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Vorrichtung zum Oxydieren vorerhitzter Brennstoffe vor dem Verschwelen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Oxydieren vorerhitzter Brennstoffe
vor dem Verschwelen, insbesondere von Brennstoffen, welche stark bindende oder agglomerierende
Eigenschaften besitzen, z. B. von Braunkohlenstaub. Der Zweck der Erfindung ist
die Herstellung von Halbkoks aus diesem Staubmaterial, welcher je nach dem Ausgangsmaterial
kornförtnigoder pulverförmig gewonnen werden kann, unter gleichzeitiger Gewinnung
von flüssigen oder gasförmigen Nebenprodukten. Die Erfindung verwendet zu diesem
Zweck :eine an sich biekannte Einrichtung, bestehend aus einer Vorerhitzungstrommel
und einer Verschwelungstrommel, wobei der vorerhitzte Brennstoff vor dem Verschwelen
einer teilweisen Oxydation unterworfen wird. Diese Oxydation konnte bei den bekannten
Vorrichtungen dieser Art nicht in genügend gleichmäßiger Weise vorgenommen werden,
wodurch die Leistung der Anlage sowohl in Menge wie in Qualität litt. Um dies zu
verhindern und die Oxydationsluft durchaus gleichmäßig zu verteilen, verwendet die
Erfindung einerseits eine zylindrische Kammer mit einer Eörder- und Rührvorrichtung,
durch welche der an der Tiefstelle der geneigten Vorerhitzungstrommel angelangte
Brennstoff nach der Hochstelle der ebenfalls geneigten Verschwelungstrommel gefördert
wird, und andererseits Luftzuführungen, die auf der ganzen Länge dieser Kammer angeordnet
sind. Die bisherigen Schwelanlagen konnten rationell nur mit nicht backender Kohle,
besonders in Staubform, arbeiten, wohingegen die Verwendung von fetter Gaskohle,
welche in bezug auf die Nebenprodukte wertvoll ist, ausgeschlossen blieb. Allerdings
war es möglich, ,aus backender Kohle stückförmigen Halbkoks herzustellen, jedoch
war die Leistung im Verhältnis zu der Größe der Anlage völlig unwirtschaftlich.
Neben dem Vorteil, billige backende Kohle, insbesondere belgisches Mons-Kohleklein,
zu verwenden, @erzielt man erfindungsgemäß noch einen weiteren, nämlich den, daß
man daraus einen staubförmigen Brennstoff erhält, der homogen ist und sich am besten
für die Brikettierung oder als Brennstoffpulver eignet.
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Die Zeichnungen veranschaulichen beispielsweise eine Anlage gemäß
Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen.
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Abb: i zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Ofen dieser
Art.
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Abb. 2 ist ein Schnitt nach der Linie A-A der Abb. i. .
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Ab -.3 zeigt einen Schnitt nach der Linie B-B .der Abb. 2, nach links
gesehen.
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Abh. q. zeigt einen ebensolchen Schnitt nach rechts gesehen.
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Abb.5 ist ein Querschnitt nach der Linie C-C der Abb. q..
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Abb.6 zeigt einen Längsschnitt nach der Abb,. ¢ bei einem anderen
Ausführungsbeispiel.
Abb. 7 zeigt eine Schnittansicht einer Einzelheit
bei einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Abb.8 zeigt eine Seitenansicht dazu, und Abb,.9 zeigt in größerem
Maßstabe einen Querschnitt nach der Linie Di-D der Abb. 7.
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Mit Bezug auf Abb. i und 2 besteht der Ofen aus zwei, vorzugsweise
zylindrischen Drehtrommeln, einer Vorerhitzungstremmel i und einer Verschwelungstrommel
2, die in ein und demselben Feuerraum 3 übereinander angeordnet sind und an ihren
Enden mittels Ringen 4 auf Stützrollen 5, 6 lagern. Die Drehtrommeln i und 2 sind
mit ihren Drehachsen parallel zueinander und zu der Waagerechten geneigt angeordnet.
Durch einen Motor wird mittels eines Vorgeleges die Drehbewegung den beiden Drehtrommeln
i und -2 mitgeteilt, zu welchem Zweck sie Zahnräder 7, 8 tragen.
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Die Innenwandung einer jeden Trommel ist in dem dargestellten Beispiel
glatt und enthält weder Rillen noch Schraubengänge noch Schaufeln. In jeder Drehtrommel
befindet sich eine bestimmte Menge von kleinen Metallkugeln 9, welche durch Scheiben
i o zurückgehalten werden. Jedes der beiden Enden der Drehtrommeln mündet mittels
einer gasdichten Stopfbüchse in eine ortsfeste Metallkammer. Diese Kammern sind
mit 11, 12, 13, 14 bezeichnet. Eine Anordnung von Brennern oder Feuerungen 15 ermöglicht,
die untere Tromme12 unmittelbar auf eine Temperatur von 5oo bis 6oo° C zu beheizen,
während die obere Trommel i durch die Abgase beheizt wird. Ferner ermöglicht eine
nicht dargestellte Reihe von Brennern, die Temperatur dieser Abgase, falls erforderlich,
zu steigern, um die Beheizung der oberen Trommel zu fördern. In ähnlicher Weise
können nicht dargestellte, regelbare öffnungen für- Frischluft vorgesehen sein,
um die Trommel i zu kühlen.
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Der Kohlenstaub wird durch eine Dosiervorrichtung 16 und eine Förderschnecke
17, . welche durch die Kammer i i hindurchtritt, der- Hochstelle der Trommel i zugeführt.
Die Regelung der Beheizung der Vorerhitzungstrommel erfolgt derart, daß das Material,
wenn es an der Tiefstelle anlangt, eine Temperatur -besitzt, die etwas geringer
ist als diejenige, wo es zu destillieren und zu erweichen beginnt, d. h. im allgemeinen
eine solche von 3oo bis 35o° C. Während dieses Vorerhitzens werden- Dämpfe entwickelt,
die durch den Schornstein 18 entweichen, nachdem sie durch. einen Staubabscheider
hindurchgegangen sind, wobei der mitgerissene Staub- wieder in ..die Trommel zurückgeführt
wird.
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Der so vorerhitzte Kohlenstaub sammelt sich in der Kammer 12, aus
der er zu einem Teil 19 (Abb.2) gelangt, welcher einen doppelten Zweck hat, nämlich
das Material wieder nach der Hochstelle der Verschwelungstromme12 zu führen und
ferner während dieser Förderung teilweise zu oxydieren, und zwar in dem erforderlichen
Verhältnis, damit bei der Verkokung bei Tieftemperatur in der Trommele eine Agglomerierung
oder Bindung entweder gar nicht oder nur in geringem Maße vor sich geht, je nachdem
man pulverförmigen oder kornförmigen Halbkoks erhalten will.
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Drei Ausführungsformen dieser Vorrichtung i9 sind in der Zeichnung
dargestellt.
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i. Gemäß Abb.3, 4, 5 besteht die Vorrichtung aus einem Zylinder i
o, in dem eine Schnecke iga drehbar gelagert ist. Ferner trägt dieser Zylinder einen
Längsschlitz igb, welcher regelbar ist und zum Zutritt der Frischluft dient. Wie
aus Abb.5 ersichtlich ist, ist der Schlitz mit einer Lenkwandung i 9t versehen,
welche, wie die Praxis gezeigt hat, die außerordentlich wichtige Aufgabe erfüllt,
die heiße, in Bewegung befindliche Kohle an jeder Stelle der Förderung durch den
zylindrischen Kanal mit einer Frischluftschicht zu bestreichen. Nachdem die Luft
ihre oxydierende Wirkung ausgeübt hat, wird sie an der Hochstelle durch das Gebläse
i 9e angesaugt und geht durch einen Staubabschei= der hindurch. Nach dem Austritt
aus dem Staubabscheider wird die Luft usw. in die Atmosphäre hinausgestoßen, während
, die niedergeschlagenen Produkte samt dem geförderten Kohlenstaub in die untere
Retorte 2 eingeführt werden. Der trogförmige Kanal i 9d der Vorrichtung i 9 ist
sorgfältig wärmeisoliert, so daß die Kohle, die in die Oxydationsvorrichtung i9
bei 3oo bis 35o° C eintritt, annähernd bei derselben Temperatur wieder .austritt,
wobei die leichte teilweise Oxydation ebenfalls zur Aufrechterhaltung der Temperatur
beiträgt: Je nach dem gewünschten Produkt, sei es kornförmiger oder pulverförmiger
Koks, regelt man die Menge der Oxydationsluft, indem man die Drehgeschwindigkeit
des Gebläses ändert oder eine Klappe in dem Luftaustrittskanal steuert oder schließlich,
indem man Schwenkplatten ige bewegt, die entlang des Schlitzes igb verlaufen.
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2. Nach Abb. 6 besteht die Vorrichtung i 9 aus einem Rohr i gt, welches
nach außen wärmeisoliert ist und innen Schaufeln igs trägt, die nach einem Schraubengang
verlaufen, derart, daß die Kohle nicht nur gefördert, sondern auch bei der Drehung
des Rohres energisch durchgerührt wird. Die Frischluft wird ,auf der ganzen- Länge
der Vorrichtung durch .ein Düsenrohr i9" gleichmäßig verteilt, welches in -der Achse
der Kammer ig verläuft und eine Reihe von Offnungen
i9= trägt.
Die heiße Kohle wird aus der Kammer 12 an der Tiefstelle der Drehtrommel i zu der
Vorrichtung ig geführt und wird nach dem anderen Ende durch die Schaufeln i gg gefördert,
an welchen ein Staubabscheider igs vorgesehen ist, in welchem die durch die Luft
mitgerissenen Stoffe zu der Kohle zurückgeführt werden, um dann gemeinsam in die
untere Drehtrommel zu gelangen.
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Die Oxydationsluft wird durch ein Gebläse angesaugt, welches regelbar
ist und die Luft in erforderlicher Menge zuführt, je nach dem Erzeugnis, welches
bei der nachträglichen Verkokung erzielt werden soll.
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3. Gemäß Abb. 7 bis 9 ist die Vorrichtung i9 derart ausgebaut, daß
die Wärmeverluste auf das geringste vermindert werden und die thermische Ausbeute
der Vorrichtung gesteigert wird, da der Wärmeschutz allein die Verluste herabmindert.
Zu diesem Zweck besteht die Vorrichtung aus einem Metallrohr 21 von z. B. sechseckigem
Querschnitt, die innerhalb der oberen Trommel i axial verlaufend befestigt ist.
Gleichzeitig wie die Trommel i langsam gedreht wird, kommt auch die Trommelei in
synchrone Bewegung. Der Kohlenstaub, welcher an der Tiefstelle der oberen Trommel
bei etwa 300 bis 350"C anlangt und durch eine mit der Trommel mitdrehende Scheibe
angehalten wird, wird durch Schaufeln 22, welche an der Trommel befestigt sind,
in an sich bekannter Weise in das Rohr 2 i nach und nach hineingeschüttet. Das Rohr
2 i ist innen mit Schaufeln ausgestattet, die derart verlaufen, daß bei deren Drehung
eine allmähliche Förderung der Kohle nach der Hochstelle der unteren Drehtrommel
2 erfolgt. Außerdem ist das Rohr 2 i mit Längsschaufeln ausgestattet, die ein sehr
energisches Durchrühren der heißen Kohle in Gegenwart der Luft bewirken, welch letztere
durch den Rohrstutzen 23 hinzutritt und das Rohr 2 i von dem einen Ende zum anderen
durchströmt. Man kann auch in diesem Falle den Zutritt der Frischluft an anderen
Punkten des Rohres bewirken, wenn man ein axiales Rohr benutzt, welches mit einer
Reihe von Löchern versehen ist. Die Oxydationsluft wird nach dem Durchgang durch
den Staubabscheider nach außen abgeleitet. Die gesammelten Produkte sowie die oxydierte
Kohle werden durch Kanäle nach der unteren Trommel geführt. Die Regelung der Oxydation
erfolgt in einfacher Weise, indem man den Querschnitt des Lufteintritts vermindert
oder vergrößert, oder indem man die Geschwindigkeit des Gebläses ändert. Es ist
zu bemerken, daß bei dieser Ausführungsform die Trocknungsdämpfe aus der Kohle an
der Hochstelle gleichzeitig mit der Oxydationsluft gesammelt werden und in ein und
demselben Staubabscheider zur Behandlung kommen.
