DE2715977C2

DE2715977C2 - Verfahren zur Heißbrikettierung von Kohle/Koksmischungen

Info

Publication number: DE2715977C2
Application number: DE2715977A
Authority: DE
Inventors: Kurt 4320 Hattingen Kleisa; Josef Dipl.-Chem. Dr. 4220 Dinslaken Langhoff; Joachim Dipl.-Ing. Dr. 4300 Essen Lehmann; Dieter 4300 Essen Makrutzki; Gerd Dipl.-Chem. Dr. 4200 Oberhausen Nashan
Original assignee: Ruhrkohle AG; Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH; RAG AG
Priority date: 1977-04-09
Filing date: 1977-04-09
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE2715977A1; US4211533A; JPS53126002A; GB1583139A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abfuehren von Gasen aus einem auf Hochspannungspotential liegenden abgeschlossenen Behaelter, der innerhalb eines Drucktanks angeordnet ist, wobei der Raum zwischen Drucktank und Behaelter mit einem unter hoeherem als Atmosphaerendruck stehenden gasfoermigen Isolierstoff gefuellt ist. Bei derartigen Vorrichtungen, beispielsweise zum Erzeugen und Beschleunigen von Wasserstoff-Agglomerat-Ionen, ergeben sich eine Reihe technischer Schwierigkeiten, die insbesondere darin bestehen, dass aufwendige Einrichtungen zum Erhoehen des Gasdruckes und zum Abfuehren des Gases erforderlich sind, die den Zugang zum Innenraum der Hochspannungs-Elektrode bei notwendigen Wartungsarbeiten wesentlich erschweren und die Betriebssicherheit der Anlage beeintraechtigen. Die Erfindung ermoeglicht es, bei niederem Druck anfallende Gase waehrend des Betriebes abzufuehren und trotzdem die Betriebssicherheit auch bei hohen Spannungen aufrechtzuerhalten und eine einfache Wartung durch leichte Zugaenglichkeit des Innenraumes der Hochspannungselektrode sicherzustellen, die nur kurze Betriebsunterbrechungen erfordert. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Behaelter durch ein Vertikal nach oben verlaufendes aus einem Isolator bestehendes Rohr mit der Aussenseite des Drucktanks verbunden ist. Der Behaelter ist mit einer Isolierfluessigkeit gefuellt. Am Behaelter ermoeglichen eine oder mehrere Auslasseinrichtungen den Eintritt von Gasen aus dem Behaelter i...U.S.W

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der Zeitschrift »Glückauf«, 1973, S. 717 bekannt, bei dem aber die Temperatur in der Schwel(Verkokungs)stufe möglichst so gewählt werden mußte, daß die fühlbare Wärme des entstehenden Bnikettierkokses gerade ausreicht, um die ^3S Backkohle auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Dadurch entsteht jedoch zwischen Schwelung (Verkokung) und Brikettierung eine starre Kopplung, die für den Betrieb beider Anlagenteile nachteilige Folgen hat. Für eine Brikettiertemperatur von beispielsweise 430° C ist bei einem Koks/Kohle-Verhältnis von 3 :1 eine Brikettierkokstemperatur von ca. 64O⁰C erforderlich. Setzt man nun z. B. zur Herstellung dieses Brikettierkokses eine Lurgi-Ruhrgas-Schwelanlage ein, so müßte diese in ihrem Entgasungsteil eine Temperatur von 580 bis 600° C aufweisen. In diesem Temperaturbereich bereitet die Schwelung der Einsatzkohle jedoch Schwierigkeiten, weil der entstehende Feinkoks noch Restteergehalte aufweist, die zu unerwünschten Agglomeratbildungen führen. Diese Schwierigkeiten treten bei Temperaturen oberhalb 650⁰C im Entgasungsteil der Schwelstufe nicht mehr auf. Die Temperatur des zur Brikettierung abgezogenen Koksstromes beträgt dann aber mindestens 680—700° C, was bei einem gleichbleibenden Koks/Kohle-Verhältnis für die Brikettierung eine zu hohe Brikettiertemperatur zur Folge hat und zu Briketts mit nicht ausreichenden Festigkeiten führt.

Weiterhin ist aus der DE-AS 12 52 623 ein Verfahren bekannt, bei dem ein Brikettierkoks auf Temperaturen oberhalb des Erweichungsbereiches backender Kohle erhitzt wird und danach mit trockener, bis maximal unter die Erweichungstemperatur vorgewärmter, bakkender Steinkohle in solchem Verhältnis zugemischt wird, daß in der Mischung die gewünschte Temperatur im Erweichungsbereich der backenden Steinkohle⁶⁵ erreicht wird und dieses Gemisch dann brikettiert wird. In der zwei Mischwerke verbindenden Gemischleitung ist ein Temperaturfühler angeordnet, der auf die Temperatur der maximalen Plastizität der backenden Kohle eingestellt ist, nach der die Temperatur des dem ersten Mischwerk zugeführten Kokses gesteuert wird. Es ist auch bekannt. Kohle, z. B. im Wirbelbett oder im Flugstrom zu verkoken und den so erzeugten heißen Brikettierkoks nach Vermischen mit backender Steinkohle bei 400 bis 500° C zu brikettieren.

