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Unter Selbstentzündlichkeit versteht man die Eigenschaft eines Stoffes, seine Temperatur bei Berührung mit Luft bzw. Sauerstoff aus der Luft von selbst, also ohne Wärmezufuhr von aussen, bis zur Zündtemperatur zu steigern und in Brand zu geraten. Die Ursachen, die zur Selbstentzündung von Kohle führen, liegen in Vorgängen, wie sie sich einerseits bei der normalen Verbrennung zeigen und wie sie anderseits bei der Entgasung unter Luftabschluss zu beobachten sind. Der Selbstentzündung geht stets eine langsam verlaufende Oxydation bei niederer Temperatur voraus. Wenn infolge Temperaturzunahme die Zündtemperatur erreicht wird, tritt die Zündung ein. Die Kohle nimmt hiebei Sauerstoff zunächst physikalisch durch Adsorption auf, die mit zunehmender äusserer und innerer Oberfläche der Kohle sowie mit abnehmender Schüttdichte begünstigt wird.
Unter bestimmten Voraussetzungen folgt auf diese physikalische Adsorption eine chemische Reaktion. Beide Vorgänge verlaufen exotherm. Insgesamt kann man hiebei die zur Selbstentzündung der Kohle führende Oxydation der Kohle in zwei Teilvorgänge aufspalten. Beim ersten Teilvorgang bilden sich nach Adsorption des Sauerstoffes an der Kohle wahrscheinlich Peroxydkomplexe oder Peroxydverbindungen, die bis zu einer Temperatur von 70 bis 800C beständig sind. Oberhalb dieser "kritischen" Temperaturgrenze werden die Komplexe instabil und zerfallen beim zweiten Teilvorgang unter Wärmeentwicklung, wodurch bei günstigen äusseren Einflüssen eine rasche Erwärmung bis zur Zündtemperatur eintritt.
Die Eigenschaft der Selbstentzündlichkeit ist nun sowohl bei Rohkohlen als auch bei durch Trocknung, Brikettierung und Schwelung veredelten Kohlen zu beobachten, wobei die Neigung der Kohlen zur Selbstentzündung vom Feuchtigkeitsgehalt, vom Inkohlungsgrad und vom Aschengehalt, unter anderem auch vom Gehalt der Kohle an Pyrit, abhängt und die Gefahr einer Selbstentzündung umso grösser wird, je kleiner die Korngrösse der Kohle und je grösser die kleinste Abmessung einer Kohlenschüttung ist. Die Gefahr einer
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Wasserdampf und Wasser vorlag. Weiterentwicklungen des Verfahrens gemäss der österr. Patentschrift Nr. 106268 sind unter anderem in den österr. Patentschriften Nr. 185349, 190490 und 215951 beschrieben.
Bei dieser Art des
Trocknens von Braunkohle werden die Wasser hartnäckig festhaltenden kolloiden Bestandteile der Braunkohle unter Schrumpfen in irreversible Gele, also in Gele übergeführt, die im Wasser nicht mehr anschwellen können, wobei praktisch das in der zu trocknenden Braunkohle enthaltene Wasser aus der Braunkohle abfliesst und sich mit dem aus dem Sattdampf entstandenen Kondensat vermengt. Dieses Gemisch aus dem verwendeten Sattdampf entstandenen Kondensat und dem aus der getrockneten Braunkohle abgetriebenen Wasser wurde bisher im wesentlichen nur zum Vorwärmen von zu trocknender Braunkohle verwendet und stellte ein in den Vorfluter abzuleitendes Abwasser dar.
Mit der Erfindung wird nun bezweckt, die Selbstentzündung von mittels Sattdampf getrockneter Braunkohle bei Lagerung und Transport zu verhindern. Die gelingt überraschenderweise, wenn die getrocknete Braunkohle mit dem beim Trocknen der Braunkohle anfallenden Wasser (Abwasser), welchem gegebenenfalls gegenüber Mikroorganismen biocid wirkende organische Verbindungen und/oder oberflächenaktive Stoffe zugewsetzt wurden, benetzt wird.
