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Verfahren zur Herstellung rauchfrei verbrennender Brikette Für die
Herstellung von Brennstoffbriketten hat man schon mehrere Arbeitsverfahren z orgeschlagen.
Es ist bereits bekannt, aus Kohlepulver und Öl eine Masse herzustellen, aus welcher
Preßlinge oder Brikette geformt werden. die man in einem Ofen, der zugleich die
Wiedergewinnung oder Abscheidung der Nebenerzeugnisse gestattet, einer Schwelung
unterwirft. Man war dabei auf Schweröle angewiesen, wenn man brauchbare Erzeugnisse
erhalten wollte, und soweit dieses Ziel überhaupt in praktisch ausreichender Weise
erreicht wurde; behielten die bisherigen #T erfahren den Mangel, daß die Herstellungskosten
zu hoch ausfielen.
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Die Erfindung will ein hochwertiges Erzeugnis bei geringen Herstellungskosten
auf einem neuen Behandlungswege gewinnen.
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Zu dem Zweck unterwirft sie die aus Kohlepulver und Öl geformten Brikette
einer zweistufigen Wärmebehandlung unter Einhaltung besonderer Bedingungen hinsichtlich
der Temperatur und der Gashülle, in welcher das Rohgut der Wärmeeinwirkung unterworfen
wird. Die Verkokung und Schwelung von Kohle in mehreren Stufen ist an sich bekannt.
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In der ersten Arbeitsstufe werden die Brikette auf 26o° C bis nahe
an 315' C erhitzt, und zwar in Gegenwart einer geringen regelbaren Menge
von Luft oder Sauerstoff. Die Höhe der Temperatur richtet sich dabei im wesentlichen
nach der Art und Feinheit des Kohlepulvers, aus welchem die Brikette geformt sind.
Die Brikette aus feinerem Pulver sind höher (315' C) und die aus gröberem Pulver
weniger hoch (26o° C) zu erhitzen, damit ein Aufblähen oder Zerplatzen der Brikette
verhindert wird. Die Feuchtigkeit und die leichtflüchtigen Bestandteile des Bindemittels
werden so abgetrieben, daß die Brikette eine Porosität annehmen, welche die spätere
Weiterbehandlung begünstigt. Infolge der Gegenwart einer geringen Menge Luft wandeln
sich zugleich die schwereren Fraktionen des Bindemittels in Pech um, «-elches später
zur festen Bindung der Kohleteilchen zu dienen hat. Diese erste Verbackung des Rohgutes
wird so lange fortgesetzt, bis genügend 0I entfernt ist, um die zweite Arbeitsstufe
anschließen zu können. Die bei der ersten Behandlung ausgetriebenen flüchtigen Bestandteile
werden in an sich bekannter Weise wiedergewonnen.
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Die Anfangstemperatur, welche das Rohgut in der Retorte vorfindet,
die also sofort auf dieses wirken soll, ist zweckmäßig etwa gleich der Arbeitstemperatur
für die erste Behandlungsstufe oder ein wenig niedriger. Jedenfalls soll gemäß der
Erfindung die Anfangstemperatur genügend hoch sein, um die gleichzeitige Verflüchtigung
des Wassers und des Öles zu erreichen. Wenn das Wasser vor dem Öl abdampft, führt
die freiere Berührung der Luft mit den Öldestillaten zu einer @-orzeitigen
Umwandlung
leichtflüchtiger Bestandteile in solche höheren Siedepunktes und zu einer vorzeitigen
Umwandlung der schwereren Fraktionen in Asphalt, wodurch der Arbeitsgang gestört
und verlängert werden kann.
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Bei der zweiten Verbackung wird nun Luft im Überschuß mit den erhitzten
Briketten in Berührung gebracht. Dadurch werden die Ölrückstände, welche die Kohleteilchen
überziehen und verbinden, vollständig in Pech (Asphalt) umgewandelt und karbonisiert
oder verkohlt. Auf diese Weise erlangen die Brikette große Festigkeit und Härte,
und sie liefern eine praktisch rauchfreie Verbrennung.
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Die Temperatur wird während der zweiten Arbeitsstufe etwa bei
315' C gehalten, kann aber jetzt gegebenenfalls auch höher sein. Wenn Brikette
aus Brennstoffteilchen von Anthrazit, Kohle, Koks o. dgl. behandelt werden, überschreitet
man gemäß der Erfindung die Temperatur von 315' C nicht wesentlich. Wenn dagegen
bituminöse oder halbbituminöse Kohlen den Ausgangsstoff bilden, kann die Temperatur
auf etwa 538° C gesteigert werden, um in der zweiten Stufe nochflüchtige Bestandteile
der Kohle selbst auszutreiben, welche andernfalls die rauchfreie Verbrennung nicht
erreichen lassen würden.
