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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines brikettierten festen Brennstoffs unter Verwendung von poröser Kohle, wie z. B. Braunkohle, als Ausgangsmaterial.
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Stand der Technik
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Bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung eines festen Brennstoffs unter Verwendung von poröser Kohle, wie z. B. Braunkohle, als Ausgangsmaterial, ist das in dem Patentdokument 1 beschriebene Herstellungsverfahren herkömmlich bekannt. Das in dem Patentdokument 1 beschriebene Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs ist durch Mischen eines Mischöls, das eine Schwerölkomponente und eine Lösungsmittelölkomponente umfasst, mit einer porösen Kohle, so dass eine Ausgangsmaterialaufschlämmung erhalten wird, Erwärmen der Aufschlämmung zum Entwässern der porösen Kohle und zum Imprägnieren der Poren der porösen Kohle mit dem Mischöl, das die Schwerölkomponente und die Lösungsmittelölkomponente umfasst, und dann Fest-Flüssig-Trennen und Trocknen der Aufschlämmung gekennzeichnet.
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In dem Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs, das im Patentdokument 1 beschrieben ist, wird Feuchtigkeit in den Poren der porösen Kohle durch Erwärmen der Ausgangsmaterialaufschlämmung (d. h., des Gemischs aus dem Mischöl, das eine Schwerölkomponente und eine Lösungsmittelölkomponente umfasst, mit der porösen Kohle) verdampft. Gleichzeitig wird das Innere der Poren mit dem Mischöl, das die Schwerölkomponente umfasst, bedeckt. Schließlich werden die Poren mit dem Mischöl, insbesondere bevorzugt mit der Schwerölkomponente, gefüllt. Folglich werden eine Adsorption von Sauerstoff an aktiven Stellen in den Poren und eine Oxidation unterdrückt und somit wird eine spontane Verbrennung der porösen Kohle unterdrückt. Ferner wird die Schwerölkomponente durch das Erwärmen in die Poren eingebracht, was zu einer Zunahme des Brennwerts der porösen Kohle führt. Somit ist es gemäß dem im Patentdokument 1 beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs möglich, einen festen Brennstoff mit einem niedrigen Feuchtigkeitsgehalt, einer geringen spontanen Verbrennbarkeit und einem erhöhten Brennwert zu erhalten.
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Da jedoch in dem im Patentdokument 1 beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs die modifizierte Kohle (fester Brennstoff), nachdem sie dem Trocknungsschritt unterzogen worden ist, in Pulverform vorliegt, tritt ein Problem bezüglich deren Transport auf. Insbesondere kann die Verwendung der modifizierten Kohle in Pulverform zu einer Erhöhung der Transportkosten führen und sie kann eine Staubverschmutzung aufgrund der niedrigen Schüttdichte, eines Austretens während des Transports und eines Flugstaubverlusts verursachen. Folglich ist es erwünscht, die modifizierte Kohle in Pulverform unter Verwendung einer Brikettiermaschine zu brikettieren. Bei diesem Verfahren kann die modifizierte Kohle in Pulverform nicht brikettiert werden, solange sie nicht unter einem hohen Druck steht. Daher bestand ein Problem darin, die Brikettierkosten zu senken. Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn die Festigkeit von Briketts nicht hoch genug ist, die Briketts während der Handhabung leicht pulverisiert werden bzw. zerfallen.
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Als Technik zum Brikettieren einer modifizierten Kohle in Pulverform ist z. B. das im Patentdokument 2 beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Brikettkohle herkömmlich bekannt. In dem im Patentdokument 2 beschriebenen Herstellungsverfahren wird Stärke einer Kohle in Pulverform zugesetzt, ein Mischen wird durchgeführt und das resultierende Gemisch wird unter Druck brikettiert. D. h., in diesem Verfahren wird Stärke als Bindemittel verwendet.
