DE1148974B

DE1148974B - Verfahren zur Inkohlung hochfluechtiger Brennstoffe

Info

Publication number: DE1148974B
Application number: DEO5313A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Mewes; Heinz Blumenbecker
Original assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Priority date: 1957-01-22
Filing date: 1957-01-22
Publication date: 1963-05-22

Description

Verfahren zur Inkohlung hochflüchtiger Brennstoffe Das Ziel der Erfindung ist, Brennstoffe mit einem hohen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, wie Holz, Torf, Braunkohle, Pechglanzkohle oder junger Gasflammkohle, so umzuwandeln, daß sie Kohlen stärkeren Inkohlungsgrades ähnlich und zur Verwendung als leicht entzündbarer, nicht qualmender Brennstoff für Feuerungen, insbesondere offene Feuer, oder für manche Zwecke der Eisenverarbeitung geeignet sind, und zwar durch einen Vorgang, der praktisch eine ähnliche Wirkung hat wie die in langen Zeiträumen stattfindende Anreicherung der Brennstoffe an Kohlenstoff in natürlichen Lagerstätten, also durch eine künstliche Inkohlung. Dabei sollen die leicht flüchtigen teerigen Bestandteile der Brennstoffe in nicht flüchtige Stoffe umgewandelt werden.
Es ist bereits bekannt, daß hochflüchtige Brennstoffe, wie Holz, Torf, Braunkohle, Pechglanzkohle oder junge Gasflammkohle, durch Erhitzen in Wasseraufschlämmung bei Überdruck in kohlenstoffreichere Kohlensubstanz bis zur Art des Anthrazits verwandelt werden können.
Man hat auch schon Brennstoffe dieser Art auf 300 bis 400° C erhitzt, wobei keine teerigen Bestandteile und nur geringe Mengen von brennbaren Gasen abgeschieden werden und eine Gefügeänderung noch nicht eintritt. Bei einem anderen zum Stande der Technik gehörenden Verfahren wurde versucht, die Abdestillation teeriger Bestandteile aus dem Brennstoff zu vermeiden. Dabei wurden die teerigen Bestandteile des Brennstoffes in Freiheit gesetzt und entweder durch Verschließen der Retorte in dieser festgehalten, so daß sie sich beim Abkühlen auf bzw. in den Brennstoffen selbst wieder kondensierten, oder die flüchtigen Bestandteile wurden aus den abgezogenen Gasen durch Abkühlung gewonnen.
Bei einem Verfahren zur Inkohlung hochflüchtiger Brennstoffe, wie Holz, Torf, Braunkohle, Pechglanzkohle oder junge Gasflammkohle, durch direkte oder indirekte Beheizung der Brennstoffschüttung ohne Entbindung teeriger Bestandteile besteht die Erfindung darin, daß in der Brennstoffschüttung ein so langsamer Temperaturanstieg von etwa 2° C je Minute eingehalten wird, daß während dieser Erhitzung infolge der Polymerisation der Bitumenanteile die Temperatur des Teerentbindungsbeginns ansteigt und stets höher liegt-als die jeweils erreichte Erhitzungstemperatur der Schüttung, und daß nach Erreichen einer Temperatur von etwa 400° C diese noch etwa 4 Stunden aufrechterhalten wird.
Es wird also, ähnlich wie bei einem der bekannten Verfahren, die Temperatur des Brennstoffes unter der Entbindungstemperatur der teerigen Bestandteile gehalten. Im Gegensatz zu der bekannten Arbeitsweise wird jedoch die Temperatur nach Erreichen des Punktes, an dem zunächst eine Entbindung teeriger Bestandteile eintreten würde, weiter erhöht, und zwar so langsam, daß den teerigen Bestandteilen die zu ihrer Umwandlung in schwer flüchtige Stoffe notwendige Zeit bleibt. Die Temperatur, bei der aus den so behandelten Brennstoffen noch teerige Bestandteile entbunden werden können, steigt also bis zu deren vollständigen Umwandlung ständig an, und die Temperatursteigerung des Brennstoffes wird so gewählt, daß die Temperatur der Brennstoffschüttung ständig unter der dem jeweiligen Umwandlungszustand der teerigen Bestandteile des Brennstoffes entsprechenden Entbindungstemperatur bleibt. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß es möglich ist, den Anfangspunkt der Teerentbindung bei jedem Brennstoff flexibel zu machen, und zwar dergestalt, daß er bei entsprechend langsamer Weitererhitzung stets höher liegt als die jeweils erreichte Erhitzungstemperatur. Für die Praxis ergibt sich, daß man nach bekannten Verfahren, z. B. aus Lignit, ein Produkt mit 25 bis 30O/o flüchtigen Bestandteilen erhalten würde, während man nach dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung die flüchtigen Bestandteile bei einer Nacherhitzung von 4 Stunden auf nur 14°/o herabdrücken kann, wobei bei längerer Nacherhitzung noch niedrigere Werte zu erhalten sind. Dabei ist die Struktur des Kokses durch die Dauer der Nacherhitzungszeit bei festgelegter maximaler Erhitzungsendtemperatur beeinflußbar. Es gelingt nach dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung, ein Enderzeugnis zu erhalten, das eine ausreichende Druck- und Abriebfestigkeit besitzt, so daß es nicht nur als rauchfrei brennender Hausbrand, sondern auch in metallurgischen Prozessen Verwendung finden kann.
Während der Umwandlung der Brennstoffe entweichen keine Teerdämpfe und wird nur eine geringe Menge an Gas gebildet, das aus Wasserdampf, Kohlensäure, Schwefelwasserstoff, Stickstoff und Spuren von Kohlenmonoxyd und Methan besteht. Dieses Gas kann direkt in den Kamin geleitet werden, so daß Gaskühl- und Kondensationsapparaturen nicht erforderlich sind.
Die beschriebene Inkohlung kann an Stückkohle, Torfsoden, Holzkloben oder Klötzchen vorgenommen werden. Die Erwärmung kann in einer senkrechten oder waagerechten Retorte mit indirekter Beheizung erfolgen. Die Wände der Retorte bestehen zweckmäßig aus Metall, vorzugsweise aus Stahl. Man kann die Erwärmung auch mittels inerter heißer Gase vornehmen, z. B. auf einem Wanderrost, einem Schrägrost oder in einem Schachtofen. Als inerte Gase können Rauchgase benutzt werden. Auch feinkörnige Brennstoffe lassen sich dem Vorgang der Inkohlung unterwerfen, und zwar ist hierfür das Wirbelbett geeignet; man kann feinkörnige Brennstoffe jedoch auch in diskontinuierlich betriebenen Retorten oder so verarbeiten, daß daraus zunächst Preßlinge hergestellt werden. Den zuletzt genannten Maßnahmen kommt eine Bedeutung nur im Zusammenhang mit dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren zu.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß bei der Erwärmung kein Teer anfällt, so daß die schwierige Aufgabe der getrennten Abscheidung von Teer und Staub entfällt.
Im folgenden soll das Wesen der Erfindung an einem Beispiel erläutert werden.
Indischer Lignit der Körnung 10 bis 40 mm wird bis auf einen Wassergehalt von 8"/o getrocknet. Bei einer Temperatursteigerung von 2° C je Minute wird der Lignit bis auf 400° C erhitzt und dann auf dieser Temperatur 4 Stunden gehalten. Je Tonne Durchsatz entstehen etwa 50 Nm3 Gas, welche keine Teerdämpfe enthalten.
Die eingetretene Umwandlung ist aus folgenden Zahlen ersichtlich:

Imme Fischer-Analyse

diat-

Flüchtige Flüchtige Teer Gas

°/o 0/0 0 / 0 i Nm3/t

Rohlignit ...... 52,6 41,8 14,6 93

Inkohlter Lignit 25,0 14,2 0,2 61

Die anfallende Kohle ist stumpfschwarz und sehr fest. Sie hat eine Druckfestigkeit von 80 kg/cm2, eine Punktdruckfestigkeit von 45 kg und eine Abriebfestigkeit von 82'°/o nach der Hannover-Methode, bei einer Porosität von 47,5 °io.
Diese anthrazitartige Kohle brennt auf einem offenen Herd rauchfrei und glüht wie Holzkohle. Die erhaltene Kohle ist als Hausbrand und zum Einsatz in Elektro-Roheisenöfen verwendbar.
Ein besonderer wirtschaftlicher Vorteil des Verfahrens ist darin zu sehen, daß sowohl die Anlageals auch die Betriebskosten nur etwa die Hälfte einer Anlage zur Schwelung oder Verkokung gleicher Kapazität betragen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Inkohlung hochflüchtiger Brennstoffe, wie Holz, Torf, Braunkohle, Pechglanzkohle oder junger Gasflammkohle, durch direkte oder indirekte Beheizung der Brennstoffschüttung ohne Entbindung teeriger Bestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffschüttung ein so langsamer Temperaturanstieg von etwa 2° C je Minute eingehalten wird, daß während dieser Erhitzung infolge der Polymerisation der Bitumenanteile die Temperatur des Teerentbindungsbeginns ansteigt und stets höher liegt als die jeweils erreichte Erhitzungstemperatur der Schüttung, und daß nach Erreichen einer Temperatur von etwa 400° C diese noch etwa 4 Stunden aufrecherhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inkohlung in einer Retorte mit indirekter Beheizung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inkohlung auf einem Wanderrost oder Schrägrost erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inkohlung in einem Schachtofen erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inkohlung in einem Wirbelbett erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr mittels durch die Brennstoffschüttung hindurchströmender Rauchgase erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 133 832, 241386, 427 587, 712 552; »Die Schwelung von Braun- und Steinkohle« von Thau, 1927, S. 161; »Technologie der Brennstoffe« von Graf, 1955, S.211.