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Verfahren und Vorrichtung zum Schwelen von bituminösen Brennstoffen
An die Steinkohlenschwelung werden im allgemeinen zwei Forderungen gestellt, erstens
die Erzielung eines stückfesten Schwelkoks und zweitens die Erzielung eines möglichst
hohen Ausbringens an möglichst ölreichem Teer. Keines der bisher bekanntgewordenen
zahlreichen Schwelverfahren ist beiden Anforderungen gerecht geworden. Die gleichzeitige
Einstellung der Steinkohlenschwelung auf diese beiden Ziele hat sogar meist dazu
geführt, daß keins von beiden erreicht wurde. Auf der anderen Seite hat man sich
auch meist darauf versteift, gelinge Schichtdicken anzuwenden, womit eine beschränkte
Durchsatzleistung verbunden ist. Ferner hat man überwiegend auch auf stetige Verfahren
hingearbeitet, hat damit auch wohl Erfolge erzielt, ist aber im wesentlichen zu
teuren, umständlichen, nicht genügend haltbaren, viel Kraft verbrauchenden Anlagen
geringen Durchsatzes gelangt.
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Die Erfindung geht davon aus, die Schwelung insbesondere gasreicher,
nicht oder nur schwach backender Steinkohlen möglichst auf die Treibstoffgewinnung
abzustellen und dagegen die Herstellung eines stückfesten Schwelkoks, also die Veredelung
des zu schwelenden Brennstoffes, zurücktreten zu lassen. Auf der anderen Seite wird
auf geringe Schichtdicken verzichtet, und das Verfahren wird nicht vor. dem Gedanken
beherrscht, unter allenUmständen.einen stetigen Betrieb herbeizuführen, sondern
es ist auf einer absatzweisen Arbeitsweise aufgebaut, ohne daß dabei aber etwa auf
die Möglichkeit der Durchbildung auch für stetigen Betrieb verzichtet würde. .
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Die Erfindung kennzeichnet sich der Anlage nach durch die Anwendung
eines senkrechten eisernen Schwelgefäßes von verhältnismäßig großem Inhalt, ohne
daß dabei die Schichtdicke wie sonst in vielen Fällen bis zu einer wieder praktisch
Schwierigkeiten machenden Schmalheit beschränkt würde. In der Mitte des Gefäßes
ist um eine senkrechte Achse drehbar eine für derartige Zwecke bekannte Schnecke
vorgesehen, die vom Boden des Gefäßes bis fast an die Oberfläche des Schwelgutes
reicht und deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als der obere lichte Durchmesser
des Gefäßes, während sich dieses nach unten derart verengt, daß der lichte Durchmesser
am Boden nur wenig größer ist als der Durchmesser der Schnecke. Auf diese Weise
bewirkt 'die Schnecke eine planmäßige Umwälzung der Beschickung, indem das Schwelgut
in dem von der Schnecke eingenommenen Raum von unten nach oben gefördert wird, an
der Oberfläche der Beschickung eine Kuppe bildet, um an dem Schüttkegel herunter
zur Gefäßwand und zwischen Schnecke und Gefäßwand wieder nach unten
zu
wandern. Es wird damit der bestimmte Inhalt des Destillationsgefäßes in einer Bewegung
gehalten, die einerseits für die Wärmedurchdringung von der Außenbeheizung her die
besten Bedingungen aufrecibt, erhält, andererseits jedes Teilchen der $e? schickung
dieser Beeinflussung zuführt, wäh=' rund auch gleichzeitig damit das Zusammenbacken
der Beschickung verhütet und auch das leichte Abziehen der Destillationsgase und
-dämpfe verbürgt wird. Es kann natürlich gegebenenfalls zweckmäßig sein, die Schnecke
mit Unterbrechungen laufen zu lassen.
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Man hat bereits bei Schwelanlagen wohl vielfach Förderschnecken benutzt,
namentlich um einen ständigen Durchsatz der Beschickung durch die Retorte herbeizuführen,
hat aber dabei bisher schlechte Erfahrungen gemacht. So ist nach Tha@u »Die Schwelung
von Braun- und Steinkohle«, Verlag W. Knapp, Halle (Saale) 1g27, S. 288,
der Verschleiß solcher Schnecken außerordentlich groß, da sich zwischen Schneckenrand
und Retortenfläche Koksstücke einklemmten und vermahlen wurden. Auch da, wo man
(vgl. Thau a. a. O., S. -219, 22o) Gußeisenretorten, in denen sich ein einer Förderschnecke
ähnlicher senkrechter, mechanisch angetriebener Rührur befand, um die Wärmedurchdringung
zu beschleunigen und ein Zusammenbacken der Beschickung zu verhindern, verwendet
hat, hat man schlechte Erfahrungen gemacht, so daß man schließlich unter Verzicht
auf den Rührur nur noch mit Spiilgasen schwelte, um schließlich überhaupt zu einer
anderen Retortenbauart überzugehen.
