AT376998B

AT376998B - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von brennstoffbriketts mit schadstoffabbindendem zusatz

Info

Publication number: AT376998B
Application number: AT40983A
Authority: AT
Inventors: Rudolf Otto Dipl Ing Kauders; Karl Ing Potuzak
Original assignee: Rudolf Otto Dipl Ing Kauders
Priority date: 1983-02-07
Filing date: 1983-02-07
Publication date: 1985-01-25
Also published as: ATA40983A

Description

Es ist bekannt, dass ein Stück Brennstoff, z. B. ein Stück Kohle, anorganische Erdalkaliver- bindungen wie z. B. Calciumcarbonat und anorganische sowie organische Schwefelverbindungen enthalten kann. Bei der Verbrennung, vor allem bei Temperaturen unter 1000oC, zeigt sich eine schwefelabbindende Wirkung infolge der chemischen Reaktion des Schwefelatoms und des
Calciumatoms sowie des Sauerstoffatoms der Verbrennungsluft zu Calciumsulfit und/oder Calcium- sulfat. Auf diese Weise wird ein entsprechender Anteil des Schwefels gebunden, der sonst in
Form von Schwefeldioxyd und Schwefeltrioxyd in die Abgase der Feuerung als gasförmiger Schad- stoff gelangen würde.

Der gebundene Schwefel oder Aschenschwefel lässt sich als feste Substanz in Form von Asche und/oder Schlacke besser abscheiden und sammeln als das ansonsten gasförmig entweichende Schwefeloxyd.

Es ist weiters bekannt, dass gegebenenfalls zerkleinerte, feinkörnige Kohlen mit anorganischen
Erdalkalisubstanzen in geeigneter Form vermischt werden, so dass dieses Gemisch bei der Ver- brennung in geeigneten Feuerungen eine schwefelabbindende Wirkung ergibt.

Dieses feinkörnige Gemisch ist jedoch nicht für Rostfeuerungen geeignet. Weiters ist be- kannt, dass feinkörnige Kohlen, vermischt mit feinkörnigen oder in Wasser dispergierten anor- ganischen Erdalkaliverbindungen, zu Briketts gepresst werden können.

Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf Brennstoffbriketts, die organische Erdalkali- verbindungen enthalten - also auf ein Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung von schadstoff- abbindenden Brennstoffbriketts mit Hilfe eines dem Brikettiergut bzw. den Briketts zugeführten organischen Zusatzes, der eine organische Erdalkaliverbindung darstellt oder ergibt. Durch dieses Verfahren und die Vorrichtungen werden dem Brikettiergut schadstoffabbindende, z. B. schwefelabbindende, organische Erdalkaliverbindungen derart einverleibt, dass das daraus gepresste
Brennstoffbrikett diese Verbindungen in Korngrössen unter 1 mm und homogen verteilt enthält.

Es ist demnach ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, mit deren Hilfe aus schwefelreichen Kohlen, die sonst nicht brikettiert werden würden, durch die Zumischung von organischen Erdalkaliverbindungen Briketts zu erzeugen, die z. B. im Haus- brand emmissionsarm bzw. emissionsfrei verbrannt werden können, besonders bei Temperaturen unter 1000 C. Stückige Brennstoffe und Briketts sind bekanntlich mehr wert als Griefs- odeur Staubkohle. Noch wertvoller sind schwefelarme bzw. schwefelfreie stückige Brennstoffe oder Briketts, als vergleichbare schwefelreiche stückige Brennstoffe und Briketts.

Nach diesem Verfahren und mit Hilfe dieser Vorrichtungen hergestellte Briketts aus zerkleinerten Müllfraktionen oder Recyclingmaterial binden auch andere, sonst entstehende Schadstoffe, wie Chlorwasserstoff, Fluorwasserstoff und Stickoxyde ab.

Bekanntlich ist die Festigkeit von Briketts eine wichtige und erwünschte Eigenschaft.

Die durch das Verfahren und die Vorrichtungen erzielte Beimischung von organischen Erdalkalisubstanzen kann die Festigkeit der Briketts zusätzlich erhöhen. Dies trifft sowohl auf bindemittelfreie Briketts zu, als auch auf Briketts mit Bindemittelzusatz (z. B. Steinkohlenteerpech oder Bitumen oder eingedickte Sulfitablauge).

Wenn das Brikettiergut anorganische, an Stelle von organischen Erdalkalisubstanzen enthält, ergibt sich keine solche Bindemittelwirkung und Festigkeitserhöhung, weil bekanntlich die anorganischen Erdalkaliverbindungen nicht plastisch, weich, klebend, oder schmelzbar und daher verflüssigbar sind. Die Erdalkalisalze von Napthensäuren, Harzsäuren und höheren Fettsäuren zeigen jedoch solche verklebenden, die Brikettfestigkeit steigernden Wirkungen. Dies trifft vor allem dann zu, wenn diese organischen Calciumverbindungen in Form von einer anorganischen und einer organischen Komponente dem Brikettiergut getrennt zugesetzt werden, so dass sich im Brikettiergut und im Brikett durch chemische Reaktion die organische Erdalkaliverbindung in fein verteilter Form bildet.

