DE1132544B

DE1132544B - Process and device for continuous fluidized bed smoldering or coking of fine coal

Info

Publication number: DE1132544B
Application number: DEC16388A
Authority: DE
Original assignee: Charbonnages de France CDF
Current assignee: Charbonnages de France CDF
Priority date: 1958-02-28
Filing date: 1958-02-28
Publication date: 1962-07-05

Description

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Wirbelschichtschwelung oder -verkokung von Feinkohle Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Wirbelschichtschwelung oder -verkokung von Feinkohle, wie Stein- und Braunkohle, unter Teilverbrennung des Behandlungsgutes mittels eines von unten in das Gut eingeführten sauerstoffhaltigen Wirbelgases, wie Luft, zur Erzielung der erforderlichen Entgasungstemperatur. Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf Verfahren, durch die granulierter oder pulverisierter Koks oder Schwelkoks hergestellt werden soll.Process and device for continuous fluidized bed smoldering or coking of fine coal The invention relates to a method for continuous Fluidized bed smoldering or coking of fine coal, such as hard coal and lignite, with partial incineration of the material to be treated by means of an inserted into the material from below oxygen-containing fluidizing gas, such as air, to achieve the required degassing temperature. The invention relates mainly to methods by which granulated or pulverized coke or low-temperature coke is to be produced.

Man hat bereits die Destillations- und Verbrennungsgase aus der Wirbelschichtschwelung oder -verkokung zur Trocknung und Vorerhitzung des Rohgutes in einem Wirbelbett verwendet. Die Durchführung eines solchen Verfahrens ist jedoch dadurch gefährdet, daß die Destillationsgase kondensierbare Produkte mitführen, die in dem zu trocknenden und vorzuerhitzenden feinkörnigen Gut zur Kondensation von Teeren führen und dadurch das Gut zusammenbacken lassen. Diesen Nachteil will die Erfindung vermeiden. Sie schlägt zu diesem Zweck vor, die Destillations- und Verbrennungsgase auf dem Wege zur Trocknung und Vorerhitzung des Gutes unter Zugabe -von gegebenenfalls vorerhitzter Luft durch Teilverbrennung auf Temperaturen von mindestens 900°C zwecks Krackung der kondensierbaren Produkte zu erhitzen.You already have the distillation and combustion gases from the fluidized bed smoldering or coking for drying and preheating the raw material in a fluidized bed used. However, the implementation of such a procedure is at risk if that the distillation gases entrain condensable products in the to be dried and preheating fine-grained goods lead to the condensation of tars and thereby let the good bake together. The invention aims to avoid this disadvantage. she suggests to this end, the distillation and combustion gases on the way for drying and preheating the goods with the addition of preheated if necessary Air through partial combustion to temperatures of at least 900 ° C for cracking to heat the condensable products.

Die Erfindung betrifft gleichzeitig einen Ofen zur Ausführung des Verfahrens. Dieser besteht aus drei vertikal übereinander angeordneten Kammern, von denen die untere als Schwel- oder Verkokungskammer, die mittlere als Teilverbrennungskammer der Gase und die obere als Trocknungs- und Vorerhitzungskammer dient, wobei die Kammern so miteinander-verbunden sind, daß die Gase den Ofen von unten nach oben durchströmen und das Behandlungsgut von der oberen Kammer über eine Leitung zur unteren Kammer herabfließt.The invention also relates to a furnace for performing the Procedure. This consists of three chambers arranged vertically one above the other, of which the lower as a smoldering or coking chamber, the middle as a partial combustion chamber of the gases and the upper one serves as a drying and preheating chamber, the Chambers are interconnected in such a way that the gases pass through the furnace from bottom to top flow through and the material to be treated from the upper chamber via a line to lower chamber flows down.

Die Erfindung ist- im nachfolgenden an Hand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben.The invention is - in the following with reference to the drawings, for example described.

