DE2262503C3

DE2262503C3 - Verfahren zum Verkoken von Stückkohle und Vorrichtung zur Durchführung desselben

Info

Publication number: DE2262503C3
Application number: DE2262503A
Authority: DE
Inventors: Thomas George Mayfield Callcott; Bruce Ronald North Lambton Evans; Jiri Frantisek Kotara Marek
Original assignee: Broken Hill Proprietary Company Pty Ltd
Current assignee: Broken Hill Proprietary Company Pty Ltd
Priority date: 1971-12-20
Filing date: 1972-12-20
Publication date: 1981-02-12
Also published as: BE792978A; ZA728904B; GB1378418A; JPS4872078A; DE2262503A1; SU727114A3; DE2262503B2; JPS5222630B2; FR2164734A1; CA970138A; FR2164734B1

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial abwechselnd längs des Bettes an eiaer Vielzahl dicht ne- >-> beneinander liegenden Stellen entnommen und eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zurückleiten des Trägermaterials an einer oder, mehreren Stellen in Ab- tu hängigkeit der Zonentemperatur gesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zurückieiten des Trägermaterials durch intermittierende Zerwirbelungsprogramme für die jeweiligen M\e des Bettes π gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Bett zurückgeleitete Trägermaterial mit dem dort befindlichen Trägermaterial vermischt wird. 4,,

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis S, insbesondere Wirbelbett, mit einem ein Bett aus teilchenförmigen! Trägermaterial enthaltenden Behandlungskanal, einer am Kanalanfang vorgesehenen r. Einrichtung zur Stückkohleneingabe, einer Einrichtung zum Durchwirbeln des Trägermaterialbettes, mehreren längs des Behandlungskanals angeordneten Trägermaterialfördereinrichtungen von zweierlei Art, von denen die eine zur Ent- -,» nähme des Trägermaterials aus dem Behandlungskanal und die andere zur Rückleitung des Trägermaterials zum Behandlungskanal dient, einem Rückerhitzer zum Ändern der Temperatur des aus dem Behandlungskanal entnommenen -,-, Trägermaterials und einer am Kanalende vorgesehenen Einrichtung zum Austragen der behandelten Stückkohle und/oder des Trägermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermaterialrückleitcinrichtung (22) eine mit dem Rückerhit- _h() zef (2) verbundene Leitung (26) aufweist, deren Auslaßöffnung (28) in den Behandlungskanal (1) an nder nahe dessen Boden mündet, und daß die Trägermaterialentnahmeeinrichtung (23) eine Leitung (29) besitzt, deren in den Kanal (1) mün- „-, dcnde Einlaßöffnung (31) gerade unterhalb der Bettoberseite liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermaterialfördereinrichtungen (22, 23) der beiden unterschiedlichen Arten abwechselnd längs des Kanals (1) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Behandlungskanal (1) mündende Auslaßöffnung (28) jeder Trägemiaterialrückleiteinrichtung (22) durch ein Steuerventil (35) verschließbar oder drosselbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei in der Nähe des Kanalbodens angeordneten Zerwirbelungseinrichtungen (10,12,16) über dem Kanalboden ein Rost (14) vorgesehen ist, unter dem eine von Stückkohle freie Trägermaterialzone geschaffen ist, die sich bis über die Oberkante der Auslaßöffnungen (28) der Trägermaterialrückleiteinrichtungen (22) erstreckt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich quer durch den Kanal (1) zwischen jeweils zwei benachbarten Trägerrnatcrialrückleiteinrichtungen (22) Trennwände (13) erstrecken, welche die Horizontalströmung des wiedererhitzten Trägermaterials in der von Stückkohle freien Zone beschränken.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß jede Trägermaterialrückleiteinrichtung (22) eine Fallrohrleitung (26) mit einer öffnung (27) zum Rückerhitzer (2) sowie eine in dieser Leitung (26) gerade unterhalb der Auslaßöffnung (28) zum Kanal (1) angeordnete Zerwirbelungseinrichtung (24) aufweist, während jede Trägermaterialentnahmeeinrichtung (23) eine Fallrohrleitung (29,30) mit der Einlaßöffnung (31) zum Kanal (1) sowie eine Steigrohrleitung (32) zum Transport von verwirbeltem Trägermaterial zum Rückerhitzer (2) besitzt.

12. Vorrichtung nach einem d'jr Ansprüche 6 bis 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermaterialfördereinrichtungen (22,23) in der Wand des Behandlungskanals (1) vorgesehen sind oder eine den Behandlungskanal (1) vom Rückerhitzer (2) trennende Wand bilden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkoken von Stückkohle in einem durch wenigstens ein Fluid durchwirbelten Trägermaterialwirbelbett, bei dem die zu behandelnde Stückkohle am Anfang des Trägermaterialwirbelbettes eingegeben und die behandelte Stückkohle am Bettende ausgetragen wird, das Bett kontinuierlich oder intermittierend durchwirbelt und auf wenigstens einer vorgegebenen, längs des Bettes sich ändernden Temperatur gehalten wird und das Trägermaterial an mehreren Stellen längs des Betts entnommen, in seiner Temperatur geändert und sodärin an mehreren Stellen längs des Bettes zu diesem zurückgeleitet wird.

