DE2818456A1 - Verfahren zur herstellung von abriebfesten koksformlingen aus steinkohlen-, braunkohlen- oder torfbriketts - Google Patents

Verfahren zur herstellung von abriebfesten koksformlingen aus steinkohlen-, braunkohlen- oder torfbriketts

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Description

Dr.F/Bk . 25· "Ρ--11 197R
Patentanmeldung
Firm? Carl Still, Reckrlinqhausen
Verfahren zur Herstellung von ab-
riebfesten Koksformlingen aus Steinkohlen-, Braunkohlen- oder Torfbriketts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von abriebfesten Koksformlingen aus Steinkohlen-, Braunkohlen- oder Torfbriketts, wobei die Briketts in mindestens 3 Stufen vorgewärmt, entwässert bzw. vorgetrocknet, verkokt und anschließend gekühlt werden.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von abriebfesten Koksformlingen aus Braunkohlenbriketts, wobei die Braunkohlenbriketts in mindestens 3 Stufen durch in 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 sowie für die Vorwärmung und die Entwässerung bzw. Trocknung je ein besonderer geschlossener Gaskreislauf vorgesehen ist und diese Gaskreisläufe jeder für sich aufgeheizt werden (DTAS 2 507 735).
Dabei kann dem Kreislaufgas vor seinem Wiedereintritt in die Verkokungsstufe gekühltes Schwachgas aus der Verkokungsstufe zugesetzt werden und die Gaskreisläufe jeder Stufe können für sich getrennt entstaubt werden, wobei ihre Strömungsgeschwindigkeit auf etwa 0,2 bis 2,0 m pro Sekunde verringert wird.
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Zur Regulierung der Geschwindigkeit der Entwässerung kann den Gaskreisläufen der Vorwärmung und der Entwässerung bzw. Trocknung auch Wasserdampf zugesetzt werden (DTAS 2 537 191).
In den beiden angezogenen Auslegeschriften sind diese Maßnahmen ausführlich begründet.
Wesentlich für die Art dieser Koksherstellung ist, daß die Erhitzung der Briketts bzw. Formlinge mit einer solchen Geschwindigkeit durchgeführt wird, daß zu keiner Zeit wesentliche Gefügespannungen und Oberdrücke in ihrem Innern auftreten, und weiterhin auch eine
gleichläufige Austreibung der flüchtigen Bestandteile und der Schrumpfung erreicht wird, d.h. zu jeder Zeit soll die gewichtsmäßige Austreibung der flüchtigen Bestandteile der volumenmäßigen Schrumpfung entsprechen. Dadurch werden auch wesentliche Änderungen der scheinbaren Dichte der/f ormlinge vermieden.
Das vorstehend geschilderte Verfahren hat sich in der Praxis bewährt und es wird danach ein abriebfester Koks in Gestalt von Formungen erhalten. Es hat sich aber herausgestellt, daß die Notwendigkeit der Umwälzung großer Gasmengen sowie ihre Wiederaufheizung und der dafür notwendige apparative Aufwand die Verfahrensökonomie ungünstig beeinflußt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es daher, ein Verfahren auszuarbeiten und vorzuschlagen, bei dem keine großen Gasmengen umzuwälzen sind und der apparative Aufwand geringer ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Vorwärmung und die Entwässerung bzw. Trocknung der*Braunkohleoder Torfbriketts indirekt und so durchgeführt wird, daß die Briketts einem Temperaturgradienten ausgesetzt sind.
*Steinkohlen-,
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Am einfachsten ist es dazu bei senkrecht bewegten Briketts die Wärmezufuhr von der Seite her vorzunehmen. Dabei ist es günstig, daß man die wärmezuführenden Register oder Wände mit einem gegenseitigen Abstand errichtet, der dem 2- bis 10-fachen Brikettdurchmesser entspricht. .
Die Briketts durchlaufen erfindungsgemäß die Stufen der Vorwärmung und Entwässerung z.B. in heizbaren Lamellenregistern, auf die die feuchten Briketts von oben durch eine übliche Transporteinrichtung aufgegeben werden.