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Man hat auch schon vorgeschlagen, das Schwelgut durch eine in dem
zentralen Innenraum des Destillationsgefäßes vorgesehene, senkrecht stehende Schnecke
in stetem Strom von unten nach oben zu befördern und von dort in einem äußeren Ringraum
über Prallflächen wieder nach unten fallen zu lassen, um abgezogen zu werden; dabei
ist auch eine völlige räumliche Trennung zwischen dem zentralen Innenraum und dein
ringförmigen Außenraum vorhanden. Andererseits hat man auch in an sich räumlich
einheitlichen Destillationsgefäßen unter Zuführung eines heißen, gasförmigen Mediums
von oben nach unten die Beschickung ini ganzen von unten nach oben befördert, um
bei diesem einrnaligen Gang die gewünschte Destillation durchzuführen.
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Gegenüber allen diesen Vorschlägen wird gemäß der Erfindung durch
eine mit den Gefäßwandungen überhaupt nicht in Berührung kommende Schnecke die in
dem Gefäß befindliche Beschickung in einer steten Kreisbewegung gehalten. Der Kern
der Beschickung wird durch die Schnecke immer von unten nach oben befördert, der
jeweils oben angelangte Teil der Beschickung fließt an der Qberfläche von der Mitte
zur Gefäßwand über, wandert an der beheizten Gefäßwand Hüf Grund der Schwerkraft
wieder nach unten 'ühd wird hier wieder von der Schnecke erfaßt, um wieder nach
oben getragen zu werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung im schematischen
Schnitt wiedergegeben.
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In dem eisernen Gefäß a, das reit der Einfüllöffnung b, dein
Koksaustrag b' und dem Gasabzug c versehen ist, ist um die senkrechte Achse
<Z drehbar die Schnecke e angeordnet. Durch Brenner f bzw. eine Zusatzbelieizung
g wird die Außenwand des Gefäßes beheizt. Während das Destillationsgefäß oben etwa
den doppelten Durchmesser der Schnecke aufweist, ist es unten bis auf diesen kugelig
zusammengezogen. Es' kann aber auch umgekehrt das Gefäß zylindrisch und die Schnecke
konisch ausgebildet werden, wie natürlich auch mehrere solche schneckenartige oder
andersgestaltete Vorrichtungen, die eine ähnliche Wirkung hervorrufen, verwendet
werden können. Es sei hier eingeschaltet, daß an sich ebenfalls in dem einschlägigen
Gebiet das Zusammenziehen des Destillationsrauines nach unten bekanntgeworden ist,
z. B. bei den Rolle-Öfen (vgl. Thau a. a. O., S. 91, Abb. 57).
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Trotz niedriger Temperatur der Heizgase und trotz großem Gefäßinhalt
und großer Schichtdicke des Schwelgutes wird so einerseits eine gleichmäßige und
schnelle Erhitzung des Schwelgutes und damit eine hohe Durchsatzleistung der Schwelvorrichtung
bei geringem Heizgasverbrauch erreicht, anderseits ein leichtes und schnelles Austreten
der Schwelgase und Dämpfe aus dem heißen Schwelgut verbürgt, um unerwünschte Zersetzungen
möglichst zu vermeiden, wobei sich auch der nur kleine Leerraum über der Beschickung
günstig auswirkt. Außerdem ermöglicht der zwischen Schnecke und Gefäßwand verbleibende
Abstand die Einführung von Rohren in das bewegte Schwelgut zwecks Durchleitens von
Gasen und Dämpfen, die mit den bei der Schwelung entstehenden Erzeugnissen in Reaktion
treten oder die, wie beispielsweise Wasserdampf, eine schützende Wirkung auf die
Schwelgase ausüben oder eine Lockerhaltung des Schwelgutes bzw. eine Abkühlung des
abgeschwelten Gutes vor dem Austragen bewirken. Auch ist es infolge des Abstandes
zwischen .Schnecke und Gefäßwand möglich, die Destillationsgase und Dämpfe durch
in die bewegte Beschickung eingeführte Rohre h aus dem Innern der Be-
Schickung
unmittelbar abzusaugen, wie dies bei der Hochtemperaturverkokung und bei ruhender
Beschickung an sich bekannt ist. Auch die sehr wichtige Einführung von Temperaturmeßinstrumenten
mittels Rohr i in die bewegte Beschickung ist infolge des Abstandes zwischen Schnecke
und Gefäßwend möglich.
