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Verfahren zum, kontinuierlichen Verkoken von B r e n n s t o f f
- F o r m l i n g e n im Drehrohr Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren
zur Verkokung von Formlingen feinkörniger Brennstoffe, z.B. Briketts oder Pellets,
im Drehrohr unter Zuhilfenahme eines feinkörnigen Materials.
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Es is-t bekannt, Formlinge aus feinkörnigen Brennstoffen und Bindemitteln
durch Vermischen mit feinkörnigem, heißem Wärmeträger zu verkokken Dabei wird der
Wärmeträger in einem Wirbelbett oder einem Fluggasstrom aufgeheizt und danach mit
den formlingen vermischt Der feinkörnige Wärmeträger wird anschließend von den verkokten
Formlingen abgetrennt, wiederum erhitzt und mit weiteren Formlingen vermischt. Der
Wärmeübergang vom Wärmeträger an die Briketts kann in einem Schachtofen mit abwärts
wandernder Schüttung,in einem Wirbelbett oder in einem Drehrohrofen erfolgen. WärmeLrägerund
Formlinge können im Gleichstrom oder Gegenstrom geführt werden.
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Bei der Gleichstromführung trifft der heiße Wärmeträger mit kalten
Briketts zusammen und bewirkt ein sclmelles, schockartigcs Erhitzen der kalten n
Briketts. Dies führt zur spontanen Entgasung und bei empfindliehen Briketts zum
Aufreißen und auch zum Platzen der Briketts. Die Schockerhitzung ist nur in Ausnahmefällen
erwünscht und durchführbar.
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Das Gleichstromverfahren bedingt einerseits ein hohes Gewichtsverhältnis
von Wärmeträgern zu Briketts, erlaubt andererseits aber geringe Verkokungszeiten.
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Bei der Gegenstromführung trifft der heiße Wärmeträger mit den schon
vor erhitzten Brennstoff - Formlingen zus ammen. Die Gegens tromführung ermöglicht
ein schonenderes Aufheizen der Briketts. Der bereits abgekühlte Wärmeträgerstrom
bewirkt ein zunächst oberflächliches Verkoken und Verfestigen der Formlinge und
-mit stetem Ansteigen der Temperatur des Wärmeträgermaterials -werden die im Gegenstrom
bewegten Formlinge aufgeheizt. Das Verfahren hat sich aber wegen der Schwierigkeiten,
den Gegenstrom zu realisieren, in der Praxis nicht durchsetzen können.
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Aus der deutschen Patentschrift 977 147 ist ein Verfahren bekannt,
bei dem stückiger Brennstoff stufenweise in mehreren Wärmeträgerkreisläufe verschiedener
Temperaturlage erhitzt wird. Mehrere Sandkreisläufe bedingen eine aufwendige und
komplizierte Ausrüstung und machen das Verfahren unwirtschaftlich teuer.
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Aus der deutschen Patentschrift 848 644 ist ein Verfahren bekannt,
bei dem Sand oder Feinerz als Wärmeträger im Gegenstrom zum behandelnden Gut geführt
und in Wärmeaustausch gebracht werden. Der feinkörnige Wärmeträger wird in Schrägnuten
in den einzelnen Auskleidungsabschnitten des Drehrohres, die sich zu Gewindegängen
ergänzen, gehoben, entgegen der Förderrichtung des Grob gutes bewegt und auf das
Grob gut zurückge schüttet.
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In der deutschen Patentanmeldung p 33 559 D wird ein Verfahren beschrieben,
bei dem stückige Güter und feinkörniger Sand als Wärmeträger in einem Drehrohrofen
im Pilgerschritt- Gegens trom geführt werden. Der Wärmeträger wird im letzten Abschnitt
des Grobgutstro mes diesen zugeführt und zur Wärmeabgabe mitbefördert, dann abgetrennt
und aus dem Drehrohr abgezogen und dem Drehrohr an einer der Aufgabeseite des Grobgtltstromes
näheren Stelle erneut aufgegeben. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis der feinkörnige
Wärmeträger an der
Aufgabestelle des zu behandelnden Gutes abgezogen
und nach Aufileizung wieder zum letzten Abschnitt des Grobgutstromes in das Drehrohr
zurückgeführt wird. Allen diesen Verfahren, in denen stückige Stoffe mitteils feinkörniger
Wärmeträger erhitzt werden, ist gemeinsam, daß der Umlauf an Wärmeträger im Verhältnis
zur Menge des zu behandelnden Stoffes sehr hoch ist.
