DE1471575B1 - Verfahren zum kontinuierlichen Verkoken bzw. Entgasen kohlenstoffhaltigen Materials und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kon- Die erfindungsgemäße Lösung liegt in einem Vertinuierlichen Verkoken bzw. Entgasen kohlenstoff- fahren der eingangs definierten Art, das insbesondere haltigen Materials auf einer ständig bewegten Trag- dadurch gekennzeichnet ist, daß als Tragfläche ein an fläche in einer praktisch luftdichten Entgasungskam- sich bekannter undurchlässiger Herd bzw. Rost vermer, in die zur Verbrennung der brennbaren Anteile 5 wendet, daß die Luft bzw. der Sauerstoff ausschließder flüchtigen Materialbestandteile Luft bzw. Sauer- lieh oberhalb des Herdes bzw. Rostes zugeführt und stoff in geregeltem Mengenverhältnis zugeführt wird, daß oberhalb des Materials eine Oxydationszone für und eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver- die flüchtigen Materialbestandteile aufrechterhalten fahrens. wird, während die Materiallage selbst in einer sie umBeispiele für Materialien, die nach dem erfindungs- io gebenden reduzierenden Atmosphäre nicht oxydierter gemäßen Verfahren behandelt werden können, sind flüchtiger Stoffe gehalten wird.
Kohle (kokend oder nicht kokend), Koks, Pech, Teer, Besondere Vorteile lassen sich auch noch dadurch Asphalt, Lignit, Gilsonit, Petrolkoks und andere erzielen, wenn in der Entgasungskammer mehrere Rückstände der Petroleumraffinierung, und zwar ent- sektorenweise aufgeteilte Behandlungszonen einweder in natürlichem Zustand oder einzeln oder in 15 gestellt werden und wenn die Abgase aus mindestens Kombination miteinander, z. B. in Form von Briketts. einigen dieser Behandlungszonen abgezogen und zur

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen Verbrennung in andere Behandlungszonen geleitet die zu entgasenden Materialien auf einem sich kon- werden, wobei die Temperatur jeder Behandlungstinuierlich bewegenden, luftdurchlässigen Rost ge- zone zur Erzeugung von Endprodukten unterschiedführt werden. Die zur Brennung erforderliche Luft ao licher chemischer und physikalischer Eigenschaften wird dabei dem zu entgasenden Material von der aus dem gleichen Ausgangsmaterial geregelt wird.
Rostunterseite her zugeführt, so daß unmittelbar in In weiterer Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße der Materialschicht eine erhebliche direkte Kohlen- Verfahren noch dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffverbrennung stattfindet. innerhalb der Entgasungskammer erzeugte Wärme

Bei den bekannten Verfahren tritt eine stark in- 25 durch Wärmezufuhr über oberhalb des auf der sich homogene Entgasung schon dadurch auf, daß die zu- bewegenden Tragfläche befindlichen Materials angeführte Verbrennungsluft die Unterseite der Schicht geordnete Brenner vermehrt wird,
zu sehr abkühlt, während an der Oberseite ein starker Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfin-Kohlenstoffabbrand eintritt. Außerdem kann sich bei dungsgemäßen Verfahrens ist beispielsweise derart dem bekannten Verfahren innerhalb der Schicht des 30 aufgebaut, daß die Entgasungskammer in mehrereBezu entgasenden Materials eine lokal unterschiedlich handlungszonen unterteilt ist, die zum Abziehen der intensive Durchströmung von Verbrennungsluft ein- Gase und zu deren Wiedereinführung in andere Zonen stellen, so daß teils zu kalte, teils überhitzte Stellen mit ausschließlich oberhalb des Herdes bzw. des Roauftreten und so die Koksqualität erheblich vermin- stes befindlichen Gasleitvorrichtungen versehen sind, dert wird. Auch besteht keine Möglichkeit, den Re- 35 Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die duktionsgrad innerhalb einer Schicht zu regulieren. brennbaren Gase also oberhalb der Kohleschicht ver-

