DE3332053A1

DE3332053A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines brikettiergutes fuer die heissbrikettierung

Info

Publication number: DE3332053A1
Application number: DE19833332053
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Carl Still & Co Kg 4350 Recklinghausen GmbH; Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Thyssen Still Otto Anlagentechnik GmbH
Priority date: 1983-09-06
Filing date: 1983-09-06
Publication date: 1985-03-21
Also published as: GB2157312A; ES535664A0; EP0155318B1; ZA847025B; GB2157312B; WO1985001061A1; AU3504384A; JPS61500070A; US4601728A; ES8504908A1; DE3332053C2; AU562571B2; JPH0631361B2; GB8511229D0; EP0155318A1; BR8407057A; CA1231668A; IN162692B

Description

Patentanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Brikettiergutes für die Heißbrikettierung

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Brikettiergutes für die Heißbrikettierung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruches 7.

Bekannt ist ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines Brikettiergutes insbesondere aus den DE-PS 15 72 710 und 16 71 377. Die in diesen beiden Patentschriften beschriebenen Verfahren beziehen sich insbesondere auf Maßnahmen zur Erreichung eines bestimmten Maßes der Urteerausbeute des Brikettiergutes zum Zeitpunkt der Verformung. Die Urteerausbeute soll dabei gemäß der DE-PS 15 71 710 bei einem Betrag von 0,2 bis 0,8 % liegen und gemäß der DE-PS 16 71 377 zwischen 0,07 und 0,2 % liegen. Man hat es sich dabei vor allem zur Aufgabe gesetzt, die maximal mögliche Entteerung des Brikettiergutes zu erreichen. Als wichtige Verfahrensmerkmale werden dabei bereits Mischtemperaturen mit 450 ⁰C

bis 530 ⁰C und eine Verweilzeit des Brikettiergutes von 1 bis 15 Minuten genannt. Es hat sich dabei gezeigt, daß nicht immer ein gleichmäßig durchmischtes Brikettiergut zur Brikettierung gelangt, und insbesondere ist der Entgasungs- und Entteerungsgehalt nicht immer gleichbleibend. Das wirkt sich bei Brikettierpressen mit einer Walzenbrei te von mehr als 400 mm bereits als nachteilig aus, so daß insgesamt die Durchsatzleistung auf weniger als ca. 7 t/h begrenzt war.

Aufgabe der Erfindung ist es also, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, mit dem' ein Brikettiergut möglichst gleichmäßiger Konsistenz für die Heißbrikettierung hergestellt wird, wobei dieses Brikettiergut auch bei Walzenbreiten von mehr als 400 mm gleichmäßig auf die Walzenbreite verteilt wird, es immer zu Briketts einheitlicher Konsistenz und Festigkeit kommt und auch sehr hohe Durchsatzleistungen von mehr als 7 t/h bis hin zu etwa 70 t/h erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Die Verfahrensvorschläge nach den Ansprüchen 2 bis 6 sind zweckmäßige Ergänzungen dazu. In den Ansprüchen 7 bis 11 sind darüber hinaus besonders günstige Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens beansprucht.

Es hat sich erfindungsgemäß gezeigt, daß es insbesondere auf den zeitlichen Ablauf bei der Herstellung des Brikettiergutes für die Heißbrikettierung innerhalb der verschiedenen Zonen ankommt. Zunächst ist es erforderlich, daß die Einzel komponenten mit den verschiedenen Temperaturen sehr schnell und sehr wirksam miteinander vermischt werden und daß sie im gesamten Wanderbettreaktor ausreichend Zeit zur Pyrolyse besitzen.

Dabei sollte das Brikettiergut im Wanderbettreaktor eine bestimm-

te Zeit verweilen, da einerseits eine ausreichende Pyrolyse und Entgasung stattfinden muß - denn ungenügend entgastes, speziell entteertes Brikettiergut neigt dazu, nach dem Verpressen wieder zu zerplatzen -, andererseits besteht bei zu stark entgastem Produkt die Gefahr, daß die Fettkohle ihre Bindefähigkeit verliert und das Produkt versandet und damit zu extrem hohem Abrieb neigt. Schließlich sollte erfindungsgemäß das Brikettiergut in einer bestimmten Zeit mit bestimmten Maßnahmen gleichmäßig auf die gesamte Brikettierwalzenbreite verteilt werden.