Patentdokument 1:
Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 7-233383 Patentdokument 2:
Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003-64377 -
Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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In dem im Patentdokument 2 beschriebenen Brikettierverfahren, bei dem Stärke als Bindemittel verwendet wird, ist es jedoch erforderlich, Stärke mindestens in einer Menge von mehreren Prozent einer Kohle in Pulverform zuzusetzen, und ein solches Zusetzen von Stärke in einer Menge von mehreren Prozent ist im Hinblick auf die Brikettierkosten nicht praxisbezogen.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter den vorstehend beschriebenen Umständen gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines brikettierten festen Brennstoffs bereitzustellen, das die Brikettierkosten senken kann, während die Festigkeit des brikettierten Produkts aufrechterhalten wird.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Als Ergebnis sorgfältiger Untersuchungen zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme haben die vorliegenden Erfinder gefunden, dass es durch Einstellen des Feuchtigkeitsgehalts einer modifizierten Kohle, nachdem sie einem Trocknungsschritt unterzogen worden ist, auf 3 Gew.-% bis 10 Gew.-%, und Brikettieren der modifizierten Kohle unter Druck möglich ist, ein brikettiertes Produkt (einen brikettierten festen Brennstoff) mit einer hohen Festigkeit ohne Verwendung eines Bindemittels, wie z. B. Stärke, herzustellen, was die vorstehend beschriebenen Probleme lösen kann. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis dieser Erkenntnis gemacht.
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D. h., erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines brikettierten festen Brennstoffs einen Mischschritt des Mischens eines Mischöls, das ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl umfasst, mit einer pulverisierten porösen Kohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30 Gew.-% bis 70 Gew.-% zum Erhalten einer Aufschlämmung, einen Verdampfungsschritt des Entwässerns der Aufschlämmung durch Erwärmen zum Erhalten einer entwässerten Aufschlämmung, einen Fest-Flüssig-Trennschritt des Abtrennens des Lösungsmittelöls von der entwässerten Aufschlämmung zum Erhalten eines Kuchens, einen Trocknungsschritt des Erwärmens des Kuchens zum weiteren Abtrennen des Lösungsmittelöls von dem Kuchen zum Erhalten einer modifizierten Kohle in Pulverform, einen Feuchtigkeitszusetzschritt des Zusetzens von Feuchtigkeit zu der modifizierten Kohle zum Erhalten einer feuchten modifizierten Kohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 3 Gew.-% bis 10 Gew.-%, und einen Brikettierschritt des Brikettierens der feuchten modifizierten Kohle unter Druck. Dabei bezieht sich der Feuchtigkeitsgehalt auf den Prozentsatz (Massenbasis) von Wasser, das in einem Gemisch aus einer modifizierten Kohle und einer pulverisierten porösen Kohle enthalten ist, der durch Dividieren der Masse von Wasser, das in dem Gemisch aus der modifizierten Kohle und der pulverisierten porösen Kohle enthalten ist, durch die Masse des Gemischs erhalten wird. In dem Fall, bei dem die pulverisierte poröse Kohle nicht enthalten ist, bezieht sich der Feuchtigkeitsgehalt auf den Prozentsatz (Massenbasis) von Wasser, das in der modifizierten Kohle enthalten ist, der durch Dividieren der Masse von Wasser, das in der modifizierten Kohle enthalten ist, durch die Masse der modifizierten Kohle erhalten wird. Ferner bezieht sich die modifizierte Kohle auf eine Kohle, die durch Vermindern des Prozentsatzes von Feuchtigkeit modifiziert worden ist, so dass der Brennwert pro Masseneinheit erhöht wird.
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Ferner wird in der vorliegenden Erfindung in dem Feuchtigkeitszusetzschritt die pulverisierte poröse Kohle, die durch Pulverisieren einer porösen Kohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30 Gew.-% bis 70 Gew.-% erhalten worden ist, mit der modifizierten Kohle gemischt. Dadurch können die Kosten des Produkts gesenkt werden. Der Grund dafür liegt darin, dass die Feuchtigkeit der pulverisierten Kohle, die keiner Modifizierungsbehandlung unterzogen werden muss, als Feuchtigkeitszusetzmittel in dem Feuchtigkeitszusetzschritt verwendet werden kann. Folglich kann der Feuchtigkeitszusetzschritt einfach durch Mischen der modifizierten Kohle, nachdem sie einer Modifizierungsbehandlung unterzogen worden ist, und der pulverisierten Kohle, die keiner Modifizierungsbehandlung unterzogen worden ist, unter Verwendung einer bekannten Vorrichtung, wie z. B. eines Mischers, durchgeführt werden.
