DD211458A3 - Verfahren zur herstellung von spezialbriketts - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung fester, feuchtigkeitsarmer Spezialbriketts aus Braunkohle als Ausgangsprodukt fuer die Herstellung von Stueckkoksen. Das Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Spezialbriketts als Einsatzgut fuer die Produktion stueckigen Kokses. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur schonenden Entwaesserung von Braunkohlenspezialbriketts zu entwickeln, wobei die Schrumpfungsprozesse weitgehend vor der eigentlichen Verkokung stattfinden. Erfindungsgemaess werden auf herkoemmliche Weise hergestellte Pyrolysebriketts mit Feuchtegehalten ueber 21 Masse-% durch eine Sattdampfbehandlung bei Temperaturen von mindestens 220 Grad C auf Restwassergehalte unter 10 Masse-% entfeuchtet und nachfolgend mit Heissgasen bis auf einen Restwassergehalt von nahe 0% entwaessert.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahreη zur Herstellung von Spezialbriketts

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung fester, feuchtigkeitsarmer Spezialbriketts aus Braunkohle (vornehmlich V/eiohbraunkohle) als ausgangsprodukt für die Herstellung von Stückkoksen

Charakteristick der bekannten technischen lösungen

Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von hochwertigen Eoksen aus Braunkohlen setzen wegen deren fehlenden BackverraögenSund den während der Entgasung ablaufenden Schrmapfvorgangen als Ausgangsprodukt den Einsatz von brikettiertem Liaterial mit speziellen Qualitätsparaaetern voraus. Diese sind:

- hoIDOgenes, feinkörniges Strukturgefüge,

- hohe Peststoffaggregation ¹In allen luikrobereichen des Brikettverbandes,

- isasiiaal erreichbare Brikettfestigkeit,

- möglichst geringer \?euchtegehalt und evtl. reduzierter Gehalt an flüchtigen Bestandteilen.

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Diese Anforderungen sind notwendig, ura ein hohes und möglichst masseschwundkonformes Schrumpfverhalten des Brikettverbandes in jeder Phase des Entgasungsprozesses als Voraussetzung für die Ausbildung eines stabilen Koksverbandes zu erzielen. Bekannt'zur Herstellung von Spezialbriketts als Ausgangsprodukt für die Erzeugung von hochwertigen Koksen sind folgende Verfahren:

- Einsatz von Feinkombriketts mit unteroptimalem Wassergehalt,

- Heißbrikettierung,

- Verwendung von Brikettier- und Verkokungshilfsmitteln, Brikettierung in einer Dampfatmosphäre,

- Baßaufschlußmahlung der Rohkohle, Trocknung, Brikettierung in einer Dampfatmosphäre,

- Trockenfeinmahlung der Bohkohle, Vorgranulierung, Brikettierung in einer Dampfatmosphäre·

Den bekannten Verfahren liegt als gemeinsames charakteristisches Merkmal eine Aufmahlung der Braunkohle zu möglichst hoher Feinheit zugrunde. Das bekannte und großtechnisch erprobte BHT-Verfahren beruht beispielsweise auf der Herstellung von Peinkornbriketts (Δα = 1/0 mm) mit unteroptimalein Brikettierfeuchtegehalt ( co ~ 11 fa).

Bei der Heißbrikettierung wird die auf 0 % Feuchtegehalt' getrocknete, feingemahlene Braunkohle im Temperaturbereich von 200 bis 300 ⁰O verpreßt. Die Plastifizierung der feuchtefreien Braunkohle durch Anwendung erhöhter Preßtemperaturen ist das Grundprinzip dieses Verfahrens. Ss entstehen wasserfreie und zum Teil vorentgaste Briketts mit sehr hoher Pyrolysestandfestigkeit.

Durch Zugabe von Brikettier- und Verkokungshilfsmitteln, wie z. B. Sulfitablauge, entstehen feste Braunkohlenbriketts mit hohem Stückkoksbildungsvermögen, wenn eine intensive Vermischung gewährleistet wird und die Brikettierung bei hohen

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Preßdrücken in einer Dampfatmosphäre erfolgt· Dabei erfüllt der artverwandte Hilfsstoff eine Doppelfunktion· Er begünstigt einerseits die Entstehung intensiver Bindungskräfte im Brikett und andererseits die Ausbildung stabiler Koksbrücken in der Phase der Pyrolyse, wobei die maßgeblichen chemisch-physikalischen Wirkprinzipien noch nicht vollständig aufgeklärt s ind .

