DE2507735B2 - Verfahren zur herstellung von abriebfesten koksformlingen aus braunkohlenbriketts - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von abriebfesten Koksformlingen aus Braunkohlenbriketts, insbesondere Braunkohlenbriketts aus nicht backenden Kohlensorten, wobei die Briketts in mindestens drei Stufen di.rch im wesentlichen aus verbranntem Schwachgas ihrer Verkokung bestehenden, im Kreislauf geführten Gasen vorgewärmt, entwässert bzw. vorgetrocknet, verkokt und anschließend gekühlt werden und die Gaskreisläufe der Vorwärmung, der Entwässerung bzw. Trocknung und Verkokung aufgeheizt und der Kühlkreislauf gekühlt wird.

Die DT-PS 5 30 983 beschreibt ein Verfahren, bei dem druckfester Vollkoks aus backenden Ligniten u.dgl. durch zweistufige Destillation erhalten wird, wobei das den Ofen durchwandernde Gut im Gegenstrom durch Spülgase erhitzt und in der zweiten Stufe sprunghaft von etwa 450° C auf etwa 700 bis 1000° C gebracht wird.

Die DT-PS 8 82 392 beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen Destillation von Steinkohlenbriketts in einer Verschwelungs- und einer Hochtemperatur-Verkokungsstufe mit ausschließlicher Beheizung beider Stufen durch unmittelbar einwirkende erhitzte Gase, bei dem für jede Stufe gesondert dis in ihr erzeugten Destillationsgase unter ständiger Wiederaufheizung im Umlauf gehalten werden. Über die Herstellung der Briketts, insbesondere darüber ob backende oder nicht backende Kohle eingesetzt wurde, enthält die Schrift keine Angaben.

Die GB-PS 9 47 726 beschreibt ein Gegenstromverfahren zur Verkokung von stückiger australischer Braunkohle zu Stückkoks, bei dem die Kohle in einer Trocknungs- und Vorerhitzungszone auf etwa 200 bis 300°C vorerhitzt und getrocknet und einer mehrstufigen mit heißen Gasen beheizten Tieftemperatur-Verkokungszone zugeführt wird, in der jede nachfolgende Stufe eine höhere Temperatur besitzt als die vorhergehende und die maximale Temperaturdifferenz zwischen Gas und verkokendem Gut am Stufenaustritt nicht mehr als 150°C beträgt, und danach in einer

Hochtemperaturzone vollends verkokt wird.

Die US-PS 30 18 227 betrifft ein Verfahren, bei dem aus besonderen Kohlenmischungen und der Beifügung von Pech gepreßte Briketts zu Formkoks verkokt werden und die Briketts einem Temperaturschock ausgesetzt und ihre Oberfläche^ spontan auf 532 bis 677° C erhitzt werden.

Die US-PS 21 31 702 beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen Verkokung bei dem Kohlebriketts aus

ίο backenden Kohlen in einer ersten Zone so weit erhitzt werden, daß die Entgasung beginnt, in einer zweiten von der Erweichungstemperatur bis auf 500 bis 600° C und in einer dritten Zone auf 700 bis 1000° C erhitzt werden.

Diese bekannten Verfahren können angewandt werden für die Verkokung von Stückkohle bestimmter Art und für Briketts, die aus bestimmten Kohlenarten und auf bestimmte Weise hergestellt worden sind. Eine generelle Lösung des Problems der Verkokung von Briketts aus Braunkohle mit minderen Verkokungseigenschaften, insbesondere nicht backenden Braunkohlen, ist bis jetzt nicht vorgeschlagen worden.

Da abbauwürdige Vorkommen von backender Braunkohle, die den daraus hergestellten Briketts gute Verkokungseigenschaften vermitteln und aus denen Koksformlirige von genügender Festigkeit und Härte für den Hüttenbetrieb erhalten werden, rar geworden sind, steht die Technik nach wie vor vor dem Problem Braunkohlen mit minderen Verkokungseigenschaften, z. B. nicht backenden Braunkohlen zu brikettieren und daraus Koks herzustellen. Die Lösung des Problems wird wesentlich dadurch erschwert, daß in den meisten Fällen solche Kohlen aus wirtschaftlichen Gründen ohne Zusatz von Bindemitteln brikettiert werden müssen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein neues Verkokungsverfahren für solche Braunkohlenbriketts vorzuschlagen, die aus nicht backenden Braunkohlen, z. B. Braunkohlen aus dem rheinischen Revier, ohne Zusatz von Bindemitteln hergestellt worden sind.

Die Lösung der Aufgabe sieht nun für ein Verfahren der eingangs definierten Art vor, daß für die Vorwärmung und die Entwässerung bzw. Trocknung je ein besonderer geschlossener Gaskreislauf vorgesehen ist und diese Gaskreisläufe jeder für sich aufgeheizt werden.

