DE2818456C2

DE2818456C2 - Verfahren zur Herstellung von abriebfesten Koksformlingen aus Steinkohlen-, Braunkohlen- oder Torfbriketts

Info

Publication number: DE2818456C2
Application number: DE2818456A
Authority: DE
Inventors: Horst 4690 Herne Dungs; Hans Bernd Dipl.-Ing. 5010 Bergheim Koenigs; Roman Dr.-Ing. 5020 Frechen Kurtz; Kurt Dr. 4321 Hattingen Lorenz
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke AG
Current assignee: Rheinbraun AG
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1981-09-17
Also published as: US4259157A; US4293388A; JPS594473B2; DE2818456A1; JPS54155202A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung «on abriebfesten Koksformlingen aus Steinkohlen-, •raunkohlen- oder Torfbriketts, wobei die Briketts in mindestens drei Stufen vorgewärmt, entwässert bzw. »orgetrocknet, verkokt und anschließend gekühlt werden.

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von abriebfesten Koksformlingen aus Braunkohlenbriketts (DE-AS 25 07 735), wobei die Braunkohlenbriketts in mindestens drei Stufen durch im wesentlichen aus »erbranntem Schwachgas ihrer Verkokung bestehenden, im Kreislauf geführten Gasen vorgewärmt, entwässert bzw. vorgetrocknet, verkokt und anschlielend 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.

Dabei kann dem Kreislaufgas vor seinem Wiedereintritt in die Verkokungsstufe gekühltes Schwächgas aus der Verkokungsstufe zugesetzt werden. Die Gaskrcis·

ίο

laufe jeder Stufe können für sich getrennt entstaubt werden, wobei ihre Strömungsgeschwindigkeit auf etwa 0,2 bis 2,0 m pro Sekunde verringert wird.

Zur Regulierung der Geschwindigkeit der Entwässerung kann den Gaskreisläufen der Vorwärmung und Entwässerung bzw. Trocknung auch Wasserdampf zugesetzt werden (DE-AS 25 37 191).

Bekannt ist ein Verfahren zur Trocknung von Kohle (DE-OS 23 42 184), bei dem Kohle so getrocknet wird, daß die Explosionsgefahr beseitigt ist. Hierzu werden die Kohleteilchen mittels Dampf in einer Trockenkammer getrocknet, in die gleichzeitig Calciumoxid-Pellets eingebracht werden, um den gezielt bei der Trocknung freigesetzten Schwefel zu binden. Diese Pellets werden besonders behandelt und in Röstöfen regeneriert und dann trocken und heiß zur Trockenkammer zurückgeführt

Ebenso weiter von den bereits erläuterten Verfahren zur Herstellung von abriebfesten Koksformlingen aus Steinkohlen-, Braunkohlen- oder Torfbriketts liegt ein vorbekanntes Verfahren (DE-AS 24 15 024), bei dem

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getrocknet und vorerhitzt wird. Diese in ähnlicher Form auch aus der DE-AS 24 34 827 bekannte Trocknung und Vorerhitzung gemahlener Kohle unterscheidet sich wesentlich von der Trocknung und Vorerhitzung von Briketts ohne Bindemittelzusatz aus einer feinkörnigen Kohle mit beispielsweise 10% Feuchtigkeit. Bezeichnend ist hierbei, daß die gemahlene Kohle bis 250⁰C vorgewärmt werden kann, während die Erhitzung der Briketts bzw. Formlinge mit einer wesentlich geringeren Temperatur und einer solchen Geschwindigkeit durchgeführt wird, daß zu keiner Zeit wesentliche Gefügespannungen und Überdrücke in ihrem Inneren auftreten. Durch die gleichläufige Austreibung der flüchtigen Bestandteile soll zu jeder Zeit die gewichtsmäßige Austreibung der flüchtigen Bestandteile der volumenmäßigen Schrumpfung entsprechen. Dadurch v/erden auch wesentliche Änderungen der scheinbaren Dichte der Formlinge vermieden. Da i'e aus der DE-OS

23 42 184, der DE-AS 24 15 024 und der DE-AS

24 34 827 bekannten Verfahren diese Bedingungen nicht erfüllen, sind sie für die Herstellung von abriebfesten Koksformlingen aus Steinkohlen-, Braunkohlen- oder Torfbriketts nicht geeignet.