Es ist bekannt, daß eine zu schnelle Trocknung zur Rissigkeit der Briketts führt, namentlich wenn im Innern der Briketts noch Feuchtigkeit vorhanden ist. Man kann der Rißhildung dadurch begegnen, daß man den Briketts lange Verweilzeiten in der Vorwärm- und Trockenstufe bei entsprechend niedrigen Temperaturen zumißt.
Bei der direkten Trocknung der Briketts mittels Heißgases oder Dampf werden die Formlinge von allen Seiten von den Heißgasen umströmt. Dabei verläuft die Trocknung zentrisch von außen nach innen, wobei Wasserdampf aus dem Brikett durch seine gesamte Oberfläche nach außen dringen muß. Dabei kommt es leicht zu inneren Spannungen im Brikett, die letztlich zur Bildung von Rissen führen. Mit der totalen Trocknung ist auch schon eine gewisse Schrumpfung verbunden.
Dampfaustritt einerseits und Schrumpfurg andererseits sind mit Krafteinwirkungen auf den Brikettverband verbunden, die Zugspannungen ergeben und wenn die Spannungen das zulässige Maß überschreiten, bilden sich, je nach dem Temperaturgradient in den Briketts, an der äußeren getrockneten Schale beginnend, mehr oder weniger tiefgehende, den Brikettverband schwächende Haarrisse.
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Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße einseitige Wärmezufuhr die Rißbildung in den Briketts während der Vorwärmung und der Entwässerung verhindert werden kann. Das ist vielleicht darauf zurückzuführen, daß sowohl Wasserdampf als auch Entgasungsgase, die sich im Brikett bilden, z.B. bei nur einseitiger Erwärmung zur anderen Seite hin entweichen können. Einen besonders ausgeprägten einseitigen Temperaturgradienten erhalten dabei die Briketts, die an der wärmezuführenden Wand anliegen. Es hat sich aber auch herausgestellt, daß die Briketts, die nicht an Wärmeregistern anliegen und ihre Wärme zum Teil durch Strahlung von der Wand her und zum Teil durch Wärmeleitung von anliegenden Briketts her erhalten nicht zur Rißbildung neigen.
Das erfindungsgemäße Vorwärm- und Trocknungsprinzip wird z.B. durch Sattdampf, Wärmeträgeröl oder sonstigen gasförmigen und flüssigen Wärmeträgern beheizte Heizplatten durchgeführt. Diese werden zweckmäßig zu Heizregistern zusammengefaßt. Dabei gleiten z.B. Kohleformlinge vom Durchmesser von ca. 50 mm durch vertikale Schächte ab, die von den Heizplatten mit einem gegenseitigen Abstand von ca. 10 cm gebildet werden und werden darin getrocknet und aufgeheizt.
In der Entwässerungszone werden die Briketts bevorzugt auf 120 - 180 0C vorerhitzt, bevor sie in die Verkokungsstufe eintreten.
Die Heizregister werden je nach Bedarf, d.h. je nach Ofenlänge parallel nebeneinander angeordnet. Dabei wird die Anzahl der übereinander angeordneten Heizregisterlagen so gewählt, daß in ihnen die notwendige Verweilzeit eingestellt werden kann.
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Die Vorwärm- und Trockenschächte werden beispielsweise mit den Abmessungen von ca. 2,8 m Breite, ca. 10m Länge und 11 m Höhe über 2 vertikalen, parallel zueinander angeordneten Verkokungskammern von je ca. 0,4 m Breite, ca. 10m Länge und ca. 10m Höhe angeordnet. Eine solche Anlage erreicht eine Stundenleistung von etwa 6 t Hochtemperaturkoks wenn sie mit Braunkohlebriketts beschickt wird. Die Entwässerungsschächte bzw. Register werden z.B. mittels rechteckigen Schläuchen mit den Verkokungskammern gasdicht verbunden.
