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VERWENDUNG EINER PULVERFÖRMIGEN ZUBEREITUNG
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ALS BRENNSTOFF FÜR STAUBFEUERUNGSANLAGEN
VERWENDUNG
EINER PULVERFÖRMIGEN ZUBEREITUNG ALS BRENNSTOFF FÜR STAUBFEUERUNGSANLAGEN Die Erfindung
betrifft die Verwendung einer mit hochviskosen Mineralölen und/oder hochviskosen
oder festen mineralölähnlichen Stoffen oder Stoffgemischen beladenen pulverförmigen
Zubereitung als Brennstoff für Staubfeuerungsanlagen.
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Die Verwendung hochviskoser Mineralöle und/oder hochviskoser oder
fester mineralölähnlicher Stoffe oder Stoffgemische als Brennstoff ist mit zahlreichen
Nachteilen verknüpft. Vor allem bereitet die Handhabung derartiger Stoffe als Brennstoff
erhebliche Schwierigkeiten. Diese erstrecken sich sowohl auf die Lagerung und den
Transport als auch auf die Handhabung im Brennprozeß selbst, d.h. auf deren Einspeisung
und Verdüsung.
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Bei der Lagerung und beim Transport können die genannten flüssigen
Stoffe aufgrund ihrer hohen Viskosität und sonstigen physikalischen und chemischen
Eigenschaften zu Festkörpern erstarren (Stockung, Verharzung, Sedimentation usw.).
Die Handhabung im Brennprozeß erfordert spezielle Einrichtungen, die eine ordnungsgemäße
Einspeisung und ein ordnungsgemäßes Verdüsen gewährleisten.
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Der Schwerpunkt in Bezug auf die Nachteile ist jedoch
in
den beiden ersten Fällen, nämlich Lagerung und Transport zu suchen, da hierdurch
erhebliche Aufwendungen erforderlich werden, um das erstarrte Material aus Behältern
und Rohrleitungen zu entfernen. Häufig ist dies nur durch Austausch der Rohrleitungen
und den stückweisen Abbau des erstarrten Materials aus den Vorratsbehältern möglich.
Vor dem Hintergrund einer stetig zunehmenden Verknappung an Primärenergieträgern
gewinnt die Nutzbarmachung hochviskoser Mineralöle und/oder hochviskoser oder auch
fester mineralölähnlicher Stoffe und Stoffgemische für die Verbrennung zunehmend
an Bedeutung.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben,
wie die eingangs genannten Mineralöle und/oder mineralölähnlichen Stoffe oder Stoffgemische,
die als solche aufgrund ihrer besonderen physikalischen Eigenschaften nicht oder
nur unter großem technischen und wirtschaftlichen Aufwand genutzt werden können,
in Form eines leicht handhabbaren Brennstoffs verwendet werden können.
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Gegenstand der Erfindung ist demzufolge die Verwendung einer mit hochviskosen
Mineralölen und/oder hochviskosen oder festen mineralölähnlichen Stoffen oder Stoffgemischen
beladenen pulverförmigen Zubereitung als Brennstoff für Staubfeuerungsanlagen, erhalten
durch Hydratation von Calciumoxid, in dem vor Beginn der Hydratation die Mineralöle
und/oder mineralölähnlichen Stoffe oder Stoffgemische homogen vorverteilt wurden.
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Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Wort "hochviskos" verwendet
wird, so soll darunter die Viskosität von Mineralölen bzw. mineralölähnlichen Stoffen
verstanden werden, die etwa der des schweren Heizöls entspricht oder darüber liegt.
Daher kommen für die Zwecke der Erfindung auch solche mineralölähiilichen
Stoffe
oder Stoffgemische in Betracht, die bei Raumtemperatur fest sind, aber bei höheren
Ternperaturen "hochviskos". Diese erst bei erhöhter Temperatur hochviskosen Stoffe
werden dann entsprechend der Erfindung in der dispergierenden Hydratationsreaktion
dispergiert.
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Für die Zwecke der Erfindung werden als hochviskose Mineralöle insbesondere
die folgenden Stoffe verwendet: Schwere und sogenannte "überschwere" Heizöle und
ganz allgemein die Destillationsrückstände aus der petrochemischen Industrie. Ferner
die den genannten Stoffen entsprechenden Stoffe anderer Herkunft, z.B. aus der Verarbeitung
von Kohle, Holz und Torf und dergl. Unter diesen werden insbesondere die Destillationsrückstände
aus der Aufbereitung des Erdöls (schwere und"überschwere" Heizöle) als solche oder
als Verschnitt mit relativ geringen Mengen der oben und/oder nachfolgend genannten
Stoffe bevorzugt.
