DE102004053581B4

DE102004053581B4 - Gerät und Verfahren zur Herstellung von Festbrennstoff mit minderwertiger Kohle

Info

Publication number: DE102004053581B4
Application number: DE102004053581A
Authority: DE
Inventors: Satoru Takasago Sugita; Tetsuya Takasago Deguchi; Takuo Takasago Shigehisa; Shinichi Takasago Katsushima
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2024-11-06
Also published as: AU2004224904B2; JP4045232B2; US20050097814A1; CN1629261A; US7431744B2; CN1300285C; AU2004224904A1; JP2005139342A; DE102004053581A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs, welches die Schritte umfaßt:
teilweises oder vollständiges Abtrennen feingepulverter Kohle von gepulverter minderwertiger Kohle;
Mischen der abgetrennten minderwertigen Kohle mit einem Mischöl, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, um eine unbehandelte Aufschlämmung herzustellen;
Erhitzen der unbehandelten Aufschlämmung, um die minderwertige Kohle zu dehydrieren und die Poren der minderwertigen Kohle mit dem Mischöl zu füllen; und
Abtrennen des Festbrennstoffs von der erhitzten Aufschlämmung durch Fest-Flüssig-Separation.

Description

1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und ein Verfahren zur Herstellung von Festbrennstoff mit minderwertiger Kohle.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein allgemeines Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs mit minderwertiger Kohle wird in der ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. 7-233383 offenbart. Das in der Patentveröffentlichung offenbarte Verfahren schließt die folgende Vorgehensweise ein: Poröse Kohle wird mit einem Mischöl, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, gemischt, so daß eine Aufschlämmung hergestellt wird. Erhitzen der sich ergebenden Aufschlämmung dehydriert die poröse Kohle und füllt die Poren der porösen Kohle mit dem Mischöl. Als nächstes wird die Aufschlämmung einer Fest-Flüssig-Separation unterzogen. Minderwertige Kohle wird als poröse Kohle verwendet.
Ein Festbrennstoff, der aufgrund seiner niedrigen spontanen Verbrennbarkeit sicher transportiert und gelagert werden kann, und der ebenso einen hohen Brennwert aufweist, kann durch das Verfahren hergestellt werden, welches Dehydrierung einschließt und in der zuvor beschriebenen Patentveröffentlichung offenbart ist.
Da poröse Kohle (minderwertige Kohle) einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, erzeugt poröse Kohle einen Anstieg der Transportkosten, das heißt, eine Abnahme der Transporteffizienz in Proportion zu dem Feuchtgehalt, und weist einen niedrigen Brennwert auf. Daher wird poröse Kohle bevorzugt dehydriert. Wenn poröse Kohle jedoch durch einen allgemeinen Trocknungsprozess dehydriert wird, gibt es die Gefahr eines spontanen Verbrennungsunfalls, welcher durch Wasserstoffadsorption an aktiven Stellen hervorgerufen wird, welche in den Poren der dehydrierten porösen Kohle vorhanden sind, gefolgt durch Oxidation.
In dem zuvor beschrieben Verfahren zur Herstellung eines Feststoffbrennstoffs wird Feuchtigkeit in den Poren durch Erhitzen einer unbehandelten Aufschlämmung verdampft, welche aus poröser Kohle und einem Mischöl zusammengesetzt ist, das ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält. Zur gleichen Zeit wird die innere Oberfläche der Poren mit dem Mischöl bedeckt. Abschließend werden die Poren mit dem Mischöl gefüllt, insbesondere mit dem vorherrschenden Schweröl. Folglich wird die Adsorption von Sauerstoff auf solche aktiven Stellen in den Poren und die Oxidation unterdrückt, was die spontane Verbrennung blockiert. Darüber hinaus weist der sich ergebende Festbrennstoff einen hohen Brennwert auf, weil die poröse Kohle durch Erhitzen dehydriert und die Poren mit dem gemischten Öl gefüllt wurden. Auf diesem Wege kann ein Festbrennstoff, der aufgrund seiner niedrigen spontanen Verbrennbarkeit sicher transportiert und gelagert werden kann, und der ebenso einen hohen Brennwert aufweist, durch das Verfahren, welches Dehydrierung einschließt, hergestellt werden.
In dem Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs, welches in der zuvor beschriebenen Patentveröffentlichung offenbart wird, wird poröse Kohle (minderwertige Kohle), welche durch eine Pulverisiereinheit gepulvert wurde, als Material für die unbehandelte Aufschlämmung verwendet. Das heißt, die unbehandelte Aufschlämmung wird durch Mischen der porösen Kohle, welche mit einem Pulverisierer gepulvert wurde, und eines Mischöls, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, in einem Mischbehälter hergestellt.