Die erfindungsgemäße indirekte Trocknung hat gegenüber der bekannten direkten den Vorteil, daß zwischen der Trockenstufe und der Verkokungsstufe keine Gasschleusen erforderlich sind, da sich in der Trocknungsstufe nur Wasserdampf befindet und kein Gemisch aus Wasserdampf und Verbrennungsgasen. Auch gestaltet sich der Betrieb der Verkokungsstufe wesentlich einfacher, da diese gegen atmosphärischem Druck mit einer Druckdifferenz von ca. +_ Q betrieben werden kann. Das ist von Vorteil nicht nur für die Beobachtung der Verbrennung in den Heizzügen der Verkokungsstufe sowie die Einrichtung von Beobachtungsstellen,sondern auch weil der Blechmantel der Verko-*
Da erfindungsgemäß für die Vorwärmung und Trocknung keine Gasmengen umgewälzt werden müssen, entfällt auch die aufwendige Entstaubung dieses Gases und es gibt auch keine Staubablagerungen, die die periodische Reinigung der Anlage notwendig machen würden. Bei der erfindungsgemäßen Vorwärmung und Trocknung werden auch keine Gase mit einem unabscheidbaren Reststauhgehalt abgeschleust, wie bei bekannten Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist deshalb auch umweltfreundlich.
Bei der Trocknung der Briketts entsteht Wasserdampf und es1 hat sich, als sinnvoll herausgestellt, daß ein Teil, ca. 5 bis 20 % des bei der Trocknung der Briketts entstehenden Wasserdampfes mit dem Rohgas der Verkokungsstufe zusammen abgesaugt wird, während der übrige Anteil an Wasserdampf am oberen Ende der Vorwärmregister aus der Brikettschüttung austritt und in die Atmosphäre entlassen wird. Mechanische Gasschleusen
*-kungsstufe keinerlei Druck standhalten muß und entsprechend leicht ausgeführt werden kann.
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können auf diese Weise entfallen.
Man kann auch den größten Teil des Wasserdampfes am oberen Ende der Vorwärmstufe absaugen und in einer direkten Kühlanlage mittels Kaltwasser kondensieren. Zweckmäßig wird über der Vorwärmstufe eine Auffanghaube angeordnet und mit einem Wrasenkamin verbunden.
Die Beschickung der Anlage am oberen Ende der Vorwärmstufe kann kontinuierlich oder diskontinuierlich mittels eines Zuteilbandes erfolgen. Dabei werden die Briketts über den gesamten oberen Öffnungsquerschnitt gleichmäßig abgelegt.
Man kann die Vorwärm- und die Trockenstufe temperaturmäßig auch vorteilhaft in insgesamt drei Stufen unterteilen.
Bei Sattdampfbeheizung der Stufen wird die Dampftemperatur in der oberen auf 130 bis 160 0C, in der mittleren auf 150 190 0C und in der unteren Stufe auf 190 - 23Q 0C eingestellt.
Man richtet die Anlage auch zweckmäßig so ein, daß die aus jeder Stufe austretende Kondensatmenge sichtbar gemacht wird und durch eine Sichtarmatur die Sattdampfmenge am Eintritt in die Stufe angezeigt wird. Bei der Ausbildung der Heizeinrichtungen kann man an den äußeren Oberflächen der Heizplatten, d.h. an den Registern, die das Heizmedium aufnehmen Verschleißplatten anordnen.
Neben diesen technischen Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die wirtschaftlichen bedeutsam. Zwar ist z.B. der erforderliche Sattdampf für die Vorwärmung und Trocknung teurer als das für die direkte Trocknung erforderliche gereinigte Eigengas, jedoch ergibt sich ein besserer Gesamtwirkungsgrad wegen der geringen Wärmeverluste und weil keine Gebläseenergie aufzuwenden ist. Auch ergeben sich den bekannten Verfahren gegenüber wesentlich geringere Kosten für die Erstellung einer erfindungsgemäßen Anlage. Diese werden bei vergleichbarer Leistung auf etwa 60 % geschätzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise durch die Figuren 1 bis 8 erläutert.