Der Grund für den überraschenden Effekt dieser äusserst einfachen Massnahme liegt mutmasslich darin, dass die im bei der Trocknung der Braunkohle anfallenden Wasser (Abwasser) enthaltenden organischen Stoffe, grösstenteils Phenole, Aldehyde und Ketone (Abbauprodukte des Lignins und der Zellulosen) auf der Oberfläche der Kohle und allenfalls auch im Inneren der Poren derselben verbleiben und dort den zunächst mit der erfindungsgemäss behandelten Kohle in Berührung kommenden Sauerstoff ohne praktisch ins Gewicht fallenden Wärmeentwicklung verbrauchen und hiebei zu harzigen Produkten oxydiert werden, die die Oberfläche der Kohle verkleben und eine Diffusion des Luftsauerstoffs in die Kohle erschweren.
Hinzu kommt, dass die im bei der Kohletrocknung der Braunkohle mit Sattdampf anfallenden Wasser enthaltenen Phenole (einwertige und/oder mehrwertige Phenole) biocid wirken und damit das Wachstum von Mikroorganismen hemmen, deren Lebenstätigkeit aller Wahrscheinlichkeit einen Einfluss auf die Selbstentzündung der Kohle ausübt. Abgesehen von der absolut verlässlichen Verhinderung einer Selbstentzündung von mittels Sattdampf getrockneter Braunkohle durch Behandlung in erfmdungsgemässer Weise bietet aber das erfindungsgemässe Verfahren noch den unschätzbaren Vorteil, dass für die Behandlung der getrockneten Braunkohle keinerlei Kosten für Chemikalien aufzuwenden sind. (Soferne nicht Biocide und/oder oberflächenaktive Stoffe) verwendet werden.
Es ist lediglich erforderlich, einen Teil des bei der Trocknung der Braunkohle mittels Sattdampf anfallenden und bisher als wertlos angesehenen Abwassers zum Benetzen der getrockneten Braunkohle zu verwenden.
Im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens kann die Selbstentzündung der getrockneten Braunkohle bereits mit geringen Mengen an bei der Trocknung der Braunkohle anfallendem Wasser verhindert werden. Es genügt beispielsweise, wenn gemäss der Erfindung ein 1 bis 10 g, vorzugsweise 5 bis 10 g, Kaliumpermanganat pro Liter verbrauchendes Abwasser aus der Kohletrocknung verwendet wird. Das bei der Trocknung von Braunkohle mittels Sattdampf anfallende Abwasser enthält in der Regel so viel organische Stoffe, dass es den angegebenen Kaliumpermanganatverbrauch besitzt ; erforderlichenfalls kann das bei der Kohletrocknung anfallende Abwasser verdünnt oder, unter Ausnutzung seines Wärmeinhaltes, konzentriert werden.
Die zu verwendende Menge an
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Abwasser hängt von der spezifischen Oberfläche der zu behandelnden getrockneten Braunkohle ab und kann experimentell bestimmt werden. Es genügt in der Regel, die Braunkohle gleichmässig mit dem Abwasser aus der Kohletrocknung zu benetzen. Zu diesem Zwecke kann das Abwasser in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-%, in der Regel 6 bis 9 Gew.-% der zu behandelnden getrockneten Braunkohle verwendet werden.
Das Benetzen der zu behandelnden Braunkohle kann gemäss der Erfindung mit Vorteil während des Transportes auf einer Fördereinrichtung, beispielsweise einem Förderband, oder in einer Mischvorrichtung durch Besprühen vorgenommen werden. Auf diese Weise kann die zu behandelnde Braunkohle in verlässlicher Weise gleichmässig mit der Behandlungsflüssigkeit benetzt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist, wie bereits erwähnt, mit besonderem Vorteil auf nach dem Fleissner-Verfahren getrocknete Braunkohle anwendbar. Derart getrocknete Braunkohle ist besonders oxydationsanfällig, da deren Temperatur unmittelbar nach dem Trocknen und dem Abkühlen auf Raumtemperatur, also praktisch noch im keimfreien Zustand, rasch auf 70 bis 900C ansteigt und bei entsprechenden Bedingungen eine Selbstentzündung zur Folge hat. Der Brand kann nun durch Aufbringen grosser Wassermassen gestoppt werden. Diese Massnahme wird jedoch nach Behandlung der Kohle im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens vermieden. Nach dem Klassieren der Kohle und vor dem Abfüllen der klassierten Kohle im Vorratsbunker kann die getrocknete Kohle in erfindungsgemässer Weise behandelt werden.