Bei einem anderen bekannten Verfahren findet brannt, wobei die Flammen und die erhitzte Entnach dem Zuführen von Luft durch einen luftdurch- gasungskammer Wärme auf die zu entgasende Kohlelässigen Rost die Verbrennung von Flüchtigen in der schicht abstrahlen. Die Zone der Entgasung und die Entgasungskammer oberhalb des behandelten Gutes 40 der Wärme erzeugenden Oxydation werden also auf statt. Da sich auch hierbei die oxydierende Atmo- rein thermodynamische Weise — ohne die sonst bei Sphäre bereits innerhalb der zu entgasenden Material- den indirekten Verfahren übliche Verwendung von schicht einstellt, kann eine teilweise Verbrennung mechanischen Trennwänden aus feuerfesten Mateauch des festen Kohlenstoffes mit diesem bekannten rialien — voneinander getrennt. Dadurch wird er-Verfahren niemals vermieden werden. Außerdem er- 45 reicht, daß sowohl unmittelbar die Verbrennungsgibt sich mit der Verwendung eines Rostes und der wärme zum Entgasen verwendet werden kann als Zufuhr der Verbrennungsluft durch die zu ver- auch ein Kohleabbrand praktisch vermieden wird, kokende Schicht hindurch das grundsätzliche Pro- Zusätzlich wird die Homogenität in der zu entgasenblem, daß der Durchtrittswiderstand innerhalb der den Schicht in Richtung der Schichtdecke und damit zu verkokenden Schicht örtlich unterschiedlich sein 5° die Qualität der Endprodukte erheblich verbessert,
kann, so daß eine optimale homogene Qualität des Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver-Verfahrensprodukts nicht erreichbar ist. fahrens liegt darin, daß der Entgasungsvorgang prak-

Ein weiteres bekanntes Verfahren beruht auf dem tisch ohne Trägheitseinflüsse, gegebenenfalls voll-Prinzip der indirekten Erwärmung des zu entgasen- automatisch, insbesondere auch dadurch gesteuert den Materials. Dabei wird das ausgetriebene Gas ab- 55 werden kann, daß den einzelnen Sektoren untergesaugt, ohne unmittelbar zum Erhitzen verwendet schiedliche Mengen an Verbrennungsluft zugeführt zu werden, weil die Wärmeenergie von außen durch werden können, so daß in einer Ofenfüllung bei glei-Brenner auf eine Entgasungskammer zugeführt wird. chem Ausgangsmaterial unterschiedlich entgaste End-

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile be- produkte erhalten werden können, wobei auch kannter Verfahren und Vorrichtungen zu vermeiden, 60 die Temperaturbedingungen unterschiedlich gefahren insbesondere also ein kontinuierlich arbeitendes Ent- werden können. Außerdem erlaubt die Verwendung gasungsverfahren zu schaffen, bei dem die Ent- eines undurchlässigen Herdes zugleich auch die Vergasungswärme innerhalb der Entgasungskammer er- arbeitung von feinstkörnigem Material ohne Staubzeugt wird und das eine gleichmäßig starke Ent- Verluste. Undurchlässige Herde unterliegen auch keigasung des zu entgasenden Materials gewährleistet 65 nem hohen Verschleiß.

sowie darüber hinaus mit einem hohen thermischen Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der ErWirkungsgrad arbeitet, wobei auch beispielsweise ein findung an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Kohlenstoffabbrand vermieden wird. Es zeigt

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Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Drehherd-Ent- Luftmenge sind Ventile 11 und 12 vorgesehen. Falls gasungsofen mit den Merkmalen der Erfindung, in eine verhältnismäßig dünne Schicht von zu entgasenweicher gewisse Abschnitte zur Darstellung von Tei- dem Material auf dem ringförmigen Herd 2 angeordlen im waagerechten Querschnitt weggeschnitten sind, net ist, können z. B. die unteren Rohrleitungen 9 ver- und 5 wendet werden, während die oberen Rohrleitungen 8