Erfindungsgemäß soll das Brikettiergut in dem Wanderbettreaktor in ständiger Misch- und Knetbewegung gehalten werden, indem es zunächst in einer überwiegend parallel zu den Walzenachsen rotierenden Misch- und Knetbewegung gehalten wird und dabei mit einer mittleren Geschwindigkeit von weniger als 3 cm/s durch die Schwerkraft nach unten sinkt und zum Ende in einer nahezu senkrecht dazu verlaufenden Rotationsbewegung auf die gesamte Walzenbreite gleichmäßig verteilt wird. Insbesondere durch das Wechselspiel der Misch- und Knetbewegung in waagerechter Richtung mit der anschließenden, um 90° gedrehten Rotationsbewegung wird eine sehr gleichmäßige Konsistenz des Brikettiergutes über der gesamten Walzenbreite erreicht, so daß auch Doppelwalzenpressen mit Walzenbreiten von weit mehr als 400 mm und sehr hohen Durchsatzleistungen gleichmäßig beaufschlagt werden können.

Es hat sich erfindungsgemäß als zweckmäßig erwiesen, die Misch- und Knetbewegung durch mindestens ein Rührwerk zu erzeugen, dessen Rührarme eine mittlere Umfangsgeschwindigkeit von 1 bis 4 m/s haben und daß gleichzeitig die unteren, um eine nahezu waagerechte Achse rotierenden Rühr- und Verteilerarme eine Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 bis 2,5 m/s haben. Von Vorteil ist es in diesem Zusammenhang auch, wenn das Verhältnis der Verweilzeiten für die parallel zu den Walzenachsen ausgeführte Misch- und Knetbewegung

gegenüber der um 90° dazu gedrehten Bewegung mindestens 4 : 1 beträgt. Neben der Zusammensetzung der Einsatzkomponenten in den Wanderbettreaktor sind die Drehbewegungen und das Verhältnis der Geschwindigkeit des Brikettiergutes in dem Wanderbettreaktor von entscheidender Bedeutung. Wenn man sich innerhalb der erfindungsgemäß angegebenen Grenzen bewegt, ist gewährleistet, daß in jedem Fall nach Verlassen des Wanderbettreaktors ein brikettierfähiges Gemisch der Doppelwalzenpresse zugeleitet wird.

Erfindungsgemäß hat es sich weiterhin als günstig erwiesen, bei einer Preßleistung von mehr als 12 t/h die Gesamtverweilzeit im Wanderbettreaktor unter 8 Minuten zu halten. Bei den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Geschwindigkeiten ist auch bei derartigen Pressenleistung einerseits eine ausreichende Entgasung gewährleistet und andererseits kommt es zu keinerlei Verstopfungen im Wanderbettreaktor.

Nach Anspruch 6 soll schließlich das Brikettiergut in einem gegen die Atmosphäre der Pressenkammer abgesicherten Raum vorverdichtet werden und gleichmäßig auf die gesamte Walzenbreite verteilt werden. Im Aufgabebereich des Brikettiergutes auf die Doppelwalzenpresse wird ein Eindringen von Luft und damit das Entstehen eines explosionsfähigen Gemisches verhindert. Am Austritt aus der Doppelwalzenpresse fallen die Briketts in einenoffenen Raum, so daß eine einfache überwachung der Presse möglich ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich insbesondere ein Wartderbettreaktor gemäß Oberbegriff des Anspruches 7 bewährt, bei dem die waagerecht rotierenden Rührarme im oberen Bereich etwa die 1,5- bis 5-fache, vorzugsweise die 1,5- bis 3-fache, Länge gegenüber den Rührarmen im unteren Bereich haben. Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird bei gleicher Winkelgeschwindigkeit im oberen und unteren Bereich eine unterschiedliche mittlere Ge-