Dagegen hat sich das Verfahren gemäß der DE-AS

25 07 735 im Grundsatz bewährt. 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem keine großen Gasmengen umzuwälzen sind und der apparative Aufwand geringer ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorwärmung und Entwässerung der Briketts indirekt erfolgt, und zwar so, daß die Briketts einem Temperaturgradienten ausgesetzt werden, wobei die Vorwärmung und die Entwässerung temperaturmäßig insgesamt in drei Stufen aufgeteilt und die Briketts dabei auf 12Ö-18Ö°C vorerhitzt werden, indem sie zwischen den die Wärme von der Seite zuführenden Registern oder Wänden, die einen einem zwei- bis zehnfachen Brikettdurchmesser entsprechenden Abstand aufwei* sen, senkrecht bewegt werden.

Mit einertr derartigen Verfahren ist es möglich, Koksformlinge aus Steinkohlen·, Braunkohlen- oder

Torfbriketts herzustellen, die schonend vorgewärmt und entwässert sind, so daß an ihrer Oberfläche Kammrisse auftreten und das Gesamtbrikett bis ins Innere gleichmäßig trocken ist. Es hat sich darüber hinaus überraschenderweise gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße besondere Wärmezufuhr die Rißbildung in den Briketts ganz während der Vorwärmung und Entwässerung verhindert werden kann. Das ist vielleicht darauf zurückzuführen, daß sowohl Wasserdampf als auch Entgasungsgase, die sich im Brikett bilden, z. B, bei nur ein- bzw. zweiseitiger 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 oder zum Teil durch Wärmeleitung von anliegenden Briketts her erhalten, nicht zur Rißbildung neigen. Die schonende Vorerhitzung wird durch Vorerhitzung der Briketts auf bevorzugte 120- 180⁰C erreicht.

Die besondere Vorerhitzung wird gemäß einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfall·, ens dann besonders gut erreicht, wenn die zugeführte Wärme in der oberen Stufe auf 130- 160⁰C, in der mittleren auf 150-190⁰C und in der unteren Stufe auf 190-230⁰C eingestellt wird.

Das erfindungsgemäße Vorwärm- und Trocknungsprinzip wird vorteilhaft erreicht, indem die Wärme über Sattdampf oder Wärmeträgeröl den Registern oder Wänden zugeführt wird. Mit Hilfe dieser Wärmeträger werden die Heizplatten beheizt, die zweckmäßig zu Heizregistern zusammengefaßt sind, über die dann indirekt die Kohleformlinge getrocknet und aufgeheizt werden.

Bei der Trocknung der Briketts entsteht Wasserdampf und es hat sich als sinnvoll herausgestellt, daß ein Teil von ca. 5 bis 20% des bei der Entwässerung der Briketts entstehenden Wasserdampfes mit dem Rohgas aus der Verkokung zusammen abgesaugt werden, während d-r restliche Anteil am oberen Ende der Vorwärmregister in die Atmosphäre entlassen wird. Mechanische Gasschleusen 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. Man richtet die Anlage auch zweckmäßig so ein, daß die aus jeder Stufe austretende Kondensat.ienge sichtbar gemacht wird und durch eine Sichtarmatur die Sattdampfmenge am Eintritt in iie 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.

Zur Durchführung des Verfahrens dient erfindungsgemäß eine Vorrichtung, bei der die drei Stufen der Vorwärmung und Entwässerung als heizbare Lamellen-Register ausgebildet sind. Dabei gleiten z. B. die Köhlenformlinge vom Durchmesser von ea. 50 mm durch Vertikale Schächte abwärts, die von den Heizplatten mit einem gegenseitigen Abstand von ca. iOcm gebildet werden. Die Beschickung der Anlage erfolgt dabei am oberen Ende der Vorwärmstufe entweder kontinuierlich öder diskontinuierlich mittels eines Zuteilbandes. Dabei werden die Briketts über den gesamten oberen Öffnungsquerschnitt gleichmäßig abgelegt. Die Heizregister werden je nach Bedarf, je nach Ofenlänge, parallel nebeneinander angeordnet. Die Vonvärm- und Trockenschächte werden beispielsweise mit den Abmessungen von ca. 2,8 m Breite, ca. 10m Länge und Um Höhe über zwei vertikalen, parallel zueinander angeordneten Verkokungskammern von je ca. 0,4 m Breite, ca. 10 m Länge und ca. 10 m Höhe angeordnet. Eine solche Anlage erreicht eine Stundenleistung von etwa 61 Hochiemperaturkoks, wenn sie mit Braunkohlenbriketts 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 Entwässerungsstufe und der Verkokungsstufe keine Gasschleusen erforderlich sind, da sich in der Entwässerungsstufe nur Wasserdampf befindet und kein Gemisch auch Wasserdampf und Verbrennungsgasen. Auch gestaltet sich der Betrieb der Verkokungsstufe wesentlich einfacher, da diese gegw. atmosphärischen Druck mit einer Druckdifferenz von ca. +0 betrieben werden kann. Das ist von Vorteil nicht nur für die Beobachtung der Verbrennung in den Heizzügen der Verkokungsstufe, sondern auch weil der Blechmantel der Verkokungsstufe keinerlei Druck standhalten muß und entsprechend leicnt ausgeführt werden kann.

