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Verfahren zum Behandeln von Torf durch Erhitzen zwecks Verkohlung auf nassem Wege.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Torf durch Erhitzen zwecks Verkohlung auf nassem Wege, um ohne Vergasung eine solche Veränderung des nassen Torfes herbeizuführen, dass das Wasser leichter aus der Masse entfernbar wird.
Beim Nassverkohlen wurden bisher gewöhnlich sich drehende Rohrteile verwendet, um das Abscheuern der Wandungen bzw. jene Bewegung hervorzubringen, die nötig ist, um das sich als Folge der fortschreitenden Nassverkohlung ergebende Zusammenbacken und Verstopfen zu vermeiden. Die Anordnung der rotierenden'Teile ist jedoch die Ursache für eine bedeutende Erhöhung der Betriebskosten, da die Teile der Abnutzung unterliegen und ersetzt werden müssen ; sie bildet überdies in den ursprünglichen Anlagekosten der Einrichtung einen bedeutenden Faktor, so dass bereits verschiedene Vorschläge zur Beseitigung dieses Nachteiles gemacht wurden.
Es hat sich nun gezeigt, dass die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn man, anstatt rotierende Kratzer oder andere Vorrichtungen in den Rohrteilen oder in Verbindung mit denselben anzuordnen, ein einfaches Durchtreiben der Masse durch feststehende Rohre anwendet, wobei der der Nassverkohlung zu unterwerfende Torfbrei durch die Vorrichtung beim Verkohlen mit solcher Geschwindigkeit hindurchgetrieben wird, dass Verstopfen und andere Übelstände vermieden werden.
Bei den Versuchen in dieser Richtung trat jedoch wieder die Neigung zu einer nur ungenügenden Freigabe des Wassers auf, die augenscheinlich von der im Material mit beschränkter
Geschwindigkeit fortschreitenden chemischen Veränderung abhängt, was sich bei langsamen Durchgang der Masse durch den Apparat nicht fühlbar machte. Es ergab sich demnach, dass das Material durch einen längeren Zeitraum auf der bestimmten Maximaltemperatur erhalten werden muss, bevor es durch Wärmeabgabe an eine frische Materialmenge abgekühlt wird, wobei die Länge dieses Zeitraumes von den gewählten Arbeitsbedingungen und der Beschaffenheit des Torfmaterials abhängt und bei erhöhter Temperatur geringer wird.
Der Eintritt der ge- wünschen Änderung kann an der Leichtigkeit der Trennung der festen Teile vom Wasser unter Druck und dadurch beurteilt werden, dass ein zusammenhängender Kuchen von verhältnis- mässig geringem Wassergehalt zurückbleibt, ohne dass das nachteilige Verstopfen der Presstücher eintritt.
Die vorliegende Erfindung besteht demnach in einem Verfahren zum Verkohlen von Torf auf nassem Wege in stationären, rohrförmigen Wärmeaustauschvorrichtungen, bei dem der Torf unter Erhitzen durch lange Rohre mit einer solchen Geschwindigkeit hindurchgetrieben wird, dass er sich nicht absetzen kann, wobei er nach Erhitzung auf die festgesetzte Höchsttemperatur auf dieser durch einen Zeitraum von etwa 20 Minuten erhalten wird, bevor eine Abkühlung durch Wärmeabgabe an frisch zugeführten Torf erfolgt.
Die Zeichnung stellt schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens dar.
Die Vorrichtung besteht aus einer Anzahl konzentrisch ineinander gesteckter Rohre von beispielsweise 9 cm innerem und 10 ein äusserem bzw. 13 cm innerem Durchmesser und einer Gesamtlänge von 2I0 bis 300 m. Diese Rohre sind zu fünf einander parallelen Reihen vereinigt.
Durch die äusseren Rohre a und b der beiden ersten Reihen wird eine Heizflüssigkeit, z. B. das Abwasser der Filterpresse der Brikettierungsanlage, geleitet, welche bei c eingeführt wird, zunächst das Rohr a, dann den Krümmer d und schliesslich das Rohr b in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung durchzieht und endlich durch das Rohr e abgeführt wird. Der zu verkohlende Rohtorf tritt durch das innere Rohr f ein und bewegt sich in einer der Heizflüssigkeit entgegengesetzten Richtung, so dass er die in dieser Flüssigkeit enthaltene Wärmemenge nach und nach aufnimmt.
Nachdem er das Umkehrstück g passiert hat, tritt er in das zu dem Rohre a konzentrische innere Rohr it ein und nimmt hier noch weitere Wärme der Flüssigkeit auf, so dass seine Temperatur sich stufenweise fortschreitend erhöht und schliesslich annähernd gleich der Anfangstemperatur der Wärmeflüssigkeit wird.