Fig. 1 stellt in schematischer Ansicht eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dar, Fig.2 bezieht sich auf eine besondere Ausführungsform eines Ofens zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.Fig. 1 shows a schematic view of an arrangement for implementation of the method according to the invention, Figure 2 relates to a particular embodiment a furnace for carrying out the method according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zum Schwelen oder Verkoken einer Feinkohle im Wirbelbett bei etwa 50(l bis 900° C, um granulierten Koks oder Schwelkoks zu erhalten, mit Vorerhitzung des Gutes auf 300 bis 400° C und gegebenenfalls der Luft auf eine Temperatur, die man so hoch wie möglich wählt, die aber, wenn man sich an die einfachen üblichen Lösungen hält, im allgemeinen in der Nähe von 500° C liegen wird. Das Destillationsgas, das durch teilweise Verbrennung bis auf 1000° C erhitzt wird, dient zur Vorerhitzung der Ausgangskohle.The method according to the invention is particularly suitable for smoldering or coking a fine coal in a fluidized bed at about 50 (1 to 900 ° C, to granulated Obtain coke or smoldering coke with preheating of the goods to 300 to 400 ° C and, if necessary, the air to a temperature that is chosen as high as possible, but, if one adheres to the simple, customary solutions, in general will be close to 500 ° C. The distillation gas produced by partial combustion is heated up to 1000 ° C, is used to preheat the starting coal.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung enthält neben-und untereinander angeordnet eine Schwel- oder Verkokungskammer 1, eine Verbrennungskammer 2, eine Trocknungs- und Vorerhitzungskammer 3 und eine Kühlkammer 4. Die Schwelung oder Verkokung vollzieht sich in der Kammer 1, die mit der erhitzten Feinkohle durch Leitung 5 und einen Zuteiler 6 beschickt wird. Das Aufwirbelungsgas, im allgemeinen Luft, wird durch eine Leitung 7 zugeführt, nachdem es in der Verbrennungskammer 2 durch Wärmeaustausch aufgeheizt worden ist. Die Mengen des Wirbelgases und der Feinkohle sind so aneinander angepaßt, daß die in der Kammer 1 enthaltene Wirbelschicht auf Schwel- oder Verkokungstemperatur durch Teilverbrennung der Feinkohle im Innern der Wirbelschicht gehalten wird.The arrangement shown in FIG. 1 contains next to one another and one below the other arranged a smoldering or coking chamber 1, a combustion chamber 2, a Drying and preheating chamber 3 and a cooling chamber 4. The smoldering or Coking takes place in chamber 1, the one with the heated fine coal Line 5 and a feeder 6 is charged. The fluidizing gas, in general Air, is fed through a line 7 after it is in the combustion chamber 2 has been heated by heat exchange. The amounts of fluidizing gas and the Fine coal are matched to one another so that the fluidized bed contained in the chamber 1 to smoldering or coking temperature through partial combustion of the fine coal inside the fluidized bed is maintained.

Die in der Kammer 1 erzeugten Gase werden in die Verbrennungskammer 2 durch eine Leitung 8 übergeführt, nachdem sie nllttels Zyklon 9 entstaubt worden sind. Der zurückgewonnene Staub wird durch eine Leitung 10 in die Kammer 1 wieder eingeführt.The gases generated in the chamber 1 are fed into the combustion chamber 2 transferred through a line 8 after it has been dedusted by means of cyclone 9 are. The recovered dust is returned to the chamber 1 through a line 10 introduced.