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Als mineralölähnliche Stoffe und mineralölähnliche Stoffgemische sind
solche Stoffe zu verstehen, die im Hinblick auf ihr physikalisches und chemisches
Verhalten, insbesondere jedoch im Hinblick auf ihren Heizwert, den Mineralölen ähnlich
sind, ohne daß die unmittelbar unter den Begriff "Mineralöle" fallen. Dabei handelt
es sich insbesondere um Verbindungen mit dem Grundgerüst der Mineralöle, welche
sich jedoch von den Mineralölen durch funktionelle Gruppen unterscheiden. Insbesondere
zählen dazu hochviskose makromolekulare Stoffe aus der Kunststoffindustrie, ggf.
von harziger oder wachsartiger Beschaffenheit, dementsprechende Destillationsrückstände
sowie Fette und Wachse. Bituminöse Stoffe zählen ebenfalls hierzu. Sie werden mit
besonderem Vorteil eingesetzt. Unter bituminösen Stoffen versteht man Stoffe, die
Bitumen, Teer und/oder Pech in irgendeinem Prozentsatz enthalten. Pech stellt im
allgemeinen einen Rückstand
dar, der bei der Destillation organischer
Materie (Naturstoffe) oder von Steinkohlenteer zurückbleibt. Teer ist eine Flüssigkeit
bis halbfestes, tiefscharzes oder braunes Produkt, das bei der trockenen Destillation
von Steinkohle, Braunkohle, Holz, Torf und anderen fossilen Brennstoffen entsteht.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden pulverförmigen
Zubereitungen werden die obengenannten brennbaren Stoffe durch inniges Mischen in
Calciumoxid homogen vorverteilt. Anschließend setzt man das mit diesen Stoffen beladene
Calciumoxid mit der stöchiometrischen Menge Wasser zum Calciumhydroxid um.
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Die Ausführungsfornendieses Verfahrens, das auf dem Prinzip der Vorverteilung
durch chemische Reaktion (Dispergierende Reaktion) beruht, sind in den folgenden
Druckschriften ausführlich beschrieben: ZEMENT-KALK-GIPS, 254 - 357 (1972), Zeitschrift
für Naturforschung 33b, 632 - 635 (1978) und DE-OS 2 533 789.
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Bezüglich der technischen Realisierung dieses Verfahrens hat es sich
gezeigt, daß aufgrund der hohen Viskosität der zu verteilenden Mineralöle und/oder
mineralölähnlichen Stoffe oder Stoffgemische mit Vorteil ein Kneter für den mechanischen
Mischvorgang eingesetzt wird, d.h.
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für die Vorverteilung der Mineralöle und der mineralölähnlichen Stoffe.
Der chemische Begriff der "Vorverteilund" wird ebenfalls in den obengenannten Druckschriften
ausführlich erörtert.
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Für den Fall, daß die Mineralöle und/oder mineralölähnlichen Stoffe
oder Stoffgemische bei höherer Temperatur, d.h. mit niedrigerer Viskosität, anfallen,
läßt sich die Vorverteilung statt mit einem Kneter mit Vorteil auch mit einem schnellaufenden
Mischer durchführen. In
diesem Falle kann das für die Hydratation
benötigte Wasser synchron zugegeben werden, da aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeit
des Mischers (z.B. über 1500 U/min) die Vorverteilung der genannten zu dispergierenden
Stoffe abgeschlossen ist, bevor die Hydratation eingesetzt hat. Hierzu sei insbesondere
auf die DE-OS 2 533 789 verwiesen.
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Wie bereits erwähnt, lassen sich auch bei Raumtemperatur feste, im
Calciumoxid zu verteilende Stoffe der vorgenannten Art verwenden, indem man sie
in erwärmtem Zustand, d.h. in mehr oder weniger viskosem Zustand, nach der angegebenen
Verfahrenslehre in pulverförmige Zubereitungen überführt.
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Grundsätzlich spielt das Mischungsverhältnis zwischen Calciumoxid
bzw. Calciumhydroxid und den Mineralölen und/oder minerlaölähnlichen Stoffen oder
Stoffgemischen nur insoweit eine Rolle, als gewährleistet sein muß, daß die Zubereitung
tatsächlich pulverförmig ist, um den Anforderungen, die bei der Verwendung des beschriebenen
Brennstoffs in Staubfeuerungsanlagen gestellt werden, zu genügen. In der Regel wird
die pulverförmige Zubereitung 30 bis 80 Gew.-% der brennbaren Mineralöle und/oder
mineralölähnlichen Stoffe oder Stoffgemische enthalten.
