DE2717796C2

DE2717796C2 -

Info

Publication number: DE2717796C2
Application number: DE19772717796
Authority: DE
Inventors: Louis A. Crestwood Ill. Us Marlin; Victor D. Orland Park Ill. Us Beaucaire
Original assignee: INTERLAKE Inc OAK BROOK ILL US
Current assignee: INTERLAKE Inc OAK BROOK ILL US
Priority date: 1977-04-19
Filing date: 1977-04-19
Publication date: 1987-05-21
Also published as: DE2717796A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stabilisierten Brennstoffaufschlämmung aus 30 bis 70 Gew.-% flüssigem Brennstofföl, 25 bis 65 Gew.-% festen Brennstoff teilchen mit Durchmessern bis zu 6 mm, 2 bis 30 Gew.-% Was ser und 0,2 bis 5 Gew.-% eines Emulgators unter Bildung einer thixotropen Emulsion mit äußerer Wasserphase und gro ßer innerer Ölphase.

Suspensionen von Kohle und Kohlenebenprodukten in Brennöl wurden bereits als Brennstoffe für Hochöfen, Heizkessel und andere Wärmeenergie liefernde Einrichtungen vorgeschlagen. Wegen der beim Zerkleinern trockener Kohle bestehenden Explosionsgefahr und Schwierigkeit der Handhabung dieser Sus pensionen wurde bisher jedoch kein für die Praxis geeignetes System gefunden, in dem ein solcher kombinierter Brennstoff in großtechnischem Maßstabe eingesetzt werden kann.

Aus der US-PS 21 18 477 ist der gemeinsame Einsatz von kolloidalen Kohleteilchen und Öl in Form einer Suspension als kombinierter Brennstoff bekannt. Der großtechnische Einsatz dieses kombinierten Brennstoffes in den derzeit ver fügbaren Öfen ist jedoch in der Praxis daran gescheitert, daß die Zerkleinerung von Kohle zu kolloidaler Feinheit (Teilchengröße 0,05 bis 0,015 mm) technisch außerordentlich schwierig und darüber hinaus kostspielig ist.

Aus der US-PS 22 31 513 ist eine stabile Suspension von Kohle in Öl bekannt, bei deren Herstellung die Kohleteil chen vorzerkleinert werden bis sie ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,15 mm passieren, und dann dem Öl zuge setzt werden, wobei die dabei erhaltene Mischung einer wei teren Zerkleinerung unterworfen wird bis die Größe der Kohleteilchen nur noch 5 µm beträgt. Alle diese Kohleteil chen sind dann klein genug, um ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,044 mm zu passieren, und mindestens 50% der Kohleteilchen haben eine Größe unter 10 µm, die aus reicht, um bei diesen Kohleteilchen das als "Brownsche Be wegung" bekannte Phänomen zu zeigen. Diese "Brownsche Be wegung" der Kohleteilchen reicht aus, um diese Kohleteil chen in stabiler Suspension zu halten.

Aus der US-PS 16 47 471 ist eine Suspension eines vorzer kleinerten kohlenstoffhaltigen Materials in einem Öl be kannt. Auch in diesem Falle muß das kohlenstoffhaltige Ma terial zu einem Pulver vorzerkleinert werden, bis es ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,12 bis 0,06 mm passiert, und dann wird durch Zugabe von 1 bis 3 % einer Seifenlösung eine Emulsion in dem Öl hergestellt. Dieses Ver fahren hat nicht nur den Nachteil, daß das kohlenstoffhal tige Material außerordentlich stark zerkleinert werden muß, was die vorstehend geschilderten technischen Schwierigkeiten mit sich bringt und kostspielig ist, sondern auch den, daß die Suspension oder Emulsion nur in kleinen Ansätzen unter Verwendung einer sich mit einer Geschwindigkeit von 100 m/ Minute drehenden Kreuzhammermühle hergestellt werden kann.