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Für die kontinuierliche Verkokung von - Brennstoff-Formlingen mittels
feinkörniger Wärmeträger bietet der Drehrohrofen gute Voraussetzungen, weil in dem
Gemisch von Formlingen und Wärmeträger unter ständiger Umwälzung ein gleichmäßiger,
rascher Wärmeübergang erfolgt, während die Formlinge gegen mechanische Beanspruchung
durch die Einbettung im Wärmeträger wirksam geschützt sind. I2çmgegenüber stehen
die erwähnten Schwierigkeiten, in dem leicht abwärts geneigten Drehrohr einen Gegenstrom
von Formlingen und Wärmeträger zu realisieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus Kohle und/oder Koksen
durch Brikettieren oder Pelletieren mit einem Bindemittel hergestellte Formlinge
kontinuierlich im Drehrohr so zu verkoken, daß sie bei der Verkokung formbeständig
bleiben und eine weitgehendere Verfestigung und Entgasung erfahren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die i?ornilinge
mit einem feinkörnigen Bettungsmaterial im Gegenstrom zu heißen Gasen durch das
Drehrohr geführt werden,und daß das Bettungsmaterial nach Verlassen des Drehrohres
von den Formlingen getrennt und teilweise oder ganz zur Aufgabeseite der Formlinge
zurückgeführt wird.
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Die Reifung der Formlinge zu Koks wird durch ständiges Umscllicllten
der Schüttung vortellhaft beschleunigt. Das Umschichten der Formlinge
zusammen
mit dem Bettungsmaterial bewirkt einen besseren Wärmeübergang aus dem heißen Gas
an die Feststoffe und einen geringeren mechanischen Abrieb der Formlinge, als wenn
die Formlinge ohne Bettungsmaterial umgeschichtet würden. Dieses Umschichten erfolgt
regelmäßig durch die Drehung des Drehrohrofens, wobei das Gemisch von Formlingen
und Bettungsmaterial durch die Längsneigung des Drehrohres nach dessen Austrag hin
und durch die Rotation um und durch das Schüttungsfeld geführt werden. Für das feinkörnige
Bettungsmaterial wird dieser Bewegungsablauf erfindungsgemäß dadurch abgewandelt,
daß das Bettungsmaterial in Taschen, die'in die Innenausmauerung des Drehrohrofens
eingelassen sind, aus der Schüttung gehoben und durch den Heißgasstrom hindurch
wieder auf das zu verkokende Gut abgeworfen wird.
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Als Bettungsmaterial dient vorzugsweise feinkörniger Koks, der bevorzugt
aus nicht- oder schwachbackender, nicht blähender, feinkörniger Kohle erzeugt wird.
Die Verkokung der Feinkohle kann im Drehrohrofen selbst erfolgen. Das geschieht
zweckmäßig in der Weise, daß entsprechend dem Verbrauch an Bettungsmaterial durch
Bildung feinster' Teile, die im Zyklon abgeschieden und abgetrennt werden, durch'Abbrand
Feinkohle an der Aufgabeseite der Formlinge eingebracht wird, die in Mischung mit
dem Bettungsmaterial verkokt.
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Es können aber auch andere feinkörnige mineralische Rohstoffe, z.B.
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Sand, als Bettungsmaterial verwendet werden.
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Die Beheizung des Drehrohres, das mit einer wamfesten, isolierenden
Ausmauerung versehen ist, erfolgt durch heiße Verbrelmungsgase, die im Gegenstrom
zu der Brikettschtittung durch das Drehrohr geffillrtwerden.
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Werden diese Verbrennungsgase nur am heißen Drehrohrende durch Einführung
von Verbrennungsluft und Brennstoff erzeugt, so würden starke Übertemperaturen entstehen.
Durch Verdünnung mit zurückgeführtem, kaltem Ofenabgas oder Dampf ließen sich zwar
die Übertemperaturen vermeiden. Dafür würden aber sehr hohe Gasgeschwindigkeiten
im Drehrohr auftreten, was unerwünscht ist.
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Ein starker Luftüberschuß verbietet sich. Da die Briketts bei ihrer
Wärmebehandlung brennbare Gase abgeben, würde überschüssige Luft diese Gase sofort
vollständig verbrennen und zuviel Wärme frei werden. Aus diesem Grunde ist es von
Vorteil, nur einen Teil der insgesamt benötigten Verbrennungsluft als Erstluft am
heißen Drehrohrende einzubringen und den anderen Teil als Zweitluft über eine Anzahl
von Öffnungen, die über den Drehrohrmantel abschnittsweise verteilt sind, so zuzuführen,
daß die Temperatur der heißen Gase und damit auch die Temperatur des Bettungsmaterials
und der Formlinge in jedem Abschnitt im gewünschten Bereich liegen.
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Mit der Zweitluft kann auch zugleich Brennstoff, gasförmig, flüssig
oder staubförmig, in das Drehrohr aufgegeben werden. Vorteilhaft wird aber zusätzlicher
Brennstoff nur am Austragende des Drehrohres eingesetzt, in dem die Entgasung der
Briketts bereits weitgehend abgeschlossen ist.
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An den weiteren Öffnungen am Drehrchrmantel braucht nur Luft zugeführt
zu werden, da aus den Formlingen brennbare Gase frei werden.
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Die Verbrennungsluft zur Einführung am Austragende kann in geeigneter
und bekannter Weise vorgewärmt werden.