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Ferner wird in der vorliegenden Erfindung in dem Feuchtigkeitszusetzschritt der modifizierten Kohle vorzugsweise Abwasser zugesetzt, das in dem Verdampfungsschritt erhalten worden ist. Beispielsweise kann das Abwasser durch Sprühen auf die modifizierte Kohle zugesetzt werden. Dadurch ist es möglich, einen Effekt des Verminderns der Wassermenge zu erhalten, die in den Abwasserbehandlungseinrichtungen der Anlage behandelt werden muss.
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Vorteile
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Erfindungsgemäß können aufgrund der Merkmale der vorliegenden Erfindung insbesondere durch Zusetzen von Feuchtigkeit zu der modifizierten Kohle, die dem Trocknungsschritt unterzogen worden ist, zum Erhalten einer feuchten modifizierten Kohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 3 Gew.-% bis 10 Gew.-%, und Brikettieren der feuchten modifizierten Kohle unter Druck Bindungen bzw. Verbindungen zwischen Teilchen verstärkt werden. Als Ergebnis ist es möglich, einen brikettierten festen Brennstoff, der eine hohe Festigkeit aufweist, ohne die Verwendung eines Bindemittels, wie z. B. Stärke, herzustellen. D. h., es ist möglich, die Brikettierkosten zu senken, während die Festigkeit des brikettierten Produkts aufrechterhalten wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines brikettierten festen Brennstoffs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und auch ein Blockdiagramm einer Herstellungsvorrichtung für einen brikettierten festen Brennstoff zeigt.
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2 ist ein Graph, der den Einfluss von Gemischen von modifizierter Kohle und pulverisierter poröser Kohle auf die Bruchfestigkeit bezogen auf die Walzenleistung zeigt.
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3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt von Gemischen von modifizierter Kohle und pulverisierter poröser Kohle und der maximalen Bruchfestigkeit von Briketts zeigt, bei denen es sich um brikettierte Produkte handelt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pulverisiereinheit
- 2
- Mischeinheit
- 3
- Vorwärmeinheit
- 4
- Verdampfungseinheit
- 5
- Fest-Flüssig-Trenneinheit
- 6
- Endtrocknungseinheit
- 7
- Feuchtigkeitszusetzeinheit
- 8
- Brikettiereinheit
- 100
- Herstellungsvorrichtung für brikettierten festen Brennstoff
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Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung
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Die beste Art und Weise der Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines brikettierten festen Brennstoffs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und auch ein Blockdiagramm einer Herstellungsvorrichtung 100 für einen brikettierten festen Brennstoff zeigt. Wie es in der 1 gezeigt ist, umfasst die Herstellungsvorrichtung 100 eine Pulverisiereinheit 1 zum Pulverisieren einer porösen Kohle (Ausgangsmaterialkohle), eine Mischeinheit 2 zum Mischen der porösen Kohle, die in der Pulverisiereinheit 1 pulverisiert worden ist, mit einem Mischöl, das ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl umfasst, eine Vorwärmeinheit 3 zum Vorwärmen einer Aufschlämmung, die in der Mischeinheit 2 erhalten worden ist, eine Verdampfungseinheit 4 zum Entwässern der Aufschlämmung, eine Fest-Flüssig-Trenneinheit 5 zum mechanischen Abtrennen des Lösungsmittelöls von der in der Verdampfungseinheit 4 erhaltenen entwässerten Aufschlämmung, eine Endtrocknungseinheit 6 zum Erwärmen eines Kuchens, der in der Fest-Flüssig-Trenneinheit 5 abgetrennt worden ist, zum weiteren Abtrennen des Lösungsmittelöls von dem Kuchen, eine Feuchtigkeitszusetzeinheit 7 zum Zusetzen von Feuchtigkeit zu der modifizierten Kohle in Pulverform, die in der Endtrocknungseinheit 6 erhalten worden ist, und eine Brikettiereinheit 8 zum Brikettieren der in der Feuchtigkeitszusetzeinheit 7 erhaltenen feuchten modifizierten Kohle unter Druck.
