DE1671320A1

DE1671320A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen,thermischen Behandlung,wie Entgasen und/oder Verkoken,von feinkoernigen,wasserhaltigen Brennstoffen

Info

Publication number: DE1671320A1
Application number: DE19671671320
Authority: DE
Inventors: Jakob Engelmann; Edwin Dipl-Ing Ullrich; Siegfried Dr-Ing Wawroschek
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1967-04-21
Filing date: 1967-04-21
Publication date: 1971-09-02
Also published as: FR1562473A; AT289028B; NL6805635A; BE713944A

Description

Anlage zum Patt

der KlÖctner-HUmMva.u.u-o/üUüi- ■ · tj

Aktiengesellschaft ^a

vom 19. April 1967 lg/He

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen, thermischen [behandlung, wie Entgasen und/oder Verkoken, von feinkörnigen, wasserhaltigen Brennstoffen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen, thermischen Behandlung, wie Trocknen, Erhitzen und/oder Entgasen, von feinkörnigen, wasserhaltigen Brennstoffen durch mindestens zwei getrennte heiße A Trägergasströme, wobei der zu behandelnde Brennstoff zuerst in einem Trägergasstrotu getrocknet und erhitzt und anschließend einem zweiten Trägergasstrom zwecks Weiterbehandlung zugeführt wird. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von feinkörnigem Koks beliebigen Entgasungsgrades zwecks Vorbereitung von Brennstoffen für die Heißbrikettierung, deren Produkte als rauch- und rußarmer Brennstoff oder zur JFormkofcsherstellung verwendet werden gönnen.

Aus der !deutschen Patentschrift 1 160 823 ist ein Verfahren bekannt* bei dem die zu behandelnden, nicht backenden Brennstoffe in einem Zyklonsystem entgast werden. Die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung besteht aus eincim einfachen Schwebegaetrookner mit eigener Beheizung und Abgasführung, aus dem die getrockneten Brennstoffmengen mittels eines Zyklons abgeschieden werden und •Inta v^er-stufigen ZyklonsyeteiB zugeführt werden, das

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ebenfalls mit einer eigenen .beheizung und eigenen Abgasführung versehen ist.

.Bei der thermischen Behandlung von !brennstoffen nach diesem Verfahren hat sich gezeigt, daß die Trocknung und Erhitzung unterhalb der Hauptentgasung des Brennstoffes in einem ein- - stufigen Schwebegastrockner oder ähnlichen Vorrichtungen entscheidende Nachteile für das gesamte Verfahren aufweist. Die thermische !behandlung verlangt eine vorausgehende Zer- ^ kleinerung des Eohbrennstoffes, die .arennstofikörner unterschiedlicher Korngröße liefert. !Das hat zur iolge, daß die Brennstoffkörner in den herkömmlichen Apparaturen, z. B. im Schwebegastrockner, nicht gleichmäßig getrocknet und vorerhitzt werden, also einen unterschiedlichen uehandlungsgrad aufweisen. Werden backende Brennstoffe behandelt, so wird infolge des unterschiedlichen Vorbehandlungsgrades der Brennstoffkörner der Bereich innerhalb der nachgeschalteten Entgasungsvorrichtung, in dem die Brennstoffkörner ihre plastische Phase durchlaufen, weit auseinander gezogen, da die Brennstoffkörner entsprechend ihrer unterschiedlichen Größe an verschiedenen Stellen in der Entgasungsstufe die Temperatur erreichen, bei der die Plastizität der Brennstoffteilchen eintritt. Infolge der großen Erstreckung dee plastischen Bereiches der Brennstoffteilchen innerhalb der Entgasungsvorrichtung ist es nicht möglich, wirksame Maßnahmen zur Verhinderung von Anbackungen der plastischen, und daher klebenden Brennstoffteilchen an den Rohrwandungen zu treffen. Aus diesem Grunde ist es auch nicht ohne