Die vorgeschlagenen Verfahren der Haßaufschlußmahlung und Yorgranulierung von Trockenkohlenstaub sind durch eine "besonders intensive Zerkleinerung charakterisiert, die als Aufschlußmahlung zu bezeichnen ist, weil durch gezieltes Auslösen von rnechano-chemischen Reaktionen ein chemisch gewandeltes Eohleprodukt. mit weitgehend neuen physikalischen Eigenschaften entsteht« Aus Gründen der Preßtechnik und der Brikettqualität ist eine Vorverdichtung des Mahlgutes erforderlich· Im Falle der Jfaßaufschlußmahlung wird die Vorverdichtung durch die notwendige Trocknung des feuchten Mahlgutes erreicht· Bei der Trockenmahlung wird eine mechanische Vorverdichtung unter geringem Preßdruck durchgeführt·

Abgesehen von der Heißbrikettierung sind die bekannten Verfahren weiterhin durch das Vorpressen von feuchter Kohlesubstanz gekennzeichnet. Es ist jeweils ein Mindestfeuchtegehalt des Preßgutes einzuhalten, weil die feuchtigkeit eine wichtige Plastifizierungsfunktion hat und außerdem maßgeblich verantwortlich für das Wirksamwerden von intensiven Bindungspotentialen ist· Andererseits ist die Feuchtigkeit der Spezialbriketts ein äußerst schädlicher Faktor hinsichtlich der Pyrolysefestigkeit, da der entstehende Dampfdruck zu Beginn des Pyrolyseprozesses das Preßlingsgefüge auflockert· Die üblichen FeuchtegehaIte um 10 % stellen also' Eompromißwerte dar, die aus der Minimierung des Brikettfeuchtegehaltes einerseits und aus dem notwendigen Streben nach höchstmöglicher Brikettfe-'stigkeit andererseits resultieren. Eine nachträgliche Brikettentwässerung durch Verdampfungs- oder Verdunstungstrocknung ist wegen der gleichzeitig ablaufenden ungleichmäßigen Schrumpfung mit einem als unzulässig zu betrachtenden Festigkeitsverlust verbunden.

Die beschriebenen Verfahren der Heißbrikettierung, Eaßaufschlußmahlung, Vorgranulierung und die Verwendung von Brikettier- und Verkokungshilfsmitteln haben sich wegen des bislang zu hohen Aufwand/lTutzen-Verhältnisses noch nicht in die Praxis eingeführt.

Zur nachträglichen Entwässerung von Pyrolysebriketts unter Schonung des Brikettgefüges und gleichzeitiger Alterung der üohlesubstanz ist ein Verfahren veröffentlicht, das auf dein Prinzip der Druckdämpfung beruht· Die mit optimalen Brikettierfeuchtegehalten von 19 bis 21 E-% hergestellten Briketts werden gesättigtem Wasserdampf von 150 bis 200 ⁰C ausgesetzt und damit auf Sestwassergehalte von ca. 10 bis 15 M-# getrocknet. Die hiermit erzielte Steigerung ist begrenzt, weil das Gefüge der Pyrolysebriketts unter den angegebenen Verfahrensbedingungen gegenüber dem Ausgangsbrikett doch in gewissem Grade aufgelockert wird. Diese Erscheinung wurde nach der vorliegenden Beschreibung und nach eigenen Untersuchungen nehen dem generellen Druckfestigkeitsabfall auch an sichtbaren Hissen im Brikettgefüge erkennbar. Eine Realisierung des an sich aussichtsreichen Prinzips der Druckdämpfung ist daher bisher in o. g. Zusammenhang nicht bekannt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Spezialbriketts aus Weichbraunkohle, die als Ausgangsprodukt für die Produktion stückigen Kokses eingesetzt werden.

Darlegung.des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die während der Pyrolyse unkontrolliert ablaufenden und damit strukturschädigenden Schrumpfprozesse vorab und unter schonenden Bedingungen durchzuführen und den Zeuchtagehalt der Braunkohlenspeζial-

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briketts so herabsusenken, daß unter gleichzeitiger Festigkeit szunahme eine hohe Pyrolysestandfestigkeit erreicht wird, die den Anforderungen an einen Heizkoks bzw· metallurgischen Koks .genügt.