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Die einzelnen Schritte in dem Verfahren zur Herstellung eines brikettierten festen Brennstoffs gemäß der Ausführungsform werden nachstehend detailliert beschrieben.
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Pulverisierungsschritt
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Als erstes wird der Pulverisiereinheit 1 eine poröse Kohle (Ausgangsmaterialkohle) zugeführt und pulverisiert. Dabei ist die poröse Kohle (Ausgangsmaterialkohle), die der Pulverisiereinheit 1 zugeführt werden soll, z. B. eine sogenannte minderwertige Kohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30 Gew.-% bis 70 Gew.-%, die entwässert werden soll. Beispiele für eine solche poröse Kohle umfassen Braunkohle, Lignit und subbituminöse Kohle. Beispiele für die Braunkohle umfassen Victoria-Kohle, Norddakota-Kohle und Berga-Kohle. Beispiele für die subbituminöse Kohle umfassen West Banko-Kohle, Binungan-Kohle, Samarangau-Kohle und Ecocoal-Kohle. Ferner weist die pulverisierte poröse Kohle eine Teilchengröße von z. B. etwa 0,05 bis 3 mm und eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa mehreren Hundert Mikrometern auf. Ferner bezieht sich Gew.-% auf Massen-% (Massenverhältnis). Darüber hinaus ist es in dem Fall, bei dem eine poröse Kohle (Ausgangsmaterialkohle), die ursprünglich eine geringe Teilchengröße aufweist, eingesetzt wird, nicht speziell erforderlich, die poröse Kohle (Ausgangsmaterialkohle) zu pulverisieren.
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Mischschritt
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Als nächstes wird ein Mischöl, das ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl umfasst, mit der pulverisierten porösen Kohle in der Mischeinheit 2 zum Erhalten einer Aufschlämmung gemischt. Der Begriff „Schweröl” bezieht sich auf eine schwere Fraktion, wie z. B. ein Vakuumrückstandsöl, das z. B. bei 400°C im Wesentlichen keinen Dampfdruck aufweist, oder auf ein Öl, das eine große Menge (insbesondere 50 Gew.-% oder mehr) der schweren Fraktion enthält. Der Begriff „Lösungsmittelöl” bezieht sich auf ein Öl, das ein Schweröl löst und dispergiert. Als Lösungsmittelöl wird im Hinblick auf die Affinität zu dem Schweröl, die Handhabungseigenschaften als Aufschlämmung, ein einfaches Eindringen in Poren und dergleichen z. B. eine Leichtölfraktion verwendet. Unter Berücksichtigung der Stabilität bei der Feuchtigkeitsverdampfungstemperatur wird empfohlen, ein von Erdöl abgeleitetes Öl mit einem Siedepunkt von 100°C bis 300°C zu verwenden. Beispiele für das von Erdöl abgeleitete Öl umfassen Kerosin, Leichtöl und Heizöl. Durch Mischen des Schweröls und des Lösungsmittelöls wird ein Schweröl-enthaltendes Mischöl erzeugt. Das verwendete Schweröl-enthaltende Mischöl zeigt eine angemessene Fluidität und das Eindringen von Öl in die Poren der porösen Kohle wird gefördert.
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Die Mischeinheit 2 ist aus einem Mischtank zum Aufnehmen und Mischen des Mischöls und der porösen Kohle, einem Rührer, der auf dem Mischtank bereitgestellt ist, und dergleichen aufgebaut.
