DE3727464A1 - Verfahren und anlage zur herstellung von brennstoff-briketts - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Her­ stellung von Brennstoff-Briketts, insbesondere für die Erzeugung von Heizwärme, wobei sandfeiner Koks, ggf. ein weiterer nichtbackender feinkörniger Kohlenstoffträger und ein bituminöses Bindemittel gemischt werden und die Mischung zu Vorformlingen geformt wird und wobei aus den Vorformlingen durch eine Wärmebehandlung die Brennstoff-Briketts gebildet werden. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine einfache Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens. - Die nichtbackenden feinkörnigen Kohlenstoffträger sind beispielsweise Anthrazit, können aber auch aus sogenannter Magerkohle bestehen. Die Körnung für alle feinkörnigen Bestandteile liegt, z.B. im Bereich 0,02 bis 1 mm. Es kann sich auch um Koksgrus handeln.

Bei dem bekannten gattungsgemäßen Verfahren (DE-PS 19 15 905) ist das bituminöse Bindemittel backende Kohle. Die Brikettierung erfolgt im Wege der Heißbrikettierung. Dabei entstehen, in der Terminologie der vorliegenden Patentanmeldung, Vorformlinge. Die Wärmebehandlung dieser Vorformlinge ist eine Temperung, die in besonderen, isolierten Bunkern erfolgt, und zwar durch die Eigenwärme, die die Vorformlinge aus der Heißbrikettierung mitbringen, oder durch zusätzliche Beheizung. Die fertigen Brennstoff-Briketts werden auf diese Weise gehärtet und zeich­ nen sich durch hohe Druckfestigkeit aus. Das Herstellungsverfahren ins­ gesamt ist jedoch aufwendig. Das gilt insbesondere dann, wenn zur Entgasung der Kohlenstoffträger zum Zwecke der Herstellung von umwelt­ freundlichen Brennstoff-Briketts eine thermische Vorbehandlung der Kohlenstoffträger vorgeschaltet wird (DE-PS 21 28 949). Einfacher ist die Herstellung von Bindemittel-Briketts, die bei niedrigen Temperaturen mit Teer oder ähnlichen bituminösen Bindemitteln in sogenannten Brikett­ pressen geformt werden. Die so hergestellten Briketts sind wenig umwelt­ freundlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Ver­ fahren so zu führen, daß unter Verzicht auf eine Heißbrikettierung auf einfache Weise umweltfreundliche Brennstoff-Briketts erzeugt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß mit von geschmol­ zener backender Kohle freien Vorformlingen gearbeitet wird, deren spezi­ fisches Gewicht durch Einstellung des Mischungsverhältnisses und der Verdichtung größer ist als das Schüttgewicht von sandfeinem Koks, und daß diese Vorformlinge zum Zwecke der Wärmebehandlung in einen beheizten Drehrohrofen eingeführt werden, der in seinem unteren Teil so weit mit sandfeinem Koks gefüllt ist, daß die Wärmebehandlung in einem Koks-Tauchbett erfolgt. - Die Formulierung "von geschmolzener backender Kohle frei" bedeutet, daß backende Kohle praktisch und jeden­ falls in solcher Menge nicht vorhanden ist, daß die Bindung der übrigen Kohlenstoffträger und des sandfeinen Kokses über die backende Kohle erfolgt.

Die Erfindung nutzt die überraschende Tatsache, daß von backender Kohle freie, d.h. unter Verzicht auf eine Heißbrikettierung mit Hilfe eines bituminösen Bindemittels geformte Vorformlinge einer verhältnis­ mäßig geringen Grünfestigkeit in einem Drehrohrofen so gehärtet werden können, daß die fertigen Brennstoff-Briketts allen physikalischen und chemischen Anforderungen genügen, wenn die Wärmebehandlung in einem Koks-Tauchbett aus sandfeinem Koks und damit praktisch auch bei Luft­ abschluß erfolgt. Die Körnung des sandfeinen Kokses im Koks-Tauchbett kann der eingangs angegebenen Körnung entsprechen. Die Behandlungs­ dauer der Vorformlinge in dem Koks-Tauchbett wird so eingestellt, daß eine ausreichende Härtung erreicht wird. Das ist mit den Hilfsmitteln der modernen Drehrohrofen-Terminologie ohne weiteres möglich. Die Vorformlinge und damit die fertigen Brennstoff-Briketts können Durch­ messer im Bereich von einigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern aufweisen. Sie können als runde Pellets in Pelletierungseinrichtungen geformt oder zu anderen Formkörpern gepreßt sein, beispielsweise die Form sogenannter Eier-Briketts aufweisen.

