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Einrichtung zur Destillation fester Brennstoffe Die Erfindung bezieht
sich auf eine Einrichtung zur Destillation fester Brennstoffe, insbesondere bei
niederen Temperaturen, vermittels in vorgewärmten Festkörpern aufgespeicherter Wärme.
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Es ist bekannt, als Festkörper zur Übertragung der Wärme auf das Destillationsgut
eine rotierende Trommel zu verwenden.
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Demgegenüber besteht das Wesen der Erfindung darin, daß an der äußeren
Oberfläche der Drehtrommel wärmeaufspeichernde und -übertragende Festkörper angeordnet
sind und die Oberfläche der Trommel sich nacheinander durch einen Heiz- und einen
Destillationsraum dreht.
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Die Rippen verlaufen in Drehrichtung der Trommel und bilden nebeneinanderliegende
geschlossene Ringe, in deren Zwischenräume das Destillationsgut eingefüllt wird.
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Die Ringe. können aus mehreren Stücken zusammengesetzt sein, die mit
Nut und Feder ineinandergreifen und einzeln auf der Trommelwand befestigt werden.
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Vorteilhaft kann die Ausführung der Einrichtung nach der Erfindung
so erfolgen, daß der mit ringförmigen Rippen besetzten Oberfläche der Drehtrommel
im Bereich des Destillationsraumes ein zweckmäßig gegen Wärmeverlust geschütztes
oder auch beheiztes Schutzblech zugeordnet ist, welches ein Herausfallen des Destillationsgutes
aus den Ringräumen zwischen den Rippen verhindert. An Stelle eines feststehenden
Schutzbleches können aber zu diesem Zweck auch ein oder mehrere wandernde Bänder
benutzt werden, die sich an die Trommeloberfläche anlegen.
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Besondere Sparsamkeit im Wärmeverbrauch ist dadurch erreichbar, daß
die zur Durchführung des Destillationsvorganges benötigte Wärmemenge beim Durchgang
der Trommel durch den Heizraum durch direkte Strahlung und Berührung der von dem
Ofen kommenden Heizgase an die Trommeloberfläche abgegeben wird.
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In den beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Einrichtung dargestellt.
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Abb. i ist ein senkrechter Querschnitt, Abb. a ein senkrechter Längsschnitt,
zum Teil eine Seitenansicht, Abb. 2a eine Einzeldarstellung aus Abb. a in größerem
Maßstab.
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Abb.3 zeigt in noch größerem Maßstab als Abb. 2a eine Abart von in
Abb. ?a dargestellten Einzelheiten (im Schnitt nach Linie III-III der Abb. 5).
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Abb. q. ist eine Draufsicht, Abb. 5 eine Seitenansicht dazu.
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Abb.6 zeigt in senkrechtem Querschnitt eine in einem Dampfkessel angeordnete
Einrichtung gemäß der Erfindung.
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Abb. i zeigt eine Heizkammer H und einen Destillationsraum C. Die
wärmeübertragenden Festkörper haben die Form von flachen kleinen
Platten
oder Rippen 17, die auf der Außenseite einer großen horizontalen Trommel
aufgeschraubt sind. Die Rippen sind so angeordnet, daß sie sich in ihrer Längsrichtung
berühren und geschlossene kreisförmige Rippenringe auf der Trommel bilden mit kreisförmigen
dünnen ringförmigen freien Räumen zwischen ihnen.
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Die Heizgase zur Erhitzung der Rippen treten durch die Kanäle 4 r
und 42 in die Heizkammer und verlassen dieselbe durch öffnung 43. Die Heizgase fließen
dabei durch die halbkreisförmigen Hohlräume zwischen den Rippen und geben einen
Teil ihrer Wärme an diese ab.
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Der Destillationsraum Cist ausgerüstet mit einer öffnung 27 zur Einführung
der Kohle, oberhalb welcher der Trichter 26 steht, dem die Kohle zugeführt wird.