In der Verbrennungskammer 2 werden die Gase durch Zuführung vorerhitzter oder kalter Luft durch eine Leitung 11 einer Teilverbrennung unterworfen. Die Verbrennung wird so geregelt, daß eine Temperatur von etwa 900° C oder mehr erhalten wird, die die Krackung der kondensierbaren Produkte (Teere) bewirkt. Die aufgeheizten Gase werden durch eine Leitung 12 in die Kammer 3 eingeführt, um die Feinkohle im Wirbelbett zu trocknen und zu erhitzen. Die Trocknungs- und Vorerhitzungskammer 3 wird mit der Feinkohle durch eine Leitung 13 und eine Speisevorrichtung 14 beschickt, die ihrerseits durch einen Zuführungstrichter 15 gespeist wird. Das heiße Gut wird durch den Zuteiler 6 in die Kammer 7 übergeführt. Das Verhältnis der Menge der heißen Gase zu der Feinkohlenmenge in der Kammer 3 wird so geregelt, daß die Temperatur des Wirbelbettes den festgesetzten Wert erhält, im allgemeinen zwischen 300 und 400° C. Die abgekühlten Gase werden durch ein Zyklon 16 entstaubt und bei 17 abgeführt.In the combustion chamber 2, the gases are preheated by being supplied or cold air is subjected to partial combustion through a duct 11. The burn is controlled so that a temperature of about 900 ° C or more is obtained, the the cracking of condensable products (tars) causes. The heated ones Gases are introduced through a line 12 into the chamber 3 to remove the fine coal in the Drying and heating fluidized bed. The drying and preheating chamber 3 is charged with the fine coal through a line 13 and a feed device 14, which in turn is fed by a feed funnel 15. The hot good will transferred by the dispenser 6 into the chamber 7. The ratio of the amount of hot Gases to the amount of fine coal in the chamber 3 is controlled so that the temperature of the fluidized bed receives the fixed value, generally between 300 and 400 ° C. The cooled gases are dedusted by a cyclone 16 and discharged at 17.

Rauchgase werden durch eine Leitung 19 dem Kühlgaskreislauf 20, 23, 4 zugeführt, der dazu dient, Koks im Wirbelbett in der Kühlkammer 4 abzukühlen, die mit diesem von der Kammer 1 her durch eine Leitung 21 und eine Zuteilvorrichtung 22 beschickt wird. Die Abkühlung der durch Wärmeaustausch erhitzten Kreislaufgase wird durch einen Kühler 23 gewährleistet. Wasser wird bei 24 zugeführt, um die Löschtemperatur zu regeln. Der gekühlte Koks wird bei 25 abgezogen.Flue gases are fed through a line 19 to the cooling gas circuit 20, 23, 4 supplied, which is used to cool coke in the fluidized bed in the cooling chamber 4, with this from the chamber 1 through a line 21 and an allocation device 22 is charged. The cooling of the circulating gases heated by heat exchange is ensured by a cooler 23. Water is added at 24 to the extinguishing temperature to regulate. The cooled coke is withdrawn at 25.

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Kammer 1 zum Schwelen im Wirbelbett, einer Verbrennungskammer 2 und einer Kammer 3 zum Trocknen im Wirbelbett, die in einem senkrechten Ofen untereinander angeordnet sind.The device shown in FIG. 2 consists of a chamber 1 for smoldering in a fluidized bed, a combustion chamber 2 and a chamber 3 for drying in the fluidized bed, which are arranged one below the other in a vertical furnace.

Die Schwelung vollzieht sich in der Kammer 1, die durch eine Leitung 5 und einen- Zuteiler 6 mit der heißen Feinkohle beschickt wird. Das Wirbelgas wird der Kammer 1 durch eine Leitung 7 zugeführt, die von einem Wärmeaustauscher 26 ausgeht. Die Menge des zugeführten Wirbelgases und die Menge der Feinkohle sind derart abgestimmt, daß das in der Kammer 1 enthaltene Wirbelbett auf der notwendigen Schweltemperatur durch Teilverbrennung des Gutes im Innern der Wirbelschicht gehalten wird.The smoldering takes place in the chamber 1, which is through a pipe 5 and a feeder 6 is charged with the hot coal. The fluidizing gas will the chamber 1 is fed through a line 7 which extends from a heat exchanger 26. The amount of fluidizing gas supplied and the amount of fine coal are coordinated in such a way that that the fluidized bed contained in the chamber 1 at the necessary smoldering temperature is held by partial combustion of the material inside the fluidized bed.