Aus der US-PS 32 10 168 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kohleaufschlämmungen bekannt, die aus 45 bis 50 Gew.-% Kohle, 15 bis 20 Gew.-% Wasser, 25 bis 35 Gew.-% Brennstofföl und 0,3 bis 2 Gew.-% Emulgator bestehen, wobei die Korngrößen verteilung der Kohle 2,50 bis 0,074 mm beträgt. Auch in die sem Falle muß somit die Kohle einer trockenen Vorzerkleine rung unterworfen werden, was die obengenannten technischen Schwierigkeiten mit sich bringt. Als Emulgator wird in die sem Falle ein spezielles Imidazolinderivat verwendet.

Aus der US-PS 36 17 095 sind thixotrope Aufschlämmun gen bekannt, die aus 40 bis 50 Vol.-% pulverisierter Kohle mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,44 mm in einer Öl-in-Wasser-Emulsion aus drei Volumenteilen Wasser und 40 Volumenteilen Kerosin sowie 0,4 Volumenteilen Emulgator bestehen. Diese Aufschlämmungen dienen in erster Linie zum Transport von Feststoffmassen. Soweit sie als kombinierter Brennstoff überhaupt in Betracht kommen, enthalten sie eben falls vorher pulverisierte Kohle, bei dem die bekannten Schwierigkeiten bei der Zerkleinerung von Kohle auftreten.

In allen obengenannten Patentschriften sind kombinierte Brennstoffe aus flüssigen und festen Materialien beschrieben, deren Herstellung technisch äußerst kompliziert und gefahr voll sowie außerordentlich kostspielig ist, was dazu geführt hat, daß solche kombinierten Brennstoffe derzeit nicht tech nisch eingesetzt werden können. Beim trockenen Mahlen von Kohle besteht beispielsweise eine hohe Explosionsgefahr und zur Erzielung von Kohleteilchen in kolloidaler Größe sind Zermahlungszeiträume von mehr als 5 bis 6 Stunden erforder lich, welche die Herstellung solcher kombinierter Brennstoffe unwirtschaftlich machen.

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine insbesondere als kombinierter Brennstoff geeignete stabilisierte Brennstoff aufschlämmung mit festen Kohleteilchen herzustellen unter Vermeidung der Zerkleinerung der Kohle unter trockenem Ver mahlen und der damit verbundenen Explosionsgefahren und un ter Vermeidung langer Mahlzeiten, welche die Herstellung solcher kombinierter Brennstoffe unwirtschaftlich machen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst werden kann durch ein Verfahren zur Herstellung einer stabilisierten Brennstoffaufschlämmung aus 30 bis 70 Gew.-% flüssigem Brennstofföl, 25 bis 65 Gew.-% festen Brennstoff teilchen mit Durchmessern bis zu 6 mm, 2 bis 30 Gew.-% Was ser und 0,2 bis 5 Gew.-% eines Emulgators unter Bildung einer thixotropen Emulsion mit äußerer Wasserphase und gro ßer innerer Ölphase, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das flüssige Brennstofföl mit dem Emulgator, festen Brenn stoffteilchen aus Zechenkohle mit Durchmessern bis zu 5,1 cm und mit Wasser versetzt wird und die dabei erhaltene Mi schung 8 bis 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 38 bis 66°C bewegt wird unter Bildung einer thixotropen Öl-in- Wasser-Emulsion mit großer innerer Ölphase und unter Zerklei nerung der festen Brennstoffteilchen in der flüssigen Um gebung bis zur Bildung einer stabilisierten Brennstoffauf schlämmung mit festen Brennstoffteilchen von Durchmessern bis zu 6 mm.

Die erfindungsgemäß hergestellte stabilisierte Brennstoff aufschlämmung kann als kombinierter Brennstoff in Hochöfen oder Heizkesseln, vorzugsweise mit Dampfzerstäubung, einge setzt werden. Dabei ist ihre Verwendung nicht auf den Ein satz in Hochöfen oder Heizkesseln beschränkt, sondern sie kann auch in anderen Vorrichtungen eingesetzt werden, in de nen eine Verbrennung stattfindet. Das erfindungsgemäße Ver fahren, bei dem Zechenkohle unter speziellen Bedingungen naß zerkleinert wird, ist technisch einfach durchführbar und wirtschaftlich, wobei bei seiner Durchführung keinerlei Explosionsgefahr besteht, und führt zu stabilen Brennstoff aufschlämmungen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als flüssiges Brennstofföl Erdöl oder Kohlenteer verwendet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die festen Brennstoffteilchen zerkleinert, bis die größten Teilchen einen Durchmesser von nicht mehr als 0,32 cm aufweisen.

