DE3332053C2

DE3332053C2 -

Info

Publication number: DE3332053C2
Application number: DE3332053A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Still Otto GmbH
Current assignee: Still Otto GmbH
Priority date: 1983-09-06
Filing date: 1983-09-06
Publication date: 1992-09-17
Also published as: BR8407057A; EP0155318B1; AU562571B2; ES535664A0; IN162692B; ES8504908A1; JPH0631361B2; GB8511229D0; EP0155318A1; AU3504384A; ZA847025B; CA1231668A; DE3332053A1; GB2157312B; WO1985001061A1; US4601728A; GB2157312A; JPS61500070A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein 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 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bekannt ist ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines Brikettiergutes aus der GB-A 11 68 283, die sich auf die Prio ritätsanmeldungen DE-A 15 71 710 und 16 71 377 stützt. Die in diesen beiden Schriften 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-A 15 71 710 bei einem Betrag von 0,2 bis 0,8% liegen und gemäß der DE-A 16 71 377 zwischen 0,07 und 0,2%. Man hat es sich dabei vor allem zur Aufgabe gesetzt, die maximal mögliche Entteerung des Brikettierguters zu erreichen. Als wichtigste Verfahrensmerkmale werden dabei bereits Mischtemperaturen mit 450°C bis 530°C 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 größerer Walzenbreite bereits als nachteilig aus.

Bei dem Verfahren nach der DE 26 40 787 B2 zur Herstellung von Hochofenkoks werden die Feststoffkomponenten in einen Behälter eingeschleust, in dem die Durchmischung und Entgasung stattfindet. Der Behälter enthält ein Rührwerk mit senkrecht stehender Achse und waagerechten Rührarmen. Nach Verlassen des Rührwerkes wird das Brikettiergut über einen Zuteiler nach Art eines Zellenrades, der sich um eine waagerechte Achse dreht, auf die Walzenpresse aufgegeben. Dieser Zuteiler ist dabei nicht näher beschrieben.

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 gleichmäßig auf die Walzenbreite von mehr als 400 mm 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 die Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Die Verfahrensvorschläge nach den Ansprüchen 2 bis 4 sind zweckmäßige Ergänzungen dazu. In den Ansprüchen 5 bis 7 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 Einzelkomponenten 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 bestimmte 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.

Durch das Wechselspiel der Misch- und Knetbewegung in waagerechter Richtung mit der anschließenden, um 90° gedrehten Ro tationsbewegung, bei der das Durchmischen und Kneten ebenfalls durch die feststehenden Arme verstärkt wird, wird eine sehr gleichmäßige Konsistenz des Brikettiergutes über der gesamten Walzenbreite erreicht. Dabei wird außerdem die frühzeitige Wiederverfestigung des Brikettiergutes verhindert, 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 Umfanggeschwindigkeit 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 Zusammen setzung der Einsatzkomponenten in dem 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 ohne Betriebsstörungen aufgrund von Verstopfungen in jedem Fall nach Verlassen des Wanderbettreaktors ein brikettierfähiges Gemisch der Doppelwalzenpresse zugeleitet wird.

Es hat sich 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 Pressenleistungen einerseits eine ausreichende Entgasung gewährleistet und andererseits kommt es zu keinerlei Verstopfungen im Wander bettreaktor.

Nach Anspruch 4 soll schließlich das Brikettiergut in einem gegen die Atmosphäre der Pressenkammer abgedichteten 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 einen offenen Raum, so daß eine einfache Überwachung der Presse möglich ist.

Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Wanderbettreaktor vorgesehen, 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 Verteiler mit waagerechter zentraler Drehachse besteht, wobei zur Erreichung einer intensiven Misch- und Knetbewegung in der Verteilerzone erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, daß an den Stirnwänden des Gehäuses der Verteilerzone feststehende Arme angebracht sind, die in axialer Richtung in den zylinderförmigen Verteilerkorb hineinragen.