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Verdampfungsschritt
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Als nächstes wird die in der Mischeinheit 2 erhaltene Aufschlämmung in der Vorwärmeinheit 3 vorgewärmt und dann in der Verdampfungseinheit 4 entwässert, so dass eine entwässerte Aufschlämmung erhalten wird. Die Aufschlämmung wird in der Vorwärmeinheit 3 z. B. auf 70°C bis 100°C erwärmt und dann einem Verdampfungstank in der Verdampfungseinheit 4 zugeführt, in dem die Feuchtigkeit, die in der porösen Kohle in der Aufschlämmung enthalten ist, zum Entwässern der Aufschlämmung verdampft wird. Gleichzeitig mit der Entwässerungsbehandlung werden die Poren der porösen Kohle mit dem Mischöl imprägniert und die Poren werden bevorzugt mit der Schwerölkomponente gefüllt. Ferner wird die in der porösen Kohle in der Aufschlämmung enthaltene Feuchtigkeit als Abwasser aus der Verdampfungseinheit 4 ausgetragen.
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Die Vorwärmeinheit 3 ist aus einem Wärmetauscher und dergleichen aufgebaut. Die Verdampfungseinheit 4 ist aus einem Verdampfungstank zum Aufnehmen der in der Mischeinheit 2 erhaltenen Aufschlämmung und zum Verdampfen der Feuchtigkeit der Aufschlämmung, einem Rührer, der auf dem Verdampfungstank bereitgestellt ist, einem Wärmetauscher zum Erwärmen der Aufschlämmung und dergleichen aufgebaut. Als Wärmetauscher wird ein Wärmetauscher mit mehreren Rohren, ein Wärmetauscher des Plattentyps, ein Wärmetauscher des Spiraltyps oder dergleichen verwendet.
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Fest-Flüssig-Trennschritt
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Als nächstes wird das Lösungsmittelöl mechanisch von der entwässerten Aufschlämmung abgetrennt, so dass ein Kuchen erhalten wird. Die entwässerte Aufschlämmung wird einer Fest-Flüssig-Trenneinrichtung in der Fest-Flüssig-Trenneinheit 5 zugeführt und einer Fest-Flüssig-Trennung unterzogen. Als Fest-Flüssig-Trenneinrichtung wird z. B. im Hinblick auf die Verbesserung der Trenneffizienz eine Zentrifugaltrenneinrichtung verwendet, in der die entwässerte Aufschlämmung durch ein Zentrifugaltrennverfahren in den Kuchen und das Lösungsmittelöl getrennt wird. Es kann auch eine Fest-Flüssig-Trenneinrichtung verwendet werden, die ein Sedimentationsverfahren, ein Filtrationsverfahren, ein Auspressverfahren oder dergleichen nutzt.
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Trocknungsschritt
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Der in dem Fest-Flüssig-Trennschritt abgetrennte Kuchen ist aufgrund des Mischöls nach wie vor nass. Daher wird der Kuchen in der Endtrocknungseinheit 6 erwärmt, um das Lösungsmittelöl weiter abzutrennen. Dadurch wird der Kuchen in eine modifizierte Kohle in Pulverform umgewandelt. Die Endtrocknungseinheit 6 ist aus einer Trocknungsmaschine, einem Gaskühler und dergleichen aufgebaut. Als Trocknungsmaschine wird eine Trocknungsmaschine, die einen zu behandelnden Gegenstand erwärmen kann, während der zu behandelnde Gegenstand kontinuierlich im Inneren transportiert wird, verwendet, und beispielsweise wird ein Trockner des Dampfrohrtyps, der eine Mehrzahl von Heizdampfrohren aufweist, die axial auf einer Innenoberfläche einer Trommel angeordnet sind, eingesetzt.
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Der Kuchen wird in der Trocknungsmaschine erwärmt und die Ölkomponente, insbesondere die Lösungsmittelölkomponente, in dem Kuchen wird verdampft. Die verdampfte Lösungsmittelölkomponente wird durch ein Trägergas von der Trocknungsmaschine zu dem Gaskühler überführt. Die zu dem Gaskühler überführte Lösungsmittelölkomponente wird in dem Gaskühler kondensiert und zurückgewonnen.