Durch Erhitzen der unbehandelten Aufschlämmung werden die poröse Kohle dehydriert und die Poren der porösen Kohle mit dem Mischöl gefüllt. Diese Dehydrierung durch Erhitzen wird allgemein in einem Verdampfer durchgeführt. In dem Mischbehälter und dem Verdampfer wird der Aufschlämmungszustand durch Zirkulieren der Aufschlämmung mit einer Aufschlämmungspumpe unter Rühren aufrecht erhalten, was die Abscheidung der Kohle, hervorgerufen durch Sedimentation, verhindert.
Nachdem die poröse Kohle dehydriert und die Poren der porösen Kohle mit dem Mischöl durch Erhitzen gefüllt wurden, wird die sich ergebende erhitzte Aufschlämmung (hiernach als „dehydrierte Aufschlämmung" bezeichnet) einer Fest-Flüssig-Separation unterzogen, so daß die dehydrierte Aufschlämmung zu einem Feststoff und einer Flüssigkeit getrennt wird. Der sich ergebende Feststoff ist aus poröser Kohle, welche das gemischte Öl in seinen Poren enthält, zusammengesetzt und kann als gepulverter Festbrennstoff verwendet werden. Brikettieren des resultierenden Feststoffs stellt einen Brikett-Festbrennstoff her. Die abgetrennte Flüssigkeit, die hauptsächlich aus Öl zusammengesetzt ist, kann als Öl rezykliert und zur Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung wiederverwendet werden. Das heißt, die abgetrennte Flüssigkeit, die als rezykliertes Öl verwendet wird, wird in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung zurückgeführt.
Die Fest-Flüssig-Separation der dehydrierten Aufschlämmung wird zum Beispiel mit einer Zentrifuge durchgeführt. Die abgetrennte Flüssigkeit enthält feingepulverte Kohle, die nicht komplett von der dehydrierten Aufschlämmung abgetrennt wurde. Wenn zum Beispiel die dehydrierte Aufschlämmung der Fest-Flüssig-Separation mit einer Dekanterzentrifuge unterzogen wird, werden feine Teilchen (feingepulverte Kohle) mit einem Durchmesser von etwa 50 μm oder weniger nicht abgetrennt und verbleiben in der abgetrennten Flüssigkeit.
Eine solche abgetrennte Flüssigkeit wird in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung zurückgeführt. Daher steigt der Gehalt an feingepulverter Kohle in einem rezyklierten Öl in jedem Zyklus, wodurch die Fließfähigkeit der unbehandelten Aufschlämmung verringert wird. Folglich fährt das Verfahren nicht ungehindert fort. Wenn die unbehandelte Aufschlämmung nicht fließt, hält das Verfahren an.
Wenn die Fest-Flüssig-Separation der dehydrierten Aufschlämmung zum Beispiel mit einer Destillationseinheit durchgeführt wird, welche eine exzellente Fähigkeit für die Fest-Flüssig-Separation aufweist, enthält die abgetrennte Flüssigkeit kaum noch feingepulverte Kohle. Die Verwendung der sich ergebenden abgetrennten Flüssigkeit als rezykliertes Öl kann die Verringerung der Fließfähigkeit der unbehandelten Aufschlämmung verhindern, welche durch die Kontamination mit feingepulverter Kohle hervorgerufen wird. Eine solche Einheit jedoch weist Nachteile einer langen Zeit auf, welche für die Separation benötigt wird. Verglichen mit einer Zentrifuge ist sie aufgrund hoher Betriebskosten unökonomisch. Folglich ist eine solche Einheit schwierig anzuwenden.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Umstände abgeschlossen. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gerät und ein Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs mit minderwertiger Kohle zur Verfügung zu stellen. Das Gerät und das Verfahren sind fähig, den Gehalt von feingepulverter Kohle in einem rezyklierten Öl zu verringern, welches in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung zurückgeführt wird.
Die Lösung der Aufgabe geschieht mit den erfinderischen Merkmalen der Patentanspüche 1 und 5.
Die Erfinder haben ausführliche Studien durchgeführt, um das Ziel zu erreichen und haben die vorliegende Erfindung abgeschlossen, welche fähig ist, das Ziel zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und ein Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs mit minderwertiger Kohle. Die vorliegende Erfindung schließt ein Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs gemäß eines ersten bis vierten Anspruchs und ein Gerät zur Herstellung eines Festbrennstoffs gemäß eines fünften Anspruchs ein. Diese Ansprüche werden nachstehend im Detail beschrieben.
Das heißt, gemäß eines ersten Anspruchs der vorliegenden Erfindung schließt ein Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs die Schritte des teilweisen oder vollständigen Separierens feingepulverter Kohle von gepulverter minderwertiger Kohle; Mischen der abgetrennten minderwertigen Kohle mit einem Mischöl, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, so daß eine unbehandelte Aufschlämmung hergestellt wird; Erhitzen der unbehandelten Aufschlämmung, um die minderwertige Kohle zu dehydrieren und die Poren der minderwertigen Kohle mit dem Mischöl zu füllen; und Abtrennen des Festbrennstoffs von der erhitzten Aufschlämmung durch Fest-Flüssig-Separation ein.
