DE2529986C3 - Verfahren und Vorrichtung zur direkten Beheizung eines Mehretagen-Verkokungsofens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur direkten Beheizung eines Mehretagen-Verkokungsofens, wobei Kohlenstaub von der Kohle getrennt und gröbere Kohlenteile durch den Ofen mit selektiver Oxidation geführt werden.

Als Stand der Technik sind bereits Vorrichtungen bekannt, welche so ausgebildet sind, daß ein Wirbelstrom aus Kohlenstaub für die Verteilung in einem Mehretagen-Ofen verwendet wird (US-PS 32 04 942, US-PS 28 41 101). Praktische Versuche mit diesen bekannten Vorrichtungen verliefen jedoch nicht zufriedenstellend, da komplizierte maschinelle Ausrüstungen und große Mengen an Luft für die Durchführung der Strömung erforderlich waren.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin ein Brenner für einen rotierenden Brennofen zum Zementbrennen (US-PS 10 42 576). Diese bekannte Vorrichtung arbeitet mit Injektoren zur Durchführung des Brennvorganges. Hierbei ist diese Vorrichtung jedoch nicht zur direkten Beheizung eines Mehretagen-Verkokungsofens geeignet.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regulierung von durch Luft transportiertem Material (US-PS 30 33 134). Auch hierbei werden Injektoren verwendet, wobei das luftgeförderte Material in einem Verbrennungsofen verbrannt wird. Ein Verfahren im Sinne der vorliegenden Erfindung läßt sich damit dieser bekannten Vorrichtung ebenfalls nicht entnehmen.

Zur Herstellung von Aktivkohle ist weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt (FR-PS 7 84 139). Hierbei wird ein Gas verwendet, wobei jedoch nicht hervorgeht, aus welcher Quelle dieses Gas stammt.

Zum Stand der Technik zählen weiterhin Krählarme, welche hohl sind, wobei durch diese hohlen Arme das Brenngas zugeführt wird (US-PS 5 46 531). Diese bekannte Vorrichtung ist damit zwangsläufig kompliziert aufgebaut,

Sei der Herstellung von Aktivkohle, auf welche sich das erfindungsgemäße Verfahren bezieht, werden mittlere bis große Mengen brockenförmiger Kohle bei der Bearbeitung und beim Transport zu Staub zerkleinert. Kohlenstaub hat als Brennstoff ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich seines Heizwertes und seiner Wärmeabgabe.

In der Praxis hat es sich jedoch erwiesen, daß es bei der Verbrennung von Kohlestaub problematisch ist, eine gleichmäßige Verbrennungsrate zu erreichen, da Schwierigkeiten bestehen, ihn in gleichmäßig verteilter Form einem Mehretagen-Verkokungsofen zuzuführen.

Bei der Herstellung von Aktivkohle, wo die Menge an verarbeitetem Material besonders umfangreich ist, werden verhältnismäßig große Mengen Kohlenstaub erzeugt. Für die Herstellung von Aktivkohle ist jedoch Kohlenstaub weitgehendst wertlos, da die Teilchen zu klein sind, um den selektiven Oxidationsprozeß in einem Verbrennungsofen mit mehreren Ofenkammern zu überstehen. Statt einer Verkokung werden die in den Teilchen enthaltenen Kohlenwasserstoffe bei der Verbrennung zerstört und hinterlassen nur Flugasche. Eine solche Verbrennung in dem Kohlenmaterial ist als Hitzequelle für das Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle nicht zuverlässig, da sie unberechenbar und nicht steuerbar ist.

Infolge des Anfalls von großen Mengen von Kohlenstaub wäre es andererseits sehr wichtig, bei der Herstellung von Aktivkohle Kohlenstaub als Brennstoff zu verwenden, um Mehretagen-Verkokungsöfen zu beheizen, wobei dem Stammaterial zur Aktivierung stabile, kontrollierte Hitze zugeführt wird.

