DE820434C

DE820434C - Verfahren und Vorrichtung zur Verkokung schwachbackender Steinkohlen

Info

Publication number: DE820434C
Application number: DEP4816A
Authority: DE
Inventors: Eduard Kuehl
Original assignee: SAARLAEND BRENNSTOFFTECH GmbH
Current assignee: SAARLAEND BRENNSTOFFTECH GmbH
Priority date: 1947-10-28
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-11-12

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verkokung schwachbackender Steinkohlen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verkokung schwachbackender Steinkohlen und bezweckt, insbesondere die Verkokung von Kohlen wirtschaftlich zu ermöglichen, deren lackwert weit unterhalb der bisher als verkokbar angesehenen Grenze, also weit unterhalb der Backwertzahl9 (Backwertzahlen nach der Bochumer Methode) liegt und sich dem Werte o nähert.
Während beste Ruhrfettkohle mit 24 bis 26 % flüchtigen Bestandteilen und Backivertzahlen von 12 bis 14 lose in den Koksofen eingefüllt und oberschlesische sowie Saar- und lothringische Kokskohlen mit Backwertzahlen von 9 bis io und 30 bis 3.4 °/o flüchtigen Bestandteilen, in gestampfter Form eingesetzt, gegebenenfalls unter Zumischung von Kohle höherer Backfähigkeit, kuchenförmig zusammengebackene (geschmolzene), abriebfeste Kokse ergeben, werden solche bei Backwertzahlen unterhalt> 9 nicht mehr erhalten, sondern es fällt eine mehr oder minder bröcklige Masse bzw. ein loses Pulver an.
Bei der überwiegend für die Verkokung benutzten Hochtemperaturverkokung in keramischen Ofen (Koks und Gasöfen), werden Heizwandtemperaturen von etwa iooo° angewendet, obschon die Verkokung der Kohle bei einer Temperatur von 55o° abgeschlossen ist, nachdem, anschließend an eine durch die Erhitzung eingeleitete Vorentgasung, das in der Steinkohle enthaltene Backbitumen bei einer Temperatur von etwa 40o° geschmolzen ist, wobei die nicht schmelzenden Kohlepartikelchen von der Schmelze umhüllt werden, und nachdem bei Weitererhitzung um 30 bis 40° die Wiederverfestigung der plastisch gewordenen Masse und damit die Verkittung der erwähnten Kohlepartikelchen begonnen hat, die bei etwa 55o° beendet ist. Bei Steigerung der Verkokungstemperatur auf 6oo° bleibt als Rückstand ein vollständig entteerter Koks mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen (Wasserstoff und Methan) von etwa 8% (Tieftemperaturkoks). Die Weitererhitzung des Kokses bewirkt eine Nachentgasung, die den Gehalt an flüchtigen Bestandteilen vermindert, z. B. bei einer Erhitzungstemperatur von iooo° auf i 0/0 (Hochtemperaturkoks), und die außerdem im Koks eine Umwandlung von amorphem in kristallischen Kohlenstoff und damit eine Verminderung der Reaktionsfähigkeit sowie eine durch Schrumpfen bedingte Rissebildung, welche die Stückfestigkeit des Kokses beeinflußt, zur Folge hat. Diese hohen Verkokungstemperaturen, die aus der Notwendigkeit entstanden sind, die Kokskammern bei keramischen Ofen genügend breit zu machen (45 cm), um sie zwecks Reparatur begehen zu können und demzufolge ein für wirtschaftliche Garungszeiten genügend großes Wärmegefälle durch die Heizwand und die Kohle hindurch zu erzeugen, sind bedingend für die Art der angewandten Temperaturführung in der Kohle. Bei dieser schreitet in einem verhältnismäßig langen Zeitabschnitt (etwa 2o Stunden Garungszeit), die Erhitzung der Kohle zur Mitte der Kokskammer fort.
Es ist bekannt, daß bei dieser langsamen Steigerung der Erhitzung ein erheblicher Teil des für die Verkittung der Kohleteilchen unbedingt erforderlichen Backbitumens bei der Vorentgasung verflüchtigt und damit für den Verkokungsprozeß verlorengeht. Dieser Verlust ist für Kohlen mit hohen Backwerten tragbar, bei Kohlen mit Backwertzahlen unter 9 wirkt er sich jedoch so aus, daß in den üblichen keramischen Verkokungsöfen brauchbarer Koks nicht mehr anfällt.
Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß auch Kohlen mit Backwertzahlen wesentlich unter 9 bis nahe o brauchbaren Koks ergeben, wenn durch eine geeignete Temperaturführung der Verlust an Backbitumen ausreichend verhindert wird. Bekannt ist es, den Backbitumengehalt dadurch zu schonen und die Koksqualität zu verbessern, daß die Kohle möglichst schnell auf ihren Erweichungspunkt erhitzt, also eine möglichst hohe Verkokungsgeschwindigkeit (Quotient aus halber Kammerbreite und Garungszeit) angewendet wird.
Die Zersetzung des Backbitumens muß sö rechtzeitig erfolgen, daß es als Bindemittel wirkt und nicht etwa schon mit den Gasen der Vorentgasung entweicht und damit für den Backvorgang verlorengeht, was bei langsamer Erhitzung (niedriger Verkokungsgeschwindigkeit) der Fall ist.
Aber einerseits bewegten sieh diese Überlegungen innerhalb der als noch verkokungsfähig angesehenen Backwertgrenzen, anderseits konnte die zur etwaigen Durchführung des Gedankens erforderliche Erhöhung der Verkokungsgeschwindigkeit bei keramischen Ofen nicht erreicht werden, da wegen des in Nähe der Betriebstemperatur liegenden Erweichungspunktes des Steinmaterials weder die Verkokungstemperatur «-eiter erhöht noch geringere Kokskammerbreiten wegen der Reparaturmöglichkeiten zur Anwendung gebracht werden konnten.
Im Gegensatz dazu lassen sich bei der Tieftemperaturverkokung von Steinkohlen nach dem Heizflächenverfahren mit innen beheizten eisernen Heizwänden gesteigerte Verkokungsgeschwindigkeiten erzielen. Dieses Verfahren wurde entwickelt, um einerseits einen hochreaktionsfähigen Koks (Hausbrandkoks, Fahrkoks u. dgl.) sowie mengen- und eigenschaftsmäßig wesentlich verbesserte Kohlenwertstoffe zu gewinnen.
Zahlreich durchgeführte Versuche mit den verschiedensten Kohlenarten und -sorten haben den praktischen Nachweis der Bedeutung der Verkokungsgeschwindigkeit erbracht und zu der Erkenntnis geführt, daß aus schwachbackenden Kohlen, bei Anwendung der den jeweiligen Backwertzahlen angepaßten Verkokungsgeschwindigkeiten, gut geschmolzene Kokse gewonnen werden können. Wenn z. B. Feinkohlen mit niedrigen Backwertzahlen in Kammern mit glatten «'ändert verkokt als Rückstand nur ein gefrittetes oder loses Kokspulver hinterließen, so ergaben dieselben Kohlen als Briketts in Rippenkammern verkokt gut geschmolzene Kokse. Besonders hervorzuheben ist, daß sich stückige Kohlen weit vor Ablauf der normalen Ga-Pungszeit mit einer verkokten Schale umschließen und daß ein Zusammenschmelzen der Stücke nur bei Kohlen mit hohen Backwertzahlen eintrat. Häufiger fand jedoch ein Aneinanderkleben (Traubenbildung) statt. Diese Gebilde fielen jedoch bei der folgenden Nachbehandlung des Kokses (Löschvorgang, Transport) wieder auseinander.
Die Versuche wurden bei Temperaturen von 55o bis 6oo° in schmalen Kammern von 8o bis i 5o mm Breite durchgeführt. Bei der Verkokung von Feinkohle wurden Verkokungsgeschwindigkeiten bis zu 15 mm/h erzielt, wobei aus Kohlen mit Backwertzahlen von 7 bis 8 gutgeschmolzene Kokse erhalten wurden.
Bei der Verkokung von stückigen Steinkohlen (Nußkohlen oder Briketts) ergab sich eine Steigerung der Verkokungsgeschwindigkeit bis zu 25 mm/h, wobei aus Kohlen mit Backwertzahlen von 5 bis 7 gutgeschmolzene Kokse erhalten wurden.
