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Schwelen wasserreicher Brennstoffe. Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Schwelen wasserreicher Brennstoffe durch Innenheizung mittels brennbarer Gase.
Es ist bekannt., daß bei solchen Verfahren die Schwelung besonders günstig verläuft,
wenn die Brennstoffe gut vorgetrocknet werden. B is -
her ist es aber
nicht gelungen, eine technisch und wirtschaftlich vorteilhafte Verbindung des Trockenprozesses
mit der Schwelung zu schaffen. Denn Trocknen- und Schwelvorgang unterscheiden sich
in allen ihren wesentlichen Merkmalen voneinander. Während die Trocknung eine rein
physikalische Veränderung der wasserreichen Brennstoffe darstellt, die bei verhältnismäßig
niedrigen Temperaturen vor sich geht, ist der Schwelvongan Ü vorwiegend chemischer
Natur und findet bei Temperaturen statt -, die mindestens über 4oo C liegen.
Dazu erfordert dieTrocknun- wasserreicher Brennstoffe einen viel ,größeren Wärmeaufwand
als die Schwelung, so daß bei einer Kupplung von Trocknui-,-und Schwelung in bezug
auf uiid Beheizung der in Frage komniunden Vorrichtungen, wie sie z. B. bisher in
den belzannten Rolleschen Schwelöfen stattfindet, die beiden Vor-än-c sich -c-enseiti-
stören.
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Es wurde nun gefunden, daß eine. enge Kupplung der Trocknung mit der
Schwelung möglich ist, die dazu führt, daß sich d-.e beiden verschiedenen Vorgänge
nicht nur nicht stören, sondern sogar gegenseitig ergänzen, wenn man die Schwelung
mit der fühlbaren Wärme eines heißen, brennbaren Gases ausführt, das dann gegebenenfalls
nach erfolgter Teerabscheidun# zur Deckun- des Wärtnebedarfs der Trocknung verbrannt
wird. In diesem Falle läßt sich die Menge des in die Schwelung eingeführten heißen,
brennbaren Gases nicht m ehr willkürlich nach dem Gasbedarf der Schwelun
'g regeln, sie ist vielmehr durch den Wärmebedarf der Trocknung vorherbestimmt,
da der Trockner als hauptsächlichster Wärmeverbraucher so wirtschaftlich wie möglich
arbeiten soll. Es entsteht also die Auf-U - mit der fühlbaren Würme "abe,
die Schwelun-, einer unabhängig vom Schwelvorgang voilierbestimmten Menge brennbaren
Gases durchzuzuführen. Hierbei ist ferner zu berücksichti-"en, daß auch die Temperatur
des in den Schwelraum eintretenden Gases nicht willkürlich erhöht werden darf, da
die Schwel-, temperatur bei einem modernen Schwelverfahren, besonders bei der Tieftemperaturschwelung
und bei einem gegebenen Brennstoff, in , ZD ziemlich engen Grenzen eingehalten
werden muß. Sie liegt z. B. bei der Schwelung jüngerer sächsischer Braunkohle
bei etwa 5oo- C,
und es sind höchstens Abweichungen von 26
nach oben und unten zulässig, wenn die Schwelprodukte nicht wesentliche Änderungen
nach Menge und Beschaffenheit erleiden sollen. Die Schwelung von wasserreichen.
Brennstoffen mittels brennbarer Gase ist an sich bekannt, auch hat man diese Brennstoffe
schon einer Trocknung unterworfen, deren Wärmebedarf durch Verbrennen von Gaseil
gedeckt wurde. Doch sind bisher die Mög-
lichkeit einer Kupplung der beiden
Verfahren in der beschriebenen Weise und die Vorteile derselben nicht erkannt worden.
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Der Tatsache, daß der- Wärmebedarf der Trocknung der wasserreichen
Brennstoffe ein Vielfaches von dem der Schwelung beträgt, wird gemäß der Erfindung
zunächst dadurch Rechnung getragen, daß die Schwelung mit der fühlbaren Wärme des
heißen Generator-oder Wassergases durchgeführt wird, während der Energiebedarf der
Trocknung durch Verbrennen des aus der Schwelung abströmenden Gases gedeckt wird.
Aber diese Regelung des Wärmebedarfs des gekuppelten Schwel-und Trockenbetriebes
genügt in vielen Fällen allein nicht. Es beträgt zwar auch die Verbrennungswärme
ein Vielfaches von der fühl-
baren Wärme des auf Schweltemperatur erhitzten
Schwelmittels. Aber bei vielen wasserreich#en Brennstoffen ist der Wärmebedarf der
Schwelung doch zu groß, als daß er allein durch die fühlbare Wärme der für die Trocknur#g
erforderlichen Gasmenge gedeckt werden könnte, die ja nur bis auf eine bestimmte
Schweltemperatur erhitzt werden darf. Es wird deshalb gemäß der Erfindung die Trocknung
der wasserreichen Brennstoffe besonders weitgehend durchgeführt. Bisher hat man
solche Brennstoffe, z. B. Braunkohle, bei der Brikettfabrikation bis zu einem Wassergehalt
von 15 bis 2o 0,io getrocknet. Eine wei.-tergehende Trocknung dieser Brennstoffe
für Schwelzwecke wurde bisher teils für überflüssig, teils für und-Lirclifiihrbar
gehalten, weil für eine solche Trocknung in tech#4schem Maßstabe Temperaturen erforderlich
sind, die erheblich über ioo' liegen. Bei den bisherigen Schwelverfahren enthält
daher der vorgetrocknete Brennstoff in de-in Ai#genblick, in dem die Schwelung einsetzt,
noch erhebliche Wassermengen, die dann erst zusammen mit den Schwelerzeugnissen
ausgetrieben werden. Es hat sich nun gezeigt, daß wasse-rreiche Brennstoffe in technischem
Maßstabe auch über den bisher üblichen Grad hinaus, z.B. bis auf einen Wassergehalt
von i bis 2 Oio, getrocknet - werden können, und daß insbesondere die gefürchteten
Teerverluste beim Austreiben des restlichen Wassergehaltes im Trockner nicht eintreten.
Durch die weit-U - -"ellende Trocknung gemäß der Erfindun-, I wird eine bessere
Anpassung des Wärmebedarfs der Schwelung an den der Trocknung ermöglicht, indem
die für die- Schwelung erforderliche Wärmemenge genügend herabgesetzt und die für
die Trocknung erforderliche -entsprechend erhöht wird. Es wird aber dadurcli ferner
auch eine Möglichkeit geschaffen zu einer Regelung des Trocken-Lind Schwelbetriebes
in der Weise, daß durch Beschicken des Schwelschachtes mit stärker oder schwächer
vorgetrocknetem Brennstoff der Gang desselben beschleunigt bzw. verzögert werden
kann. Die weitgehende Trocknun- und die hierdurch bewirkte erhebliche Verminderung
der zum Schwelen benötigten Gasmengen hat Beine wesentliche Verkleinerung un
d Vereinfachung der zur Teerabscheidung dienenden Apparatur zur Folge. Ferner
ist die Verringerung der Schwelmittelmenge .gleichbedeutend mit der Herabsetzung
der Austrittsgeschwindigkeit der Gase aus dem Schwelgut. Diese Herabsetzung aber
ist von besonders günstigem Einfluß auf den Staubgehalt des Teeres.
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Da eine möglichst3,ollkommeiie Trocknung sich indessen als besonders
zweckmäßig in Hinsicht auf die Güte und Men-e der Schwelerzeugnisse erwiesen hat,
ist es vorteilhaft, die Feuchtigkeit des in die Schwelzone gelangenden Brennstoffes
nicht über ein gewisses Z,
Höchstmaß 'hinaus ansteigen zu lassen. Es haben
si(21i z. B. die günstigsten Teerausbeuten bei Verarbeitung sächsischer Braunkohle
bei einer Trocknung auf unter 2 % Wasser erzielen lassen, wobei die getrocknete
Kohle mit einer Eigenternperatur von nahezu 2oo' in die Schweleinrichtung gelangt.