Die erhaltenen Gase werden in die Verbrennungskammer 2 durch eine Leitung 8 eingeführt, wo sie durch Zuführung vorerhitzter oder kalter Luft durch eine Leitung 11 teilweise verbrannt werden. Die Teilverbrennung ist so geregelt, daß man eine Temperatur von etwa 900° C oder mehr erhält, die die Krackung der kondensierbaren - Produkte gewährleistet. Ein Teil der Gase wird durch eine Leitung 27 in den Wärmeaustauscher 26 gebracht, um darauf durch die Hauptgasleitung 17 abgezogen zu werden. Aber der restliche größte Teil der Gase, der von der Verbrennungskammer 2 kommt, dient zum Trocknen und zur Erhitzung der Feinkohle im Wirbelbett. Zu diesem Zweck verbindet eine Leitung 12 die Verbrennungskammer 2 direkt mit der Trocknungskammer 3. Diese Trocknungskammer wird ihrerseits durch eine Leitung 13 und eine Zuteilvorrichtung 14 mit der Feinkohle von einem Trichter 15 aus beschickt.The gases obtained are introduced into the combustion chamber 2 through a line 8, where they are partially burned by supplying preheated or cold air through a line 11. The partial combustion is regulated in such a way that a temperature of about 900 ° C. or more is obtained, which ensures the cracking of the condensable products. A part of the gases is brought into the heat exchanger 26 through a line 27 in order to be drawn off through the main gas line 17. But the remaining major part of the gases that come from the combustion chamber 2 is used for drying and heating the fine coal in the fluidized bed. For this purpose, a line 12 connects the combustion chamber 2 directly to the drying chamber 3. This drying chamber is in turn charged with the fine coal from a funnel 15 through a line 13 and a metering device 14 .

Die heiße Feinkohle wird, wie bereits gesagt, über den Zuteiler 6 in die Kammer 1 übergeführt. Das Verhältnis der Menge der heißen Gase zu der Feinkohlenmenge in der Kammer 3 ist derart geregelt, daß die Temperatur einen vorbestimmten Wert erhält, der im allgemeinen zwischen 300 und 400° C liegt. Die gekühlten Gase werden bei 28 abgezogen und gehen durch ein Zyklon 16, von wo der Staub in die Trocknungskammer bei 29 wieder eingeführt wird. Die entstaubten Gase werden über die Leitung 17 abgeführt. Kalte Rauchgase werden durch Leitung 19 in den Kühlgaskreislauf 20, 23, 4 eingeführt, der zur Kühlung des Kokses im Wirbelbett in der Kühlkammer 4 dient, die mit dem aus der Kammer 1 kommenden Koks durch eine Leitung 21 und eine Zuteilvorrichtung 22 beschickt wird. Die Kühlung der Kreislaufgase wird durch einen Kühler 23 gewährleistet. Wasser wird bei 24 zugeführt, um die Löschtemperatur zu regeln. Der gekühlte Koks wird bei 25 abgezogen und kann dann verwendet werden.As already mentioned, the hot fine coal is transferred into the chamber 1 via the feeder 6. The ratio of the amount of hot gases to the amount of fine coal in the chamber 3 is regulated in such a way that the temperature is given a predetermined value which is generally between 300 and 400.degree. The cooled gases are withdrawn at 28 and pass through a cyclone 16 from where the dust is reintroduced into the drying chamber at 29. The dedusted gases are discharged via line 17. Cold flue gases are introduced through line 19 into the cooling gas circuit 20, 23, 4 , which is used to cool the coke in the fluidized bed in the cooling chamber 4, which is charged with the coke coming from the chamber 1 through a line 21 and a metering device 22. The cooling of the cycle gases is ensured by a cooler 23. Water is added at 24 to regulate the extinguishing temperature. The cooled coke is withdrawn at 25 and can then be used.

Da die Temperatur der Feinkohleteilchen äußerst schnell ansteigt, kann die plastische Phase schnell durchlaufen und somit die Gefahr des Zusammenbackens weiter herabgesetzt werden.Since the temperature of the fine coal particles rises extremely quickly, can quickly go through the plastic phase and thus the risk of caking be further reduced.

Die Vorerhitzung der Feinkohle und gegebenenfalls der Verbrennungsluft vermindert die der in der Schwelkammer befindlichen Feinkohle zuzuführende Wärmemenge und folglich das Maß der erforderlichen partiellen Verbrennung. Daraus ergibt sich eine Verbesserung der Schwelkoks- und Gasausbeuten. Die Qualität des Schwelkokses wird durch Erniedrigung seines Aschengehaltes verbessert. Der Heizwert des Destillationsgases wird durch seine geringere Verdünnung durch Rauchgase (Stickstoff und Kohlendioxydgas) verbessert.The preheating of the fine coal and, if necessary, the combustion air reduces the amount of heat to be supplied to the fine coal in the smoldering chamber and consequently the amount of partial burn required. This results in an improvement in the smoldering coke and gas yields. The quality of the coke is improved by lowering its ash content. The calorific value of the distillation gas is due to its lower dilution by smoke gases (nitrogen and carbon dioxide gas) improved.