Bei Kohleaktivierungsöfen mit mehreren Kammern bestehen jedoch große Schwierigkeiten hinsichtlich der Verteilung des Kohlenstaubs aufgrund der relativ komplizierten Anordnung, bei der auf Höhe jeder der vertikal im Abstand voneinander angeordneten Etagenkammern an einer oder mehreren Stellen eine Brennstoffzufuhr vorgesehen sein muß.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Verteilung von Kohlenstaub besteht in der Neigung des Materials, sich in einem Wirbelstrom in Klumpen zusammenzuballen. Wenn diese Klumpen in die Verbrennungszone gelangen, wird die Verbrennungsstabilität und die gleichmäßige Wärmeabgabe beeinträchtigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auf einfache Weise Kohlenstaub zur direkten Beheizung eines Mehretagen-Verkokungsofens heranzieht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kohlenstaub durch einen ersten Luftstrom angesaugt und in Verwirbelung gehalten wird und anschließend durch einen zweiten Luftstrom der Beheizung des Mehretagen-Verkokungsofens zugeführt wird. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß durch diese erfindungsgemäßen Verfahrensschritte die Verwendung von Kohlenstaub zur direkten Beheizung eines Mehretagen-Verkokungsofens möglich ist. Es werden zwei Luftströme erzeugt, mit deren Hilfe der Kohlenstaub zur direkten Beheizung herangezogen werden kann. Damit arbeiten die Mehretagen-Verkokungsöfen wesentlich rationeller und der in großen Mengen anfallende Kohlenstaub ist nicht als Abfall anzusehen, sondern wird zur Verbrennung mit herangezogen.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird bei

dem Verfahren, bei dem die Kohle einer Vorverkokungsbehandlung unterworfen wird, der Kohlenstaub vor und nach der Vorverkokung aus der gröberen Kohle abgeschieden. Auch hierdurch läßt sich vorteilhafterweise Kohlenstaub effektiv zur Beheizung des Mehretagen-Verkokungsofens verwenden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist nach einem anderen Merkmal der Erfindung gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter für den Kohlenstaub, eine erste, nach dem Injektorprinzip arbeitende Ansaugvorrichtung, die den Kohlenstaub aus dem Vorratsbehälter in eine als Wirbelkammer ausgebildete Mischkammer fördert, von wo mehrere, ebenfalls nach dem lnjektorprinzip arbeitende Ansaugvorrichtungen den Kohlenstaub zu den Brennern des Mehretagen-Ofens fördern.

Der Kohlenstaub wird aus einem Vorratsbehälter mit niedrigem Druck abgesaugt und in einem Wirbelstrom einer Mischkammer mit niedrigem Druck zugeführt, wo der Staub gleichmäßig verteilt gehalten wird, bis er *o durch Saugvorrichtungen für die Zuleitung zu dem Mehretagen-Verkokungsofen abgezogen wird. Das gesamte System ist in sich abgeschlossen, so daß keine sich bewegenden Teile mit der Luft-Staub-Mischung in Berührung kommt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der direkten Beheizung eines Mehretagen-Verkokungsofens,

F i g. 2 eine vergrößerte schematische Darstellung des Brennstoffverteilungssystems nach Fig. 1.

Bei der Herstellung von Aktivkohle wird die Kohle zunächst nach der Teilchengröße geteilt, wobei kleinere Teilchen, die durcn ein Sieb mit einer Maschenweite von 40 öffnungen pro 25,4 mm laufen, von größeren Korngrößen getrennt werden.

Diese kleineren Teilchen bilden den Kohlenstaub, der nach der vorliegenden Erfindung eine Brennstoffquelle darstellt.

Die größeren Korngrößen bilden den Strom des Hauptmaterials für den Kohleaktivierungsprozeß und werden einer an sich bekannten Vorverkokungsbehandlung unterworfen. Durch eine solche Verkokungsbehandlung kann noch weiterer Staub abgerieben werden, so saß bei Bedarf durch weiteres Sieben des Materials nach der Vorverkokung noch mehr Kohlenstaub für Brennmaterial erhalten werden kann.

