DE2640787A1

DE2640787A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von hochofenkoks

Info

Publication number: DE2640787A1
Application number: DE19762640787
Authority: DE
Inventors: Franz Dr Beckmann; Horst Dungs; Karl Heinz Dipl Ing Flasche; Hugo Dr Schmauch; Klaus Dipl Ing Urbye; Heinrich Dr Weber
Original assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1976-09-10
Publication date: 1978-03-23
Also published as: DE2640787C3; FR2364262A1; BE858581A; DE2640787B2; US4142941A; GB1571452A; FR2364262B1; BR7705917A; IT1085029B; JPS5366902A

Description

Dr.P/Bk ⁹· September 1976

Patentanmeldung

der
Firma Carl Still, Recklinghausen

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hochofenkoks.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung von Hochofenkoks aus Steinkohlen, insbesondere Steinkohlen mit minderen Verkokungseigenschaften, wobei die zu verkokenden Kohlen vermählen, vorgetrocknet oder vorer— hitzt, mit Bindemitteln vermischt, verdichtet bzw. zu Briketts minderer Haltbarkeit geformt und in die Ofenkammern geschüttet werden·

Solche. Briketts sollen im wesentlichen nur den Transport zu den Verkokungsfcammern unzerbrochen überstehen, während es erwünscht ist, daß ein Teil von ihnen beim Einfüllen in die OfenJcammern zertrümmert wird und sie dadurch im Ganzen eine dichte und gleichmäßige Füllung derselben ergeben.

Sin solches Verfahren ist z.B. für wasserhaltige Kohle durch die FPS 1 195 232 bekannt geworden und es.wird seit geraumer Zeit in der Praxis durchgeführt. Hierbei wird für die Brikettierung der feuchten Feinkohle keinerlei organisches Bindemittel verwendet. Für vorgetrocknete und vorerhitzte Kohle ist eine solche Arbeitsweise unter Verwendung von organischen Bindemitteln in der Patentanmeldung P 2.555.431.8 vorgeschlagen worden. Bekannt ist auch die Verkokung von im Stampfverfahren verdichteten Kohlekuchen in Horizontalkammerofen, die einen erheblichen apparativen Aufwand erfordert.

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Die bekannten und vorgeschlagenen Verfahren sind bezüglich der Koksqualitäten nicht eindeutig und es werden u.U. stark streuende Ergebnisse erhalten. Gelegentlich ergibt sich z.B. im unteren Teil von horizontalen Verkokungsöfen eine höhere Koksfestigkeit als im oberen und unterschiedliche Einsatzkohlen können auch unterschiedliche Kornzusammensetzung des Kokses ergeben.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher u.a. darin, eine generell anwendbare Art der Vorbehandlung für die Einsatzkohle durch Trocknen und Vorerhitzen, Herstellen eines bindemittelhaltigen Brikettiergutes und Verdichten ii' für die Verkokung von zahlreichen Kohlensorten mit minderen Verkokungseigenschaften, sowie eine einfache Vorrichtung zur Durchführung des Gesamtverfahrens aufzufinden und vorzuschlagen.

Da ausschließlich vorgetrocknete Kohlen zum Einsatz kommen, ist die Zumischung von Bindemitteln organischer Natur unumgänglich und im Zusammenhang mit ihrer Anwendung sowie der Brikettierung bzw. Verdichtung ergeben sich manigfaltige Probleme, die teils wirtschaftlicher, teils technischer Natur sind.

Eines dieser Probleme ist z.B. die Auswahl des Bindemittels, das keine wirtschaftliche Belastung des Gesamtprozesses der Verkokung ergeben darf.

Ein technisches Problem ist u.a. die Bestimmung der Menge des Bindemittels, die notwendig zugesetzt werden muß, wobei zu bedenken ist, daß die Haltbarkeit bzw. Festigkeit der Briketts nicht hoch sein soll. Ein Kriterium ist andererseits, daß die Benetzung der Kohlepartikel so vollständig sein muß, daß die Klebekraft des Bindemittels wirksam werden kann und das Mitreißen von Staub in die Vorlage (carry over) besonders beim Füllen der Ofenkammern und auch während der Verkokung verhinderiwerden soll.

