DE2942638C2

DE2942638C2 - Verwendung eines aus hochviskosen Ölen o.ä. und hydrotisiertem Calciumoxid bestehenden Pulvers als Brennstoff für Staubfeuerungsanlagen

Info

Publication number: DE2942638C2
Application number: DE19792942638
Authority: DE
Inventors: Friedrich Prof. Dipl.-Chem. Dr. 3067 Lindhorst Bölsing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-22
Filing date: 1979-10-22
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE2942638A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer mit κ hochviskosen Mineralölen und/oder hochviskosen oder festen mineralölähnlichen Stoffen oder Stoffgemischen beladenen nulverförmigen Zubereitung als Brennstoff für Staubfeuerungsanlagen.

Der Gedanke, kohlenwasserstoffhaltige Materialien, Jo insbesondere in Form von Abfallstoffen, der Verbrennung zuzuführen, ist nicht neu. So wird in der DE-OS 14 71 600 vorgeschlagen, die bei der Raffination von Kohlenwasserstoffen mit Schwefelsäure anfallenden sauren, harzartigen Rückstände, sogenannte Säurehar- J5 ze, dadurch in brennbare Stoffe umzuwandeln, daß man die freie Säure neutralisiert, z. B. mit Kalk, und die alkalisierten Rückstände mit aufsaugenden Stoffen, z. B. Sägemehl oder Torf, soweit verfestigt, daß stückige Aggregate entstehen. w

Stückige Aggregate sind jedoch in Staubfeuerungsanlagen nicht zu nutzen; ferner entwickeln derartig hergestellte Mischungen im Verbrennungsprozeß große Mengen an Schwefeldioxid. Dies bedeutet eine schwere Belastung für die Umwelt

Nach der FR-PS 859 043 wird entsprechend verfahren, mit dem Unterschied, daß keine aufsaugenden Stoffe zugesetzt werden, sondern brennbare Stoffe anderen Ursprungs. Die Nachteile sind in beiden Fällen gleich. Hervorzuheben ist auch, daß in diesen Neutrali· so sationsreakliotieti Zubereitungen entstehen, die übet aus inhomogen sind.

Nach der AT-PS 78 563 erhält man Brennstoffe in Form harter, steinartiger Massen durch Mischen von Ölgoudron, Petrolpech oder Erdwachs und Kalk. Harte, steinartige Massen sind nicht zur Verwendung in Staubfeuerungsanlagen geeignet.

Nach der DE-OS 25 33 789 ist es bekannt, homogene pulverförmige Zubereitungen aus Calciumhydroxid und Mineralölen herzustellen mit Hilfe dispergierender Reaktion unter Verwendung von Calciumoxid als Dispersionsmittel und der stöchiomctrischen Wassermenge. Eine mit Altölen so hergestellte pulverförmige Zubereitung ist geeignet zum Aufbau von Tragschichten oder als bituminierter Füller. Man kann auch Stoffe wie ⁶> llcntnnit oder Torfmehl bei der Dispergierung von Klärschlamm mitverteilen, i'm so Bodenverbesserungsmittel oder Stoffe mit düngenden Eigenschaften herzustellen.

Dieses Verfahren wird beschrieben in »ZEMENT KALK - GIPS«, S, 254-257 (1972), Im einzelnen wird die Anwendung des Verfahrens besprochen in den Sektoren Bodenstabilisierung, Düngemittel, Baustoffe, Umwelt- und Pflanzenschutz,

Auch die Verwendung hochviskoser Mineralöle und/oder hochviskoser oder fester mineralölähnlicher Stoffe oder Stoffgemische an sich, d. h. ohne weitere Aufbereitung, als Brennstoff ist mit Nachteilen verknüpft 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. Bei der Lagerung und beim Transport können die genannten Stoffe aufgrund ihrer hohen Viskosität und sonstigen physikalischen und chemischen Eigenschaften zu Festkörpern erstarren (Stockung, Verharzung, Sedimentation usw.). Die Ha^isabung im Brennprozeß erfordert spezielle Einrichtungen, die eine ordnungsgemäße Einspeisung und ein ordnungsgemäßes Verdüsen gewährleisten. Der Schwerpunkt in bezug auf die Nachteile ist jedoch in den beiden ersten Fäiien, 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.

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.

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 Stoffgtsrtische homogen vorverteilt wurden.

Venn im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Wort »hochvisk js« 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 mineralölähnlichen Stoffe oder Stoffgemische in Betracht, die bei Raumtemperatur fest sind, aber bei höheren 1 emperaturen »hochviskos«. Diese erst bei erhöhter Temperatur hochviskosen Stoffe werden dnnn entsprechend der Erfindung in der dispcrgicrenden Hydratationsreaktion dispcrgicrt.

