DE2850622A1

DE2850622A1 - Brennstoff und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2850622A1
Application number: DE19782850622
Authority: DE
Inventors: Edward Joseph Szkaradek
Original assignee: Morehouse Industries Inc
Current assignee: Morehouse Industries Inc
Priority date: 1977-11-23
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1979-05-31
Also published as: FR2410040A1; JPS5485207A

Description

PATENTANWÄLTE £ W W U U t C

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. mPL.-ING.

MOREHOUSE INDUSTRIES, INC. kn-mi-17

Se/H 17. 11. 1978

Brennstoff und Verfahren zur Herstellung desselben

Viele Länder haben Kohlevorräte, die ausreichend sind, den Energiebedarf dieses Landes über eine viel längere Zeitspanne zu befriedigen als deren Erdölvorräte. Deswegen und wegen der in den letzten Jahren aufgetretenen Erdölverknappungen und -beschränkungen haben Kraftwerke, industrielle Betriebe und andere Großabnehmer von Brennstoff den Versuch gemacht, ihren Erdölverbrauch dadurch auf ein Mindestmaß zu bringen, daß sie, wo es möglich ist, zur Verbrennung von Kohle übergegangen sind. Obwohl dies ein erstrebenswertes Ziel ist, ist es nicht schnell und leicht erreichbar, da mit der Umstellung von ülverbrennungsvorgängen auf Kohleverbrennung allerhand Schwierigkeiten verbunden sind. Ein Problem ergibt sich beim Transport und der weiteren Handhabung von Kohle im Gegensatz zu öl. Kohle in festem Zustand erfordert aufwendige Handhabungseinrichtungen im Gegensatz zu den gewohnlicherweise weniger teuren Vorrichtungen zum Pumpen flüssigen Öls. Auch sind die Frachtkosten für Kohle hoch, da sie als Schüttgut einen hohen Raumbedarf hat. Weitere schwerwiegende Probleme ergeben sich aus den Unterschieden der notwendigen Geräte zum Verbrennen der unterschiedlichen Brennstoffe.

Wegen dieser und anderer Probleme wird viel Forschungstätigkeit darauf verwandt, Kohle umzuwandeln, so daß aus ihr ein

flüssiger Brennstoff erhalten wird. Dabei wird die Kohle so 909822/06 83

D-7070 SCHWABISCH CMÜND GEMEINSAME KONTEN: D-ÖOOO MÜNCHEN 70

	TcU-fnn: "(071711 56 90	Ucursdie lljnk ACj	PoMsdn-ckkonto	K. LEHMANN	Telefon: (089) 725 20 71
H.SCHROETER	Ti'Jegramme: Schrncpal	München 70/37 369	Mündu-ri	l.ipnwskvMraßi- 1 0	Telegramme: Sclirocpal
Bixksgassc 49	Telex: 7 248 868 pagcl d	(HLZ 700 700 10)	1679 41-804	Ti-U-x: 5 212 248 pjwc ti

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behandelt, daß die gewünschten Komponenten daraus extrahiert werden. Solche Vorgänge bedingen sehr teure Anlagen und Verfahren mit der Folge, daß die Wirksamkeit und praktische Durchführbarkeit dieser Lösung noch ungewiß ist. Dementsprechend besteht eine überaus große Notwendigkeit, Wege zu finden, wie der Verbrauch von Öl durch ersatzweise Verwendung von Kohle verringert werden kann.

Gemäß vorliegender Erfindung wird in neuartiger Weise eine Annäherung an dieses Ziel erreicht, indem bekannte Technologien und erprobte und zuverlässige Gerätschaften Verwendung finden. Kohle wird in kleine Stücke gebrochen und hierauf mit Erdöl in einer Ver- und Zerteileinrichtung hohen Schubes und hoher Geschwindigkeit vermischt. Hierzu können gängige Geräte herangezogen werden, die bereits in vielerlei Anwendungen zum Lösen, Emulgieren, Entklumpen oder sonstigen Ver- und Zerteilen von festen Stoffen in Flüssigkeiten dienen. Diese gründlich ver- und zerteilte Mischung wird hierauf durch ein Mahlgerät gepumpt, in dem die festen Kohleteilchen fein gemahlen, das heißt in extrem kleine Teilchen zermahlen werden.

Vorzugsweise wird das Gemisch zunächst in einer Steinmühle und darauf in einer Sandmühle behandelt. Wie schon die Ver- und Zerteileinrichtung sind auch die Steinmühle und die Sandmühle bewährte Ausrüstungsstücke, die für eine Vielzahl industrieller Anwendungen in weitem Gebrauch sind. Dabei dient die Steinmühle gewöhnlich für einen etwas gröberen Mahlvorgang als die Sandmühle.

Die Steinmühle enthält einen Stein bzw. einen schleifend wirkenden Scheibenrotor, der nahe einem dazu passenden Stator aus ähnlichem Material in Drehung versetzt wird. Das Erzeugnis wird zwischen dem Rotor und dem Stator behandelt, wodurch die Größe der festen Teile in der Mischung verringert wird. Das Erzeugnis wird hierauf durch eine Sandmühle zur weiteren Verarbeitung gepumpt. 9 0 9 8 2 2/068 3

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Die Sandmühle enthält eine Rotorwelle, die eine Mehrzahl axial beabstandeter Scheiben in einem Behälter trägt, der teilweise mit Sand oder anderem Mittel kleinen Korndurchmessers gefüllt ist. Das Erzeugnis wird aufwärts durch dieses Mittel gepumpt, bis es oben wieder austritt. Während des Durchpumpens versetzen die Rotoren sowohl das Erzeugnis wie auch das Mahlmittel in Bewegung. Mit einem solchen Gerät wird das Gemisch aus Kohle und öl in eine Emulsion umgewandelt, bei der sich die fein verteilte Kohle suspendiert im öl befindet* Das Enderzeugnis ist glatt und gleichförmig mit lediglich dem Aussehen einer Flüssigkeit.

Es hat sich herausgestellt, daß das öl einen großen Betrag von Kohle absorbieren kann, wenn die Kohle in solch kleine Teilchen gemahlen wird. Zum Beispiel ist ein Gemisch aus 65 Prozent Kohle und 35 Prozent Brennstofföl ein erstrebenswertes Verhältnis, das sich in einer großen ölersparnis auswirkt. .

Das Gemisch aus Kohle und öle kann wie eine Flüssigkeit behandelt werden und hat folglich alle einer solchen zukommenden Vorteile. Ein erster besteht darin, daß dieser Brennstoff in der gleichen Weise in eine Brennkammer eingeführt werden kann, wie dies derzeit beim Brennstofföl durch Einsprühen geschieht. Auch läßt sich der neue Brennstoff durch Rohrleitungen pumpen oder wie Erdölprodukte in Tanks verfrachten. Dies ergibt eine große Ersparnis von Frachtraum im Vergleich zu Kohle als Schüttgut. Der neue Brennstoff kann aber auch an Ort und Stelle durch den Verbraucher aufbereitet werden, falls dies erwünscht ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sowie die dadurch erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert wird.

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Die Figur zeigt eine schematische Ansicht eines Systems zur erfindungsgemäßen Behandlung von Kohle und öl.

Erdöl wird über eine Leitung 11 in einen Behälter 12 einer Ver- und Zerteileinrichtung I²I zugeführt. Das Erdöl kann in irgend einer geeigenten Weise durch einen Tankwagen, einen Vorratstank oder direkt aus einer Raffinerie oder Quelle zur Verfügung stehen, was von der Art des verwendeten Öls abhängt. Ein praktisches Beispiel von verwendbarem öl ist Bunkeröl, wie es bei Kraftwerksanlagen im Gebrauch ist.

Gebrochene Kohle wird dem Behälter 12 über einen Trichter 16 oder andere geeignete Einrichtungen zugeführt. Von der Brennstoffaufbereitungsanlage kann die Kohle in bereits gebrochener Form oder aber auch in großstückiger Form aufgenommen werden, in welchem Fall das Brechen die Aufbereitungsanlage übernimmt. Die in den Behälter 12 einzubringende Kohle sollte vorzugsweise keine größere Kornabmessung als 7 bis 13 nun haben.

An der Ver- und Zerteileinrichtung 14 ist ein Ständer vorhanden, der einen Ausleger 2o unterstützt. Dieser wiederum trägt einen Motor 22 zum Antrieb einer Welle 24, an deren unterem Ende ein Laufrad 26 innerhalb des Behälters 12 sitzt. Die Ver- und Zerteileinrichtung ist von bekannter, gängiger Art, die von einer Anzahl von Lieferanten einschließlich des Anmelders vorliegender Anmeldung erhältlich ist, der eine verschiedene Größen umfassende Baureihe von Hoengeschwindigkeits-Ver- und Zerteileinrichtungen vertreibt. Wegen weiterer Einzelheiten solcher Einrichtungen wird auf US-PS 3 954 o35 verwiesen.

Ein Auslaß 27 im unteren Ende des Behälters 12 der Ver- und Zerteileinrichtung führt zu einem Überlauf 28 mit einem vertikal einstellbaren Auslaßrohr 32. Dieses leitet in das obere oder Einlaßende einer Steinmühle 34 über.

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Die Lage des Auslaßrohres steuert den Pegel der Flüssigkeit innerhalb des Behälters 12 und damit die Abgabe der Ver- und Zerteileinrichtung.

Die Steinmühle hat einen in der Zeichnung schematisch dargestellten Steinrotor 36, der sich nahe benachbart einem Steinstator 38 dreht. Die Kohleteilchen werden zwischen den Steinen in kleinere Teilchen zermahlen und treten dann durch ein Auslaßrohr 4o aus der Steinmühle aus und in einen Trichter 41. Dieser ist an den Einlaß einer Pumpe 42 angeschlossen. Der Pumpenauslaß ist über ein Rohr 44 mit dem unteren Ende des Behälters 45 einer Sandmühle 46 verbunden. Dieser Behälter ist an einer Tragsäule 48 befestigt, die einen (nicht gezeigten) Motor an ihrem oberen Ende trägt. Von diesem besteht eine Antriebsverbindung zu einer eine Mehrzahl von Rotoren 52 tragenden Rührwelle 5o. Sowohl die Steinmühle wie auch die Sandmühle sind für sich bekannt und aus einer Reihe von Quellen erhältlich, einschließlich des Anmelders vorliegender Anmeldung, der eine verschiedene Größen umfaßende Baureihe solcher Geräte vertreibt. Der Behälter 45 der Sandmühle ist zu etwa drei Vierteln mit einem Mahlmittel 53 gefüllt, das Sand oder anderes kleinkörniges Material sein kann, z.B. künstlich ' hergestellter Grieß nach Art des beim Sandstrahlen verwendeten Metallsandes. Im Behälter 45 der Sandmühle zu behandelndes Material wird in das untere Ende gepumpt und wandert durch den Behälter nach oben und durch das Auslaßrohr 54 wieder hinaus. Während dieser Wanderungsbewegung werden die Kohleteilchen durch die Zusammenarbeit zwischen den Rotorscheiben und dem Mahlmittel sehr fein zermahlen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde die mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Ver- und Zerteileinrichtung mit etwa l8oo Umdrehungen je Minute ihrer Rührwelle

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betrieben. Dies ergibt bei dem verwendeten Rührer eine Rührerumfangsgeschwindigkeit von annähernd l8oo m/min. Diese direkte mechanische Betätigung erteilt dem Gemisch aus Kohle und Öl eine extrem hohe Geschwindigkeit. Durch diese wird eine Zone starker Turbulenz unmittelbar um den Rührer erzeugt. Das Material wird durch sich selbst mit hoher Geschwindigkeit nach außen gedrängt. Wenn dieses Material hoher Geschwindigkeit auf umgebende, langsamer bewegliche Abschnitte aufschlägt, findet eine "hydraulische Abnutzung" statt. Diese Abnutzung resultiert aus einer Kombination heftigen Aufschlages und Schubes von Teilchen gegen Teilchen. Die hydraulische Wirkung vervielfacht in erheblichem Ausmaß die mechanische Wirkung des Rührers, Die meiste tatsächlich stattfindende Ver- und Zerteilarbeit wird so durch die Suspension auf sich selbst ausgeübt. Ein Teil der Rührenergie wird in eine Laminarströmung umgewandelt, die die gesamte Füllmenge in konstanter Bewegung hält. Die Ver- und Zerteileinrichtung kann im Chargenbetrieb gefahren werden, wird jedoch vorzugsweise kontinuierlich betrieben, wie bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel angenommen ist. Die Strömungsgeschwindigkeit durch den Behälter kann nach Wunsch festgelegt werden, um die notwendige gründliche Mischung und Zerteilung innerhalb des Behälters zu bewirken. In ähnlicher Weise können die Steinmühle und die Sandmühle nach Wunsch bemessen werden, um die gewünschte Leistungsfähigkeit bereitzustellen. Selbstverständlich kann eine unbegrenzte Anzahl von Einheiten zur Erzielung des gewünschten Ausstoßes benutzt werden. Rotorgeschwindigkeiten werden so gewählt, daß die gewünschte Mahlwirkung und Ausgangsleistung erzielt werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung wird Brennstofföl mit gebrochener Kohle in einem Gewichtsverhältnis von annähernd 65 Prozent Kohle zu

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35 Prozent öl gemischt. Die Mahlvorgänge verkleinern die Kohleteilchen zu einer Größe von Tausendstel Millimetern und darunter, so daß das Material durch ein sehr feinmaschiges Sieb, z.B. eines von 0,08 mm Maschenweite oder nach Bedarf auch feiner durchgeht.

Das sich ergebende Erzeugnis kann durch Brennstoffdüsen leistungsfähiger Brenner versprüht werden, z.B. solcher, wie sie zur Dampferzeugung in Kraftwerken Verwendung finden.

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Leerseite

Claims

2 Q 5 Π Ο 7 7

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

MOREHOUSE INDUSTRIES, INC. kn-mi-17

Se/H 17. 11. 1978

PATENTANSPRÜCHE

l). Brennstoff, dadurch gekennzeichnet , daß er aus einer fließ- und versprühfähigen Aufschlämmung von Kohle in Erdöl besteht.

2. Brennstoff nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine solche Feinheit der Aufschlämmung, daß sie größtenteils durch ein Sieb von höchstens 0,08 mm Maschenweite durchgeht.

3. Brennstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein beträchtlicher Anteil der Kohle in Korngrößen von 1 um und weniger in der Aufschlämmung vorliegt.

ή. Verfahren zur Herstellung von Brennstoff nach Anspruch 1, 2 oder 3 durch Vereinigen von Kohle und Erdöl mittels eines auf ein Gemisch von Kohle und Erdöl einwirkenden Mahlvorgangs, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte

des Einbringens von in kleine Stückchen gebrochener Kohle in den Behälter (12) ein Ver- und Zerteileinrichtung,

des gleichmäßigen Ver- und Zerteilens der Kohle im Erdöl,

des Überführens der in Erdöl ver- und zerteilten Kohle aus dem Behälter der Ver- und Zerteileinrichtung in ein Mahlgerät (34, ^6),

D-7070 SCHWÄBISCH GMÜND GEMEINSAME KONTEN: D-8000 MÜNCHEN 70

Teli-fcin: (07171) 56 90 Deutsche Hank AU IWsiheckkonio Telefon: (089) 7252071

H. SCHROETER Telegramme: Schrocpac München 70/37 369 München K.LEHMANN Telegramme: Schrocpat

Bockssassc 49 Telex: 7248 868 pagd d (13LZ 700 700 10) 1679 41-804 l.ipc.wskysirißc 10 Telex: 5212248 pawe d

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ORIGINAL INSPECTED

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des Mahlens der in Erdöl ver- und zerteilten Kohle im Mahlgerät zur Zerkleinerung der Kohlestückchen in extrem feine Teilchen zwecks Erhöhung des vom Erdöl absorbierten Kohleanteils bis zu einem gewünschten Betrag.

5· Verfahren nach Anspruch k_y dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt des Mahlens die Teilchengröße der Kohle soweit verringert wird, daß sie zum Durchgang durch ein Sieb der Maschenweite 0,08 mm geeignet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Mahlgerät eine Steinmühle (3*0 und eine Sandmühle (46) verwendet werden, wobei die in Erdöl ver- und zerteilte Kohle zunächst durch die Steinmühle und dann durch die Sandmühle verarbeitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten kleinen Stückchen gebrochener Kohle vor dem Mahlen eine größte Abmessung von etwa 7 bis 13 mm haben.

8. Verfahren nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß

a) als Mahlgerät ein schleifend wirkender Rotor (36) in enger Nachbarschaft mit einem schleifend wirkenden Stator (38) verwendet wird,

b) der Rotor (36) so in Drehung versetzt wird, daß die Kohle und das Öl zwischen den Rotor und den Stator gezogen werden und die mittlere Teilchengröße der Kohle stark verringert wird,

c) das Gemisch aus Kohle und öl aus diesem Mahlgerät (3*0 in das b,odenseitige Ende eines weiteren Mahlgeräts (46) überführt wird, das eine Mehrzahl vonaxial beabstandeten Rotor-Scheiben (52) und ein grieß artiges Mahlmittel enthält,

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d) das Gemisch aus Kohle und öl aufwärts durch das Mahlmittel gepumpt wird, während die Scheiben gedreht werden, so daß das Mahlmittel in Bewegung versetzt wird und . eine Peinmahlung der Kohle mit weiterer Herabsetzung der mittleren Teilchengröße der Kohle so erfolgt, daß die Kohleteilchen zum/cfuron^efn Sieb der Maschen-. weite 0,08 mm geeigent sind und im öl absorbiert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein beträchtlicher Anteil der gemahlenen Kohleteilchen nicht größer als 1 /um ist.

Io. Verfahren zur Herstellung von Brennstoffen nach Anspruch 1, 2 oder 3 durch Vereinigen von Erdöl und Kohle mittels eines auf ein Gemisch von gebrochener Kohle und Erdöl in einem ersten Mahlgerät einwirkenden Mahlvorgangs zur Verringerung der mittleren Teilchengröße der Kohle, dadurch g e k e η η ζ e i ch net, daß

das Gemisch aus Kohle und Erdöl in ein weiteres Mahlgerät (Λ6) mit einer Mehrzahl von von kleinkörnigem, grießartigem Mahlmittel umgebenen, axial beabstandet en Rotoren (52) überführt wird,

das Gemisch aus Kohle und Erdöl durch das Mahlmittel gepumpt wird, während die Rotoren (52) gedreht werden, so daß das Mahlmittel in Bewegung versetzt wird und eine Peinmahlung der Kohle mit weiterer Herabsetzung der mittleren Teilchengröße der Kohle erfolgt, wodurch die Kohle veranlaßt wird, Vom Erdöl absorbiert zu werden.

11.. Verfahren nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus gemahlener Kohle und Eröl größtenteils eine Feinheit zum Durchgang durch ein Sieb der Maschenweite 0,08 mm hat.

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12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 11, gekennzeichnet durch eine Feinmühle für eine Kohle-Öl-Aufschlämmung.

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