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weiteres möglich, das vorbekannte Verfahren und die vorbekannte Anlage zur thermischen Behandlung von backenden
Brennstoffen zu verwenden. Vielmehr ist bei der Behandlung backender Brennstoffe eine vorherige Anoxydation des Brennstoffes notwendig, um Anbackungen in der Entgasungsvorrichtung zu vermeiden. Handelt es sich dagegen um nicht
backende Brennstoffe, so wird bei der nachfolgenden Entgasung nur ein sehr ungleichmäßiger Gehalt an flüchtigen
Bestandteilen im Fertigprodukt erzielt, was sich als nachteilig für die Weiterverarbeitung erwiesen hat.

Diese Nachteile könnten nur durch eine solche Zerkleinerung der zu behandelnden Brennstoffe ausgeglichen werden, die
eine vollkommen gleichmäßige Körnung ergibt.,. Dies ist aber ohne erheblichen Aufwand und ohne sehr komplizierte Zerkleinerungsanlagen nicht möglich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur thermischen Behandlung von Brennstoffen, die auch backend sein können, zu schaffen, die eine besondere Vorbe-"Handlung des Brennstoffes wie z. j;, eine komplizierte Vermahlung des Ausgangsinaterials zur Erzielung gleicher Korngrößen oder eine vorherige anoxydation der Brennstoffteilchen erübrigt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß dem ersten TrägergasstrOiH der au behandelnde Brennstoff an einer Stelle zugeführt wird und danach mittels eines Abscheiders aus dem Trägergasstrom abgetrennt wird und daß der abgetrennte

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" Brennstoff mindestens noch einmal dem Trägergasstrom vor der vorherigen Zuführungssteile zugeführt und mittels eines Abscheiders wieder aus dem Trägergasstrom abgetrennt wird.

Her Vorteil dieses Verfahrens besteht.nun darin, daß auch bei sehr großen Körnungsunterschieden von beispielsweise O bis 4 mm, ( maximal O bis 10 mm), bei Steinkohle, oder bei leichteren oder faserigen Brennstoffen mit einer noch gröberen Körnung eine vollkommen gleichmäßige Trocknung und

^ Erhitzung der unterschiedlich großen Brennstoffteilchen erzielt wird. Das bedeutet aber, daß entweder keine Vermahlung des .Rohbrennstoffes notwendig ist, weil er als Naturkorn in entsprechender Körnung vorhanden ist oder aber im Palle der Vermahlung eine einfache Zerkleinerungsmaschine, beispielsweise eine Prallmühle, eingesetzt werden kann. Dadurch wird eine wesentliche Vereinfachung des Behandlungsverfahrens insgesamt erreicht. Der aus dem ersten Trägergasstrom austretende, getrocknete und vorerhitzte .Brennstoff hat, über den gesamten Kornbereich gemessen, bei

™ den kleinsten Kornfraktionen in etwa die gleiche' Temperatur wie die größten Korngrößen. Das bedeutet, daß im nachfolgenden Entgasungsverfahren die einzelnen Brennstoffkörner trotz unterschiedlicher Korngröße einen gleichmäßigen Entgasungsgrad über die gesamte Kornfraktion aufweisen. Dieser Vorteil erlangt bei der Behandlung backender Brennstoffe eine besondere Bedeutung, da bei der weiteren Erhitzung des Brennstoffes in dem nachfolgenden Entgasungsverföhren die plastische Phase auf einen engen Bereich in-

