 ein Hydraulikschema für eine Druckmittelabstützung der Matrize.

Die in Hg. 1 dargestellte Vorrichtung enthält ein Gehäuse mit einem mehrere Beine 2 aufweisenden Untersatz I und einem Oberteil 3. Beide Teile sind durch eine Flanschverbindung 4 lösbar miteinander verbanden. In eine Aufnahme 5 des Unterteils I ist eine z. B. aus Stahl bestehende Matrize 6 eingesetzt, die in einem kreisringförmigen Bereich ßeine Vielzahl von Kanälen

7 enthält, deren Gestalt im wesentlichen zylindrisch ist. Auf der Oberseite der Matrize 6 laufen bei der gezeigten Ausführung zwei Preßräder 8. deren Breite jeweils etwas größer als die Breite des die Kanäle 7 enthaltenden Ringbereiches B ist, so daß letzterer beim Umlauf der t'reßräder 8 voll überdeckt und dabei mit dem vom Gewicht der Preßräder und dem sich aufbauenden Preßdruck beaufschlagt wird.

Die Preßräder 8 sind drehbar auf einer horizontalen Achse gelagert, die vom unteren Teil 9 einer vertikalen Welle 10 gehalten ist. Die Welle 10 läuft in Axial- und Radiallagern 11, 12 und trägt ein drehfest mit ihr verbundenes Zahnrad 13. das über weitere lediglich durch strichpunktierte Linien 14 angedeutete Getriebcglieder, z. B. Zahnräder, von einem FJektromntor 16 drehend antreibbar ist. wobei ein auf der Ausgangswelle des letzteren sitzendes Ritzel mit der Ziffer 15 bezeichnet ist.

In den im übrigen geschlossenen Arbeitsraum der PreBräuer S kann durch einen Einiaß Einsatzgut, beispielsweise körniges Kohlematerial, eingeführt werden. Die Große des Einlasses kann mittels eines nicht dargestellten Schiebers od. dgl. verändert oder abgesperrt werden.

Die Matrize 6 ist mit einer Heizeinrichtung versehen, die in F i g. I bei dem Buchstaben H angedeutet ist. wobei Encrgiczuleitungen mit der Ziffer 18 bezeichnet sind. Die Heizeinrichtung kann unterschiedlich ausgebildet sein. Nachstehend werden anhand der F i g. 2 bis 5 einige Ausführungen erläutert.

Fig. 2 läßt eine induktive Heizeinrichtung 21 erkennen, wobei die Matrize 22 von einem Spulenring 23 umgeben ist. der elektrische Leiter 24 mil entsprechendem Querschnitt und einer geeigneten Windungszahl enthält, um die Matrize 22 auf eine gewünschte Temperatur mittels in ihr induzierter Ströme zu erwärmen. Mit der Ziffer 25 ist eine Steueroder Regeleinrichtung bezeichnet, an der die gewünsch te Temperatur eingestellt werden kann. In der Matrize 22 kann z. B. ein Temperaturfühler 26 vorgesehen sein, der einen Istwert liefert. Dieser kann an einem Anzeigegerät sichtbar gemacht und im Regelgerät i/prarhpitpt itppHpn

Bei der Ausführung nach F i g. 3 ist die Matrize 27 aus zwei Teilen 27a. 276 zusammengesetzt, von denen jeder ein System von in der Draufsicht beispielsweise kreisförmig oder auch mit einem anderen Verlauf angeordneten Nuten 28 aufweist, in die Heizelemente 29 eingelegt sind. Die Energieanschlüsse sind mit den Ziffern 30a. 306 bezeichnet. Die Heizelemente 29 können elektrische Widerstandsheizkörper sein.

Die Matrize l.ann weiterhin eine mit einem strömenden Medium, z. B. Dampf, arbeitende Heizeinrichtung aufweisen. Die Ausführung läßt sich beispielsweise so treffen, daß bei einer der F i g. 3 entsprechenden oder ähnlichen Ausführung die in den Nuten 28 befindlichen Heizelemente 29 Rohrleitungen sind, die ein Durchfiußsystem für das Heizmedium bilden.

Fig. 4 läßt eine Ausführung einer Matrize 31 erkennen, bei der den Preßkanäien 7 jeweils Heizeinrichtungen 32 unmittelbar zugeordnet sind, etwa in Form eines in eine den betreffenden Kanal 7 umgebende Ausnehmung der Matrize 31 eingelegten ringförmigen oder zylindrischen Widerstandsheizkörpers od. dgl. Aus F i g. 4 ist dabei zugleich auch ersichtlich, daß die Beheizung ungeachtet der Ausbildung im einzelnen auch nur auf einem Teil der I lohe der Kanäle erfolgen kann.

Es ist weiterhin eine Ausführung möglich, bei der durch eine aus geeignetem Werkstoff bestehende Matrize von einem Transformator aus über an der Matrize anliegende Backen ein Strom hindurchgeleitet wird, der die Matrize infolge des von ihr selbst gebildeten elektrischen Widerstands aufheizt.