F i g. 2 einen zentralen lotrechten Querschnitt längs bei einer verhältnismäßig dicken Schicht des zu entder LinieII-II in Fig. 1. gasenden Materials Verwendung finden können. Im

Der Entgasungsofen gemäß F i g. 1 weist einen Dach 4 sind Austrittsöffnungen 13 vorgesehen, die ringförmigen Herd 2 auf, den über den größten Teil über radiale Kanäle 14 mit Abzweigungen 13 a mit seines Umfangs eine tunnelartige Entgasungskam- io einem allgemein mit 15 bezeichneten zentralen Brenmer 3 aufnimmt. Der ringförmige Herd 2 ist durch ner verbunden sind, der eine auf ihn aufgesetzte Esse Seitenwände 5 und von oben von einem Dach 4 um- 16 aufweisen kann. Die Austrittsöffnungen 13 werschlossen, so daß eine zur Außenatmosphäre luft- den durch Schieberventile 17 gesteuert, so daß an dichte Entgasungskammer 3 gebildet wird. Der ring- jeder Stelle des ringförmigen Herdes 2 eine geförmige Herd 2 dreht sich in der in F i g. 1 durch 15 wünschte Gasmenge abgezogen werden kann. Durch den Pfeil A angedeuteten Richtung, während das entsprechende Steuerung der Ventile 11,12 und 17 Dach 4 und die Seitenwände 5 stillstehen. Zu beiden kann man die Betriebsbedingungen an allen Berei-Seiten des ringförmigen Herdes 2 sind Dichtungen 6 chen des ringförmigen Herdes 2 so steuern, daß die angebracht, die die Entgasungskammer 3 gasdicht ab- Oxydation und die Entgasung z. B. in einer bestimmschließen. 20 ten Zone verzögert und in einer anderen Zone be-Gemäß F i g. 2 befindet sich auf dem ringförmigen schleunigt werden können. Hierdurch wird die Steue-Herd 2 eine zu entgasende Schicht eines bestimmten rung der Temperaturen in der Entgasungskammer 3 Materials. Die Innenabmessungen des Ofens sind ge- ermöglicht, und das zu entgasende Material kann rade so gewählt, daß die zu entgasenden Material- über eine gewünschte Zeitspanne hinweg auf einer bestandteile im oberen Abschnitt der Entgasungs- 25 bestimmten gewünschten Temperatur gehalten werkammer 3 oxydiert und verbrannt werden, um das den. Auf diese Weise läßt sich die Art der gasförmi-Dach 4 und die Seitenwände 5 zu erhitzen, damit ge- gen Materialbestandteile und auch die Art der auf nügend Abstrahlungswärmeenergie dem auf dem dem ringförmigen Herd 2 zurückbleibenden Rückringförmigen Herd 2 befindlichen zu entgasenden stände weitgehend verändern. Die von einem AbMaterial zugeführt werden kann. Beispielsweise kann 30 schnitt abgezogenen gasförmigen Materialbestandteile der Abstand zwischen dem ringförmigen Herd 2 und können z. B. in einem bestimmten anderen Abschnitt dem Dach 4 etwa 99 cm betragen, während die Dicke verbrannt werden, so daß Endprodukte mit unterdes auf dem Herd befindlichen zu entgasenden Ma- schiedlichen chemischen und auch physikalischen terials 7 etwa 30,5 cm beträgt. Bei dieser Dimensio- Eigenschaften aus ein und demselben Ausgangsnierung entsteht ein Zwischenraum zwischen der 35 material gewonnen werden können. Oberseite der auf dem Herd befindlichen Material- Das zu entgasende Material wird mit Hilfe eines schicht und dem Dach von etwa 68,5 cm, in dem die Förderers in einen Füllschacht 18 