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Es ist festgestellt, daß während der zweiten Verbackung sich eine
ganz bestimmte Reaktion zwischen dem Pech- oder asphaltähnlichen Umwandlungsprodukt
und dem Sauerstoff der Luft vollzieht, deren genaue Natur allerdings noch nicht
ermittelt werden konnte. Innerhalb des Brennstoffes selbst findet infolge der Berührung
mit der Luft eine geringe Temperaturerhöhung statt. Es wird daher angenommen, daß
die ralzchbildenden Bestandteile teilweise oxydiert und teilweise verflüchtigt oder
auch möglicherweise zum Teil polymerisiert werden.
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Das Verfahren ist allgemein zur Behandlung von Preßlingen oder Briketten
aus Kohlepulver, Kokspulver usw. und einem flüssigen Kohlenwasserstoff verwendbar,
eignet sich aber besonders auch für die Weiterverarbeitung der gemäß Patent q.312oo
hergestellten sogenannten Amalgame.
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Die Vorteile, welche das neue Verfahren bietet, bestehen darin, daß
aus allen in Betracht kommenden Ausgangsstoffen hochwertige Brikette, die fest und
hart sind, nicht stauben und praktisch rauchfrei verbrennen, gewonnen werden können.
Ferner läßt sich das Verfahren mittels verhältnismäßig einfacher Einrichtungen ausführen,
was schon dazu beiträgt, die Herstellungskosten niedrig zu halten. Dazu kommt, daß
die abgetriebenen flüchtigen Bestandteile des Öles in an sich bekannter Weise wiedergewonnen
werden können. Schließlich können bei dem neuen Verfahren leichtere Öle als bisher
benutzt werden. Hierin liegt überdies insofern noch ein besonderer Vorteil, als
bei den leichteren Ölen sich auch sämtliche Vorbereitungsarbeiten, wie z. B. das
sogenannte Amalgamieren gemäß Patent q.31 200, leichter und rascher vollziehen.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer zur
Ausübung des neuen Verfahrens geeigneten Einrichtung schematisch dargestellt.
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Abb. r ist ein Grundriß, und in je einem Schnitt zeigen Abb. 2 die
Schaltung für die erste Arbeitsstufe, Abb.3 die Schaltung für die zweite Arbeitsstufe.
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In Feuerkammern io werden durch Verbrennung von Gas o. dgl. Heizgase
erzeugt. mittels deren die Retorten 12 erhitzt werden. Letztere besitzen oben und
unten Heizkanäle 16, von denen gemäß Abb. i beispielsweise je drei in waagerechter
Richtung aufeinanderfolgen. Ihnen werden die Heizgase mittels eines Robres 14 zugeführt.
Die oberen und unteren Heizkanäle 16 schließen Destillationskammern i8 zwischen
sich ein, von denen mehrere übereinanderliegen können.
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Aus den Heizkanälen 16 führt eine Abgasleitung 2o zu einem Wärmeaustauscher
22, dessen oberes Ende 2q., in welchem eine Drosselklappe 26 eingebaut ist, an einen
Kamin angeschlossen ist, während sein unteres Ende 25 durch eine Leitung 28 mit
eingeschaltetem Gebläse 3o an die Feuerkammer i o angeschlossen ist. Man kann also
beliebige Mengen der Abgase in die Feuerung zurückführen, um die frischen Heizgase
zu v erdünrien und ihre Temperatur herabzusetzen bz«-. zu regeln.
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Jede Destillationskammer 18 enthält eine Schale 32 zur Aufnahme des
frischen Rohgutes, nämlich der Brikette, also plastischer, kohlehaltiger Brennstoffstücke,
denen durch Formen o. dgl. die gewünschten Abmessungen gegeben sind.
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Während der ersten Backperiode werden die Destillationskammern auf
26o° C bzw. bis etwas unterhalb 315° C erhitzt und je nach der Zerteilung der Kohle,
der Größe der Brikette und anderen Bedingungen i bis 2 Stunden auf dieser Temperatur
gehalten. Jedenfalls dauert diese Erhitzung so lange, bis genügend Öl entfernt ist,
so daß bei der in der zweiten Backperiode anschließenden Erwärmung mit Luft im Überschuß
keine Verbrennung mehr eintritt.
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Gemäß der Erfindung erfolgt schon die erste Verbackung in Gegenwart
einer geringen
Luftmenge. Sie ist jedoch so gering, daß sich lediglich
ein Teil der höher siedenden Öle in Pech umwandelt, um später zur Bindung der Brikette
dienen zu können. Zur Einführung der geringen Luftmenge in die Destillationskammern
i 8 dient ein einstellbares Lufteintrittsventil 36 in der Leitung 38. Im
übrigen sind die Kammern 18 geschlossen, so daß durch keine anderen Kanäle Luft
hineingelangen kann.
