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Verfahren zum Verkoken, Verschwelen und Stückigmachen von Brennstoffen
Die Schwelung oder Verkokung von Brennstoffen hat man schon so geleitet, daß der
Schwelrückstand zum Teil vergast oder verbrannt wurde. Mit der hierbei erzeugten
Wärme wurde der Schwelvorgang durchgeführt, beispielsweise in der Weise, daß die
Vergasungs-oder Verbrennungsgase durch das zu schwelende Gut geleitet wurden.
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Auch die Benutzung von Wanderrosten für derartige Verfahren ist bekannt.
Dabei wird so gearbeitet, daß durch den frisch auf den Rost aufgegebenen Brennstoff
zunächst in einer ersten Stufe Verbrennungsgas hindurchgedrückt wird, das den Brennstoff
erhitzt und zum größten Teil abschwelt. Darauf gelangt der Brennstoff in eine zweite,
von der ersten abgeschlossene Kammer, wo Luft durch das Brennstoffbett hindurchgedrückt
wird. Der vorher größtenteils abgeschwelte Brennstoff wird auf diese Weise verbrannt,
und es werden die hierbei entstehenden heißen Verbrennungsgase durch den Brennstoff
in der Schwelzone geleitet, wo sie als Schwelmittel dienen. Dieses Verfahren benötigt
indessen eine verwickelte Apparatur -der Wanderrost muß in einer Muffel eingebettet
werden - und es hat den weiteren Nachteil, daß ziemlich viel Zeit dafür benötigt
wird, den Brennstoff auf die Schweltemperatur zu bringen, da ja die Erhitzung durch
Hindurchleiten von heißen Gasen erfolgt. Demgemäß ist die Leistung der bekannten
Anlage entsprechend gering. Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt.
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Sie beruht auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, die teilweise Verbrennung
oder Vergasung, die die Wärme bei der Schwelung oder Verkokung erzeugt, und die
Schwelung oder Verkokung selbst innerhalb derselben Brennstoffschicht gleichzeitig
auszuführen. Beispielsweise wird erfindungsgemäß der Brennstoff auf einem Rost in
mehr oder weniger dünner Schicht ausgebreitet, derart, daß Luft hindurchgesaugt
oder hindurchgeblasen werden kann. Unter Einschaltung des Druck- oder Saugzuges
wird die Oberflächenschicht des Brennstoffes, in die die Luft eintritt, zunächst
gezündet. Nach der Zündung wird eine Zeitlang Luft durch den Brennstoff hindurchgesaugt
oder -geblasen und so die Schwelung oder Verkokung bewirkt.
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Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei dieser Arbeitsweise zunächst
eine Trockendestillation vor sich geht, ohne daß an irgendeiner Stelle das Gut stärker
oder gar völlig verbrennt.
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Ist die Hitze bis zu einer gewissen Tiefe in das Brennstoffbett eingedrungen,
so werden erfindungsgemäß die bereits verkokten oder abgeschwelten Brennstoffschichten
gekühlt, um die nun einsetzende Verbrennung zu verhindern.
Die Kühlung kann auf verschiedene Weise, z. B. durch Aufbringen
von Wasser, erfolgen. Es ist aber auch möglich, durch starkes Lufthindurchsaugen
oder -hindurchblasen oder Beimengen von inerten Gasen zur Luft zu kühlen.
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Das Verfahren kann chargenweise unter Benutzung einer Rostunterlage
ausgeführt werden, auf die das Gut je nach seiner Beschaffenheit in Schichten von
z. B. 3 bis 5o cm Stärke aufgebracht wird. Die Dauer der Charge ist sehr kurz, sie
beträgt z. B. 5 bis 50 Minuten, so daß selbst mit dieser einfachen Einrichtung
ungewöhnlich hohe Durchsätze erzielt werden. Zweckmäßiger ist es jedoch, einen Wanderrost,
z. B. nach Art der Dwight-Lloyd-Maschinen, zu benutzen. Hierbei wird der Brennstoff
mehr oder weniger dicht hinter der Beschickungsstelle zunächst gezündet, dann eine
Zeitlang der Einvwrirkung der durchgesaugten Luft ausgesetzt, um schließlich gekühlt
zu werden. Die Verkokung oder Verschwelung und die Kühlung können aber auch ganz
oder zum Teil gleichzeitig in übereinanderliegenden Brennstoffschichten erfolgen.