Gemäß eines zweiten Anspruchs der vorliegenden Erfindung schließt ein Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs gemäß des ersten Anspruchs ferner den Schritt der Zugabe der feingepulverten Kohle, welche von der minderwertigen Kohle abgetrennt wurde, zu dem Festbrennstoff ein, welcher durch die Fest-Flüssig-Separation der erhitzten Aufschlämmung hergestellt wurde.
Gemäß eines dritten Anspruchs der vorliegenden Erfindung weist in dem Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs gemäß des ersten Anspruchs die feingepulverte Kohle, welche aus der minderwertigen Kohle abgetrennt wurde, eine mittlere Teilchengröße von 0,5 mm oder weniger auf.
Gemäß eines vierten Anspruchs der vorliegenden Erfindung wird in dem Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs gemäß des ersten Anspruchs die feingepulverte Kohle von der minderwertigen Kohle mit einem, Zyklon abgetrennt.
Gemäß eines fünften Anspruchs der vorliegenden Erfindung schließt ein Gerät zur Herstellung eines Festbrennstoffs eine Separiereinheit zum teilweisen oder vollständigen Separieren feingepulverter Kohle von gepulverter minderwertiger Kohle; eine Mischeinheit zum Mischen der minderwertigen Kohle, welche von der feingepulverten Kohle abgetrennt wurde, mit einem Mischöl, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, um eine unbehandelte Aufschlämmung herzustellen; eine Verdampfungseinheit zum Dehydrieren der unbehandelten Aufschlämmung durch Aufheizen; und eine Festflüssigsepariereinheit zum Unterziehen der dehydrierten Aufschlämmung unter eine Fest-Flüssig-Separation ein.
Gemäß eines Verfahrens zur Herstellung eines Festbrennstoffs der vorliegenden Erfindung kann der Gehalt an feingepulverter Kohle in einem rezyklierten Öl, welches in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung zurückgeführt wird, verringert werden. Ein Gerät zur Herstellung eines Festbrennstoffs der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs anwenden und den Gehalt an feingepulverter Kohle in einem rezyklierten Öl verringern, welches in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung zurückgeführt wird.
1 ist ein Verfahrensflußdiagramm der Ausführungsform 1 gemäß eines Verfahrens zur Herstellung eines Festbrennstoffs der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Verfahrensflußdiagramm der Ausführungsform 2 gemäß eines Verfahrens zur Herstellung eines Festbrennstoffs der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Verfahrensflußdiagramm einer Ausführungsform gemäß eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung eines Festbrennstoffs, welches in der ungeprüften Japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 7-233383 offenbart ist.
4 ist eine schematische Ansicht, welche eine Teilchengrößenverteilung einer gepulverten Kohle mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 mm zeigt.
5 ist eine schematische Ansicht, welche Teilchengrößenverteilungen von pulverisierter Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 1 mm und von feingepulverter Kohle mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 mm zeigt.
6 ist eine schematische Ansicht, welche eine Partikelgrößenverteilung der zurückbleibenden gepulverten Kohle nach dem Entfernen der feingepulverten Kohle mit einem Durchmesser von 0,5 mm oder weniger aus der gepulverten Kohle mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 mm zeigt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs schließt die Schritte des teilweisen oder vollständigen Separierens feingepulverter Kohle von gepulverter minderwertiger Kohle; Mischen der abgetrennten minderwertigen Kohle mit einem gemischten Öl, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, so daß eine unbehandelte Aufschlämmung hergestellt wird; Erhitzen der unbehandelten Aufschlämmung, um die minderwertige Kohle zu dehydrieren und die Poren der minderwertigen Kohle mit dem Mischöl zu füllen; und Abtrennen des Festbrennstoffs von der erhitzten Aufschlämmung durch Fest-Flüssig-Separation ein.
Die gepulverte minderwertige Kohle wird nicht auf der Grundlage wie sie ist gemischt. Nachdem die feingepulverte Kohle teilweise oder vollständig von der gepulverten minderwertigen Kohle abgetrennt wurde, wird die sich ergebende gepulverte minderwertige Kohle mit dem Mischöl gemischt.
Durch Erhitzen der unbehandelten Aufschlämmung werden die poröse Kohle dehydriert und die Poren der porösen Kohle mit dem Mischöl gefüllt. Eine Flüssigkeit (hiernach als „abgetrennte Flüssigkeit" bezeichnet), welche durch Unterziehen der sich ergebenden erhitzten Aufschlämmung (hiernach als „dehydrierte Aufschlämmung" bezeichnet) unter die Fest-Flüssig-Separation abgetrennt wurde, enthält keine feingepulverte Kohle oder enthält einen sehr kleinen Anteil an feingepulverter Kohle. Eine solche abgetrennte Flüssigkeit kann als rezykliertes Öl verwendet und in einen Schritt der Herstellung einer Aufschlämmung zurückgeführt werden.