Die Erfindung befaßt sich auch mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Verkoken von Stückkohle, insbesondere Wirbelbett, mit einem ein Bett aus teilchenförmigen! Trägermaterial enthaltenden Behandlungskanal, einer am Kanalanfang vorgesehenen Einrichtung zur Stückkohleneingabe,

einer Einrichtung zum Durchwirbeln des Trägermaterialbettes, mehreren längs des Behandlungskanals angeordneten Trägermaterialfördereinrichtungen von zweierlei Art, von denen die eine zur Entnahme des Trägermaterials aus dem Behandlungskanal und die andere zur Rückleitung des Trägermaterials zum Behandlungskanal dient, einem Rückerhitzer zum Ändern der Temperatur des aus dem Behandlungskanal entnommenen Trägermaterials und einer am Kanalende vorgesehenen Einrichtung zum Austragen der behandelten Stückkohle und/oder des Trägermaterials.

Unter der Bezeichnung »geöffnete Stückkohle« sind Briketts, Kohlepellets, profilierte Preßlinge, Kugeln aus Brechkohle, Kohlegemische oder Kohlebrocken zu verstehen. Bei dem Trägermaterial handelt es sich um ein teilchenförmiges Material, das mittels eines Fluids durchwirbelt werden kann. Als derartige Trägermaterialien kommen beispielsweise Quarzsand, Aluminiumsand, Eisenoxide verschiedener Arten und Seesand, wie Dmenit, Zirkon und Rutii in Betracht. Zur Verkokung von Stückkohle wid vorzugsweise Quarzsand in feiner und reiner Form, verwendet, der billig, leicht erhältlich und zudem noch inert ist.

Aus der Literaturstelle »Chemie Ingenieur Technik« 1967, Seite A759 und A760 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben der eingangs genannten Art bekannt. Das Verfahren nach

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei denen ein optimaler Kontakt zwischen Trägermaterial und zu behandelnder Stückkohle und eine im weiteren Bereich variable Temperaturregelung erreichbar sind. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens soll raumsparender ausgelegt werden und hohe Ausstoßleistungen haben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Verkoken von Stückkohle der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Trägermaterial Von einer Vielzahl von Stellen direkt unterhalb der Bettoberseite entnommen und nach der durchgeführten Temperaturänderung wieder an einer Vielzahl von Stellen an oder nahe dem Bettboden zugeführt wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Trägermaterial demnach unterhalb der Bettoberseite des Behandlungskanals ausgeleitet und nach der durchgeführten Temperaturändening durch Rückerhitzen an oder in der Nähe des Bettbodens des ^handlungskanals wiederum eingeführt. Das wieder um in den Behandlungskanal rückerhitzte eingeleitete Trägermaterial steigt in dem Bett des Behandlungskanals quer zur Bewegungsrichtung der im Bett befindlichen Trägermaterialien und Stückkohle nach oben, so daß das rückerhitzte und wiederum eingeleitete Trägermaterial mit dem im Bett befindlichen Trägermaterial und der Stückkohle in innige Berührung kommt und eine gleichmäßige Durchmischung erreicht wird. Durch

dieser Literaturstelle stellt eine Weiterentwicklung «> diese Vermischung wird auch eine sehr feinfühlige des Verfahrens nach der US-PS 3476649 dar. Temperaturregelung erreicht, die innerhalb großer

Bereiche variabel ist, so daß ohne Schwierigkeiten theoretisch und experimentell als optimal ermittelte Temperatuverlaufs-Kennlinien in dem Behandlungs- -, kanal eingehalten und eingestellt werden können. In Verbindung mit einer wählbaren Verweilzeit des Behandlungsguts, der Stückkohle und dem Behandlungskanal können somit bei entsprechender Wahl des Temperaturverlaufs in dem Behandlungskanal die Behandlungsbedingungen sowohl zeitlich als auch hinsichtlich ihrer Temperatur beeinflußt werden. Die Verweilzeit hängt von Variablen, wie z. B. dem programmierbaren Behandlungsablauf durch Einflußnahme auf die Durchwirbelung des Trägermaterialwirbelbetts und der Eingabegeschwindigkeit der Stückkohle als Behandlungsgut ab.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art zeichnet sich zur Lösung

Zusammengefaßt ist es demnach bekannt, das Träger- der zuvor genannten Aufgabe dadurch aus, daß die material aus dem Behandlungskanal, insbesondere so Trägermaterialrückleiteinrichtung eine mit dem dem Wirbelbett, von unten abzuziehen, anschließend -·'-'-··' · - - -

das Trägermaterial zurückzuerhitzen und dann wiederum am Anfang des Behandlungskanals von oben einzuleiten. Schwierigkeiten bei dieser Vorgehensweise bereiten die Einstellung der Behandlungsbedingungen im Beha ndlungskanal auf optimale Werte und eine gezielte Einflußnahme auf diese Behandlungsbedingungen. Insbesondere ist keine ausreichende in-

Bei diesem bekannten Verfahren zum Verkoken von Stückkohle wird das Trägermaterial an mehreren im Abstand zueinander angeordneten Stellen längs des Wirbelbetts bzw. des Behandlungskanals entnommen, und nach einer erfolgten Rückerhitzung wird das Trägermaterial wieder an mehreren Stellen dem Behandlungskanal zugeführt. Die Stellen für die Rückleitung des Trägermaterials sind hierbei derart gewählt, daß eine Stelle am Anfang des Behandlungskanals, in der Nähe der Eingangsschleuse und die restlichen Stellen etwa über dem Mittelabscbnitt des Behandlungskanals verteilt vorgesehen sind. Das wiederum in den Behandlungskanal eingeführte und zurückerhitzte Trägermaterial wird an der Oberseite des Behandlungskanals eingeleitet. Das Trägermaterial wird an dem Behandlungskanal etwa in Höhe der vorgesehenen Trennsiebe oder unter diesen entommen.

nige Kontaktierung von Trägermaterial und zu behandelnder Stückkohle möglich.