Im einzelnen bestehen verschiedene Möglichkeiten der Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bewährt hat es sich, mit Vorformlingen zu arbeiten, die mehr als 80 Gew.-%, vorzugsweise 85 bis 95 Gew.-% sandfeinen Koks und ein spezifisches Gewicht von 0,9 bis 1,1 g/cm³ aufweisen, während das Schüttgewicht des sandfeinen Kokses z.B. bei etwa 1,2 g/cm³ oder niedriger liegt. Die Temperatur im Drehrohrofen soll nicht zu hoch sein. Die Erfindung empfiehlt, daß der Drehrohrofen und damit das Koks-Tauchbett auf eine Temperatur von bis zu 500°C auf­ geheizt werden. Im Sinne einer Optimierung lehrt die Erfindung, bei der Wärmebehandlung der Vorformlinge eine möglichst weitgehende Ent­ gasung und Verkokung des bituminösen Bindemittels und der weiteren Kohlenstoffträger in den Vorformlingen durchzuführen. Es empfiehlt sich, den Drehrohrofen so weit mit sandfeinem Koks zu füllen, daß die Vor­ formlinge im Koks-Tauchbett nicht aneinander reiben. Das erreicht man nach der Lehre der Erfindung, wenn der Drehrohrofen zumindest so weit mit sandfeinem Koks gefüllt wird, daß dessen Volumen etwa dem doppel­ ten Lückenvolumen in einer losen Schüttung der entsprechenden Menge von in den Drehrohrofen eingebrachten Vorformlingen entspricht. Das Lückenvolumen ist die Summe des Volumens der freien Zwickel zwischen den Vorformlingen in einer Schüttung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die sich durch Ein­ fachheit in der Verfahrensführung auszeichnet und zu weiteren, weiter unten behandelten Vorteilen führt, ist dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte sandfeine Koks des Koks-Tauchbettes mit den fertigen Brenn­ stoff-Briketts aus dem Drehrohrofen ausgetragen, mit frischem sandfeinen Koks versetzt und danach von den Brennstoff-Briketts getrennt wird und daß die Mischung zumindest teilweise in den Drehrohrofen rezirkuliert wird. Dabei besteht die Möglichkeit, ein besonderes Temperaturprofil in dem Koks-Tauchbett einzustellen, vorzugsweise so, daß mit von ge­ schmolzener backender Kohle freien Vorformlingen gearbeitet wird, deren spezifisches Gewicht durch Einstellung des Mischungsverhältnisses und der Verdichtung größer ist als das Schüttgewicht von sandfeinem Koks und daß diese Vorformlinge zum Zwecke der Wärmebehandlung in einen beheizten Drehrohrofen eingeführt werden, der in seinem unteren Teil so weit mit sandfeinem Koks gefüllt ist, daß die Wärmebehandlung in einem Koks-Tauchbett erfolgt. Aus den Vorformlingen verdampfen bei der Wärmebehandlung zunächst schwere, dann leichtere Kohlenwasserstoffe. Sie werden im Drehrohrofen verbrannt.

Insbesondere wenn aschearme Produkte gewünscht werden, empfiehlt es sich, mit Vorformlingen zu arbeiten, die Petrolkoks als Kohlenstoffträger aufweisen und/oder die als bituminöse Bindemittel erdölstämmige Peche aufweisen. Es sind für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete erdöl­ stämmige Peche im Handel, deren Aschegehalte zwischen 0,6 und 0,01 Gew.-% liegen, so daß sie praktisch keine Verunreinigungen mitbringen. Ihre Koksausbeute kann 70% erreichen. Für das erfindungsgemäße Ver­ fahren besonders geeigneter Petrolkoks hat nur geringe Mengen an un­ erwünschten Bestandteilen, z.B. in einer Menge von unter 0,2 Gew.-%. Vorzugsweise liegt die Körnung der feinkörnigen Anteile bei 1 mm oder darunter.

