Verfahren zum Brikettieren einer feinkörnigen, nicht erweichenden Substanz Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brikettieren einer feinkörnigen, nicht er weichenden Substanz, bei welchem man eine feinkörnige, beim Erhitzen erweichende Sub stanz mit einer solchen Menge der feinkörni gen, nicht erweichenden Substanz vermischt, deren Temperatur über der Erweichungs- temperatur der erweichenden Substanz liegt, da.ss das nach Vermischen und Wärmeaus tausch resultierende Gemisch mindestens die Erweichungstemperatur der erweichenden Substanz aufweist,
und wobei das erhaltene Gemisch nachher verpresst wird.
Bekanntlich werden bestimmte Kohle sorten, z. B. Fettkohlenfein, durch Erwär mung erweicht. Ein körniges Gemisch aus dieser Kohle und aus den nicht. erweichenden Substanzen, z. B. Koksgrus, Magerkohlen- fein, feinen Erzteilen, Mineralien oder aus einem Gemisch dieser Stoffe (im weiteren als nichterweichende Substanz bezeichnet), kann bei erhöhter Temperatur ohne Zusatz von Bindemitteln, wie Pech oder Teer, zu Bri ketts gepresst werden.
In der niederländischen Patentschrift Nr. 46387 ist bereits darauf hingewiesen wor den, dass bei einer derartigen Herstellungs weise folgende Voraussetzungen erfüllt werden müssen 1. Das Gemisch ist schnell auf eine zwi schen 350 und 500 <B>C</B> liegende Temperatur zu bringen, die durch die Erweichungstempera- tur der angewandten Fettkohle bedingt ist.
2. Das Gemisch ist in solcher Weise zu er hitzen, dass sämtliche Kohleteilchen zu glei cher Zeit die gewünschte Endtemperatur er reichen; eine örtliche Überhitzung ist zu ver meiden. 3. Die einzelnen Bestandteile dürfen beim Erwärmen des Gemisches nur ganz locker zusammengefügt sein.
Um obenstehenden Anforderungen zu genügen, hat man bei dem Verfahren nach der niederländischen Patentschrift Nr. 46 387 zum Erwärmen des zu brikettierenden Ge misches ein nahezu waagrecht angeordnetes Ofenrohr benutzt, das drehbar in einem zylindrischen Raum angebracht worden war, wobei die Heizgase durch den spaltförmigen Raum zwischen dem Ofenrohr und der Zy linderwand strömen. Es hat sich jedoch her ausgestellt, dass hinsichtlich derErwärmungs- geschwindigkeit und der zu vermeidenden Überhitzung die obigen Bedingungen sich weniger gut verwirklichen lassen, wodurch öfters ein unerwünschtes Zusammenkleben des Gemisches auftritt.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren soll eine äusserst schnelle Erwärmung des Gemisches erzielt und eine örtliche Über hitzung völlig vermieden werden. Ferner soll die Zersetzung der in den erweichenden Sub- stanzen vorhandenen Stoffe vermieden wer den.
Das erfindungsgemässe Brikettierverfah- ren zeichnet sich dadurch aus, dass die er weichende und die nicht erweichende Sub stanz an verschiedenen Stellen einem Träger gasstrom derart zugeführt werden, dass nach dem Vermischen der Komponenten eine Dispersion erhalten wird, die weniger als 300 g Feststoff pro Liter Trägergas enthält.
Bei diesem Verfahren erreichen die zu erweichenden Teilchen ihre Maximalerwei chung erst ausserhalb einer Misch- und Heiz- einrichtung, welcher die zu behandelnden erweichenden und nicht erweichenden Sub stanzen zugeleitet werden.
In den Fig. 1-4 sind schematisch einige Vorrichtungen zur Durchführung des Ver fahrens dargestellt.