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Figur 1 ist ein Querschnitt durch Trocken-, Verkokungsund Kühlstufen und den Austrag.
Figur 2 ist ein Längsschnitt durch die Trocken-, Verkokungs- und Kühlstufe und den Austrag nach der Linie A-A von Fig.1.
Figur 3 ist ein Grundriß eines Lamellen-Heizregisters.
Figur 4 ist eine Ansicht der Längsseite eines Lamellen-Heizregisters.
Figur 5 ist eine stirnseitige Ansicht eines Lamellen-Heizregisters .
Figur 6 ist eine Ansicht des eingebauten Lamellen-Heizregisters gemäß Figur 3.
Figur 7 ist ein Querschnitt nach der Linie B-B von Figur 3. Figur 8 ist ein Längsschnitt nach der Linie C-C von Figur In Figur 1 werden am Kopf des Schachtofens mit Hilfe der Aufgabevorrichtung 1 die feuchten Briketts gleichmäßig über den gesamten oberen Querschnitt des Trocknungsschachtes 2 aufgegeben. In dem Trockenschacht 2 befinden sich die Lamellen-Heizregister 3, die mittels Dampf oder Thermalölen oder sonstigen flüssigen Wärmeträgern beheizt werden. Der Trocknungsschacht ist in drei Temperaturzonen unterteilt und sie können von den Bühnen 4 erreicht werden,
Über dem Trocknungsschacht befindet sich die Dachabdeckung 5 mit Wasserdampfabzugslaterne 6. Der Trocknungsschacht 2 ist auf den Trägern 7 und diese wiederum auf den Querträgern 8 und den Stützen 9 gelagert. Die Verbindung zwischen Trocknungsschacht und Verkokungsschacht wird durch die Schläuche 10 von rechteckigem Querschnitt, die mit Kompensatoren 11 ausgerüstet sind, hergestellt. Der Verkokungsschacht 12 ist ein Vertikalkammerofen mit indirekter Stufenbeheizung. Die Gaszuführung zu den Heizzügen 16 erfolgt durch die Kanäle 17 a bzw. 17 b über ein (nicht dargestelltes) Kanalsystem in den Heiζzugbindern und die Schlitze 18 a bzw.18 b. Mit dieser getrennten Luftzuführung kann die Verbrennung über die
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Heizzughöhe ausreichend reguliert werden. Die im Heizzug vorhandenen Rauchgase verlassen diesen durch die Öffnung 19 und treten durch eine Kalibrierung 20 mit Regulierschieber 21 in den oberen horizontalen Kanal 22 ein. Von dort werden die Rauchgase nach beiden Seiten oder bei kurzer Heizwand nur nach einer Seite abgesaugt. Von dem oberen Horizontalkanal 22 sind zur Decke einzelne Kanäle 23 jeweils über jedem Heizzug 16 angeordnet, die so gestaltet sind, daß man die Verbrennung von der Decke des Verkokungsschachtes her beobachten kann. Diese Kanäle sind an der Schachtdecke mit einem Deckel 24 verschlossen. Die Verkokung findet in den vertikalen Verkokungskammern 25 statt. Das bei der Verkokung entstehende Rohgas wird durch die öffnung 26 nach außen abgesaugt. Im unteren Bereich des Verkokungsschachtes schließt sich übergangslos die Kühlstufe 27 an. Durch den Längskanal 28 wird Kaltgas für die Stichkanäle 29 in die Kühlzone 27 der vertikalen Verkokungskammern 25 eingeleitet. Von dort gelangt das heiße Kühlgas durch die Öffnungen 34 mit den Kalibrierplatten 35 in den Heißgasrückführkanal 36, von wo es über einen(nicht dargestellten) Gaskühler von einem Sauger abgesaugt und zu dem Kühlgaskanal 28 gedrückt wird. Die Verkokungskammern 2 5 mit Kühlzone 27 sind von Trägern 37, die auf Stützen 38 liegen, nach unten abgefangen. Der Koks wird unterhalh der Kühlzone durch eine in dem Austragskanal 39 eingebaute Austragseinrichtung über die gesamte Ofenlänge gleichmäßig ausgetragen, von wo er zu der gerneinsamenfnicht dargestellten] Austragsschleuse gefördert wird und danach zur Koksklassierung gelangt.
Mit der Brikettaufgabevorrichtung 1 werden die Briketts gleichmäßig über die obere Querschnittsfläche der Lamellen-Heizregister 3 verteilt (Fig. 2). Diese sind fluchtend in dem Schacht 2 angeordnet. Die übereinanderliegenden Heizregister können unabhängig von den seitwärts liegenden Heizregistern ausgebaut werden. Im unteren Bereich an der Unterkante des Schachtes 2 befinden sich die Tragpratzen 40,
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mit denen der Trocknungsschacht auf den Längsträgern 7 aufgelagert ist. Von Unterkante Längsträger 7 bis Oberkante Verkokungsblock 12 ist der Abstand so groß, daß Kopffreiheit gewährleistet ist. Zwischen den Schläuchen 10 kann durch die Beobachtungs-Kanäle 23 jeder Heizzug
16 kontrolliert und die Temperaturen gemessen und mittels der Schiebersteine 21 eingeregelt werden. Der Luftkanal
17 a wird durch die Leitung 41 a und der Kanal 17 b durch die Leitung 41 b gespeist. Die Luft-Kanäle 17 a und 17b werden so groß gehalten, daß der gesamte Luftbedarf für eine Heizwand notfalls auch durch eine Leitung eingespeist werden kann. Die Gleichmäßigkeit der Luftzuführung zu den einzelnen Heizwänden wird durch. Kalibrierscheiben 42 a und 42 b gewährleistet. Die gleichmäßige Beheizungsgasverteilung wird durch die Lochscheiben 43 bewirkt. In dem Heizgaskühlkanal 32 sind im unteren Bereich die Staubaustragsschnecken 33 a und 33 b angeordnet, die jeweils bis zur Mitte des Ofens reichen und den Staub nach den Stirnseiten der Heizwand fördern. Angetrieben werden die Schnecken durch die Getriebemotoren 44 a und 44 b. Der anfallende Staub wird durch die Stutzen 45 a und 45 b über Schleusen nach außen gefördert. Die Kühlzone 27 (Figur 1) steht mit den Austragskanal 39 über das kastenförmige Zwischenstück 46, in dem die Kompensatoren 47 eingeschweißt sind, in Verbindung.
48 (Figur 3) sind Heizplattenelemente. Sie sind in einem Abstand von 10 cm voneinander angeordnet und bilden miteinander die Schächte 49, durch die die Briketts von oben nach unten hindurchgleiten und dabei durch indirekte Wärmeübertragung getrocknet werden.Die Einspeisung des Heizmediums, in diesem Falle Sattdampf, erfolgt über den Verteiler 50 und den Einspeisestutzen 51 . Das bei der Kondensation des Sattdampfes entstehende Kondensat sammelt sich in den Sammler 52 (Figur 4) und wird über den Stutzen 53 nach außen geregelt abgeleitet. Die Querbalken 54, die ebenfalls in Form eines Verteiler- bzw. Sammelrohres ausgebildet sind, dienen zur Stabilisierung des Heizregisters. 55 ist ein Abstandshalter für die Heizplattenelemente 48. Er ist in der Mitte des Lamellen-Heizregisters 3 angeordnet. sind Abweisbleche. Sie haben die Aufgabe, die Briketts von der
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Schachtaußenwand 2 zurückzuhalten.
Die Lage der Verteiler 50 und Sammler 52 sowie die der Querbalken 54 sind in Figur 4 dargestellt.
In Figur 5 sind die Lage der Einspesestutzen 51 und der Abführungsstutzen 53 des Heizregisters 3 dargestellt.