Die festen Brennstoffteilchen werden vorzugsweise durch mechanisches Mischen zerkleinert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden der Emulgator und Wasser dem Brennstofföl zugesetzt und mindestens 1 Minute lang damit gemischt zur Bildung einer thixotropen Emulsion mit äußerer Wasserphase und großer inne rer Ölphase, dann werden die Kohleteilchen der Emulsion zuge geben und Emulsion und Kohleteilchen werden über einen Zeit raum von 10 bis 30 Minuten mechanisch miteinander gemischt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungs formen näher erläutert. Der erfindungsgemäße kombinierte Brennstoff enthält ein flüssiges Brennstofföl, bei dem es sich vorzugsweise um ein Erdöl- oder Kohlenprodukt handelt, wozu Kurbelgehäuseöl, Rohöl, verschiedene Brennöle, wie z.B. Nr. 6-Brennöl, Rohkohlenteeröl und andere Arten von brenn barem Öl gehören. Außerdem enthält der erfindungsgemäße kom binierte Brennstoff einen festen Brennstoff, der aus einem kohlenstoffhaltigen Material, wie z.B. Kohle, Abfallkoks, Petrolkoks oder -rückstand oder einem anderen festen brennba ren Material besteht.

Bei dem in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzielung einer stabilisierten Brennstoffaufschlämmung verwendeten Emul gator handelt es sich um einen Emulgator des Typs, wie er beispielsweise in der US-PS 36 17 095 beschrieben ist. Insbe sondere können die in den Spalten 3 und 4 dieser Patent schrift aufgezählten Emulgatoren zusammen mit einem Nicht-Öl, wie Wasser, verwendet werden, um erfindungsgemäße Brennstoff aufschlämmungen mit einer äußeren Wasserphase und einer gro ßen inneren Ölphase zu erzielen. Erfindungsgemäß verwendbar sind insbesondere die folgenden Emulgatoren:

Emulgator A

Ein durch Oxyalkylierung von 1,3-Butandiol mit 3,0 Gew.-Tei len Butylenoxid, 32,2 Gew.-Teilen Propylenoxid und 16,6 Gew.- Teilen Ethylenoxid in der angegebenen Reihenfolge herge stellterEmulgator;

Emulgator B

Ein durch Oxyalkylierung von Triethylenglykol mit 5,1 Gew.- Teilen Butylenoxid, 30,0 Gew.-Teilen Propylenoxid und 22 Gew.-Teilen Ethylenoxid in der angegebenen Reihenfolge hergestellter Emulgator; und

Emulgator C

Ein durch Oxyalkylierung von Octylphenol mit 0,69 Gew.-Tei len Ethylenoxid hergestellter Emulgator.

Außerdem können auch nicht-oxyalkylierte Emulgatoren verwen det werden.

Die stabilisierten Brennstoffaufschlämmungen werden erfin dungsgemäß im allgemeinen absatzweise hergestellt, wobei das flüssige Brennstofföl erst mit Wasser und dem Emulgator ge mischt wird zur Herstellung einer Emulsion mit einer äußeren Wasserphase und einer großen inneren Ölphase. Dann wird die angegebene Menge an Zechenkohle oder eines anderen festen kohlenstoffhaltigen Materials zugegeben. Gleichzeitig wird ein Flügel mit hoher Drehgeschwindigkeit angetrieben, um die Kohle zu Teilchen mit einem Durchmesser von unter 6 mm zu zerkleinern und in der Flüssigkeit zu dispergieren. Die dabei erhaltene Aufschlämmung ist so stabil, daß sie über lange Zeitspannen hinweg gelagert werden kann, ohne daß eine Auf trennung in Ölphase und Feststoffphase oder Wasserphase ein tritt.

