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Verfahren und Vorrichtung zum Schwelen und Verkoken fester kohlehaltiger
Stoffe Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung
kohlenstoffhaltiger Materialien in der Wärme. Der Erfindungsgegenstand eignet sich
besonders zur Behandlung verschiedener fester oder halbfester kohlehaltiger Stoffe,
um die verdampfbaren Bestandteile abzudestillieren und einen als Brennstoff wertvollen
Koks zu erhalten.
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Um den Erfindungszweck in technisch und wirtschaftlich besonders günstiger
Weise zu erreichen, schlägt die Erfindung eine neuartige übertragung der Wärme von
den Verbrennungsgasen an das Gut vor. Sie erhitzt mittels der Verbrennungsgase besondere
vollwandige Heizstäbe, die seitlich aus dem Destillationsraum in die Heizräume hineinreichen
und überträgt die von den Stäben aufgenommene Wärme ausschließlich durch Leitung
in seitlicher Richtung auf das Gut.
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Gemäß Erfindung wird das Gut in den Destillationsräumen beispielsweise
in Trögen auf die Heizstäbe gestellt und ohne oder mit Platzwechsel entweder in
einzelnen Beschikkungen oder unter absatzweisem Nachschub der Erhitzung unterworfen.
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Ferner schlägt die Erfindung auch vor, das Gut in einem ununterbrochenen
Arbeitsgang zu behandeln, indem es stetig zwischen Heizstäben, welche die Wärme
ausschließlich durch Leitung von der Seite her zuführen, von oben nach unten hindurchgeleitet
wird.
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Man hat bereits Kohleteile dadurch in der Wärme behandelt, daß man
sie in einer zickzackförmig verlaufenden Ringschicht an-einem zentralen Heizkörper
entlang führte, der von Verbrennungsgasen bestrichen wurde. Die Wärmeübertragung
konnte hier nur durch die Wand des Heizzylinders erfolgen, so daß eine Auflösung
des Gutes in eine dünne Schicht notwendig wurde. Die Behandlung von Kohleteilchen
in einer derart geformten dünnen Schicht ist aber wegen der bei der Schwelung und
Verkokung eintretenden Veränderung des Gutes sehr schwierig. Da die Temperaturen
sehr ungleich und kaum regelbar sind, ist die Behandlung überhaupt kaum störungsfrei
erreichbar, weil immer Ungleichmäßigkeiten, Verstopfungen usw. vorkommen, die die
öfen betriebsunsicher machen.
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Man hat ferner vorgeschlagen, Kohle auf einem laufenden Förderband
zu schwelen und zu verkoken, hat aber das Förderband von unten her unmittelbar durch
die Verbrennungsgase beheizt. Dabei war es notwendig, den oberen Trum des Förderbandes
durch feuerfestes Mauerwerk gegen eine zu hohe Hitzeeinwirkung zu schützen, um die
Behandlung der Kohle mit einer genügend niedrigen Temperatur durchführen zu können.
Der untere Trum wird leer durch Wiedererhitzungskammern und an beiden Enden derselben
durch Verschlüsse aus flüssigem Blei usw. geführt. Es handelt sich also um überaus
kostspielige und umfangreiche Bauwerke mit äußerst geringem Wirkungsgrad, denen
gegenüber
der Erfindungsgegenstand sich durch eine überraschende Einfachheit auszeichnet.
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Zur seitlichen Übertragung von Wärme sind ferner die sogenannten Perkinsrohre
bekannt. Diese bilden aber Hohlkörper mit einer Wasserfüllung, also je einen kleinen
Dampfkessel. Sie sind für die Schwelung und Verkokung von Kohle unbrauchbar, weil
die erforderliche Temperatur nicht erreicht werden kann.
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Schließlich hat man vorgeschlagen, in liegenden umlaufenden Trommeln
Kohleteilchen zu trocknen oder zu schwelen. Die Trommeln enthalten Scheiben, welche
unten in die Beschickung eintauchen und oben von Heizgasen bestrichen werden. Infolge
der Drehung wechseln die eintauchenden und die beheizten Scheibenflächen dauernd.
Eine Übertragung der Wärme durch Leitung findet hierbei nur in geringem Maße statt.
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Dem Bekannten gegenüber zeichnet sich der Erfindungsgegenstand dadurch
aus, daß die gewünschte Behandlungstemperatur äußerst leicht und gleichmäßig eingehalten
werden kann und örtliche Überhitzungen praktisch ausgeschlossen sind. Die Erfindung
bietet ferner den Vorteil, daß man die Schwelung ohne weiteres auch bei einer etwas
unterhalb der Sinterungstemperatur liegenden Behandlungstemperatur durchführen kann,
um den als Rückstand erzielten Brennstoff anstatt in Iilumpenform in einer mehr
oder weniger körnigen Beschaffenheit zu gewinnen. Ferner eignet sich das neue Verfahren
gleich gut zur Behandlung einzelner Beschickungen wie zur Behandlung mit zeitweiligem
Nachschub und zur ununterbrochenen Behandlung des Gutes. Dabei sind die zur Ausführung
des Verfahrens erforderlichen Vorrichtungen sehr einfach und betriebssicher.
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Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Ausübung des neuen Verfahrens
sind auf den Zeichnungen dargestellt.
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Abb. i ist ein Querschnitt durch einen Ofen zur Behandlung des Gutes
in Trögen.
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Abb. 2 ist ein Längsschnitt nach Linie 2-2 der Abb. i, Abb. 3 ein
Längsschnitt nach Linie 3-3 der Abb. i.
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Abb. 4. ist ein Schaubild zur Darstellung einer Heizeinheit.
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Abb. 5 zeigt eine Vorrichtung zur ununterbrochenen Behandlung des
Gutes ohne Tröge. Abb.6 zeigt eine Anordnung von Heizstäben und Abb. 7 Querschnittsformen
für die Heizstäbe.
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Gemäß Abb. i besitzt der dargestellte Ofen io drei Heizkammern 12
und zwei Behandlungskammern 14, die durch Wände 16 getrennt sind. Die Zahl der Kammern
kann nach Wunsch gewählt werden.
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Bei dem gezeichneten Beispiel gehen die wärmeleitenden Heizstäbe 2o
von einer Außenwand 18 des Ofens bis zur anderen durch. Die Heizstäbe können aus
irgendeinem geeigneten Metall, beispielsweise Gußeisen, oder aus einem sonstigen
hitzebeständigen und gut leitenden Baustoff bestehen.
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Wie aus Abb. i bis 3 ersichtlich ist, sind die Heizstäbe in einer
Mehrzahl von übereinanderliegenden waagerechten Reihen angeordnet, so daß in den
Behandlungskammern mehrere Etagen entstehen, die mit Trögen zur Aufnahme des Gutes
beschickt werden können. Öffnungen 22 in den Stirnwänden 24 des Ofens gestatten
das Einsetzen und Herausziehen der Tröge.
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Die Tröge 26 bestehen aus einem die Wärme möglichst gut leitenden
Baustoff, z. B. Gußeisen. Um den Dämpfen und Gasen freien Durchzug zu gestatten,
können die Träge durchbrochene Böden besitzen (siehe Abb. 4 bei 30). Die Gase und
Dämpfe werden durch eine Leitung 28 zur Weiterbehandlung abgeführt.
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In die Heizkammern 12 sind mehrere Zungen 32 eingebaut, um die Verbrennungsgase
vom Rost 34 auf einem Zickzackweg durch die Heizstäbe 2o hindurchzuführen. Die Heizgase
ziehen durch den Kamin 36 ab, dem sie aus den verschiedenen Kammern durch einen
Fuchs 4o mit Anschlüssen 38 zugeführt werden.
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Falls man Luft, Dampf oder Gase in die Behandlungskammern einführen
will, kann dies durch Öffnungen 42 geschehen, deren Öffnungsweite sich durch einen
Schieber 44 regeln läßt.