Da erfindungsgemäß für die Vorwärmung und Trocknung keine Gasmengen unigewälzt 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 Entwässerung werden auch keine Gase mit einem unabscheidbaren Reststaubgehalt abgeschleust, wie bei anderen bekannten Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich deshalb besonders auch durch seine Umweltfreundlichkeit aus.

Neben diesen Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auch wirtschaftliche bedeutsam. Zwar ist beispielsweise der erforderliche Sattdampf für die Vorwärmung und Entwässerung teurer als das für die direkte Trockung erforderliche gereinigte Eigengas, jedoch ergibt sich ein besserer Gesamtwirkungsgrad wegen der geringen Wärmeverluste und weH keine Gebläseenergie aufgewendet werden muß. Auch ergeben sich den bekannten Verfahren gegenüber wesentliche geringere Kosten für die Erstellung einer erfindungsgemäßen Anlage. Diese werden bei vergleichbarer Leistung auf etwa 60% geschätzt

Das erfindungsgjmäße Verfahren wird nachfolgend beispielhaft durch die F i g. I bis 8 weiter erläutert

F i g. 1 ist ein Querschnitt durch Trocken-, Verkokung- und Kühlstufen und den Austrag.;

F i g. 2 ist ein Längsschnitt durch die Trorken-, Verkokungs- und Kühlstufe und den Austrag nach der Linie A-A von Fig. I;

F i g. 3 ist ein Grundriß eines Lamellen-Heizregisters:

F i g. 4 ist eiⁿe Ansicht der Längsseite eines Lamellen-Heizregisters;

Fig,5 ist eine stirnseitige Ansieht eines Lamellen-Heizregisters;

F i g, 6 ist eine Ansicht des eingebauten Lamellen^ Heizregisters gemäß F i g, 3;

Fig,7 ist ein Querschnitt nach der Linie frB von Fig.3;

F i g. 8 ist ein Längsschnitt nach der Linie C-C von

F ig. 7.

In F i g. 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 Lamelien-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 IO von rechteckigem Querschnitt, die mit kompensatoren 11 ausgerüstet sind, hergestellt. Der Verkokungsschacht 12 ist ein Vertikalkammerofen mit inuircriicr otüicnu€iiciZüng. tyiZ wäSZüiüiirüng ZU uCH Heizzügen 16 erfolgt durch die Kanäle 17a bzw. 176 über ein (nicht dargestelltes) Kanalsystem in den Heizzugbindern und die Schlitze 18a bzw. 186. Mit dieser getrennten Luftzuführung kann die Verbrennung über die 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 Verkokungskammem 25 mit Kühlzone 27 sind von Trägern 37. die auf Stützen 38 liegen, nach unten abgefangen. Der Koks wird unterhalb der Kühizone durch eine in dem Austragskanal 39 eingebaute Austragseinrichtung über die gesamte Ofenlänge gleichmäßig ausgetragen, von wo er zu der gemeinsamen (nicht dargestellten) Austragsschleuse gefördert wird und danadü zur Koksklassierung gefangt Mit der Brikettaufgabevorrichtung 1 werden die Briketts gleichmäßig über die obere Querschnittsfläche der Lamelien-Heizregister 3 verteilt (F i g. 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, 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 17a wird durch die Leitung 41a und der Kanal 176 durch die Leitung 416 gespeist. Die Luft-Kanäle 17a und 176 werden so groß gehalten, daß der gesamte Luftbedärf für eine Heizwand notfalls auch durch eine Leitung eingespeist werden kann. Die Gleichmäßigkeil der Luftzuführung zu den einzelnen Heizwänden wird durch Kalibrierscheiben 42a und 426 gewährleistet. Die gleichmäßige Beheizungsgasverteilung wird durch die Lochscheiben 43 bewirkt. Ih dem Heizgaskühlkanal 32 sind im unteren Bereich die Staubaustragsschnecken 33a und 336 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 44a und 446. Der anfallende Staub wird durch die Stutzen 45a und 456 über Schleusen nach außen

