DE2812521B2 - Verfahren zum Wärmebehandeln von Kohle und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Trocknen und/oder Vorerhitzen von gemahlener Kohle vor dem Einfüllen in einen Verkokungs- oder Vergar.ungsofen wird bisher die gemahlene Kohle in einem oder mehreren Flugstromrohren mittels heißer Oase getrocknet und/oder vorerhitzt. Anlagen zur Durchführung der bekannten Verfahren sind sehr aufwendig und auf das Vorhandensein der erforderlichen Gase angewiesen. Bei den bekannten Verfahren hat sich auch als Nachteil erwiesen, daß aufgrund einer Verringerung der Korngröße während des Behänd lungsvorganges feinster Kohlestaub entsteht, der die Gefahr von Explosionen mit sich bringt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei welchem unter Vermeidung der genannten Nachteile ein schnelles Trocknen und/oder Vorerhitzen von Kohle möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit der Maßnahme des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst

Die Verwendung von Mikroweüenstrahlung ist beispielsweise für das Auftauen, Erwärmen, Garen und Backen von Nahrungsmitteln im Gaststätten- und Haushaltsbereich, zum Härten von Formkörper aus mit wäßrigen Bindemitteln versetzten Feststoffen zum Sintern oder Schmelzen keramischer oder feuerfester

ίο Erzeugnisse und zur Holzkantenverleimung bekannt. Andererseits ist geläufig, daß mit Mikrowellenstrahlung sich nicht alle Materialien in der gewünschten Weise ervärmen lassen, da die pro Volumeneinheit und pro Zeiteinheit entstehende Wärme von der Feldstärke einschließlich der Arbeitsfrequenz einerseits und andererseits von der Dielektrizitätskonstante des Materials abhängt. Aus BWK 9 (3) 1957, Seite 145 ist es an sich bekannt, die Hochfrequenzerhitzung als Induktionsheizung zur Verkokung von Kohle zu festem Koks bei Frequenzen von 21,4 und 45MHz einzusetzen. Dabei wurde auch festgestellt, daß sich nach Einschaltung des Hochfrequenzgenerators Feuchtigkeit abscheidet. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß die Voraussetzungen für ein rasches und zuverlässiges

2Ί Trocknen und/oder Vorerhitzen von Kohle, wie es als Vorstufe zum eigentlichen Verkokungs- oder Vergasungsprozeß notwendig ist, durch Mikrowellenbestrahlung nach Anspruch 1 gegeben sind, insbesondere wenn die Kohle kontinuierlich durch das Mikrowellenfeld gefördert wird. Durch das neue Verfahren werden Investitionskosten verringert, Umweltverschmutzung beseitigt und komplizierte Betriebsführung vermieden.

Anspruch 2 betrifft analog zum Anspruch 1 die Anwendung der Mikrowellenerhkzung für das Pelletie-

J5 ren oder Brikettieren von Kohle. Es ist von besonderem Vorteil, weil die Mikrowellenbestrahlung zur Erzeugung von Wärme im Kohleformling vnd damit zum Erweichen der Kohlepartikel in kürzester Zeit führt. Der Pelletier- oder Brikettierprozeß kann daher gegenüber der bisherigen Praxis erheblich beschleunigt werden.

Die Erfindung ist auch auf die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung der zuvor erörterten Verfahren gerichtet.

•t^r> Eine raumsparende Ausführungsform einer solchen Vorrichtung, mit welcher eine zügige Abwicklung des Trocken- und/oder Vorerhitzungsverfahrens möglich wird, ist nach Anspruch 3 gekennzeichnet.

Hierbei kann insbesondere die Maßnahme des Anspruchs 4, d. h. die Benutzung eines Bandförderers in dem Mikrowellenheizraum Anwendung finden, da sich dadurch die Geschwindigkeit der Kohleförderung und folglich auch die Behandlungsdauer in Abhängigkeit von Kohleart, Feuchtigkeitsgehalt der Kohle, Feldenergie und-intensität steuern läßt.

Das Merkmal des Anspruchs 5 dient zur zweckmäßigen Abführung der Feuchtigkeit EiUS dem Mikrowellenheizraum und gegebenenfalls zur Zuführung erwärmter Luft in den Mikrowellenbeheiztingsraum, wobei zur

ho Erwärmung der Luft die Verlustwärme der elektrotechnischen Anlage zur Erzeugung Her Mikrowellen verwendbar ist.

Anspruch 6 gibt verschiedene rationelle Verwirkl' chungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrich-

M tung unter Ausnutzung an Verkokungs- oder Vergasungsöfen bereits vorhandener oder ohnehin notwendiger Anlageteile.

Anspruch 7 betrifft die Ausgestaltung einer Pelletier-

bzw. Brikettieranlage nach dem Erfindungsgedanken.

Anspruch 8 betrifft zwei besondere Ausgestaltungen des Mikrowellenheizraumes.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Mikrowellenheizraum in einer besonderen Behandlungsanlage,

F i g. 2 schematisch die Ausbildung eines Zuführungsschachtes als Mikrowellenheizraum und

Fig.3 schematisch die Ausbildung eines Kohlebunkers als Mikrowellenheizrrjm nach der Erfindung.

Nach Fig. 1 wird die gemahlene Kohle 3 aus einem Vorratsbunker 1, welcher sich trichterförmig nach unten verjüngt, über eine als Zellenradschleuse ausgebildete Austragvorrichtung 7 auf eine als Schwingrinne ausgebildeten Fördereinrichtung 8 in möglichst über die gesamte Schüttbreite gleichmäßiger Schichtdicke aufgegeben. Am unteren Ende der Fördereinrichtung 8 befindet sich ein Aufgabeverteiler 9, der unmittvlbar vor Eintritt der Kohle 3 in einen Mikrowellenheizraum 2 für die Vergleichmäßigung der Schichtdicke sorgt. Ebenfalls unmittelbar vor der Einlauföffnung 10 des Raumes 2 wird dieKohle 3 einem Trägerband 4 aufgegeben dessen Oberdrum durch den Raum 2 läuft. Die Einlauföffnung 10 gestattet gerade den Eintritt des Oberdrums mit der aufliegenden Kohleschicht von beispielsweise etwa 100 mm Dicke, ist aber im übrigen beispielsweise mit einer auf der Kohleschicht gleitenden Klappe 11 und mit (nicht dargestellten) Bandsperren, j& falls erforderlich, gegen den Austritt der Mikrowellen-Strahlung geschlossen. Das gleiche gilt für die Auslauföffnung 12 auf der gegenüberliegenden Seite des Raumes 2. Der Raum 2 ist im übrigen von einem Gehäuse 13 umschlossen, in welchem die einander j$ gegenüberliegenden Elektrodenplatten 14 liegen, zwischen welchen das Trägerband 4 mit der aufliegenden Kohleschicht >n regelbarer Geschwindigkeit, z. B. im Bereich zwischen 8 und 12 Metern pro Minute, hindurchgeführt werden kann. Die Geschwindigkeit des Trägerbandes 4 ist u. a. von der wirksamen Länge des Raumes 2, dem Feuchtigkeitsgehalt der zu behandelnden Kohle, dem Körnungsgrad, der Mikrowellenintensität und -frequenz und dem Spalt zwis. 'hen Elektrode 14 und Kohleschicht abhängig. Zwischen den Elektroden 4_D 14 wird das für die Wärmebehandlung, d. h. Trocknung und Vorerhitzung der Kohle erforderliche Mikrowellenfeld in an sich bekannter \^veise, z. B. bei einer Spannung von 9000 V und einer Frequenz von 2450 MHz erzeugt. An das Gehäuse 13 ist ein Zu- und Abluftkanal 15 zur Belüftung angeschossen. Von diesem wird mittels eines Gebläses 17 über einen Heizer 16 vorerwärmte trockene Luft in den Raum 2 so eingeführt, daß sie über die Kohleschicht streicht und von deren Oberfläche die Feuchtigkeit aufnimmt Zur Verteilung des Luftstromes sind in der oberen Elektrode 14 Durchtrittsöffnungen 18 vorgesehen. An einer Seite des Raumes 2 wird die die Feuchtigkeit enthaltende Luft aus dem Raum 2 abgeführt und nach Durchtritt durch einen Feuehtigkeitskondensator 19 als Abluft abgegeben. Das Konden- bo sat wird bei 20 aufgefangen. Der Heizer 16 kann unter Ausnutzung der Verlustwärme der elektrotechnischen Einrichtung für die Erzeugung der Mikrowellenstrahlung betrieben werden. Von der Auslauföffnung 12 des Raumes 2 wird die getrocknete und gegebenenfalls vorerhitzte Kohle in einen Heißkohlebunker 21 abgegeben, von wo aus sie in üblicher Weise über einen Schieber 22, einem Wiegebunker 23 und von da aus dem (nicht dargestellten) Verkokungs- oder Vergasungsofen zugeführt werden kann.