Je nach Eigenschaften der backenden Steinkohle liegt ihr Anteil am Brikettiergemisch bei 20 bis 40 Gewichtsteilen, wobei der Anteil der Backkohle zur Erzeugung von Briketts befriedigender Festigkeit im allgemeinen umso höher zu wählen ist, je niedriger ihr Bitumengehalt ist

Da die Temperatur der Backkohle vor dem Vermischen mit dem Brikettierkoks zwischen 10 und 100°C liegt — letzteres falls die getrocknete Backkohle unmittelbar nach einer Trocknung eingesetzt wird —, und bei der Erzeugung des heißen Brikettierkokses verhältnismäßig leicht auf eine ungefähr zwischen 700 und 800°C liegende Temperatur hingearbeitet werden kann, ergeben sich keine Schwierigkeiten, beim Zusammenmischen von Kohle und Koks eine Temperatur zwischen 400 und 500⁰C in der Brikettiermischung einzustellen.

Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß nicht nur der mengenmäßige Anteil der Backkohle in Abhängigkeit von ihren Eigenschaften von entscheidender Bedeutung für die Qualität, insbesondere die Festigkeit der Heißbriketts ist, sondern daß von gleichgroßer Bedeutung für die Qualität der Briketts auch die Wahl einer von den Eigenschaften der Backkohle und des Brikettierkokses abhängigen individuellen Brikettiertemperatur ist. Es kommt, wie sich in langen Versuchsreihen gezeigt hat, entscheidend darauf an, daß die Temperatur in dem der Brikettierpresse zugeführten Mischgut nicht nur möglichst nicht schwankt, sondern innerhalb von +/—5°C auf eine individuelle Brikettiertemperatur eingestellt wird. Eine grobe Einstellung auf 400 bis 500°C unter Schwankungen von z. B. +/-20⁰C genügt demgegenüber nicht zur stetigen Erzeugung von Heißbriketts höchstmöglicher Festigkeit.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Einstellung der individuellen Brikettiertemperatur und die Abhängigkeit der Brikettqualität von der schwankenden Temperatur des heißen Brikettkokses, aber auch von der Temperatur der Backkohle zu entkoppeln und dadurch eine individuell gewählte Herstellung des Brikettierkokes zu ermöglichen, bei einem Verfahren der eingangs zitierten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, in gewissem Umfang eine Entkopplung der Brikettierkoksherstellung von den Notwendigkeiten der eigentlichen Brikettierung zu erzielen, d. h. daß nunmehr die Brikettierung in den mengenmäßigen Zusammensetzungen an Brikettierkoks an Backkohle und genau bei den Temperaturen ablaufen kann, die für diesen Prozeß als optimal angesehen werden, ohne daß dabei zwangsläufig die Art und Weise der Herstellung des Brikettierkokses an die vorgenannte Gegebenheiten der Brikettierherstellung gebunden sein muß. Dabei ist es natürlich wichtig, daß nach wie vor der noch heiße Brikettierkoks möglichst unmittelbar nach seiner Herstellung zur Brikettierung eingesetzt wird.

Die technische Ausgestaltung der Konditionierungsstufe kann je nach Aufgabenstellung sehr verschieden sein.

Es bieten sich folgende Möglichkeiten an:

a) Eine indirekte Kühlang durch in die Schüttgutschicht eingetauchte Heizrohre, evtl. verbunden, um den Wärmeübergang zu verbessern, mit einer Aufwirbelung durch Inertgas. Die über die eingetauchten Heizflächen entzogene Wärme wird nutzbringend verwertet, z. B. durch Erzeugung von Dampf.

b) Der Brikettierkoks wird in einer Fallstrecke uat Schwelwasser aus der Kokserzeugung bedüst Neben dem erwünschten Effekt der Konditionierung des Brikettierkokses ergibt sich eine umweltfreundliche Vernichtung der im Schwelwasser gelösten Inhaltsstoffe, die somit ohne Schaden durch thermische Zersetzung beseitigt werden.

c) Im Falle einer u. U. erforderlichen Erhitzung des Brikettierkokses kann in einen Rieselreaktor eine genau dosierte Menge Luft eingespeist werden, so daß Verbrennungswärme entsteht. Bei dem Rieselreaktor handelt es sich um eine Fallstrecke für Schüttgut mit eingebauten Schikanen. Darüber hinaus kann selbstverständlich auch ein Wirbelbettreaktor oder ein Wanderschichtreaktor Verwendung finden.

Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß die Abhängigkeit der Brikettqualität von der schwankenden Temperatur des heißen Brikettierkokses, aber auch von der Temperatur der Backkohle gelöst wird, so daß die als besonders günstig ermittelte Dosierung von Brikettierkoks und Backkohle genau eingehalten werden kann. Das Verfahren hat darüber hinaus die folgenden weiteren Vorteile:

Bei der Verkokung von Kohle fällt bekanntlich eine Reihe von Nebenprodukten an, von denen der Teer und das Gas die wertvollsten darstellen. Falls es sich z. B. für die Qualität des Teers als wünschenswert erweisen sollte, auf eine verhältnismäßig hohe Endtemperatur für den Brikettierkoks hinzuarbeiten, so kann nunmehr dieses Ziel berücksichtigt werden, ohne daß dadurch die Qualität der Heißbriketts gefährdet würde. Will man z. B. bei der Verkokung der Ausgangskohle auf eine Endtemperatur von 700 oder 800 bis 900⁰C kommen, um dadurch gleichzeitig einen Hochtemperaturteer bestimmter Qualität zu erzeugen, so kann man nunmehr diesen für die Brikettiermischung an sich zu heißen Koks in der Wärmekonditionierung auf die als wünschenswert erkannte niedrigere Temperatur abkühlen.

Um aus einer Steinkohle eine möglichst hohe Ausbeute an flüssigen Produkten, wie Teer und Öl zu erhalten, ist es erforderlich, diese Kohle bei Temperaturen von 600⁰C zu schwelen. Der dann entstehende Brikettierkoks ist aber für die Verwendung in der Heißbrikettierung zu kalt. Zur Erreichung der gewünschten Mischtemperatur kann ein gewisses Nacherhitzen des Kokses in der Wärmekonditionierung vorgenommen werden, um dann mit diesem hinsichtlich seiner Temperatur fein eingestellten Koks Heißbrikeits der größtmöglichen Festigkeit zu erlangen.

Zweckmäßig ist es, den Grad einer Kühlung oder Erhitzung des Brikettierkokses in der Wärmekonditionierung auf die für die indivuelle Brikettiertemperatur erforderliche Temperatur automatisch einzustellen. Dies kann durch eine Regelung zwischen der Wärmekonditioniervorrichtung und einen in das Brikettiergut hineinragenden Temperaturfühler erfolgen. Diese Regelung kann z. B. besonders wünschenswert sein, falls aus betrieblichen Gründen oder zur Entlastung der Kühlstufe ein Obergang von heißer getrockneter Backkohle zu teilweise noch feuchter oder überhaupt nicht getrockneter Backkohle vollzogen werden soll.

Die Erfindung verschafft einer Anlage zur Heißbrikettierung von Kohle/Koks-Mischungen eine größere Flexibilität hinsichtlich der Durchführung des Brikettierprozesses. Sie ermöglicht es, daß bei Änderung der Temperatur des Brikettierkokses und auch bei Änderung der Qualität insbesondere der zur Verfügung stehenden Backkohle die jeweilige individuelle Brikettiertemperatur mühelos genau eingestellt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren sei anhand der Schemazeichnung und der Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Eßkohle mit 16% Flüchtigen Bestandteilen einer Körnung < 10 mm wird im Reaktor 1 auf 750⁰C erhitzt und über Leitung 2 in die Wärmekonditionierung 5 eingeführt Die Wärmekonditionierung besteht aus einem Behälter, durch den das Schüttgut von oben nach unten als Wanderschicht durchrutscht. Der Behälter enthält in das Schüttgut eingetauchte Heizflächen, durch die dem Schüttgut Wärme entzogen wird. Das Schüttgut wird auf 640⁰C abgekühlt, wobei 0,7 t/h Sattdampf von 10 bar entstehen. Nach Abkühlung auf die Temperatur von 640⁰C wird der Koks über Leitung 6 in den Intensivmischer 7 eingeführt, dem gleichzeitig über Leitung 8 aus dem Behälter 9 Backkohle zugeführt wird. Das aus dem Intensivmischer austretende Gut wird über Leitung 10, dem Rührkessel 11 und Leitung 12 der Brikettierpresse zugeführt. Leitung 13 veranschaulicht eine Regelverbindung zwischen einem Temperaturfühler 14 und der Wärmekonditionierung 5.

Es werden in den Reaktor 1 stündlich 101 der besagten Eßkohle eingeführt, von denen 2 t in Form von Gas, Teer und ÖI-H2O abdestilliert werden. Die restlichen 8 t werden mit 2 t einer Backkohle pro Stunde im Mischer 7 vermischt. Die Backkohle (110⁰C) besitzt eine Körnung von < ί mm und 25 — 28% Flüchtige Bestandteile. Das Mischungsverhältnis von Brikettierkoks zur Backkohle liegt demnach bei 75 : 25, die Misch- und Brikettiertemperatur bei 460° C.