Aus der US-PS 2521195 ist lediglich eine Vorrichtung bekannt, bei der das gesamte zu behandelnde Material, d. h. im vorliegenden Fall Stückkohle und Trägermaterial, von einer Behandlungszone in eine andere übergeben wird, wobei in den Behandlungszonen verschiedene Behandlungen ausgeführt werden.

Der Erfindung liegt iHc Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verkoken von Stückkohle und eine

Rückerhitzer verbundene Leitung aufweist, deren Auslaßöffnung in den Behandlungskanal an oder nahe dessen Boden mündet, und daß die Trägermaterialentnahmeeinrichtung eine Leitung besitzt, deren in den Kanal mündende Einlaßöffnung gerade unterhalb der Bettoberseite liegt.

Die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehenen Trägermaterialrückeinrichtung und die Trägermaterialentnahmr einrichtung sind räumlich derart angeordnet, daß möglichst kurze Leitungswege zurückzulegen sind und die gesamte Vorrichtung möglichst wenig Platz in Anspruch nimmt. Die Ausstoßleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch das nach der Erfindung vorgesehene Ausleiten des Trägermaterials aus dun Behandlungskanal und das Einleiten des zurückerhitzten Trägermaterials in den Behandlungskanal optimiert, und gleichzeitig wird eine raumsparende Auslegung erreicht.

Weitere Maßnahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 5 und weitere Merkmale der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 7 bis 12 angegeben.

Als nach dem Verfahren zu verkokende Stückkohle kommt beispielsweise Schwelkoks in Betracht, der auch anderweitig als rauchloser Brennstoff verwendet werden kann. Aus diesem Schwelkoks als Ausgangsmaterial wird durch Verkoken bei Temperaturen zwischen üblicherweise 350 und 550° C Koks hergestellt. Durch die Behandlung des Schwelkokses in dem Behandlungskanal unter zusätzlicher Verwendung eines Trägermaterials wird bei dem zuvor genannten Temperaturbereich erreicht, daß das Ausgangsmaterial keine Formänderung erfährt und nicht zusammenfällt. Ferner sind das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung auch zur Herstellung von Pelletts aus

als Beschickungsmaterial für einen Hochofen geeignet. Auch kann nach der Erfindung Stückgut wie z. B. Nahrungsmittel schonend getrocknet werden.

Die Erfindung wird an Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Behandlungskanal der Vorrichtung zum Verkoken von Stückkohle in einer Vertikalschnittansicht,

Fig. 2 eine Horizontalschnittansicht mit nebeneinanderliegender Anordnung von Rückerhitzer und Behandlungskanal,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig. S eine Längsschnittansicht des Behandlungskanals mit der am Kanalende vorgesehenen Einrichtung zum Austragen der behandelten Stückkohle und/oder des Trägermaterials und vor dem Eintritt in einen Schachtofen zur Weiterbehandlung,

Fig. 6 eine weitere Ausführangsform der Vorrichtung, und

Fig. 7 eine schematische Längsschnittansicht einer Ausführungsform einer am Anfang des Behandlungskanals vorgesehenen Einrichtung zur Stückkohleneingabe.

Wie insbesondere aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist die Vorrichtung zum Verkoken von Stückkohle einen Behandlungskanal 1 mit einem Bett aus einem teilchenförmigen Träger - beispielsweise Silikasand und einen Rückerhitzer 2 (Fig. 2) zum Ändern der Temperatur des aus dem Behandlungskanal 1 entnommenen Trägermaterials auf. Hierbei ist der Rückerhitzer 2 vom Behandlungskanal 1 durch eine weiter unten beschriebene Trägermaterialfördereinrichtung getrennt, die das Trägermaterial vom Behandlungskanal 1 zum Rückerhitzer 2 und zurück fördert

Der Behandlungskanal 1 weist eine Einrichtung 3 zur Stückkohleneingabe, einen Behandlungsabschnitt 4 mit einer Einrichtung zum Durchwirbeln des Trägermaterialbetts und eine Einrichtung 5 zum Austragen der behandelten Stückkohle oder des Trägermaterials auf. Die Einrichtung 3 west die Form einer kleinen abgeteilten Kammer auf, die vom Behandlungsabschnitt 4 mittels einer Trennwand 6 abgeteilt ist. Diese erstreckt sich von der Oberseite der Vorrichtung bis zu einer normalerweise unterhalb des Niveaus des im Behandlungskanal 1 befindlichen Betts liegenden Stelle und wirkt ab Gassperre zwischen der

Einrichtung 3 und dem Behandlungsabschnitt 4. In der Oberseite der Einrichtung 3 sind eine Eingabeöffnung 7 für die Stückkohle, ein Einlaß 8 für das Trägermaterial und eine Entlüftungsöffnung 9 vorgesehen. Der Einlaß 8 für das Trägermaterial steht in Verbindung mit einem Separator in der Nähe der Einrichtung 5, der später im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wird.