Das Heizregister wird auf den Pratzen 57 mit den Querbalken 54 und Sammler 52 des Trockenschachtes 2 freitragend aufgesetzt (Fig. 6). Der Einspeisestutzen 51 ist in dem Verteiler 50 eingeschraubt. Die Abdichtung an der Wandung des Trocknungsschachtes 2 erfolgt mittels Stopfbüchse 58 und Packung 59. Damit wird jederzeit der Ersatz der Heizregister ermöglicht. Die einzelnen Lamellen-Heizregister 3 werden, wie dargestellt, übereinander gesetzt, so daß jeweils die Querbalken und Verteiler sowie Querbalken und Sammler aufeinander sitzen. Die Abdeckbleche 56 verhindern, daß die Briketts bis zur Schachtaußenwandung gleiten und den Ausbau der Lamellen-Heizregister 5 erschweren. Der vertikale Abstand 60 der Heizplatten von Heiz-Register zu Heizregister beträgt max. ca. 15 mm. Mit diesem kurzen Abstand wird eine Brückenbildung der herabgleitenden Briketts verhindert. 61 sind Verstärkungsrippen im Außenrand des Schachtes. Sie dienen gleichzeitig als Halterung der (nicht dargestellten) außenseitigen Isolierung des Schachtes.
62 (Figur 7) sind die drucktragenden Platten. Der Hohlraum zwischen den drucktragenden Platten 62 dient zur Aufnahme des Heizmediums und kann Drücke bis zu 25 atü aufnehmen. Die Platten 62 haben ein steppdeckenartigen Verbund. Die Verbindung der Platten miteinander ist durch Punktschweißung in dreieckiger oder ähnlicher Anordnung hergestellt. Die Aufwölbung der Platten wird durch Druckaufgabe bis zum notwendigen Verformungsgrad erreicht.
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An der Außenkante der drucktragenden Platten 62 sind Verschleißplatten 64· auf beiden Seiten angebracht, die ein Verschleißen der drucktragenden Wandung verhindern. Die Lücken zwischen drucktragenden Platten und Verschleißplatten sind mit einem gut wärmeleitenden Material 65 z.B. Wärmeleitzement ausgefüllt. Die Heizplatten 48 haben eine Dicke von Außenseite zu Außenseite von ca. 10 mm.
Aus Figur 8 geht die Anordnung der Punktschweißverbindung 63 hervor.
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Leerseite

Claims (9)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von abriebfesten Koksformlingen aus Steinkohlen-, Braunkohlen- oder Torfhriketts, wobei die Briketts in mindestens 3 Stufen vorgewärmt, entwässert bzw. vorgetrocknet, verkokt und anschließend gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung und die Entwässerung der Briketts indirekt und so durchgeführt wird, daß die Briketts einem Temperaturgradienten ausgesetzt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei senkrecht bewegten Briketts die Wärmezufuhr von der Seite her vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmezuführenden Register oder Wände mit einem gegenseitigen Abstand errichtet werden, der dem 2- bis 10-fachen Brikettdurchmesser entspricht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen der Vorwärmung und Entwässerung als heizbare Lamellen-Register ausgebildet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger Sattdampf, ein Wärmeträgeröl oder andere gasförmige oder flüssige Wärmeträger verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts in der Entwässerungsstufe auf 120 bis 180 0C vorerhitzt werden.
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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 20 % des bei der Trocknung der Briketts entstehenden Viasserdampfes mit dem Rohgas der Verkokungsstufe zusammen abgesaugt werden, während der restliche Anteil am oberen Ende der Vorwärmregister in die Atmosphäre entlassen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärm- und die Trockenstufe temperaturmäßig insgesamt in 3 Stufen aufgeteilt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizmittel Sattdampf verwendet wird und in der oberen Stufe die Dampftemperatur auf 130 bis 160 0C, in der mittleren auf 15Q bis 190 0C und in der unteren auf 190 bis 230 0C eingestellt wird.
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