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nerhalb der Entgasungsvorrichtung zusammengedrängt wird und infolge des gleichen Vorbehandlungsgrades alle Brennstoffteilchen auch etwa zur gleichen Zeit in die plastische Phase gelangen. Daraus ergibt sich aber auch, daß dieser Bereich auf einen genau festzulegenden Teil innerhalb der Entgasungsstufe durch eine geeignete Temperatureinstellung der Trägergase beschränkt werden kann. Zweckmäßigerweise werden dann in der Entgasungsstufe an derjenigen Stelle, an der der zu entgasende Brennstoff in den plastischen Bereich gelangt, an der Wandung des entsprechenden Vorrichtungsteiles Gase und/oder Dampf zur Verhinderung von Änbackungen eingeblasen.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung wiedergegeben, mit der das erfindungsgemäße Verfahren, beispielsweise für die Erzeugung von Hochtemperaturkoks aus einem backenden Brennstoff bei nahezu vollständiger Entgasung, durchgeführt werden kann;

Einer Brennkammer 1 mit einer beliebigen Eeuerungseinrichtung wird über die Zuleitung 2, z. B. Brenngas, vorzugsweise Eohgas aus der Entgasungsvorrichtung selbst, Heizöl, Kohlestaub oder dgl. zugeführt. Die erforderliche Verbrennungsluft wird über ein Gebläse 3 dem Brenner in der Brennkammer zugeführt. Die durch die Verbrennung des Gases entstehenden heißen Abgase durchströmen nacheinander die Trägergasleiturig 4, den Abscheider 5» beispielsweise einen Zyklon, die Träge !'gasleitung 6 und den Abscheider 7, oeispiulaweiae einen Zyklon, und werden vom Gebläse y durch

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die Rohrleitung 8 aus dem Zyklon 7 abgesaugt und über eine Entstaubungsvorrichtung ins Freie abgeblasen. Über eine Rohrleitung 11 und ein Gebläse 12 wird ein Teil der Abgase aus der Leitung 8 abgezweigt und zur Regelung der Temperatur in der Trocknungsstufe wieder in die Brennkammer eingeblasen.

Bei der Erläuterung des Verfahrens wird als Beispiel fur die wirkungsweise in den einzelnen Behandlungsstufen ein feinkörniger, backender, wasserhaltiger brennstoff, z. B. eine entsprechende Steinkohle, verwendet. Sie kann eine Körnung bis maximal 10 mm aufweisen. Die feinkörnige Steinkohle wird aus einem bunker 13 über ein Austragsorgan 14, beispielsweise eine Förderschnecke, und eine Rohrleitung 15 der Trägergasleitung 6 oberhalb des Zyklons 5 aufgegeben. Hier wird der Brennstoff durch die heiße Gasströmung mitgerissen und schon im Bereich der Tragergasleitung 6 v/eitgehend getrocknet. In dem Zyklon 7 wird der so vorgetrocknet te Brennstoff aus dem Gasstrom ausgeschieden, über eine xtohrleitung 16 wird der brennstoff in die Irägergasleitung 4 zwischen der iirennKaminer 1 und dem Zyklon 5 eingeführt« Hier wird der vorgetrocknete Brennstoff von dem unmittelbar aus der Brennkammer austretenden heißen l'rägergas mitgerissen, getrocknet und auf etwa 35O⁰C erhitzt. Im Zyklon 5 wird der Brennstoff aus dem i'ragergas wxeder ausgeschieden. Durch die Rohrleitung 17 wird der getrocknete und vorerhitzte ^reanstoff in axe ^ntgasungsstufe eingeleitet.