In F i g. 1 wird der Strom aus vorverkoktem körnigem Material für das Hauptprodukt einem Mehretagep-Verkokungsofen 10 mit mehreren Kammern mit selektiver Oxidation durch den Eingang 11 kontinuierlich zugeführt. An einer mittleren Rotationssäule 15 befestigte Krählwerksarme 14 sind mit Schaufeln Ib versehen, um die einströmende Kohle gleichmäßig über dem Kammerboden 12 zu verteilen und die verteilte Schicht umzurühren. Die Schaufeln 16 weisen eine Neigung auf, durch die die Kohleschicht in der Kammer 13 allmählich nach innen zu der Mittelöffnung 17 im Boden 12 bewegt wird, durch die sie auf den darunterliegenden Kammerboden 18 fällt.

Die Schaufeln 19 des Krählwerksarmes 20 sind so angelegt, daß die Kohleschicht radial nach außen zu den peripherischen öffnungen 21 bewegt wird, durch die sie auf den Boden 18 der darunterliegenden Ofenkammer gelangt. Quer- und Gegenströmungen zu der Kohieschicht werden durch Verbrennungsabgase gebildet, die die flüchtigen Kohlenwasserstoffe in der Kohle erhitzen und verbrennen. In abwechselnder Ofenhöhe oder an anderen Stellen mit natürlichem Abzug können Abgasausgänge 22 vorgesehen sein.

Rechts außerhalb des Ofens 10 in F i g. 1 ist das Rohrleitungssystem zur Verteilung des Brennmaterials nach vorliegender Erfindung dargestellt. Dabei ist auf Höhe jeder Ofenkammer jeweils eine Brennstoffzufuhr vorgesehen. Außer der Brennstoffzufuhr ist eine Außenluftzufuhr mit je einem Rohr 25 und einer Verteilungsleitung 26 für jede Eingabestelle des Brennmaterials vorgesehen.

Zusätzlich zu den Rohrleitungen weist die Brennstoffzufuhr 30 eine erste Ansaugvorrichtung 31, eine zweite Zusatzansaugvorrichtung 32 für jede Verteilungsleitung sowie eine Mischkammer 33 auf (Fig.2). Die Brennstoffzufuhr 30 weist außerdem eine Luftzufuhrleitung 35 zur Ansaugvorrichtung 31 und eine zweite Luftzufuhrleitung 36 zur Zusatzansaugvorrichtung 32 auf.

Die Kohlenstaubzuführung 40 kann aus einem Vorratsbehälter, einer Rohrleitung oder einer Förderschnecke bestehen. Die Zuführleitung 41 für das gemischte Brennmaterial verbindet die erste Ansaugvorrichtung mit einer Mischkammer 33, während die Kanäle 42 die Mischkammer 33 mit jeder der Zusatzansaugvorrichtungen 32 verbinden. Verteilungsleitungen befördern die Wirbelmischung aus Kohlenstaub und Luft von den Zusatzansaugvorrichtungen 32 zu den Brennern 43 des Mehretagen-Verkokungsofens 10. Das Rohr 44 ist zu dem (nicht dargestellten) Staubvorratsbehälter gerichtet und dient über das Ventil 45 gleichzeitig als Steuerkreis für den Druck im Vorratsbehälter, um überschüssigen Brennstoff erneut in Umlauf zu bringen. Die Wirkungsweise der Brennstoffzufuhr 30 wird anhand von Fig. 2 näher beschrieben, wo Konstruktionseinzelheitcn innerhalb der Ansaugvorrichtung 31 dargestellt sind:

Die Luftzufuhrleitung 35 kann für eine Kohlenzufuhr von ca. 680 kg/h ein Rohr von entsprechender Größe mit einer Abgabe von ca. 2,2 m³ pro Minute Luft bei einem Minimum von 0,42 kg/cm² Druck an die Evakuierungszone 50 der Ansaugvorrichtung 31 aufweisen. Das durch Luftexpansion in der Zone 50 erzeugte leichte Vakuum zieht Kohlenstaub aus einem Behälter 51, welcher die Zone 50 umgibt, durch die Eingangsöffnungen 52 in die Strömung ab.