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Im Regelfall wird der Bereich von 40 bis 70 Gew.-t bevorzugt. Der
insbesondere im Grenzbereich von 30 bis 40 Gew.-% in Bezug auf Mineralöl und/oder
mineralölähnliche Stoffe oder Stoffgemische vorhandene relativ hohe Anteil an Calciumhydroxid
ist unter dem folgenden Gesichtspunkt nicht als Nachteil zu werten. Durch die Verbesserung
des Wärmeüberganges in Gegenwart anorganischer, feindisperser Bestandteile wird
eine bessere Nutzung der Verbrennungsenergie erzielt. Zudem läßt sich durch einfaches
Zumischen konventioneller fester Brennstoffe in Staubform, in der Regel und vorzugsweise
in feingemahlenem Zustand, ein der Staubfeuerungsanlage
angepaßtes,
optimales Brenngut herstellen. Außerdem werden die Lagerungs- und Transportprobleme,
die aufgrund der hohen Viskosität der erfindungsgemäß eingesetzten Mineralöle und
dergl. auftreten, wie beim äuBerst nachteiligen Erstarren in Vorratsbehältern, vollständig
behoben.
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Der Anfall einer relativ großen Menge an anorganischen Verbrennungsrückständen
im Falle nicht-verschnittener Brennstoffe wird dadurch überkompensiert, daß neben
der Nutzung dieser Stoffe zur Verbesserung des Wärmeüberganges auch seine eigene
Weiterverwendung möglich ist, z.B. für Düngezwecke. Selbst die Handhabung der pulverförmigen
Zubereitungen bei Lagerung, Transport und Eingabe in den Verbrennungsraum läßt sich
noch wesentlich beeinflussen. So kann man beispielsweise Material, das zur Agglomeration
neigt, dadurch in einen fließfähigen Staub überführen, daß man bei der Herstellung
der pulverförmigen Zubereitung mehr oder weniger geringe Mengen an Hilfsstoffen
zusetzt. Als Hilfsstoffe kommen hierbei vorzugsweise Antibackmittel in Frage, die
vorzugsweise aus einem einen Antibackeffekt hervorrufenden Hydrophobierungsmittel
bestehen bzw. ein solches Hydrophobierungsmittel enthalten.Besonders hervorzuheben
sind in diesem Zusammenhang langkettige Fettsäuren,langkettige Amine, Silikone und
dergl. Auch die Zugabe relativ kleiner Mengen leichtflüchtiger Lösungsmittel, wie
insbesondere Chloroform und Methylenchlorid, die in der exothermen Hydratationsreaktion
wieder verdampfen, führt dazu, daß dem Reaktionsgut ein besseres Fließverhalten
aufgrund der Tatsache verliehen wird, daß im Herstellungsprozeß die Agglomeration
verhindert wird.
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Die erfindungsgemäß verwendeten pulverförmigen Zubereitungen können
in Staubfeuerungsanlagen beliebiger Art für sich oder in Kombination mit anderem
Brenngut ein-
gesetzt werden. Es kann sich hierbei sowohl um stationäre
Anlagen, wie insbesondere Kraftwerke, als auch um mobile Anlagen handeln. naturgemäß
handelt es sich bei den mobilen Anlagen um Antriebe von Großfahrzeugen, die die
nötige Kapazität für die pulverförmige Zubereitung wie auch für den anfallenden
Verbrennungsrückstand besitzen, z.B. um die Anlagen zum Antrieb von Großraumschiffen.
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Das nachfolgende Beispiel soll die Erfindung noch näher erläutern.
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Beispiel 56 Gewichtsteile handelsüblicher Weißfeinkalk (Weichbranntkalk)
und 80 Gewichtsteile schweres Heizöl, dem 1 Gewichtsteil Stearinsäure zudosiert
wurde, werden in einem Kneter intensiv gemischt, wodurch eine gleichförmige Vorverteilung
des schweren Heizöls im Weißfeinkalk erfolgt. Zu dem pastösen Mischprodukt gibt
man 20 Gewichtsteile Wasser, welches ebenfalls homogen eingeknetet wird. Nach einigen
Minuten setzt die dispergierende Hydratationsreaktion ein, in deren Verlauf die
pastöse Masse in ein staubtrockenes, fließfähiges Pulver umgewandelt wird. Diese
Zubereitung läßt sich als solche in einer Staubfeuerungsanlage als Brennstoff verwenden;
man kann sie jedoch mit Vorteil auch Steinkohlenstaub zugeben, z.B. im Verhältnis
3 Gewichtsteile Kohlestaub/ 1 Gewichtsteil Zubereitung, und das Gemisch als Brennstoff
einsetzen. Die beschriebene dispergierende Reaktion läßt sich chargenweise wie auch
kontinuierlich führen.