Manche organischen Erdalkaliverbindungen können bei nicht allzu hoher Temperatur geschmolzen und in flüssiger Form dem Brikettiergut zugemischt werden.

Es ist auch möglich, geeignete organische Erdalkaliverbindungen aufzuschlämmen, zu dispergieren oder in einem Lösungsmittel zu lösen, so dass sich diese Flüssigkeiten im Brikettiergut fein verteilen.

Die Zumischung der pulverisierten Erdalkaliverbindung (en), z. B. Calciumstearat, zum Brikettiergut über Dosiereinrichtungen usw. ist ebenfalls eine Variante dieses Verfahrens. Die

maximale Korngrösse der organischen Erdalkaliverbindung (en) soll dabei unter 1 mm liegen.

Eine weitere Variante dieses Verfahrens ist die Zumischung eines Alkali- oder Ammoniumsalzes einer organischen Säure und der getrennte Zusatz einer anorganischen Erdalkaliverbindung, z. B. CaO, Ca (OHh oder CaC03 oder deren Mischung, so dass sich das Erdalkalisalz der organischen
Säure in fein verteilter Form im Brikettiergut bildet und daher im Brikett in vorteilhafter Form vorliegt.

Bei einer weiteren Verfahrensvariante wird dem Brikett, das die zugemischte anorganische Erdalkali-Verbindung bereits enthält, erst nach dem Pressvorgang gelöste Oxalsäure (oder andere geeignete Säuren) durch Besprühen oder Tränken zugeführt, wodurch sich vor allem in der Aussenschicht des Briketts z. B. das praktisch unlösliche Erdalkalioxalat bildet, so dass das Brikett eine. wasserabweisende, witterungsbeständige und abriebfeste Aussensicht erhält. Dies kann vor allem bei den bindemittelfreien ziegelförmigen Braunkohlenbriketts von Vorteil sein. Ausserdem können auf diese Weise nicht wetterbeständige und/oder schwer brikettierbare Braunkohlensorten zu wetterfesten Briketts mit genügender Festigkeit und Haltbarkeit ohne Bindemittel brikettiert werden.

Die Ausgangsstoffe für geeignete organische Erdalkaliverbindungen sind einerseits die billigen und leicht verfügbaren anorganischen Erdalkaliverbindungen wie Kalkstein, Magnesit, Dolomit, weiters CaO, MgO, Ca (OH) 2, Mg (OH) z u. a., wobei einige als Abfallprodukte erhältlich sein können. Die Ausgangsstoffe für den organischen Teil sind z. B. höhere Fettsäuren wie Stearinsäure, Palmitinsäure, Oleinsäure u. a., auch in Mischung, ferner Naphthensäure, Harzsäuren, Oxalsäure u. a., die ebenfalls grosstechnisch hergestellt werden und manchmal als Abfallprodukte verfügbar sind. Bei diesem Verfahren ist man nicht auf reine Ausgangsmaterialien angewiesen.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Briketts unterscheiden sich in vielfacher Hinsicht von nicht brikettierten zerkleinerter Kohle, die mit anorganischen zerkleinerten Erdalkaliverbindungen vermischt wurde. Briketts können bekanntlich in einer Rostfeuerung, z. B. in Öfen
EMI2.1
über das Erdalkalisulfid in der Schwelphase (Entgasungsphase) verläuft und erst bei Luftzutritt, nach der Entgasungsphase, eine Oxydation des Erdalkalisulfids zum Erdalkalisulfit und/oder Erdalkalisulfat ergibt. Im Brikett sind z. B. die Schwefelteilchen (Schwefelatome) der Kohle sehr nahe bei den Erdalkaliteilchen der organischen Erdalkaliverbindung. Die zur Verfügung stehende Reaktionszeit ist sehr lang und kann Minuten bis Stunden betragen. Die gebildete feste Schwefelverbindung, z. B.

CaSO , ist auf einfache Weise von den Rauchgasen (Abgasen) und aus der Feuerung entfernbar, indem sie als Aschenbestandteil z. B. von selbst durch den Rost in den Aschenbehälter fällt.

Demgegenüber müssen zerkleinerte, mit anorganischen Erdalkaliverbindungen versetzte Kohlen in Feuerungen verbrannt werden, wo ein einfaches Abtrennen der gebildeten festen schwefelhältigen Verbindungen wie z. B. CaSO nicht mehr so leicht möglich ist. So benötigt man z. B. für Staubkohlenfeuerungen teure Staubfilter. Ausserdem entstehen bei zerkleinerter Kohle, z. B.