Der so vorgewärmte Torf wird nun durch einen Krümmer i nach dem inneren Rohr geführt, in welchem er weiter erwärmt wird, jedoch in diesem Falle durch den Torf, welcher bereits nassverkohlt ist und sich in dem äusseren Rohre k in entgegengesetzter Richtung bewegt. Da der Rohtorf, der durch das Rohr i strömt, von dem verkohlten Torf, dessen Temperatur nach der Eintrittsstelle in das Heizrohrsystem hin zunimmt, umgeben ist, so muss eine Wärmeausstrahlung von dem heissen Torf nach aussen verhütet werden. Zu diesem Zwecke ist die Anordnung so getroffen, dass das kältere Rohmaterial nach dem Passieren des Rohres j durch ein Umkehrstück m in das äussere Rohr n der vierten Rohrreihe geleitet wird.
In dem inneren Rohre o
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dieser Reihe bewegt sich der heisse verkohlte Torf, der durch den Krümmer p in das äussere Rohr k der dritten Reihe eintritt ; das in dem äusseren Rohren befindliche kältere Material bildet in dieser Weise eine Isolationsschicht, die den Wärmeverlust des verkohlten Materials verringert.
Beim Verlassen des Rohres n tritt das Rohmaterial in das innere Rohr q der letzten Reihe ein und geht dann in umgekehrter Bewegungsrichtung durch das äussere Rohr r. In dieser letzten Rohrreihe wird die äussere Wärme, welche dazu erfolderlich ist, um das Material auf die vorherbestimmte maximale Temperatur zu bringen, zugeführt, und zwar in dem dargestellten Aus- führungsbeispiel mit Hilfe eines Dampfmantels s, dem Dampf mit einer Spannung von ungefähr 13 Atm. zugeführt wird. Dieser Dampf kann z. B., dem Abdampf einer Hochdruckdampfmaschine, die die Betriebskraft für die Brikettierungsanlage liefert, entnommen und nach Verlassen des Dampfmantels, eventuell auch noch nach anderweitiger Verwendung, der Dampfkesselanlage zwecks Lieferung des Speisewassers wieder zugeführt werden.
Durch die Anordnung des kälteren Materials im inneren Rohr q wird der Vorteil erreicht, dass die Wände des Dampfmantels sich in direkter Berührung mit dem Material befinden, welches auf die höchste Temperatur gebracht werden soll.
Das Material, dessen Temperatur nunmehr die erforderliche Höhe erreicht hat, verlässt das Rohr r und tritt durch eine Leitung t in einen geschlossenen Behälter u ein, welcher mit umlaufenden Rührarmen w und zwischen diesen feststehend angeordneten Scheidewänden v versehen ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Materials wird durch diese Einrichtung wesentlich verringert, so dass das Material zum Passieren des Behälters u beispielsweise ungefähr 20 Minuten braucht, bevor es in die Leitung x und von dort zu dem inneren Rohr o der Wärmeaustauschvorrichtung gelangt. Die Geschwindigkeit kann selbstverständlich auch wesentlich grösser oder geringer sein als oben angegeben wurde.
In der Praxis können selbstverständlich auch mehrere der beschriebenen Heizelemente samt den Behältern zur Aufnahme des verkohlten Torfes angewendet werden, wobei die Heizflüssigkeit, welche die Vorwärmung des Rohtorfes besorgt, den Vorwärmestufen der verschiedenen Heizelemente durch die gleiche Leitung zugeführt werden kann. Ferner können die Wärmeaustauschheizrohre für Torf und Torf getrennt von den übrigen Rohren der Verkohlungselemente in Gruppen miteinander vereinigt werden. Der heisse Torf kann von sämtlichen Elementen in ein gemeinsames Rührgefäss gefördert, es kann aber auch für jedes Element ein besonderer Behälter zur Aufnahme des verkohlten Torfes vorgesehen werden, wobei diese Behälter den Torf nach einer gemeinsamen Leitung abgeben können, von welcher er auf die einzelnen Wärmeaustauschheizelerriente verteilt wird.
Diese letzteren können wieder, ebenso wie die Vorrichtungen zur Zuführung der äusseren Wärme, in einer oder mehreren Gruppen vereinigt sein.
Bei Versuchen, die bei Vorrichtungen mit feststehenden Heizrohrleitungen mit einer fein mazerierten Probetorfmasse mit einem Wassergehalt von ungefähr 94 v. H. gemacht wurden, hat sich als ausreichende Durchflussgeschwindigkeit 0'3 bis ungefähr 0'9 m pro Sekunde ergeben.