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Austragskanal 39 über das kastenförmige Zwischenstück 46, in dem die Kompensatoren 47 eingeschweißt sind, in Verbindung.
48 (F i g. 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 Einweisung des Heizmediums, in diesem Falle

jo Sattdampf, erfolgt über den Verteiler 50 und den Einspeisestutzen 51. Das bei der Kondensation des Sattdampfes entstehende Kondensat sammelt sich in den Sammler 52 (F i g. 4) und wird über den Stutzen 53 nach außen geregelt abgeleitet Die Querbalken 54, die ebenfalls in Form eines Verteiler- bzw. Sammelrohres ausgebildet sind, denen zur Stabilisierung des Heizregisters. 55 ist ein Abstandshalter für die Heizplattenelemente 48. Er ist in der Mitte des Lamellen-Heizregisters 3 angeordnet. 56 sind Abweisbleche. Sie haben die Aufgabe, die Briketts von der Schachtaußenwand 2 zurückzuhalten.

Die Lage der Verteiler 50 und Sammler 52 sowie die der Querbalken 54 sind in F i g. 4 dargestellt.

In F i g. 5 sind die Lage der Einspeisestutzen 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 (F i g. 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 je^Tzeit der Ersatz der Heizregister ermöglicht Die einzelnen Lamellen-Heizregister 3 werden, wie dargestellt, über-

5> einander 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 Lamelien-Heizregister 3 erschweren. Der

bo 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 gleichzei-

f>s tig als Halterung der (nicht dargestellten) außenseitigen Isolierung des Schachtes.

52 (Fig.7) sind die druektragenden Platten. Der Hohlraum zwischen den drucktragenden Platten 62

dient zur Aufnahme des Heizmediums und kann Drücke bis zu 25 aiii aufnehmen. Die Platten 62 haben ein steppdeckenartigen Verbund. Die Verbindung der Platten miteinander ist durch Punktschweißting 63 in dreieckiger oder ahnlicher Anordnung hergestellt. Die Aufwölbung der Platten wird durch Dfückaufgabe bis zum notwendigen Veffofmutigsgrad erreicht.

An der Außenkante der drucktragenden Platten 62 sind YeVschleiBplatten 64 auf beiden Seiten angebracht,

die ein Verschleißen der drucktragenden Wandung verhindern. Die Lücken zwischen dfucktfagendeil Platten und Verschleißplaüen sind mit einem gut wärmeleitenden Material 65 /.. B. WärmeleitZement ausgefüllt. Die Heizplatten 48 haben eine Dicke von Außenseite ni Außenseite von cn. IO min.

Aus Fig.8 geht die Anordnung der PuiiktschweiU-verbindung63 hervor.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung von abriebfesten Koksformlingen aus Steinkohlen-, Braunkohlenoder Torfbriketts, wobei die Briketts in mindestens drei Stufen vorgewärmt, entwässert bzw. vorgetrocknet, verkokt und anschließend gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung und Entwässerung der Briketts indirekt erfolgt, und zwar so, daß die Briketts einem Temperaturgradienten ausgesetzt werden, wobei die Vorwärmung und die Entwässerung temperaturmäßig insgesamt in drei Stufen aufgeteilt und die Briketts dabei auf 120-18O⁰C vorerhitzt werden, indem sie zwischen den die Wärme von der Seite zuzuführenden Registern oder Wänden, die einen einem zwei bis zehnfachen Brikettdurchmesser entsprechenden Abstand aufweisen, senkrecht bewegt werden.

2. Verführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Wärme in der oberen Stufe auf 130-160° C, in der mittleren auf 150-190°C und in der unteren Stufe auf 190-230°C eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme über Sattdampf oder Wärmeträgeröl den Registern oder Wänden zugeführt wird.

4. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 20% des bei der Entwässerung der Brikett, entstehenden Wasserdampfes mit dem Rohgas aus der Verkokung zusammen abgesaugt werden, während der restliune Anteil am oberen Ende der Vorwärmeregister in die Atmosphäre entlassen wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Stufen der Vorwärmung und Entwässerung als heizbare Lamellen-Register ausgebildet sind.