Es wurde gefunden, daß anstelle der bisher bei Einsatz der Druckdämpfung von Pyrolysebriketts beobachteten mechanischdestruktiven Erscheinungen eine Stabilisierung des Brikettgefüges eintritt, wenn das Einsatzbrikett mit einem brikettiertechnisch überoptimalen Wassergehalt von über 21 M-% eingesetzt wird. Durch Einstellung von Dämpfungstemperaturen von mindestens 220 ⁰C bei gleichzeitiger Beachtung eines schonenden Aufheiz- und Entspannungsregimes sind weiterhin erfindungsgemäß Sestwassergehalte von unter 10 M-% einzuhalten. Erfindungsgemäß können Sattdampf, Heißwasser oder ein Dampf/Gas-Gemisch entsprechender Parameter als Dämpfungsmedien verwendet werden.

Bei thermischer Behandlung unter derartigen Bedingungen verläuft die Schrumpfung gleichmäßig in allen Gefügezonen mit ausreichender Intensität, so daß mit der Peststoffaggregation eine Zunahme der Preßlingsfestigkeit eintritt. Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensparameter wird eine effektive Entbindung des für die Schrumpfung maßgeblichen zwischenmiceIlaren Wassers (Lyosorptionswasser) und damit ein maximales Verhältnis von Brikettfestigkeit zu Brikettfeuchtigkeit erreicht.

Unter Anwendung von Dämpfungsdrücken von mindestens 2 3IiPa (vorzugsweise über 2,5 ICPa) ist bereits bei ITorma!briketts (Wassergehalt über 21 KHo, Ad = 6/0 mm) eine beachtliche Entfeuchtung (Wassergehalt < 10 M-<&) und Festigkeitszunahme zu verzeichnen. Diese entfeuchteten Uormalbriketts ergeben unter den Bedingungen der bekannten BET-Verkokung bereits Stückkokse mit Festigkeiten, die den Einsatz als Heizkoks zulassen. Bei Zerkleinerung' der Brikettierkohie auf eine Körnung von ß, d = 1/0 mm, jedoch vorzugsweise auf Δ d = 0,5/0 mm, Anwendung von Preßdrücken über 140 15Pa und Ve rpres sung mit druck-

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dämpfungsspezifischen optimalen Peuchtegehalten von über 21 M-# erreichen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Stückkokse die Qualität von Hüttenkoksen.

Heben dem niedrigen Feuchtegehalt und der erhöhten festigkeit haben die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Braunkohlenbriketts die Eigenschaft, sich ohne Pestigkeitsverlust bis auf Peuchtewerte von 0 $ nach dem Prinzip der Verdampfungs- und Verdunstungstrocknung weiter entwässern zu lassen. Da durch die Druckdämpfung unter den erfindungsgemäßen Parametern der überwiegende Teil des Lyosorptionswassers entbunden wird, sind nach diesem Prozeß auch die entquellungsbedingten Schrumpfungsvorgänge weitestgehend abgeschlossen. Das restliche, in dem vorwiegend starren Porensystem verbleibende Wasser läßt sich nun ohne GefügeSchädigungen durch eine anschließende Verdampfungs- oder Verdunstungstrocknung entfernen.

Zur Hestentwässerung der druckgedämpften Briketts können beliebige Heißgase (wie Heißluft, Rauchgas usw.) verwendet werden. Die Eigenschaften der nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Braunkohlenbriketts sind von ausschlaggebender Bedeutung für deren hohe Pyrolysestandfestigkeit. Sie ermöglichen zugleich die Herstellung von wasserfreien und somit heizwertgesteigerten Braunkohlenpreßlingen aus Hormalbriketts, die unmittelbar für Heiszwecke genutzt werden können.