Das Abzugsrohr 3o dient zur Fortleitung der Destillationsprodukte. Im unteren Teil
ist eine Koksabscheidevorrichtung 34 und 39 vorgesehen, die später genauer beschrieben
werden wird. Bei stetigem Betrieb fließt ein steter Strom von Kohle von oben in
die Destillationskammer, und zwar in die ringförmigen öffnungen zwischen den ringförmigen
Rippen.
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Die Trommel mit allen Rippen dreht sich im Sinne des Uhrzeigers, und
die heißen Rippen verlassen deshalb die HeizkammerH und treten in den Destillationsraum
C ein. Dabei werden die offenen Räume zwischen den heißen Ringen sofort mit Kohle
gefüllt, und die heißen Ringe zusammen mit der zwischen ihnen gelagerten Kohle wandern.
nun zusammen durch den Destillationsraum in gemeinsamer Drehrichtung. Dabei geben
die Ringe einen Teil ihrer aufgespeicherten Wärme an die Kohle ab mit der Wirkung,
daß diese in Koks umgewandelt wird. Ein vorzeitiges Herausfallen von Kohle oder
Koks aus den Räumen zwischen den Ringen wird durch das Schutzblech 3 i verhindert.
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Nach Vollendung des Verkokungs- und Destillationsvorganges wird der
Verkokungsrückstand durch die Messer 34 aus den Räumen zwischen den Rippen entfernt
und fällt in das rotierende Austrageventil39 und von da durch öffnung 4o in einen
Behälter oder auf ein Transportband.
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Nachdem auf diese Weise eine Trennung des Destillationsrückstandes
von den Rippen oder Festkörpern vorgenommen ist, kehren die Rippen wieder in die
Heizkammer zurück und werden von neuem wieder erhitzt.
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Die Kohleneinfüllungsöffnung hat in der Richtung der Achse eine genügende
Längenausdehnung, um über die gesamte Trommel hin, soweit sie mit Rippen besetzt
ist, Kohle in den Destillationsraum eintreten zu lassen.
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Das Abstreichwehr 28 hat den Zweck, die Menge der eintretenden Kohle
zu beschränken auf diejenige Menge, die zwischen den geheizten Rippen Platz hat.
Das Wehr 28 ist an den Armen 29 drehbar aufgehängt.
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Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel ist so, daß das Destillationsgut
fertig verkokt ist, wenn es im unteren Teil des Destillationsraumes ankommt. Hier
wird es von den Festkörpern oder Rippen abgesondert, und zwar durch die Stangen
oder Meißel 34 die in Form eines Kammes nebeneinander angeordnet sind, so daß ihre
oberen Enden in die Räume zwischen den Rippen hineinragen. Diese Meißel werden von
einem langen Träger 35 gehalten, der gleichzeitig dazu dient, den Destillationsräum
von der Heizkammer zu trennen. Der Träger 35 wird durch das Gegengewicht 37 in die
Höhe gedrückt, bis die Gleitfläche 35a gegen die Stirnflächen der Rippen drückt.
Die Länge der Meißel ist so, daß in dieser obersten Stellung die Meißel noch nicht
die Trommel berühren. Das Metalldiaphragma 36, welches sich an dem unteren Ende
des Trägers 35 anschließt, dient ebenfalls dazu, den Heizraum und den Destillationsraum
gegeneinander abzuschließen.
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Die Speichen der Trommel sind, wie bekannt, als Gelenke ausgebildet,
so daß die Wärmeausdehnung der Trommel ohne Spannungen vor sich gehen kann.
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Die Enden der Trommel und des umgebenden Gehäuses sind geschlossen
durch die abnehmbaren Schlußplatten 23.
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Die Enden des Heizraumes und des Destillationsraumes haben noch besondere
Abschlußorgane in. den elastischen ringförmigen Platten 25 und dem kreisförmig gebogenen
Rohr oder Stab?
5a, welcher vermittels der Feder- und Hebeleinrichtung 24
gegen die letzte Rippe 17 gepreßt wird.
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Im Betriebe wird der Gasdruck im Destillierraum C etwas unter dem
in der HeizkammerH gehalten, so daß kein Destillationsgas in die Heizkammer verlorengeht.