Als besonders günstig für die Festigkeit der erhaltenen Koksformlinge hat es sich erwiesen, dem Gaskreislauf vor seinem Wiedereintritt in die Verkokungsstufe gekühltes Schwachgas aus der Verkokungsstufe zuzusetzen.

Als Vorteil hat sich ferner für den Betrieb des Verfahrens erwiesen, daß die Gaskreisläufe jeder Stufe getrennt entstaubt werden, indem ihre Strömungsgeschwindigkeit auf etwa 0,2 bis 2 m pro Sekunde verringert wird. Bekannt ist die Entstaubung der Kreislaufgase durch Geschwindigkeitsverminderung durch die DT-PS 8 82 392 und die US-PS 21 31 702. Man erreicht auf diese Weise eine bedeutende Entlastung der

bo Kondensatioii von Staub. Dies hat zur Folge, daß man die Entstaubung bzw. Reinigung des Kondensationssystems nur in großen Zeitabständen durchführen muß.

Erfindungswesentlich ist die bisher nicht angewendete Entkopplung der Vorwärmungs- und der Entwässe-

h5 rungs- bzw. Trocknungsstufe. Auf diese Weise wird eine große Flexibilität des Verfahrens erreicht, und die unabhängige Steuerung von Temperatur und Wassergehalt in den Kreisläufen ermöglicht die Anpassung des

Verfahrens an Braunkohlenbriketts aus jeder Braunkohle mit minderen Verkokungseigenschaften. Es wurde auch gefunden, daß der Grund für die Güte der späteren Koksformlinge in den ersten beiden Stufen, d. h. der Vorwärmung und Entwässerung bzw. Trocknung mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen gelegt wird und das eine Zusammenlegung di-jer Stufen nur bei Braunkohlenbriketts mit guten Verkokungseigenschaften vorgenommen werden kann.

Bei den Verfahren gemäß der Erfindung erhalten die Koksformlinge ihre unerwartet hohe Festigkeit nicht durch einen Schmelzverband, da die Braunkohlebriketts keine Fluß- oder Schmelzmittel enthalten. Es wird daher angenommen, daß der feste Verband durch homogene Schrumpfung der Briketts über ihr gesamtes Volumen zustande kommt, d. h., mit den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen gelingt es, die Erhitzung der Briketts bzw. Formlinge mit einer solchen Geschwindigkeit durchzuführen, daß zu keiner Zeit wesentliche Gefügespannungen und Überdrücke in ihren Poren auftreten, und weiterhin wird auch eine weitgehend gleichläufige Austreibung der flüchtigen Bestandteile und der Schrumpfung erreicht, d. h., es findet zu jeder Zeit gewichtsmäßig eine Austreibung der flüchtigen Bestandteile statt, die der volumenmäßigen Schrumpfung entspricht. Dadurch werden auch wesentliche Änderungen der scheinbaren Dichte der Formlinge vermieden. Den anfänglichen Temperaturgradienten zwischen der Oberfläche der Formlinge und dem Gas in der Verkokungsstufe kommt dabei eine untergeordnete Rolle zu. In der Verkokungsstufe können nämlich erfindungsgemäß Gase von über 1000⁰C angewendet werden, während bei bekannten Verfahren nur Gase von höchstens 1000°C angewandt werden.

Vergasung der Kohle wird dagegen wirksam vermieden durch die Rückführung von gekühlten Entgasungsgasen in die Verkokungsstufe. Das ist vermutlich deshalb der Fall, weil durch das sich dabei ergebende Verhältnis von Rückgas zu Frischgas die Zufuhr von Vergasungsmitteln, vor allem Wasserdampf eingeschränkt wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindumngsgemäßen Verfahrens ist der, daß durch die Trennung der Gaskreisläufe das Entgasungsgas der Verkokungsstufe nicht durch die Gase der übrigen Kreisläufe verdünnt wird und dadurch seine Heizkraft verliert. Es kann deshalb zur eigenen Beheizung im Verfahren selber verwendet werden. Sein Volumen bleibt auch in Grenzen, weshalb auch nur Gasreinigungsapparate von entsprechend geringen Abmessungen benötigt werden.

Durch die völlig getrennten Gaskreisläufe jeder Stufe besteht eine weitgehende Variierbarkeit der Bedingungen für Vorwärmung, Trocknung und Verkokung, und sie ergeben insgesamt die Flexibilität des Verfahrens.