Pro Stunde werden aus der nicht gezeichneten Brikettierpresse 9,5 t Heißbriketts erhalten, die in einem Schachtofen auf Außentemperatur gekühlt werden. Die Festigkeit der Briketts liegt bei 3000 N, der Abrieb (M 10) nach DIN 51 717 beträgt 5%.

Beispiel 2

Gemäß dem vorstehenden Beispiel werden 15 t pro Stunde einer Flammkohle mit 42% Flüchtigen Bestandteilen einer Körnung <8mm in einem Reaktor auf 600°C erhitzt, um ein möglichst hohes Teerausbringen zu erhalten. Dabei entstehen 2,8 t pro Stunde Teer und öl, neben Gas, Schwelwasser und Brikettierkoks. Die Brikettierkoksmenge, 9,5 t pro Stunde, muß auf 83O⁰C aufgeheizt werden. Dazu wird sie in einen Rieselreaktor eingeleitet, durch den sie von oben nach unten fällt. In diesen Reaktor wird im Gegenstrom eine Luftmenge von 1000 m³ pro Stunde eingeleitet. Durch Teilabbrand des Kokses steigt die Temperatur auf 830° C.

9,5 t dieses Materials werden pro Stunde mit 6,3 t einer Bindekohle in dem Mischer 7 vermischt. Die Backkohle (105⁰C) besitzt eine Körnung von <1 mm und 24—25% Flüchtige Bestandteile. Das Mischungsverhältnis von Brikettierkoks zu Backkohle liegt

demnach bei 60 zu 40%, die Misch- und Brikettiertemperatur bei 470° C.

Pro Stunde werden 14 t Heißbriketts erhalten. Die Festigkeit der abgekühlten Briketts liegt bei 3500 N. Die Abriebfestigkeit beträgt 7% (Mio) nach DIN 51 717.

Beispiel 3

Eine Eßkohle mit 16% Flüchtigen Bestandteilen einer Körnung < 10 mm wird im Reaktor 1 auf 780° C erhitzt und über Leitung 2 in die Wärmekonditionierung 5 eingeführt Die Wärmekonditionierung besteht aus einem Reaktor, durch den der Brikettierkoks von oben nach unten rieselt In diesen Reaktor werden stündlich 0,75 m³ Schwelwasser eingedüst, das unter Zersetzung der umweltfeindlichen Inhaltsstoffe verdampft Der Koks kühlt sich dabei auf 640⁰C ab, und er gelangt dann über Leitung 6 in den Intensivmisch 7, dem gleichzeitig über Leitung 8 aus dem Behälter 9 Backkohle zugeführt wird. Das aus dem Intensivmischer austretende Gut wird über Leitung 10, dem Rührkessel 11 und Leitung 12 der Brikettierpresse zugeführt.

Es werden in den Reaktor 1 stündlich 10 t der besagten Eßkohle eingeführt, von denen 2 t in Form von Gas, Teer und ÖI-H2O abdestilliert werden. Die restlichen 8 t werden mit 2 t einer Backkohle pro Stunde im Mischer 7 vermischt. Die Backkohle (110°C) besitzt eine Körnung von < 1 mm und 25—28% Flüchtige Bestandteile. Das Mischungsverhältnis von Brikettierkoks zur Backkohle liegt demnach bei 75 : 25, die Misch- und Brikettiertemperatur bei 460° C.

Pro Stunde werden aus der nicht gezeichneten Brikettierpresse 9,5 t Heißbriketts erhalten, die in einem Schachtofen auf Außentemperatur gekühlt werden. Die Festigkeit der Briketts liegt bei 3000 N, der Abrieb (M 10) nach DIN 51 717 beträgt 5%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Heißbrikettierung von Kohle/ Koks-Mischungen durch Verkoken von Kohle, Mischen des noch heißen Kokses mit einer s Backkohle und Brikettieren des die optimale individuelle, zwischen ca. 400 und 500⁰C liegende Brikettiertemperatur aufweisenden Mischgutes, dadurch gekennzeichnet, daß die übliche Herstellung des Kokses bei einer die Qualität der Ό Heißbriketts nicht berücksichtigenden Temperatur erfolgt und die Temperatur des noch heißem Kokes nach dem Verkoken und vor dem Mischen so wärmekonditioniert wird, daß im Mischer die optimale Brikettierguttemperatur erreicht wird.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Koks indirekt über Wärmetauscher oder direkt mittels Schwelwasser gekühlt oder direkt durch Lufteinspeisung durch Verbrennung erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des der Wärmekonditionierung zugeleiteten Kokes über Temperaturmessung im Mischgut geregelt wird.

25