Eine kleine Menge des Heizgases darf dagegen in den Raum C eintreten, denn die Qualität
des Destillationsgases ist meistens so reich, daß eine Verdünnung unschädlich ist.
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Durch ein perforiertes Rohr 5o kann eine gewisse Menge Dampf eingeblasen
werden. Dieser dient dazu, das Diaphragma 36, den Träger 35 und die Meißel 34 abzukühlen,
indem er an ihnen auf dem Weg in den Destillationsraum vorbeistreicht.
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Wenn eine größere Menge Dampf eingeblasen wird, tritt ein Teil desselben
nach links in den Heizraum und verhindert so, daß irgendwelche heißen Verbrennungsgase
an den Koksmeißeln vorbei in den Destillationsraum treten können.
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Beim Betrieb der Anlage werden die Kohleteilchen,
die
mit den vorgeheizten Eisenkörpern in Berührung kommen, sehr schnell erhitzt, und
eine trockene Kokshaut bildet sich schnell auf der Außenseite des Kohlenkörpers.
Im Maße, wie die Wärme aus den Rippen in die Kohle fließt, sinkt die Temperatur
der Rippen, und die Wärmeübertragung verlangsamt sich. Die Endtemperatur des Kokses
variiert mit verschiedenen Kohlen und auch mit dem Zweck des Kokses, der eine härtere
oder weichere Form erfordern kann und deshalb eine höhere oder niedere Endtemperatur
verlangt.
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Für eine Endtemperatur von 6oo° beläuft sich der durchschnittliche
Wärmebedarf von einem Kilogramm kalter Kohle auf etwa 22o Kal. Die Höchsttemperatur
des Eisens soll als 76o-' C angenommen werden. Eisen hat zwischen 76o' C und 6oo°
C eine spez. Wärme von etwa o, i 48.
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Wenn die Temperatur eines Kilogramm Eisens von 76o° auf 6oo° sinkt,
werden deshalb (76o - 6oo) j o, i48 = 23,6 Kal. abgegeben.
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Da 22o Kal. pro Kilogramm Kohle benötigt werden, so sind deshalb 22o
dividiert durch 23,6 gleich 9,3 kg Eisen erforderlich. Das Raumgewicht von Eisen
ist etwa 9i/2 mal so groß als das der Kohle, und daraus geht hervor, daß i kg Kohle
und 9,3 kg Eisen etwa die gleichen Volumen haben. Zur Verkokung einer Kohlenschicht
von 2o mm Dicke ist deshalb eine Eisenplatte von 2o mm Dicke hinreichend, wenn die
Temperatur der Eisenplatte von 76o° auf 6oo° sinken würde und alle Wärme an die
Kohle abgegeben würde.
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Bei diesen Temperaturen geht der Wärmeübergang von der Eisenplatte
an die Kohle natürlich gegen Ende des Vorganges sehr langsam vor sich, und um diese
Verlangsamung zu verhindern, empfiehlt es sich, die Eisenmasse, die mit der Kohle
in Berührung gebracht wird, so zu bemessen, daß die Abkühlung des Eisens anstatt
vom 76o auf 6oo, etwa nur bis auf die Hälfte, nämlich auf 68o° geht.
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In der vorliegenden Maschine kann diese Anpassung der Menge der Festkörper,
die in den Destillationsraum eingebracht. werden, sehr einfach vorgenommen werden,
dadurch, daß die Festkörper oder Eisenrippen entweder zweimal so dick gemacht werden
oder dichter zusammengestellt werden. Die verhältnismäßige Menge der zum Destillationsvorgang
benötigten Festkörper kann auch dadurch erhöht werden, daß entweder die Festkörper
(Eisenplatten) auf eine höhere. Temperatur vorgeheizt werden, oder daß das Destillationsgut
selbst (Kohle) vorgewärmt wird. Dieses letztere Mittel ist sehr wirksam. Wenn die
Kohle z. B. auf 3oo° C vorgewärmt wird, wobei sie gleichzeitig getrocknet und von
etwa 6 % Wasser befreit werden mag, dann wird die von den Festkörpern an i kg Kohle
zu liefernde Wärmemenge von 22o Kal. auf i oo Kal. reduziert.