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Die Drehzahl der Schnecke ist zur Beeinflussung der Bewegung des Schwelgutes
veränderlich und ihr Drehsinn umkehrbar, damit sie auch zum Austragen des abgeschwelten
Gutes durch am Gefäßboden befindliche Entleerungsstutzen oder durch Öffnungen im
Gefäßboden verwendet werden kann. Für die Schwelgase und Dämpfe werden zweckmäßigerweise
mindestens zwei Ableitungsrohre mit eingebauten Reinigungsvorrichtungen vorgesehen,
damit die Rohre leicht und ohne Betriebsunterbrechung gereinigt werden können.
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Das Verfahren bietet folgende, . für die Wirtschaftlichkeit und damit
überhaupt für die Durchführung der Schwelung, besonders bei Steinkohlenschwelung
zwecks Treibstoffgewinnung, ausschlaggebende Vorteile: Eine hohe Durchsatzleistung,
ein hohes, fast theoretisches Ausbringen an hochwertigem Schwelteer, Erzeugung eines
hochwertigen Schwelgases, Gewinnung von feinkörnigem Schwelkoks. Dabei ist angesichts
der außerordentlichen Einfachheit der Vorrichtung nur ein geringes Anlagekapital
erforderlich, wie auch eine betriebssichere Arbeitsweise verbürgt ist. Auch tritt
nur eine geringe Entwicklung von Schwelgutstaub trotz der wirkungsvollen Umwälzung
des Schwelgutes ein, weil die Bewegung nur innerhalb der geschlossen bleibenden
Masse eintritt. Infolgedessen brauchen die Schweldämpfe vor ihrer Kondensation nicht
durch besondere, teure Vorrichtungen von Staub befreit zu werden. Der gewonnene
Teer ist sehr dünnflüssig; man kann sein spezifisches Gewicht unter i halten, so
daß das in ihm enthaltene Wasser und geringe Mengen Kohlenstaub sich ohne Verwendung
besonderer Maßnahmen leicht absetzen. Die sonst bei Schwelteer häufig auftretende,
höchst unerwünschte, schwer zu trennende Emulsion von Teer, Wasser und Kohlenstaub
bildet sich bei diesem Verfahren nicht.
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Bei dem auf unterbrochene Arbeitsweise abgestellten Schwelverfahren
befindet sich der gesamte Inhalt des Schwelgefäßes zu jeder Zeit praktisch in demselben
Zustand. Es fällt somit die Hauptmenge des Destillationswassers vor der Teerentwicklung
an, und damit können die bei den verschiedenen Temperaturen anfallenden Destillate
getrennt aufgefangen werden,. so daß es möglicfi ist, besonders hochwertige Erzeugnisse
für sich zu gewinnen. Der im Anfang der Schwelung aus einem Schwelgefäß austretende
teer- und gasfreie Wasserdampf kann durch die Beschikkung eines anderen Schwelgefäßes
geleitet werden, bei dem die Wasserdampfentwicklung beendet und die Teerentwicklung
im Gange ist, oder eines solchen, bei dem die Schwelung beendet ist. Im ersten Falle
wird eine Schonung der Destillationsgase und Dämpfe erreicht, im zweiten Falle ein
Austreiben der im Schwelgefäß noch vorhandenen Reste an flüchtigen Destillationserzeugnissen
wie auch eine Kühlung der abgeschwelten Kohle.
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Bei dem vorliegenden Verfahren kann auch angesichts des durch die
ganze Beschickung praktisch gleichen Zustandes die Schwelung bei Erreichung eines
beliebigen Abschwelungsgrades abgebrochen werden, so daß nach Belieben ein Schwelkoks
mit mehr oder weniger flüchtigen Bestandteilen hergestellt werden kann, wie dies
für seine Verwendung bedeutungsvoll ist. Umgekehrt kann auch das eigentliche Trocknen
aus der Vorrichtung heraus in eine andere diesem Zweck besonders angepaßte, d. h.
vereinfachte Vorrichtung verlegt werden, die gegebenenfalls durch Abhitze,des eigentlichen
Schwelvorganges beheizt werden kann. Die Temperatur der Heizgase kann bei diesem
Verfahren zum Vorteil der Schwelerzeugnisse niedriger gehalten werden als bei allen
anderen Schwelverfahren, ohne daß dabei die Durchsatzleistung bis zur Unwirtschaftlichkeit
zurückgeht. Alle diese Vorzüge bewirken, daß im Gegensatz zu allen anderen Verfahren
und Vorrichtungen auch dann wirtschaftlich geschwelt werden kann, wenn eine wesentliche
Veredelung des zu schwelenden Gutes nicht erfolgt und infolgedessen der erzeugte
Schwelkoks gegenüber der Rohkohle nicht wesentlich höher bewertet wird, wenn also
die .Wirtschaftlichkeit nur auf der Erzeugung von Schwelteer und Schwelgas beruht.