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Die Verbrennungluft zur Aufgabe längs des Drehrohrmantels wird zweckmäßig
von CJebläsen geliefert, die am Mantel fest montiert sind
und mit
dem Drehrohr rotieren (Huckepack-Gebläse). Die Stromzuführung zu den Gebläsemotoren
geschieht dabei über Schleifkontakte an Schienenringen. Eine oder auch bis zu vier
Öffnungen werden jeweils von einem solchen Gebläse versorgt. Die Öffnungen am Drehrohrmantel
tragen im Innern des Drehrohres radial angeordnete Rohre, die an der Drehrohrachse
axial abgebogen sind und die eingeführte Zweitluftin oder gegen die Richtung der
Gasströmung einblasen;.
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Um die - erforderliche Wärmeübertragung vom heißen Gas auf die Schüttung
zu intensivieren, wird erfindungs gemäß ein Teil des Bettungsmaterials durch Taschen
im Mauerwerk gehoben und bei der weiteren Drehung des Ofens im freien Fall durch
den Heißgasraum auf die Schüttung rieselnd abgeworfen. Während des Falles erhitzen
sich die feinkörnigen Feststoffe schnell an den heißen Gasen und übertragen ihre
Wärme sofort wieder an die Schüttgutmischung. Da das Feingut im freien Fall eine
-große Kontaktfläche für den Wärmeaustausch mit den heißen Gasen anbietet, ist die
WärmeClbertraçmg sehr intensiv und bringt bei großen Drehrohren überraschend das
Mehrfache an Wärmeübergang, als die Strahlung und Konvektion von den heißen Gasen
an die- Oberfläche der Schüttung und an die Ausmauerung ausmachen. Dadurch kann
die Drehrohrlänge erheblich verkürzt werden; Das Herausheben der feinkörnigen Feststoffe
aus der Schüttung erfolgt zweckmäßig in an sicll bekannter Weise durch Taschen in
der Ausmauerung des Drehrohres. Erfindungsgemäß stehen diese mit dem Innenraum des
Drehrohres durch schlitzförmige Öffnungen in Verbindung, deren Weite maximal das
0, 5 bis 0, T-fache der ldeinsten Abmessung der Formlinge ist; so daß nur die feinkörnigen
Feststoffe aber nicht die Formlingein die Taschen gelangen können. Vorzugsweise
werden die Taschen dabei vom Öffnungsschlitz gegen die Drehrichtlmg angeordnet,
so daß die feinkörnigen Feststoffe erst nach einem Drehwinkel von ca. 200 oberhalb
der Schüttung aus den Taschen aus zufließen beginnen und nach einer weiteren Drehung
um 90° au.sgeElossen sind.
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Wählt man aus konstruktiven Gründen Schlitze im Mauerwerk, die breiter
als das 0, 7-fache der kleinsten Abmessung-der Formlinge ausmachen, dann werden
diese erfindungsgemäß mit Rosten, Siebblechen oder dergleichen aus warmfesten Materialien,
insbesondere Stahl, abgedeckt.
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Als feinkörniges Bettungsmaterial kommen zahlreiche Stoffe in Betracht,
z. 3. feinkörnige Kokse oder Mineralstoffe, wie Sand. Der den Formlingen artverwandte
Koks-bietet den Vorteil, weniger verschleißend auf die Formlinge und auch auf die
Ausmauerung des Drehrohres zu wirken und sich besser mit den Formlingen zu vermischen
als der schwerere und kompakte Sand.
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Die zur Erzeugung des Feinkokses einzusetzende Feinkohle ist vorteilhaft
nicht zu stark backend und blähend, damit sie einen dichten und abriebfesten Koks
liefert. Vorteilhaft werden Steinkohlen gewählt, deren Koks nicht zu leichtem Zerfall
neigt, da sonst eine zu große Menge von feinem Koksstaub entsteht und aus dem Kreislauf
abgestoßen werden müßte.
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Der feinkörnige Koks wird zweckmäßig im Drehrohr selbst hergestellt.
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Dazu wird die Feinkohle zweckmäßig in der geeigneten Körnung mit den
Formlingen und mit dem rückgeführten Feinkoks am oberen Drehrohr ende aufgegeben.
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Steht keine geeignete Feinkohle zur Verfügung, so können feinkörnige
Mineralstoffe als Betturlgsstoff verwendet werden. Sie sollen eine Dichte haben,
die der Dichte der Forinlinge nahekommt und genügend abriebfest sein. Die geeignete
Körnung des feinkörnigen Materials liegt zweckmäßig im Bereich von 0, 2 bis 2,0
mm, vorzugsweise zwischen 0, 5 und 1,0 mm.
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Das Bettungsmaterial wandert mit den Formlingen durch das Drehrohr,
wird am heißen Drehrohrende mit den Formlingen bei einer Temperatur von üblich 600-
8000C ausgetragen und von diesen alsbald z.B. mittels eines Stabrostes getrennt.
Das abgetrennte Bettungsmaterial wird mechanisch oder pneumatisch zur Aufgabeseite
des Drehrohres zurückgeführt. In der Mischung mit den Formlingen an der Aufgabeseite
des Drehrohres gibt das Bettungsmaterial seine Wärme rasch an diese ab. Dabei sollen
die Formlinge eine Temperatur von im Nlittel 3500 bis 400°C-annehmen. Dies bedeutet,
daß die Formlinge bald nach dem Zusammentreffen mit dem Bettungsmaterial eine Oberflächentemperatur
von 5000C und mehr annehmen, wobei das als Bindemittel dienende Teerpech schnell
über den Plastizitätsbereich hinaus erhitzt wird, verkokt und sich dabei verfestigt.