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Die Trommeln oder Walzen können in sehr großen Abmessungen ausgeführt
werden, da die Tragkraft einer solchen Walze sehr groß ist. Das Innere der Trommel
kann durch einen Luft- oder Dampfstrom gekühlt werden, oder es kann zur Vorheizung
der Kohle benutzt werden.
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Wenn das Destillationsgut sehr schnell weich wird und an den Rippen
anhaftet, ist das Schutzblech 3 i nicht nötig. Um eine Abkühlung der Rippen durch
Strahlung zu verhüten, kann der Schild isoliert werden. Oder er kann sogar beheizt
werden, was z. B. durch Elektrizität leicht möglich ist.
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Der Zusammenbau der ringförmigen Rippenkörper kann in verschiedener
Weise geschehen. Abb.3, 4 und 5 zeigen eine Form von kleinen Rippensektoren 98,
die mit Nut i oo und Feder i o i ineinandergreifen, wobei jeder Sektor mit einem
Fußflansch ausgestattet ist und vermittels einer eingegossenen Schraube 99 auf den
Mantel 9 der Trommel geschraubt ist. Zwischen dem Mantel und den Sektoren kann dabei
eine Lage Isoliermaterial eingelegt werden. Es kann auch eine ganze, in einem Stück
gewalzte, ringförmige Rippe auf die Trommel geschoben werden, oder kleine Einzelstücke
können in Gruppen zusammengefügt oder gegossen werden und sodann als Gruppen zu
einer Trommel zusammengebaut werden. Oder die Rippen können aus besonders starkem
Steinmaterial gemacht werden, wie z. B. Silimanit oder Carborundum oder Magnesit
oder Porzellan. usw. In allen Fällen muß jedoch darauf geachtet werden, daß die
Trommel gasdicht wird, so daß Heizgas oder Kohlegas nicht in dieselbe eintreten
können.
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Bei der Ausführungsform nach Abb.6 geschieht die Beheizung der Rippen
auf der Trommel durch den Wanderrost 4, der zur Beheizung des Kessels 2 dient, und
durch die vom Rost ausgehenden Feuergase. Die Intensität dieser Beheizung kann dabei
durch den Einbau von Schutzschildern aus Stein reguliert werden. Wenn mehr Deckensteine
23 an Röhren 21 über dem Rost aufgehängt werden, dann wird die Trommel mehr gegen
Hitze geschützt. Auch können die Heizgase durch Auflegung von Steinen bei 25 und
25a mehr oder weniger gegen die Trommel gedrängt oder von ihr abgehalten werden.
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Die Festhaltung der Kohle in den Räumen zwischen den Rippen geschieht
in Abb.6 durch ein breites wanderndes Band i o, welches ganz ähnlich konstruiert
sein kann wie
der Wanderrost q. selbst. Die Kohle wird durch den
Trichter i9 eingeführt und der fertige Koks durch die Kratzer 5 i entfernt und fällt
dann auf den Rost q.. Zu Beginn des Betriebes kann Kohle unmittelbar durch den Trichter
7 auf den Rost gebracht werden, und* die Trommel wird dann so lange gedreht,
bis sie heiß genug ist, um durch Trichter i g aufgegebene Kohle zu verkoken. Die
Absaugung der Destillationsgase geschieht durch Rohr 18.
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Die Destillation des Gutes wird hierbei mit größter Geschwindigkeit
durchgeführt. Die Wärme wird in dieselben Oberflächen hineingetragen, aus denen
sie nachher in die Kohle übertritt. Die Festkörper, Platten oder Rippen werden in
großen Mengen benutzt, sind von einfachster Form und billig. Wenn Kohle verkokt
wird, geht die Trennung des Kokses von den Heizwänden sehr leicht vor sich, und
die Schwierigkeiten des Festsitzens sind ganz beseitigt. Ein günstiger Faktor dabei
ist, daß nicht nur der Koks selbst bei steigender Temperatur schrumpft, sondern
daß auch die Rippen selbst, zwischen denen der Koks sitzt, bei sinkender Temperatur
schrumpfen und sich vom Koks zurückziehen.