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Verfahren zum Schwelen von wasserreichen Brennstoffen Bei der Schwelung
wasserhaltiger Brennstoffe durch Innenheizung ist es an sich bekannt, die Brennstoffe
vor der Schwelung in einer besonderen Vorrichtung zu trocknen und die aus dem Trockner
stammenden Dämpfe in der Weise als Schwelmittel zu benutzen, daß sie wiederholt
durch den Schwelofen hindurchgeleitet werden. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil,
daß die in den Brüden stets enthaltene Luft in den Schwelraum gelangt und dort mit
dem Schwelgut reagiert. Diese Luft tritt bei den bisherigen Verfahren entweder durch
Undichtigkeiten des Trockners oder zusammen mit dem Brennstoff in den Trockenraum
ein und gelangt so in die Brüden. Der Sauerstoffgehalt der als Schwelmittel benutzten
Brüden ist dann die Ursache für die Erzeugung minderwertiger Schwelprodukte.
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Gemäß der Erfindung werden gleichfalls die im Trockner entstehenden
Brüden als Schwelmittel benutzt, doch wird dafür gesorgt, daß diese Brüden luftfrei
in den Schwelraum gelangen. Die luftfreien Brüden können entweder dadurch erzeugt
werden, daß der Trockner luftdicht gekapselt und daß die in dem zu trocknenden Brennstoff
enthaltene Luft z. B. durch Absaugen entfernt wird, bevor er in den Trockner gelangt.
Zweckmäßiger ist es jedoch, die Trocknung nach den üblichen Trockenverfahren auszuführen
und aus den entstehenden Brüden den Luftgehalt vor ihrer Verwendung als Schwelmittel
auszuscheiden. Die Ausscheidung der Luft kann nach für andere Zwecke bekannten Verfahren
dadurch geschehen, daß die Brüden in einem Wärmeaustaus.c.her mit einem Wasserkreislauf
in innige Berührung gebracht werden. Hierbei wird die Abwärme der Brüden, insbesondere
die Kondensationswärme des in den Brüden enthaltenen Wasserdampfes vom Wasserkreislauf
aufgenommen. In einem Verdampfer, der in den Wasserkreislauf eingeschaltet ist,
wird darauf die aufgenommene Wärme zur Bildung neuen luftfreien Wasserdampfes wieder
abgegeben. Dieser Wasserdampf wird gegebenenfalls nach Kompression z. B. mittels
Strahlapparates auf geeignete Temperatur überhitzt und in die Schwelvorrichtung
geleitet. Zwar war man früher schon bemüht, den Taupunkt der Trocknerbrüden bei
indirekt mit Dampf beheizten Trocknern nach Möglichkeit heraufzusetzen und damit
den Luftgehalt der Brüden zu vermindern. Dies geschah indessen nur in der Absicht,
die nachgeschaltete Abwärmeverwertung zu verbessern.
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Durch die Erfindung gelangt man unter
Ausnutzung des
bei _ der Trocknung nahezu kostenlos anfallenden Wasserdampfes als Schwelmittel
zu einem Verfahren, das die Nachteile der bekannten, mit billigen Abgasen und -dämpfen
als Schwelmittel arbeitenden Verfahren nicht mehr aufzuweisen hat. Diese Verfahren
hatten nämlich allgemein eine auffallend geringe Ausbeute an Leichtöldämpfen aufzuweisen,
die bekanntlich besonders wertvoll sind. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis,
daß diese Erscheinung auf den geringen in derartigen Schwelmitteln noch enthaltenen
Sauerstoffanteil zurückzuführen ist. Es verbrennen nämlich von den flüchtigen Schwelprodukten
gerade die aus dem Schwelmittel entweichenden Leichtöldämpfe vorzugsweise mit Sauerstoff,
so daß ein sehr geringer Sauerstoffgehalt des Schwelmittels bereits ausreicht, um
den Wert der anfallenden Schwelprodukte stark zu verringern. Dadurch, daß erfindungsgemäß
dafür gesorgt wird, daß die Trocknerbrüden luftfrei in die Schwelung gelangen, wird
jede Zerstörung von Leichtöldämpfen vermieden.
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Ein weiterer wichtiger Teil der Erfindung besteht in einer besonders
zweckmäßigen Lberhitzung des mit der Abwärme des Trockners gebildeten Wasserdämpfes.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die an sich
bekannte elektrische Erhitzung des Schweldampfes besondere Vorteile bietet. Demgemäß
geschieht die Überhitzung mittels elektrischen Stromes, der den Generatoren der
Gegendruckturbi.nen entnommen wird, in denen sich der Dampf für die Beheizung der
Trockner entspannt.
