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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Verkoken bituminöser
Brennstoffe in Kammern mit vertikaler Brennstoffbewegung Es sind Verfahren bekannt
zur kontinuierlichen Herstellung von Koks aus bituminösen Brennstoffen auf einem
Wanderrost, bei dem eine auf einem sich horizontal bewegenden Wanderrost befindliche
Kohleschicht in vertikaler Richtung von Verbrennungsluft durchströmt wird und bei
dem die für die Verkokung erforderliche Wärme durch die Teilverbrennung der Entgasungsgase
mit der Verbrennungsluft erzeugt wird.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, in der gleichen Weise bituminöse,
insbesondere backende Feinkohlen zu entgasen, indem man Durchtrittsöffnungen oder
Kanäle für die Verbrennungsluft und den Abzug der Entgasungsgase in der Kohleschicht
anlegt.
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Der technische Aufwand für eine solche Anlage ist zwar geringer als
der für eine normale Kammerverkokung, er kann jedoch noch wesentlich weiter verringert
werden, wenn die zu verkokende Kohle nicht horizontal, sondern vertikal bewegt wird.
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Wie bei den bekannten Rostverkokungsverfahren geschieht die Verkokung
durch Teilverbrennung der Entgasungsgase. Der bewegliche Rost bei den horizontalen
Rostverkokungsverfahren wird dabei ersetzt durch einen unterhalb der Kammer angebrachten
Tisch mit einem darauf liegenden Kettenförderer, der zur Austragung des ausgegarten
Kokses am unteren Ende der Kammer dient.
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Es ist auch bereits ein Verfahren zum Schwelen und Vergasen von Brennstoffen
bekannt, bei dem die Destillationsgase die vertikale Brennstoffsäule im wesentlichen
horizontal durchziehen und die Destillation in drei getrennten Phasen durch direkte,
die Durchdringung jeder Einzelschicht ermöglichende Einwirkung von neutralen heißen
Gasen auf das Destillationsgut durchgeführt wird und die übergehenden Destillationsprodukte
im Augenblick ihrer Bildung nach den einzelnen Phasen getrennt abgeführt werden.
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Solche Querstromöfen können aber nur für ein stückiges, wenig bituminöses
Material angewendet werden, das während des gesamten Verkokungs- bzw. Entgasungsverlaufs
seine ursprüngliche Form und Körnung im wesentlichen beibehält, so daß stets genügend
Gaswege innerhalb der Beschickung frei bleiben.
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Es wurde gefunden, daß man bituminöse Brennstoffe kontinuierlich verkoken
und auch aus backenden Feinkohlen dichten Koks in Kammern mit vertikaler Brennstofförderung
und Gasdurchtrittsöffnungen bei Querstrom der Gase gewinnen kann, wenn man in der
Kohlensäule im senkrechten Abstand voneinander von einer Querwand zur anderen reichende
horizontale Kanäle anlegt. Die Kanäle werden in der Kohlensäule dadurch geschaffen,
daß in ihrem oberen Teil durch sie hindurch vorzugsweise runde Stäbe als Stempel
oder Verdrängungskörper bis zur gegenüberliegenden Kammerwand eingedrückt und danach
wieder zurückgezogen werden. Sie hinterlassen in der ganzen Breite der Kohleschicht
horizontale, vorzugsweise runde Kanäle. In verschiedenen Höhen dienen die Kanäle
verschiedenen Zwecken. Bei kontinuierlicher Aufgabe der Kohle am oberen Ende und
kontinuierlicher Austragung des Kokses am unteren Ende der Kammer wandert die Kohlensäule
mit den darin angelegten Kanälen abwärts und kommt in die Entgasungszone. Die Zündung
kann kurz oberhalb der Entgasungszone oder innerhalb der Entgasungszone erfolgen.
In der Entgasungszone wird durch die Durchtritte in der Kammerwand hindurch . in
die Kanäle der Kohleschicht auf der einen Seite die zur Entgasung notwendige Luft
gegeben, und auf der gegenüberliegenden Seite werden durch sie und durch entsprechende
Durchtrittsöffnungen in der Kammerwand hindurch die Entgasungsgase abgezogen.
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Beim weiteren Abwärtswandern der Beschickung wandert diese nun allmählich
aus der Entgasungszone heraus und gerät in die sogenannte Kühlzone. Hier wird durch
die Durchtritte in den Kammerwänden auf der einen Seite zur Kühlung cis Kokses ein
Inertgas, z. B. Rauchgas, geblasen. Dieses ° streicht
durch die
Kanäle in der Beschickung hindurch, kühlt den Koks und wird durch die Durchtritte
in der gegenüberliegenden Kammerwand wieder abgesaugt.
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Überraschenderweise zeigte sich, daß die auf die beschriebene Weise
erzeugten Kanäle während der Abwärtsbewegung der Kohleschicht nicht zusammenfallen,
sondern daß sie in einem solchen Maße erhalten bleiben, daß stets genügender Gasdurchgang
bis zur restlosen Ausgarung des Kokses gewährleistet ist.
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Der Verkokungsvorgang im Querstrom innerhalb einer solchen Kammer
erfolgt nach der Erfindung derart, daß die gesamte Innenfläche der in der Kohlensäule
geschaffenen Kanäle zunächst schnell und gleichzeitig gezündet wird. Die Entgasungsgase
aus der Kohle treten in die Kanäle aus und werden hier von der hindurchströmenden
Luft zum Teil verbrannt. Die Zündung kann entweder durch kurzzeitiges Hindurchblasen
einer heißen Flamme wenig oberhalb der Entgasungszone und nachfolgendes Hindurchblasen
von kalter Verbrennungsluft erfolgen oder aber auch dadurch, daß man die Verbrennungsluft
selbst so hoch erhitzt, daß ihre Temperatur über der Zündtemperatur der Kohle liegt.