Ein zur Durchführung des Verfahrens besonders geeigneter Ofen besteht aus 4 übereinander angeordneten, z.T. feuerfest ausgemauerten Schächten für die Vorwärmung, Entwässerung, Verkokung und Kühlung, wobei in an sich bekannter Weise die Schächte im Übergang von einem in den nächsten konisch etwa auf to die Hälfte des Schachtquerschnitts verengt und wieder auf den vollen Schachtquerschnitt erweitert sind und die Heißgaszutritte zu den Schächten in dem konisch-divergierenden unteren Ende und die Heißgasaustritte in dem konisch-konvergierenden oberen Ende der Schach- h> te liegen und in den Heißgaskreisläufen des Vorwärm-, Entwässerung- und Verkokungsschachtes eine Gasbrennkammer für das Erzeugen, Ergänzen und Erhitzen des Heißgaskreislaufes angeordnet ist. Der Austritt der Brennkammer des Verkokungsschachtes erhält dabei eine Zuleitung für gekühltes Schwachgas der Verkokungsstufe.

Eine einfache Bauweise der Ofenanlage ergibt sich dadurch, daß der Verkokungsschacht praktisch von seiner Brennkammer umgeben, also in sie eingesetzt ist, und mit ihr eine apparative Einheit bildet.

Zweckmäßig werden auch die Staubabsetzkammern jedes Kreislaufes unmittelbar an den Heißgasaustritten jedes Schachtes angeordnet und in die doppelkonischen Übergänge von einem zum nächsten Schacht eingefügt.

Man kann auch mehrere dieser Ofeneinrichtungen zu einer einheitlichen Ofenblockanlage zusammenfügen, die dann gemeinsame Brennkammern für die entsprechenden Schächte und eine gemeinsame Kühlanlage für alle öfen erhalten.

Die Erfindung wird beispielsweise durch die Fig. 1 bis 6 erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Verfahrens;

Fig. 2 ist teils eine Seitenansicht und teils ein Schnitt durch den Ofen nach der Linie 111-111 von Fig. 3;

F i g. 3 ist ein Schnitt nach der Linie H-II von F i g. 2; F i g. 4 ist der vergrößerte Ausschnitt X von F i g. 3;

F i g. 5 ist der Schnitt IV-IV durch F i g. 4;

F i g. 6 ist der vergrößerte Ausschnitt K von F i g. 3.

In den Figuren ist eine vertikale Ofenblockanlage 1 mit der (nicht gezeichneten) Eintrittsschleuse 54, dem Vorlagebunker 56 (F i g. 2), dem Schacht A für die Vorwärmung, ß für die Entwässerung bzw. Trocknung, C für die Verkokung, D für die Kühlung, dem Austragbunker 57, der Austragswalze 58 und der (nicht gezeichneten) Ausgangsschleuse 55. Die Gaseintrittsschlitze in die Schächte sind mit 22a, 27b, 31c und 34c/ bezeichnet, wobei die verschiedenen Schlitze mit den Zuleitungen 22, 27,31 und 34 in Verbindung stehen. Die Gasaustritte sind mit 18a, 23b, 28c und 32c/ bezeichnet, und sie stehen über die Staubabsetzkammern 68a, 68i>, 68c und 68c/ mit den Ableitungen 18, 23, 28 und 32 in Verbindung. Der in den Staubabsetzkammern 68a bis 68c/ gesammelte Staub wird durch die Schnecken 53a, 530, 53c und 53c/ sowie die Schleusen 70a, 70b, 70c und 70c/ ausgetragen. Das durch Leitung 28 abgezogene Schwachgas wird in den Waschkühler 8 geleitet, der mit einem Teerkreislauf berieselt wird. Dazu dienen die Leitungen 41, 42, 43, 44, 45 und 46a, 46b, 46c sowie der Teerbehälter 9, die Umwälzpumpe 10 und der Kühler 11. Durch Leitung 44a wird überschüssiger Teer ausgeschleust. Das gekühlte und gewaschene Gas wird durch Leitung 35 dem Schlußkühler 12 zugeführt, in dem das Gas indirekt gekühlt wird. Die kondensierten ölanteile und das Gaswasser werden über Leitung 47 dem Teerscheidebehälter 15 zugeführt. Die wäßrige Phase wird durch Leitung 49 und die ölige durch Leitung 48 abgezogen. Zum Freiwaschen des Kühlers dienen die Leitungen 50, 51 und die Umwälzpumpe 16. Das gewaschene und gekühlte Schwachgas strömt durch Leitung 36 in das Elektrofilter 13 mit dem Austrag 40, in dem eine Nachentstaubung stattfindet, und von dort durch Leitung 37 in das Schwachgasgebläse 14, das es in die Leitungen 38 und 39 drückt. Überschüssiges Schwachgas wird durch Leitung 52 abgeleitet. Das in der Anlage selbst benötigte Schwachgas wird durch die Leitungen 39, 21, 26 und 30 auf die Brennkammern 5, 6 und 7 verteilt. Die Brennkammern erhalten Verbrennungsluft durch die Leitungen ?.\a, 26a und 30a. Die Schächte A bis C erhalten ihre heißen Kreislaufgase