Im Bereich der Einrichtung 3 wird eine Durchwirbelung mit Hilfe einer Vielzahl vorgesehener Fluidverteilerleitungen 10 erreicht, die, wie aus der Zeichnung ersichtlich, aus Gründen der einfacheren Herstellung nahe des Bodens des Behandlungskanals 1 angeordnet sind. Den Verteilerleitungen 10 der Einrichtung zum Durchwirbeln des Trägermaterialbetts wird ein entsprechendes Wirbelmedium wie Dampf, Rauchgas, Verkokungsgas, Naturgas oder irgendein anderes weitgehend nichtoxidierendes Gas

t:it * r%:_ τ*_— » -J tl/ΐ-ΐ ι j: :-*

£UgCIUIlIl. IVIC lCIIIJJCIOlUl UCS TTIIUCIIIICUIUIMS ISl nicht von Bedeutung, da sein Wärmeinhalt im Vergleich zu dem des Trägermaterials gering ist. Bei der Verwendung von Dampf als Wirbelmedium sollte jedoch die Dampftemperatur oberhalb des Taupunktes liegen, um sich durch Kondensation ergebende Probleme zu vermeiden. Die durchschnittliche Bettemperatur an der Einrichtung 3 liegt in der Größenordnung von 250-700° C und hängt von dem zu verkoke üden Einsatzmaterial und/oder dem dabei verwendeten Bindemittel ab. Die obere und untere Temperaturgrenze ist nicht entscheidend.

Der Behandlungsabschnitt 4 erstreckt sich zwischen der Trennwand 6 und einer weiteren Trennwand 11, die vom Boden des Behandlungskanals 1 bis zu einer solchen Höhe verläuft, daß die Bewegung des Trägermaterials und der Stückkohle zur Einrichtung 5 geringfügig verlangsamt wird.

Zwischen der Stirnwand der Einrichtung 3 des Behandlungskanals 1 und der Trennwand 11 erstreckt sich ein Rost 14, der die wirksame Behandlungstiefe des Wirbelbetts im Behandlungskanal bestimmt. Der Behandlungsabschnitt 4 wird mit Hilfe einer Vielzahl von Fluidverteilerleitunjten 12 durchwirbelt, die querverlaufend auf dem Boden des Behandlungskanals 1 angeordnet sind. Die Verteilerleitungen 12 sind in einzelnen Gruppen angeordnet, die jeweils durch Trennwände 13 abgeteilt sind. Diese erstrecken sich vom Boden bis zur Höhe des Rostes 14 und unterbinden eine horizontale Weiterbewegung des Trägermaterials unterhalb des Rostes 14. Die in Gruppen aufgeteilten Verteilerleitungen 12 stehen mit der später beschriebenen Tragermaterialfordereinrichtun^ in Verbindung.

Die Gesamttiefe des Wirbelbettes im Behandlungsabschnitt 4 beträgt etwa 1,5-2,1 m, während die Tiefe des wirksamen Behandlungsabschnittes etwa 0,6-0,9 m beträgt, der etwa zwischen dem Rost 14 und der Schütthöhe der eingegebenen Stückkohle liegt.

Die Einrichtung 5 zum Austragen liegt zwischen der Trennwand 11 und einer Stirnwand 15. Diese bildet eine Schleuse, über die die Stückkohle und ein geringer Anteil des Trägermaterials, beispielsweise ein Gewichtsteil Stückkohle auf drei Gewichtsteile Trägermaterial, zu einem weiter unten beschriebenen Separierabschnitt aasgetragen werden. Zu diesem Zweck ist die Höhe der Schleuse 15 kleiner als diejenige des Wirbelbettes im Behandlungsabschnitt 4. Die Einrichtung 5 zum Austragen wird mit Hilfe von FIu-

idverteilerleitungen 16 durchwirbelt, die ähnlich wie die Verteilerleitungen 12querverlaufend auf dem Boden des Behandlungskanals 1 angeordnet sind.

Der aus Fig. 5 ersichtliche Separierabschnitt, der an die Schleuse IS anschließt, weist einen Rost 17 auf, der sich von der Schleuse 15 bis zur Eingangsöffnung 18 eines Schachtofens zur weiteren Behandlung der SO ;kkohle erstreckt. In diesem Schachtofen wird die im ßehandlungskanal 1 verkokte Stückkohle gegebenenfalls weiterverkokt. Wenn das Trägermaterial und die Stückkohle während der Durciwirbelung durch die Einrichtung 5 zum Austragen über die Schleuse 15 hinweggehen, fällt das Trägermaterial durch den Rost 17 in eine Sammelrutsche 19. Die Stückkohle hingegen bewegt sich längs dem Rost 17 und gelangt in die Eingangsöffnung 18 des Schachtofens. Das im trichterförmigen Abschnitt 19 aufgefangene Trägermaterial wird durch eine pneumatische

EAiiU ^A AI : A CUQ O ti' A

Aom CmUQ O ti'.·· Anv

LuftüberschuÜ gearbeitet wird.

