DE1546630C - Verfahren zum Verbrennen von Salzkohle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbren- · _{Zu L Entsalzen der Rohkohle}
nen von Salzkohle, gemäß dem die Kohle in feingemahlenem Zustand vor der Verbrennung während Ein Auslaugen der Kohle mit Wasser bringt nur der Förderung in einem Gasstrom unter Teilver- dann einen Erfolg, wenn das Alkali als Chlorid in der brennung entgast wird und ihr zur Beeinflussung des 5 Kohle vorliegt. Bei organischer Bindung des Salzes Entgasungsvorganges Zusatzstoffe zugemischt werden. muß das Entsalzen der Kohle mittels Basenaustausch

Die Verbrennung von Salzkohle stößt wegen der erfolgen. Als geeignet erwiesen sich Salzsäure, Marauchgasseitigen Verschmutzung der Heizflächen auf gnesium-Sulfat-Lösung, Kalzium-Chlorid-Lösung und Schwierigkeiten. Beim Einbringen von Kohle in die mineralsaure Abwässer. Beim Lissnerschen Entsal-Brennkammer spaltet sich die Kohle in Gas und Koks, ίο Zungsverfahren wird diskontinuierlich die Kohle Das Gas enthält einen großen Teil des Schwefels, der nacheinander mit 3°/_oiger Salzsäure gewaschen, mit zu Schwefeldioxid und bei Luftüberschuß zum Teil reinem Wasser nachgewaschen und anschließend mit zu Schwefeltrioxid verbrennt. Beim Schmelzen trennt Dampf von 10 atü verdampft. Bei einem Natriumsich die Asche in eine spezifisch leichtere Salzschmelze Oxid-Gehalt in der Trockenkohle von 2,4%, das als und eine spezifisch schwerere Schmelze der Grund- 15 Natriumhumat vorlag, wurden je nach Zeitdauer der asche. Aus der Salzschmelze verdampfen mit steigen- Behandlung und Menge der angewandten Salzsäure der Temperatur immer mehr Alkalien und vermischen 85 bis 95 °/o des Natriumoxids entfernt. Der Schwefelsich mit dem Rauchgasstrom. Die Verdampfung be- gehalt ändert sich nicht, da der Schwefel organisch ■ ginnt schon bei verhältnismäßig niedrigen Tempera- gebunden ist. Infolge der diskontinuierlichen Arbeitsturen. Je nach der Bindung der Alkalien entstehen 20 weise und des Chemikalien- und Dampfverbrauchs durch Nebenreaktionen aus dem Natriumchlorid arbeitet das Verfahren unwirtschaftlich. Außerdem Chlorwasserstoff und Natriumhydroxid und aus dem ergibt sich aus der Beseitigung des stark salzhaltigen Natriumhumat Natriumkarbonat. Natriumkarbonat Abwassers ein neues Problem,
und Natriumhydroxid greifen bei hohen Tempera- _ . .
türen Schamotte- und Silizium-Karbid-Steine stark 25 ^{Zu Z Ver}S^{asen im} Generator
an. Das Natriumkarbonat zerfällt weiter in Natrium- Beim Vergasen der Salzkohle mit Dampf-Luft-Geoxid und Kohlendioxid. In Gegenwart von Schwefel- misch wird ein fast salzloses Generatorgas erhalten, dioxid im Rauchgas entsteht dann Natriumsulfat, das Dazu muß die Kohle aber brikettiert werden, was das sich auf den Heizflächen niederschlägt. Der Chlor- Verfahren sehr verteuert. Ebenso ist die Vergasung in Wasserstoff dagegen gelangt vollständig mit dem 30 der Wirbelschicht oder die Sauerstoffdruckvergasung Rauchgas in den Kamin. unwirtschaftlich.

Untersuchungen über das Verhalten von Natrium- .