Zweckmäßig wird das Volumenverhältnis von Bettungsmaterial und Formlingen zwischen
3 zu 1 bis 1 zu 1, vorzugsweise bei 1> 5 zu 1, gehalten. Zur weiteren T emp eratureins
tellung des feinkörnigen Bettungsmaterials ist es möglich, dieses auf dem Rückweg
in besonderen Vorrichtungen oder in den vorhandenen Fördereinrichtungen in bekannter
Weise zu erhitzen oder abzukühlen.
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Die Mischung des feinkörnigen Einbettungsmaterials mit den Formlingen
kann in einfacher Weise im Drehrohr selbst erfolgen. Dabei werden zunächst die feinkörnigen
Feststoffe in das Drehrohrende aufgegeben und etwas weiter zum Innern des Drehrohres
werden die Formlinge z. B. über eine Schurre, einen Vibrator oder eine Spiralsclmecke
oder dergleichen eingetragen. Empfindlichere Formlinge werden vorteilhaft vor ihrer
Aufgabe in den Drehrohrkoker in einer schneller als dieser drehenden Trommel kleineren
Durchmessers mit dem feinkörnigen Bettungsmaterial vorgemischt. Aus dieser Mischtrommel
läuft das Gemisch in das Drehrohr ein.
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Die durch das Dreirohr strömenden heißen Gase sin(l eine Miscliung
von
aus den Formlingen frei werdenden Entgaeungsgasen und Verbrennungsgasen.
Der Gasstrom teilt dem aus den Taschen im Ofenmantel rieselnden, feinkörnigen Bettungsmaterial
eine Bewegung mit, die bevorzugt die feineren Körner in Richtung des Gasstromes
ablenkt und auch mit diesem weiterbewegt, je nachdem, wie ,groß die Geschwindigkeit
der heißen Gase ist.
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Wählt man sehr feinkörniges Bettungsmaterial, dann kann das zu einem
uneigentlichen Gegenstromverfahren führen. Das kann besonders in Aufgabenähe von
Vorteil sein, da die sehr feinkörnigen Schüttungen eineschnelle Temperaturübertragung
bei verhältnismäßig geringer Wärmekapazität erlauben. Dies gestattet eine schonende
Vorbehandlung auch recht empfindlicher Grünformlinge, die durch dieses Feinkorn
oberflächlich weitgehend verkokt werden und dadurch eine verfestigende Außenschicht
erhalten.
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Die Heiß gase strömen an der Feststoffaufgabe üblich mit einer Temperatur
von 5500 bis 6500C aus dem Drehrohr ab. Der von ihnen mitgeführte Staubanteil, der
etwa die gleiche Temperatur hat, ist kälter als das Bettungsmaterial, das am Austragende
des Drehrohres zusammen mit den verkokten Formlingen mit einer Temperatur von 700
bis 8000C anfällt, Es kann von Vorteil sein, diesen vom Heißgas aus dem Drehrohr
ausgetragenen Staubanteil zu erhöhen, um ihn dem heißeren, vom Austragende zurückgeftihrten
Bettungsmaterial als kühlenden Zusatz vor oder bei der Aufgabe in das Drehrohr wieder
zuzumischen. Zu diesem Zweck kanil das Drehrohr am Aufgabeende eine Querschnittverengung
erhalten, in der die heißen Gase mit erhöhter Geschwindigkeit strömen und verstärkt
feinkörnige Feststoffe mit sich reißen. Die vom Heißgas mitgerissenen Feststoffanteile
des Bettungsmaterials werden weitgehend in einem nachgeschalteten Zyklon ab geschieden
und vereint mit dem aus dem Drehrohr ausgetragencn und zur Aufgabeseite ruckgeführten
Bettungsmaterial aufgegeben.
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Hierdurch wird die hohe Temperatur des vom heißen Drehrohrende rückgeftihrten
Bettungsmaterials soweit gemildert, daß sich vor dem Vermischen mit den Formlingen
eine Temperatur zwischen 500 und 6000C einstellt.
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Die Menge der von den Heißgasen mitgerissenen Feststoffe kann durch
die Wahl einer geeigneten Körnung des umlaufenden Bettungsmaterials und der-Austrittsgeschwindigkeit
der Heißgase aus dem Drehrohrende in einem gewissen-Maße beeinflußt werden. Ferner
kann die mitgerissene Menge dadurch-vermehrt oder verringert werden, daß am kalten
Drehrohrende die im Drehrohrmantel angeordneten Taschen mehr oder weniger bis zum
Drehrohrende durchgeführt werden.