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Rezyklierungsschritt
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Das in der Fest-Flüssig-Trenneinheit 5 und der Endtrocknungseinheit 6 von der entwässerten Aufschlämmung oder dem Kuchen abgetrennte und zurückgewonnene Lösungsmittelöl wird als Rezyklierungsöl zu der Mischeinheit 2 zurückgeführt. Das zu der Mischeinheit 2 zurückgeführte Lösungsmittelöl wird zum Einstellen der Aufschlämmung in der Mischeinheit 2 wiederverwendet. Ferner ist das Rezyklierungsöl, das in die Mischeinheit 2 zurückgeführt werden soll, größtenteils aus der Lösungsmittelölkomponente zusammengesetzt, jedoch enthält das Rezyklierungsöl eine geringe Menge der Schwerölkomponente.
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Feuchtigkeitszusetzschritt
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Der modifizierten Kohle in Pulverform, die durch den Trocknungsschritt erhalten worden ist, wird in der Feuchtigkeitszusetzeinheit 7 Feuchtigkeit zugesetzt, um eine feuchte modifizierte Kohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% zu erhalten. Zum Zusetzen von Feuchtigkeit zu der modifizierten Kohle gibt es mindestens zwei Verfahren. In dem ersten Verfahren wird Feuchtigkeit durch Mischen der porösen Ausgangsmaterialkohle, die in der Pulverisiereinheit 1 pulverisiert worden ist, mit der modifizierten Kohle in Pulverform, die aus der Endtrocknungseinheit 6 ausgetragen worden ist, zugesetzt. In diesem Verfahren ist die feuchte modifizierte Kohle ein Gemisch aus der modifizierten Kohle, die durch den Trocknungsschritt erhalten worden ist, und der pulverisierten porösen Ausgangsmaterialkohle. D. h., die feuchte modifizierte Kohle enthält nicht nur die modifizierte Kohle, die durch den Trocknungsschritt erhalten worden ist, sondern auch die pulverisierte poröse Ausgangsmaterialkohle. In dem zweiten Verfahren wird Feuchtigkeit durch Sprühen von Abwasser von der Verdampfungseinheit 4 auf die modifizierte Kohle in Pulverform, die aus der Endtrocknungseinheit 6 ausgetragen worden ist, zugesetzt. Es kann nur eines dieser zwei Verfahren eingesetzt werden oder es können beide Verfahren in einer Kombination eingesetzt werden. Alternativ kann der modifizierten Kohle in Pulverform durch ein Verfahren Feuchtigkeit zugesetzt werden, das von den vorstehend beschriebenen Verfahren verschieden ist.
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Die Feuchtigkeitszusetzeinheit 7 ist aus einem Feuchtigkeitszusetztank zum Aufnehmen und Rühren der modifizierten Kohle in Pulverform, einem auf dem Feuchtigkeitszusetztank bereitgestellten Rührer und dergleichen aufgebaut.
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Brikettierschritt
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Als nächstes wird die feuchte modifizierte Kohle, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% aufweist, in der Brikettiereinheit 8 unter Druck brikettiert. Die zu Briketts brikettierte modifizierte Kohle wird als brikettierter fester Brennstoff verwendet. Die Brikettier-einheit 8 ist aus einer Doppelwalzenbrikettiermaschine und dergleichen aufgebaut.
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In dem Verfahren zur Herstellung eines brikettierten festen Brennstoffs gemäß der Ausführungsform wird beim Brikettieren zu einem festen Brennstoff anstelle eines Bindemittels billiges Wasser, insbesondere Abwasser, das in dem Herstellungsverfahren ausgetragen worden ist, verwendet, und daher können die Brikettierkosten gesenkt werden. Ferner kann durch Einstellen des Feuchtigkeitsgehalts auf eine vorgegebene Menge, z. B. wie sie vorstehend beschrieben worden ist, die Festigkeit des brikettierten Produkts aufrecht erhalten werden.