Die erfindungsgemäß hergestellte stabilisierte Brennstoff aufschlämmung ist wie eine normale Flüssigkeit pumpbar, wo bei die Grenze der Teilchengröße des darin dispergierten festen Materials durch die Pumpvorrichtung bestimmt wird. Die stabilisierte Aufschlämmung wird dann beispielsweise in einen Hochofen eingeführt, vorzugsweise mit Wasserdampf, oder sie kann in irgendeinen direkt beheizten Erhitzer, Ofen oder Heizkessel eingeführt werden.

Die Vorteile der Erfindung liegen in der Verwendung von Zechenkohle ohne vorherige Vorzerkleinerung oder Trocknung. Die hier verwendeten Ausdrücke "Zechenkohle" und "direkte Beschickung" beziehen sich auf Kohle, die direkt aus der Kohlenzeche stammt und keiner weiteren Behandlung unterwor fen worden ist. Da die trockene Kohle nicht vorzerkleinert wird, treten Probleme in bezug auf die Verunreinigung durch Staub und die damit verbundene Explosionsgefahr nicht auf. Weil die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Brennstoffaufschlämmung stabil ist, tritt keine Abtrennung der Wasserphase auf, wodurch ein direktes Einführen der Brenn stoffaufschlämmung in den Hochofen ohne erneutes Durchmischen möglich ist. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalte ne stabilisierte Brennstoffaufschlämmung kann in einem Hoch ofen ebenso gut wie ein einheitlicher flüssiger Brennstoff verwendet werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher er läutert.

Beispiel 1

Eine Dispergiervorrichtung mit einem Fassungsvermögen von 75,7 Liter wurde mit 30 Gew.-% Nr. 6-Brennöl beschickt, und dazu wurden 4,5 Gew.-% Wasser, 0,5 Gew.-% Emulgator des in der US-PS 36 17 095 angegebenen Typs und 65 Gew.-% Kohle ge geben. Die Kohle war eine Abfall-Zechenkohle mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 5,1 cm. Das Gemisch wurde nach dem Erwärmen auf 60°C durch eine äußere Heizvorrichtung und die verteilte Wärme aufgrund der mechanischen Wirkung des Dispergierflügels dispergiert. Die Dispergiervorrichtung wurde für 10 Minuten in Betrieb gelassen, und dann wurde die Aufschlämmung untersucht, und es wurde festgestellt, daß sie frei von sich absetzendem Material und frei von groben Kohleteilchen mit Durchmessern über 6 mm war. Die Aufschläm mung war leicht gießbar und ohne Schwierigkeiten pumpbar. Die Viskositätsmessungen ergaben eine ansteigende Viskosi tät für die ersten 8 Minuten des Mischens und danach eine konstante Viskosität.

Das Nr. 6-Brennöl hatte ein API-spezifisches Gewicht von 11,4, eine SSF-Viskosität bei 50°C von 254, einen Schwefel gehalt von 0,85 Gew.-%, einen Aschegehalt von 0,034 Gew.-% und einen Heizwert von 150 750 BTU-Einheiten je 3,79 Liter.

Die Kohle war eine solche der Sorte Illinois Old Ben Nr. 21 von der Illinois-Lagerstätte Nr. 6, und zwar eine hochflüch tige metallurgische Kohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 9,6 Gew.-%, einem Gehalt an flüchtigen Substanzen von 37,24 Gew.-% (auf Trockenbasis), einem Aschegehalt von 6,44 Gew.-% (auf Trockenbasis), einem Schwefelgehalt von 1,6 Gew.-% (auf Trockenbasis) und einem konstanten Kohlen stoffgehalt von 56,32 Gew.-% (auf Trockenbasis). Die gesamte Kohle passierte ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 5,1 cm.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung von 70 Gew.-% Nr. 6-Brennöl, 4 Gew.-% Wasser, 1 Gew.-% Emulgator und 25 Gew.-% Kohle. Das Gemisch von Brennöl, Wasser und Emulgator wurde für eine Minute in der Dispergiervorrichtung gemischt, bis eine Emulsion mit äußerer Wasserphase und großer inne rer Ölphase gebildet worden war. Es wurde Zechenkohle zuge geben und die Dispergiervorrichtung wurde für weitere 10 Mi nuten in Betrieb gesetzt, wonach die Aufschlämmung getestet wurde. Es wurde festgestellt, daß sie stabil war, daß sich keine Kohle absetzte, kein Wasser abschied und die gesamte Aufschlämmung leicht gießbar war.

