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Verfahren und Drehrohrofen zum Erhitzen von Kohle Die L_rfitidutig
betriitt ein Verfahren zum Erhitzen von Kohle allein oder in Mischung tnit anderen
Stoffen zum Überführen ihrer "feile in den kugelförmigen Zustand (Kugelkohle), wobei
das-Ausgangsgut ständig umgerührt wird, sowie einen Drehrollrofen zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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1)as Wesen der Erfindung besteht darin, daß das Ausgangsgut je nach
seiner Art sehr rasch genau auf die Verkugelungstemperatur gebracht wird, was an
dein kugelförmigen Zustand der Körner erkennbar ist, dabei die ganze Masse gleichmäßig
durch' und durch erhitzt, die Höchstgeschwindigkeit der Erhitzung in der Verkugelungszone
herbeigeführt, die Masse während des Erhitzens (lauernd unigerührt wird, ohne das
Abscheiden derjenigen Dämpfe zu begünstigen,' die sich in der Nähe der V erkugelungstemperatur
bilden. und daß eine örtliche Überhitzung, eine unregelmäßige oder unigleichmäßige
13eheizurig der Körner des Gutes in allen ihren Teilen vermieden und die das Gut
in der Verkugelungszone inngebende Atmosphäre erhalten wird. Hierdurch wird zum
ersten Male die Erzeugung von Kugelkohle ittt Großbetrieb und das Herstellen hochwertiger
I'reßlinge ohne Bindemittel daraus ermöglicht.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis des Zusammenwirkens verschiedener
Bedingungen, die nachstehend im einzelnen erörtert werden sollen.
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i. Heizungsgeschwindigkeit. Die Verkugelung der Kohlekörper, d. h.
die Unterwerfung aller fließbaren Bestandteile einer Temperatur, die etwas höher
liegt als die Tetltperatur des Beginns der Erweichung, bei stä ledigem Umrühren
des Eintragsgutes und Erhaltung der sich bei Beendigung der Beheizung bildenden
Phenolatmosphäre wird durch eine Steigerung der Geschwindigkeit der Erhitzung begünstigt.
Die Kohle muß, je nach
ihrer Art, auf eine ungefähr zwischen 35o°
und 5oo° betragende Temperatur erhitzt werden und dieses in ungefähr 15 bis
30 Minuten. Mit anderen Worten, die Temperaturzunahme des zu behandelnden Gutes
muß etwa 15'
bis 30° je Minute betragen. Die dabei zu erreichende Endtemperatur
ist die Verkugelungstemperatur, was man aus dem kugelförmigen Zustand der Körner
durch den Augenschein feststellen muß. Die Geschwindigkeit der Erhitzung steht mit
der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens in weitgehender Übereinstimmung.
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2. Um eine gleichmäßige Kugelkohle zu erhalten, muß dafür gesorgt
-,werden, daß alle Körner des gesamten in Behandlung genominenen Gutes durch und
durch eine gleiche Temperature höhung erfahren und daß sich die Endtemperatur so
wenig wie möglich von der genauen Verkugelungstemperatur entfernt.
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Im Zeitpunkt des Übergänges der Kohlekörner in die Kugelform darf
die Endtemperatur von der genauen Verkugelungstemperatur nicht mehr als 5° abweichen.
Diese Temperatur muß sowohl in allen Teilen des Eintragsgutes als auch in jedem
einzelnen Kohlekorn innegehalten werden.
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3. Es muß sorgfältig jegliche örtliche Überhitzung des Gutes vermieden
werden, um das Ankleben von Teilchen oder denen Massewerden zu verhüten.
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4. Die Kugelkohle muß während der Behandlung und auch bis zum Verlassen
des Drehrohrofens oder dem Eintritt der Presse locker bleiben.
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5. Man muß dafür Sorge tragen, den Abgang der Dämpfe, die sich im
Zeitpunkt des Überganges der Kohlekörner in den kugelförtnigen Zustand bilden, hintanzuhalten.
Die Kohle muß die Eigenschaft, sich fettig anzufühlen, beibehalten, also als ob
es sich um eine mittels Gasatmosphäre durchtränkte Masse handele.
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Falls während der Zeit, in der die Kohlekörner den Kugelzustand annehmen
oder, nachdem dies geschehen ist, eine zu starke Bewegung derselben erfolgt und
daher der Brüden, in dem diese banden, ausgetrieben wird, verliert die Kugelkohle
die Eigenschaft, sich fettig anzufühlen, wird trocken und für das Pressen unbrauchbar.