eingefüllt, rutscht Entgasung und die Reduktion stattfindet. Da sich in einen Austragschacht 19, welcher das Material auf auch der Herd 2 stark erwärmt und eine erhebliche dem ringförmigen Herd 2 verteilt. Ein in der Höhe Wärmeaufnahmefähigkeit besitzt, wird die zu ent- 40 einstellbares Abstreifblech 20 gewährleistet eine jegasende Materialschicht auch vom Herd her erwärmt. weilige gleichmäßige Beschickung des sich kontinu-In bestimmten Abschnitten auf dem Umfang des ierlich drehenden ringförmigen Herdes 2 mit in beringförmigen Herdes 2 verteilt sind Einrichtungen stimmten Grenzen variabler Dicke der Schicht des zu zum Einführen von Sauerstoff, z. B. in Form von entgasenden Materials. Sobald das Material den AusLuft, sowie zum Abziehen von Gasen aus der Ent- 45 tragsschacht 19 verläßt und auf dem ringförmigen gasungskammer 3 vorgesehen, so daß die eingeführte Herd 2 liegt, beginnt es. sich sofort zu erwärmen, da Luftmenge und die aus der Entgasungskammer 3 ab- der ringförmige Herd 2 während seiner Drehung gezogene Gasmenge an jedem Abschnitt beliebig ge- durch den Ofen eine beträchtliche Wärmeenergie aufsteuert werden kann. Die Luft wird ausschließlich genommen hat und z.B. beim Verkoken eine Oberoberhalb der Oberseite der sich auf dem Herd be- 5° flächentemperatur bis zu etwa 650° C besitzt. Wähfindenden Materialschicht eingeführt, um die gas- rend die Temperatur des Herdes auf das zu entförmigen Materialbestandteile im oberen Abschnitt gasende Material einwirkt, beginnt von der Unterder Kammer zu oxydieren und zu verbrennen. Dabei seite der Schicht her sehr rasch die Entgasung, so wird die in eine reduzierende Atmosphäre eingehüllte daß das Material bereits gasend in die eigentliche Materialschicht in etwas Abstand von den oxydieren- 55 Entgasungskammer eintritt. Das zu entgasende Maden Verbrennungsbereichen umgeben. Zur indivi- terial staut sich beim Einfüllen an dem Abstreifblech duellen Luftzufuhr in die einzelnen Abschnitte sind 20, so daß eine weitere Ebnung und auch Verdicherfindungsgemäß sowohl am Innen- als auch am tung erfolgt. Unmittelbar hinter dem Abstreifblech Außenumfang der Entgasungskammer 3 jeweils etwa 20 erfolgt auf Grund der Wärmeausstrahlung vom senkrecht übereinander, die inneren bzw. äußeren 60 Dach 4 sowie von den Seitenwänden 5 bereits ein Seitenwände 5 durchstoßende Rohrleitungen 8,9 an- Einsetzen der Entgasung an der Oberfläche der Mageordnet. Diese Rohrleitungen 8,9 sind gemäß den terialschicht. Da unterschiedliche Materialarten auch F i g. 1 und 2 mit inneren bzw. äußeren Ringleitun- unterschiedlich entgasen, muß auch die Entgasungsgen 10 zur Zuleitung von unter Druck stehender Luft geschwindigkeit entsprechend unterschiedlich sein, oder Sauerstoff verbunden, wobei die Luft oder der 65 wozu eine Steuerung der Luftzufuhr durch die Ven-Sauerstoff den Ringleitungen 10 über Speiseleitungen tile 11,12 und 17 innerhalb der Entgasungskammer 3 α und Sammler 10 b zugeführt wird. Zur Steue- vorgenommen wird, rung der durch jede Rohrleitung 8,9 eingeführten Zu den aus dem zu entgasenden Material aufstei-