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei das Nr. 6-Brennöl in einem Anteil von 45 Gew.-% vorhanden war, die Zechenkohle in einem Anteil von 50 Gew.-% vorhanden war, das Wasser in einem Anteil von 4,5 Gew.-% vorhanden war, und der Emulgator in einem Anteil von 0,5 Gew.-% vorhanden war. Auch mit einer geringeren Emulgatormenge wurde eine be friedigende Emulsion mit äußerer Wasserphase und großer inne rer Ölphase gebildet, war die erhaltene Aufschlämmung stabil und schied sich weder Kohle noch Wasser ab. Die erhaltene Aufschlämmung war leicht gießbar.

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 3 wurde wiederholt mit der Aus nahme, daß roher Kohlenteer anstelle des Nr. 6-Brennöls ver wendet wurde. Bei diesem Beispiel wurde der rohe Kohlenteer in die Dispergiervorrichtung in einem Anteil eingetragen, der 45 Gew.-% der fertigen Aufschlämmung entsprach. Zu dem rohen Kohlenteer wurden 0,5 Gew.-% Emulgator und 4,5 Gew.-% Wasser zugegeben, und dieses Gemisch wurde für etwa eine Minute durch gemischt. Nach dem Mischen für eine Minute, wobei sich eine Emulsion mit äußerer Wasserphase und großer innerer Ölphase gebildet hatte, wurde Zechenkohle in die Dispergiervorrich tung in einer Menge eingetragen, die 50 Gew.-% der fertigen Aufschlämmung entsprach. Der Flügelrührer wurde für weitere 10 Minuten in Betrieb gesetzt, wonach eine im wesentlichen stabile Aufschlämmung erhalten wurde.

Beispiel 5

Das Beispiel 3 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß Abfall koks anstelle der Zechenkohle in dem Beispiel 3 verwendet wurde. Die gleiche Emulsion mit äußerer Wasserphase und gro ßer innerer Ölphase wurde vor Zugabe des Abfallkoks gebildet, und danach wurde das Mischen für 8 bis 10 Minuten fortgesetzt. Weil Abfallkoks ein sehr starkes Schleifmaterial ist, wurde der Flügel der Dispergiervorrichtung durch den Abfallkoks stark abgenutzt. Dieses Problem kann durch Verwendung eines härteren Materials anstelle des üblichen Rührflügels vermie den werden.

Beispiel 6

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei 0,2 Gew.-% Emulgator zusammen mit 65 Gew.-% Kohle benutzt wurden. Der Rest bestand aus Nr. 6-Brennöl. Es wurde kein freies Wasser zugegeben; jedoch war genügend Wasser in der Kohle enthalten, um die erforderliche Emulsion mit äußerer Wasserphase und großer innerer Ölphase zu ergeben. Die Auf schlämmung wurde über Nacht bei 66°C aufbewahrt und am näch sten Tag inspiziert. Kein Absetzen der Kohle hatte stattge funden, so daß eine stabilisierte Aufschlämmung erhalten worden war.