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Um einen Höchstbetrag im Zeitpunkt des Überganges in den kugelförmigen
Zustand und bis zum Freisetzen der Masse zu erbalten sowie zu verhindern, daß sich
die Phenolatmosphäre, in der die Kohlekörner bei der Verkugelung baden, entweicht
oder durch Luft oder Wasserdampf oder andere Gase verdünnt wird, die sich an anderen
Stellen des Ofens bilden, ist es unbedingt geboten, daß sich die Verkugelung in
einer besonderen, genügend gasdichten Kammer vollzieht, um so in dieser Kammer eine
Phenolatmosphäre aufrechtzuerhalten, die der Außenluft gegenüber einen geringen
Überdruck aufweist.
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Zur Durchführung des Verfahrens dient ein ebenfalls zur Erfindung
gehörender Drelirolirofen, von dem eine Ausfiihrungsform in der Zeichnung beispielsweise
dargestellt ist. Es zeigen: Fig. i einen Längsschnitt durch den ganzen Ofen, hig.
2 einen Querschnitt durch das Drehrohr mit der Wiedergabe der Arbeitsweise der an
der Innenwand desselben befindlichen radialen Mitnehmer für das Eintragsgut, Fig.3
einen entsprechenden Querschnitt mit nach rückwärts geneigten Mitnehmern. Fig. 4
einen Längsschnitt durch ein Bruchstück des Rohres mit der Lagerung der Mitnehmer
in diesem, Fig. 5 einen schaubildlichen Schnitt eines Rohrteils mit Scheidewand
und schraubenförmigem Durchtrittskanal für das Gut.
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Der Ofen besteht aus dem Drehrohr oder der Trommel i, deren Abmessungen
sich nach der Menge des herzustellenden l,nderzeugnisses richten und die in der
üblichen, nicht dargestellten Weise gelagert und angetrieben wird. Der größte Teil
der Trommel dreht sich im Innern einer Heizkammer 2, die von Mauerwerk 3 umschlossen
ist, das gleichzeitig auch die Wände einer Brennkamnier.I bildet. Die äußersten
Enden der Trommel i sind gasdicht abgeschlossen (in der Zeichnung nicht dargestellt).
In dem stromaufwärts gelegenen Teil der Brennkammer 4. befindet sich der oder befinden
sich die Brenner 5. Die entstehenden Flammen und Verbrennungsgase ziehen durch die
Kammer 4 bis zum rückwärtigen Ende des Ofens, kehren dann in Pfeilrichtung durch
die Heizkaminer2 zurück. bestreichen dabei die Trommel und ziehen schließlich durch
den Abgaskanal a1).
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Der Querschnitt der Heizkammer 2 ist derart gering bemessen in bezug
auf den Trommeldurchmesser, daß diese Kammer eine erhöhte Geschwindigkeit der sie
durchziehenden und dabei die Trommel i bestreichenden Heizgase herbeiführt, was
für die Wärmeübertragung vorteilhaft ist. Diese Durchgangsgeschwindigkeit der Heizgase
kann noch dadurch gesteigert werden, tlaß ihr I2atuninhalt.vergrößert wird, indem
man z. I3. einen Teil der verbrannten Gase in die Brennkammer stromabwärts von der
Feuerung oder den Brennern wieder einführt, Zu diesem Zweck ist eine Abzweigung
7 aus der die Ab-ase zum Schornstein führenden Leitung.8 vorgesehen. Diese Abzweigung
7 endet in einer Düse 9, und die Mischung der wiedereingeführten
Gase
tnit den frischen Verbrennungsgasen wird durch die Venturigestalt erleichtert, die
zweckmäßig dem Teil io der Brennkammer gegeben wird. Außer der Verbesserung der
Wärmeübertragungsbedingungen, die hierdurch erzielt wird, hat man den wichtigen
Vorteil, daß die Temperatur der Gase durch die Mischung auf einen solchen Wert herabgesetzt
wird, daß die Möglichkeit eines örtlichen Überhitzens und des Beschädigens der Trommel
in der heißesten Zone des Ofen vermieden wird.
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l'brigetls kann dieses Venturirohr an der Stelle des Verbrennungsraumes,
an der ein Wiedereinführen von Gasen stattfindet, dazu dienen, im Bedarfsfalle einen
Unterdruck im stromabwärts gelegenen Teil der Brennkammer und damit einen Zug oder
zusätzlichen Zug für den Betrieb der Brenner oder der Feuerung hervorzurufen.
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1?in Gebläse i i für das Wiedereinführ=en der Gase und ein Regelventil
12, wie gegehenenfalls auch ein zusätzliches Regelventil 12', ermöglichen, die Menge
der in den Gasstrom zurückgeführten Gase zu regeln und zu beherrschen. 13 und 14
sind geeignete Versclili.isse, die die Heizkammer 2 gegen die Außenluft abdichten.