Staubkohle, in der Feuerung sofort Schwefeloxyde, weil der Luftsauerstoff ungehinderten Zutritt zu den Schwefelteilchen der Kohlepartikel hat ; der bereits gebildete gasförmige Schadstoff, z. B.

SOx, verteilt sich rasch im Ofenraum, vermischt sich mit den Abgasen und muss unter diesen ungünstigen Bedingungen von den anorganischen Erdalkaliteilchen sozusagen eingefangen werden, wobei die verfügbare Reaktionszeit sehr kurz ist. Dadurch erklärt sich, dass die schwefelabbindende Wirkung im Brikett viel intensiver ist als im Falle der Beimischung zu zerkleinerter Kohle.

Auch gegenüber Briketts, die anorganische schadstoffabbindende Erdalkaliverbindungen enthalten, bietet das Verfahren der Beimischung von organischen Erdalkalisubstanzen beträchtliche Vorteile : a) der organische Teil ist brennbar und trägt zum Heizwert des Briketts bei ; b) die feine regelmässige Verteilung, die kleine Teilchengrösse der schadstoffabbindenden
Verbindung und deren verfügbare grosse Oberfläche, können nach diesem Verfahren besser und einfacher erzielt werden ;

c) die Entmischung der zugesetzten organischen Erdalkaliverbindungen im Brikettiergut ist viel geringer bzw. findet gar nicht statt, weil die spezifischen Gewichte der
Teilchen des Brikettiergutes einerseits und die spezifischen Gewichte der zugemischten
Erdalkaliverbindung anderseits einander ziemlich ähnlich sind ;

wird die organische
Erdalkaliverbindung nicht in trockener Form, sondern in flüssiger oder klebender
Form zugemischt, ist schon aus diesem Grund des Anhaftens die Entmischung unter- bunden ; d) während anorganische Erdalkaliverbindungen die Brikettierfähigkeit des Brikettier- gutes herabsetzen bzw. einen erhöhten Bindemittelbedarf verursachen können, unterstützen organische Erdalkaliverbindungen die Brikettierfähigkeit, erhöhen die Brikettfestigkeit und können zu einer Verminderung des Bindemittelbedarfes beitragen ; sie erhöhen auf diese Weise die Brikettfestigkeit, weil sie selbst wie ein Bindemittel wirken können ; e) im Falle von bindemittelfreien Braunkohlebriketts kann der Gehalt an organischen
Erdalkaliverbindungen zu einer grösseren Durchsatzleistung der Pressen bzw. zu erhöhter Brikettfestigkeit führen ;

ausserdem kann die Wetterbeständigkeit solcher
Briketts erhöht werden ; f) in der Entgasungsphase entsteht aus dem organischen Bestandteil der zugemischten
Erdalkaliverbindung ein Schwelkoks, der die Brikett-Teilchen miteinander zusätzlich verkittet, so dass die Standfestigkeit der Briketts im Feuer verbessert wird und gleichzeitig die erhöhte Porosität den Zugang des Luftsauerstoffs erleichtert ; g) der organische Bestandteil der zugemischten Erdalkaliverbindung erleichtert das
Anbrennen der Briketts und verbessert deren Brennverhalten ;

h) während beigemischte Carbonate, Oxyde oder Hydroxyde von Erdalkalien zum
Brikettiergut allein keine Verfestigung bewirken können-die Mörtelverfestigung im Falle von beigemischtem Kalkschlamm kann im Brikett wegen der mangelnden
Porosität nicht stattfinden - treten im Falle der Zumischung geeigneter organischer
Erdalkaliverbindungen während und unmittelbar nach der Pressung des Briketts ausgeprägte Verfestigung und Aushärtung ein, u. zw. innerhalb längstens 1/2 h, vor allem dann, wenn die organische Erdalkaliverbindung im geschmolzenen Zustand, oder in Form der organischen und anorganischen getrennten Zugabe, beigemischt wird ;

EMI3.1
keit aufnehmen können, was im allgemeinen ungünstig ist, sind die organischen
Erdalkaliverbindungen wie Naphthenate usw. wasserabweisend, was sich auf die
Wetterbeständigkeit und Lagerfähigkeit der Briketts günstig auswirkt.

Auf Grund dieser erheblichen Vorteile spielt der etwas höhere Preis der organischen Erdalkaliverbindungen, verglichen mit den anorganischen Erdalkaliverbindungen, keine Rolle.