Chlorid ergaben ein'Ansteigen der Verdampfung mit ^{Zu 3}· ^Misc.^hf von Salzkohle mit

Temperatur- und Zeitzunahme. Durch Zusetzen von salzfreier Kohle

Kaolin (Aluminiumsilikat) wird die Natriumver- 35 Durch Mischen von Salzkohle mit salzfreier Kohle

dampf ung herabgesetzt. wird der Salzgehalt/kcal herabgesetzt, so daß die Ver-

Die Verschmutzung der Heizflächen ist abhängig schmutzung zurückgeht. Wird zum Mischen eine von der Art und Menge der im Rauchgas mitgeführten Braunkohle mit hohem Tongehalt in der Asche verStoffe und der Rauchtemperaturen. Sie wird bei Salz- wendet, so wird außerdem ein Teil des Salzes durch kohle vor allem durch die im Rauchgas enthaltenen 40. den Ton eingebunden. Das Verfahren erfordert je-Alkalien und Schwefelverbindungen verursacht. Bei doch eine doppelte Lagerung und die nötigen Einhoher Rauchgastemperatur liegen diese Verbindungen richtungen zum Mischen,
im teigigen, flüssigen und gasförmigen Zustand vor. , , . .. .
Bei Auftreffen auf die kälteren Heizflächen bleiben ^{Zu 4}" Verbrennung bei niedriger
sie kleben und erstarren. Wegen der schlechten Wärme- 45 heuerraumtemperatur
leitfähigkeit der Verbindungen ist ihre Oberflächen- Nach einem anderen Vorschlag soll die Brenntemperatur gleich der Rauchgastemperatur, so daß kammertemperatur herabgesetzt werden. Da die Verdie klebrige Oberfläche nunmehr auch feste Flug- dampfung der Salze mit der Temperaturerhöhung ascheteilchen einbindet. Die Flugasche wird durch steigt, konnte erwartet werden, daß dann die Salze Pyrosulfate, entstanden aus den Alkalisulfaten und 50 überwiegend in der Asche verbleiben würden. /
Schwefeltrioxid, in wasserlösliche Sulfate übergeführt. Versuche, die bei Brennkammertemperaturen von Diese Verbindungen schmelzen, reagieren miteinander 950 bis 1000° C durchgeführt wurden, beweisen, daß und bilden neue Verbindungen mit höheren Schmelz- sich eine Verschmutzung bei Salzkohle nicht vermeiden punkten. Dadurch verfestigt sich die Ablagerung, so ließ. Jedoch waren die Ansätze so ausgebildet, daß sie daß sie nicht mehr mit Rußbläsern entfernt werden 55 mit Rußbläsern entfernt werden konnten. Eine Herkann. Die Verfestigung der Ablagerungen wird also absetzung der Brennkammertemperatur bedingt jevon hohen Rauchgastemperaturen und der Anwesen- doch eine gleichzeitige Herabsetzung der spezifischen heit von Schwefeltrioxid im Rauchgas hervorgerufen. Wärmeleistung der Brennkammer, d. h. entweder

Um die Heizflächenverschmutzung zu vermeiden, vermindert sich bei gleicher Brennkammergröße die

wurden bereits folgende Maßnahmen vorgeschlagen: 60 Dampfleistung der Brennkammer oder es erhöht sich