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Die Entgasungsstufe wird über die brennkammer 18, der durch die Gasleitung 19 das Brenngas und über das Gebläse 20 die Verorennungsluft zugeführt wird, beheizt. Die heißen Trägergase strömen aus der Brennkammer mit einer Temperatur von etwa IdOO⁰C in die Trägergasleitungen 21 aum Abscheider 22, beispielsweise einen.Zyklon. Aus dem Zyklon 22 gelangen die heißen Gase (jetzt ca, 95O⁰C) über die Trägergasleitungen 23 in den Abscheider 24, beispielsweise einen Zyklon. Aus diesem Zyklon werden die Abgase über die Rohrleitung 25 durch das Gebläse 26 abgesaugt und gegebenen- ' ^j falls nach einer Gasreinigung der Verwendungsstelle zugeführt. Über eine Rohrleitung 28 und'ein Gebläse 29 wird ein Teil der Gase aus der Rohrleitung 25 abgesaugt und zur Regelung der Trägergastemperatur oder als vorerhitztes Brenngas der Brennkammer zugeleitet. Der im ersten Trägergasstrom getrocknete und bis an die untere Grenze der plastischen Phase vorerhitzte Brennstoff tritt über die Zuführungsleitung 17 in die Trägergasleitung 23 des Entgasungssystems ein und wird hier von dem zweiten heißen Trägergasstrom erfaßt und mitgerissen. Hierbei erfolgt in kürzester Zeit eine große Temperaturerhöhung des Brennstoffs, so daß die plastische Phase schnell durchlaufen Viird. Der Brennstoff wird im Zyklon 24 aus dem G-as ausgescaieden und über die Zuleitung 3^ in die Trägergasleitung 21 eingeführt. Die aus der Brennkammer 18 mit einer Temperatur von etwa 120O⁰G austretenden heißen Trägergase erhitzen den brennstoff weiter, so daß er in diesem Teil der ^vorrichtung nahezu vollbtanaig entgast w^rd. In

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" Zyklon 22 wird der entgaste Brennstoff aus dem Gas ausgeschieden und über die Zuführungsleitung 31 der weiteren Verwendung zugeführt.

Da durch den gleichmäßigen Trocknungs- und Vorerhitzungsgrad der Jörennstoffkörner der Bereich der Plastizität in der Entgasungsstufe örtlich eng begrenzt ist, ist es zur Verhinderung von Anbackungen in der Entgasungsstufe zweckmäßig, in demjenigen Teil der Anlage, bei dem Ausführungs-

^ beispiel in der Tragergasleitung, in dem der zu entgasende Brennstoff in den plastischen Bereich gelangt, von der Wandung her von außen durch die .Rohrleitung 32 G-ase einzublasen, welche die Anoackung der plastischen und daher klebenden Brennstoffteilchen verhindern. Verwendet man zum Einblasen ein oxydierendes Gas, so bewirkt man eine Anoxydation der einzelnen Brennstoffteilchen an deren Oberfläche. Das vermindert die Neigung zu Anbackungen der plastischen brennstoffteilchen an den Innenwänden der Entgasungsvorrichtung. Zum anderen wird durch

^ die ebenfalls auftretende örtliche Teilverbrennung der schon entstandenen Schwelgase eine örtliche Temperaturerhöhung erzeugt, wodurch dem Ent^asunjsvorgang erneut eine bestimmte »ärmeuienge zugeführt wird, die innerhalb des Systems zu einem weiteren Temp^ratursprung führt, so daß die Entgasungszt;it weiter verkürzt und der uereich der Plastizität des ±srenxistoffs innerhalb der Entgasungsvorrichtung weiter eingeengt wird.

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Treten Anbackungen, beispielsweise an den Krümmungen der Trägergasleitung auf, so ist es zweckmäßig, wenn man an dieser Stelle in Richtung der Gasströmung ein zusätzliches G-as einbläst, so daß die einzelnen Brennstoffteilchen, die durch die Fliehkräfte infolge der Umlenkung der Strömung sich an der äußeren Seite des Strömungskanals sammeln, hier von dem eingeblasenen (Jas in Richtung der Umlenkung beschleunigt werden. Hierdruch werden die Teilchen daran gehindert, die Wand des Strömungskanals zu berühren. Man kann als G-ase sowohl ein oxydierendes G-as verwenden, ao daß neben der mechanischen Wirkung auch die Neigung zu Anbackungen durch die Anoxydation der Oberfläche der Brennstoff teilchen herabgesetzt wird, wie auch heißes Rückgas aus der Jüntgasungsvorrichtung selbst, das beispielsweise aus der Rohrleitung 25 abgezweigt wird. Sofern die mechanische Wirkung ausreicht, hat man im letzteren Pail den Vorteil, daß das Schwelgas nicht durch die Verbrennungs-produkte der l'eilverbrennung bzw. der Anoxydation in ihrer Qualität verschlechtert werden.