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Während bei Benutzung eines einfachen Rostes als Brennstoffunterlage
die fertige Charge von Zeit zu Zeit, z. B. durch Kippen, vom Rost entfernt wird,
wird sie vom Wanderrost in der bekannten Weise natürlich kontinuierlich an der Abwurfstelle
abgenommen.
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Da bei dem Verfahren gemäß der Erfindung für die Durchführung der
Schwelung oder Verkokung nur ein ganz kleiner Teil des Brennstoffes (etwa i bis
7 °/o) verbrannt wird, ergibt sich gleichzeitig eine sehr gute Teerausbeute.
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Das Einblasen sowohl als auch das Durchsaugen der Luft kann in allen
Fällen so durchgeführt werden, daß die Luft auf der Rostseite oder auf der dem Rost
abgekehrten Seite in das Brennstoffbett eintritt. Auch die Zündung kann beliebig
von der Rostseite oder der freien Oberfläche des Brennstoffbettes erfolgen, wie
immer auch die Schwelung oder Verkokung durchgeführt wird.
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je nachdem die Luft durch das Brennstoffbett von oben oder von unten
gesaugt oder geblasen wird, können über dem Brennstoffbett oder unter dem Rost Gashauben
zur Gewinnung der flüchtigen Schwelprodukte angebracht werden. Aus diesen werden
die flüchtigen Schwelprodukte bekannten Teer- und Leichtölabscheidungsanlagen zugeführt,
worauf die nicht kondensierbaren brennbaren Gase in bekannter Weise, z. B. für Heizzwecke
o. dgl., verwertet werden.
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Der Brennstoff gelangt zweckmäßig feinkörnig zur Verarbeitung. Es
ist aber auch möglich, Gemische von feinkörnigem oder pulverförmigem und grobkörnigem
Gut dem Verfahren gemäß derErfindungzu unterwerfen. Die Schwel-und Verkokungsanlagen
gemäß der Erfindung sind vorteilhaft mit allen den Einrichtungen ausgestattet, die
sich für die Erzröstung und -sinterung auf ähnlichen Vorrichtungen als zweckmäßig
erwiesen haben. So können z. B. die gleichen Beschickungs-, Verteilungs-, Abwurf-
und Rosteinrichtungen benutzt werden wie bei den bekannten Dwight-Lloyd-Apparaten,
und es ist auch möglich, die feinkörnige Kohle ähnlich wie Erz zu formen, z. B.
anzunässen, oder besondere, den Brennstoffdurchfall durch den Rost hindernde Schichten
zu verwenden. Als derartiger Rostbelag kann z. B. neben verkoktem, körnigen Gut
auch Stückkohle in Korngrößen von etwa 5 bis 2.5 mm dienen. Es ist aber nicht unbedingt
notwendig, mit Rostbelag zu arbeiten, da bei entsprechender Konstruktion des Rostes
(enge oder abgedeckte Rostschlitze) von der Verwendung von Rostbelag abgesehen werden
kann.
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Natürlich können auch die Gasabzüge unter dem Wanderrost unterteilt
und auch jede Abteilung mit besonderen Gebläsen ausgestattet sein, so daß entsprechend
dem Fortschreiten der Verschwelung oder Verkokung verschieden zusammengesetzte Gase,
Teere und Ole getrennt gewonnen werden können. Die Schwel- oder Verkokungsgase aus
jeder Abteilung können dabei in beliebiger Reihenfolge mittels entsprechender Umleitungen
und über den betreffenden Abteilungen vorgesehenen Hauben o. dgl. durch das Brennstoffbett
derselben oder einer oder mehreren andern Abteilungen geführt werden. Auch ist es
möglich, der durch den Brennstoff geleiteten Luft auch noch andere Gase, z. B. Wasserdampf,
Kohlensäure oder eigene oder fremde brennbare und nicht brennbare Gase, beizumischen,
um so das Verfahren sowie das Erzeugnis in bestimmtem Sinne zu beeinflussen. In
diesen Fällen müssen natürlich entsprechende Mischvorrichtungen oder Mischräume
über der Gaseintrittsseite des Brennstoffbettes angeordnet werden.