. . ' bei gleicher Dampfleistung die Größe der Brenn-

1. Entsalzen der Rohkohle, kammer.

2. Vergasen der Salzkohle, Zu 5. Einbinden der Salze

3. Mischen von Salzkohle mit salzfreier Kohle, 65 Die größte Aussicht auf Erfolg hat das Einbinden

4. Verbrennung bei niedriger Feuerraumtemperatur, ** Salze ™J ^Kaolin _f ^¹"™"¹"™^· ^A1?_H*J"^S£?:

. ste Einbmdetemperatur wurden 1000 C ermittelt. Fur

5. Einbinden der Salze. die Versuche war eine Zyklonfeuerung mit flüssigem

Schlackenabzug verwendet worden. Die Einbindungszusätze für die Alkalien wurden nicht mit der Kohle in den Zyklon eingeführt, weil sie mit der flüssigen Schlacke abgeflossen wären, ohne Gelegenheit zu haben, Alkalien einzubinden. Die Ursachen hierfür liegen in der hohen Verdampfungsgeschwindigkeit der flüchtigen Alkaliverbindungen und in der hohen Temperatur, die im Zyklon herrscht. Die Verbrennung ist jedoch bei dieser Feuerung praktisch beendet, wenn die Rauchgase den Zyklon verlassen. Die Zugabe eines Stoffes zur Alkalien-Einbindung hinter der Zyklonmündung gewährleistet einen langen Reaktionsweg. Der anschließende Strahlungsraum soll lang sein, damit Bindemittel und Salz genügend Zeit haben zu reagieren.

Durch das Kaolin werden die Alkalien als Silikate gebunden, die einen hohen Schmelzpunkt haben. Dadurch werden die Ablagerungen auf den Heizflächen locker und können mit Rußbläsern entfernt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln ein Unschädlichmachen oder Entfernen der in der Salzkohle enthaltenen Alkalien zu erreichen, und zwar möglichst ohne Herabsetzung des Heizwertes der Kohle und mit möglichst geringem zusätzlichem Wärmeaufwand.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß in den Kohlenstaubstrahl während der Entgasung Kaolin eingeblasen wird, das die bei der Entgasung ausgetretenen Alkalien bindet, worauf das Gas-Dampf-Feststoff(Koksstaub)-Gemisch unmittelbar der Feuerung zugeführt wird. In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, daß die in dem nach Abscheidung des Koksstaubes, der in bekannter Weise ohne Abkühlung in die Feuerung eingeblasen wird, Gas-Dampf-Gemisch enthaltenen, durch Kaolin gebundenen Alkalien, aus dem Gas entfernt werden und das Gas der Feuerung zugeführt wird.

Die Verkokung wird in einem zylindrischen Entgasungsraum durchgeführt, in den die Kohle zentral von unten durch eine Düse eingeblasen wird. In Höhe der Düsenmündung tritt tangential ein Gas-Luft-Ge- );.) misch in den Schacht ein, das sich unter Teilverbrennung in Wendelform an der Schachtwand nach oben bewegt. Die Kohle kann kalt oder vorgewärmt eingeblasen werden. Die Teilverbrennungstemperaturen des Trägergases können bei normalem feuerfestem Schamottematerial bis 1400⁰C betragen, die Belastungen des Trägergases bis etwa 0,75 kg/Nm³ gewählt werden. Teilverbrennung und Belastung werden so eingestellt, daß die Alkalien verdampfen, d. h. über 800° C, vorzugsweise 1000° C, erreicht werden.

Die Fördergeschwindigkeit beträgt mindestens 1 m/s, vorzugsweise etwa 5 m/s. Das Aufheizen des Kohlekorns erfolgt bei diesem Verfahren wegen der extrem hohen Wärmeübergangszahlen in 0,2 bis 0,3 Sekunden. Versuche ergaben folgende ins Gas übergegangene Gewichtsprozente:

Asche
Na₂O
K₂O .

Versuch Nr. 1 I 2 I

10,7 %

58,4% 67,5%

16,2% 72,5% 74,2%

28,2% 71,8% 72,0%

Bei Verwendung des Vorentgasungsverfahrens werden dem Kessel mehrere zylindrische, mit Schamotte (Basenoxide) ausgemauerte Schächte vorgeschaltet, in die der erste Schritt der Verbrennung, die Entgasung, aus dem Kessel vorverlegt wird. Die Abmessungen der Schächte können der Lage der Brenner angepaßt werden. Als Trägergas dient ein' Teil des bei der Entgasung gewonnenen Gases; es kann aber auch Rauchgas als Trägergas verwendet werden. Gas und Koks werden hinter dem Vorentgasungsschacht getrennt, der Koksstaub heiß in den Kessel eingeblasen,

ίο das Gas bis zur Ausscheidung der Alkalien abgekühlt und dann dem Kessel zugeführt. Soll Kaolin zugesetzt werden, so kann es ohne Schwierigkeiten in den Vorentgasungsschacht eingeblasen und dann gegebenenfalls zusammen mit dem Koks und dem Gas-Gemisch direkt in den Kessel eingebracht werden. Da eine genaue Reaktionszeit eingestellt werden kann, sind die in der Entgasung ausgetriebenen Alkalien bis zum Eintritt des Gemisches in den Kessel durch das Kaolin gebunden.