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Die Tröge 26 werden mit dem Gut, beispielsweise mit Staubkohle oder
einem innigen Gemisch von Staubkohle mit Teerölen, gefüllt und in die Behandlungskammern
eingeschoben, bis diese vollständig mit Trögen besetzt sind. Die Öffnungen 22 werden
geschlossen, und die Heizkammern 12 werden in Betrieb gesetzt.
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Die Heizstäbe 2o erhitzen sich in den Heizkammern und leiten'ihre
Wärme ausschließlich seitlich in die Behandlungskammern hinüber, wo sie sich von
den Heizstäben 2o auf die Tröge 26 und deren Inhalt überträgt. Die Erhitzung des
Gutes ist eine überaus gleichmäßige und leicht regelbare. Die Behandlungsdauer richtet
sich nach der Art des Gutes. Bei der Behandlung eines innigen Gemisches von Teerölen
mit Anthrazitstaub aus Rhode-Island genügt eine Erhitzungsdauer von etwa i bis 2
Stunden.
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Anstatt eine ganze Beschickung fertig zu behandeln und dann durch
eine neue zu ersetzen,
kann man auch so vorgehen, daß man, etwa
im Gegenstrom zu den Heizgasen, am vorderen Ofenende die fertigen Tröge herausnimmt
und am hinteren Ofenende neue Tröge nachschiebt. Andererseits kann man auch die
Tröge in einer Etage in der einen Ofenlängsrichtung vorrücken und in der nächsten
Etage den umgekehrten Weg machen lassen. Der Ofen gestattet also eine vielseitige
Benutzungsweise, die sich den verschiedensten Arten von Behandlungsgut leicht anpassen
läßt.
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Die von den Heizstäben gebildeten Etagen sind verhältnismäßig niedrig.
Die flachen Tröge 26 Enden gerade bequem darin Platz. Hierdurch wird erreicht, daß
die Heizstäbe auch das Gut in den unter ihnen befindlichen Trögen von oben her erhitzen.
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Die Ausführungsform nach Abb.5 dient zur Behandlung von Gut im ununterbrochenen
Arbeitsgang.
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In der Ofenmitte befindet sich eine senkrechte Kammer i4', neben welcher
auf beiden Seiten eine Heizkammer 12' angeordnet ist. Die Heizstäbe 2o gehen in
waagerechten Reihen durch alle drei Kammern hindurch und leiten die in den Heizkammern
12' aufgenommene Wärme ausschließlich seitlich an das Gut in der Kammer 14'.
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Die Stabreihen haben einen geringeren Abstand als bei dem Ofen nach
Abb. i bis 3 ; auch sind sie gegeneinander versetzt, so daß sowohl die Heizgase
in den Kammern 12' wie auch das Gut in der Kammet 14' immer wieder zum Richtungswechsel
gezwungen werden (s. a und b in Abb.6).
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Das Gut wird durch einen Trichter 46 zugeführt und durch einen Kegel
48 auf den Querschnitt der Kammer 14' unterhalb des Fallrohrs 5o verteilt, und zwar
unter Mitivirkung eines Ringes 52, der von Armen 54 gehalten wird. Ein Schieber
56 dient zur Regelung der Gutzufuhr.
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Unterhalb der Kammer i4' kann ein Förderband 58 zum Austragen des
Kokses angeordnet sein. Die Dämpfe und Gase ziehen durch die Leitung 28' ab.
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Die Heizstäbe 2o können einen jeweils am besten geeigneten Querschnitt
besitzen. Verschiedene Querschnitte e, f, g und lt sind als Beispiele in
Abb.7 gezeigt.
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Die Vorrichtung nach Abb.5 kann gewünschtenfalls ebenfalls mit Unterbrechungen
oder zeitweiligem Nachschub arbeiten, so daß auch hier die Möglichkeit besteht,
den Betrieb den verschiedenen Gutarten anzupassen.