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Aus Fig. i geht hervor, daß das Rohr durch eine Trennwand 17 in zwei
Abteile 1 5 und 16 zerlegt ist. In dein Abteil 15 wird das in Behandlung befindliche
Gut, beispielsweise Kohle oder ein Gemisch von hoble, das in den kugelförmigen Zustand
übergeführt werden soll, zunächst getrocknet. In dem Abteil 16 erfolgt die Beheizung
bis zur l.Jmformung cles Kohlegutes in den kugelförmigen Zustand. I-lier entwickeln
sich Teerdämpfe, wie auch die ersten Destillationsgas.e. Um die Atmosphäre in dieser
Zone durch das Vorhandensein von Luft oder Wasserdampf oder anderen Gasen, die sich
aus der Kohle bei niedriger "Temperatur abscheiden, nicht zu verdünnen, ist für
eine dichte Trennung zwischen den beiden Abteilen 15 und 16 gesorgt. llierzu dient
die Scheidewand 17, die so gestaltet ist, daß sie an sich dicht ist, aber dennoch
ein leichtes Fortbewegen des Kohlegutes rrmö glicht. Hierzu wird die Trennwand vorteilhaft
finit einem ein- oder niehrgängig,.etl schraubenförmigen Kanal versehen, in welchem
sich dauernd eine gewisse Menge Kohle sammelt" und selbsttätig einen dichten Verschluß
zwischen den beiden Abteilen herstellt. Wie z. L. aus Fig. 5 hervorgeht, läuft ein
Kanal :2o geeigneten Querschnittes ani Umfang der Trennscheibe 17 entlang. Ein Leitflügel
21 verursacht das I?intreten des Gutes durch eine in der Scheibe vorgesehene Üfinutlg
22, und nach vollzogener Umdrehung tritt (las Gut in die hatnaier 16 durch eine
andere ()ffilulig 23, sobald es den Wandteil 2d. trifft.
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Falls beabsichtigt ist, in dein Drehrohrofen verschiedenartige Kohle
zu behandeln, wird vorteilhaft die Trennwand 17, 20 mittels Preßbolzen 26 eingebaut,
die in den Ringen 25, welche einen Teil der Trennwand bilden, vorgesehen sind. Statt
ihrer können auch andere Mittel zur Verwendung gelangen, nur müssen diese die Lage
der Trennwand im Rohr so zu verändern gestatten, daß dadurch die Rauminhalte der
Abteile 15 und 16 wie auch die Temperatur, bei welcher die Kohle aus dem einen Abteil
in das andere übergeht, verändert werden können.
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Was das Fortbewegen der Kohle betrifft, so hat die Erfahrung gelehrt,
daß bei Trommeln finit glatter Innenwand eine Art Schaukeln des Gutes mit stoßweisem
Fortbewegen desselben eintritt, während dessen die Masse nicht umgerührt wird. Als
Folge davon zeigt sich eine unregelmäßige Erwärmung.
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Bei dem Gegenstand der Erfindung ist die Innenwand der Trommel auf
der ganzen Länge mit einer Anzahl von Mitnehmern 18 versehen, die beispielsweise
aus in geeigneter Weise angebrachten Winkeleisen bestehen und welche z. B. an kingen
ig mittels Bolzen ig' abnelunbar befestigt sind.
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Für das Wesen der Erfindung ist es nun von Bedeutung, daß diese Mitnehmer
eine bestimmte \eigutig und besondere Anordnung erhalten, durch welche eine Durchmischung
des Kohlegutes infolge regelmäßigen Wendens desselben ohne Abstürzen, oder mit nur
beschränktem Abstürzen gesichert und ein lZegeln des Fortbewegens des Gutes durch
den Ofen erreicht wird.
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Aus Fig.2 ist ersichtlich, daß bei radial gerichteten @litnehmern
18 das Kohlegut sie erst dann vollständig verläßt, wetm sie die waagerechte Diametralebene
des Drehrohres tim einen solchen Betrag überschritten haben, daß ihre Neigung dein
Gleitwinkel der Kohle auf Blech entspricht (z. B. 35°). Dadurch bleibt ein Teil
der Kohlekörner zu lange mit dein Blech des Mitnehrners in Berührung und kann daher
überhitzt werden, wonach die Körner frei von einer recht großen Höhe abstürzen,
was ein zu starkes Entweichen von flüchtigen Bestandteilen begünstigen würde, es
sei denn, daß die Körner an dem Blech kleben, wodurch aber die Bildung von Zusatninenballungen
eingeleitet wird, die bald erhärten und als Klumpen in die Masse abstürzen.