Fig. 2 veranschaulicht einen Zuführungsschacht 5, der als Mikrowellenheizraum 2 für die Trocknung und/oder Vorerhitzung der Kohle mit Elektroden 24 ausgerüstet ist, die in Förderrichtung der Kohle in dem Zuführungsschacht 5 verlaufen. Der Zuführungsschacht 5 kann an beliebig ausgewählter Stelle in dem Förderweg zwischen Kohlebunker 25 für die Feuchtkohle und Verkokungs- bzw. Vergasungsofen angeordnet sein. Dargestellt in F i g. 2 ist eint vosition zwischen dem Kohleblinker 25, welcher am untt.en Ende mit einer Austragvorriehtung 26 versehen ist und beispielsweise einem Füllwagen 27. Am unteren Ende des Zuführungsschachtes 5 ist zur Abgabe der getrockneten und gegebenenfalls vorerhitzten Kohle mit der gewünschten Geschwindigkeit eine Austragvorrichtung 28 vorgesehen. Die Abgabegeschwindigkeit der Austragvorriehtung 28 bestimmt die Laufzeit der Kohle in dem Mikrowellenfeld. In dem dargestellten Fall verläuft der den Raum 2 des Zuführungsschachtes 5 bildende Teil schräg, so daß die Kohle nach Art einer Rutsche durch den Raum 2 hindurchgeführt wird. Über die Oberseiten des Kohlestromes in dem Zjführungsschacht 5 kann zur Abführung der Feuchtigkeit ein Gebläseluftstrom geführt sein. Ein solcher Luftstrom kann aber auch entlang der Innenwandungen des Zuführungsschachtes 5 falls erforderlich vorgesehen sein, indem beispielsweise in dem Zuführungsschacht 5 ein Gittereinsatz der erforderlichen Maschenenge vorgesehen ist. Zur Verhinderung von Rekondensationen können an den inneren, unteren Kanten der Leitbleche Luftbrauserohre angeordnet sein, welche — bei entsprechender Schräglage der Kuischbieche — einen Warmluftstrom über die KohleschicN leiten

Fig. 3 veranschaulicht die Verwirklichung des Erfindungsgedankens in einem Kohlebunker 6. In dessen Inneren sind zur Schaffung des erforderlichen Mikrowellenfeldes vertikale Elektrodenplatten 34 angeordnet. Diese bilden den Mikrowellenheizraum 2. Die getrocknete und gegebenenfalls vorerhitzte Kohle 3 wird am unteren Ende des Kohlebunkers 6 mittels Austragvor richtung 35 und der gewünschten Geschwindigkeit abgezogen. Der in F i g. 3 veranschaulichte Kohlebunker 6 kann aber beispielsweise auch ein Behalteraufra'.z eines Füllwagens sein, welcher zur Behanulung der Kohle in eine bestimmte Position zur Aufnahme der erforderlichen Energie fahren kann, so daß der überwiegende Teil der elektrotechnischen Anlage für die Erzeugung des Mikrowellenfeldes stationär verbleibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Wärmebehandeln von Kohle mittels elektromagnetischer Energie einer Frequenz im Bereich von 20 bis 3000MHz, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Trocknen und/oder Vorerhitzen von, insbesondere gemahlener Kohle vor dem Einfüllen in einen Verkokungsoder Vergasungsofen die Kohle durch eine Behandlungszone führt, in welcher sie einer Mikrowellenbestrahlung ausgesetzt wird.

2. Verfahren zum Wärmebehandeln von Kohle mittels elektromagnetischer Energie einer Frequenz im Bereich von 20 bis 3000 MHz, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Pelletieren oder Brikettieren die Kohle, gegebenenfalls unter Zusatz von Eisenerz, durch eine Behandlungszone führt, in welcher sie einer Mikrows'lenbestrahlung ausgesetzt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Förderweg vom Vorratsbunker (1) zum Ofen mindestens ein Mikrowellenheizraum (2) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mikrowelienheizraum (2) ein Bandförderer (4) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Mikrowellenheizraum (2) ein Zu- und Abluftkana! (15) angeschossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eir Teil des Kohlebunkers (6). des Wiegebunkeu (23), eines Zuführungsschachtes (5) zwischen Kohleb .nker (25) und Füllwagen (27), des Füllwagens (27) und/oder des Einfüllschachtes am Ofen als Mikrowellenheizraum (2) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungszone (2) ein Teil der Pelletier- bzw. Brikettieranlage als Mikrowellenheizraum ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellenheizraum (2) als Hohlleiter oder als Hohlraumresonator ausgebildet ist.