Eine weitere erhebliche Steigerung der Verkokungsgeschwindigkeit bis zu .4o mm/h trat ein, wenn die Verkokung in Kammern, die mit aufgeschweißten Rippen versehen waren, erfolgte. In diesem Falle konnten sogar aus Kohlen mit Backwertzahlen unter 5 geschmolzene Kokse erhalten werden. Eine weitere Erhöhung der Verkokungsgeschwindigkeit und Herabsetzung der Backwertzahlen wird durch Verringerung der Kammerbreite und des Abstandes bzw. der Zahl der Heizrippen erreicht.
Die Ursache für die erhebliche Steigerung der Verkokungsgeschwindigkeit bei stückiger Kohle, wobei es gleichgültig ist, ob es sich um Nußkohlen oder Briketts handelt, ist darin zu erblicken, daß die Wärmeübertragung nicht nur durch Leitung von der Heizwand an die Kohle, wie bei eingefüllter Feinkohle, sondern auch durch Strahlung der Heizwände und durch die Konvektion der zwischen den Kohlestücken aufsteigenden Destillationsgase erfolgt. Bei der Anwendung von Rippen wird die wirksame Heizfläche im Verhältnis zum Kohleinhalt wesentlich erhöht, woraus sich die weitere Steigerung der Verkokungsgeschwindigkeit erklärt.
Damit werden die bisherigen Ansichten über verkokungswürdige Steinkohlen stark erschüttert, und es eröffnet sich damit die Möglichkeit, geschmolzene Kokse.auch aus solchen Steinkohlen zu erzeugen, die wegen ihrer zu geringen Backfähigkeit als Kokskohlen abgelehnt werden, die aber anderseits für die Gewinnug von Kohlenwertstoffen wertvoller sind als die sogenannten Kokskohlen.
Dabei ist hervorzuheben, daß von den verschiedenen Möglichkeiten der Tieftemperaturverkokung für die gestellte Aufgabe nur das Heizflächenverfahren mit innen beheizten eisernen Heizwänden in Frage kommt und z. B. das Spülgasverfahren ausscheidet, da einerseits nur auf diese Weise sich die erforderliche Temperaturführung erreichen läßt und anderseits die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens abhängt von der Ausbeute hochwertiger Teerprodukte, die beim Spülgasverfahren nicht erreichbar ist.
Der Grundgedanke der Erfindung für die Verkokung schwachbackender Kohle besteht sonach darin, daß die Kohle in Stückform (Nußkohle oder Brikett) im Heizflächenverfahren mittels eiserner Heizwände bei Temperaturen nicht über 6oo° mit um so größerer Verkokungsgeschwindigkeit bis zu ihrem Erweichungspunkt durch Einhaltung eines entsprechenden Verhältnisses der Heizfläche zum eingeschlossenen Kohleinhalt erhitzt wird, je geringer ihr Backbitumengehalt ist. Insbesondere werden bei dem Verfahren Heizwände angewendet, welche mit aufgesetzten Heizrippen in die Kokskammern hineinreichen. Innen beheizte Heizwände mit aufgesetzten Rippen und auch die Verkokung vön stükkiger Kohle waren vorbekannt, jedoch nicht in der Anwendung auf schwachbackende Kohlen im vorstehend angegebenen Sinne.
Wollte man diese bekannten Ofeneinrichtungen mit ihren schmalen Kokskammern für das erfindungsgemäße Verfahren benutzen, so wäre wegen der verhältnismäßig geringen Durchsatzleistung die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens in Frage gestellt. Die Heizwände müßten so hoch gebaut werden (über 5 m), daß neben der Wirtschaftlichkeit auch die Betriebssicherheit nicht gewährleistet wäre.
Von Bedeutung für die'Lösung der gestellten Aufgabe ist es somit, daß die Anlage neben betriebssicherer, möglichst kontinuierlicher, auf die Erhaltung des Backbitumens hinzielender Bauart und Verfahrensweise insbesondere ausreichend wirtschaftlich arbeitet.
Zur Erreichung dieses Zieles wird der eigentliche Verkokungsvorgang, der sich bei Temperaturen bis 6oo° abspielt, in zwei voneinander getrennten Stufen durchgeführt, und zwar in einer ersten Stufe, in welcher die Kohle vorverkokt wird, und einer zweiten Stufe, in der sie fertig verkokt wird. Insbesondere wird gemäß der Erfindung die Kohle in der ersten Stufe im Heizflächenverfahren mit einer im umgekehrten Verhältnis zu ihrer Backfähigkeit stehenden erhöhten Verkokungsgeschwindigkeit bei besonders gleichmäßigen Temperaturen nicht über 55o° auf ihren Erweichungspunkt gebracht und die Wiederverfestigung der plastisch gewordenen Kohlenmasse eingeleitet und sodann in der zweiten Stufe mittels einer Heizflächenbeheizung mit im Verhältnis zum einnehmenden Koksraum sehr großen Gesamtheizfläche ohne Rücksicht auf Einhaltung besonders gleichmäßiger Heizflächenerhitzung bei Temperaturen von über 6oo° fertig verkokt.