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Neigt inan indessen die Mitltehiner nach rückwärts in bezug auf den
Drehsinn der Trommel, darin kann inan ein besseres Wenden des Kolitegutes und ein
viel rascheres Ableiten der von den Mitnehmern erfaßten
Kohle erzielen.
In der Tat zeigt 3 eine tun etwa 5o° nach rückwärts gerichtete iNeigung der Mitnehmen
Das hat zur Folge, doll der Gleitwinkel der Kohle gegenüber Blech (z. B. 35° in
bezug auf die Waagerechte) erhalten wird, wenn der Mitnehmer sich noch erheblich
unter der waagerechten Diametralebene der Trommel befindet. Diese Anordnung ist
besonders wichtig für das Abteil 16 in jenem Bereich, in dem die Umformung der Kohlekörner
in den Kugelzustand eintritt; denn sie verhindert ein übermäßiges Abscheiden von
flüchtigen Bestandteilen ebenso wie das Ciberhitzen eines Teils des Kohlegutes,
die beide die Körner als für die unmittelbareWarmverpressung ungeeignet machen.
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Andererseits können die Mitnehiner im Verhältnis zur Richtung der
Rohrerzeugenden parallel oder nach rückwärts- oder nach v orwärts geneigt angeordnet
sein. Die zur Rohrerzeugenden parallelen M@inkeleisen (Stellung ac, Fig. q.) können
als neutral angesehen werden; denn ihre Wirkung besteht nur darin, das Umrühren
der 'Masse ohne Beeinflussung ihres Fortschreitens herbeizuführen. Die in bezug
auf die Rohrerzeugende nach vorn geneigten Winkeleisen (Stellung b, Fig. 4) verursachen
ein gleichzeitiges Vorschieben und Wenden des Gutes und bewirken somit eine Beschleunigung
seines Fortschreitens. Die in bezug auf die Rohrerzeugende rückwärts geneigten Winkeleisen
(Stellung c, Fig.4) sind bestrebt, das Gut während des Wendens zurückzudrängen und
haben daher verzögernde Wirkung.
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Dank dieser Eigenschaften kann man durch eine geeignete Anordnung
der Mitnehmer die Art des Fortschr; itens der Masse entlang der Trommel regeln und
dementsprechend der Art der Beheizung ein gewisses Gesetz aufdrücken.
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So kann die Neigung der Mitnehmer in Längsrichtung und auch ihre :Neigung
in bezug auf den Drehsinn der Trommel i an verschiedenen Stellen des Ofens wechseln,
wie sie auch schließlich für die Länge eines und desselben Abteils verschiedenartig
sein kann. Damit hat man ein 'Mittel, um in den verschiednen Teilen des Ofens die
Durchgangsgeschwindigkeit des Kohlegutes und, bei gleichbleibender Durchsatzinenge,
die Dicke der Kolileschicht entsprechend zu verändern. .
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Handelt es sich um sehr fette Kohle, (tann kann man Bach dem Eintritt
des Kugelzustandes das Abscheiden eines erheblichen Teils der firn l'herniaß vorhandenen
flüchtigen Bestandteile lierbeiführcn, wenn man die 1litnehiner 18 in der Zone des
stromabwärts gelegenen I=ndes des Ofens itT der Weise anordnet, (Maß clas Wenden
der Masse verstärkt Wird, indem man den Winkeleisen 18 sei es eine schwache Riickwärtsneigung
erteilt, sei es eine Neigung im rechten Winkel, sei es schließlich eine \ eigung
nach vorn in betuauf die Drehrichtung der "Trommel i und ihnen gegebenenfalls eine
verhältnismäklig schwache Längsneigung nach vorn oder gar keine Längsneigung oder
eine nach rückwärts in bezug auf das Fortbewegen des Gutes gerichtete Längsneigung
gibt.
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Wie aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht, sind die 'Mittel
trotz ihrer höchsten Einfachheit durchaus ausreichend, um eine niöglichst- günstige
Heizung für die in Betracht kommende Wärmebehandlung mit großer Leichtigkeit und
großer Genauigkeit der Regelung herbeizuführen. Die zugeführte Wärme wird durch
die ganze Masse des in Behandlung genommenen Gutes gleichmäßig verteilt, und dieses
wird ständig in der für die Umsetzung günstigsten Atmosphäre gehalten. Trotz des
innigen Durchniischens tritt nur ein Mindestmaß an Zerkleinerung der Körner und
Staubbildung auf. ,