Der auf die Kohle aufgesprühte Abwasserfilm bindet durch Oxydation einen Teil des Sauerstoffes der in die Kohle eindringenden Luft. Dadurch wird das Konzentrationsverhältnis N2 : O2 zugunsten von N2 verschoben und damit mehr N2 an reaktionsfähige Kohlenbestandteile gebunden. Die bevorzugte Sauerstoffaufnahme wird dadurch soweit verringert, dass gefährliche Temperatursteigerungen verhindert werden. Die Aufoxydierung der organischen Verbindungen im Abwasserfilm zu unlöslichen Verbindungen führt zu einer Verminderung der Diffusionsmöglichkeit des Sauerstoffes in die Kohle.
Der durch das erfindungsgemässe Verfahren erzielbare Effekt ist in der Zeichnung veranschaulicht. In der Zeichnung ist graphisch die Abhängigkeit der Temperatur der getrockneten Braunkohle von der Lagerungszeit dargestellt, wobei als Parameter verschiedene Behandlungsarten der Kohle aufscheinen. Die Ergebnisse wurden im Rahmen von Grossversuchen ermittelt, bei denen in mit zur Selbstentzündung neigender Kohle gefüllte Waggons die Kohlentemperatur laufend gemessen wurde, wobei die Messpunkte über den ganzen Querschnitt der Kohlenladung verteilt waren.
In der Zeichnung gilt :
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<tb>
<tb> Kurve <SEP> ! <SEP> : <SEP> (+++++++++) <SEP> für <SEP> unbehandelte <SEP> Kohle
<tb> Kurve <SEP> 2 <SEP> : <SEP> für <SEP> mittels <SEP> Co2lm
<tb> Trockenkohlenbunker
<tb> gekühlte <SEP> Kohle
<tb> Kurve <SEP> 3 <SEP> : <SEP> für <SEP> im <SEP> Trichterwagen
<tb> zusammengerüttelte <SEP> Kohle
<tb> Kurve <SEP> 4 <SEP> : <SEP> (------) <SEP> für <SEP> bei <SEP> der <SEP> Verladung
<tb> mit <SEP> 7 <SEP> kg <SEP> Ammoniumkarbonat
<tb> pro <SEP> Tonne <SEP> Kohle
<tb> behandelte <SEP> Kohle
<tb> Kurve <SEP> 5 <SEP> : <SEP> für <SEP> beim <SEP> Verladen <SEP> in
<tb> Waggons <SEP> mit <SEP> Wasser
<tb> besprüht <SEP> Kohle
<tb> Kurve <SEP> 6 <SEP> :
<SEP> (--... <SEP> ---) <SEP> für <SEP> bei <SEP> der <SEP> Verladung
<tb> in <SEP> Waggons <SEP> mit <SEP> Wasser
<tb> besprühte <SEP> und <SEP> dann <SEP> mit
<tb> einer <SEP> Kunststoffolie
<tb> abgedeckte <SEP> Kohle
<tb> Kurve <SEP> 7 <SEP> : <SEP> für <SEP> in <SEP> Trichterwaggons
<tb> verladene <SEP> und <SEP> mit <SEP> einer
<tb> Kunststoffolie <SEP> abgedeckte
<tb> Kohle
<tb> Kurve <SEP> 8 <SEP> : <SEP> für <SEP> mit <SEP> 85 <SEP> l <SEP> Abwasser
<tb> aus <SEP> der <SEP> Kohletrocknung
<tb> pro <SEP> Tonne <SEP> benetzte <SEP> Kohle
<tb> Kurve <SEP> 9 <SEP> :
<SEP> für <SEP> mit <SEP> 65 <SEP> l <SEP> Abwasser
<tb> aus <SEP> der <SEP> Kohletrocknung
<tb> pro <SEP> Tonne <SEP> benetzte <SEP> Kohle
<tb>
Aus der Zeichnung ergibt sich klar, dass in erfindungsgemässer Weise behandelte Kohle bei längerer Lagerung gegen die Gefahr einer Selbstentzündung vollständig geschützt ist, da die Temperatur der Kohle unmittelbar nach der Behandlung stetig gegen Raumtemperatur absinkt. Beim Versuch in anderer, naheliegenderer Weise eine Selbstentzündung der Kohle zu verhindern, zeigt sich (vgl. Kurven 2 bis 7), dass sogar
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