Eine Siebanalyse wurde für die so hergestellte Aufschlämmung durchgeführt, wobei die nachfolgend angegebenen Zahlen für die Gesamt-Gewichtsprozente Kohle erhalten wurden, welche das angegebene Sieb nicht passierten:

Sieb mit lichter Maschenweite von 2,38 mm 0,29% Sieb mit lichter Maschenweite von 1,68 mm 3,26% Sieb mit lichter Maschenweite von 0,71 mm31,5% Sieb mit lichter Maschenweite von 0,50 mm45,5% Sieb mit lichter Maschenweite von 0,21 mm80,0% Sieb mit lichter Maschenweite von 0,149 mm89,9% Sieb mit lichter Maschenweite von 0,105 mm95,5% Sieb mit lichter Maschenweite von 0,074 mm99,9%

Bei dem Verfahren der Erfindung ist es vorteilhaft, die Emulsion und die Kohledispersion fortwährend zu vermischen, bis der erhaltene maximale Durchmesser von Kohleteilchen etwa 3 mm beträgt, wobei feinere Teilchen vorhanden sind. Der obigen Siebanalyse ist zu entnehmen, daß der Hauptteil der Teilchen viel feiner ist als etwa 3 mm im Durchmesser. Der Brennstoff hat bessere Brennqualitäten, wenn die Teil chen zu kleinerer Teilchengröße zerkleinert worden sind; je doch ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, daß eine kolloidale Teilchengröße gemäß der bisherigen Technik für eine erfolgreiche Verwendung der Aufschlämmung als Brenn stoff nicht erforderlich ist.

In allen obigen Beispielen wurde die Temperatur des Gemi sches in der Dispergiervorrichtung bei 60°C gehalten. Stabi lisierte Aufschlämmungen wurden hergestellt, wobei die Tem peratur nur bei 38°C gehalten wurde; dieses hat jedoch eine längere Mischdauer zur Folge, um die gewünschte Emulsion zu erhalten. Obwohl demnach so niedrige Temperaturen wie 38°C angewendet werden können, ist es bevorzugt, die Temperatur des Gemisches während der Herstellung der stabilisierten Auf schlämmung bei etwa 60°C zu halten. Nach Bildung der stabili sierten Aufschlämmung kann sich das Gemisch abkühlen und wird im allgemeinen vor dem Einspritzen in einen Hochofen wieder erwärmt. Temperaturen über 60°C können angewendet werden, ma chen das Verfahren aber teurer. Brennstoffe niedriger Visko sität, wie z.B. Abfallkurbelgehäuseöl, kann bei Raumtemperatur verwendet werden.

Das verwendete Brennstofföl kann in einem Anteil von nur 30 Gew.-% bis zu einem so hohen Anteil von 70 Gew.-% der fer tigen Aufschlämmung verwendet werden, wobei gilt, daß der Brennstoff um so billiger ist, je größer der Anteil von festem Brennstoff ist.

Wenn weniger als 30 Gew.-% Brennstofföl verwendet werden, läßt sich die Aufschlämmung zu schwer pumpen. Zu verwend baren verschiedenen flüssigen Brennstoffölen gehören Nr. 6-Brennöl, Abfallkurbelgehäuseöl und roher Kohlenteer. Es können selbstverständlich auch andere Brennstofföle, wie z.B. Kerosin, verwendet werden, jedoch sind diese kost spieliger.

Die zur Herstellung der stabilisierten Aufschlämmungen ge mäß der Erfindung verwendeten festen Brennstoffe werden im allgemeinen aus kohlenstoffhaltigen Materialien, wie z.B. Zechenkohle, Abfallkoks, Petrolkoks oder -rückstand, ausge wählt. Asphalt ist ebenfalls geeignet, weil er eine weiche feste Substanz ist und sich leicht beim mechanischen Mischen zerteilen läßt.