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Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen der Oxydationsvorrichtung kann
man selbstverständlich die eintretende Frischluft vorwärmen, damit die Oxydation
in energischerer Weise vor sich geht. Eine Vorrichtung dieser Art ermöglicht die
Oxydation von etwa 2 Tonnen in der Stunde unter Erzeugung eines vollkommen pulverförmigen
Halbkokses.
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Eine Schnecke 2o (Abb. i und 3) führt den oxydierten Kohlenstaub in
die untere Trommel 2 hinein, in welcher das Destillieren bei Tieftemperatur vor
sich geht. Die Ausstattung dieser unteren Drehtrommel ist ähnlich der Vorerhitzungstrommel
i, und die Metallmassen haben den gleichen Zweck, nämlich die Kohle durchzurühren
und gleichmäßig zu erhitzen sowie die Innenwandung der Trommel zwecks besserer Wärmeübertragung
dauernd zu reinigen. Außerdem verhindern die Metallmassen infolge ihrer dauernden
Bewegung ein Agglomerieren des Materials oder lassen dieses Agglomerieren nur in
dem Maße zu, wie es durch die Führung der Oxydation bedingt wird, so daß die Bindefähigkeit
der erhitzten Kohle noch gerade zur Kornbildung ausreicht. In diesem Falle drücken
die Metallkugeln die Kohle, solange sie noch teigförmig ist, sich stark zusammen
und verleihen ihr eine bemerkenswerte Härte und Gleichmäßigkeit.
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Der pulverförmige oder kornförmige Halbkoks, welcher an der Tiefstelle
der unteren Trommel austritt, ist vollkommen von Kohlenwasserstoff befreit. Der
Austritt des Materials erfolgt durch eine Scheibe io, die in ähnlicher Weise ausgebildet
ist wie die Scheibe der oberen Trommel. Das Erzeugnis wird in der Kammer i q. gesammelt
und im Maße der Erzeugung selbsttätig durch eine Vorrichtung abgeleitet, die den
Zutritt der Luft ausschließt.
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Diese Vorrichtung besteht beispielsweise aus einem Trichter z4., der
durch Federn 25 aufgehängt ist und dessen Lage infolgedessen von der erhaltenen
Belastung abhängt. In leerem Zustande nimmt dieser Trichter die oberste Lage ein,
während in vollgefülltem Zustande die unterste Lage erreicht wird. Die Bewegung,
welche der Trichter zwischen diesen beiden äußersten Lagen ausführt, wird durch
das Hebelsystem 26 dem Schieber 27 mitgeteilt, welcher somit die im Trichter enthaltene
Ladung auf einem konstanten Wert aufrechterhalten kann, wobei die gasdichte Abdichtung
durch den hydraulischen Verschluß 28 bewerkstelligt wird. Die teerhaltigen
Gase und Dämpfe aus der Destillation,
welche mit den mitgerissenen
Staubteilchen der Brennstoffe beladen sind, werden an der Hochstelle der unteren
Trommel abgesaugt, welche Stelle nicht so heiß ist, daß kein Kracken der Dämpfe
eintritt. Die Gase und Dämpfe gehen durch einen wärmeisolierten Staubabscheider
mit einer Temperatur von q.oo bis q.30° C, wobei auch der Staubabscheider diese
Temperatur behält. Infolgedessen findet keine Kondensation statt, und der Staubabscheider
arbeitet unter den üblichen Bedingungen wie bei trockenem Material. Aus dem letzteren
kommen die Gase und Dämpfe zu einer Trommel mit Wassereinspritzdüsen, wodurch eine
sofortige und energische Kondensation bewerkstelligt wird.