Mn weiteres, zweckmäßiges Mittel zur Verhinderung von Anbackungen in der Entgasungsstufe besteht darin, daß die Trägergasleitun^en zwischen der -brennkammer 18 und dem Abscheider 22 bzw. zwischen den Abscheidern 22 und 24 ungeachtet der durch aie jintgasung entstehenden steigenden G-asmenge mit konstantem ^uorschnitt ausgeführt siiid, so daß sich die Strömungsgeschwindigkeit in den i'rajergasleituu^en erhöht. i;ei der verwendung von gebräuchliciiun Zyklonen ist us vorteilhaft, v/omi die lichte ^uerschnLtbsfluchö uur ώϊη-

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laufspirale etwa 2/3 des lichten Querschnittes der Eragergasleitungen beträgt.

Neben der oben beschriebenen Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens für eine nahezu vollständige Entgasung von Brennstoffen, gibt es noch eine Heihe von Anwendungsfällen, so beispielsweise die Erhitzung und teilweise Entgasung von feinkörnigen, backenden Brennstoffen, die z. B. dann nach Austritt aus der Entgasungsstufe noch in heißen Zustand ohne Zusatz von Bindemittel brikettiert werden können. Zu diesem Zweck wird die ürennkammeraustrittstemperatur der Trägergase im ersten Gasstrom so eingestellt, daß die zu brikettierenden Stoffe mit einer Temperatur von ca. 250⁰G aus dem Abscheider 5 austreten. Die Brennkammeraustrittstemperatur des zweiten Trügergasstromes wird dann so eingestellt, daß der vorerhitzte Brennstoff in der Trdgergasleitung 21 gerade in seine plastische Phase gelangt. In noch plastischem Zustand wird der Brennstoff aus der !entgasungsvorrichtung ausgetragen. Da die Gefahr von Anbackungen in diesem i'alle in der Tragergasleitung 21 besteht, muß die Einblasung der Gase an der entsprechenden Stelle in der Trägergasleitung 21 erfolgen.

Auch bei diesem Anwendungsfall der Erfindung bestehen erhebliche Vorteile gegeniioer aen bisherigen verfahren. Durch den im ersten Trägergasstroui erzielten vollkommen gleichmäßigen iiehandlungsgrad aller brennstoffteilchen, weist die set; üeim austritt aus der Entgasungsvorrichtung einen gleichmaßigen plastischen Zustand auf. Hierdurch wird Diine

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den Zusatz von Bindemittel eine größtmögliche Bindefähigkeit bei der Heißbrikettierung erzielt. Die aus einem derart thermisch behandelten Brennstoff hergestellten Briketts weisen eine sehr hohe Festigkeit auf. Die Briketts behalten beispielsweise bei einer nachfolgenden Verkokung im herkömmlichen Kamme rv erfahr en ihre Form, und der so hergestellte Formkoks zeichnet sich dur.ch eine sehr hohe !festigkeit aus, die je nach verwendetem Ausgangsmaterial noch über der i-estigkeit eines nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Hüttenkokses liegt. ^ äs ist in diesem 3?all zweckmäßig, daß der heiße Brennstoff nach Austritt aus dem Zyklon 24 zunächst einer lachentgasungsßinrichtung zugeführt wird, in der der angelaufene imtgasungsprozeß ohne äußere wärmezufuhr und zweckmäßig ohne wesentliche abkühlung auslaufen kann. Erst dann wird der Brennstoff der Brikettiereinrichtung zugeführt. Durch diese maßnähme wird vermieden, daß die Briketts durch noch weiterlaufende üütgasung bersten.