durch die Leitungen 22, 27 und 31. In den Kreisläufen befinden sich noch die Umwälzgebläse 2 für den Schacht A und 3 für den Schacht B. Für den Kreislauf des Schachtes C erübrigt sich ein besonderes Gebläse. Dieser Kreislauf erhält über die Leitungen 29 und 39 und Gebläse 14 einen direkten Zusatz von gekühltem Schwachgas aus dem Gaswaschkreislauf. Der Kühlschacht D erhält einen Inertgaskreislauf von Rauchgasen aus dem Schacht C. Zu diesem Kreislauf gehören außer den Leitungen 32, 33 und 34 noch der Kühler 17 und das Gebläse 4. Die Schächte A bis £>der Ofenanlage 1 sind durch die eingeengten Verbindungsstücke a bis c verbunden.

Die Gaskreisläufe der Schächte A und B stehen über die Ableitungen 19 und 24 mit der Ableitung 52 in Verbindung, und sie werden so gesteuert, daß die Vorwärmung im Temperaturbereich von 110 bis 135⁰C, die Entwässerung von 210 bis 230° C, die Verkokung von 800 bis 900°C und die Kühlung von 70 bis 30°C stattfindet.

Durch die Verengerungen a bis c zwischen den Schächten wird zwar kein hermetischer Abschluß der Gaskühlläufe gegeneinander erreicht, jedoch lassen sie sich dadurch hinreichend trennen.

Erfindungswesentlich ist die gute Entstaubung der heißen Gaskreisläufe, und diese wird durch den Wechsel der Gasgeschwindigkeiten bewirkt. So sind die Eintrittsschlitze 22a, 27b, 31c und 34c/, durch die die heißen Kreislaufgase aus den Leitungen 22, 27,31 und 34 in die Schächte A bis D eintreten, großkalibrig und se bemessen, daß in ihnen die Gasgeschwindigkeiten etwa 1,0 m/sec betragen. Auch die Austrittsschlitze 18a, 236, 28c und 32c/, durch die die Gase wieder austreten und in die Entstaubungskammern 68a bis 68c/ übertreten, sind ähnlich bemessen. Engkalibrig sind dagegen die Düsen 221 und 271, durch die die Gase z. B. aus den Leitungen 22 und 27 in die Anschlußkästen 222 und 272 übertreten.

ίο Hier betragen die Gasgeschwindigkeiten etwa 15 m/sec, wie übrigens auch in den Düsen 231, durch die die Gase aus der Entstaubungskammer 68Z> in die Leitung 23 übertreten.

Im Bereich der Verkokungsschächte C und ihrer Brennkammer 7 sind Durchtrittsschlitze 61, die von der Brennkammer 7 in den Mischkanal 62 führen. Gekühltes Schwachgas tritt durch Leitung 29 in den Kanal 63 und durch die Schlitze 64 in den Mischkanal 62 ein. Das gemischte Gas strömt durch die Verteilungsschlitze 60 in den Sammelkanal 65 und von dort durch die Gaszutritte 31c in den Schacht C ein. Dabei sind auch die Schlitze 60 engkalibrig, und die Gasgeschwindigkeit in ihnen beträgt etwa 15 m/sec, während in den großkalibrigen Zutritten 31c die Geschwindigkeit wieder etwa 1,0 m/sec beträgt. Mit 59 ist die Verankerung der Schächte C mit der Brennkammer 7 und ihrem Zubehör bezeichnet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von abriebfesten Koksformlingen aus Braunkohlebriketts, wobei die Braunkohlebriketts in mindestens drei Stufen durch im wesentlichen aus verbranntem Schwachgas ihrer Verkokung bestehenden, im Kreislauf geführten Gasen vorgewärmt, entwässert bzw. vorgetrocknet, verkokt und anschließend gekühlt werden und die Gaskreisläufe der Verkokung aufgeheizt und der Kühlkreislauf gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorwärmung und die Entwässerung bzw. Trocknung je ein besonderer geschlossener Gaskreislauf vorgesehen ist und diese Gaskreisläufe jeder für sich aufgeheizt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gaskreislauf vor seinem Widereintritt in die Verkokungsstufe gekühltes Schwachgas aus der Verkokungsstufe zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreislaufheißgase jeder Stufe getrennt entstaubt werden, indem ihre Strömungsgeschwindigkeit auf etwa 0,2 bis 2,0 m/sec, verringert wird.