Bei einer nicht dargestellten abgewandelten Ausführungsform tragen mit Brennstoff und Luft belieferte Brenner Verbrennungsprodukte über ein in das

'< Wirbelbett eingetauchtes Flammrohr aus. Die Brenner haben lediglich während der Inbetriebnahme die Temperatur des Wirbelbetts über die Zündtemperatur des von den Verteilerleitungen 24 und/oder 25 ausgegebenen Brenngases an.

ι» Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind die Fallrohre 22 vertikal sich nach unten erstreckende, im Querschnitt rechtwinklige Fallrohrleitungen 26, die vom gemeinsamen Boden des Behandlungskanals 1 und des Rückerhitzers 2 bis zur gemeinsamen Oberseite

ι > des Behandlungskanals 1 und des Rückerhitzers 2 verlaufen. Jede Fallrohrleitung 26 weist in seiner dem Rückerhitzer 2 zugekehrten Wand eine obere öffnung 27 und in seiner dem Behandlungskanal 1 zügetrlan WJnnA tmt

ioiU /ία

ΛΛ ir>

Trägermaterial verbunden ist, zur Einrichtung 3 für die Stückkohleneingabe zurückgeleitet. Nahe dem Auslaß des trichterförmigen Abschnitts 19 sind zwei Fluidverteilereinrichtungen 21 angeordnet, um das Trägermaterial an dieser Stelle durchzuwirbeln und es gleichmäßig weiterzubefördern.

Das aus der Eingangsöffnung 18 des Schachtofens austretende Gas wird durch den Gegendruck in zwei Ströme A und B aufgeteilt, wobei der Strom A in den Behandlungskanal 1 gerichtet ist. Der zweite Strom B läuft durch den unteren Teil des Rostes 17 und bläst das Trägermaterial von der Stückkohle weg, wobei ein kleiner Anteil des Stromes B wieder durch den Rost 17 nach oben geht und das Trägermaterial und die Stückkohle auflockert, während ein Teil des Trägermaterials in den Behandlungskanal 1 zurückgeblasen wird.

Die Trägermaterialfördereinrichtungen vom Behandlungskanal 1 zum Rückerhitzen 2 werden anhand von Fig. 2 bis 4 im einzelnen beschrieben. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, trennen die verschiedenen Trägermaterialfördereinrichtungen den Behandlungskanal 1 vom Rückerhitzer 2. Sie umfassen eine Trägermaterialrückleiteinrichtung mit mehreren Fallrohren 22 und eine Trägermaterialentnahmeeinrichtung 23, die sich mit den Fallrohren 22 im Behandlungsabschnitt 4 abwechseln. Das Trägermaterial im Rückerhitzer 2 wird mittels der Befeuerung des Wirbelbetts auf eine Temperatur von etwa 650°-900° C erhitzt, was von der im Behandlungskanal 1 erforderlichen Temperatur abhängt. Die Zerwirbelung des Trägermaterials im Rückerhitzer 2 wird mittels Fluid, beispielsweise mittels vorerwärmter Luft, erzielt, das durch nabe am Boden des Rückerhitzers 2 angeordnete Verteilerleitungen 24 sowie durch Leitungen 25 eingeleitet wird, die etwa auf halber Höhe des Bettes im Rückerhitzer 2 angeordnet sind.

Zur Befeuerung des Wirbelbetts kommt einerseits Kohleabrieb der Stückkohle, der zusammen mit Sand vom Verteiler eingeführt wird, und andererseits Brenngas in Betracht, das durch die Verteilerleitungen 24 und/oder 25 eingeleitet wird und die Restwärme liefert, die noch zusätzlich zu der vom Kohleabrieb gelieferten Wärme erforderlich ist. Als Brenngas kommt insbesondere Verkokungsgas in Betracht, obwohl selbstverständlich auch andere Gase, wie Leichtbenznigas oder Erdgas, verwendbar sind.

Unter diesen Bedingungen wird eine gute Heizleistung erreicht, selbst wenn nur mit einem geringen

des Bodens eine Auslaßöffnung 28 auf. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Verteilerleitungen 24 in Dreiergruppen angeordnet, die jeweils mit den Fallrohren 22 fluchten und sich mit ihren vorderen Enden unterhalb des Niveaus der Auslaßöffnung 28 bis in die Fallrohrleitung 26 erstrecken. Das Trägermaterial in den Fallrohren 22 wird daher jederzeit vollständig durchwirbelt. Gegebenenfalls werden für die Fallrohre 22 auch getrennte Zerwirbelungseinrichtungen verwendet, die zur gleichen Zeit oder wenigstens während eines bestimmten Zeitraums auch die Funktion der Verteilerleitungen 12 übernehmen.

Die aus Fig. 2 und 4 ersichtliche Trägermaterialentnahmeeinrichtung 23 umfaßt eine den Fallrohren 22 ähnliche Fallrohrleitung 29. An diese ist eine FaIlrohrleitung 30 angeschlossen, die sich durch den Boden der Anlage hindurch erstreckt. Die Fallrohrleitung 29 weist in ihrer dem Behandlungskanal 1 zugekehrten Wand eine Einlaßöffnung 31 auf, die von einem Rost abgedeckt ist. Die Fallrohrleitung 30 steht mit einem hiervon abzweigenden Steigrohr 32 in Verbindung, das sich nach oben durch den Boden und durch das Wirbelbett hindurch in den Rückerhitzer 2 erstreckt und oberhalb des Wirbelbettes in einer Austragsöffnung endet. Das in der Fallrohrleitung 30 und dem Steigrohr 32 befindliche Trägermaterial wird zerwirbelt, und zwar mittels eines sich in beide Rohrleitungen 30,32 erstreckenden Fluidverteilers 33 sowie mittels eines weiteren Verteilers 34 im Boden der Fallrohrleitung 30.