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Nach der Erfindung können die verschiedensten Brennstoffe, wie Braunkohle,
Steinkohle, bituminöse Schiefer u. dgl., verarbeitet werden. Das Verfahren führt
zu einem im wesentlichen stückigen Koks. Man erzielt einen solchen z. B. auch ohne
weiteres aus solchen Brennstoffen, die, wie ältere Fett- oder Magerkohlen, bisher
nicht oder nur unter großen Schwierigkeiten verkokt werden konnten.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann nun noch in der Weise geändert
werden, daß in der Hauptsache nur ein Stückigmachen des Brennstoffes erzielt wird,
ohne daß ihm ein größerer Anteil seiner flüchtigen Bestandteile entzogen wird. Durch
entsprechendes Bemessen der Menge der durch den Brennstoff geleiteten Luft o. dgl.
und der Zeit des Durchleitens sowie durch entsprechendes Einstellen der Kühlung
läßt sich auch in diesem Falle erreichen, daß
mehr oder weniger
feinkörniger Brennstoff in eine stückige, feste Form übergeführt wird. Z.B. können
Koksklein, Grudekoks, feinkörniger Anthrazit oder Magerkohle nach dieser Ausführungsform
der Erfindung verarbeitet werden. Aber auch jüngere, nicht verkokte oder verschwelte
Brennstoffe, wie Braunkohle, bituminöse Kohle u. dgl., können stückig gemacht werden.
Wenn hierbei ein kleiner Teil der flüchtigen Bestandteile der Brennstoffe ausgetrieben
wird, so ist dies nur vorteilhaft; denn es wird der Heizwert des Brennstoffs dadurch
wesentlich heraufgesetzt. Die Gase, die aus dem Brennstoff entstehen, enthalten
nämlich in der Hauptsache nur Wasser und Kohlensäure und wenig brennbare Bestandteile.
Dadurch, daß auf diese Weise z. B. jüngeren Brennstoffen nur ein Teil ihrer flüchtigen
Bestandteile entzogen wird, werden sie für viele Zwecke geeignet, für die sie bisher
nicht verwendbar waren.
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Jüngere Brennstoffe, die auf diese Weise stückig gemacht werden, gelangen
zweckmäßig vorgetrocknet zur Verarbeitung. Vorgetrocknete fein- oder grobkörnige
Braunkohle wird z. B. nach dieser Abänderung des Verfahrens in einen stückigen Brennstoff
übergeführt, der einen höheren Heizwert hat als die üblichen Braunkohlenbriketts,-ohne
die Nachteile des für Heizzwecke schlecht verwendbaren Grudekoks zu haben. Feinkörniger
Tieftemperaturkoks kann in eine wertvolle Stückform übergeführt werden. Gleichzeitig
verliert er dabei seine hohe Selbstentzündlichkeit, ohne seine leichte Brennbarkeit
im wesentlichen einzubüßen.
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Die brennbaren Gase, die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung entstehen,
können in vielen Fällen im Verfahren selbst verwertet werden. Z. B. können sie zur
Vertrocknung der zu verarbeitenden Brennstoffe in Feuergastrocknern o. dgl. Anwendung
finden. Auch können sie zur Luftvorwärmung oder als Heizmittel in den Dampferzeugern
verwendet werden, die die für das Verfahren gemäß der Erfindung erforderliche mechanische
Energie erzeugen.