Für die Mehrzahl der Wirbelschichtschwel- oder -verkokungsverfahren ist es vorteilhaft, das Wirbelgas, wie Luft, vorzuerhitzen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann diese Vorerhitzung parallel zu der der Kohle im Wärmeaustauscher 26 (Fig. 2) oder in Reihe . mit dieser in der Verbrennungskammer 2 (Fig. 1) erfolgen.For the majority of fluidized bed smoldering or coking processes it is advantageous to preheat the fluidizing gas such as air. In the inventive This preheating process can be carried out in parallel to that of the coal in the heat exchanger 26 (Fig. 2) or in series. take place with this in the combustion chamber 2 (Fig. 1).

Die Teilverbrennung der Destillationsgase bei ausreichender Temperatur in der Verbrennungskammer 2 hat die Krackung der in diesen Gasen enthaltenen kondensierbaren Teere zur Folge, so daß nun die von solchen Produkten befreiten Gase zum Vorerhitzen der Feinkohle in der Kammer 3, ohne Gefahr einer Kondensation der Teere nach dem Wirbelschichtverfahren benutzt werden können. Gleichzeitig stehen die Gase unter einem Druck, der die Wirbelbildung in der Kammer 3 gestattet. Das Löschen des Schwelkokses durch Einspritzen von Wasser in die Kühlkammer 4 mit Hilfe der bei 19 eingeführten kalten Rauchgase ist für die Schwelung von Bedeutung, da der feste, sehr reaktionsfähige Schwelkoks unter Luftabschluß sehr schnell abgekühlt werden muß, um plötzliches Wiederaufflammen zu vermeiden.The partial combustion of the distillation gases at a sufficient temperature in the combustion chamber 2 has the cracking of the condensables contained in these gases Tars result, so that now the gases freed from such products are preheated the fine coal in the chamber 3, without the risk of condensation of the tars after Fluidized bed processes can be used. At the same time, the gases are under a pressure that allows vortex formation in chamber 3. The extinguishing of the coke by injecting water into the cooling chamber 4 with the aid of that introduced at 19 cold smoke is important for the smoldering, as the solid, very reactive Smoldering coke must be cooled very quickly in the absence of air to avoid sudden To avoid flare-ups.

Es ist selbstverständlich, daß, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, die Schwelbedingungen durch Verwendung anderer Wirbelgase als Luft, z. B. Sauerstoff, Wasserdampf, oxydierender Rauchgase oder irgendeines anderen üblichen Mediums oder eines Gemisches verschiedener Medien abgeändert werden können.It goes without saying that, without departing from the scope of the invention, the smoldering conditions by using other fluidizing gases than air, e.g. B. Oxygen, Water vapor, oxidizing fumes or any other common medium or a mixture of different media can be modified.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for continuous fluidized bed smoldering or coking of fine coal, such as hard coal and lignite, with partial combustion of the material to be treated by means of an oxygen-containing one introduced into the material from below Fluidizing gas, such as air, to achieve the required degassing temperature, with the distillation and combustion gases from fluidized bed smoldering or coking for drying and preheating the fine coal in a fluidized bed are used, characterized in that the distillation and combustion gases on the way to drying and preheating the goods with the addition of if necessary Preheated air heated to temperatures of at least 900 ° C by partial combustion so that the condensable tars are cracked.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized by three vertically stacked chambers (1, 2, 3), of which die.untere (i) as a smoldering or coking chamber, the middle (2) as a partial combustion chamber of the gases and the upper (3) serves as a drying and preheating chamber, the chambers being connected to one another in such a way that the gases flow through the furnace from bottom to top and the material to be treated from the upper chamber (3) via a line (5) to the lower chamber ( 1) flows down. References considered: British Patent Nos. 584,386, 631355; U.S. Patent No. 2,619,415.