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Die aus dem Drehrohr abströmenden heißen Gase werden nach der Entstaubung
gekühlt. Diese Kühlung kann zweckmät3ig durch Einspritzen und Verdampfen von Wasser
erfolgen. Sie kann auch durch Umlauf der gewonnenen Teerfraktion über einen Waschkühler
und einen Wärmetauscher bekannter Bauart erfolgen, wobei die Wärme der umlaufenden
Teerfraktion z . 3. zur Dampferzeugung ausgenutzt werden kann. Die Abkühlung der
heißen, entstaubten Gase erfolgt soweit, daß eine für die Briketterzeugung geeignete
Teerpechfraktion kondensiert und in einem Abscheider gewonnen werden kann. Geeignete
Temperaturen für die Bildung eines solchen Kondensats liegen üblich zwischen 140
und 2000C. Sollte die gewonnene Teerfraktion zuviel Staub enthalten, so wird zweckmäßig
dem ersten Zyklon ein weiterer nachgeschaltet. Der in diesem Zyklon anfallende Feinstaub
wird bevorzugt aus dem Umlauf abgestoßen und der Einsatzkohle zugemischt oder anderweitig
verwertet.
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Das erfinalungsgemäRe Verfahren dient vor allem zur Verkokung von
mit Teerpech gebundenen Kohle-Briketts. Die zu brikettierende Kohle soll ein gewisses
Backvermögen haben, damit sie in üblicher Weise mit einem
Pechzusatz
von 6 bis 8 Gewichtes% geformt werden kann. Für nicht backende Kohlen oder Kokse
muß die Menge an Teerpech auf 10 bis 20 Gew. % erhöht werden, um einen Brikettkoks
befriedigender Druck-und Abriebfestigkeit zu erhalten. Stark backende und/oder blähende
Kohlen erfordern lange Verkokungszeiten von 2 bis über 3 Stunden. Durch Magerung
mit Feinkoks, der in -der beschriebenen Weise dem Bettungsmaterial entnommen werden
kann, und/oder Austausch des Brikettierpeches gegen Erdöl-Bitumen und/oder Sulfitablauge,
kann eine Verkokungszeit von 60 bis 90 Minuten erreicht werden.
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Junge, hochflüchtige Kohlen neigen bei der Verkokung zu starker Schrumpfung.
Solche Kohlen werden zunächst zweckmäßig als Feinkohle bei z. 3.
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7000C geschwelt und dann allein oder unter Zusatz von backender Feinkohle
mit der genügenden Menge Teerpech oder dergleichen brikettiert.
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Solche Briketts benötigen im Drehrohr nur eine Verkokungszeit von
etwa 60 Minuten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sei anhand von drei Figuren beispielsweise
näher erläutert: Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Drehrohrkoker mit den
zugehörigen Einrichtungen, Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch den Drehrohrkoker
mit seinen Taschen in der Ausmauerung des Drehrohres dar, Fig. 3 ist ein vergrößerter
Längssclmitt durch einen Teil des Drehrohrkokers mit den Taschen in der Ausmauerung.
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In Fig. 1 ist das leicht geneigte Drehrohr 1 mit dem Einlaltfgehäuse
2und dem Auslaufgehäuse 3 zu einer Einheit verbunden. Die Formlinge werden kontinuierlich
durch den Steilförderer 4 und die Schurre 5, die eine Sperrschleuse
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aufweist, dem Einlaufgehäuse 2 zugeführt und durchwandern das Drehrohr dem Gefälle
folgend von links nach rechts. Das feinkörnige Bettungsmaterial wird aus dem Bunker
10 durch die Leitung 4 ebenfalls in das Einlaufgehäuse 2 des Drehrohres eingebracht
und im Drehrohr mit den Formlingen gemischt. Das feinkörnige Bettungsmaterial durchwandert
gemeinsam mit'den Formlingen das Drehrohr und wird auf dem Stabrost 7 von den verkokten
Formlingen separiert. Die Koksformlinge wandern durch die geschlossene Schurre 8
in eine nicht gezeichnete Kühlvorrichtung. Das feinkörnige Bettungsmaterial gelangt
durch die Fördereinrichtung 9 in den Abscheidebunker 10, aus dem es in das Einlaufgehäuse
2 des Drehrohres zurückkehrt.
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Durch das Auslaufgehäuse 3 hindurch wird Verbrennungsluft durch die
Leistung -17 axial in das Drehrohr aufgegeben, zugleich mit ihr wird durch die Leitung
18 gasförmiger, flüssiger oder staubförmiger Brennstoff eingeführt. Die Verbrennungsgase
strömen der Neigung des Drehrohres entgegen und heizen dabei die Schüttung von Formlingen
und Bettungsmaterial im Gegenstrom auf. Um mehr Wärme für die Aufheizung zu beschaffen,
weist das Drehrohr in bestimmtenAbständen Zufuhrrohre 13 auf, durch welche mittels
der Gebläse 12 Zweitluft axial zugeführt wird. Die Dosierung der Luftmenge erfolgt
durch in die Zufuhrrohre 13 eingesetzte Drosselklappen. Diese Zweitluft verbrennt
vorzugsweise die aus den Formlingen frei werdenden brennbaren Gase und ermöglicht
so ds Aufrechterhalten der gewünschten Temperaturen über die Länge des Drehrohres.