Mit 1 ist eine Leitung bezeichnet, welche gemäss Fig. 1 einerends mit einer Verbren nungseinrichtung 4 und andernends mit einer Trenneinrichtung 2, z. B. einem Staubzyklon, in Verbindung steht. Der Trenneinrichtung ist eine Brikettpresse 3, z. B. eine Strang-, Walzen- oder Ringwalzenpresse, angeschlos sen. Mit 5 und 6 sind an die Leitung 1 an geschlossene Bunker bezeichnet, in welchen die zu erweichenden Teilchen und die rieht erweichende Substanz Aufnahme finden. In der Verbrennungseinrichtung 4 wird ein Trä gergas erzeugt, welches durch die Leitung 1 strömt.
Diesem Trägergas werden dann die zu erweichenden Teilchen sowie die nicht erweichende Substanz beigefügt.
Das durch die Leitung 1 strömende Trä gergas kann durch Verbrennung eines Reiz gases mit Luft in der mit 4 bezeichneten Verbrennungseinrichtung erzeugt werden. Auch kann der Leitung 1 ein Trägergas von normaler Temperatur zugeführt werden, aber in diesem Falle ist die nicht erweichende Sub stanz, die der Leitung 1 zugeführt wird, sehr stark zu erwärmen.
Nach der Ausführungsform in Fig. 1 wird in der Verbrennungseinrichtung 4 Gas mit Luft verbrannt, wobei die anfallenden sehr heissen Verbrennungsgase von z. B, 900 C der Leitung 1 zugeführt erden, welche sehr gut isoliert ist. Der Bunker 5 ist z. B. mit Koksgrus gefüllt ; von diesem Bunker aus fliesst regelmässig und ununterbrochen ein Strom Grusteilchen in die Leitung 1. Diese Teilchen werden vom Trägergas mitgerissen, wobei sie bis etwa 550 C erwärmt werden. Aus dem Bunker 6, der z. B. mit Fettkohlen fein (Temperatur der Maximalerweichung z.
B. 420 C) gefüllt ist, fliesst gleichmässig und ununterbrochen Fettkohlenfein in die Lei tung 1, und zwar in solchen Mengen, dass das gesamte, aus Koksgrus und Fettkohlenfein bestehende Gemisch, das an der untern Seite des Staubzyklons 2 heraustritt, etwa 70-80 ,ö Koksgrus und 20-30% Fettkohlenfein ent hält.
Nach Eintritt des Fettkohlenfeins in die Leitung findet in dem Trägergasstrom eine sehr schnelle und eingehende Mischung mit den heissen Koksgrusteilchen statt, \wobei zugleich die Wärme der heissen Koksgrus- teilchen und des Trägergases auf die Fett kohlenfeinpartikeln übertragen wird.
Infolge der sehr schnellen Mischung und der kurzen Behandlungszeit wird erreicht, dass das aus dem Staubzyklon 2 abgelassene Gemisch zwar eine homogene Zusammensetzung aufweist, die Temperatur der Fettkohlenfeinpartikeln aber niedriger ist als die der Koksgrusteil- chen. Dadurch wird vermieden, dass die in der Leitung und dein Staubzyklon befind liche Substanz zusammenklebt; es wird ein völlig loses Gemisch nach der Presse abge führt.
Der vollständige Wärmeaustausch zwischen den Koksteilchen und den Fett kohlenfeinteilchen findet. erst ausserhalb des Staubzyklons vor der Pressbehandlung oder während derselben statt, wobei dann die grösste Erweichung bei diesen Fettkohlen- feinteilchen auftritt.
In der Ausführungsform nach Fig. 2 wird ein nicht oxydierendes Gas, z. B. CO. oder N.., von normaler Temperatur als Trägergas in die Leitung 1 geführt.
Von einer Wirbel- schichteinrichtung 8 aus fliesst nicht erwei chende Substanz in die Leitung 1 und aus dem Bunker 6 wird Fettkohlenfein der Lei tung 1 zugeführt. Bei dieser Ausführungsform wird die Er wärmung der nicht erweichenden Substanz in der Wirbelsehichteinriehtung 8 durch geführt, in welcher ein Teil der nicht er weichenden Substanz verbrannt und der nicht verbrannte zur gewünschten Tempera tur gebrachte Teil in die Leitung 1 abgeführt wird.