Nach der Expansion tritt die mit Kohlenstaub aus dem Behälter 51 gemischte Luftströmung aus der Zufuhrleitung 35 durch die Düse 53 erneut in die Strömung ein, um in der Zufuhrleitung 41 von ca. 76 mm Durchmesser für gemischten Brennstoff weiter ausgedehnt zu werden. Beim Eintritt in die Mischkammer 33 beträgt der Druck in der Mischbrennstoffzufuhrlcitung 41 etwa 0,14 kg/cm².

Die Mischkammer 33 besteht bei dem angegebenen Beispiel aus einer konischen oder pyramidenförmigen Vorrichtung von ca. 1,22 m axialer Länge mit einem Winkel zwischen Seiten- und Horizontalebene von mindestens 45°. Die Kanäle 42 führen mit ihren öffnungen in die schrägen Seitenwände der Mischkammer 33 etwa in deren Mittelbereich in einem nach unten abgeschrägten Winkel. Bei der als Beispiel angegebenen Durchflußmenge ergeben fünf Leitungen 42 von ca. 50 mm die an die Mischkammer 33 angeschlossen sind, eine zufriedenstellende Leistung.

Die Zusatzansaugvorrichtungen 32 entsprechen in Konstruktion und Betrieb der Saugvorrichtung 31 und sind vorzugsweise in einer Höhe unterhalb der Eingangsöffnungen der Kanäle 42 in die Mischkammer

33 angeordnet. Regulierventile in den Kanälen 42, die auf elektrische oder pneumatische Signale der Steuervorrichtung 47 reagieren, stellen zusätzliche Verbesserungen der Brennstoffzufuhr dar und bemessen die Brennstoffzufuhr zu jeder Ofenkammer. Der Temperaturfühler 48 dient zum Anzeigen der Kammertemperatur, wobei die Signale von der Steuervorrichtung 47 für den Vergleich mit einem festgesetzten Signal aufgenommen werden. Die Kontrollsignale für die Ventile 46 sind proportional der Differenz zwischen festgesetzten Signalen und denen der Fühler 48.

Die Gesamtansaugleitung der Zusatzvorrichtung 32 sollte der Saugvorrichtung 31 entsprechen oder sie leicht übersteigen, um einen Druckanstieg in der Mischkammer 33 zu verhindern.

Dementsprechend bringt das gleiche Luflzufuhrvolumen ca. von 2,2 m^J pro Minute bei einem Mindestdruck von 0,42 kg/cm² zu jeder Zusat/ansaugvorrichlung 32 den Ausgleich für ein System nach dem vorliegenden

Beispiel.

Insgesamt beträgt der Gesatntbedarf des Systems an Luft ca. 764,1m³ pro Stunde, um ca, 680 kg/h Kohlenstaub zu bewegen: das Verhältnis liegt bei 0,52 m^J Luft pro 0,45 kg Kohlenstaub.

ίο Die Brennstoffvcrteilungslcitungen 42 sollten so bemessen und angelegt sein, daß sie nicht mehr als 0,07 kg/cm² Druckabfall zwischen der Saugvorrichtung 36 und dem Eingabebcrcich in die Kammer erlauben. Die gleiche Einschränkung gilt für die Mischbrcnnsloff-Zuführleitung41.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur direkten Beheizung eines Mehretagen-Verkokungsofens, wobei Kohlenstaub von der Kohle getrennt und gröbere Kohlenteile durch den Ofen mit selektiver Oxidation geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstaub durch einen ersten Luftstrom angesaugt und in Verwirbelung gehalten wird, und anschließend durch einen zweiten Luftstrom der Beheizung des Mehretagen-Verkokungsofens zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, hei dem die Kohle einer Verkokungsbehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstaub vor und nach der Vorverkokung aus der gröberen Kohle abgeschieden wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter für den Kohlenstaub, eine erste nach dem Injektorprinzip arbeitende Ansaugvorrichtung (31), die den Kohlenstaub aus dem Vorratsbehälter in eine als Wirbelkammer ausgebildete Mischkammer (33) fördert, von wo mehrere ebenfalls nach dem Injektorprinzip arbeitende Ansaugvorrichtungen (32) den Kohlenstaub zu den Brennern (43) des Vlehretagen-Ofens (10) fördern.