Von besonderer Bedeutung zur Verteilung des Brikettiergutes in der Verteilerzone auf die gesamte Breite der Walzen 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 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. An den Stirnwänden des Gehäuses der Verteilerzone sind feststehende Arme angebracht, die in axialer Richtung in den zylinderförmigen Verteilerkorb hineinragen. Außerdem wird 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 eventuell noch nicht gleichmäßige Zusammensetzung des Brikettiergutes aufgrund der unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten über den Radius verteilt mit einfachen Mitteln ausgeglichen.

Der Teil des Wanderbettreaktors mit senkrechter Drehachse kann gemäß Anspruch 6 insbesondere aus einem oberen und einem unteren zylinderförmigen Bereich bestehen, wobei der Außendurchmesser im oberen Bereich etwa 1,5- bis 5mal, vorzugsweise 1,5- bis 3mal so groß ist wie im unteren Bereich und der Übergangsbereich zwischen dem oberen und unteren Bereich sich trichterförmig verengt und der untere Bereich des Wanderbettreaktors ohne Einschnürung in die Verteilerzone übergeht. Günstig ist es dabei, wenn die waagerecht rotierenden Rührarme im oberen Bereich etwa die 1,5- bis 5fache, vorzugsweise 1,5- bis 3fache Menge gegenüber den Rührarmen im unteren Bereich haben. Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird bei gleicher Winkelgeschwindigkeit im oberen und unteren Bereich eine unterschiedliche mittlere Geschwindigkeit des Brikettiergutes erreicht. Zur Vermischung der Einsatzkomponenten ist dabei im oberen Bereich eine sehr viel höhere Geschwindigkeit vorgesehen. 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.

In Anspruch 7 sind schließlich noch zweckmäßige Ausführungsformen für den Querschnitt am Übergang zur Verteilerzone angegeben.

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

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung des Wanderbettreaktors mit oberem und unterem Bereich der Pyrolysezone und der Verteilerzone sowie den beiden Walzenpressen.

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen im Querschnitt und Längsschnitt die Verteilerzone mit dem Verteilerkorb und den darunter angeordneten Regelklappen.

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

Bezugszeichenliste:

(1a) Festwalze der Doppelwalzenpresse
(1b) Loswalze der Doppelwalzenpresse
(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, 1b
(22) Antriebsachse des Verteilerkorbes
(23) feststehende Arme
(24) feststehende Arme
(25) feststehende Arme
(26) feststehende Arme