Folglich kann gemäß eines Verfahrens zur Herstellung eines Festbrennstoffs der vorliegenden Erfindung der Gehalt der feingepulverten Kohle in dem rezyklierten Öl, welches in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung zurückgeführt wird, verringert werden. Darüber hinaus wird die Fließfähigkeit einer unbehandelten Aufschlämmung kaum durch feingepulverte Kohle in einem rezyklierten Öl verringert. Das Verfahren wird daher kaum durch eine Verringerung der Fließfähigkeit der unbehandelten Aufschlämmung angehalten.
Es ist bevorzugt, feingepulverte Kohle, welche aus der minderwertigen Kohle abgetrennt wurde, zu einem Festbrennstoff zuzufügen, welcher durch die Fest-Flüssig-Separation der erhitzten Aufschlämmung (zweiter Anspruch) hergestellt wurde. Die zugegebene feingepulverte Kohle kann den Festbrennstoff zu einer stabilen Temperatur des Festbrennstoffs kühlen. Zusätzlich weist dieses Verfahren einen Vorteil auf, daß die zugegebene feingepulverte Kohle ebenso als ein Brennstoff verwendet werden kann. Weitere Details über dieses Verfahren werden nachstehend beschrieben.
Ein Festbrennstoff, welcher durch Unterziehen der erhitzten Aufschlämmung unter eine Fest-Flüssig-Separation hergestellt wurde, weist eine Temperatur von etwa 150 °C auf und ist daher aufgrund seiner hohen Aktivität instabil. Daher wird eine Kühleinheit für den Festbrennstoff benötigt. Die Kühleinheit bringt Luftkühlung oder Wasserkühlung auf und verwendet ein Kühlmittel.
Andererseits kann Zugeben der feingepulverten Kohle, welche aus der minderwertigen Kohle abgetrennt wurde, zu dem Festbrennstoff den Festbrennstoff auf eine Temperatur (100 °C oder weniger) kühlen, bei welcher die spontane Erzeugung von Hitze durch Oxidation nicht auftritt. Daher ist die Kühleinheit nicht notwendig. Darüber hinaus kann die feingepulverte Kohle als Brennstoff verwendet werden.
Feingepulverte Kohle, welche aus minderwertiger Kohle abgetrennt wurde, weist bevorzugt eine mittlere Teilchengröße von 0,5 mm oder weniger auf (dritter Anspruch). Eine solche Separation verringert sicher den Gehalt an feingepulverter Kohle in einer abgetrennten Flüssigkeit, welche durch Unterziehen einer dehydrierten Aufschlämmung unter eine Fest-Flüssig-Separation hergestellt wurde. Als Ergebnis kann der Gehalt an feingepulverter Kohle in einem rezyklierten Öl, welches in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung zurückgeführt wird, sicher verringert werden.
Wenn feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 mm oder weniger abgetrennt wird, wird die Mehrheit der feingepulverten Kohle abgetrennt. Wenn feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 0,05 mm oder weniger abgetrennt wird, ist feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von mehr als 0,05 mm nicht Gegenstand der Separation. In diesem Fall wird die kleinste Menge an feingepulverter Kohle abgetrennt. Theoretisch ist die feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von mehr als 0,05 mm nicht in der abgetrennten feingepulverten Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 0,05 mm oder weniger eingeschlossen.
Wenn folglich feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 0,05 mm oder weniger abgetrennt wird, ist die feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von mehr als 0,05 mm in einer unbehandelten Aufschlämmung und daher in einer dehydrierten Aufschlämmung eingeschlossen. Als Ergebnis ist die feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von mehr als 0,05 mm ebenso in einer abgetrennten Flüssigkeit eingeschlossen, welche durch Unterziehen der dehydrierten Aufschlämmung unter einer Fest-Flüssig-Separation hergestellt wurde. Wenn andererseits feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 mm oder weniger abgetrennt wird, weist eine unbehandelte Aufschlämmung einen niedrigen Gehalt von feingepulverter Kohle auf, da die Mehrheit der feingepulverten Kohle abgetrennt wurde, und eine dehydrierte Aufschlämmung weist daher einen niedrigen Gehalt an feingepulverter Kohle auf. Folglich weist eine abgetrennte Flüssigkeit, welche durch Unterziehen der dehydrierten Aufschlämmung unter eine Fest-Flüssig-Separation hergestellt wurde, einen niedrigen Gehalt an feingepulverter Kohle auf. Als Ergebnis kann der Gehalt an feingepulverter Kohle in einem rezyklierten Öl, welches in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung zurückgeführt wird, verringert werden.
Angesichts der Verringerung des Gehalts an feingepulverter Kohle in einem rezyklierten Öl, wird feingepulverte Kohle mit einer mittlere Teilchengröße von 0,5 mm oder weniger bevorzugt abgetrennt. In diesem Fall jedoch wird eine Menge des Festbrennstoffs, welcher durch Unterziehen einer dehydrierten Aufschlämmung unter eine Fest-Flüssig-Separation hergestellt wurde, verringert. In Anbetracht dieses Punktes wird feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 mm oder weniger bevorzugt abgetrennt.
