DE2640787B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hochofenkoks - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von HochofenkoksInfo
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Description
Die Erfindung betrifft cm Verfahren und eine
Vorrichtung für die Herstellung von Hochofenkoks aus Steinkohlen, insbesondere Steinkohlen mit minderen
Vcrkokungscigenschaften, wobei die zu verkokenden
Kohlen vermählen, vorgetrocknet oder vorerhitzt, mit
Bindemitteln vermischt, verdichtet bzw. zu Brikct'.s minderer Haltbarkeit geformt und in die Ofenkammern
geschüttet werden.
Solche Briketts sollen im wesentlichen nur den Transport zu den Verkokungskammern unzerbrochen
überstehen, während es erwünscht ist, daß ein Teil von ihnen beim Einfüllen in die Ofenkammern zertrümmert
wird und sie dadurch im Ganzen eine dichte und gleichmäßige Füllung derselben ergeben.
Ein solches Verfahren ist z. B. für wasserhaltige Kohle
durch die FR-PS 11 95 232 bekanntgeworden, 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 25 55 431.8 vorgeschlagen worden. Bekannt ist auch
die Verkokung von im Stampfverfahren verdichteten Kohlekuchen in Horizontalkammeröfen, die einen
erheblichen apparativen Aufwand erfordert
Bekannte und vorgeschlagene Verfahren sind häufig bezüglich der Koksqualitäten nicht eindeutig, und es
werden unter Umständen stark divergierende 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 Stückgrößenverteilung des Kokses ergeben.
Im Zusammenhing mit dem Einsatz von vorgetrockneten Kohlen sowie deren Brikettierung bzw. Verdichtung
ergeben sich mannigfache 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.
Dabei ergibt es sich unter Umständen auch, daß zwar ein wohlfeiles Bindemittel vorhanden ist, seine Anwendung
jedoch weitere Probleme, z. B. solche, die mit der vergleichsweise hohen Arbeitstemperatur zusammenhängen,
aufwirft und die Installation zusätzlicher Apparaturen, z. B. zum Auffangen von Kondensaten,
erforderlich macht.
Ein weiteres technisches Problem ist unter anderem die Bestimmung der Menge des Bindemittels, die
notwendig zugesetzt werden muß, wobei zu bedenken ist, daß die Haltbarkeit bzw. Festigkeit der Briketts nicht
zu hoch sein soll. Ein Kriterium ist andererseits, daß die Benetzung der Kohlepartikeln so vollständig sein muß,
daß die Klebekraft des Bindemittels wirksam werden kann und das Mitreißen von Staub in die Vorlage (can'y
over), besonders beim Füllen der Ofenkammern und auch während der Verkokung, verhindert werden soll.
Zu beachten ist ferner für die richtige Dosierung des Bindemittels die Tatsache, daß eine Bindung vornehmlich
zwischen aromatischen Bindemitteln und der Kohlesubstanz eintritt. Ein nichtgebundener Überschuß
würde, wenn die Benetzung der Kohlepartikeln vollständig ist, nach unten abfließen, sich in den unteren
Bereichen der Ofenkammern ansammeln und unter Umständen 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 mm grob sein. Daß im
Zusammenhang mit der Verkokung eine Beziehung zwischen der spezifischen Oberfläche und der Menge
des zugesetzten Bindemittels bestehen könnte, ist bisher nicht bekanntgeworden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher unter anderem darin, für ein Verfahren
der eingangs definierten Art eine generell anwendbare
Vorbehandlung für die Einsatzkohle durch Trocknen und Vorerhitzen. Herstellen eines Brikettiergutes unter
Anwendung eines wohlfeilen Bindemittels bei niedrigen Temperaturen und Verdichten für die Verkokung von
zahlreichen Kohlensorten mit minderen Verkokuiigseigenschaften
sowie eine einfache Vorrichtung zur Durchführung des Gesamiverfahrens aufzufinden und
vorzuschlagen.
Zur Lösung der vorstehend geschilderten Probleme wird für ein Verfahren der eingangs definierten Art
vorgeschlagen, daß man Feinkohlen bzw. Feinkohlengemische mit einer Blähzahl (nach DIN 51 741) im
Gemisch geringer als 7, vornehmlich unter 6, 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
massebezogenen Oberfläche (nach DIN 66 145) von 400 bis 1200 cm2 pro Gramm aufmahlt, sie mit 3 bis 8
Gew.-% wasserhaltigem oder wasserfreiem Rohteer vermischt und die Mischung bei 70 bis 11O0C verdichtet
bzw. brikettiert und das verdichtete bzw. brikettierte Gut ohne Zwischenkühlung in die Ofenkammern einfüllt
und verkokt.