Für die Zwecke der Erfindung η erden als hochviskose Mineralöle insbesondere die folgenden Stoffe verwendet: Schwere und sogenannte »überschwere« Heizöle und ganz allgemein die Dcstillationsrückstände aus der pelrochcmischen Industrie. Ferner die den

genannten Stoffen entsprechenden Stoffe anderer Herkunft, z. ß. 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

Als mineralölähnliche Stoffe und mineralölähnliche Stoffgemische sind solche Stoffe zu verstehen, die im ι ο 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 is mit dem Grundgerüst der Mineralöle, welche sich jedoch von den Mineralölen durch funktioneile Gruppen unterscheiden. Insbesondere zählen dazu hochviskose makromolekulare Stoffe aus der Kunststoffindustrie, ggf. von harziger oder wachsartiger Beschaffenheit dementsprecbeade Destillationsrückstände sowie Fette und Wachse. Bituminöse Stoffe zä'nien 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, tiefschwarzes oder braunes Produkt, das bei der trockenen jo Destillation von Steinkohle, Braunkohle, Holz, Torf und anderen fossilen Brennstoffen entsteht

Zur Herstellung der erfindmigsgemtB einzusetzenden pulverförmigen Zubereitungen werden die obengenannten brennbaren Stoffe durch innir?s Mischen in a Calciumoxid homogen vorverteilt Anschließend setzt man das mit diesen Stoffen beladene Calciumoxid mit der stöchiometrischen Menge Wasser zum Calciumhydroxid um.

Die Ausführungsformen dieses Verfahrens, das auf dem Prinzip der Vorverteilung durch chemische Reaktion (Dispergierende Reaktion) beruht, sind in den lolgenden Druckschriften ausführlich beschrieben: »ZEMENT - KALK - GIPS«, S. 254-357 (1972), »Zeitschrift für Naturforschung« Teil B, S. 632—635 (1978) und DE-OS 25 33 789.

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. für die Vorverteilung der Mineralöle und der mineralölähnlichen Stoffe. Der chemische Begriff der »Vorverteilung« wird ebenfalls in den obengenannten Druckschriften ausführlich erörtert.

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 Hydratalion eingesetzt hat. Hierzu sei insbesondere auf die DE-OS 25 3J 789

verwiesen.

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

Grundsätzlich spielt das Mischungsverhältnis zwischen Calciumoxid bzw. Calciumhydroxid und den Mineralölen und/oder mineralölähnlichen 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. Im Regelfall wird der Bereich von 40 bis 70Gew.-% bevorzugt Der insbesondere im Grenzbereich von 30 bis 40Gew.-% 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. Au3erdem werden die Lagerungsund Transportprobleme, die aufgrund der hohen Viskosität der erfindungsgemäß eingesetzten Mineralöle und dergl. auftreten, wie beim äußerst nachteiligen Erstarren in Vorrat'.behältern, vollständig behoben.

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 DUngezwecke. 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 Ali 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.

Die erfindungsgemäß verwendeten pulverförmigen Zubereitungen können in Staubfeuerungsanlagen beliebiger Art für sich oder in Kombination mit anderem Brenngut eingesetzt werden. Es kann sich hierbei sowohl um stationäre Anlagen, wie insbesondere Kraftwerke, als auch um mobile Anlaecn handeln.

Naturgemäß lronUeii 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.

Das nachfolgende Beispiel soll die Erfindung noch näher erläutern.

Beispiel

56 Gewichtsteile handelsüblicher Weißfeinkalk (Weichbranntkalk) und 80 Gewichtteile schweres Heizöl, dem 1 Gewichtsteil Stearinsäure zudosiert wurde, werden in einem Kneter intensiv gemischt, wodurch eine gleichförmige Vorverteilung des schweren Heizöls im Weißfeinkalk erfolgt. Zn dem pastösen Milchprodukt gibt man 20 Gewichtsteile Wasser, welches ebenfalls homogen eingeknetet wird. Nach einigen Minuten setzt die dispergierende Hydratationsreaktion ein, in deren Verlauf die pastös? 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 kuntinuierlich führen.

Claims

Patentansprüche;

1. Verwendung eines aus hochviskosen ölen o. ä, und hydratisiertem Calciumoxid bestehenden Pulvers als Brennstoff für Staubfeuerungsanlagen, das dadurch hergestellt worden ist, daß :n 40 bis 70% des Pulvers ausmachender Menge hochviskose Mineralöle und/oder hochviskose bzw. feste mineralölähnliche Stoffe bzw. Stoffgemische, wie Heizöl, Destillations- und sonstige Rückstände der Petro- und Kohlechemie, im Calciumoxid vor Beginn der Hydratation homogen vorverteilt worden sind, und dem beim Herstellen gegebenenfalls weitere Feststoffe und/oder gegebenenfalls Hydrophobierungsstoffe zugesetzt worden sind.

2. Verwendung des Pulvers nach Anspruch 1 zum genannten Zweck, wobei die dem Pulver weiter, gegebenenfalls erst nach der Hydratation zugesetzten Feststoffe Steinkohle, Braunkohle und/oder Holzstaub in feindisperser Form sind.