genden gasförmigen Materialbestandteilen werden kontinuierlich sorgfältig gesteuerte Luftmengen über die Rohrleitungen 8,9 in die Entgasungskammer 3 eingeführt. Die heißen Gase vermischen sich dann oberhalb der Materialschicht und verbrennen. Die bei dieser Verbrennung erzeugte Temperatur strahlt wiederum auf den ringförmigen Herd 2 zurück und verursacht eine fortdauernde Entgasung. Die Ablaufgeschwindigkeit des Verfahrens wird, wie erwähnt, durch die Veränderung der Ventile 11,12 und 17 sowie durch Änderung der Drehbewegung des ringförmigen Herdes 2 und durch die Dicke der Materialschicht bestimmt.

Die aufwärts strömenden gasförmigen Materialbestandteile bewirken in Verbindung mit der zugeführten Frischluft einen Zug nach oben und treten über die Austrittsöffnungen 13 aus.

Die aus Kohle, Petrolkoks und dergleichen Material freigegebenen gasförmigen Materialbestandteile erzeugen bei ihrer Verbrennung im Ofen normalerweise eine Temperatur von nicht mehr als etwa 1200 bis 1260° C. Da das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich erfolgt und da alle Verfahrensphasen gleichzeitig in einer einzigen Entgasungskammer 3 durchgeführt werden, können die gasförmigen Materialbestandteile vor der Verbrennung von einem Abschnitt zu einem anderen geleitet werden, wodurch mittels zusätzlicher Verbrennung der umgeleiteten Gase an jedem gewünschten Punkt eine unterschiedlich hohe Temperatur erzeugt werden kann. Es ist bekannt, daß sich die Entgasungsgeschwindigkeit proportional schneller erhöht als die Temperatur. Mit dem beschriebenen Verfahren können die gasförmigen Materialbestandteile beispielsweise aus dem ersten Drittel der Ofenkammer abgesaugt werden, so daß damit im übrigen Teil der Entgasungskammer 3 Temperaturen bis zu etwa 1500° C erzeugt werden können. Diese Verlagerung der noch unverbrannten Gase in der Entgasungskammer 3 von einer Zone zur anderen gestattet je nach Wunsch eine Beschleunigung oder Verzögerung des Entgasungsvorgangs. Dies wird durch Schließen der Austrittsöffnungen in einer Zone erreicht, wobei die aus dieser Zone stammenden flüchtigen Materialbestandteile in die Zone gedrängt werden, in welcher eine Verbrennung gewünscht wird. Diese Steuerung kann weiterhin durch Öffnen der Austrittsöffnungen in der Zone unterstützt werden, in welche die flüchtigen Materialbestandteile übergeführt werden Sollen. Ein zusätzlicher Sog bzw. Zug zur Hervorbringung der Bewegung der Gase kann durch Anbringen von Sog erzeugenden Einrichtungen, wie der Esse 16, erzeugt werden.

Am ausgangsseitigen Ende der Vorrichtung wird der entgaste Stoff unter einer Trennwand 22 auf einen Abstreifer 21 geleitet, von dem er über ein Förderband 23 zur weiteren Verarbeitung transportiert wird.

Durch einwandfreie Kombination der genannten Variationsmöglichkeiten hat sich bei der Anwendung dieses Verfahrens erwiesen, daß bei einer nur in einer Richtung fortlaufenden Entgasung von Kohle eine Geschwindigkeit von mehr als etwa 4,6 cm/h erreicht und aufrechterhalten werden kann. Diese wesentlich höhere als normale Verkokungsgeschwindigkeit führt zu einer beträchtlichen Steigerung des Endproduktaustrags pro Flächeneinheit und ermöglicht eine bedeutende Herabsetzung der Kosten pro vorgegebener Koksmenge, so daß auch ein bedeutender wirtschaftlicher Fortschritt erzielt wird.