Bevorzugt wird bei einer massebezogenen Oberfläche Om von 400 bis 1000 cm2 pro Gramm ein
Bindemittelziisatz von 3 bis 6 Gew.-% und bei einer massebezogenen Oberfläche Om von 600 bis 1200 cm2
pro Gramm ein Bindemittelzusatz von 5 bis 8 Gew.-%.
Demgegenüber wird bei der bekannten konventionellen Kammerverkokung eine Feinkohle eingesetzt, deren
optimale Körnung z. B. folgendermaßen zusammenge setzt ist:
3,15-2,00mm 16,1 Gew.-%
2,00- 1,00 mm 24,9Gew.-%
',00-0,50 mm 24,9Gew.-%
0.50 mm 34,1 Gew.-%
Difür ergibt sich nach DIN 66 145 für die
massebezcjene Oberfläche Om ein Wert von 275 cmJ
pro Gramm. (Simonis — Rubrecht: »Optimaler Körnungsaufbau von Kokskohle«, Glückauf-Forschung
H 6,1965, Seiten 301 bis 308.)
Im allgemeinen, so auch im Ruhrgebiet, liegen die massebezogenen Oberflächen für Schüttbetrieb unierhalb
dieses Optimums, nämlich tlwa bei 230cm2 pro
Gramm.
Gemäß der Erfindung kommen Kohlen mit wesentlich größeren massebezogenen Oberflächen zum
Einsatz für die Koksheistellung.
Bei der Herstellung von Steinkohlenbriketts ist es zwar begannt, Kohlen ■ nit massebezogenen Oberflächen
von 300 bis 700 cm2 pro Gramm einzusetzen und diese mit 5 bis 8 Gew.-% organischen Bindemitteln zu
vermischen una 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 und nicht für die Koksherstellung.
Erfindungsgemäß findet insofern eine Abkehr von den bekannten Verfahren statt, als auf die Kühlung bewußt
verzichtet wird.
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 einziehen I landhabung. Der Rohteer kann
wasserfrei oder wasserhaltig angewendet werden. Bei seinem niedrigen Ep von 30'C und darunter wird
crfindungsgcmäl.l eine VcrdichtungManperatur von 70
bis 11O0C angewandt Wegen dieser niedrigen Arbeitstemperatur erübrigt sich die Installation von Apparaten
zum Auffangen von Teerkondensaten, die im anderen Fall aus Gründen der Luftreinhaltung unumgänglich
sind.
Vermerkt sei noch, daß die Anwendung von Rohteer als Bindemittel fürdie Herstellung von harten, haltbaren
Briketts für den Hausgebrauch nicht in Frage kommt.
Die erfindungsgemäße Vorbehandlung der Einsatzkohlen läßt sich unter Umständen 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 Ofenkamrner eingesetzt wird.
Die erfindungsgemäße Vorbehandlung der Einsatzkohlen läßt sich unter Umständen 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 Ofenkamrner 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 Druck nicht, so daß iJoppelwalzenpressen
gewöhnlicher und bekannter Bauart verwendet werden können. Überdies muß die Verdichtung nicht unbedingt
zu Briketts erfolgen; man kann auch Doppelwaizenpressen mit Rillen in den Walzen oder auch einfache Pressen
mit £wei glatten Walzen verwenden, zwischen denen
das Kohle-Bindungsmittel-Gemisch nur verdichtet wird.
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
erwünschten Maße zu Bruch gehen und dabei zum Teil kleinere, vorverdichtet bleibende Bruchstücke bilden,
die zusammen mit derr. unzerbrochenen Anteil eine gleichmäßige Ofenkammerfüllung ergeben. Die in den
Ofenkammern erreichte Schüttdichte beträgt 780 bis 900 kg pro Tonne. Bei diesem Schüttgewicht und durch
den Zusatz des Bindemittels wird ein guter Hüttenkoks
ίο 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 Kohlest; om aus dem
t) Flugstromtrockner nur das Grobkc-n, das nur etwa
25% ausmacht, zu entnehmen und einer weiteren Vermahlung zu unterziehen. Auf diese Weise können
die Mahleinrichtungen kleiner dimensioniert werden und ihr Energiebedarf ist entsprechend geringer.