Da der Niveaupegel des Trägermaterials im Rückerhitzer 2 stets geringfügig höher ist als derjenige des Wirbelbettes im Behandlungskanal 1 (bei einer durchschnittlichen Bettiefe von 1,59 m im Behandlungskanal 1 beträgt im Ruckerhitzer 2 die durchschnittliche Bettiefe 1,73 m), bewegt sich das aufgewärmte Trägermaterial während der Zerwirbelungsperioden vom Rückerhitzer 2 durch die öffnung 27 und die Fallrohrleitung 26 nach unten und aus der Auslaßöffnung 28 heraus in das im Behandlungskanal 1 befindliche Wirbelbett. Eine Steuerung der Förderung des aufgewärmten Trägermaterials durch eines oder mehrere Fallrohre 22 kann mittels eines Steuerventils 35 erreicht werden, durch das die Auslaßöffnung 28 gedrosselt oder geschlossen wird. Da das Bett im Behandlungskanal 1 zerwirbelt wird, wird das rückerhitzte Trägermaterial gründlich mit dem dort be findlichen Trägermaterial vermischt, bevor es mit der Stückkohle oberhalb des Rostes 14 in Berührung

kommt. Hierdurch wird ein Wärmeschock vermieden. In gleicher Weise strömt während der Zerwirbelungsperioden des im Behandlungskanal 1 befindlichen Wirbelbettes das dort vorhandene Trägermaterial aufgrund der nahe des Hodens des Behandlungskanals 1 erfolgenden Trägermaterialzugabe in die Einlaßöffnung 31 in der Füllrohrleitung 29, geht nach unten durch die Failrohrleitung 30 und wird durch das Steigrohr 32 nach oben in zerwirbeltem Zustand in den Rückerhitzer 2 zurückgeleitet. Hieraus wird deutlich, daß das Trägermaterial aufgrund der Einführung des wiedererhitzten Trägermaterials nahe des Bodens des Behandlungskanals 1 und aufgrund der Entnahme des Trägermaterials an der Oberseite des Wirbelbettes in einer Richtung nach oben strömt, die im allgemeinen quer zur Bewegungsrichtung der im Behandlungskanal 1 befindlichen Stückkohle und des Trägermaterials verläuft. Dies gewährleistet einen iimXiiMiiicM Koiiiaki zwischen dem heißen Trägermaterial und der Stückkohle und ermöglicht eine vollständige Vermischung des aufgewärmten Trägermaterials mit dem verbliebenen Trägermaterial. Das hat zur Folge, daß das Verhältnis von Trägermaterial zu Stückkohle sehr viel kleiner als bisher wählbar ist.

Die Vorrichtung zum Verkoken von Stückkohle arbeitet wie folgt.

Unter der Voraussetzung, daß der Behandlungskanal 1 und der Rückerhitzer 2 mit dem die erforderlichen Temperaturen aufweisenden Stand als Trägermaterial gefüllt sind, wird die Stückkohle mittels einer geeigneten Einrichtung, beispielsweise mittels eines Förderbandes, durch die öffnung 7 der Eingabeeinrichtung 3 zugeführt. Wie erwähnt, liegt die Temperatur des Sandes im Bereich der Eingabeeinrichtung 3 in Abhängigkeit von der zu behandelnden Stückkohle zwischen 250° und 700° C, wobei die jeweilige Temperatur auf ihrem Wert gehalten wird, was durch Zugabe von heißem Trägermaterial vom Rückerhitzer 2 mittels der Fallrohre 22 erfolgt. Das Verhältnis von zugegebenem Trägermaterial, dessen Temperatur gerade unterhalb der Temperatur des im Behandlungsabschnitt 4he.finrilirhen Trägermaterial«: liegt, 71! wiedererhitztem Sand mit einer Temperatur zwischen 650° und 900° C wird mittels der Steuerventile 35 der Fallrohre 22 und/oder mittels der Zerwirbelungsperioden der Eingabeeinrichtung gesteuert.

Die Stückkohle und das Trägermaterial im Bereich der Eingabeeinrichtung 3 werden durch gleichzeitiges Durchwirbeln im Bereich der Eingabeeinrichtung 3 und im Behandlungsabschnitt 4 weiterbefördert. Die Temperatur im Behandlungsabschnitt 4 wird in Abhängigkeit von der Stückkohle auf einem Wert zwischen 400° C und 700° C gehalten - hierbei liegt beispielsweise ein typischer Temperaturwert für Stückkohle bei 500° C, was wiederum mittels Betätigung der Steuerventile 35 und/oder mittels Steuerung der Zerwirbelungsperioden des Wirbelbettes im Behandlungskanal 1 erfolgt.

Die Verweilzeit der Stückkohle im Behandlungsabschnitt 4 wird bestimmt durch die Temperatur des Wirbelbettes, durch das Zerwirbelungsprogramm für das Wirbelbett, durch die Eingabegeschwindigkeit der Stückkohle, durch die Trägermaterialrückleitgeschwindigkeit zum Behandlungsabschnitt 4 und durch das Verhältnis von Trägermaterial zu Stückkohle. Selbstverständlich werden diese Parameter derart gesteuert, daß der gewünschte Verkokungsgrad der Stückkohle erzielt wird.