In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist wiederum eine Verbrennungseinrichtung 4, eine Leitung 1 und eine Trenneinrichtung 2 vorgesehen. Aus dem Bunker 5 fliesst ein Cxeinisch von nicht erweichender Substanz und Fettkohlenfein in die Leitung 1, durch die das heisse Trägergas strömt, wobei in dieser Leitung das Gemisch bis etwa 20 C unter der gewünschten Endtemperatur, d. h. der Temperatur bei der das Fettkohlenfein stark zu erweichen anfängt, erwärmt wird.
Nahe am Ende der Leitung 1 wird von einer Wirbelschichteinrichtung 10 aus soviel heisse, nicht erweichende Substanz in den Gasstrom dosiert, dass nach erfolgter Mischung und voll ständigem Wärmeaustausch das zu briket tierende Gemisch wieder gerade diejenige Temperatur annimmt, bei der sich die ge wünschte Erweichung des Fettkohlenfeins einstellt.
In der Ausführungsform nach Fig. 4 wird der Leitung 1 Rauchgas von normaler Tem peratur zugeführt. Die zur Zufuhr in die Lei tung 1 bestimmte heisse, nicht erweichende Substanz wird in den Wirbelschichteinrich- tungen 8 und 10 zu der erforderlichen Tem peratur erwärmt und anschliessend in das Rauchgas suspendiert, während aus einem zwischen den Wirbelschichteinrichtungen an geordneten Bunker 6 Fettkohlenfein in die Leitung 1 gefördert wird.
Aus der Wirbel schichteinrichtung 8 und dem Bunker 6 werden je Zeiteinheit so viel Gewichtsteile nicht erweichende Substanz und Fettkohlen fein abgelassen, dass sich in der Leitung 1 ein Gemisch bildet, das annähernd die Zu sammensetzung des verlangten zu briket tierenden Gemisches und eine Temperatur von etwa 20' C unter der Maximalerwei- chungstemperatur des Fettkohlenfeins auf- weist.
Aus der Wirbelschichteinrichtung 10 wird der Leitung 1 dann eine solche Menge nicht erweichender Substanz einer so hohen Temperatur zugeleitet, dass das gesamte Gemisch wieder genau die gewünschte Zu sammensetzung und nach völliger Wärme übertragung auch die notwendige Tempera tur aufweist, bei welcher das Gemisch sich bei einem mässigen Pressdruck von z. B. 300-500 kg/cm2 zu Briketts pressen lässt.
Die Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 weisen gegenüber den Ausführungs formen nach den Fig. 1 und 2 den Vorteil auf, dass man den Temperaturverlauf der zu er weichenden Substanzen als Funktion der Zeit regeln kann. Ferner wird bei diesen Ausführungen die Temperaturspanne, in der die Erweichung der Substanzen auftritt, sehr schnell durchlaufen, so dass nahezu ohne irgendwelche Zersetzung ein hoher Er weichungsgrad erzielt wird.
Um einheisses, loses, aus Fettkohlenfein und nicht erweichende Substanz bestehendes Gemisch kontinuierlich aus der Mischein richtung abführen zu können, darf der För- derweg, welcher vom Fettkohlenfein und nicht erweichender Substanz zusammen als eine dünne Dispersion zurückgelegt wird, einen bestimmten, durch die Brennstoff partikeln und deren Geschwindigkeit be dingten Wert nicht überschreiten, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Temperatur des Fettkohlenfeins niedriger sein muss als die Temperatur, bei welcher es an die Wand zu kleben anfängt.
Die Temperatur des Inert- stoffes muss diejenige des Fettkohlenfeins übersteigen. Der Weg, welcher von der nicht erweichenden Substanz und Fettkohlenfein zusammen zurückgelegt wird, beträgt in den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 die Summe der Länge des Leitungsabschnit tes a in der Leitung 1 und die Länge der Strecke b, die die Teilchen in der Trennvor richtung 2 zurücklegen.
