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Verfahren zum Schwelen oder Verkoken von stückigem Brennstoff Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schwelen oder Verkoken von stückigem
Brennstoff unter überwiegend indirekter Wärmezufuhr.
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Es ist bekannt, in keramischen Vertikalkammeröfen, deren schmalen
Kammern die erforderliche Wärme bei indirekter Beheizung durch die seitlichen Begrenzungswände
zugeführt wird, Schüttgut, insbesondere stückige hochbituminöse Kohlen oder mit
Pech oder anderen organischen Bindemitteln gebundene Briketts aus Feinkohle bei
kontinuierlichem oder halbkontinuierlichem Einsatz und Abzug des zu behandelnden
Gutes zu schwelen oder zu verkoken. Zum Erhöhen der Durchsatzleistung dieses Verfahrens
kann in die Kammern an der Austragvorrichtung oder am unteren Ende der Ofenkammer
Rückgas eingeblasen werden.
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Bei der Durchführung derartiger Schwel- oder Verkokungsverfahren ist
es bekannt, Spülgase an der Aufgabe des Gutes einzublasen und im Gleichstrom mit
diesem zu führen. Dabei hat es sich als nachteilig erwiesen, daß die im Gegenstrom
zur Schüttung aufsteigenden Gase im oberen Teil des Ofens auf der Oberfläche des
stückigen Brennstoffes, z. B. der kalten Briketts, niedergeschlagen wurden, wobei
die Briketts erweichten, sich verformten und zusammenbackten. Dabei entstanden Gebilde,
die als Vertraubungen bezeichnet werden und die die Qualität des verwendeten Brennstoffes
außerordentlich ungünstig beeinflußten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Vertraubungen zu
vermeiden. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß dies dann möglich
ist, wenn man die im oberen Teil des Ofens befindlichen Brennstoffe so schnell erhitzt,
daß sich auf ihnen eine Kruste bildet, d. h. eine Oberflächenverkokung eintritt.
Von dieser dieser neuen Erkenntnis geht die Erfindung aus, die bei einem Verfahren
zum Schwelen oder Verkoken von kontinuierlich oder diskontinuierlich in einen Vertikalkammerofen
aufgegebenem stückigem Brennstoff unter überwiegend indirekter Wärmezufuhr und Gleichstromführung
von heißem Spülgas von der Gutaufgabe über lediglich einen Bruchteil der gesamten
Kammerofenhöhe darin besteht, daß heiße Rauchgase aus den Heizzügen der Kammerbeheizung
in den oberen Teil der Kammer eingeleitet werden. Die heißen Rauchgase haben eine
Temperatur von etwa 1000 bis 1200° C und gewährleisten die Bildung einer schnellen
Verkokung an der Oberfläche, d. h. einer festen Kruste, die die Gefahr von Vertraubungen
und die damit verbundenen Nachteile mit Sicherheit vermeidet.
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Die deutsche Patentschrift 746 347 betrifft ein Verfahren zum Schwelen
von Braunkohle, bei dem die zur Schwelung erforderliche Wärme ausschließlich mittels
heißer Spülgase zugeführt wird, wobei ein Teil der Spülgase im Gleichstrom, ein
anderer Teil im Gegenstrom geführt wird. Im Gegensatz dazu werden bei der vorliegenden
Erfindung etwa 80 % der Wärme indirekt über die Heizwände zugeführt. Bei dem deutschen
Patent 631094, das ein Verfahren zum Verkoken von Briketts aus Schwelkoks in einer
von außen beheizten Retorte betrifft, soll die Verkokung durch allmähliche Erhitzung
des Verkokungsgutes erfolgen, wobei die gas- und dampfförmigen Bestandteile langsam
entweichen. Zu diesem Zweck wird am Kopf der Retorte ein Spülgas mit niedrigerer
Temperatur eingeblasen und im Gleichstrom mit den Preßlingen von oben nach unten
geführt, während die Heizgase die Retorte von unten nach oben umströmen. Dagegen
besteht das Wesen der Erfindung darin, heißes Spülgas am Kopf des Ofens einzublasen,
so daß sich auf den Briketts sofort eine verkokte Haut bildet.
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Die USA-Patentschrift 1739 786 betrifft ein Verfahren, bei dem Kohlepulver
oder feingemahlene Kohle mittels einer Schnecke eingetragen und dann in einer Düse
mittels Dampf oder Luft zerstäubt wird. Bei diesen gasförmigen Stoffen handelt es
sich um Beschickungshilfsmittel, wie sie z. B. bei Kohlenstaubpumpen für Kesselanlagen
üblich sind. Die Gase dienen nicht dazu, in das eigentliche Verfahren einzugreifen.
Im Gegensatz dazu erfolgt die Zuführung des Rauchgases bei der vorliegenden Erfindung
unabhängig vom Beschickungsvorgang und dient zur raschen Erhitzung der Briketts
oder der Stückkohlen, die im oberen Teil des Ofens abrutschen. Demnach unterscheiden
sich sowohl das Beschickungsgut als auch das gasförmige Medium hinsichtlich ihrer
Art und auch ihrer Verwendung grundsätzlich voneinander.
Die deutsche
Patentschrift 653195 betrifft ein Verfahren zur restlosen Vergasung von Kohle, bei
dem vorerhitzte Kohle teils in einem Wasser-Gas-Generator, teils in einem Vertikalkammerofen
aufgegeben wird. Das im Wasser-Gas-Erzeuger anfallende Gas wird zur Karburation
dem im Vertikalkammerofen erzeugten Entgasungsgas zugemischt, indem man dieses Fremdgas
am Kopf der Kammer einführt und im Gleichstrom mit der Beschickung zur Absaugstelle
leitet. Das oben eingeführte Gas dient einem anderen Zweck und steht in keinem Zusammenhang
mit der Aufgabe, die die Erfindung löst.