schwindigkeit des Brikettiergutes erreicht. Zur Vermischung der Einsatzkomponenten ist dabei im oberen Bereich eine sehr viel höhere Umfangsgeschwindigkeit vorhanden. Mit dieser Angabe der Länge der Rührarme im oberen und unteren Bereich der Pyrolysezone sind auch die Merkmale des Anspruches 5 bezüglich des Außendurchmessers des Wanderbettreaktors verbunden. Durch den erheblich größeren Durchmesser des Wanderbettreaktors im oberen Bereich ist auch eine erheblich größere Austrittsfläche für das nach oben austretende Entgasungsgas vorhanden, so daß die Austrittsgeschwindigkeit dieses Gases relativ gering gehalten werden kann. Dadurch ist gewährleistet, daß nur sehr geringe Mengen an Feinstaubpartikeln von dem Entgasungsgas mitgerissen werden.

Zur Verteilung des Brikettiergutes in der Verteilerzone auf die gesamte Breite der Walzen sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 9 vorgesehen. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Anzahl und Form der Verteilerstege, die in Drehrichtung in der Mitte, d. h. bei halber Länge des Verteilerkorbes, voreilen und zu ihren Enden hin nach hinten abgebogen sind oder abgewinkelt sind. Durch die von dem Verteilerkorb in Laufrichtung rückwärts abgewinkelten Verteilerstege entsteht eine Kraftkomponente, mit deren Hilfe genügend Material zu den Außenseiten hin transportiert wird. Außerdem wird dadurch erreicht, daß nochmals eine Vermischung des in der Mitte am übergang zur Verteilerzone ankommenden Brikettiergutes mit dem an den Außenrändern unten austretenden Brikettiergut erfolgt. Auf diese Weise wird eine eventuelle noch nicht gleichmäßige Zusammensetzung des Brikettiergutes aufgrund der unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten über den Radius verteilt mit einfachen Mitteln ausgeglichen.

In den Ansprüchen 10 und 11 sind schließlich noch zweckmäßige Ausführungsformen für den Querschnitt am übergang zur Verteilerzone angegeben.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren 1 bis 4 beispielsweise näher erläutert.

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung des Wanderbettreaktors mit oberem und unteren Bereich der Pyrolysezone und der Verteilzone sowie den beiden Walzenpressen.

Figur 2 und

Figur 3 zeigen im Querschnitt und Längsschnitt die Verteilerzone mit dem Verteilkorb und den darunter angeordneten Regelklappen.

Figur 4 ist eine Draufsicht auf die Verteilzone, wobei das Gehäuse geöffnet ist und der Verteilerkorb mit den am Ende abgewinkelten Verteilerstegen zu sehen ist.

Bezugszeichenliste

(1a) Festwalze der Doppel walzenpresse (1b) Loswalze der Doppel walzenpresse

(2) oberer, erweiterter Bereich der Misch- und Knetzone des Wanderbettreaktors

(3) Rührarme

(4) unterer Bereich der Misch- und Knetzone des Wanderbettreaktors

(5) Verteilerzone des Wanderbettreaktors

(6) Verteilerkorb

(7) Verteilerstege

(8) Drehrichtung von (6)

(9) nach hinten abgewinkelte Enden von (7)

(10) Auslaßöffnung aus (5)

(11) Verschlußklappen an den Enden der Walzen

(12) Regelklappe

(13) Drehachse von (12)

(14) Befestigung von (11)

(15) Antrieb für die Rührarme

(16) senkrechte Achse für die Rührarme

(17) untere Lagerung von (16)

(18) untere Lagerung von (16)

(19) Einlaßöffnung für die Mischkomponenten

(20) Austrittsöffnungen für das Entgasungsgas

(21) Matrizen am Umfang der Brikettierwalzen (1a, Ib)