Da die aus der Brikettpresse austretenden Briketts mit ihrer Sempo-ratur noch oberhalb der Entzündungstemperatur des Brennstoffes liegen und sich bei xserührung mit der Luft entzünden wurden, ist es zweckmäßig, die Briketts unter diese Temperatur abzukühlen, wegen der im allgemeinen schlechten wärmeleitfähigkeit der auf diese Weise hergestellten briketts läßt sich eine Abkühlung der heißen jsril-r&tts in einer inerten Sasatmciphäre nur mit großem Aufwand durchführen. Bin einfaches Abbrausen mit wasser führt

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wegen der verhältnismäßig geringen Tiefenwirkung zu Wärmespannung in der Oberfläche. Hierdurch blättert die schon abgekühlte äußere Schale in dünnen Schichten von dem noch nicht abgekühlten Kern ab, wodurch das Briketts weitgehend zerstört wird. Es ist zweckmäßig, die aus der Brikettiereinrichtung austretenden Briketts unmittelbar zur Abkühlung in ein Wasserbad einzuführen. Hierbei werden die Briketts plötzlich und stark abgekühlt, ohne daß sie durch wärmespannungen zerstört werden. Die Abkühlung braucht nur so weit zu erfolgen, daß die Selbstentzündungstemperatur des Briketts unterschritten ist« Bine gesonderte Trocknung ist nicht notwendig, da die noch in den Briketts verbleibende Itetwärme die an der Brikettoberfläche anhaftende Wassermenge vollständig verdampft.

- Patentansprüche - 13 -

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Claims

Pat entansprüche

1 . Verfahren zur kontinuierlichen, thermischen Behandlung, wie Trocknen, Erhitzen und/oder Entgasen von feinkörnigen, wasserhaltigen Brennstoffen durch mindestens zwei getreuste heiße Trägergasströme, wobei der zu behandelnde Brennstoff zuerst in einem Trägergasstrom getrocknet und erhitzt und anschließend einem zweiten Trägergastrom zwecks Weiterbehandlung zugeführt λ wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Trägergasstrom der zu behandelnde Brennstoff an einer Stelle zugeführt wird und danach mittels eines Abscheiders aus dem Trägergasstrom abgetrennt wird, und daß der abgetrennte Brennstoff mindestens noch einmal dem Trägergasstrom vor der vorherigen Zuführungsstelle zugeführt und mittels eines Abscheiders wieder aus dem Trägergasstrom abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entgas magsstufe an derjenigen Stelle, an der der zu entgasende Brennstoff in den plastischen Bereich gelangt, an der Wandung des entsprechenden Strömungskanals dn Gas und/oder Dampf zur Verhinderung von Anbackungen eingeblasen wird.
3. Verfahren.nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Luft oder ein anderes oxydierendes Gas eingeblasen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-

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zweiten Trägergasstrom abgeschiedene Brennstoff einer .Wachentgasung ohne äußere Wärmezufuhr unterworfen wird.
5ο Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachentgasung ohne wesentliche Abkühlung durchgeführt wird und daß der Brennstoff anschließend in heißem Zustand brikettiert wird.
6. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus vorentgastem Brennstoff hergestellten heißen Briketts nach Austritt aus der Brikettiereinrichtung einem Wasserbad zur Kühlung zugeführt werden.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den voraufgegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägea*- gasleitungen von der Brennkammer zum Abscheider und zwischen den Abscheidern konstante oder in Richtung der Gasströmungen abnehmende Querschnittsflachen aufweisen.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in denjenigen Teil der Entgasungsstufe, in dem der Brennstoff seinen plastischen Bereich aufweist, Eohrleitungen zum Einblasen von Gasen münden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, daaurch gekennzeichnet, daß die Hohrleitungen zum Einblasen von Gasen in der Strömungsrichtu:i£, der Tracer, ase in die jänteiasung-svorrichGun=.: mi-mc. en.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre zum Einblasen der Gase an der Außenseite einer Krümmung der Trägergasleitungen einmünden.

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