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Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Drehrohr mit dem Dr ehrohrmantel
21, dem aufgesetzten Laufring 22 und den Laufrollen 23. Innerhalb des Drehrohrmantels
ist eine isolierende Ausmauerung 24 zwischen die verschleißfeste und fellerfeste
Innenausmauerung 25 und dQll äußeren Drehrohrmantel eingebaut. Die Innenausmauerung
25 weist gleichmäßig über len Unlfang verteilte Taschen 26 auf, wie aus dem vergrößerten
tXtlS-schnitt gemäß Fig. 3 aus dem Längsschnitt des Drehrohres ersichtlich ist.
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Die Taschen 26 werden in der feuerfesten Innenausmauerung 25 so angelegt,
daß die zugehörigen Öffnungsschlitze 27 in Laufrichtung vorne iiegen. Die Öffnungsschlitze
27 der Taschen 26 sind so bemessen, daß zwar das Bettungsmaterial, nicht aber Formlinge
in die Taschen 26 gelangen können. Die Form der Taschen wird vorzugsweise hohlquadrig
ausgebildet. Dabei werden die Öffnungsschlitze 7 der Taschen 6 so angeordnet, daß
sie in Drehrichtung des Mantels am vorderen Ende der Tasche öffnen und gegebenenfalls
noch durch einen Innenwulst oder eine Einbördelung der Deckplatte in die Tasche
hinein das Heraus rieseln des feinkörnigen Bettungsmaterials verzögern, so daß es
bevorzugt erst nach einem Drehwinkel von 200 aus der Schüttung beginnt und der Rieselvorgang
nach weiterer Drehung um 900 beendet ist.
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Die Taschen füllen sich während der Rotation des Drehrohres, wenn
sie unter die Schüttung gelangen, mit feinkörnigem Bettungsmaterial und entleeren
sich, wenn sie sich aus der Schüttung herausdrehen, über einen kürzeren oder längeren
Winkel entsprechend ihrer Ausgestaltung.
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Das herausrieselnde, feinkörnige Bettungsmaterial fällt durch den
Gasraum, heizt sich hier an den heißen Gasen auf und rieselt auf die bewegte, rollende
Böschung der Schüttung und gibt an diese die aufgenommene Wärme wieder ab.
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Beim Durchfallen des feinkörnigen Bettungsmaterials durch den Heißgasstrom
wird dieses, abhängig von seiner Korngröße und von der Geschwindigkeit des iieißgases,
verschieden stark in der Gasströmungsrichtung mitgerissen.
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Das IIeil3gas, beladen mit den aus den Formlingen und gegebenenfalls
aus dem Bettungsmaterial freigesetzten Gasen und Dämpfen sowie mit mitgerissenem
Bettungsmaterial, wird am Finlaufgehäuse 2 abgezogen. Das Drehr@hrende ist hier
verengt und weist t keine Taschen und keine Zuftihrung
von Zweitluft
mehr- auf. Das beladene Heiß gas wird durch die Leitung 14 aus dem Einlaufgehäuse
2 abgezogen, im Zyklon 15 entstaubt und im Zyklon 16 feinentstaubt. Im Zyklon 15
abgeschiedener Staub wird mit dem feinkörnigen Bettungsmaterial in der pneumatischen
Förderleitung vereint und über den Abscheidebunker 10 und die Leitung 11 in das
Drehrohr 1 rüekgeführt. Das im Zyklon 16 anfallende Gut ist sehr fein und wird aus
dem Umlauf entfernt. Das den Zyklon 16 verlassende Mischgas tritt in die Teerkondensation
19 ein, in der die hochsiedenden Teerdämpfe kondensiert werden. Dieses Teerkondensat
wird durch die Leitung 20 abgezogen und bevorzugt als Brikett-Bindemittel verwendet.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sei anhand des Fließschemas in
Fig. 1 näher beschrieben. ,, Briketts aus einer Steinkohle oder aus Steinkohle-Gemischen
gegebenenfalls mit einem Zusatz von Feinkoks zur Magerung mit Teerpech als Bindemittel
hergestellt, werden in einem Volumenverhältnis von 1: 1,5 mit Feinkoks gemischt
und dem Drehrohr 1 durch das Einlaufgehäuse 2 aufgegeben. Die Briketts werden kontinuierlich
durch den Steilförderer 4 und die Schurre 5 mit der Sperrschleuse 6 durch das Einlaufgehäuse
auf das durch die Leitung 11 eingetragene Feinkoksbett eingetragen. Das Feinkoks-Bettungsmaterial
hat eine Eingangstemperatur von 500 bis 70000, weist eine Körnung von 0, 1 bis 2,0
mm auf und erhitzt die Formlinge im Mittel auf 300 bis 400°C, wobei die Formlinge
eine Oberflächentemperatur von 500°C und mehr annehmen. Die Briketts wandern alsdann
durch das leicht geneigte Drehrohr und werden im ersten Abschnitt langsam auf ca.