Das Trägermaterial und die Stückkohle rücken während des intermittierenden Zerwirbelungsprogramms des Wirbelbettes durch dieses hindurch vor, wobei sie über der gesamten Länge des Behandlungsabschnittes 4 entweder einer relativ konstanten Temperatur oder einem vorgegebenen Temperaturverlauf oder aber einer Reihe unterschiedlicher Temperaturzonen ausgesetzt sind, die durch entsprechendes Steuern der Zerwirbelung der Fallrohre 22 in Verbindung mit der Zerwirbelung des Behandlungsabschnittes 4 und durch Steuern der Steuerventile 35 erzeugt werden. Die Erzeugung eines Temperaturverlaufs oder verschiedener Zonen unterschiedlicher Temperaturen wird durch die Trennwände 13 im Behandlungskanal 1 unterstützt, die eine horizontale Strömung des durch jedes Fallrohr 22 eingeleiteten heißen Trägermaterials verhindern.

Die Einrichtung zum Austragen wird ebenfalls intermittierend zerwirbeii, üblicherweise dann, wenn der Behandlungsabschnitt 4 nicht zerwirbelt wird. Die Zerwirbelungszeiten sind so wählbar, daß sie sich jedoch bis zu jedem gewünschten Ausmaß gegenseitig überschneiden. Während der Zerwirbelungszeiten werden das Trägermaterial und die Stückkohle in die Einrichtung 5 zum Austragen gedrückt, wobei die Anhäufung bzw. Aufschüttung, wie aus der Zeichnung ersichtlich, ihren natürlichen Ruhewinkel einnimmt. Wenn dann eine Durchwirbelung im Bereich der Austragseinrichtung vorgenommen wird, werden das Trägermaterial und die Stückkohle eingeebnet und bewegen sich über die Schleuse 15 zum Separierabschnitt, wo sie in der beschriebenen Weise voneinander getrennt und die Stückkohle zur Eingangsöffnung 18 des Schachtofens geleitet wird. Je nach Wunsch wird dann die weitere Behandlung durchgeführt, wobei gleichzeitig das Trägermaterial in der beschriebenen Weise zum Bereich der Eingabeeinrichtung 3 zurückgeleitet wird.

Als Zerwirbelungsmedium wird in allen Fällen Dampf verwendet, ausgenommen jedoch bei den Fallrohrleitungen, bei denen statt dessen druckluft verwendet werden kann. Beim Steigrohr 32 wird Dampf zum Fluidverteiler 33 mit der erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit und dem erforderlichen Druck geliefert, um das Trägermaterial durch das Steigrohr 32 nach oben zu befördern. Die gesamte Trägermaterialentnahmeeinrichtung 23 wird im allgemeinen kontinuierlich zerwirbelt.

Im Verlaufe von an einer Vorrichtung zum Verkoken von Stückkohle der zuvor beschriebenen Bauart durchgeführten Versuchen wurden folgende Prozeßvariable gemessen:

a) Bereich der Eingabeeinrichtung 3: Dampfströmung von 180 kg/h bei 50 k Pa und 420° C.

b) Behandlungsabschnitt 4: Dampfströmung von 580 kg/h bei 50 k Pa und 420° C.

c) Bereich der Austragseinrichtung 5: Dampfströmung von 150 kg/h bei 50 k Pa und 420° C.

d) Trägermaterialentnahmeeinrichtung 23: für den wieder zu erhitzenden Sand: Gesamtdampf strömung zum Zerwirbeln und Hochfördern von 195 kg/h bei 50 k Pa und 420° C.

e) Fallrohre: Druckluft bei 140 k Pa für jedes Fallrohr (wobei die Strömung nicht gemessen wurde), beispielsweise 0,5 m³/h.

f) Austragssandsteigrohre: Koksgas bei 60 k Pa für jedes der vier Steigrohre (wobei die Strömung nicht gemessen wurde), beispielsweise

80 m7h.
g) Eingabegeschwindigkeit der Stückkohle: 3,3 g/

h.
h) Durchschnittliche Bettiefe: 1,59 m im Beiiandlungskanal 1 und 1,73 m im Rückerhitzer 2.
i) Bettabmessungen: Vorrichtung zum Verkoken von Stückkohle insgesamt von der Eintrags- zu der Austragseinrichtung: 0,91 m Breite, 5,79 m Länge und 2,74 m Höhe. Rückerhitzer: 1,22 in Breite, 4,57 m Länge und 2,74 m Höhe (angenähert).

j) Rückerhitzer: Luftströmung von 2000 mVh bei 28 k Pa und 200° C. Leichtbenzingasströmung null, wenn der Kohlengrus im Rückerhitzer in zur Aufrechterhaltung der Temperaturen ausreichenden Mengen vorlag. Die maximale Leichtbenzingasströmungsgeschwindigkeit beträgt 65 m'/h bei 140 k Pa und Umgebungstemperatur.

Die Durchschnittstemperatur betrug im Bereich der Eingabeeinrichtung 335° C, im Behandlungsabschnitt 450° C, im Bereich der Austragseinrichtung 474° C und im Rückerhitzer 760° C.