Unter einer dünnen Dispersion wird eine Dispersion verstanden, die weniger als 300 g Feststoff/Liter Trägergas, vorzugsweise 50 g Feststoff/Liter oder gar eine geringere Fest- stoffmenge enthält. Um eine schnelle Mi schung zwischen der zu erweichenden Sub stanz und der nicht erweichenden Substanz in dem Strom des Trägergases zu bewirken, wird vorzugsweise eine 10 m/sek. über steigende Gasgeschwindigkeit gewählt, ins besondere eine Geschwindigkeit von etwa 20 m/sek.
Um einen Eindruck von der zulässigen Grösse von a + b zu vermitteln, ist in einer Tabelle die Abhängigkeit zwischen <I>a</I> -f- <I>b</I> einerseits und dem Korndurchmesser und der Geschwindigkeit der Teilchen anderseits dar- gestellt, wobei vorausgesetzt wird, dass das zu brikettierende Gemisch 70 Gewichtsteile nicht erweichende Substanz und 30 Gewichts teile Fettkohlenfein enthält, und das Fett kohlenfein bei beendetem Wärmeaustausch eine Endtemperatur von 400 C erreicht, während die nicht erweichende Substanz, deren Temperatur die des Fettkohlenfeins übersteigt,
dieses Fettkohlenfein beim Trans port durch den Leitungsabschnitt a und die Trennvorrichtung 2 von Raumtemperatur bis zu 380' C erwärmt.
EMI0004.0014
Korndurch- <SEP> Die <SEP> zum <SEP> Erwärmen <SEP> a <SEP> -I- <SEP> b <SEP> = <SEP> Gesamttransportlänge <SEP> des <SEP> Gemisches,
<tb> messer <SEP> des <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 380 C <SEP> er- <SEP> bis <SEP> das <SEP> Fettkohlenfein <SEP> auf <SEP> 380 C <SEP> erhitzt <SEP> ist, <SEP> bei
<tb> Fettkohlen- <SEP> forderliche <SEP> Zeit <SEP> untenstehender <SEP> Teilchengeschwindigkeit <SEP> in <SEP> m/sek.
<tb> feins <SEP> in <SEP> mm <SEP> in <SEP> Sek.
<tb> 10 <SEP> m/sek. <SEP> 15 <SEP> in/sek. <SEP> 20 <SEP> m/sek.
<SEP> 25 <SEP> m/sek.
<tb> 0,05 <SEP> 0,07 <SEP> 0,7 <SEP> m <SEP> 1 <SEP> ni <SEP> 1,4 <SEP> m <SEP> <B>1,8m</B>
<tb> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 1 <SEP> m <SEP> 1,5 <SEP> m <SEP> _? <SEP> m <SEP> <B>2,5m</B>
<tb> 0,2 <SEP> 0,4 <SEP> 4 <SEP> m <SEP> 6 <SEP> in <SEP> 8 <SEP> m <SEP> 10 <SEP> m
<tb> 0,3 <SEP> 0,7 <SEP> 7 <SEP> m <SEP> 10,5 <SEP> in <SEP> 14 <SEP> in <SEP> 17,5 <SEP> m Aus dieser Tabelle geht hervor, dass je gröber die Fettkohlenfeinteilchen sind, um so mehr Zeit zur Erwärmung der Teilchen erforderlich ist, und um so länger die Strecke, die zum gemeinschaftlichen Transport des heissen Inertstoffes und des zu erwärmenden Fettkohlenfeins angesetzt werden darf,
wobei diese Strecke eine gewisse kritische Länge nicht überschreiten darf, weil dann die Fett kohlenfeinteilchen während der Aufenthalts dauer in der Mischeinrichtung zu heiss werden und zu stark zu erweichen beginnen. Die Transportlänge muss jedoch so gross sein, dass eine eingehende Mischung zwischen nicht er weichender Substanz und Fettkohlenfein zustande kommt. Bei den in der Tabelle dar gestellten Transportlängen ist dies fast immer der Fall.