6000C und im letzten Abschnitt schnell auf 700 bis 80000 aufgeheizt und verkokt,
Das erforderliche Temperaturbild über die gesamte Drehrohrlänge wird durch die dosierte
Zufuhr von Luft, die durch die Ikickepackgebläse 12
und die Zufuhrrohre
13 in Abständen von 1 bis 4 m eingeblasen wird, eingestellt. Vorteilhaft werden
5 bis 20 Luftzuführungen über die Drehrohrlänge verteilt angeordnet. Die Nachregulierung
des Temperaturbil des erfolgt durch Drosselklappen in den Zuführungsleitungen 13.
Am Austragsende des Drehrohres wird Luft durch die Leitung 17 zugeführt. Durch das
Auslaufgehäuse 3 hindurch wird zusätzlich durch die Leitung 18 gasförmiger, flüssiger
oder staubförmiger Brennstoff beigegeben. Durch die Verbrennung mit gleichzeitiger
Wärmeabgabe an die Schüttung stellen sich im Gasstrom eine Temperatur von 750 bis
8500C und in der Schüttung eine Temperatur um 725 bis 8250C ein.
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Die verkokten Briketts wandern mit dem feinkörnigen Koks als Bettungsmaterial
mit einer Temperatur von 7000 bis 8000C durch das Auslaufgehäuse 3 und werden auf
dem Stabrost 7 vom feinkörnigen ok getrennt.
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Die heißen Koksformlinge fließen durch die geschlossene Schurre 8
in eine Kühlvorrichtung.
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Der Feinkoks wird in die pneumatische Förderung 9 gegeben. Dabei dient
als Fördermedium bevorzugt Dampf, der den Feinkoks in den Abscheidebunker 10 fördert.
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Die Verbrennungsgase geben ihre Wärme durch Strahlung und Konvektion
an die bewegte Schüttung und die Ausmanerung des Drehrollres ab. Bei großen Durchmessern
des Drehrohres von z. B. 4 bis 5 m ist die Schüttungbei einem Füllungsgrad von 20
bis 30 % etwa 1, 5 bis 2, 0 stark und es bedarf einer zusätzlichen Maßnahme, um
die Wärme in der gewünschten Gesamtzeit von 60 bis 120 Minuten zu übertragen. Dies
wird durch die Anordnung von Taschen in der Ausmauerungerreicht. Durch Einbau entsprechend
vieler und großer Taschen werden große Feinkoksmengen durch den Gasstrom geführt.
»anlit wird die Wärmeübertragung von den \terbrennungsgasen an den Feinkoks un(l
damit an die Briketts so intensiviel l;, daß sich eine
Temperaturdifferenz
von nur 25 bis 1000C zwischen den heißen Gasen, dem Bettungsmaterial und den Briketts
an jeder Stelle des Drehrohres einstellt.
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Das zunächst nur aus Verbrennungsgasen bestehende Heiß gas reißt zunächst
die feinsten Anteile des feinkörnigen Kokses mit sich, die zum Teil auch verbrennen,
und belädt sich im weiteren Durchgang durch das Drehrohr mit den aus den Briketts
frei werdenden Gasen und Dämpfen; Die Gase steigern in der Drehrohrverengung am
Aufgabeende ihre Geschwindigkeit und werden über Leitung 14 am Einlaufgehäuse 2
aus dem Drehrohr abgezogen. Die Gase haben bei ihrem Austritt aus dem Drehrohr eine
Temperatur von 500 bis 6500C. Diese Gase werden zunächst im Zyklon 15 entstaubt,
wobei insbesondere die im letzten Drehrohrabschnitt mitgerissenen Feinkoksanteile
abgetrennt werden. Die vorentstaubten Gase gelangen dann in den Zyklon 16 und werden
dort feinentstaubt. Dieses sehr feine Material wird entweder verfeuert oder aber
auch bevorzugt als Magerungsmittel bei der Brikettierung verwendet.
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Die im Zyklon 15 abgeschiedenen Feinkoksanteile werden am FuS3e der
pneumatischen Förderleitung 9 dem rückgeführten Bettungsmaterial beigemischt und
mit diesem pneumatisch in den Bunker 10 befördert. Als Fördermedium dient bevorzugt
Wasserdampf, deniLuft zur Aufheizung kzw. Wasser zur Kühlung des Bettungsmaterials
beigegeben werden kann.
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Werden größere Mengen Feinkoks als Magerungsmittel bei der Brikettierung
von zu sehr backenden und blähenden Kohlen benötigt, als in Zyklon 16 anfallen,
so werden diese bevorzugt vom Zyklonabzug 15 ab gezweigt.
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Das den Zyklon .16 verlassende Mischgas tritt in die Tecrkondensation
19 ein, in der die hochsiedenden Teerdämpfe kondensiert werden. Zu diesem Zweck
wird üblich ein Teerwäscher benutzt, über den der kondensiarte Teer im Kreislauf
geführt wird. Das Mischgas wird im Teerwäscher auf eine Temperatur zwischen 140
und 200°C gekühl@, bei der ein
Teerpech mit einem für die Verwendung
als Bindemittel geeigneten Erweichungspunkt zwischen 45 und 800C anfällt. Im Teerwäscher
wird auch der noch im Mischgas enthaltene, restliche Koksstaub vom Teerpech ausgewaschen
und zusammen mit dem Teerpech in die Brikettierung zurückgeführt.