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Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel aus der Braunkohlenschwelung
an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Es bedeuten i die Kesselanlage, z die Kraftanlage, bestehend aus a)
den Gegendruckturbinen und b) den Generatoren, 3 die Trockneranlage -mit dem Separatorsieb
c, der Feinmaterialschnecke,d: und der Knörpelaufgabevorrichtung f, ferner ist 4
der Wärmeaustauscher mit dem Ventilator 5, 6 der Partialverdampfer, 7 der Dampfverdichter,
8 der Überhetzer, io der Schwelofen, 9 das Förderband, i i die elektrischen Heizelemente
und j-- der Koksaustrag.
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Der hochgespannte Dampf wird durch die Leitung aus dem Kessel i den
Gegendruckturbinen a zugeführt und zwecks Erzeugung mechanischer und elektrischer
Energie in diesen bis auf einen geeigneten Druck, @. B. z Atm., entspannt. Der entspannte
Dampf gelangt dann in die Trockneranlage 3. Hier wird die nasse Rohkohle möglichst
unter Luftabschluß getrocknet. Die durch das Sieb c fallende Feinkohle gelangt über
eine Förderschnecke zu den Brikettpressen. Die groben durch das Sieb oder durch
sonstige Einrichtungen abgesonderten Knorpel werden dem Schwelofen zugeführt. Soweit
der Wassergehalt der Knorpel noch zu hoch ist, gelangen sie nochmals in den Trockner.
Ein hoher Durchsatz an Rohkohle ist durch diese Einrichtung ermöglicht. Die bei
der Trocknung entstehenden Brüdendämpfe werden in den Wärmeaustauscher 4 geleitet,
in dem ein Teil ihres Wasserdampfgehaltes durch im Kreislauf geführte Wassermengen
niedergeschlagen wird. Durch Regelung des Wasserumlaufes nach bekannten Verfahren
kann dafür gesorgt werden, daß der Brüden mit möglichst niedrigem Taupunkt den Austauscher
wieder verläßt. Gleichzeitig wird durch die Regelung die Spannung im Partialverdampfer
auf 'dem zugehörigen Optimum konstant gehalten. Die in den Brüden enthaltene Luft
wird durch einen Ventilator aus dem Wärmeaustauscher abgesaugt und in die Atmosphäre
gedrückt. Das erwärmte Wasser gibt im unter Vakuum liegenden Verdampfer 6 durch
teilweise Verdampfung die Wärme wieder ab und kehrt in den Wärmeaustauseher 4 zurück.
Der im Partialverdampfer entwickelte Niederdruckdampf wird vom Strahlapp.arat 7
oder einer sonstigen Einrichtung angesaugt und verdichtet. Als Treibmittel für den
Strahlapparat kann durch die Leitung e zugeführter Frischdampf verwendet werden.
Der verdichtete Dampf gelangt dann in den überhitzer 8, der mit einem elektrischen
Heizsystem ausgerüstet ist. Der Strom für diese Heizelemente wird den Generatoren
der Gegendruckturbinen entnommen, in denen gleichzeitig der Heizdampf für die Troclanervorrichtung
entspannt wird. Der auf Schweltemperatur überhitzte Dampf wird aus dem Überhetzer
als Wärmeträger im Gegenstrom unmittelbar durch oder über die Beschickung des Schwelofens
geleitet und nimmt den Teer durch Ausschmelzen des Bitumens und Zersetzung der übrigen
Teergeber in Gasform auf. Der Schwelofen selbst ist z. B. tunnelartig gebaut; in
seinem Innern bewegt ein endloses Förderband oder eine sonstige zum Fördern der
Kohle geeignete Vorrichtung die Schwelkohle in geringer Schichthöhe langsam weiter
und führt sie dem Austrag zu. Sollten die vom überhitztere Dampf abzugebenden Wärmeeinheiten
für die Schwelung nicht ausreichen, so werden z. B. in der einen Hälfte des Ofens
an dem Gewölbe elektrische Heizkörper i i angebracht, die vom Dampf umspült werden
und die zum Schwelen nötige Wärme diesem abgeben. Das Förderband kann außerdem elektrisch
beheizt werden. In diesem Falle kann der aus dem Brüden gewonnene Dampf teilweise
anderweitig, z. B. für Energieerzeugung, verwendet
werden und der
elektrisch - betriebene Überhitzer gegebenenfalls ganz ausgeschaltet werden. Der
elektrische Strom erhitzt dann nicht nur die am Förderband vorgesehenen Heizelemente,
sondern auch den in den Schwelofen eingeleiteten Wasserdampf. Die auf dem Band liegende
Kohle wird in diesem Falle einer kombinierten direkten und indirekten Verschwelung
unterworfen. Es entsteht ein hochwertiges Schwelgas, welches an dem kältesten Teil
des Ofens abgesaugt wird. Das hochwertige Schwelgas kann nach Teerabscheidung z.