(22) Antriebsachse des Verteilerkorbes

(23) feststehende Arme

(24) feststehende Arme

(25) feststehende Arme

In der schematischen Zusammenstellung der Figur 1 ist der Wanderbettreaktor mit dem oberen und unteren Bereich (2, 4) und der unten direkt daran anschließenden Verteilerzone (5) sowie den beiden Doppel walzenpressen (1a_s 1b) dargestellt, über (19) werden die Mischkomponenten in den Wanderbettreaktor gegeben. Am Umfang der senkrechten Drehachse (16), deren Antrieb (15) oberhalb des Wanderbettreaktors angeordnet ist_s sind die waagerechten Rührarme (3) gleichmäßig in verschiedenen Höhen befestigt. Im oberen Deckel des Wanderbettreaktors sind ein oder mehrere Austrittsöffnungen (20) für das Entgasungsgas angeordnet. Die senkrechte Rührachse (16) ist unten in den Lagern (17) und (18), die sich innen an den Wandungen des Wanderreaktors abstützen, geführt. Aus der Misch- und Knetzone gelangt das Brikettiergut direkt in die Verteilerzone (5), in der ein Verteilerkorb (6) sich um eine waagerechte Drehachse (22) dreht. Der Verteilerkorb (6) ist am Umfang mit einer Reihe von Verteilerstegen (7) ausgerüstet, mit deren Hilfe das Brikettiergut in die seitliche untere Austrittsöffnung (10) gedrückt wird und auf die Länge der Walzen gleichmäßig verteilt

wird. Wie aus der Figur 4, insbesondere in der Draufsicht, ersichtlich ist, sind die Verteilerstege (5) in der Mitte geknickt und an den Enden in Drehrichtung des Verteilerkorbes (6) nach hinten abgewinkelt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß auch ein Austausch des Brikettiergutes in axialer Richtung des Verteilerkorbes erfolgt. In der Figur 4 sind ebenfalls die beiden Walzen in der Drausicht angeordnet. Sie bestehen einerseits aus einer Festwalze (1a) und einer in radialer Richtung verschiebbaren Loswalze (1b), die mit bestimmter einstellbarer Anpreßkraft gegen die Festwalze gedrückt wird. Auf dem Umfang der Walzen sind die Matrizen (21) für die Briketts angeordnet. In den Figuren 2 und 3 ist die Verteilerzone (5) noch einmal für sich dargestellt, wobei man insbesondere die Lagerung des Verteilerkorbes und die Verbindung der Verteilerstege mit der zentralen Antriebsachse erkennen kann. Unterhalb des Verteilerkorbes wird die Menge des Brikettiergutes mit Hilfe der Reglerklappe (12), die um ie Drehachse (13) sich dreht, eingestellt. An den Enden der Walzen befinden sich Verschlußklappen (11), die bei (14) befestigt sind.

Mit (23),

(24) und (25) sind die von der Außenwand des Wanderbettreaktors in radialer Richtung nach innen gerichteten feststehenden Arme bezeichnet. Sie können entweder gleichmäßig verteilt am Umfang des Wanderbettreaktors oder auch nur an einer Seite, wie in Figur 1 dargestellt, angeordnet sein.

Claims

Patentanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bri kettiergute-s für die Heißbrikettierung

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Brikettiergutes für die Heißbrikettierung durch pyrolytische Zersetzung backender Steinkohlen im Gemisch mit dem zwei- bis fünffachen Volumen feinkörniger, thermisch weitgehend stabiler Stoffe, wie Anthrazit, Magerkohle, Petrolkoks, Koksgrus, Sand, Metallerze, Phosphate, feinkörnige Metalloxide etc., die unter 650 ^QC nicht backen und nicht oder nur unerheblich erweichen bei einer Temperatur zwischen ca. 450 bis 530 ⁰C, die durch Vermischen der vorgetrockneten und /oder höchstens bis zur Temperatur der beginnenden Erweichung vorerhitzten, backenden Kohle mit den thermisch weitgehend stabilen Stoffen entsprechend höherer Ausgangstemperatur eingestellt wird, wobei die in den DE-PS 15 71 710 und DE-PS 16 71 377 beschriebenen Verfahren angewendet werden können, einer Verteilung des Brikettiergutes über die Breite einer Doppelwalzenpresse und der anschließenden Verformung, dadurch gekennzeichnet, daß das Brikettiergut, das