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Die deutsche Patentschrift 476 660 betrifft ein Verfahren zum Schwelen
bituminöser Brennstoffe mittels eines Drehrostgenerators bei teilweisem Koksabzug
und teilweiser Koksverbrennung zum Zwecke der Beheizung der Einrichtung. Dabei wird
das Rauchgas der Koksverbrennung teilweise als heißes Spülgas im Gegenstrom zur
absinkenden Schüttung vom Rost aus nach oben geleitet, mit Entgasungsprodukten beladen
und abgezogen. Der andere Teil der Rauchgase tritt als abgekühltes Spülgas in das
frisch aufgegebene feuchte Material ein, mit dem es im Gleichstrom nach unten zieht.
Die - Temperatur des Rauchgases liegt unterhalb 300° C, wie es beim Betrieb von
Trocknern üblich ist. Bei einer höheren Temperatur würden sich Entgasungsprodukte
bilden, die mit dem Spülgas abgezogen und damit verlorengehen würden. Die oben eingeführten
Rauchgase dienen also zum Vortrocknen des Brennstoffes und nicht dazu, diesen so
schnell aufzuheizen, daß eine Verkokung auftritt, die die Gefahr von Vertraubungen
vermeidet.
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Gegenstand des älteren Patentes 1121582 ist ein Spülgasofen,
bei dem die Wärmezufuhr nicht über die Kammerwände erfolgt, sondern die gesamte
Beheizung durch eine direkte Flammenbeaufschlagung vorgenommen wird. Dabei werden
die Spülgase sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom geführt. Im Gegensatz
dazu wird der Wärmebedarf bei dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung überwiegend
indirekt über die Kammerwände gedeckt, wodurch sich grundsätzliche Unterschiede
ergeben.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß vorliegender Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt A b b. 1
einen Längsschnitt und A b b. 2 einen Querschnitt durch einen Vertikalkammerofen.
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Der Vertikalkammerofen besteht aus der zur Aufnahme des zu behandelnden
Gutes dienenden Kammer 1, die seitlich von feuerfesten Wänden 2 begrenzt ist. In
diesen Wänden liegen die Heizzüge 3, die mit Verbrennungsgasen, die aus Gas und
Luft oder anderen Medien gebildet sind, beaufschlagt werden, wobei Temperaturen
bis 1500° C entstehen können.
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Die Kammer 1 ist oben durch die Decke 4 begrenzt, in
der sich ein oder mehrere Füllöffnungen 5 zum Einbringen des zu behandelnden Gutes
in die Kammer befinden. An den schmalen Seiten der Kammer 1 sind in geringem Abstand
von den Stirnwänden zwei Trennwände 6 angeordnet, die an der Kammerdecke 4 beginnend
sich auf einer etwa ein Fünftel bis ein Drittel der Kammerhöhe entsprechenden Länge
abwärts in die Kammer erstrecken, so daß zwischen diesen Trennwänden 6 und den Stirnwänden
der Kammer Gasabzugskanäle 8 entstehen, die mit der Vorlage des Ofens verbunden
sind. Diese Kanäle besitzen, um unerwünschte Umsetzungen weitgehend zu verhindern,
Querschnitte, bei denen sich hohe Geschwindigkeiten des abgezogenen Gases ergeben.
Weiterhin münden in die Kammerdecke 4 Kanäle 7, die zum Einleiten der heißen Rauchgase
aus den Heizzügen in die Kammer dienen. Die Kammer 1 ist unten durch einen Verschluß
9, durch den das behandelte Gut kontinuierlich oder diskontinuierlich ausgetragen
werden kann, in bekannter Weise verschlossen.
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Das durch die Füllöffnungen 5 in die Kammer 1 gelangende kalte zu
behandelnde Gut wird von dem durch die Kanäle 7 in die Kammer einströmenden heißen
Rauchgas im Gleichstrom durchströmt und hierbei erwärmt, so daß das aus dem unteren
Teil der Kammer aufsteigende teerhaltige Entgasungsgas nur mit der Oberfläche bereits
vorgewärmten Gutes in Berührung kommt und ein Niederschlagen schwer flüchtiger Bestandteile
des Entgasungsgases auf dem frisch eingebrachten Gut ausgeschlossen ist. Außerdem
bildet sich bei dem schnellen Aufheizen des eingebrachten zu behandelnden Gutes
durch das heiße Rauchgas auf dessen Oberfläche sofort eine verkokte Haut, die jede
Verformung und Vertraubung des Gutes verhindert.
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Das durch die Kanäle 7 in den oberen Teil der Kammer 1 eingeführte
heiße Rauchgas wird gemeinsam mit dem aus der Kammer aufsteigenden Entgasungsgas
durch die Kanäle 8, in die das zu behandelnde Gut nicht eindringt, zur Vorlage abgeführt.
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Durch den Verschluß 9 können in an sich bekannter Weise als Kühlmittel
Gas oder Wasserdampf eingeführt werden, so daß das behandelte Gut vor dem Abziehen
aus der Kammer abgekühlt und ein Teil der im Koks enthaltenen fühlbaren Wärme in
das darüberliegende Gut zurückgeführt wird.