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Verfahren und Vorrichtung zur Entgasung von Staubkohle Die Erfindung
schlägt ein neues Verfahren vor, um fein pulverisierte Kohleteilchen so zu verkoken,
daß eine möglichst große Menge der flüchtigen Bestandteile aus dem Gut abgetrieben
und ein pulveriger Koks gewonnen wird.
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In bekannter Weise wird der Kohlenstaub unter Luftabschluß zunächst
auf eine Temperatur nahe unterhalb der normalen Schmelztemperatur der Kohle erhitzt,
bis die flüchtigen Bestandteile ausgetrieben sind. Nachdem hierdurch die Gefahr
des Zusammenbackens beseitigt ist, wird die Temperatur auf eine geeignete größere
Höhe gebracht, bei der die Fertigverkokung erfolgt, ohne daß die Teilchen zusammenschmelzen.
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Man hat bereits vorgeschlagen, Kohlenstaub in verlangsamtem Fall durch
aufsteigendes heißes Gas zu erhitzen. Hierbei wirken aber das Gas und seine Wärme
nur sehr kurze Zeit hindurch auf das Gut. Das Gas muß sehr heiß sein, denn Gas und
Gut bewegen sich im Gegenstrom. Ferner hat man schon in einer von außen beheizten
stehenden Retorte Kohlenstaub von oben herabfallen lassen, also verhältnismäßig
kurze Zeit einer starken Strahlungswärme ausgesetzt, wobei jedoch kein pulveriger
Koks erzeugt wird, vielmehr nur eine mäßige Entgasung stattfindet.
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Andere Vorschläge gingen dahin, Kohlenstaub aus einer geräumigen Vorwärmekammer
in eine weite, aber niedrige Destillationskammer in Form eines Ringschleiers herabrieseln
zu lassen. Die sehr kurze Einwirkungsdauer und die infolgedessen notwendigen hohen
Temperaturen liefern aber auch hier keine günstigen Ergebnisse. Ebenso liegt es
bei dem Vorschlage, Kohlenstaub in einem Gasstrom mit oxydierenden Eigenschaften
in der Schwebe zu behandeln, bei welchem man nicht weiter als bis zu dem Punkte
gegangen ist, wo das Zusammenbacken der Kohleteilchen aufhört. Vorschläge, am Ende
einer von außen beheizten Retorte Kohlenstaub und Wasserdampf oder Wasserstaub oder
Luft zusammenzuführen, um Wassergas zu erzeugen, fallen vollständig aus dem Rahmen
der vorliegenden Erfindung heraus.
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Ferner hat man schon vorgeschlagen, Staubkohle mittels eines erhitzten
Gasstromes durch einen von außen nicht beheizten Verkokungsraum hindurchzutragen.
Auch hierbei sollte die Staubkohle von dem Gasstrome in der Schwebe gehalten werden,
bis die gewünschte Verkokung erreicht war. Der Weg für das Gas und die Kohleteilchen
ist aber so kurz, daß ein Erfolg überhaupt nur durch eine augenblickliche Entgasung
erreicht werden könnte, die selbstverständlich sehr hohe und damit ungünstige Temperaturen
erfordert.
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Allen bekannten Vorschlägen gegenüber zeichnet sich der Erfindungsgegenstand
dadurch aus,
daß er die Verkokung nicht durch eine kurze Erhitzung
bei entsprechend sehr hohen Temperaturen herbeiführen will, sondern das Gut ununterbrochen
auf langen Heizwegen langsam vorwärts schreiten läßt, um es nur mit den Temperaturen
zu behandeln, welche für die gewünschten Umwandlungen gerade erforderlich sind.
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Hierzu will die Erfindung die fein gemahlene und gesiebte Kohle beispielsweise
mittels einer Schleuderpumpe in einem langsamen und ununterbrochenen Strome durch
viele Rohre hindurch abwärts leiten und dabei indirekt, aber nicht von außen, sondern
von innen her, beheizen. Sodann bewegt die Erfindung den Gutstrom einschließlich
der abgetriebenen flüchtigen Bestandteile außerhalb derselben Rohre aufwärts und
trägt die erzeugten pulverigen Koksteilchen ebenso rasch aus, wie die frische Staubkohle
eingetragen wird. Die aus dem Kohlenstaub entwickelten Dämpfe und Gase werden dabei
immer zusammen mit den Kohle- und Koksteilchen in gleicher Richtung geführt, bis
am oberen Ende des aufsteigenden Gutstromes die gasförmigen Bestandteile in der
Retortenmitte entlassen werden, während der pulverige Koks in einen die Retorte
umgebenden Ringraum übertritt.