Bezüglich der Beziehung zwischen der Mischtemperatur und der Mischdauer gilt, daß, je höher die Temperatur ist, desto nied riger die Viskosität des flüssigen Brennstofföls ist und da her ein leichteres Mischen möglich ist. Umgekehrt ist bei niedrigerer Temperatur die Viskosität höher und das Mischen ist schwieriger und erfordert daher eine längere Mischdauer. Die Wahl des geeigneten Gleichgewichts zwischen längerer Mischdauer und höherer Temperatur ist im wesentlichen eine Sache der Erfahrung. Die bevorzugte Temperatur beträgt etwa 60 bis 66°C, ist jedoch variierbar. Außerdem wird die Misch dauer zwischen 8 und 10 Minuten gehalten, was sehr geeignet ist, weil es dadurch möglich ist, größere Ansätze von der Brennstoffaufschlämmung ziemlich schnell herzustellen. Bei größeren Brennstoffvolumen nimmt die Mischdauer etwas zu; je doch ist die Mischdauer der konventionellen Technik von 5 bis 6 Stunden zur Herstellung des zusammengesetzten Brenn stoffs erfindungsgemäß auf keinen Fall erforderlich. Auch bei viel größeren Ansätzen, als sie in den obigen Beispielen angegeben sind, liegt die längste Mischdauer in der Größen ordnung von 15 Minuten bis zu einer halben Stunde.

Die stabilisierte Aufschlämmung wurde als Brennstoff in Hoch öfen benutzt und in die Hochöfen mit Rohrmundstücken einge führt, von denen jedes aus konzentrischen Rohren bestand, und zwar aus einem Innenrohr mit einem Innendurchmesser von 0,95 cm und einem äußeren Rohr mit einem Strömungsquerschnitt von 0,69cm². Eine geeignete Strömungsgeschwindigkeit für die Aufschlämmung in den Hochofen beträgt 7,57 Liter je Mi nute, wobei 10 Rohrmundstücke zum Einspritzen der Aufschläm mung in den Hochofen verwendet werden können und dadurch 75,7 Liter Aufschlämmung je Minute in den Hochofen strömen. Es ist festgestellt worden, daß der bevorzugte Zufluß von 7,57 Liter je Minute je Rohrmundstück mit einem Rohr erzielt werden kann, das einen Innendurchmesser von 0,95 cm hat, und unter Anwendung eines Drucks von 4,2 bar, vorausgesetzt, daß der Brennstoff bei etwa 60°C gehalten wird. Wenn der Brenn stoff bei einer niedrigeren Temperatur gehalten wird, ist natürlich ein größerer Druck erforderlich, um die Aufschläm mung durch das Rohrmundstück zu zwingen, weil die Aufschläm mung bei der niedrigeren Temperatur viskoser ist. Auch wenn der Innendurchmesser des Rohrmundstücks kleiner ist, ist ein größerer Druck erforderlich. Dieses ist wiederum, wie oben an gegeben, eine Sache der Erfahrung und des Abwägens zwischen der erforderlichen Energie zum Pumpen der Aufschlämmung bei einem höheren Druck und der erforderlichen Energie zum Erwärmen der Aufschlämmung auf eine höhere Temperatur. Wenn die Aufschlämmung in den Hochofen eingespritzt wird, wird das äußere konzentrische Rohr des Rohrmundstücks gleichzei tig zum Einspritzen von Dampf benutzt, wodurch die Auf schlämmung beim Eintreten in den Hochofen zerstäubt wird und dadurch wird das Absetzen einer Aufschlämmungskruste an der Rohröffnung verhindert.