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Zu beachten ist ferner für die richtige Dosierung des Bindemittels die Tatsache, daß bei 200 bis 300° C eine Bindung vornehmlich zwischen aromatischen Bindemitteln und der Kohle— substanz eintritt. Ein nicht gebundener Überschuß würde, wenn die Benetzung der Kohlepartikel vollständig ist, bei diesen Temperaturen nach unten abfließen, sich in den unteren Bereichen der Ofenkammern ansammeln und u.U. aus den Ofenkammern herausfließen.

Von Bedeutung ist weiterhin der Grad der Aufmahlung. Bei den bekannten bzw. vorgeschlagenen Verfahren sollen 85 bis 95% der Kohlekörner bis zu 3 mm fein und der Rest nicht über 10 am grob sein. Daß im Zusammenhang mit der Verkokung eine Beziehung zwischen der spezifischen Oberfläche und der Menge des zugesetzten Bindemittals bestehen könnte, ist bisher nicht bekannt geworden.

Zur Lösung der vorstehend geschilderten Probleme wird für ein Verfahren der eingangs definierten Art vorgeschlagen, daß man für die Verkokung vorgesehene Einsatzkohlen, deren Blähzahl (nach DIN 51741) im Gemisch geringer als 6 ist und die mehr als 50 % schwach oder nichtbackende Kohlen mit über 30 % und unter 20 % flüchtige Bestandteile enthalten bis zur Erreichung der massebezogenen Oberfläche Om (nach DIN 66145}von*tOO bis IXOO cm pro Gramm aufmahlt, mit 3 bis 8 Gew.% organischen Bindemittel vermischt und die Mischung bei 70 bi3 300° C in Doppelwalzenpressen verdichtet bzw. brikettiert und ohne oder ohne wesentliche Zwischenkühlung in die Ofenkammern zur Verkokung einfüllt.

Bevorzugt wird bei einer massebezogenen Oberfläche Om von bis 40 0 0 cm pro Gramm ein Bindemifctelzusatz von 3 bis 6 Gew.% und bei einer massebezogenen Oberfläche Om von SoO bis '/$,00 cm pro Gramm ein Bindemittelzusatz von 5 bis 8 Bew«%·

Demgegenüber wird bei der bekannten konventionellen Kammerverkokung eine Feinkohle eingesetzt, deren optimale Körnung fol-

■ 7, vorneh.Uch unter 809812/0048

gendermaßen zusammengesetzt ist:

3*15 - 2.GO mm 16.1 Gew.%

2*00 - 1.00 mm 24.9 Gew-%

1.00 - 0.50 mm 24.9 Gew.%

<Γ0*50 mm 34.1 Gew.%

Dafür ergibt sich nach DIN 66145 für die massebezogene Oberfläche Om ein Wert von $/S~cm pro Gramm* (Simonis-Rubrecht: /Optimaler Körnungsaufbau von Kokskohle, Glückauf-Forschung H 6 1965 Selten3oibls3o$)

Im allgemeinen, so auch im Ruhrgebiet, liegen die massebezogenen Oberflächen für Schüttbetrieb unterhalb dieses Optimums, nämlich etwa beiZSO cn» pro Gramm.

Gemäß der Erfindung kommen Kohlen mit wesentlich größeren massebezogenen Oberflächen zum Einsatz für die Koksherstellung·

Bei der Herstellung von Steinkohlenbriketts ist es zwar bekannt, Kohlen mit massebezogenen Oberflächen von3ö0 hxs^P&cm pro . Gram»« einzusetzen und diese mit 5 bis 8 Gew.% organischen Bindemitteln zu vermischen und zu pressen. Hierbei geschieht das jedoch mit der Zielsetzung der Herstellung von Briketts, die nach ihrer Kühlung hart, fest und für den Hausbrand geeignet sind urid nicht für die Koksherstellung. Erfindungsgemäß findet insofern eine Abkehr von den bekannten Verfahren statt, als auf die Kühlung bewußt verzichtet wird.

Vorteilhaft wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch die Temperatur, bei der die Verdichtung bzw. Brikettierung durchgeführt wird, der Erweichungstemperatur des Bindemittels angepaßt.