sich durch die pyrolytische Zersetzung des backenden Steinkohlenanteils bildet, in einem Wanderbettreaktor in ständiger Misch- und Knetbewegung gehalten wird, und zwar zunächst in einer überwiegend parallel zu den Walzenachsen rotierenden Misch- und Knetbewegung, und daß es dabei mit einer mittleren Geschwindigkeit von weniger als 3 cm/s durch die Schwerkraft nach unten sinkt und zum Ende in einer nahezu senkrecht dazu verlaufenden Rotationsbewegung auf die gesamte Walzenbreite gleichmäßig verteilt wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines Brikettiergutes für die Heißbrikettierung durch pyrolytische Zersetzung in einem Wanderbettreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwiegend parallel zu den Walzenachsen rotierende Misch- und Knetbewegung durch mindestens ein Rührwerk erzeugt wird, dessen Rührarme eine mittlere Umfangsgeschwindigkeit von 1 bis 4 m/s haben und daß die unteren, um eine nahezu waagerechte Achse rotierenden Rühr- und Verteilerarme eine Umfangsgeschwindigkeit von 0,5 bis 2,5 m/s haben.
3. Verfahren zur Herstellung eines Brikettiergutes für die Heißbrikettierung durch pyrolytische Zersetzung in einem Wanderbettreaktor n-ach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die überwiegend parallel zu den Walzenachsen ausgeführte Misch- und Knetbewegung dadurch verstärkt wird, daß das Brikettiergut zwischen den parallel zu den Walzenachsen rotierenden Rühr- und Verteilerarmen durch am Umfang des Wanderbettreaktors in Radial richtung nach innen gerichtete feststehende Arme gehalten wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines Brikettiergutes für die Heißbri ketti erung durch pyrolytische Zersetzung irr einem Wanderbettreaktor n-ach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die überwiegend parallel zu den Walzenachsen ausgeführte Misch- und Knetbewegung mindestens 4/5 der gesamten Verweilzeit im Wanderbettreaktor beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung eines Brikettiergutes für die Heißbrikettierung durch pyrolytische Zersetzung in einem Wanderbettreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Pressenleistung von mehr als 12 t/h die Gesamtverweilzeit im Wanderbettreaktor weniger als 8 Minuten beträgt.
6. Verfahren zur Herstellung eines Brikettiergutes für die Heißbrikettierung durch pyrolytische Zersetzung in einem Wanderbettreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,, daß aus dem Wanderbettreaktor das Brikettiergut unten in einen gegen die Atmosphäre der Pressenkammer abgesicherten Raum gedrückt wird, dessen Längsseiten, die aus einem Stück der Mantelfläche einer Festwalze und der dieser Festwalze zugewandten Seite einer schwenkbaren Regelklappe bestehen, einen Spalt bilden, aus dem das fertige teilentgaste und vorverdichtete Brikettierg.ut in nahezu gleichmäßiger Verteilung über die gesamte Walzenbreite dem Brikettierspalt zugeführt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen mit einem Wanderbettreaktor, der aus einem Behälter besteht, in dem ein oder mehrere Rührwerke mit senkrechter Drehachse und waagerechten Rührarmen angeordnet sind und dessen Verteilerzone unten aus einem zylinderförmigen Verteilerkorb mit waagerechter zentraler Achse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerecht rotierenden Rührarme (3) im oberen Bereich (2) etwa die 1,5- bis 5-fache, vorzugsweise 1,5- bis 3-fache, Länge gegenüber den Rührarmen im unteren Bereich (4) haben.

■i 4---
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Wanderbettreaktors (1) im oberen Bereich (2) etwa 1,5— bis 5-mal, vorzugsweise 1,5- bis 3-mal, so groß ist wie im unteren Bereich (4) und im Übergangsbereich sich trichterförmig verengt.
9. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Verteilerkorb (6) an seinem Umfang gleichmäßig verteilt mindestens 3, vorzugsweise 6 bis 8, in axialer Richtung verlaufende Verteilerstege (7) besitzt, die in Drehrichtung (8) kreisbogenförmig in der Mitte voreilend und/oder mit einem oder mehreren Winkeln zu den Enden (9) nach hinten abgebogen sind.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Querschnitt des Wanderbettreaktors am Übergang zur Verteilerzone rund oder oval ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des runden Querschnittes bzw. die Länge des ovalen Querschnittes in etwa der Brikettierwalzenbreite entspricht.