Die Zusammensetzung der Aufschlämmung kann, wie oben erörtert, innerhalb eines großen Bereichs variieren; es ist jedoch im allgemeinen erwünscht, daß der Anteil von festem Brennstoff so hoch wie möglich ist, ohne daß größere Probleme beim Pumpen entstehen , und außerdem sollte der Anteil an Wasser so ge ring wie möglich sein, ohne daß die Stabilität der Aufschläm mung beeinträchtigt wird. Wie oben angegeben, kann die Kohle bis zu etwa 65 Gew.-% der Aufschlämmung ausmachen, ohne daß die Fließfähigkeit oder Pumpbarkeit beeinträchtigt wird. Die untere Grenze für die festen Brennstoffteilchen in der Auf schlämmung wird von wirtschaftlichen Überlegungen für das Herstellen und Pumpen der Aufschlämmung bestimmt. Im allge meinen ist eine Herstellung einer Aufschlämmung mit weniger als etwa 25 Gew.-% festen Teilchen unwirtschaftlich. Die theo retische Flammentemperatur muß beachtet werden, wenn die Aufschlämmung als Brennstoff in dem Hochofen verbrannt wird. Wenn die Aufschlämmung in den Hochofen eingeführt wird, wird das Wasser in reduzierende Gase umgewandelt, die geeignete Funktionen in Kühlerteilchen des Hochofens ausüben, und da durch wird auch die Zerstäubung der Aufschlämmung unterstützt. Aufschlämmungen, die zwischen etwa 5 und 15 Gew.-% Wasser enthalten, sind bevorzugt; jedoch sind Aufschlämmungen, die bis zu 30 Gew.-% Wasser enthalten, für Öfen geeignet, die für ein Vorerhitzen mit Luft mit sehr hoher Temperatur oder mit an Sauerstoff angereicherter Luft geeignet sind. Wenn weniger als etwa 2 % Wasser oder von anderen Nicht-Ölen in der Auf schlämmung enthalten sind, wird keine Emulsion aus äußerer Wasserphase und großer innerer Ölphase gebildet und die Auf schlämmung ist nicht stabil. Dementsprechend liegt der ge eignete Bereich für Wasser oder andere Nicht-Öle in der Auf schlämmung zwischen etwa 2 und etwa 30 Gew.-% der fertigen Aufschlämmung.

Der verwendete Anteil von Emulgator zur Bildung der Emulsion mit großer innerer Ölphase betrug nur 1,5 Gew.-%. Weil die Emulgatoren eine äußerst kostspielige Komponente sind, ist es erwünscht, den prozentualen Gehalt an Emulgator so niedrig wie möglich zu halten. Andererseits beeinträchtigt das Vorhandensein von Emulgator in einem so großen Anteil wie 5 Gew.-% nicht die stabilisierte Aufschlämmung, sondern erhöht nur die Herstellungskosten. Kleinere Emulgatormengen, wie z.B. 1/7 oder 1/10 von 1 % sind natürlich erwünscht, wobei zufriedenstellende Emulsionen unter Verwendung von nur 0,2 Gew.-% Emulgator hergestellt worden sind. Die in den Beispielen verwendeten speziellen Emulgatoren sind solche, wie sie in der US-PS 36 17 095 beschrieben sind.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer stabilisierten Brenn stoffaufschlämmung aus 30 bis 70 Gew.-% flüssigem Brenn stofföl, 25 bis 65 Gew.-% festen Brennstoffteilchen mit Durchmessern bis zu 6 mm, 2 bis 30 Gew.-% Wasser und 0,2 bis 5 Gew.-% eines Emulgators unter Bildung einer thixo tropen Emulsion mit äußerer Wasserphase und großer inne rer Ölphase, dadurch gekennzeichnet, daß das flüs sige Brennstofföl mit dem Emulgator, festen Brennstoff teilchen aus Zechenkohle mit Durchmessern bis zu 5,1 cm und mit Wasser versetzt wird und die dabei erhaltene Mi schung 8 bis 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 38 bis 66°C bewegt wird unter Bildung einer thixotropen Öl in-Wasser-Emulsion mit großer innerer Ölphase und unter Zerkleinerung der festen Brennstoffteilchen in der flüs sigen Umgebung bis zur Bildung einer stabilisierten Brenn stoffaufschlämmung mit festen Brennstoffteilchen von Durchmessern bis zu 6 mm.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiges Brennstofföl Erdöl verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiges Brennstofföl Kohlenteer verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Brennstoffteilchen zerklei nert werden, bis die größten Teilchen einen Durchmesser von nicht mehr als 0,32 cm aufweisen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Brennstoffteilchen durch mechanisches Mischen zerkleinert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator und Wasser dem Brenn stofföl zugesetzt und mindestens eine Minute lang damit gemischt werden zur Bildung einer thixotropen Emulsion mit äußerer Wasserphase und großer innerer Ölphase, und daß dann die Kohlenteilchen der Emulsion zugegeben und Emulsion und Kohleteilchen über einen Zeitraum von 10 bis 30 Minuten mechanisch miteinander gemischt wer den.