Daher kann der Fall eintreten, daß die bisher beschriebenen Möglichkeit-en zur Regelung
der beiden gekuppelten Betriebe nicht ausreichen. Aus diesem Grunde kann noch eine
weitereMöglichkeit zur Einstellung und Regelung der im, Trockner und im Schwelschacht
zu übertragenden Wärmernengen vorgesehen werden. Diese besteht darin, daß durch
Durchleiten eines aus dem elitteerten Schwelgasstrome oder dem Trockner abgezweigten
Gasstromes der erzeugte Koks in an sich bekannterWeise gekühlt wird; durch Mischen
des Kühlgases mit dem heißen, brennbaren Gas vor der Einführung desselben in die
Schwelzone wird einerseits die Wärme des erzeugten Kokses für die Schwelung nutzbar
gemacht, anderseits gelingt es, durch Beschleunigung oder Verringerung der Geschwindigkeit
und damit gleichzeitig der Menge des Kühlgases die Temperatur und die Menge des
Schwelmittels vor dein Eintritt in die Schwelzone in weiten Grenzen zu regeln. Durch
den Kreislauf des Kokskühlgases wird also gemäß der Erfindung die Möglichkeit geschaffen,
die im
Trockner und im Scli-,##(,lscli.iclit zu übertra-Wirmemen-en
nach Bedarf den beiden Vorrichtungen zuzuführrn.
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Diu Erhitzun- des brennbarun Gases für die Schwelung kann entweder
gleich bei seiner Herstellung. d.h. dadurch, daß man den Gasgenerator genügend heil,)
betreibt und das Gas aut dein kürzustcn We-c in die Schwel-C vorrichtun- einleitet,
oder auf beliebige andere Weise -eschehen.
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#1us der Kupplung des Trocknerbetriebes mit dem Schwelbetrieb gemäß
vorliegender Erlindung enväclist der Vorteil, daß sich beide Betriebe äußerst leicht
aufeinandvr einstellen lassen und daß die Regelung eincs jeden Betriebes
für sich ebenfalls leicht inölich ist. Das durch die Sch welzone strömende
Gas nimmt das bei der Schwelung entstehende, nicht kondensierbare Schwelgas auf,
das ebenfalls für die Trocknung verwendet wird. Auf diese Weise entsteht weder ein
Cberschuß, an Gas, das im Trockner- und Schwelbetrieb nicht verbraucht werden kann,
mie dies bei anderen, mit brennbarem Gas schwelenden Verfahren der Fall ist, noch
muß auf die Ausnutzung des Schwelgases verziehtel werden, wie bei solchen Verfahren,
bei denen die Schwelung mit Verbrennungsgasen durchgeführt wird.
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Durch das Verfahren gemäß der Erfindunwird es also trotz engster Kupplung
der Schwelung mit der Trocknung möglich, so-wohl im Trockner als auch im
Schwelschacht die jeweils günstigste Temperatur einzuhalten und den Wännebedarf
eines jeden Betriebes ohne Rücksicht auf den anderen zu regeln, ohne daß dadurch
die Wirkung des anderen Betriebes verschlechtert wird, Die Anlage Z,
kann
infol-edessen stets mit geringstem Wärmeverbrauch und unter den günstigsten Bedingungen
für hohe Teerausbeute betrieben werden. Die Anlage gemäß der Erfindung hat außerdem
den Vorteil, daß sie von anderen Betrieben unabhängig ist.
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Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
ist in der Zeichnun- in schematischem Aufriß beispielsweise dargestellt. Es ist
i der Trockner, 2 der Schwelraum-, an den sich der Kühlraum 3 anschließt.
Zwischen Schwelraum und Kühlraum liegt die Zone 4, die den Zweck hat, den direkten
Eintritt des Gases aus der Kühlzone in die Schwelzone zu verhindern. Das Gas wird
im Gaserzeuger 5 hergestellt. 6 ist die Windleitung. In dieser sind
die Vorrichtungen - und 8 an g ' eordnet. - dient zur
Einstellung der Vurgasungsluft für den Generator und 8 zur Einstellung der
Verbrennungsluft für den Trockner. Durch die Leitunor 9
kann dem Generator
Zusatzdampf zugeführt werden. Das Generatorgas tritt bei io in die dem Schwelraum
vorgeschaltete X-ammer i i, wo es sich mit dem aus dem Kokskühlraum austretenden
Gase mischt. Durch den Ventilator 12 wird das Schwelmittel aus dem Schwelratun abgesau-t
und der Teerabscheidungi3 zugeführt. Ein Teil des gereinigten Gases gdht durch die
Leitung 14 in den Kokskühlraum zurück, während der andere Teil durch die Leitung
15 zum Trockner gelangt. Zur Regelung dieser beiden Gasmengen sind el ZD in der
Leitung 14 oder 15 oder in beiden Regulierventile io vorgesehen. In der Verbrennungskammer
17 des Tr - ockners wird das Gas aus der Leitung 15
mittels Druckluft verbrannt. Die Verbrennungsgaso werden dem aus dem Trockner austretenden-,
durch den Ventilator iS in Bewegung gesetzten Kreislaufstrom zwecks Aufheizung zugesetzt.