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Beispiel
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Als nächstes werden experimentelle Ergebnisse bezüglich des Brikettierens von modifizierter Kohle beschrieben. In diesem Experiment wurden modifizierte Kohlen mit verschiedenen Feuchtigkeitsgehalten erzeugt und der Einfluss des Feuchtigkeitsgehalts auf das Brikettiervermögen wurde untersucht. In diesem Experiment wurde Feuchtigkeit durch Mischen einer pulverisierten porösen Ausgangsmaterialkohle mit einer modifizierten Kohle in Pulverform, die durch einen Trocknungsschritt erhalten worden ist, zugesetzt. Das Mischungsverhältnis von pulverisierter poröser Kohle zu modifizierter Kohle, die durch den Trocknungsschritt erhalten worden ist, und der Feuchtigkeitsgehalt in dem Gemisch aus modifizierter Kohle und pulverisierter poröser Kohle sind in der Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
| Mischungsverhältnis von pulverisierter poröser Kohle (%) | 0 | 10 | 20 | 30 | 50 | 100 |
| Feuchtigkeitsgehalt im Gemisch (%) | 0,0 | 3,1 | 6,1 | 9,2 | 15,4 | 30,7 |
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Der Feuchtigkeitsgehalt in der pulverisierten porösen Kohle als Ausgangsmaterial allein betrug 30,7%. Ferner ist in der Tabelle 1 in dem Gemisch, in dem das Mischungsverhältnis der pulverisierten porösen Kohle 100% beträgt, das Verhältnis der modifizierten Kohle, die durch den Trocknungsschritt erhalten worden ist, Null, und das Verhältnis der pulverisierten porösen Kohle beträgt 100%. Ferner ist in dem Gemisch, in dem das Mischungsverhältnis der pulverisierten porösen Kohle 0% beträgt, das Verhältnis der modifizierten Kohle, die durch den Trocknungsschritt erhalten worden ist, 100%, und das Verhältnis der pulverisierten porösen Kohle beträgt Null.
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Bezüglich des Brikettierens der in der Tabelle 1 gezeigten sechs Proben unter Druck mittels einer Doppelwalzenbrikettiermaschine ist die Beziehung zwischen der Bruchfestigkeit von Briketts und der Walzenleistung pro Drehzahleinheit der Doppelwalzenbrikettiermaschine in der 2 gezeigt. Die 2 ist ein Graph, der den Einfluss des Feuchtigkeitsgehalts von Gemischen von modifizierter Kohle und pulverisierter poröser Kohle auf die Bruchfestigkeit bezogen auf die Walzenleistung zeigt. In der 2 stellen die ausgefüllten Rauten, die ausgefüllten Quadrate und die ausgefüllten Dreiecke Daten von Proben dar, in denen der Feuchtigkeitsgehalt des Gemischs 0%, 3,1% bzw. 6,1% beträgt, und die nicht-ausgefüllten Dreiecke, die nicht-ausgefüllten Quadrate und die nicht-ausgefüllten Rauten stellen Daten von Proben dar, in denen der Feuchtigkeitsgehalt des Gemischs 9,2%, 15,4% bzw. 30,7% beträgt.
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Gemäß der 2 nimmt die Bruchfestigkeit von Briketts bezogen auf die Walzenleistung pro Drehzahleinheit der Walze mit zunehmendem Mischungsverhältnis zu, wenn das Mischungsverhältnis von pulverisierter poröser Kohle zu modifizierter Kohle bis zu 30% beträgt (der Feuchtigkeitsgehalt in dem Gemisch beträgt bis zu 9,2%). Wenn das Mischungsverhältnis jedoch 50% und 100% beträgt (der Feuchtigkeitsgehalt in dem Gemisch 15,4% und 30,7% beträgt), besteht eine Tendenz dahingehend, dass die Bruchfestigkeit von Briketts abnimmt, da die Walzenleistung den vorgegebenen Wert übersteigt. D. h., wenn das Mischungsverhältnis 50% und 100% beträgt (der Feuchtigkeitsgehalt in dem Gemisch 15,4% und 30,7% beträgt), steigt die Bruchfestigkeit von Briketts verglichen mit den anderen Proben nicht ausreichend an.