Für eine Erweichungstemperatur (Ep nach Kremer-Sarnow) von bis 80⁰C ist eine Verdichtungstemperatur von 60 bis 200° C vor-

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gesehen und für einen Ep von 80 bis 160° C eine solche von 140 bis 300° C.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung von Rohteer der eigenen oder einer fremden Anlage als Bindemittel nicht nur wegen seines niedrigen Preises, sondern auch wegen seiner einfachen Handhabung. Der Rohteer kann wasserfrei oder wasserhaltig angewendet werden. Bei seinem niedrigen Ep von 30° C und darunter ist eine Verdichtungstemperatur von unter 100° C zu empfehlen.

Vermerkt sei noch, daß die Anwendung von Rohteer als Bindemittel für die Herstellung von harten, haltbaren Briketts für den Hausgebrauch nicht in Frage kommt.

Die erfindungsgemäße Vorbehandlung der Einsatzkohlen läßt sich u.U. auf einen Anteil von 80 % beschränken, wobei der Rest, nämlich bis zu 20 % entweder völlig unvorbehandelt oder nur getrocknet und vorerhitzt mit oder ohne Bindemittel, jedenfalls aber unverdichtet, in die Ofenkammer eingesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den bekannten gegenüber noch weitere Möglichkeiten-zur Vereinfachung.

Eine Vorverdichtung der Mischung vor der Brikettherstellung ist nicht erforderlich.

Der Preßdruck für die. Briketts übersteigt den üblichen Drucfc nicht, so daß Doppelwalzenpressen gewöhnlicher und bekannter Bauart verwendet werden können. Überdies muß die Verdichtung nicht unbedingt zu Briketts erfolgen; man kann auch Doppelwalzenpressen mit Rillen in den Walzen oder auch einfachen Pressen mit zwei glatten Walzen verwenden, zwischen denen das Kohle-Bindungsmittelgemisch nur verdichtet wird.

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Es hat sich auch gezeigt, daß die Festigkeit der erhaltenen Briketts ausreichend ist, daß sie den Transport in die Füllbehälter eines Füllwagens zum großen Teil überstehen ohne zu zerbrechen, daß sie aber dann beim Sturz in die Ofenkammern in einem erwünschtem Maße zu Bruch gehen und dabei zum Teil kleinere vorverdichtet bleibende Bruchstücke bilden, die zusammen mit dem unzerbrochenen Anteil eine gleichmäßige Ofenkammerfüllung ergeben* „Die in den Ofenkammern erreichte

#5Θ

Schüttdichte beträgt #5Θ bis 900 kg pro Tonne. Bei diesem Schüttgewicht und durch den Zusatz des Bindemittels wird ein guter Hüttenkoks erhalten.

Vorteilhaft ist die Anwendung von Flugstromtrocknern, da sie Mahlarbeit leisten und z.B. bei einer Feinkohle mit Korndurchmessern bis zu 10 mm ist es dabei lediglich erforderlich, dem Kohlestrom aus dem Flugstromtrockner nur das Grobkorn, das nur etwa 25 % ausmacht, zu entnehmen und einer weiteren Vermahlung zu unterziehen. Auf diese Weise können die Mahleinrichtungen kleiner diminsioniert werden und ihr Energiebedarf ist entsprechend geringer.

Für die Vermischung mehrerer Kohlesorten zu einer Brikettiermischung oder auch für die Mischung einer einzigen Feinkohlen-» sorte mit dem Bindemittel hat sich speziell für hohe Leistungen der in der DTOS 2.208.443.1 beschriebene senkrechte Mischbehälter besonders bewährt. Dieser Mischbehälter besteht aus η -wobei π eine Zahl von zwei bis vier ist- gleichen, sich teilweise überschneidenden, senkrechten Zylindern, in denen Rühr— bzw. Krälwerke so angeordnet sind, daß ihre Wirkungsbereiche sich überschneiden und er ist am unteren Ende, zum Austrag hin, konisch ausgebildet und über den Eintragsöffnungen sind für m Mischungskomponenten höchstens m (n-1) Dosiereinrichtungen im Überschneidungsbereich der Wirkung der Rühr- bzw. Krälwerke angeordnet.