Die aus Fig. 5 ersichtliche Ausbildung des Separierabschnittes wird dadurch abgewandelt, daß oberhalb oder etwas unterhalb des Rostes 17 Zerwirbeiungseinrichtungen angeordnet werden, um die Abscheidung des Trägermaterials der Stückkohle zu verstärken. Bei der aus Fig. 6 ei'ichtlichen weiteren Ainführungsform zerwirbelt ein durch Verteilerrohre 36 zugeführtes Gas oder Dampf das Trägermaterial, das sodann von dem aus dem Schachtofen kommenden Gas mitgezogen und durch das Rohr 37 zum Behandlungskanal 1 transportiert wird. Anderes Trägermaterial fällt durch den Rost 38 in den trichterförmigen Abschnitt 39 und wird in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 zum Bereich der Eingabeeinrichtung 3 des Behandlungskanals 1 zurückgeleitet.

Bei der aus Fig. 7 ersichtlichen abgewandelten Ausführungsform des Bereichs der Eingabeeinrichtunq ist pin vMtätyUrhpr iinH optrpnntpr Finoahpahschnitt 50 mit einem Eingabeabschnitt 3' verbunden, der dem Bereich der Eingabeeinrichtung 3 der zuvor beschriebenen Ausführungsform entspricht. Im Eingabeabschnitt 3' befindet sich ebenfalls eine Eingabeöffnung 8' für heißen Sand als Trägermaterial sowie eine Entlüftungsöffnung 9'. Im übrigen entspricht der Eingabeabschnitt 3' einschließlich der vorgesehenen Trennwand 6' genau der zuvor beschriebenen Ausführungsform.

Der zusätzliche Eingabeabschnitt 50 weist ein Wirbelschichtbett aus kaltem Trägermaterial auf, d. h. das Trägermaterial besitzt eine Temperatur, die sehr viel tiefer als die Temperatur im Eingabeatschnitt 3' sowie im Behandlungsabschnitt ist und außerdem unterhalb der Temperatur liegt, bei der die flüchtigen Bestandteile von der Stückkohle entweichen. Das Wirbelbett wird genau wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform mittels Fluidverteilerrohren 51 zerwirbelt, die querverlaufend am Boden des Eingabeabschnittes 50 angeordnet sind. Eine senkrecht verschiebbare Trennwand 52 trennt die für die Stückkohle und das Trägermaterial vorgesehene Einfüllöffnung 53 des Eingabeabschnittes 50 vom Eingabeabschnitt 3'. um zu verhindern, daß aus dem Eingabeabschnitt 3' flüchtige Bestandteile entweichen. Wenn das Wirbelbett im Eingabeabschnitt 5ö zerwirbeit wird und der von dem Trägermaterial und der Stückkohle gebildete Niveaupegel vor der Trennwand 52 höher ist als die Schleuse 54 am Ende des Eingabeabschnittes 50, strömen die Stückkohle und der Sand von selbst in den Eingabeabschnitt 3' über.

Der Eingabeabschnitt 3' ist mit einem Rost 55 zum Abscheiden des Trägermaterials versehen, wobei sich der Rost 55 oberhalb eines Sammeltrichters 56 befindet, der den größten Teil des vom Abschnitt 50 kommenden kalten Trägermaterials auffängt. Dieses wird sodann, wie dargestellt, zum Eingabeabschnitt 50 zurückgeleitet.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 7 weist den entscheidenden Vorteil auf, daß aus der Eingabeöffnung für die Stückkohle keine verschmutzenden flüchtigen Bestandteile entweichen können.

Es ist selbstverständlich möglich, anstelle eines durch einen Rückerhitzer versorgten Behandlungskanals zwei oder mehrere Behandlungskanäle zu verwenden, denen ein oder n.ehrere Rücker'iiitzer zugeordnet sind. Weiterhin sind auch unterschiedliche räumliche Anordnungen der Behandlungskanäle und

Rür!fprhit7pr mnolirh Rpicnipicu/picp cinrl rlip Rp-

-"■ '-ο ■ — r ■ -

handlungskanäle parallel im Abstand zueinandf r angeordnet, wobei sich die Rückerhitzer in den Räumen i zwischen den Behandlungskanälen befinden. Es ist auch möglich, die Behandlungskanäle näher beieinander anzuordnen, wobei sich sodann die Rückerhitzer oberhalb des Raumes zwischen einander benachbarten Behandlungskanälen befinden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Verfahren zum Verkoken von Stückkohle in einem durch wenigstens ein Fluid durchwirbelten '» Trägermaterialwirbelbett, bei dem die zu behandelnde Stückkohle am Anfang des Trägermaterialwirbelbettes eingegeben und die behandelte Stückkohle am Bettende ausgetragen wird, das Bett kontinuierlich oder intermittierend durch- m wirbelt und auf wenigstens einer vorgegebenen, längs des Bettes sich ändernden Temperatur gehalten wird und das Trägermaterial an mehreren Stellen längs des Bettes entnommen, in seiner Temperatur geändert und sodann an mehreren π Stellen längs des Bettes zu diesem zurückgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial von einer Vielzahl von Stellen direkt unterhalb der Bettoberseite entnommen und nach der durchgeführten Temperaturänderung wieder an einer Vielzahl von Stellen an oder nahe dem Bettboden zugeführt wird.