Feingepulverte Kohle in einer gepulverten minderwertigen Kohle kann mit Vorrichtungen wie einem Trockenklassifizierer oder einem Feuchtklassifizierer abgetrennt werden, ist aber nicht auf diese verschiedenen Vorrichtungen begrenzt. Die Trockenlassifizierer schließen zum Beispiel Siebmaschinen, Gravitationsklassifizierer, Zentrifugalklassifizierer und Trägheitsklassifizierer ein. Die Feuchtklassifizierer schließen zum Beispiel Absetzklassifizierer, hydraulische Klassifizierer, mechanische Klassifizierer und Zentrifugalklassifizierer ein. Ein Beispiel des Zentrifugalklassifizierers unter den Trockenklassifizierern ist ein Zyklonklassifizierer. Dieser Zyklonklassifizierer kann feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 mm oder weniger abtrennen (vierter Anspruch).
Die Fest-Flüssig-Separation der dehydrierten Aufschlämmung kann mit verschiedenen Vorrichtungen wie Zentrifugen, Auspreßanlagen, Absetzern und Filtern durchgeführt werden, ist aber auf diese verschiedenen Vorrichtungen nicht begrenzt. Eine abgetrennte Flüssigkeit, welche durch Unterziehen der dehydrierten Aufschlämmung unter eine Fest-Flüssig-Separation mit einer solchen Vorrichtung hergestellt wurde, weist einen niedrigen Gehalt an feingepulverter Kohle auf. Als Ergebnis kann der Gehalt an feingepulverter Kohle in einem rezyklierten Öl, welches in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung zurückgeführt wird, verringert werden. Eine Einheit, zum Beispiel eine Destillationseinheit mit einer exzellenten Fähigkeit für die Fest-Flüssig-Separation weist Nachteile einer langen Zeit auf, welche für die Fest-Flüssig-Separation benötigt wird. Verglichen mit einer Zentrifuge ist sie aufgrund ihrer hohen Betriebskosten nicht ökonomisch. Eine solche Einheit ist unangemessen, weil eine solche Einheit den Wert der vorliegenden Erfindung erniedrigt.
Der Ausdruck „minderwertige Kohle" bedeutet Kohle, welche einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist und welche bevorzugt dehydriert wird. Beispiele von solcher minderwertiger Kohle schließen Lignit und Subbitumenkohle ein, aber sind nicht auf diese begrenzt. Das Lignit schließt zum Beispiel Viktorianischen Lignit, North Dakota Lignit und Berga Lignit ein. Die Subbitumenkohle schließt zum Beispiel West Banko Kohle und Binungan Kohle ein.
Der Ausdruck „feingepulverte Kohle" bedeutet gepulverte Kohle, die eine mittlere Teilchengröße von 1 mm oder weniger aufweist. Die mittlere Teilchengröße der feingepulverten Kohle wird mit einem Standartsieb gemäß des Japanischen Industriestandards (JIS) Z-8801 (1976) durch ein Siebverfahren gemäß JIS R-6002 (1978) gemessen.
Der Ausdruck „Schweröl" bedeutet eine schwere Fraktion zum Beispiel eines Rückstandsöls, das im wesentlichen keinen Dampfdruck hat, zum Beispiel 400 °C, oder Öl, welches die schwere Fraktion enthält.
1 und 2 zeigen die Ausführungsformen 1 und 2 der Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt eine herkömmliche Ausführungsform eines bekannten Verfahrens zur Herstellung eines Festbrennstoffs, wie es in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 7-233383 offenbart ist.
In der herkömmlichen Ausführungsform, welche in 3 gezeigt wird, wird minderwertige Kohle in einer Pulverisiereinheit gepulvert und mit einem gemischten Öl gemischt, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, um eine unbehandelte Aufschlämmung herzustellen. Diese sich ergebende Aufschlämmung wird in einer Vorheizeinheit vorgeheizt und in einer Verdampfungseinheit erhitzt, um eine dehydrierte Aufschlämmung herzustellen. Zur gleichen Zeit werden die Poren der minderwertigen Kohle mit dem gemischten Öl gefüllt. Die sich ergebende dehydrierte Aufschlämmung wird einer Fest-Flüssig-Separation sowohl in einer Festflüssigsepariereinheit als auch in einer abschließenden Trocknungseinheit unterzogen, was zu einem Feststoff und einer Flüssigkeit führt. Die sich ergebende Flüssigkeit wird als rezykliertes Öl verwendet und in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung zurückgeführt. Der sich ergebende Feststoff wird in einer Kühleinheit gekühlt, was zu einem gepulverten Festbrennstoff führt. Alternativ wird, nach dem Kühlen in der Kühleinheit, der sich ergebende Feststoff in einer Brikettiereinheit brikettiert, so daß ein Brikett-Festbrennstoff hergestellt wird.
In Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 1, wird minderwertige Kohle in einer Pulverisiereinheit pulverisiert und dann feingepulverte Kohle in einer Separiereinheit abgetrennt und entfernt. Die sich ergebende minderwertige Kohle, in welcher die feingepulverte Kohle entfernt wurde, wird mit einem Mischöl gemischt, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, um eine unbehandelte Aufschlämmung herzustellen. Das folgende Verfahren wird in der gleichen Art und Weise wie in der in 3 gezeigte herkömmlichen Ausführungsform durchgeführt.
In Ausführungsform 2, wie in 2 gezeigt, wird ein Verfahren wie in Ausführungsform 1, gezeigt in 1, durchgeführt. Die feingepulverte Kohle aber, welche in einer Separiereinheit aus minderwertiger Kohle abgetrennt wurde, wird mit einem Feststoff in einer Misch- und Kühleinheit gemischt gemischt, welcher durch Unterziehen einer dehydrierten Aufschlämmung unter eine Fest-Flüssig-Separation hergestellt wurde. Das heißt, der Feststoff wird durch die Zugabe der feingepulverten Kohle in der Misch- und Kühleinheit gekühlt, was zu einem Festbrennstoff führt. Alternativ wird, nach dem Kühlen in der Kühleinheit, der sich ergebende Feststoff mit einer Brikettiereinheit brikettiert, so daß ein Brikett-Festbrennstoff hergestellt wird.
4 zeigt die Teilchengrößenverteilung der gepulverten Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 1 mm. Wenn feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 mm von der gepulverten Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 1 mm abgetrennt (entfernt) wird, wird die Teilchengrößenverteilung der feingepulverten Kohle, welche zu entfernen ist, durch das vollständig schraffierte Areal in 5 dargestellt. 6 zeigt die Teilchengrößenverteilung der sich ergebenden gepulverten Kohle, in welcher die feingepulverte Kohle entfernt wurde.
Eine abgetrennte Flüssigkeit enthält feingepulverte Kohle, selbst wenn die feingepulverte Kohle vollständig von einer pulverisierten minderwertigen Kohle entfernt wurde. Dies hat den Grund, daß feingepulverte Kohle beim Mischen einer minderwertigen Kohle mit einem Mischöl und/oder in der Fest-Flüssig-Separation neuerlich gebildet wird. Die feingepulverte Kohle, die neuerlich gebildet wurde, wird anfänglich nicht in die separierte Flüssigkeit bewegt, aber viel der neuerlich gebildeten feingepulverten Kohle ist in einen abgetrennten Feststoff wie einem Kuchen vorhanden.
Das Entfernen feingepulverter Kohle aus einer gepulverten minderwertigen Kohle vermindert den Gehalt von feingepulverter Kohle in einer abgetrennten Flüssigkeit. Wie zum Beispiel in Tabelle 1 gezeigt, wenn feingepulverte Kohle nicht entfernt wird, steigert das Zurückführen der abgetrennten Flüssigkeit, welche als ein rezykliertes Öl verwendet wird, in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung den Gehalt an feingepulverter Kohle mit einer Teilchengröße von 50 μm oder weniger in dem rezyklierten Öl in jedem Zyklus. Wenn andererseits, wie zum Beispiel in Tabelle 2 gezeigt, feingepulverte Kohle entfernt wird, wird der Gehalt an feingepulverter Kohle mit einer Teilchengröße von 50 μm oder weniger in dem rezyklierten Öl nicht angehoben und bei einem niedrigen Niveau aufrecht erhalten, selbst wenn der Zyklus wiederholt wird.
Um die Wirkung des Entfernens eingepulverter Kohle zu erreichen, in anderen Worten, um die Verringerung der Fließfähigkeit einer Aufschlämmung aufgrund feingepulverter Kohle zu verhindern, wird zum Beispiel mindestens 90 Gew.-% der feingepulverten Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 mm oder weniger bevorzugt entfernt. In diesem Fall wird die Wirkung bei einem hohen Niveau erreicht.
Wie vorstehend beschrieben schließt ein Gerät zur Herstellung eines Festbrennstoffs eine Separiereinheit zum teilweisen oder vollständigen Separieren feingepulverter Kohle von gepulverter minderwertiger Kohle; eine Mischeinheit zum Mischen der minderwertigen Kohle, welche von der feingepulverten Kohle abgetrennt wurde, mit einem Mischöl, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, um eine unbehandelte Aufschlämmung herzustellen; eine Verdampfungseinheit zum Dehydrieren der unbehandelten Aufschlämmung durch Aufheizen; und eine Fest-Flüssig-Separiereinheit zum Unterziehen der dehydrierten Aufschlämmung unter Fest-Flüssig-Separation ein (fünfter Aspekt). Das Gerät zur Herstellung eines Festbrennstoffs der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs anwenden und den Gehalt an feingepulverter Kohle in einem rezyklierten Öl verringern, welches in einen Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung zurückgeführt wird. 1 und 2 zeigen zum Beispiel die Ausführungsformen des Geräts.
Beispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann im Bereich der vorliegenden Erfindung modifiziert werden. Die Modifikationen sind technisch in den Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
Beispiel 1
Binungan Block 7 (hiernach als „Binungan Kohle" bezeichnet), welche in Indonesien hergestellt wird, wurde als minderwertige Kohle verwendet und mit einem Hammerbrecher gepulvert, um eine gepulverte Kohle mit einer maximalen Partikelgröße von 1 mm oder weniger und mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 0,5 mm herzustellen.
Als nächstes wurde feingepulverte Kohle mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 0,1 mm oder weniger von der gepulverten minderwertigen Kohle mit einem Zyklon abgetrennt. Die abgetrennte feingepulverte Kohle betrug etwa 10 Masseprozent (Gewichtsprozent) der gepulverten minderwertigen Kohle.
Die abgetrennte minderwertige Kohle wurde mit einem Mischöl, welches Kerosin und Asphalt enthielt, gemischt, um eine Aufschlämmung herzustellen. Das Kerosin wirkte als Lösungsmittelöl und der Asphalt wirkte als Schweröl. Das Mischöl wies einen Asphaltgehalt von 0,5 Gewichtsprozent (Masseprozent) auf. Das Gewichtsverhältnis des Mischöls zu der minderwertigen Kohle war 1,7 auf der Grundlage des Gewichts der getrockneten minderwertigen Kohle. Da die verwendete minderwertige Kohle Feuchtigkeit enthält, wurde das reduzierte Gewicht der minderwertigen Kohle, wenn sie getrocknet war, für die Berechnung des Gewichtsverhältnisses verwendet. Das heißt, das Gewichtsverhältnis von (Mischöl)/(getrocknete minderwertige Kohle) war 1,7.
Die sich ergebende Aufschlämmung wurde in einer Verdampfereinheit erhitzt, um die minderwertige Kohle zu dehydrieren. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Poren der minderwertigen Kohle mit einem Mischöl gefüllt, welches Kerosin und Asphalt enthielt.
Die dehydrierte Aufschlämmung wurde einer Fest-Flüssig-Separation mit einer Dekanterzentrifuge (entsprechend der Festflüssigsepariereinheit in 1) mit einer Zentrifugalkraft von 2000 G unterzogen. Als Ergebnis wurde ein Kuchen, welcher in der Form von dem Mischöl enthaltenden Schlamm war, und eine abgetrennte Flüssigkeit hergestellt.
Die abgetrennte Flüssigkeit kann als rezykliertes Öl verwendet werden, welches in einem Schritt der Herstellung einer unbehandelten Aufschlämmung verwendet wird. Der Kuchen kann als Festbrennstoff nach Entfernen des Lösungsmittelöls mit einem Dampfrohrtrockner (entsprechend der abschließenden Trocknungseinheit in 1) verwendet werden.
Vergleichsbeispiel 1
Ein Verfahren wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt, aber ohne die Separation der feingepulverten Kohle.
Die abgetrennte Flüssigkeit kann als ein rezykliertes Öl verwendet werden, welches in einem Schritt zur Herstellung einer Aufschlämmung verwendet wird. Ein Kuchen kann als Festbrennstoff nach Entfernen des Lösungsmittelöls mit einem Dampfrohrtrockner verwendet werden. Der Gehalt der feingepulverten Kohle in der abgetrennten Flüssigkeit war etwa 5 Masseprozent.
In Beispiel 1 wurde gefunden, daß das rezyklierte Öl (abgetrennte Flüssigkeit) einen niedrigen Gehalt an feingepulverter Kohle enthielt, das heißt, der Gehalt an feingepulverter Kohle in dem rezyklierten Öl kann signifikant, verglichen mit dem in Vergleichsbeispiel 1, verringert werden.
Beispiel 2
Die feingepulverte Kohle, welche eine mittlere Teilchengröße von 0,1 mm oder weniger aufwies und in Beispiel 1 abgetrennt wurde, wurde zu dem Feststoff (gepulverter Festbrennstoff) zugegeben, welcher eine Temperatur von 150 °C aufwies, und durch Unterziehen der dehydrierten Aufschlämmung und der Fest-Flüssig-Separation in Beispiel 1 hergestellt wurde. Die Zugabemenge der feingepulverten Kohle war neun mal (Gewichtsverhältnis) die Menge des gepulverten Festbrennstoffs. Obwohl die verwendete feingepulverte Kohle Feuchtigkeit enthält, wurde die Menge von feingepulverter Kohle, die getrocknet worden war, für die Berechnung des Gewichtsverhältnisses verwendet. Das heißt, die Menge der getrockneten feingepulverten Kohle war neun mal (Gewichtsverhältnis) die Menge des gepulverten Festbrennstoffs.
Die Zugabe der feingepulverten Kohle zu dem gepulverten Festbrennstoff erzeugt Dampf. Der erzeugte Dampf kann an die Stelle von Stickstoffgas gesetzt werden.