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Die Vorwärmung der Verbrennungsluft erfolgt zweckmäßig durch die Wärme
des die Querstromkammer verlassenden Abgases. Diese Vorwärmung kann in einem besonderen
Lufterhitzer üblicher Bauart erfolgen, sie kann aber auch direkt in die Verkokungskammer
hineinverlegt werden, wenn z. B. eine oder mehrere vertikale Kammerwände aus luftdurchströmten,
vorzugsweise metallischen Rohren aus hochtemperaturfestem Material bestehen.
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Durch eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die
Homogenität des ausgegarten Kokses verbessert. Da in der Querstromkammer der Verkokungsvorgang
auf der Einströmseite der Verbrennungsluft nicht unter vollkommen gleichartigen
Bedingungen wie auf der Ausströmseite erfolgt, ist vorgesehen, daß die Gasdurchflußrichtung
periodisch geändert wird. Dies kann z. B. so erfolgen, daß jeweils nach 5 Minuten
Durchströmzeit die Durchströmungsrichtung umgekehrt wird. Während also z. B. die
Luft zunächst von links nach rechts geführt wird, wird sie nach dem Umstellen von
rechts nach links eingeblasen.
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Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Verkokungsmethode gegenüber
der bekannten auf horizontalen Wanderrosten besteht darin, daß die zu verkokende
Kohle auf allen Seiten der Verkokungskammer ihren Blähdruck ausüben kann, so daß
ein dichter Koks entsteht.
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Querstromverkokungskammem zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens
können sowohl aus keramischem Wandungsmaterial wie auch aus hochtemperaturbeständigen
Stählen hergestellt werden.
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Das neue Verfahren wird durch die Figuren erläutert, die einen Vertikalschnitt
durch eine Querstromverkokungskammer schematisch darstellt.
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Bituminöse Feinkohle 1, z. B. normale Kokskohle der Körnung 1 bis
3 mm mit 25 % flüchtigen Anteilen wird in den Aufgabetrichter 2 der Verkokungskammer
eingefüllt. Durch einen Zellenradzuteiler 3 wird die Kohle in die eigentliche Kammer
eingebracht. Unterhalb des Zellenrades 3 werden durch Öffnungen 4 runde, mit Spitzen
versehene Stempel 5 horizontal in die Kohlensäule hineingedrückt. Die Stempel 5
sind über einen Kreuzkopf 6 mit einer hin- und hergehenden Pleuelstange 7 verbunden.
Mit Hilfe dieses Mechanismus werden die Stempel s bis zur Gegenwand in die Kohleschicht
der Verkokungskammer hineingedrückt, bis sie aus Öffnungen 8 aus dieser Gegenwand
herausragen, und danach wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgezogen. Sie geben
hierbei die gebildeten Kanäle 9 innerhalb der Kohlensäule frei.
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In der schematischen Darstellung ist nur ein Stempel dargestellt.
Mit einer Pleuelstange 7 kann aber ein ganzer Satz von Stempeln 5, der z. B. auf
einer Platte montiert ist, in die Kohlensäule hineingedrückt und wieder zurückgezogen
werden.
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Die Kohlensäule wandert mit diesen horizontalen Kanälen in der Verkokungskammer
abwärts. Die Stempel s werden in solchen Zeitabständen in die Kohleschicht hineinbewegt,
daß die übereinanderliegenden Öffnungen innerhalb der Kohleschicht etwa gleiche
räumliche Abstände haben.
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Bei der Abwärtswanderung der Kohlensäule gerät diese in den Entgasungszone
genannten Bereich der mit Gasdurchtrittsöffnungen versehenen Wandungsteile der Kammer
10 und 11. An diese Wandungsteile sind von außen angeschlossen auf der einen Seite
eine Luftzuführungskammer 12 und auf der anderen Seite eine Abgassammelkammer 13.
In die Luftzuführungskammer führt eine Luftzuführungsleitung 14. Aus der Abgassammelkammer
wird das Abgas mittels einer Abgasleitung 15 abgeführt. Die Verbrennungsluft ist
in einem Vorwärmer (nicht gezeichnet) auf eine Temperatur oberhalb der Zündtemperatur
der Kohle, z. B. auf 800° C, vorgewärmt worden. Die Zündung der Kohle an den Innenflächen
der Kanäle erfolgt direkt mittels der Verbrennungsluft: Im unteren Teil der Verkokungskammer
ist eine Kühlzone für den Koks vorgesehen. Die Kammerwände besitzen hier Gasdurchtrittsöffnungen
16 und 17 mit an die Kammerwand angeschlossenen Kühlgaszuführungskammern
18 und Kühlgassammelkammein 19. In diese Kammern hinein führen auf der einen Seite
die Kühlgaszuführungsleitung 20 und auf der anderen Seite die Kühlgasabführungsleitung
21. Der Austrag des Kokses aus der Kammer erfolgt kontinuierlich mittels eines Kettenförderers
22, der über einen unterhalb der Kammer liegenden Tisch 23 hinweggezogen wird und
den Koks in einem Sammelbehälter 24 abwirft.