Ferner wurde gefunden, dass die Wärmeübertragung pro Flächeneinheit von Torf zu Torf und vom Dampf zum Torf mit einer Steigerung der Geschwindigkeit rasch zunimmt ; bei einer Geschwindigkeit von ungefähr o' pro Sekunde war ein Dampfmantel von rund 30 m Länge am geeignetsten. Die Länge des Wärmeaustauschheizrohrelementes für zu verkohlenden und verkohlten Torf ändert sich mit der Geschwindigkeit, der Wärmemenge, welche zu übertragen ist, und mit der Differenz in den Temperaturen zwischen den wärmeaustauschenden Flächen.
Beispielsweise war bei einer Geschwindigkeit von o'yg pro Sekunde eine Rohrlänge von rund 300 m in der zweiten Stufe erforderlich, wozu noch die Länge des Dampfmantels kommt, und zwar bei einer Temperaturdifferenz von ungefähr 400 C an den Heizflächen. Selbstverständlich kann die Länge der Rohrleitungen geändert werden, um den augenblicklich vorherrschenden Wärmeübertragungsverhältnissen bzw. der erforderlichen Wärmemenge zu entsprechen.
Die erfòrderliche äussere Wärmemenge kann der Vorrichtung auch durch direktes Einleiten von Dampf in das Material zugeführt werden. Alsdann kann der Dampfmantel s entfallen und der Dampf kann in den Behälter u eingeführt werden, so zwar, dass er sich in möglichst vollkommener und wirksamer Weise in dem Material verteilt. Diesem Umstande trägt die Anordnung der Arme w und der Zwischenwände v in dem Behälter u bereits Rechnung ; um die Wirkung des Dampfes jedoch zu erhöhen, kann derselbe an verschiedenen Stellen in den Behälter'u eingeführt werden.
Der Druck, mit welchem die Torfmasse in den Apparat der oben angegebenen Abmessungen eingeführt werden muss, um ihr die erforderliche Geschwindigkeit zu erteilen, wurde bei einer Versuchsmasse von 93'5 v. H. Wassergehalt in einem besonderen Fall mit 65 Atm. ermittelt.
Zur Erzielung einer wirksamen Wärmeübertragung und einer wirtschaftlichen Arbeitsweise der ganzen Anlage ist es von Wichtigkeit, die durch den Apparat fliessende Masse in ständiger Bewegung zu erhalten. Während das rasche Durchströmen allein die notwendige Bewegungsenergie liefert, um ein Festsetzen des Torfes an den Wänden zu verhindern, hat sich doch bei
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den Versuchen das Bestreben des Torfes zur Schichtenbildung herausgestellt. Um diese zu vermeiden, können gelochte Zwischenwände, z. B. ein Diaphragma mit einer grossen zentralen Öffnung, im Weg des Materialstromes vorgesehen werden, die in geeigneten Abständen voneinander angeordnet werden und in dem Material die Bildung von Wirbeln hervorrufen.
Um ein Festsetzen des Torfmaterials in den von diesen Wänden gebildeten Ecken zu verhüten, ist es zweckmässig, dieselben mit konischen Einlaufflächen zu versehen. Zudem können ausser den Zwischenwänden auch noch schraubenartig wirkende Vorrichtungen zu dem gleichen Zwecke angeordnet werden. Ein anderes Mittel zur Erreichung des nämlichen Erfolges besteht darin, den Rohren bzw. Teilen derselben eine geeignet gekrümmte Form zu geben. Sind in gewissen Abständen Umkehrstücke vorgesehen, welche den Torfstrom vom Umfang der Rohre nach dem Innern derselben und umgekehrt leiten, so wird bei jedem Wechsel der Strömungsrichtung. eine genügende Bewegung des Materials erzielt. Schliesslich kann auch die Strömungsbewegung des Torfes, zeitweilig ausgesetzt und dadurch der oben angeführte Übelstand beseitigt werden.
Ein wichtiger Vorteil, der sich aus der in der Zeichnung dargestellten Anordnung ergibt, bei welcher der in die Vorrichtung eintretende und ebenso der dieselbe verlassende Torf abwechselnd über den Umfang und durch das Innere der einzelnen Rohre geführt wird, besteht in der Möglichkeit, die Vorrichtung so auszugestalten, dass die rohe Torfmasse zum grössten Teil durch die inneren Rohre des Heizsystems geleitet wird, was eine Verminderung des zum Durchtreiben des Torfes erforderlichen Druckes zur Folge hat, da der rohe Torf von verhältnismässig hoher Zähigkeit dann die Teile des Rohrsystems passiert, an welchen das Verhältnis der Oberfläche der Wand zu der Querschnittsfläche am geringsten ist.