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Verschwelung bituminöser Stoffe. Bei der Schwelung von bituminösen
Stoffen, wie Steinkohle, Braunkohle, Ölschiefer, Torf u. dgl., insbesondere solchen
von großem Feuchtigkeitsgehalt und feinem Korn, welche größere Mengen von Rückständen
hinterlassen, hat es sich gezeigt, daß die praktische Teerausbeute im Großbetrieb
hinter der nach der sogenannten Schwelanalyse von G r a e f e gefundenen Menge zurückbleibt.
Aber auch diese Schwelanalyse ergibt nicht die im Schwelgut .enthaltene volle Teermenge,
was daraus zu entnehmen ist, daß die praktische Teerausbeute bei einem besonderen
Verfahren, nämlich der Verschwelung von Braunkohlen-Briketts ini Strom heißer Gase
mehr als roo Prozent gegenüber den Ausbeuten nach der Analyse von Graefe ergab.
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Bei allen Schwelverfahren wird das Bitumen durch Wärmewirkung zuerst
verdampft. Wieweit diese Bitumendämpfe hierbei und durch fernere Überhitzung chemische
Veränderungen erleiden, gehört nicht hierher. Aufgabe einer geeigneten Schwelvorrichtung
ist es, die im Schwelgut entwickelten Teerdämpfe 'heraus und in die Kondensation
zu führen. Diese Aufgabe wird durch Spülung mittels heißer Gase oder Dämpfe erleichtert.
In den unteren Temperaturlagen bis etwa, q.50° C geht aber bei den meisten bituminösen
Stoffen eine Wasserdampf- und Schwelgasent-
Wicklung neben der Teerentwicklung
her. Diese Wasserdämpfe und Gase genügen im allgemeinen, die Teerentwicklung durch
Herabsetzung der Tension zu fördern und den Teerdampf aus den Rückständen zu verdrängen.
Es ist also bis zu dieser Temperaturgrenze eine künstliche Spülung oder ein Vakuum
nicht erforderlich, jedenfalls haben sie erfahrungsgemäß keinen besonderen Einfluß
auf die Menge des entwickelten Teeres., sondern nur auf seine Zusammensetzung und
die Geschwindigkeit seiner Austreibung. Erst in den höheren Temperaturlagen geht
die Gasentwicklung zurück, nachdem die Bildung von Wasserdampf aus der Materialfeuchtigkeit
im allgemeinen schon vorher beendet wurde. Die Erfahrung hat aber gezeigt, daß in
diesen, Temperaturlagen von etwa 450'C aufwärts noch Teerreste in der Kohle vorhanden
sind. Durch Wärmeeinwirkung verdampfen diese Teeranteile, sie werden jedoch, falls
keine besonderen Maßnahmen getroffen sind, durch die hohe Adsorptionsfähigkeit der
verschwelten Rückstände (Halbkoks) in diesen festgehalten, gegebenenfalls durch
weitere Wärmewirkung zersetzt, oder kühlen. sich mit ihnen später ab und gehen für
die Ausbeute verloren.
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Die vorliegende Erfindung will diese Teerdämpfe dadurch vollständig
aus den Rückständen entfernen, daß sie dieselben durch energische Spülung herauslöst.
Zu diesem Zweck wird die an sich bekannte Schwelung mittels heißer Gase gewählt.
Diese heißen. Gase sollen, jedoch nur anfangs, d. h. bis zu ihrer Abkühlung auf
etwa 4503C herunter, durch das Schwelmaterial hindurchgeführt, später aber, d. h.
bei Temperaturen unterhalb .150°C, nur außen an der Kohle vorbeigeleitet werden.
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Die Schwelung mittels hindurchgeleiteter heißer Gase ist an sich bekannt.
Nicht bekannt ist jedoch die Beschränkung der Hindurchführung der Gase auf die höhere
Temperaturlage allein. Der Vorteil der Erfin:-dunj# besteht in folgendem: Durch
die Beschränkung der Durchleitung von heißen Gasen auf eine geringe Schicht .werden
bedeutende Ersparnisse an Arbeit für die Gasumwälzung erzielt. Dadurch, daß in den
tieferen Temperaturlagen das Heißgas nur an der Kohle vorbeigeleitet wird, wird
ein übertritt von Staub in das Gas vermieden. Da ohnehin für die Heißgasschwelung
Spülgase ohne Sauerstoffgehalt verwendet werden müssen, kann der Wärmeübergang in
den tieferen Temperaturlagen ohne Zwi.sclienwand, wie sie z. B. beim Thüringer ScInv-elverfahren
(Rolleofen) vorhanden ist, erfolgen. Diese Tatsache bringt den weiteren Vorteil
mit sich, daß die heißen Spülgase bis auf eine Austrittstemperatur von etwa 120"'
C abgekühlt werden können, gegenüber einer Abgastemperatur von a50 bis 350° C beim
Rolleofen. Die hierdurch erzielten Wärmeersparnisse =sind von doppelter Bedeutung.
Eimr.al ist der Wärmeaufwand für die Schwelung an sich geringer, und zum zweiten
sind in der Kondensation weniger Wärmeeinheiten zu vernichten.
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Durch besondere Ausbildung der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
kann erreicht werden, daß auch in den höheren Temperaturlagen ein Mitreißen von
Staub in die Spülgase mit Sicherheit vermieden wird.