In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt.

Einer Dampfkesselfeuerung 1 ist eine Entgasungsanlage 2 vorgeschaltet, und zwar hinter der zur Feuerung gehörenden Mahlanlage 3. Der Brennstoff gelangt zunächst durch eine Leitung 13 in die Mahlanlage 3. Der aus der Mahlanlage austretende Brennstoffstaub wird über eine Leitung 23 einem in einer Leitung 14 fließenden Luftstrom zugeteilt, der von einem Gebläse 4 kommt. Das Staub-Luft-Gemisch tritt in die Entgasungsanlage 2 ein, wobei in Höhe der Strahldüse von einem Gebläse 5 über eine Leitung 15 Gas und von dem Gebläse 6 über eine Leitung 16 Luft zur Teilverbrennung in den Schacht eingeführt werden. Das aus dem Entgasungsschacht 2 austretende Koksstaub-Gas-Gemisch tritt über die .Leitung 12 zu einem Abscheider 8, in dem der Koksstaub von dem Gas getrennt wird. Das Gas gelangt über eine Leitung 18 und einen Umschalter 7/17 zu • einem Wärmetauscher 11, in dem es so weit abgekühlt wird, daß die im Gas dampfförmig enthaltenen Alkalien kondensieren. Der Wärmetauscher 11 ist so konstruiert, daß eine Reinigung ohne besondere Schwierigkeiten durchgeführt werden kann. Während einer. Reinigungsperiode wird auf einen benachbarten Wärmetauscher 21 mit den dazugehörigen Umschaltelementen 9/19 umgeschaltet. Nach der Ausscheidung der Alkalien wird das Gas über eine Leitung 22 der Dampfkesselfeuerung 1 zugeführt. Ein Teil des Gases wird jedoch durch einen Wärmetauscher 24 weiter abgekühlt und durch das Gebläse 5 über die Leitung 15 als Teilverbrennungs-Gasgemenge in die Entgasungsanlage 2 gefördert. Die durch die Leitung 22 zur Kesselfeuerung 1 gelangende Gasmenge kann aber auch ganz oder teilweise über die Leitung 27 zur Koksstaubzuteilung aus der Leitung 28 geführt werden und über die Leitung 25 zur Kesselfeuerung gelangen. In die Entgasungsanlage wird bei 29 Kaolin

als Bindemittel für die Alkalien zugegeben, wodurch

' die Reinigung der Wärmetauscher 11, 21, in denen diese Verbindung niedergeschlagen wird, leichter vonstatten geht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbrennen von Salzkohle, gemäß dem die Kohle in feingemahlenem Zustand vor der Verbrennung während der Förderung in einem Gasstrom unter Teilverbrennung entgast wird und ihr zur Beeinflussung des Entgasungs-

Vorganges Zusatzstoffe zugemischt werden,' d adurch gekennzeichnet, daß in den Kohlenstaubstrahl während der Entgasung Kaolin eingeblasen wird, das die bei der Entgasung ausgetretenen Alkalien bindet, worauf das Gas-Dampf-Feststoff (K oksstaub)-Gemisch unmittelbar der Feuerung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem nach Abscheidung des Koksstaubes, der in bekannter Weise ohne Abkühlung in die Feuerung eingeblasen wird, Gas-Dampf-Gemisch enthaltenen, durch Kaolin gebundenen Alkalien aus dem Gas entfernt werden und das Gas der Feuerung zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen