-
Verfahren zur Veredlung von wasserreichen, insbesondere lignitischen
Braunkohlen und ähnlichen minderwertigen Brennstoffen Es ist bekannt, die beträchtliche
Wärmeentwicklung, die bei der trockenen Destillation von Holz oder holzähnlichem
Material auftritt, in der Weise auszunutzen, daß das vorgetrocknete Gut in einem
luftdicht abgeschlossenen und wärmeisolierten Gefäß ohne Wärmezufuhr von außen verkohlt
wird. In weiterer Ausbildung dieser Verkohlung des Holzes durch exotherme Destillation,
die sich als eine Art von verbesserter Meilerverkohlung darstellt, ist vorgeschlagen
worden, die beim Holzverkohlungsprozeß frei werdende Wärme auch zum Trocknen des
Holzes in einem Arbeitsgange nutzbar zu machen. Zu diesem Zweck wird die erste Beschickung
des Ofens entzündet und dergestalt unter Wärmezufuhr verkohlt, bevor die eigentliche
exotherme Holzverkohlung unter Luftabschluß einsetzt. Insofern dieses Verfahren
zur Behandlung von Braunkohle u. dgl. bestimmt ist, handelt es sich um eine ununterbrochene
trockene Destillation, bei welcher die Braunkohle bis zu ihrer Zersetzung erhitzt
wird.
-
Nach einem ähnlichen Verfahren wird die Kohle so weit vorgetrocknet,
daß die beim Schwelen frei werdende Wärme zusammen mit der Wärme, die durch Hindurchleiten
des Schwelmittels durch den heißen Koks zurückgewonnen wird, genügt, um die Zersetzungstemperatur
aufrechtzuerhalten. Als Schwelmittel kann z. B. das Schwelgas selbst oder Wasserdampf
oder ein inertes Gas im Kreislauf verwendet werden. Gemäß einem anderen Vorschlag
soll ein Teil der für die Zersetzungsdestillation benötigten Wärme durch Wärmezufuhr
von außen oder durch Verbrennung hinzugebracht werden. Das Gut sinkt in einem konischen
Schachtofen nach abwärts, der in seinem oberen Abschnitt die Destillationskammer
bildet, während im unteren Abschnitt dem glühenden Koks inerte Gase entgegengeführt
werden, um einen Teil der Wärme -,wiederzugewinnen und in der Destillationsphase
nutzbar zu machen. Zwischen diesen beiden Abschnitten bzw. im unteren Teil der Destillationskammer
ist eine Heizzone mit elektrischer Heizung oder mit Vorkehrungen zum Einspritzen
von flüssigen Brennstoffen angeordnet. Statt dessen oder daneben ist auch vorgesehen,
in der Heizzone beim Schwelvorgang selbst erzeugte Schwelprodukte durch Luftzufuhr
zur Verbrennung zu bringen.
-
Bei der Zersetzungsdestillation von Braunkohle entsteht neben Schwelgasen
Braun. kohlenteer, als Rückstand hinterbleibt Koks: Im Gegensatz hierzu liefert
das vorliegende
Verfahren zur Behandlung von wasserreichen, insbesondere
'lignitischen Braunkohlen und ähnlichen minderwertigen Brennstoffen veredelte Kohle,
-die noch die Hauptmenge der Schwelprodukte enthält, ohne sonstige Nebenprodukte.
Das Ziel der Erfindung ist, den natürlichen Inkohlungsprozeß, der -bei der Entstehung
der Kohle in sehr langen Zeiträumen allmählich fortschreitet, durch eine einfache
und billige Behandlung natürlich vorkommender Zwischenstufen zwischen Holz und den
höchstgekohlten Kohlenarten künstlich herbeizuführen.
-
Auch dieses Veredlungsverfahren beruht auf der Erhitzung der Brennstoffe
auf eine die Trocknungstemperatur übersteigende Temperatur unter Ausnutzung der
dabei in den Brennstoffen eintretenden exothermischen Reaktionen. Das Wesen der
Erfindung besteht darin, daß das Gut, zweckmäßig ohne Vortrocknung, auf eine Temperatur
gebracht wird, die eben hinreicht, um den Schwelprozeß einzuleiten, und hierauf
ständig so viel Luft zugeführt wird; daß die sich in geringen Mengen bildenden Schwelprodukte
verbrannt und dadurch und durch die auftretende positive Reaktionswärme die Reaktionstemperatur
aufrechterhalten wird. Die Schwelung von Braunkohle beginnt bei etwa 35o°, wogegen
die eigentliche Zersetzung bei etwa 85o bis goo° einsetzt.
-
Ein bekanntes Verfahren, das sich im Gegensatz zu den früher besprochenen
Zersetzungsdestillationsprozessen gleichfalls das Ziel setzt, den Brennwert minderwertiger
Brennstoffe, wie lignitischer Braunkohle und Torf, durch Verkohlung bei niederer
Temperatur zu steigern, bedient sich zu diesem Zweck, wie dies für die Zersetzungsdestillation
schon früher vorgeschlagen worden war, eines kreisenden Stromes neutraler Gase,
die im kalten Zustande unten 'in den Ofen eingeführt werden und zunächst zur Kühlung
des verkohlten Gutes dienen, dann nach dem Verlassen der Kühlzone auf die erforderliche
Verkohlungstemperatur (3oo bis 35o°) erhitzt und hierauf durch das Frischgut geleitet
werden. Die Weitererhitzung des Gasstromes auf die Verkohlungstemperatur kann auf
verschiedene Weise erfolgen, z. B. dadurch, daß der Gasstrom nach dem Verlassen
der Kühlzone ganz oder teilweise aus dem Ofen herausgezogen, durch einen Erhitzer
getrieben und dem Ofen dicht unterhalb der Verkohlungszone wieder zugeführt wird.
Liefert der Destillationsprozeß genügende Mengen brennbarer, unkondensierbarer Heizgase,
so können diese zum Betrieb des Erhitzers verwendet werden. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, daß dem Gasstrom nach dem Verlassen der Kühlzone und vor seinem Eintritt
in die Verkohlungszone eine entsprechende Menge frischer neutraler Heizgase zugesetzt
wird. Die Weitererhitzung des Gasstromes kann schließlich auch durch ständige Zuführung
einer geringen Luftmenge in die Verkohlungszone des Ofens, d. h. durch teilweise
Materialverbrennung, bewirkt werden. Gegenüber diesem bekannten Verfahren zeigt
das vorliegende den sehr wesentlichen Unterschied, daß ein besonderer Gasstrom durch
die Beschickung nicht hindurchgeführt wird. Der bedeutende Fortschritt liegt auf
der Hand. Bei der niedrigen Wärmekapazität von Gasen sind sehr bedeutende Mengen
neutraler Gase erforderlich, um einen erheblichen Teil der Wärme aus dem verkohlten
Gut zurückzugewinnen, und diese großen Gasmengen müssen ständig mit umgewälzt und
durch Materialverbrennung auf die Verkohlungstemperatur weitererhitzt werden.
-
Zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung läßt man das Gut
in einem geeigneten Reaktionsgefäß, z. B. einem Schachtoffen (aus Eisen oder gemauert)
mit beliebigem Querschnitt, dem von unten her oder auch von oben geregelte Mengen
Verbrennungsluft zugeführt werden und der oben mit einem Auslaß für die flüchtigen
Zersetzungsprodukte versehen ist, nach abwärts sinken. Wie üblich ist das Reaktionsgefäß
mit einer entsprechend starken Schicht eines wärmeisolierenden Materials umgeben.
Die entweichenden Gase werden vorteilhaft zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet.
Das gare Gut wird durch einen Auslaß am unteren Ende des Reaktionsgefäßes periodisch
oder kontinuierlich ausgetragen. Das Schwelen wird durch Entzündung der ersten Beschickung
eingeleitet. Hernach wird dem Gut ständig so viel Verbrennungsluft zugeführt, daß
die niedrigste Temperatur, welche gerade zur Einleitung der Zersetzung des betreffenden
Materials hinreicht (im allgemeinen zwischen 33o bis 370°), durch Verbrennung der
entweichenden Schwelgase aufrechterhalten bleibt. In verschiedenen Höhenlagen des
Reaktionsgefäßes sind Pyrometer angeordnet, um die Temperatur genau zu überwachen.
-
Es wurde z. B. eine feuchte Köflacher Kohle von brauner Farbe und
deutlicher Holzstruktur bei blättrigem bis unebenem Bruch in einem gemauerten Schachtofen
von quadratischem Querschnitt und etwa 4. m3 Inhalt behandelt. Die Luft wurde durch
einen Ventilator unterhalb. der Eintragsöffnung eingeblasen, so daß sie, durch die
im Gegenstrom entweichenden Verbrennungsgase vorgewärmt wurde. Die Luftmenge wurde
durch einen Staurand derart eingestellt, daß die mittlere Temperatur im Ofen etwa
35o°
betrug. Die Entleerung des garen Gutes erfolgt mit Hilfe eines
Austragtisches in Zeitabständen von 25 bis 3o Minuten. Es wurden an Veredlungsprodukt
5oo,ä vom Gewicht des Ausgangsproduktes in Form einer matten schwarzen Kohle gewonnen.
-
Die Wirkung des Verfahrens wird durch die nachfolgenden Immediatanalysen
der Braunkohle vor und nach der Behandlung veranschaulicht
| Ausgangs- `'eredlungs- |
| produkt produkt |
| Feuchtigkeit...... 36,930,'a - 5,22°r" |
| Asche ........... 3'45 0l0 6:38 °; Fixer Kohlenstoff.
. . 28,55 0, 0 5989 |
| Flüchtige Stoffe... 31,o7 0i 0 28,51'", |
| Summe ... ioo,oo o. 0 100,0011m |
| Reinkohlesubstanz 59,62 88,40 |
| Oberer Heizwert... 3971 Kal kg 6278 Kalikg |
| Unterer Heizwert. . 3583 - 6o26 - |
| Verdampfungswert 5,69 9,56 |
Es ist auch ein Verfahren zur Veredlung von Braunkohle bekanntgeworden, bei welchem
die Kohle unter Abschluß der Luft auf r80 bis 250" erhitzt wird. Dieses bekannte
Verfahren (der sog. Bertinierungsprozeß) beruht gleich dem vorliegenden Verfahren
auf der Erscheinung, daß man beim Erhitzen der Kohle über die zur Trocknung nötige
Temperatur hinaus schon unterhalb der eigentlichen Zersetzung zu ,einer Einwirkung
kommt, durch die der Heizwert des Kohlenrückstandes auf dem Wege der künstlichen
Inkohlung gesteigert wird. Doch- wird bei den Arbeitstemperaturen dieses Verfahrens
Teer und praktisch auch brennbares Gas,, dessen Verbrennungswärme ausgenutzt werden
könnte, noch nicht gebildet. Auch tritt eine exotherme Reaktion praktisch noch nicht
auf. plan muß daher den ganzen Wärmebedarf des Bertinierungsprozesses durch Wärmezufuhr
von außen (Beheizung mit Generatorgas ) decken und die Braunkohle überdies auch
noch bis zu einem Wassergehalt von 15 bis 2oo;o vortrocknen.