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Das Mischgas nach dem Teerwäscher kann in einem Dampfkessel einfacher
Bauart oder teilweise auch im Drehrohr selbst verbrannt werden-oder als Heizgas
bei der Trocknung der Einsatzkohle dienen. Es kann aber auch in weiteren Kühlern
z. B. bis auf 300C gekühlt werden, wobei Öle und Wasserdampf kondensieren. Das gekühlte
Gas kann als Heizgas einem Verteilernetz eines größeren Werkes zugeführt werden.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind folgende. Da die Verbrennungsluft
nur zu einem Teil der insgesamt benötigten Menge am heißen Drehrohrende eingebracht
wird, und die restliche Menge über. eine Anzahl von Öffnungen über die Länge des
Drehrohres verteilt zugeführt wird, kann die Temperatur der heißen Gase und damit
der Schüttung in jedem Abschnitt des Drehrohres im erwünschten Bereich gehalten
werden. Dadurch und durch die wärmeübertragende Funktion des Bettungsmaterials kann
der Temperaturverlauf über die Ofenlänge dern Verkokungsverhalten der eingesetzten
Formlinge gut angepaßt werden. Durch das Rieseln des mittels der Taschen hoch geförderten
Bettungsmaterials durch den Gas strom wird die Wärmeübertragung stark intensiviert,
so daß das Drehrohr relativ kurz gebaut und mit hohem Füllungsgrad betrieben werden
kann.
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Die Verwendung von Feinkoks als Bettungsmaterial erlaubt ein behutsarnes
Verkoken auch von empfindlichen Briketts. Darüber hinaus gestattet das erfincllmgsgenläße
Verfahren auch clie 'Verwendung von Kohlen mit g@ringem Backvermögen und/oder mit
hohen Anteilen an flüchtigen
-Bestandteilen zur Herstellung eines
gleichförmigen festen Hochtemperaturkokses, insbesondere für Hochöfen.
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Beispiel 28 Tonnen Briketts aus Kohlen mit 32 % flüchtigen Bestandteilen
(wasser- und aschefrei gerechnet) werden stündlich von der Brikettfabrik angeliefert
und direkt dem Drehrohr-Koker aufgegeben. Der Drehrohr-Koker hat hierbei einen lichten
Durchmesser von 4, 3 m über eine Länge von 26 m. Unmittelbar vor den Briketts wird
der Feinkoks in einer Menge von 25 Tonnen stündlich in das Drehrohr eingeführt.
Der Feinkoks mit einer Temperatur von 5500 heizt die Briketts auf, wobei die Oberfläche
der Briketts schnell verkokt und verhärtet, während dey,Kern zunächst noch weich
bleibt. - Die Briketts wandern infolge der Drehung des in einein Winkel von 40 schräg
liegenden Drehrohres gemeinsam mit dem Feinkoks als Bettungsmaterial durch das Drehrohr.
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Die Taschen in der Ausmauerung nehmen Feinkoks hoch und lassen ihn
durch den Gasraum auf die Schüttung rieseln. Hierbei nimmt der Feinkoks annähernd
die Gastemperatur an und heizt durch Vermischung die bewegte Schüttung und damit
die Briketts auf. Längs des Drehrohres sind 6 Zuführungen von Luft angeordnet, die
entsprechend der aufgegebenen Luftmenge einen Teil der aus den Briketts frei werdenden
Gase und Dämpfe verbrennen. Die Luftmengen werden derart gesteuert, daß sich über
die Länge des Drehrohres die Temperaturen im Gasraum und in der Schüttung einstellen,
die eine optimale Aufheizung und damit eine optimale Druck- und Abriebfestigkeit
der Briketts ergeben. Das CiiizustellendaX Temperaturprofil ist von dem Charakter
der Kohle und des Bindemittels abhängig. Üblich wird (lie Teirperatur in der Schüttung
anfsinglicll um 5000 gehalten, zunächst Langsam auf 6000 und dann schneller auf
750 bis 800° gesteigert. Dabei wird eine Verkokungszeit von 90 W
nuten
angestrebt. Können die Briketts eine schnellere Verkokung vertragen, so wird das
Drehrohr entsprechend schneller gedreht und kann die Durchsatzleistung gesteigert
werden. Bei empfindlichen Briketts muß die Verkokungszeit durch langsame Drehung
des Drehrohres entsprechend verringert werden.
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Aus den 28 Tonnen eingebrachten. Briketts entstehen 20 Tonnen verkokte
Briketts stündlich, die zugleich mit 15 Tonnen Feinkoks ausgetragen und nach Separation
vom Feinkoks einem Kühler zugeführt werden. Der Feinkoks wird pneumatisch in den
Abscheidebunker 10 geblasen. In diesen werden auch 10 Tonnen Feinkoks eingebracht,
die mit den Gasen aus dem Drehrohr mitgerissen und im Zyklon 15 abgeschieden wurden.
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PATENTANSPRÜCHE