Wie bereits erwähnt, können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Vorformlinge auf verschiedene Weise geformt werden, z.B. mit Hilfe einer Pelletiereinrichtung, die kugelförmige Pellets liefert. Einfacher ist es jedoch, mit Vorformlingen zu arbeiten, die mit Hilfe einer Brikettierpresse vorgeformt sind. Hier läßt sich durch die Pressung auch das spezifische Gewicht der Vorformlinge beeinflussen.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber anderen, die mit Kammeröfen oder sandgefüllten Schachtöfen arbeiten, liegt in der ständigen Bewegung des Koks-Tauchbettes. Die Briketts kommen nie zur Ruhe und bilden deswegen auch keine zusammenhängen­ den Trauben, die durch Verklebungen mit austretendem Pech entstehen. Von besonderem Vorteil ist die Verwendung des später zu brikettierenden Materials als Schutzhülle gegen Sauerstoffangriff auf die Briketts während der Härtung und seine Verwendung als wärmeübertragendes Medium, wobei die Wärmekapazität nach der Härtung nicht verloren geht. Diese wird genutzt für die Trocknung des Frischmaterials und seine Aufheizung, wobei ein Kühleffekt für den heißen sandfeinen Koks und die Briketts eintritt, der auch aus Sicherheitsgründen erwünscht ist. Das abgesiebte Gemisch aus frischem sandfeinen Koks und schon be­ nutztem Koks wird z.B. etwa zu 40% der Mischanlage der Brikettierung zugeführt, etwa 60% der Mischung können in den Drehrohrofen rezirku­ liert werden. Die Temperaturen dieser Stoffströme liegen zwischen 150 bis 165°C. Die ausgesiebten Briketts haben eine Temperatur von 350 bis 380°C und werden auf einem Kühlband auf Lagertemperaturen von rund 50°C gebracht. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß in dem Drehrohr­ ofen die anfallenden flüchtigen Bestandteile verbrannt werden können. Sie geben ihre Verbrennungswärme an die gesamte Ofenfüllung ab. Das kann so geführt werden, daß der Prozeß thermisch autark wird und der Brenner nur für den Start und besondere Situationen gebraucht wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit einer Einrichtung für die Formung von Vorformlingen aus sandfeinem Koks, ggf. einem weiteren Kohlen­ stoffträger und einem bituminösen Bindemittel sowie mit einer Einrich­ tung für die Wärmebehandlung der Vorformlinge. Die Anlage ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Wärmebehandlung der Vorformlinge als Drehrohrofen mit Eintritt für die Vorformlinge und Austritt für die fertigen Rohstoff-Briketts ausgeführt ist, welcher Dreh­ rohrofen durch in die Ofenkammer hineinbrennende Brenner auf eine Temperatur von bis zu etwa 500°C aufheizbar ist, und daß der Dreh­ rohrofen ein Koks-Tauchbett aus sandfeinem Koks für die Vorformlinge aufweist, welches die Ofenkammer im Bereich unterhalb der Brenner teilweise ausfüllt. Nach bevorzugter Ausführungsform ist der Drehrohr­ ofen mit einer Eintritt und Austritt verbindenden Rezirkulationsein­ richtung für den sandfeinen Koks des Koks-Tauchbettes ausgerüstet, der mit den fertigen Brennstoff-Briketts austragbar und von diesen absiebbar und am Eintritt des Drehrohrofens in diesen wieder einführ­ bar ist, wobei am Austritt des Drehrohrofens außerdem eine Einrichtung für die Einmischung von frischem sandfeinen Koks angeordnet ist. - Gegenstand der Erfindung sind auch Brennstoff-Briketts, die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine Anlage zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens.