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Es hat sich ferner als günstig herausgestellt, die im Trockner getrocknete und vorgewärmte Kohle nicht mehr bzw. nicht mehr in wesentlichen Mengen in einem Zwischenbunker zu stapeln, sondern sie sofort durch eine Leitung und unter Zwischenschaltung eines Abscheiders in den Mischbehälter zu fördern. Das erfordert wiederum, daß die Dosierung und Verwiegung der Kohle bereits vor dem Trockner in feuchtem Zustand vorgenommen x^ird. Das ist von Vorteil, weil man feuchte Kohle, im Gegensatz zu getrockneter, ohne Staubentwicklung dosieren und wägen kann.

Auf diese V/eise ergibt sich eine kompakte und wenig störanfällige Apparatur für die Dosierung, Trocknung und Erhitzung, Vermischung der Kohle mit Bindemitteln und Verdichtung oder Pressung der Mischung zu Briketts, bei der ein Stapel- oder Zwischenbehälter für das erhitzte, getrocknete Gut vor der Verdichtung nicht erforderlich ist, wie auch eine Inertgasspülung bzw. Inertgasabdeckung entfällt, was wesentlich zur Vereinfachung der Apparatur beiträgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Apparatur werden im folgenden beispielsweise mittels der beigefügten Schemazeichnung erläutert.

1 ist der Vorratsbunker für die feuchte Kohle mit der Zellen— schleuse 2 am unteren konischen Ende. Die Zellenschleuse liefert die Kohle mit einer Körnung bis zu 10 mm 0 auf die Bandwaage- 3, die die Kohle an die Eintrittsschleuse 4 des Flugstromtrockners 5 liefert. Der Flugstromtrockner 5 erhält einen warmen Gasstrom durch die Leitung 22. Der Warmgasstrom kann ein Abhitzegasstrom von einer benachbarten Verbrennungs— anlage sein. In diesem Beispiel stammt er aus dem Heißgaserzeuger 8. Der wärme Gasstrom von 400 bis 700° C fördert die Feinkohle in dem Flugstromtrockner nach oben und trocknet, erwärmt und zerkleinert dabei die Kohlekörner. Am oberen Ende des Flugstromtrockners 5 ist der Sichter 9 angeordnet, der das Grobkorn absondert und durch die Fall-Leitung 10 der

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Hammermühle 11 zuführt. Hier findet die weitere Vermahlung statt und das gemahlene Korn wird durch Leitung 12 abgenommen· Es wird weiter entweder durch Leitung 13 wieder dem unteren Teil des Plugstromtrockners 5 zugeführt oder durch Leitung 14 direkt dem senkrechten Mischbehälter 16 mit der Krälarm-Einrichtung 15 und dem Antrieb 17. Die Hauptmenge des Kohlestromes aus dem Sichter 9 geht durch Leitung 18 in den Abscheider 19, von dem ein großer Teil der staubfreien Gase durch die Leitungen 20 und 6, Ventilator 7 und Leitung 21 im Kreislauf in den Heißgaserzeuger 8 zurückgeführt wird, von wo aus er mit frischen Heißgasen gemeinsam durch Leitung 22 wieder in den Flugstromtrockner 5 eintritt. Von dem Trocknungsgas aufgenommenes Wasser wird mit überschüssigem Gas durch Leitung 31 in die freie Atmpsphäre entlassen.Der im Abscheider 19 abgeschiedene und in seinem Unterteil 23 angesammelte Feinkohleanteil wird immer noch mit einer Temperatur von 70 bis 100° C durch Leitung 33, die als Gasabschluß dienende konische Schnecke 32 mit Antrieb 34 und Leitung 24 dem Mischbehälter 16 zugeführt. Hier wird die Kohle mit 70° C warmen Rohteer aus der Leitung 25 vermischt und die Mischung durch die Zuteilvorrichtung 30 am Ende des Konus 26 der Doppelwalzenpresse 27 zugeführt« Die fertigen Briketts haben immer noch eine Temperatur von etwa 60 bis 90° C und sie werden ohne Abkühlung und ohne wesentlichen Bruch von dem Förderband 28 an die Bunker— einrichtung 29 abgegeben, von der aus sie, ebenfalls ohne wesentlichen Bruch, in die Füllbehälter des Koksofenbatterie» Füllwagens übernommen werden, von dem aus sie in die Ofenkammern einer Verkokungsbatterie eingeschüttet werden, wobei ein wegfeEstkkicataKS Teil von ihnen zu 'verdichteter Feinkohle zerbricht, die die erhalten gebliebenen Briketts und Brikett-Teile einbetten, wodurch sich im ganzen eine homogene Ofenkammerfüllung ergibt.