In der schematischen Zusammenstellung der Fig. 1 ist der Wanderbettreaktor mit dem oberen und unteren Bereich (2, 4) und der unten direkt daran anschließenden Verteilerzone (5) sowie den beiden Doppelwalzenpressen (1a, 1b) dargestellt. Über mindestens zwei Einlaßöffnungen (20) werden die Komponenten mit unterschiedlichen Temperaturen in den Wanderbettreaktor gegeben. Am Umfang der senkrechten Drehachse (16), deren Antrieb (15) oberhalb des Wanderbettreaktors angeordnet ist, sind die waagerechten Rührarme (3) gleichmäßig in verschiedenen Höhen befestigt. Im oberen Deckel des Wanderbettreaktors ist außerdem die Austrittsöffnung (19) für das Entgasungsgas angeordnet. Die senkrechte Rührachse (16) ist unten in den Lagern (17) und (18), die sich innen an den Wandungen des Wanderbettreaktors 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 und auf die Länge der Walzen gleichmäßig verteilt wird. Wie aus der Fig. 4, insbesondere in der Draufsicht, ersichtlich ist, sind die Verteilerstege (7) 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 Fig. 4 sind ebenfalls die beiden Walzen in der Draufsicht 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 Fig. 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 sich um die Drehachse (13) dreht, eingestellt. An den Enden der Walzen befinden sich Verschlußkappen (1), die bei (14) befestigt sind. Mit (23), (24) und (25) sind die von der Außenwand des Wanderbettreaktors in radialer Richtung und mit (26) die in axialer Richtung nach innen gerichteten feststehenden Arme bezeichnet. Sie können entweder gleichmäßig verteilt am Umfang des Wanderbettreaktors oder auch nur an einer Seite, wie in Fig. 1 dargestellt, angeordnet sein.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Brikettierguts 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, feinkörniger Metalloxide etc., die unter 650°C nicht backen und nicht oder nur unerheblich erweichen, bei einer Temperatur zwischen ca. 450 bis 530°C, 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 das Mischgut in einem durch Rührer bewegten Wanderbett pyrolytisch zersetzt und entteert und anschließend über die Breite einer Doppelwalzenpresse (1a/1b) verteilt wird, und das Brikettiergut, das sich in einem Wanderbett reaktor durch pyrolytische Zersetzung des backenden Stein kohlenanteils bildet, während seiner Bildung zunächst in einer überwiegend parallel zu den Walzenachsen (1a/1b) und zum Ende in einer nahezu senkrecht dazu rotierenden, durch rotierende (3, 7) und feststehende (23 bis 26) Arme bewirkten Misch- und Knetbewegung gehalten wird, bis das entteer te, fertige Brikettiergut unmittelbar aus der letzten Rotationsbewegung heraus von parallel zur Rotationsachse verlaufenden Stegen (7) in den Einzugsspalt der mehr als 400 mm breiten Walzenpresse gepreßt 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 (1a/1b) rotierende Misch- und Knetbewegung durch mindestens ein Rührwerk erzeugt wird, dessen Rührarme (3) eine mittlere Umfangsgeschwindigkeit von 1 bis 4 m/s haben und daß die unteren, um eine nahezu waagerechte Achse rotierenden Rühr- und Verteilerarme (7) eine Umfangs geschwindigkeit von 0,5 bis 2,5 m/s haben.

3. Verfahren zur Herstellung eines Brikettiergutes für die Heißbrikettierung durch pyrolytische Zersetzung in einem Wanderbettreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die überwiegend parallel zu den Walzenachsen (1a/1b) ausgeführte Misch- und Knetbewegung mindestens 4/5 der gesamten Verweilzeit im Wanderbettreaktor beträgt.

4. Verfahren zur Herstellung eines Brikettiergutes für die Heißbrikettierung durch pyrolytische Zersetzung in einem Wanderbettreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Verteilerzone (5) des Wanderbettreaktors das Brikettiergut unten in einen gegen die Atmosphäre der Pressenkammer abgedichteten Raum gedrückt wird, aus dem das teilentgaste und vorverdichtete Brikettiergut in nahezu gleichmäßiger Verteilung über die gesamte Walzenbreite dem Brikettierspalt zugeführt wird.

5. 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 (16) und waagerechten Rührarmen (3) angeordnet sind und dessen Verteilerzone (5) unten aus einem zylinderförmigen Verteilerkorb mit waagerechter zentraler Drehachse besteht und wobei an den Stirnwänden des Gehäuses der Verteilerzone (5) feststehende Arme (26) angebracht sind, die in axialer Richtung in den zylinderförmigen Verteilerkorb (6) hineinragen und 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.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Wanderbettreaktors mit senkrechter Drehachse (16) aus einem oberen (2) und einem unteren (4) zylinderförmigen Bereich besteht, wobei der Außendurchmesser im oberen Bereich (2) etwa 1,5- bis 5mal, vorzugsweise 1,5- bis 3mal, so groß ist wie im unteren Bereich (4) und der Übergangsbereich zwischen oberem (2) und unterem (4) Bereich sich trichterförmig verengt und daß der untere Bereich (2) des Wanderbettreaktors ohne Einschnürung in die Verteilerzone (5) übergeht.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Querschnitt des Wanderbettreaktors am Übergang zur Verteilerzone (5) rund oder oval ausgebildet ist und daß der Durchmesser des runden Querschnittes bzw. die Länge des ovalen Querschnittes in etwa der Brikettierwalzenbreite entspricht.