Bei der Ausführung nach den Fig. 3 und 4 wird zur Vermeidung von Überhitzung des Fettkohlenfeins am besten die Dosierung der heissen nicht erweichenden Substanz von der Erwärmungseinrichtung 10 aus dicht vor oder gegebenenfalls in der Trenneinrichtung :.2 vorgenommen.
Bei diesen Ausführungs formen ist das Fettkohlenfein bereits mit dem grössten Teil der erforderlichen Menge nicht erweichender Substanz gemischt, wobei zugleich eine beträchtliche Wärmeüber tragung stattgefunden hat, die das Fett kohlenfein auf eine Temperatur bringt, die etwa 10 bis 20 C niedriger ist als die Maxi- malerweichungstemper atur. Eine weitere Er wärmung des Fettkohlenfeins zu der ge wünschten Endtemperatur durch heisse nicht erweichende Substanz hat ausserhalb der eigentlichen Mischeinrichtung zu erfolgen, so dass die verhältnismässig geringe Menge heisse nicht erweichender Substanz,
deren Tempe ratur die Erweichungstemperatur des Fett- kohlenfeins übersteigt, möglichst spät dem Fettkohlenfein und nicht erweichenden Sub- stanz-Gemisch von dem Behälter 10 aus zugeleitet werden muss.
Beispiel Mit Hilfe einer Vorrichtung, wie sie Fig. 1 zeigt, wird der Verbrennungskammer 4 stünd lich 6 Nm3 Heizgas (4000 kcal/Nm3), 40 Nm3 Luft und 9 Nm3 N2 zugeleitet, wodurch in die Leitung 1, deren Durchmesser 50,8 mm und deren Länge 4 m beträgt, Verbrennungsgase mit einer Temperatur von 845' C hinein strömen. Der Bunker 5 enthält ein Gemisch von nicht erweichender Substanz, das aus 40 % Koksgrus und 60 % Magerkohlenfein be steht.
Der Korndurchmesser der nicht er weichenden Substanz ist geringer als 1,5 mm, wobei 64 Gewichtsprozent einen Durch messer von 0,10-0,85 mm aufweist. Vom Bunker 5 werden über eine Dosiereinrichtung in die Leitung 1 45 kg/st. nicht erweichende Substanz zugeführt. Aus dem Bunker 6 wird der Leitung 1 15kg Fettkohlenfeinpro Stunde gleichfalls über eine Dosiereinrichtung zu geleitet. Die Temperatur, bei der das Fett kohlenfein zu erweichen anfängt, beträgt 350 C.
Die mit einem Gieseler Plastometer bestimmte Maximalerweichungstemperatur ist 420 C, der Korndurchmesser des Fett- kohlenfeins ist geringer als 1,5 mm, wobei 75 Gewichtsprozente einen Durchmesser von 0,10-0, 85 mm aufweisen. Zum Reinhalten der Dosiereinrichtung wird ein dünner Stick stoffstrom von 2,5-3 Nm3jst. gegen die untere Wand der Dosiereinrichtung angeblasen. Der sich am Ende der Leitung 1 befindende Staub zyklon hat als grössten Durchmesser 150 mm.
Der Abstand a beträgt 100 mm. Oben aus dem Zyklon wird ein Gas mit einer Tempera tur von 430' C abgelassen, während die an der Wand der Ablassöffnung gemessene Tem peratur 425 C beträgt. Unten aus dem Zyklon wird ein loses Brikettiergemisch abgelassen, dessen Temperatur etwa 420 C beträgt und das mit einem Pressdruck von 400 kg/cm2 zu Briketts gepresst wird. Die Briketts sind von ausgezeichneter Qualität und kommen in heiz- technischer Hinsicht dem Anthrazit gleich.
In der beschriebenen Weise wurde er möglicht, mangelhaft erweichende Kohle, wie Esskohle, zufriedenstellend erweichen zu lassen und aus einem Gemisch von nicht er- weichender Substanz und z. B. 20-40% Ess- kohle Briketts von guter Beschaffenheit zu pressen.