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Die Erhitzung des abwärts fließenden Gutstromes erfolgt durch Heizrohre
oder Wärmeleitungsstäbe, die in der Mitte der Führungsrohre für den Gutstrom liegen.
Der abwärts fließende Gutstrom bildet infolgedessen eine verhältnismäßig dünne ringförmige
Schicht, welche die Wärme vom Innern her sehr rasch aufnimmt. Trotz großen Temperaturabfalles
von der Wärmequelle bis zur Eintrittsstelle des Kohlenstaubes ist es dadurch ermöglicht,
die Wege für den Gutstrom sehr lang zu machen und zugleich das frische Gut anfangs
mit verhältnismäßig niedrigen Temperaturen zu behandeln, die sich bei den von der
Erfindung angewendeten langen Wegen des Gutstromes in günstiger Weise ganz allmählich
auf die höheren Temperaturen für die Endverkokung steigern. Am unteren Ende der
Führungsrohre kehrt ,der Gutstrom um und steigt aufwärts, indem er zusammen mit
den Dämpfen und Gasen die Führungsrohre umspült. Hierbei gibt der aufsteigende Gutstrom
namentlich in seinen oberen Schichten durch die Führungsrohre hindurch Wärme an
die vielen absteigenden Gutströme ab. Daher kann einerseits die Anfangstemperatur
(beim Frischkohleeintritt) der Innenbeheizung entsprechend dem Wärmezuwachs von
außen niedriger gewählt werden, während andererseits insgesamt eine sehr günstige
Ausnutzung der zugeführten Wärme stattfindet.
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Indem die fertig verkokten Teilchen schließlich über den Rand der
oben offenen, den aufsteigenden Gutstrom zusammenhaltenden Retorte in einen die
Retorte umgebenden Ringraum übergeführt werden und sich in diesem abwärts bewegen,
wird die Retorte noch sehr wirksam gegen Wärmeverluste nach außen geschützt.
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Der Erfindungsgegenstand löst die seit geraumer Zeit ohne ausreichenden
Erfolg bearbeitete Aufgabe, zuverlässig in ununterbrochenem Betriebe die Entgasung
von Kohlenstaub unter Gewinnung von pulverigem Koks herbeizuführen. Er zeichnet
sich dabei noch besonders durch seine außerordentlich große Wärmewirtschaftlichkeit
aus.
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In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen
zur Ausübung des neuen Verfahrens dargestellt.
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Abb. z zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Führungsrohre für
den Gutstrom mit Heizrohren durchsetzt sind, im senkrechten Schnitt.
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Abb. 2 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie 2-2 der Abb. i.
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Abb.3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Führungsrohre mit
Wärmeleitungsstäben durchsetzt sind, in einem senkrechten Schnitt.
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Abb. q. ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie 4-4 der Abb.3.
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Die Länge der Führungsrohre richtet sich auch nach der von der Vorrichtung
geforderten stündlichen Leistung. Sie ist im allgemeinen - abweichend von den schematisch
dargestellten Beispielen - eine sehr beträchtliche. In Einzelheiten können die Vorrichtungen
von den Beispielen abweichen.
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Gemäß Abb. i befindet sich unterhalb der Retorte i ein Feuerungsraum
2 mit Brennern 3. Vom Boden q. der Retorte steigen Rohre 5 auf, durch welche die
Heizgase zur Kammer 6 oberhalb der oberen Rohrplatte 7 strömen, um bei 6a abzuziehen
(vgl. auch Abb. 2).
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In einerZwischenplatte9hängen die Führungsrohre 8 für den Gutstrom,
welche die Heizrohre 5 umschließen und unten frei enden.
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Eine Schleuderpumpe =2 o. dgl. treibt durch ein Rohr =i den Kohlenstaub
in den Raum =o, von wo er sich auf die Rohre 8 verteilt. Durch diese Rohre wird
das Gut abwärts geführt. Es kehrt unten bei D um und steigt durch die Destillationszone
C aufwärts bis zu einer kegeligen Zwischenplatte =i', durch deren Mittelöffnung
i=" die Dämpfe und Gase in die Kammer 13 übertreten, um bei =q. abzuströmen.