Falls das zu entgasende Material nicht genügend gasförmige Bestandteile zur Verbrennung enthält, können ihm während seiner Aufbereitung auf dem ringförmigen Herd 2 zusätzliche gasabgebende Stoffe, beispielsweise öl, zugeführt werden. Auch kann über die in den Seitenwänden 5 vorgesehenen Rohrleitungen 8,9 zusätzlich Gas eingebracht werden, um die erforderliche Gaszufuhr zu gewährleisten. Dieses Verfahren der Zuführung von zusätzlichen gasförmigen Stoffen für die Oxydation bzw. Verbrennung in die Entgasungskammer 3 führt zu weiteren Vorteilen infolge der durch die Verbrennung der Gesamtmenge aller flüchtigen Stoffe erzeugten Temperatur und gewährleistet zudem eine Behandlung von gasarmen Materialien bei minimalem Brennstoffverbrauch.

Die veränderlichen Parameter, wie Luftzufuhr, Gasabzug, Dicke der Stoffschicht und Umlaufgeschwindigkeit, können so gesteuert werden, daß die Kohle beispielsweise in einer dünnen Lage von etwa 5 cm Dicke derartig rasch erhitzt wird, daß sie bläht und auf Grund der außergewöhnlich schnellen Erwärmung zu garen beginnt, also schon in den teigigen Zustand versetzt wird, lange bevor ihre gasförmigen Materialbestandteile vollständig freigegeben wurden. Dabei befindet sie sich in sehr lockerem, aufgequollenem und porösem Zustand. Die hohen Temperaturen, denen die Kohle in diesem Zustand ausgesetzt wird, verursachen ein Erstarren in porösem Zustand; hierbei wird bei außergewöhnlich hoher Verkokungsgeschwindigkeit ein schwammartiger Koks erzeugt, der eine dünne Zellenwandstruktur und hohe Porosität besitzt. Sein Luftraumgehalt ist so hoch, daß nach dem Austragen keinerlei Abschreckung erforderlich ist, weil er relativ rasch abkühlt. Diese ungewöhnlich seltene Eigenschaft macht den schwammartigen Koks insbesondere zum Ausgangsmaterial für Sinterbrennstoffe in der Stahlindustrie, da er mit geringem Kraftaufwand und mit nur geringer Entwicklung von Staub auf kleine Teilchengröße zerkleinert und als im wesentlichen feuchtigkeitsfreies Material eingesetzt werden kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Verkoken bzw. Entgasen kohlenstoffhaltigen Materials auf einer ständig bewegten Tragfläche in einer praktisch luftdichten Entgasungskammer, in die zur Verbrennung der brennbaren Anteile der flüchtigen Materialbestandteile Luft bzw. Sauerstoff in geregeltem Mengenverhältnis zugeführt wird, wobei zur Entgasung des Materials zu einem wesentlichen Teil auch die Abstrahlung des erhitzten Mauerwerks der Entgasungskammer nutzbar gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Tragfläche ein an sich bekannter undurchlässiger Herd bzw. Rost verwendet, daß die Luft bzw. der Sauerstoff ausschließlich oberhalb des Herdes bzw. des Rostes zugeführt und daß oberhalb des Materials eine Oxydationszone für die flüchtigen Materialbestandteile aufrechterhalten wird, während die Materiallage selbst in einer sie umgebenden reduzierenden Atmosphäre nicht oxydierter flüchtiger Stoffe gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entgasungskammer mehrere sektorenweise aufgeteilte Behandlungs-

zonen eingestellt werden und daß die Abgase aus mindestens einigen dieser Behandlungszonen abgezogen und zur Verbrennung in andere Behandlungszonen geleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur jeder Behandlungszone zur Erzeugung von Endprodukten unterschiedlicher chemischer und physikalischer Eigenschaften aus dem gleichen Ausgangsmaterial geregelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die

innerhalb der Entgasungskammer erzeugte Wärrr durch Wärmezufuhr über oberhalb des auf d( sich bewegenden Tragfläche befindlichem Mat« rials angeordnete Brenner vermehrt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfar rens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gf kennzeichnet, daß die Entgasungskammer (3) i mehrere Behandlungszonen unterteilt ist, die zui Abziehen der Gase und zu deren Wiedereinfüh rung in andere Zonen mit ausschließlich obei halb des Herdes bzw. des Rostes befindliche: Gasleitvorrichtungen versehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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