Es ist bekannt, dass bei sehr hohen Verbrennungstemperaturen die schwefelabbindende Wirkung beeinträchtigt wird, weil dann die Zerfallsreaktion eher eintritt (z. B. CaSOs = CaO + Sous) ; es ist daher die Verbrennung der Briketts mit schadstoffabbindendem Zusatz bei nicht zu hohen Temperatur zu empfehlen. Bei organischen Calciumverbindungen als Zusatz wäre eine solche Temperatur zu wählen, die etwa unter 10000C liegt. Bei Rostfeuerungen ist eine solche Temperaturregelung ohnehin sehr einfach und leicht durchführbar, während dies z. B. bei Staubkohlenfeuerungen fest oder gänzlich unmöglich wäre.

Nicht nur auf dem Hausbrandsektor, sondern auch in gewerblichen er industriellen Feuerungen können solche Briketts verbrannt werden, u. zw. auf Rostfeuerungen, auf Wanderrosten u. a. Auf diese Weise könnte die Schadstoffemission auf wirtschaftliche Art von vornherein unterbunden werden, denn die sehr teuren Rauchgasreinigungsanlagen für Schwefelabscheidung könnten entfallen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Briketts aus festen Brennstoffen, wie z. B. Steinkohle, Braunkohle, Koks, Müllfraktionen, brennbarem Recyclingmaterial, und gegebenenfalls Bindemittel, mit schadstoffbindendem Zusatz, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brikettiergut vor oder nach dessen Brikettierung organische Erdalkaliverbindungen, z. B. Salze von Säuren wie Stearinsäure, Harzsäuren, Naphthansäure oder Oxalsäure zugesetzt werden, wobei gegebenenfalls die Zusätze derart gewählt sind, dass die erwähnten Erdalkaliverbindungen in situ gebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumischung der organischen Erdalkaliverbindungen zum Brikettiergut in Form eines Pulvers unter 1 mm Korngrösse, dosiert und homogen vermischt, erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumischung der organischen Erdalkaliverbindung (en) zum Brikettiergut als Flüssigkeit erfolgt, d. h. in schmelzflüssiger, gelöster oder dispergierter Form.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brikettiergut zuerst mindestens eine organische Säure, wie Stearinsäure, Harzsäuren, Naphthensäure, Oxalsäure, zugemischt wird und danach mindestens eine Erdalkaliverbindung, wie z. B. ein Oxyd, Carbonat und/oder Hydroxyd zugesetzt wird, so dass sich im Brikettiergut die entsprechende (n) Erdalkaliverbindung (en) durch chemische Reaktion in fein verteilter Form bildet bzw. bilden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brikettiergut mindestens eine Erdalkaliverbindung, z. B. das Oxyd, Carbonat und/oder Hydroxyd zugemischt wird und danach mindestens eine organische Säue, so dass sich im Brikettiergut die entsprechende (n) Erdalkaliverbindung (en) durch chemische Reaktion in fein verteilter Form bildet bzw. bilden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdalkaliverbindung (en) und die organische (n) Säure (n) gleichzeitig, aber getrennt, zum Brikettiergut zugemischt werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brikettiergut ein Alkali- oder Ammoniumsalz einer organischen Säure zugemischt wird, so dass durch chemische Umsetzung mit der getrennt zugesetzten anorganischen Erdalkaliverbindung, z. B. CaO, Ca (OH) 2 und/oder CaC03, das Erdalkalisalz der organischen Säure in fein verteilter Form gebildet wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Brikett, das bereits die zugemischte anorganische Erdalkaliverbindung enthält, erst nach dem Pressvorgang mit gelöster Oxalsäure behandelt, z. B. besprüht oder getränkt wird, wodurch sich vor allem in der Aussenschicht des Briketts das praktisch unlösliche Erdalkalioxalat bildet.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass entweder eine einzige organische Erdalkaliverbindung bzw. jeweils eine einzige organische und anorganische Komponente, dem Brikettiergut zugemischt wird, oder eine Mischung aus mehreren organischen Erdalkaliverbindungen bzw. aus mehreren Komponenten.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der notwendige Gehalt der zuzumischenden bzw. im Brikettiergut entstehenden organischen Erdalkaliverbindung (en) vorher stöchiometrisch berechnet, danach entsprechend dosiert und die Dosierung gegebenenfalls auf Grund von Analysen und Messungen abgeändert wird, so dass die Schadstoffabbindung im gewünschten Ausmass tatsächlich gewährleistet wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffbriketts durch Anwendung von Druck mittels Walzen oder anderer Pressen erzeugt werden.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens eine der folgenden Anlagenteile : a) Dosiereinrichtung für die Zumischung der organischen Erdalkaliverbindung oder EMI4.1 der sie bildenden organischen Komponenten ; c) Yorratsbehälter ?. <Desc/Clms Page number 5> EMI5.1