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Die verkokten Kohleteilchen gelangen in den die Retorte umgebenden
Ringraum 15 und treten durch das Rohr 16 aus. Der Durchgang des Gutes kann mittels
Drosselklappen E in den Rohren =i und 16 geregelt werden.
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Das in den Rohren 8 langsam abwärts strömende Gut wird allmählich
durch die Heizrohre 5 erhitzt, und zwar unter Luftabschluß,
also
nur in Gegenwart der im Kohlenstaub noch enthaltenen Luft. Hierbei werden Wasserdämpfe,
Kohlendioxyd usw. abgetrieben. Diese Dämpfe und Gase strömen gemäß Erfindung mit
dem Gut zusammen unter gründlicher Durchmischung weiter. Die gasförmigen Produkte
bewegen sich infolge der Volumenzunahme rascher als die Kohleteilchen. Nach der
Umkehr bei D steigen Kohle und Gas durch den die Rohre 8 umgebenden Raum C auf.
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Bei der Abwärtsbewegung erhöht sich allmählich die Temperatur des
Gutes dauernd und erreicht ihren Höchstwert etwa an der Umkehrstelle D oder etwas
später. Namentlich im oberen Teile des Raumes C überträgt das aufsteigende Gut Wärme
durch die Rohre 8 an die absteigenden Gutströme, wodurch sich der Temperaturverlauf
den Anforderungen der Behandlung des Gutes vorteilhaft angleicht und der Bedarf
an Brennstoff für die Durchführung des Arbeitsverfahrens beachtlich verringert wird.
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Der Kohlenstaub muß natürlich die erforderliche Feinheit besitzen,
um in günstiger Weise gemäß Erfindung in ununterbrochenem langsamen Strome durch
die große Zahl von Rohren 8, in denen der Strom von innen her indirekt beheizt wird,
abwärts und dann außerhalb der Rohre 8 aufwärts so strömen zu können, daß sich die
erzeugten pulverigen Koksteilchen ebenso rasch austragen lassen, wie die feinen
Rohkohleteilchen eintreten.
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Nach Versuchen beträgt die Durchflußdauer in der Regel nicht weniger
als 5 Stunden, wenn die besten Ergebnisse erzielt werden sollen. Die ununterbrochene
Durchführung des Verfahrens erfordert daher bei einer Leistung von etwa 5 t je Stunde
eine Vorrichtung von wenigstens 25 t Fassung und beispielsweise eine Behandlungskammer
oder Retorte von etwa 2,5 m Durchmesser und etwa i2 m Länge.
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Gemäß Abb. i kann durch eine Leitung 22, die mit Düsen o. dgl. versehen
ist, gewünschtenfalls auch Dampf in den Raum C eingeführt werden.
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Die Ausführungsform nach Abb.3 und q. entspricht im ganzen der eben
beschriebenen. Statt der Rohre 5 sind hier jedoch Wärmeleitungsstangen 2o' durch
die Rohre 8 geführt. Außerdem kann man solche Wärmeleitungsstangen 21 auch durch
den Raum C hindurchführen.
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Da das fertig behandelte Gut über den Rand der oben offenen, die Führungsrohre
8 umgebenden Retorte oder Kammer i hinweg in den Ringraum 15 und von dort
abgeleitet wird, so ist die Retorte i nebst dem darin aufsteigenden Gutstrom in
erreichbar zweckmäßigster Weise gegen Wärmeverluste geschützt.
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Mit dem neuen Verfahren und der neuen Vorrichtung wird eine Entgasung
und Verkokung des Kohlenstaubes erreicht, ohne daß eine bemerkenswerte Zusammenballung
erfolgt. Es wird also pulveriger Koks erzeugt.
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Die Erfindung ist in erster Linie für die Herstellung von pulverigem
Koks aus geeigneter Kohle bestimmt. Man kann aber jede Kohle nach ihr behandeln,
ferner auch Erze. Fein pulverisierte Erze können allein oder mit Kohle gemischt
erhitzt werden. Kohlenstaub kann bei der Behandlung gegebenenfalls mit Kohlenwasserstofföl
gemischt werden. Schließlich läßt sich mittels der Erfindung auch eine vollkommene
Vergasung von Kohlenstaub durchführen.