Als Einsatzgui kann insbesondere ein kohlenstoffhaltiges Material, etwa körnige Steinkohle, oder namentlich ein Gemisch aus Steinkohle und Braunkohle verwendet werden. Solches in kaltem Zustand, also ohne besondere Vorwärmung, in den Arbeitsraum A (F ig. I) eingeführtes Einsatzgut wird von den Preßrädern 8 bei deren Umlauf in die Kanäle 7 der Matrize 6 gepreßt und verläßt dieselben in Form von festen Preßsträngcn. Diese brechen nach Erreichen einer gewissen Länge unter der Wirkung der Schwerkraft und/oder unter der Einwirkung anderer Einflüsse ab, so daß sich einzelne Stücke ergeben.

Durch die Beheizung der Malri/o 6 mittels der Heizeinrichtung //erfährt das Einsatzgut auf seinem bei der Preßformung durch die Kanäle 7 der Matrize 6 zurückgelegten Weg jeweils über seinen ganzen Umfang eine Erwärmung, wobei sich die Temperatur entsprechend dem jeweiligen Einsatzgut wählen läßt, und zwar so. daß der Erweichungspunkt des Einsatzgutes oder eines Bestandteiles desselben überschritten wird. Dii^ führt während der Preßformung zu einer Erschmelzung oder Verschweißung im Bereich der Randzone. Nach dem Verlassen der Matrize 6 (Pfeile F in F i g. I) findet sogleich wieder eine Erstarrung statt, so daß sich ein Produkt ergibt, das eine weitgehend glatte oder sogar völlig geschlossene Oberfläche aufweist, die gewissermaßen eine von dem Gut selbst erzeugte Verpackung für dasselbe bildet und einen mechanischen Zusammenhalt dei entstandenen Produkts gewährleistet.

Die Matrize kann ungeachtet der Ausführung im einzelnen in eine entsprechende Aufnahme der Vorrichtung, etwa im Unterteil 1 des Gehäuses nach F i g. 1, fest eingespannt werden, z. B. mit Hilfe von Schraubenbol-

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für die Matrize auch eine einstellbare Abstützung vorsehen, was in bestimmten Fällen von Vorteil sein kann.

Eine solche einstellbare Abstützung kann z. B. eine Anzahl von über den Umfang der Matrize 6 verteilt angeordneten, an der Unterseite der letzteren angreifenden Druckdosen oder Kolben-Zylinder-Einheiten 41 enthalten, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Das zugehörige Hydrauliksystem kann beispielsweise entsprechend F i g. 5 eine Pumpe 42, ein dieser zugeordnetes Druckbegrenzungsventil 43, ein Rückschlagventil 44.

ein Wegeventil 45, ein Manometer 46 und eine von der Hauptleitung 47 zu den einzelnen Einheiten 41 führende Verteüungsleitung 4S aufweisen. Vorteilhaft ist dabei ein auf einen bestimmten Druck einstellbares Überströmoder Sicherheitsventil 49 zwischen dem Wegeventil 45 und den Einheiten 41 vorgesehen. Dieses öffnet bei Erreichen eines vorgebbaren, der Belastung der Matrize entsprechenden maximalen Druckes in den Einheiten, so daß u. a. Beschädigungen der Matrize verhindert werden, wenn z. B. unbeabsichtigt ein mit dem Einsatzgut eingeführter Fremdkörper zwischen die Preßräder 8 und die Matrize 6 gelangt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Briketts aus wenigstens teilweise körnigem oder pulverartigem, einen Bestandteil oder einen Zusatz mit temperaturabhängigem Erweichungsverhalten aufweisendem Einsatzgut, insbesondere kohlenstoffhaltigem Material, vorzugsweise ganz oder zum überwiegenden Teil aus einer Mischung von Steinkohle und Braunkohle bestehendem Brennstoff, bei dem das n» Einsatzgut durch mechanischen Druck und unter Erwärmen zu einem Strang geformt wird, der anschließend aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzgut wenigstens auf einem Teil seines Preßweges nur in seiner äußeren i^r' Umfangszone auf die Erweichungstemperatur des erweichenden Bestandteiles oder Zusatzes erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Steinkohle an der Mischung größer als der Anteil der Braunkohle ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, die nach Art einer Kollerpresse ausgebildet ist und eine Matrize mit einer Anzahl von Kanälen sowie wenigstens ein -'3 auf der Oberseite der Matrize in? Bereich der Kanäle abrollendes Preßrad od. dgl. aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (6) auf einem Teil ihrer Höhe mit einer Heizeinrichtung (H) versehen ist. 3<)

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine induktive lieizein-'chtung (21) für die Matrize (6; 22).

5. Vorrichtung nach Anspruch "·, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der Matrize (22) i~> wenigstens ein Induktions-Spulenring (23) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Widerstandsheizung (32) für die Matrize (6; 31). «»

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (6; 27) mit Durchfluilwegen (29) für ein Heizmedium versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem Teil -»·> der Kanäle (7) der Matrize (6; 31) Heizeinrichtungen (32) unmittelbar zugeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (6; 27) mehrteilig ausgebildet ist. "»"

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch eine Steuer- oder Regelleinrichtung (25) für die Heizeinrichtung (H; 21).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Matrize (6) "'"> eine einstellbare Abstützung (41) vorgesehen ist.