Als Ergebnis wurde der Feststoff (gepulverter Festbrennstoff) von 150 °C auf 100 °C gekühlt. Dieser Feststoff wies eine thermische Stabilität bis 100 °C auf.
Tabelle 1
Gehalt an feingepulverter Kohle mit einer Teilchengröße von 50 μm oder weniger in dem Verfahren ohne Separierschritt.

(Einheit: Gew.-% auf der Grundlage der getrockneten feingepulverten Kohle)

Tabelle 2
Gehalt an feingepulverter Kohle mit einer Teilchengröße von 50 μm oder weniger in dem Verfahren mit Separierschritt.

(Einheit: Gew.-% auf der Grundlage der getrockneten feingepulverten Kohle)

In den zuvor beschriebenen Beispielen und Vergleichsbeispielen wurde Binungan Kohle als minderwertige Kohle verwendet. Wenn andere minderwertige Kohle verwendet wurde, zeigten die Ergebnisse abweichende absolute Werte, wiesen aber die gleiche Tendenz wie die zuvor beschriebenen Ergebnisse auf.
Ein Mischöl, welches Kerosin und Asphalt enthielt, wurde als Öl verwendet, das mit der minderwertigen Kohle gemischt wurde. Wenn anderes Mischöl verwendet wurde, vorausgesetzt, daß das Öl ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthielt, zeigten die Ergebnisse abweichende absolute Werte, wiesen aber die gleiche Tendenz wie die zuvor beschriebenen Ergebnisse auf.
Fest-Flüssig-Separation der dehydrierten Aufschlämmung wurde mit einer Dekanterzentrifuge bei einer Zentrifugalkraft von 2000 G durchgeführt. Wenn andere Separatoren verwendet wurden, zeigten die Ergebnisse abweichende absolute Werte, aber wiesen die gleiche Tendenz wie die zuvor beschriebenen Ergebnisse auf.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs schließt die Schritte des teilweisen oder vollständigen Separierens feingepulverter Kohle von pulverisierter minderwertiger Kohle; Mischen der separierten minderwertigen Kohle mit einem gemischten Öl, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, um eine unbehandelte Aufschlämmung herzustellen; Heizen der unbehandelten Aufschlämmung um die minderwertige Kohle zu dehydrieren und die Poren der minderwertigen Kohle mit dem Mischöl zu füllen; und Separieren des Festbrennstoffs von der erhitzten Aufschlämmung durch Fest-Flüssig-Separation ein. Das Herstellungsverfahren schließt ferner den Schritt der Zugabe der feingepulverten Kohle ein, welche von der minderwertigen Kohle abgetrennt wurde, zu dem Festbrennstoff, welcher durch die Fest-Flüssig-Separation der erhitzten Aufschlämmung hergestellt wurde. Die feingepulverte Kohle, welche von der minderwertigen Kohle abgetrennt wurde, wies eine mittlere Teilchengröße von 0,5 mm oder weniger auf. Ein Gerät für das Herstellungsverfahren wird ebenso offenbart.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs, welches die Schritte umfaßt: teilweises oder vollständiges Abtrennen feingepulverter Kohle von gepulverter minderwertiger Kohle; Mischen der abgetrennten minderwertigen Kohle mit einem Mischöl, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, um eine unbehandelte Aufschlämmung herzustellen; Erhitzen der unbehandelten Aufschlämmung, um die minderwertige Kohle zu dehydrieren und die Poren der minderwertigen Kohle mit dem Mischöl zu füllen; und Abtrennen des Festbrennstoffs von der erhitzten Aufschlämmung durch Fest-Flüssig-Separation.
Das Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs nach Anspruch 1, welches ferner den Schritt umfaßt: Zugabe der feingepulverten Kohle, welche von der minderwertigen Kohle abgetrennt wurde, zu dem Festbrennstoff, welcher durch die Fest-Flüssig-Separation der erhitzten Aufschlämmung hergestellt wurde.
Das Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs nach Anspruch 1, wobei die feingepulverte Kohle, welche aus der minderwertigen Kohle abgetrennt wurde, eine mittlere Teilchengröße von 0,5 mm oder weniger aufweist.
Das Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs gemäß Anspruch 1, wobei die feingepulverte Kohle von der minderwertigen Kohle mit einem Zyklon abgetrennt wird.
Gerät zur Herstellung eines Festbrennstoffs, welches umfaßt: eine Separiereinheit zum teilweisen oder vollständigen Abtrennen feingepulverter Kohle von gepulverter minderwertiger Kohle; eine Mischeinheit zum Mischen der minderwertigen Kohle, welche von der feingepulverten Kohle abgetrennt wurde, mit einem gemischten Öl, welches ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl enthält, um eine unbehandelte Aufschlämmung herzustellen; eine Verdampfungseinheit zum Dehydrieren der unbehandelten Aufschlämmung durch Erhitzen; und eine Fest-Flüssig-Separiereinheit zum Unterziehen der dehydrierten Aufschlämmung unter Fest-Flüssig-Separation.