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Schließlich läßt sich die Erfindung auch noch in der Weise ausgestalten,
daß auf einen hohen Anfall an brennbaren Gasen hingearbeitet wird, indem man mit
der Verkokung oder Verschwelung gleichzeitig eine teilweise Vergasung des Brennstoffs
Hand in Hand gehen läßt.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung diene die Zeichnung.
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Die zur Verarbeitung gelangende Feinkohle oder ein Gemisch von verschiedenen
Kohlearten, z. B. Feinfettkohle und Braunkohlen-Fein, befindet sich im Aufgabebunker
i. Falls es sich für besondere Fälle als zweckmäßig erweisen sollte, im Hinblick
auf eine gute Luftverteilung mit Rostbelag zu arbeiten, so kann dieser durch Bunker
z auf den Wanderrost g in dünner Schicht aufgetragen werden. Die Feinkohle oder
Feinkohlernischung, welche in den meisten Fällen vorher angefeuchtet werden kann,
wird durch Bunker i in zweckmäßiger Schichthöhe auf die Rostbelagschicht oder direkt
auf den Wanderrost aufgegeben. Der Zündofen 3 leitet den Verkokungs- und Entgasungs-
bzw. Verbrennungsprozeß ein; durch Hindurchsaugen von Luft in zweckentsprechender
Menge schreitet der Prozeß in Richtung zum Rost hin voran.
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Die Saugkästen q. stehen durch Rohrleitungen mit Gebläsen in Verbindung,
welche die Reaktionsgase absaugen. Die über die ganze Länge des Wanderrostes verteilten
Brausen 5 gestatten eine Einstellung des Prozesses, besonders im Hinblick auf Temperaturen
und auf die Kühlung des -fertigen Kokses. Das Fertigprodukt fällt über den Abwurfrost
6 in die für den Transport bestimmten Wagen B. Der beim Abwurf 6 entfallende Koksabrieb
fällt durch die Roste in den Sammelbunker 7, von wo aus derselbe abgezogen werden
kann. Der Koksabrieb kann durch Siebung in ein Material über und unter 5 mm klassiert
werden; das Grobe kann dann als Rostbelag Verwendung finden, das Feire kann, falls
eine Stückigmachung erwünscht ist, dem Aufgabegut fortlaufend zugeführt werden.
Der Wanderrost als solcher ist mit g bezeichnet.
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Das Verkoken, Verschwelen oder Stückigmachen nach dem Verfahren gemäß
der Erfindung kann natürlich auch auf Brennstoffgemische angewendet werden. Z. B.
werden zwei oder mehrere Brennstoffe mit verschiedenem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen,
verschiedenem Wassergehalt oder Gehalt an unverbrennlichen Stoffen (Aschengehalt)
so miteinander gemischt, daß das Erzeugnis z. B. den höchsten Heizwert oder die
höchste Festigkeit oder zweckmäßigste Stückigkeit erhält, oder es wird auf die zweckmäßigste
Teerausbeute (hoch oder niedrig) hingearbeitet. Natürlich können die Mischungen
auch so gewählt werden, daß das Verfahren gleichzeitig mehxere oder alle die angestrebten
Erfolge zeitigt. Hierbei können dem Brennstoff oder dem Brennstoffgemisch auch noch
seine Aschenbeschaffenheit beeinflussende Stoffe, wie Kalk, Kieselsäure, zugesetzt
werden.
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Gute Erfolge lassen sich auch dadurch erreichen, daß statt in Mischung
mehrere Brennstoffe - schichtenweise auf den Rost gebracht werden. Wird z. B. der
Rost mit zwei verschiedenen Brennstoffen in mehreren Schichten abwechselnd beschickt,
so gelangt man zu einem im wesentlichen einheitlichen Erzeugnis auch ohne vorherige
Mischung der beiden Brennstoffe. Auch können Brennstoffschichten aus grobem Korn
dazu dienen, zwischenliegende Schichten aus sehr feinkörnigem Brennstoff vor Verstaubung
zu schützen.