B. an Ferngasleitungen abgegeben werden. Eine weitere Verwertungsmöglichkeit besteht
darin, dieses Gas zusammen mit mehr oder weniger überhitztem Dampf zum Schwelen
zu benutzen.
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Der Austrag des Schwelkokses erfolgt durch einen besonderen Abschluß
am unteren Ende des Ofens. Mit der noch im glühenden Koks steckenden Wärme wird
Luft, die man bei der Verbrennung des Schwelgases benötigt, vorgewärmt oder auch
Kesselspeisewasser o. dgl. Drahtbürsten oder sonstige Einrichtungen entfernen die
evtl. zurückgebliebene Kohle vom Förderband.
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Durch die Verwendung der luftfreien Brüden zum Schwelen und der elektrischen
Überhitzung derselben gemäß der Erfindung, bei der der Strom von der Anlage selbst
geliefert wird, erreicht die Anlage eine hohe Wirtschaftlichkeit. Gegenüber den
bisherigen Trocknungs- und Schwelverfahren entsteht eine Reihe weiterer bedeutender
Vorteile, so vor allen Dingen ein noch nicht erreichter hoher Durchsatz an Roh-
und Trockenkohle und eine höhere Ausbeute bei viel geringerem Wärmeaufwand. Die
Forderungen, die an einen Hochleistungsschwelofen gestellt werden, sind ebenfalls
in jeder Hinsicht erreicht, so vor allen Dingen der höchstmögliche Durchsatz von
bituminöser, nasser, mulmiger oder erdiger Braunkohle, höchste Ausbeute an Urteer,
der praktisch frei von Kohlenstaub sein muß, Herstellung eines gleichmäßigen, schnell
anglimmenden Tieftemperaturkokses und die Erzielung eines hohen thermischen Wirkungsgrades.
Durch die beschriebene Schaltung und Kopplung von Trocknung und Schwelung kommt
die ganze Anlage mit der geringstmöglichen Brennstoffmenge aus.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung bietet ferner den Vorteil, einem
schwankenden Bedarf an Trockenkohle bzw. Tieftemperaturkoks ohne Nachteile für den
Betrieb nachzugeben. So kann beispielsweise nachts in der Trockenanlage 3 mehr Trockenkohle
erzeugt werden durch Erhöhung des Abdampfdruckes aus der Turbinea, beispielsweise
von 2 Atm. während des Tages auf 3 Atm. nachts. Dadurch leistet natürlich die Turbine
a bzw. der Generator b weniger Kraft. Der Kraftausfall kann jedoch durch Leistungsentnahme
aus dem Stromkreis, der über die überhitzerelemente 8 führt, ausgeglichen werden.
Dieser Ausfall bzw. der Mehrbedarf an Strom für die Schwelung kann durch die stets
mögliche Verwertung fremden Stromes gedeckt werden, z. B. dadurch, daß von einem
Überlandwerk billiger Nachtstrom bezogen wird.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf das im vorstehenden Ausführungsbeispiel
Beschriebene beschränkt. Es sind naturgemäß eine Reihe von Abänderungen in bezug
auf die Erzeugung sowohl des für die Trocknung erforderlichen Dampfes . .als auch
des für die Schwelung erforderlichen elektrischen Stromes denkbar. Auch bietet das
Verfahren gemäß der Erfindung schon dann sehr beachtenswerte Vorteile, wenn die
Wärme für die Schwelung nicht mit Hilfe des elektrischen Stromes, sondern auf .andere
Weise, z. B. durch geeignete überhitzer erzeugt wird. Ferner ist es auch möglich,
die Gesamtmenge der getrockneten Kohle in den Schweler gelangen zu lassen, ohne
daß ein Absieben der größeren Stücke erfolgt und das feine Gut zur Brikettierung
verwendet wird.