Der Cberschuß des aus dem Brennstoff austretenden Gemisches von Wasserdampf und
Verbrennungsgasen kann durch den Kamin ig abgeleitet werden. Der wasserreiche Brennstoi-ii
gelangt durch die Beschickungsvorrichtun- 2o in den Trockner, wo er so weitgehend
wie möglich von seinem Wassergehalte befreit wird. Durch die Vorrichtung2i wird
der getrocknete Brennstoff entweder kontinuierlich oder in bestimmten Zeitabständen
aus dem Trockner in den Schwelraum übergeführt. Das abgeschwelte Gut gelangt in
den Kühlraum 3, wo es seine Wäime an das Kokskühl,-as abgibt. Der gekühlte
Koks 'wird bei 22 ausgetragen.
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Bei der Verarbeitung des gleichen Brennstoffes nach dem Verfahren
gemäß der Erlindung sind, nachdem der Betrieb :einmal eingestellt worden ist -,
nur noch selten Regelungen der Gasdurchgänge nötig. Soll aber eine andere Kohlensorte
mit z. B. weniger Feuchtigkeit verarbeitet werden oder nimmt der Wassergehalt des
zu verarbeitenden Brenn-Stoffes aus irgendeinem Grunde wesentlich ab, so steigt
bei gleichem Gasverbrauch die Leistung des Trockners entsprechend der Abii-,)bme
des Wassergehaltes. Demzufolge muß der Schwelschacht nun auch eine größere Brennstoffmenge
durchsetzen. Der größere Durchsatz kann einerseits dadurch bewältigt werden, daß
man den Brennstoff schärfer trocknet. Durch diese schärfere Trocknung wird nämlich
eine stärkere Belastung des C
Trockners und eine Entlastung des Schwelschachtes
bewirkt. Sie ist indessen, wie schon gesagt, meistens nur in engen Grenzen mölich.
Im allgemeinen ist es vorteilhaft, den Brennstoff mit konstantem hohen Trocl:-nungsgrad
in die Schwelzone einzuführen, Damit die Trocknerleistung bei Abnahme des FeuchtigkeitsgAaltes
des Rohgutes voll ausgenutzt werden kann, muß in diesem Falle die Menge des die
Schwelzone durchströmenden
Gases erhöht werden. Anderseits soll
der 'V#lärmel)edarf des Trockners ungefähr dersel.be bleiben. Durch Vermehrung des
Kühlclasstromes gelingt es, diesen beiden ent'-cyco-engesetzt gerichteten Anforderuil-en
-erecht zu werden.
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Eine Vergrößerung der Külilgasinenge hat bei der Mischung mit dem
in die Schwelung frisch eingeführten heißen Generatorgase notwendigerweise eine
Temperaturerniedrigung des Gasgemisches zur Folge. Diese kann aber durch Erhöhung
der Temperatur des Generatorgases oder durch erhöhten Dampfzusatz bei der Erzeugung
dieses Generator-Clases ausgeglichen werden.. Durch Änderung des Zusatzes von Dampf,
der bei der Gaserzeugung nur teilweise zersetzt wird, wird es möglich, die der Schwelung
7uzuführ#ende Wärmemenge in ziemlich weiten Grenzen zu .ändern, ohne daß dadurch
der Brennstoffverbrauch des Generators ungünstig beeinflußt wird.
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Bei erhöhtem Wärmebedarf des Trockners läßt sich die Einstellung des
Trocknungs-und Schwelbetriebes aufeinander üi ähnlicher Weise bewirken, dadurch,
daß die Menge des zur Trocknung gehenden entteerten Gases erhöht und die in die
Kühlzone eingeführte Gasmenge erniedrigt wird.