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Ein weiteres Kennzeichen des Verfahrens soll in der Regelung und Anpassung
des Wärmeüberganges an die Eigenart des Schwelgutes und der Geschwindigkeit der
Teerentwicklung bestellen. Erfahrungsgemäß ist in einzelnen Temperaturlagen der
Schwelvorgang exothermisch und in anderen endotherwisc'h. Beispielsweise findet
bei mitteldeutscher Braunkohle in Temperaturen zwischen 30o und ¢oo° C eine lebhafte
Teerentwicklung statt, welche nur einer sehr geringen Wärmezufuhr bedarf. Es wird
daher zweckmäßig sein, an dieser Stelle die Einrichtung so auszubilden, daß große
Schwelgutgeschwindigkeiten (enge Querschnitte) erzielt werden; oder daß durch geeignete
Wahl der wärmeübertragenden Einbauten eine geringe Wärmeübertragung stattfinde.
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Die Einrichtung kann also durch geeignete Ausbildung der die Wärmeübertragung
fördernden Maßnahmen und Vorrichtungen bewirken, daß dieser Wärmeübergang der Teerentwicklung
und der Eigenart des Schwelgutes in allen Temperaturlagen angepaßt wird. Eine ä'hnlic'he
Wirkung kann auch durch geeignete Bemessung der Länge des Heißgasweges und der Heißgasgeschwindigkeit
erzielt werden.
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Um sich wechselnden Betriebsbedingungen anpassen zu können, kann es
-zweckmäßig ,sein, die Schwelgutquerschnitte und die Heißgasführung während des
Betriebes zu ändern.
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In der anliegenden Abbildung ist beispielsweise eine Einrichtung zur
Durchführung des Verfahrens wiedergegeben, die in einem Schachtschweler.mit im Grundriß
rechteckigem Querschnitt besteht. Das Schwelgut wird durch die Füllvorrichtung a
in den Schwelschacht b eingeführt. Schwelschacht & ist durch stabvorhangartige
Durchbrechungen mit zwei seitlichen Gaszügen i-! verbunden. Die Wanddurchbrechungen
werden durch rostartige Stäbe gebildet, deren Material, Form und Lage den Wärmeübergang
vom Heißgas an das Schwelgut ausschlaggebend beeinflussen können. Der Schwelschacht
b
ist in seinem unteren Teil in die Zwe:ge C=C gegabelt und vereinigt
sich hiernach später wieder im Auslauf d. Die Regelung des Auslaufes erfolgt durch
einen Schiebetisch. Das entschwelte Gut kann durch die Schleusen e der Einrichtung
entnommen werden. Bei f werden heiße Gase oder Däa pfe von der erforderlichen maximalen
Schwelten-_peratur eingeführt. Diese Gase oder Dä.. pfe treten im Querstrom durch
die Schwelschächte c-c hindurch. Da diese Schwelschächte ebenfalls, durch stabvorhangartige
Wanddurchbrechungen h begrenzt sind, ist die Stärke des Schwelgutes an allen Stellen
annähernd -die gleiche. Die Heißgase werden daher in gleichmäßigem Strom hindurchtreten,und
das sonst lästige Mitreißen von Staub wird vermieden werden. Hierauf steigen die
Heißgase in den beiderseitigen Zügen 1-i empor und übertragen ihre Wärme teils durch
Leitung durch die Roststäbe, teils durch Konvektion oder Gasstrahlung an das Schwelgut-Gleichzeitig
nehmen die Heißgase aus dem Schwelgut die entstehende Teer- und '%Vasserdämpfe auf
und führen sie durch die öffnungen 1-L in die Kondensation. Um vorzeitige Kondensation
und Schlickbildungen im Schweler zu verhindern, muß an diesen Öffnungen eine Temperatur
des Spülgas-Teerdampfgei-isches eingestellt werden, welche mit Sicherheit über dem
Taupunkt der Teer- und Wasserdämpfe liegt. Durch geeignete Einbauten k oder sonstige
an sich bekannte Maßnahmen kann die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung von Heißgas
auf das Schwelgut geregelt werden.
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Die stabvorhangartigen durchbrochenen Wände des Schwelschachtes können
auch derartig beweglich angeordnet werden, daß sie z. B. während des Betriebes einander
genähert oder voneinander entfernt werden können. Es kann auch eine Neigung der
Flächen zueinander vorgenommen werden oder ein Heben oder Senken der Wände oder
des unteren Sattelrostes g stattfinden. In allen diesen Fällen wird der Querschnitt
des Schwelgutes ganz oder abschnittsweise verändert und damit die Verhältnisse der
Wärmeübertragung und Teerentwicklung.
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Erfindungsgemäß soll die Temperatur des Heißgases bei seinem Au--tritt
aus dem Schwelgut bei h etwa 4.5o° nicht unterschreiten.
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Selbstverständlich können auch noch andere Einrichtungen für die Durchführung
des Verfahrens gewählt werden. So ist z. B. die Spaltung des Schwelgutstromes nicht
Erfordernis, es kann zweckmäßig sein, den Vorgang nur in einseitig ausgebildetem
Schwelgutstrom durchzuführen. Es ist auch möglich, das Verfahren in einer drehtrommelartigen
Einrichtung anzuwenden: Die Stärke und Dicke des Schwelgutstromes wird von Körnung
und Feuchtigkeitsgehalt des Schwelgutes abhängen und so gewählt werden müssen, daß
die letzten Reste der Feuchtigkeit spätestens kurz vor Spaltung des Schwelgutstromes
verdampft sind.