*) Bruchstücken und

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Le

erseite

Claims

- fr- - 264Q787 Patentansprüche

1. Verfahren für die Herstellung von Hochofenkoks aus Steinkohlen, insbesondere Steinkohlen mit minderen Verkokungseigenschaften, wobei die zu verkokenden Kohlen vermählen, vorgetrocknet oder vorerhitzt, mit Bindemitteln vermischt, verdichtet bzw. zu Briketts minderer Haltbarkeit geformt und in die Ofenkammern geschüttet werden, dadurch gekennzeichnet, daß man Feinkohlen bzw. Feinkohlengemische mit einer Blähzahl im Gemisch(nach DIW 5i74ljgeringer als ^₁ 6 und mit einem Anteil von mehr als 50 % schwach oder nicht backender Kohlen mit über 30 % und unter 20 % flüchtigen Bestandteilen anwendet und sie bis zur Erreichung der massebezbgenen Oberfläche (nach DIN 66145) von4-Ö0 bls/^tfcra² pro Gramm aufmahlt, sie mit 3 bis 8 Gew.% organischen Bindemitteln vermischt und die Mischung bei 70 bis 300° C in Doppelwalzenpressen verdichtet bzw· brikettiert und das verdichtete bzw. brikettierte Gut ohne oder ohne wesentliche Zwischenkühlung In die Ofenkammern einfüllt und verkokt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer massebezogenen Oberfläche vonrOObisfoöuam pro Gramm der Bindemittelzusatz 3 bis 6 Gew,% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer massebezogenen Oberfläche voti£öO biS'£Z00cm pro Gramm der Bindemittelzusatz 5 bis 8 Gew,% beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung eines Bindemittels mit einem Ep von 30 bis 80° C die Verdichtung bzw. Brikettierung bei 60 bi3 200° C durchgeführt wird.

* °m ■

vornehmlich unter

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ORIGINAL INSPECTED

9. - ίο -

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung eines Bindemittels mit einem Ep von 80 bis 160° C die Verdichtung bzw. Brikettierung bei 140 bis 300° C durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel wasserhaltiger oder wasserfreier Rohteer der eigenen oder einer fremden Anlage angewendet wird und die Verdichtung bzw. Brikettierung bei Temperaturen von weniger als 100 C durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 20 % der Feinkohle bzw. der Feinkohlenmischung unvorbehandelt oder nur vorgetrocknet bzw. vorerhitzt mit oder ohne Zusatz von Bindemitteln, jedoch ohne Verdichtung oder Brikettierung in die Ofen— kammern eingesetzt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgasstrom Rauchgase angewendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der getrodnete Kohlestrom ohne Zwischenbunkerung bzw. ohne Zwischenbunkerung in großen Mengen direkt in einen Mischer zur Vermischung mit Bindemittels gefördert wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, mit Kohledosiereinrichtungen,Kohletrocknung sanlage, Mischern für die Vermischung der Kohle mit organischen Bindemitteln sowie Doppelwalzenpressen, gekennzeichnet durch eine vor dem Trockner (5) angeordnete Dosiereinrichtung (3) für die Feinkohle und einem dem Trockner (5) unter Zwischenschaltung eines Abscheiders (19) unmittelbar nachgeordneten Mischer (16) zur Vermischung der Feinkohle mit Bindemitteln und einer unmittelbar hinter dem Mischer angeordneten Doppelwalzenpresse (27).

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine aus einem oder mehreren Flugstromtrocknern (5) bestehende Trockneranlage.

12. Vorrichtung nach Anspruch ±8xaiiBX 11, gekennzeichnet durch eine dem Flugstromtrockner (5) nachgeschaltete Hammermühle (11), deren Abgang mit dem Mischer (16) und dem Unterteil des Flugstromtrockners (5) verbunden ist.

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