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Ferner ist bezüglich des Effekts des Verminderns der Walzenleistung aufgrund des Zumischens von pulverisierter poröser Kohle, um z. B. Briketts mit einer Bruchfestigkeit von 10 kg zu erhalten, eine Walzenleistung von etwa 0,18 kW/(U/min) (extrapolierter Wert) in dem Fall von modifizierter Kohle allein (Mischungsverhältnis von pulverisierter poröser Kohle: 0%) erforderlich. Wenn das Mischungsverhältnis von pulverisierter poröser Kohle zu modifizierter Kohle 30% beträgt (Feuchtigkeitsgehalt im Gemisch: 9,2%), beträgt die Walzenleistung etwa 0,14 kW/(U/min), was zu einer Energieeinsparung von etwa 20% führt. Es sollte beachtet werden, dass mit zunehmender Walzenleistung der Druck beim Brikettieren unter Druck ansteigt.
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Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wurde in dem Fall von modifizierter Kohle allein (Mischungsverhältnis von pulverisierter poröser Kohle: 0%) die Walzenleistung zum Erhalten von Briketts mit einer Bruchfestigkeit von 10 kg durch Extrapolation ermittelt. Der Grund dafür liegt darin, dass in dem Fall von modifizierter Kohle allein (Mischungsverhältnis von pulverisierter poröser Kohle: 0%) selbst dann, wenn die Walzenleistung auf etwa 0,16 kW/(U/min) oder mehr erhöht wurde, es nicht möglich war, Briketts mit einem guten Brikettiervermögen zu erhalten.
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Ferner ist die maximale Bruchfestigkeit von Briketts, die in Gemischen mit verschiedenen Feuchtigkeitsgehalten durch Ändern der Walzenleistung pro Drehzahleinheit einer Doppelwalzenbrikettiermaschine realisiert worden ist, in der 3 gezeigt. Die 3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt von Gemischen von modifizierter Kohle und pulverisierter poröser Kohle und der maximalen Bruchfestigkeit von Briketts, bei denen es sich um brikettierte Produkte handelt, zeigt.
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Gemäß der 3 übersteigt die maximale Bruchfestigkeit von Briketts 20 kg, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Gemischs von modifizierter Kohle und pulverisierter poröser Kohle 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% beträgt.
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Wie es vorstehend beschrieben worden ist, können durch Zusetzen von Feuchtigkeit zu modifizierter Kohle, die dem Trocknungsschritt unterzogen worden ist, zum Erhalten einer feuchten modifizierten Kohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% und Brikettieren der feuchten modifizierten Kohle unter Druck die Verbindungen bzw. Bindungen zwischen Teilchen verstärkt werden. Als Ergebnis ist es möglich, einen brikettierten festen Brennstoff mit hoher Festigkeit ohne die Verwendung eines Bindemittels, wie z. B. Stärke, herzustellen. D. h., es ist möglich, die Brikettierkosten zu senken, während die Festigkeit von Briketts beibehalten wird.
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Darüber hinaus nimmt durch die Verwendung einer pulverisierten porösen Ausgangsmaterialkohle in Pulverform zum Zusetzen von Feuchtigkeit zu modifizierter Kohle die Menge der porösen Kohle, die in dem Mischschritt bis zu dem Trocknungsschritt behandelt werden muss, ab. Wenn die in dem Mischschritt bis zu dem Trocknungsschritt zu behandelnde Menge der porösen Kohle abnimmt, nimmt die Menge eines Mischöls, das ein Schweröl und ein Lösungsmittelöl umfasst, die verbraucht wird, ab, und die Anlagenkapazität in den einzelnen Schritten kann verkleinert werden. Folglich können die Herstellungskosten des brikettierten festen Brennstoffs gesenkt werden.
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Ferner kann durch die Verwendung von Abwasser von der Verdampfungseinheit 4 zum Zusetzen von Feuchtigkeit zu modifizierter Kohle die Menge des Abwassers, das aus dem System ausgetragen wird, vermindert werden. Als Ergebnis können die Behandlungskosten von Abwasser, das aus dem System ausgetragen wird, gesenkt werden, was zu einer Senkung der Herstellungskosten des brikettierten festen Brennstoffs in der gesamten Anlage führt.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind vorstehend beschrieben worden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und dass innerhalb des in den Patentansprüchen angegebenen Schutzbereichs der Erfindung verschiedene Änderungen möglich sind.