Heben der Erhöhung der Koksqualität wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Spezialpyrolysebriketts die Leistungsfähigkeit des Verkokungsverfahrens beträchtlich gesteigert, weil auf die schonende Brikettvortrockniing weitgehend verzichtet werden kann. Im günstigen Pail kann die dem Koksofen vorgeschaltete Verfahrensstufe der Briketttrocknung völlig wegfallen und die Resttrocknung der Pyrolysebriketts unter Ausnutzung der fühlbaren rzärme des Koksofengases im Rahmen des Pyrolyseprozesses durchgeführt werden. Es wurde außerdem gefunden, daß das erfindungsgemäße Verfahren gekoppelt mit den bereits oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Pyrolysespezialbriketts angewandt werden kann. Auf diese Weise kann sowohl eine weitere Qualitätssteigerung der Stückkokse als auch eine weitere Leistungssteigerung des Verkokungsverfahrens er-

^ =4 4. / w w W 7 zielt werden.

Die Ergebnisse der Verkokung sind qualitativ auch auf die Schwelung übertragbar. Daraus resultiert die Möglichkeit, neben den flüssigen Schwelprodukten auch einen stückigen Schwelkoks aus Weichbraunkohle zu erzeugen·

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an drei Ausführungsbeispielen erläutert werden:

1. Yerkokungswürdige Weichbraunkohle wird auf eine Körnung von Zi d = 0,5/0 mm zerkleinert, an der luft bis auf den druckdämpfungsspezifisch-optimalen Peuchtegehalt von 24 M-$ getrocknet und unter Anwendung eines Preßdruckes von 140 MPa verpreßt. Die Briketts werden bei einem Druck von 2,5 IiIPa entsprechend einer Sattdampftemperatur von 223 ⁰G "bis zur vollständigen Durchwärmung druckgedämpft und anschließend schonend über einen Mindestzeitraum von 10 Minuten entspannt. Die so gewonnenen Pyrolysespezialbriketts besitzen einen verminderten Peuchtegehalt von 7 ll-%> und eine erhöhte Druckfestigkeit. Sie werden bei einer Pyrolyseendtemperatur von 1000 ⁰O verkokt. Es. entsteht ein für den metallurgischen Einsatz qualitätsgerechter stückiger Koks·

2. Zerkleinerte und luftgetrocknete Braunkohle,entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1,wird mit einem bekannten Brikettier- und Verkokungshilfsmittel (Sulfitablauge) im optimalen Mengenverhältnis in bekannter Weise intensiv tormischt, analog dem Ausführungsbeispiel 1 verpreßt, druckgedärapft und verkokt. Es entstehen metallurgische Stückkokse mit sehr hoher festigkeit.

3. Brikettierkohle mit einer Körnung von ad = 6/0 mm zur Herstellung von ITormalbriketts wird, entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1, getrocknet, verprei3t und dnickgedämpft. Die Briketts werden bis auf 0 % Feuchtegehalt durch 120 ⁰C heißes Rauchgas nachgetrocknet· Ss entsteht ein festigkeits- und heizwertgesteigertes Braunkohlenbrikett·

Claims (5)

η ?7 fs λ ft/ H H H Erfindungsanspruch

1.' Yerfahren zur Herstellung von Spezialbriketts aus Braunkohle, insbesondere aus Weichbraunkohle, als Ausgangsprodukt für die Herstellung stückiger Kokse, dadurch gekennzeichnet, daß Pyrolysebriketts mit brikettiertechnisch überoptimalen Feuchtegehalten über 21 M-% auf herkömmliche Weise durch Zerkleinern, Trocknen und Yerpressen hergestellt werden und anschließend durch eine Sattdampfbehandlung bei Temperaturen von mindestens 220 ⁰C auf Restwassergehalte . unter 10 U~% entfeuchtet werden.

2, Yerfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolysebriketts in bekannter Weise mit Brikettier- bzw. Yerkokungshilfsmitteln oder unter Anwendung der Prozesse liaßaufschlußmahlung und Yorgranulierung hergestellt werden.

3« Yerfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckgedämpften Pyrolysebriketts nachfolgend mit Heißgasen (z« B, Heißluft oder Hauchgas) bis auf einen Restwassergehalt von nahe 0 % entwässert werden.

4. Yerfahren nach den Punkten 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,, daß die liachtrocknung der druckgedämpften Pyrolysebriketts unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Koksofengases unmittelbar im Rahmen des Pyrolyse-

. prozesses durchgeführt wird.

5. Yerfahren nach den Punkten 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle Sattdampf auch Heißwasser oder ein Dampf/Gas-Gemisch eingesetzt werden kann«