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Während des ersten Backvorganges «erden die Feuchtigkeit aus der Kohle
und dem 01
und die leichteren flüchtigen Bestandteile des Brennöls mittels
hoher Anfangstemperatur gleichzeitig abgetrieben. Sie gelangen durch die Leitung.Io
in einen Kondensator42, und zwar unter Regelung des Durchganges mittels der Klappe
oder des Ventils 4q.. Zweckmäßig erfolgt die Überleitung zum Kondensator 42 ständig.
Nicht kondensierbare Anteile und permanente Gase werden durch eine Leitung .IG den
Feuerkammern io zugeführt.
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Die Austreibung der Feuchtigkeit und der flüchtigen Bestandteile vollzieht
sich während der ersten Arbeitstufe, ohne daß die Brikette #"erzehrt werden oder
aufplatzen. Wie sich gezeigt hat, werden die Brikette vielmehr porös, wodurch der
Lufteintritt in der zweiten Arbeitsstufe begünstigt wird. Wenn man den Vorgang durch
Regelung der Temperatur und der Luftmenge gemäß der Erfindung durchführt, können
viel leichtere Öle verwendet werden, als es bisher möglich war.
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Nachdem die erste Verbackung genügend lange durchgeführt ist, um Zündungen
bei erhöhter Luftzufuhr auszuschließen und die beste Ölausbeute zu sichern, wird
die zweite Arbeitsstufe eingeleitet. Zu diesem Zweck «-erden die Zweiwegeventile
44 umgestellt, so daß der Durchgang zu den Kondensatoren ,I2 abgesperrt ist. Den
Destillationskammern i8 wird mittels Leitungen 5o vorgewärmte Luft zugeführt, welche
durch Leitungen ,I8 den Wärmeaustauschern 22 zugebracht ist und diese im Gegenstrom
zu den Abgasen durchflossen hat. Die Durchflußmenge wird durch das Ventil qq. geregelt.
Gewünschtenfalls kann die Luft mittels eines Gebläses gefördert werden.
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Während des zweiten Backvorganges wird die Temperatur der Kammern
18 auf 315' C und darüber gehalten. Sie kann sogar noch wesentlich steigen, weil
fit allen Fällen auch eine exothermische Reaktion zwischen den rückständigen Ölfraktionen
und dem Sauerstoff der Luft eintritt. Sie wird jedoch durch Regelung der Luftzufuhr
so weit eingeschränkt, daß die Brikette nicht zum Glühen kommen oder verbrennen.
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Die zweite Arbeitsstufe stellt sich als eine Härtungsbehandlung dar.
Die Ölrückstände wandeln sich in Pech um, sie wirken als Bindemittel für die Brennstoffteile
und geben clen Briketten eine gleichmäßige Härte: Kondensierbare Dämpfe und Gase
werden bei der zweiten Verbackung für gewöhnlich nur in geringerer Menge frei. Überdies
sind sie mit großen Mengen Luft, Stickstoff und Verbrennungsprodukten vermischt.
Ihre Kondensation lohnt also nicht, weshalb sie durch die Leitung 38 bei geöffneter
Klappe 39 in die Feuerkammer io übergeführt werden.
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Wenn zur Herstellung der Brikette Feinkohle mit etwa 70
% Rückstand auf einem 2oo-Maschensieb verwendet wurde, dauert die zweite
Arbeitsstufe etwa i bis 2 Stunden. Dann sind im wesentlichen gleichförmig gehärtete,
poröse, in sich selbst geschlossene, staubfreie und rauchfreie Brikette gewonnen,
die nach entsprechender Einstellung der Ventile usw. den Retorten entnommen werden
können.
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Gemäß der Erfindung kann insbesondere bei bituminöser Kohle o. dgl.,
wenn noch flüchtige Bestandteile gewonnen werden sollen, die Temperatur beachtlich
über 315° C gehalten werden. Ihre Höhe hängt während der zweiten Verbackung von
den Ausgangsstoffen und den für die Erzeugnisse gewünschten Eigenschaften ab.
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Als Rohgut sind besonders auch gewisse Anthrazite geeignet, die so
viel anorganische Verunreinigungen enthalten, daß sie bei der bergbaulichen Gewinnung
in Staub zerfallen, der trotz der Hochwertigkeit seines Kohleanteiles bisher als
Brennstoff nicht ausgenutzt werden konnte. Man reinigt diesen Staub mittels des
Verfahrens gemäß Patent 431 200 und verarbeitet ihn gemäß vorliegender Erfindung
«-eiter. Er liefert dann sehr gute Brikette, deren Eigenschaften zwischen Anthrazit
und Anthrazitkoks liegen, also bei hohem Heizwert und rauchfreier Verbrennung eine
günstige Porosität und rasche Entzündbarkeit aufweisen.