Die in der Figur dargestellte Anlage dient zur Herstellung von Brenn­ stoff-Briketts. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören eine Einrichtung 1 für die Formung von Vorformlingen aus sandfeinem Koks, einem weiteren Kohlenstoffträger und einem bituminösen Bindemittel sowie eine Einrich­ tung 2 für die Wärmebehandlung der Vorformlinge. Die Einrichtung 2 für die Wärmebehandlung der Vorformlinge ist als Drehrohrofen 3 mit Eintritt 4 für die Vorformlinge und Austritt 5 für die fertigen Brennstoff- Briketts nach vorgebbarer Behandlungszeit ausgeführt und der Drehrohr­ ofen 3 ist durch in die Ofenkammer hineinbrennende Brenner 6 für fossile Brennstoffe auf eine Temperatur von bis zu etwa 500°C aufheiz­ bar. Der Drehrohrofen 3 weist ein Koks-Tauchbett 7 aus feinkörnigem Koks für die Vorformlinge auf, welches die Ofenkammer im Bereich unterhalb der Brenner 6 ausfüllt. Der Drehrohrofen 3 ist im übrigen mit einer Eintritt 4 und Austritt 5 verbindenden Rezirkulationseinrich­ tung 8 für den sandfeinen Koks des Koks-Tauchbettes 7 versehen, der mit den fertigen Brennstoff-Briketts austragbar und von diesen absieb­ bar ist. Der abgesiebte sandfeine Koks ist im heißen Zustand am Ein­ tritt 4 des Drehrohrofens 3 in diesen wieder einführbar. Am Austritt 5 des Drehrohrofens 3 befindet sich außerdem eine Einrichtung 9 für die Einführung und Einmischung von frischem sandfeinen Koks. Vorge­ schaltet ist die Einrichtung 1 für die Herstellung der Vorformlinge, die an sich bekannt ist.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung von Brennstoff-Briketts, insbesondere für die Erzeugung von Heizwärme,
wobei sandfeiner Koks, ggf. ein weiterer nichtbackender feinkör­ niger Kohlenstoffträger und ein bituminöses Bindemittel gemischt werden und die Mischung zu Vorformlingen geformt wird
und wobei aus den Vorformlingen durch eine Wärmebehandlung die Brennstoff-Briketts gebildet werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit von geschmolzener backender Kohle freien Vorformlingen gearbeitet wird, deren spezifisches Gewicht durch Ein­ stellung des Mischungsverhältnisses und der Verdichtung größer ist als das Schüttgewicht von sandfeinem Koks und daß diese Vorformlinge zum Zwecke der Wärmebehandlung in einen beheizten Drehrohrofen ein­ geführt werden, der in seinem unteren Teil so weit mit sandfeinem Koks gefüllt ist, daß die Wärmebehandlung in einem Koks-Tauchbett erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Vor­ formlingen gearbeitet wird, die mehr als 80 Gew.-%, vorzugsweise 85 bis 95 Gew.-% sandfeinen Koks und ein spezifisches Gewicht von 0,9 bis 1,1 g/cm³ aufweisen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehrohrofen und damit das Koks-Tauchbett auf eine Temperatur von bis zu 500°C aufgeheizt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Wärmebehandlung der Vorformlinge eine möglichst weitgehende Entgasung und Verkokung des bituminösen Bindemittels und des Kohlenstoffträgers in den Vorformlingen durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Drehrohrofen so weit mit sandfeinem Koks gefüllt wird, daß dessen Volumen etwa dem doppelten Lückenvolumen in einer losen Schüttung der Vorformlinge entspricht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der sandfeine Koks des Koks-Tauchbettes mit den fertigen Brennstoff-Briketts aus dem Drehrohrofen ausgetragen, mit frischem sandfeinen Koks versetzt und danach von den Brennstoff-Briketts getrennt und teilweise in den Drehrohrofen zurückgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Mischung des heißen sandfeinen Kokses mit dem frischen sandfeinen Koks die rezirkulierte Mischung beim Eintreten in den Drehrohrofen eine Temperatur von 500 bis etwa 200°C aufweist und diese bis zum Austritt des Drehrohrofens auf etwa 500°C erhöht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß mit Vorformlingen gearbeitet wird, die sandfeinen Petrolkoks aufweisen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß mit Vorformlingen gearbeitet wird, die als bituminöse Binde­ mittel erdölstämmige Peche aufweisen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit Vorformlingen gearbeitet wird, die mit Hilfe einer Brikettpresse vorgeformt sind.

11. Anlage für die Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 10, - mit einer Einrichtung für die Formung der Vor­ formlinge aus sandfeinem Koks, ggf. einem weiteren Kohlenstoffträger und einem bituminösen Bindemittel sowie mit einer Einrichtung für die Wärmebehandlung der Vorformlinge, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (2) für die Wärmebehandlung der Vorformlinge als Drehrohrofen (3) mit Eintritt (4) für die Vorformlinge und Austritt (5) für die Brennstoff-Briketts nach vorgebbarer Behand­ lungszeit ausgeführt ist, der durch in die Ofenkammer hineinbrennende Brenner (6) für fossile Brennstoffe im Tauchbett eine Temperatur von bis zu etwa 500°C erzeugt, und daß der Drehrohrofen (3) ein Koks- Tauchbett (7) für die Vorformlinge aus sandfeinem Koks aufweist, welches die Ofenkammer im Bereich unterhalb der Brenner (6) teilweise ausfüllt.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen (3) mit einer Eintritt (4) und Austritt (5) verbindenden Rezirkulationseinrichtung (8) für den sandfeinen Koks des Koks-Tauch­ bettes (7) ausgerüstet ist, der mit den fertigen Brennstoff-Briketts austragbar und von diesen absiebbar sowie am Eintritt (4) des Dreh­ rohrofens (3) in diesen wieder einführbar ist, und daß am Austritt (5) des Drehrohrofens (3) außerdem eine Einrichtung (9) für die Einführung und Einmischung von frischem Koks angeordnet ist.

13. Brennstoff-Briketts, die nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt worden sind.