vi Für die Vermischung mehrerer Kohlesorten zu einer
Brikettiermischung oder auch für die Mischung einer einzigen Feinkohlensorte mii dem Bindemittel ha', sich
speziell für hohe Leistungen der in der DE-OS 22 08 443 beschriebene, senkrechte Mischbehälter besonders
r, bewährt. Dieser Mischbehälter besteht aus η — wobei η
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 in Mischungskomponenten
höchstens in (n — I) Dosicr:inrichtungen im
Übeischneidungsbereich der Wirkung der Rühr- bzw.
Krälwerke angeordnet.
Es hat sich ferner ah günstig herausgestellt, die im
Trockner getrocknete und vorgewärmte Kohle nicht mehr bzw. nicht mehr in wesentlichen Mengen in einem
Zwischenbunker /u 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 wird. Das ist von Vorteil, weil man feuchte Kohle, im Gegensatz zu getrockneter, ohne
Staubentwicklung dosieren und wägen kann.
Auf diese Weise 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 Schemazeichnung erläutert.
1 ist der Vorratsbunker für die feuchte Kohle mit der Zellenschleuse 2 am unteren konischen Ende. Die
Zellenschleuse liefert die Kohle mit einer Körnung bis zu IC 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 Verbrennungsanlage
sein. In diesem Beispiel stammt er aus dem Heißgaserzeuger 8. Der warme 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 Flugstromstrockners 5 ist der Sichter 9 angeordnet, der das
Grobkorn absondert und durch die Fall-Leitung 10 der Hammermühle 11 zuführt. Hier findet die weitere
Vermahlung statt, und das gemahlene Korn wird durch Leitung 12 abgcnoinnen. \:s wird weiter entweder
durch Leitung 13 wieder dem unteren Teil des Flugstromtrockners 5 zugeführt oder durch Leitung 14
direkt dem senkrechten Mischbehälter 16 mit der Krälarm-Einrichtung 15 und dem Antrieb 17. Die
Hauptmenge des Kohlestroms 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 Atmosphäre 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 warmem 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 900C, und sie werden ohne
Abkühlung und ohne wesentlichen Bruch von dem Förderband 28 an die Bunkereinrichtung 29 abgegeben,
von de·· 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 Teil von ihnen zu Bruchstücken und verdichteter Feinkohle zerbricht, die die erhalten gebliebenen
Briketts und Brikett-Teile einbetten, wodurch sich im ganzen eine homogene Ofenkammerfüllung ergibt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
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 DIN 51 741) geringer als 7, vornehmlich unter 6 und mit einem Anteil von mehr
als 50% schwach oder nicht backender Kohlen mit !5
über 30% und unter 20% flüchtigen Bestandteilen anwendet und sie bis zur Erreichung der massebezogenen
Oberfläche (nach DIN 66 145) von 400 bis 1200 cm2 pro Gramm aufmahlt und sie mit 3 bis 8
Gew.-% vasserhaltigem oder wasserfreiem Rohteer vermischt und die Mischung; bei 70 bis 1100C
verdichtet bzw. brikettiert und das verdichtete bzw. brikettierte Gut ohne Zwischenkühlung in die
Ofenkammern einfüllt und verkokt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer massebezogenen Oberfläche
von 400 bis 1000 cm2 pro Gramm der Bindemittelzusatz
3 bis 6 Gew.-% beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer massebezogenen Oberfläche
von 600 bis 1200 cm2 pro Gramm der Bindemittelzusatz 5 bis 8 Gew.-% beträgt.
4. Verfahren nach einem Jer Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 20% der
Feinkohle bzw. der Feinkohi nmischung unvorbehandelt
oder nur vorgetrocknet bzw. vorerhitzt mit oder ohne Zusatz von Bindemitteln, jedoch ohne
Verdichtung oder Brikettierung in die Ofenkammern eingesetzt werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit Kohledosiereinrichtungen,
Kohletrocknungsanlage, Mischern für die Vermischung der Kohle mit 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 >f>
Doppelwalzenpresse (27).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine dem Flugstromtrockner (5) nachgeschaltete
Hammermühle (11), deren Abgang mit dem Mischer (16) und dem Unterteil des Flugstromtrock- -v>
ncrs (5) verbunden ist.
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