Die Kohle wird in der ersten Stufe zur Erreichung einer ihrem Backwert entsprechenden hohen Verkokungsgeschwindigkeit in Brikett- oder Stückform und mittels paralleler Heizwände mit schmalstem Abstand und aufgesetzten Heizrippen behandelt, und insbesondere wird dabei die Wiederverfestigung der Kohlenstücke bis zur Bildung einer verkokten Schale durchgeführt. Die Vorverkokung in der ersten Stufe erfolgt vorzugsweise zwischen beweglichen Heizwänden periodisch, in der zweiten Stufe kontinuierlich. Die Beheizungsvorrichtung in der zweiten Stufe wird durch ein Heizröhrenbündel bewerkstelligt, dessen Einzelröhren vorzugsweise von Seitenwand zu Seitenwand des Verkokungsschachtes gehen und bei dem die Heizröhren einen solchen Abstand voneinander haben, daß die vorverkokten Kohlestücke ohne Hemmungen hindurchtreten können.
Um außer dem am Ende der zweiten Zone anfallenden Tieftemperaturkoks (T. T.-Koks) in der gleichen Einrichtung auch Hochtemperaturkoks erzeugen zu können, ist gegebenenfalls in der zweiten Zone eine N achentgasungsstufe nachgeschaltet, in welcher im Spülgasverfahren oder aber auch im Heizflächenverfahren eine Austreibung der noch im T. T.-Koks enthaltenen flüchtigen Bestandteile, insonderheit Wasserstoff und Methan, bis auf etwa i °/o erfolgen kann. Schließlich ist dem Austragende des Schachtes eine Einrichtung zur Abkühlung des Kokses vorgeschaltet, und sämtliche Wärmebeeinflussungseinrichtungen einschl. der Kühleinrichtung sowie die Führungen der anfallenden Koksgase sind so miteinander durch entsprechende Wärmeaustauscher u. dgl. verbunden, daß Wärmeverluste weitgehend vermieden werden.
Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der zur Durchführung des Verfahrens benutzten Einrichtung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i schematisch die Anordnung einer Anlage zur Herstellung von Hochtemperaturkoks und Fig. 2 eine Anlage zur Herstellung von T. T.-Koks.
Bei der Ausführungsform nach Fig. i besteht die Anlage aus einem über dem Verkokungsofen befindlichen Kohlenbunker i, welchem die Kohle mittels Förderband 2 und Verteilband 3 zugeführt wird. Der Bunker enthält eine Vorwärmanlage 4 in Form eines Verteilers, der die zur Vorwärmung benötigten Spülgase aus einem Rekuperator 5 erhält. Oben weist der Bunker seitwärts angeordnete Jalousien 6 auf, durch welche die Spülgase und die Brüderi aus der vorgewärmten Kohle abgeleitet werden.
Unterhalb des Bunkers ist der Schachtraum weitergeführt und besteht aus einem feuerfest ausgemauerten Eisenmantel 7, der oben die Einrichtung zur Vorverkokung in der ersten Stufe des Verfahrens enthält. Diese Einrichtung besteht aus senkrechten, parallelen, innen beheizten Kammerwänden 8, die zwischen sich die im Querschnitt rechteckförmigen Kokskammern 9 von 8o bis i 5o mm Breite bilden und die zum Zwecke der Entleerung des Kokses unten auseinandergespreizt werden können. Oberhalb der Heizwände sind dachförmige Führungsbleche i i vorgesehen, durch welche die Kohle gleichmäßig auf die einzelnen Kammern 9 verteilt wird.
Nach unten schließt sich ein Sammelraum 12 an, der zur Aufnahme der vorgekokten Charge dient, die aus den Kammern 9 periodisch abgelassen wird. Dieser Sammelraum ist so groß bemessen, daß er mehr als eine Charge aufnehmen kann, so daß bei dem Durchgang durch die weiter unten folgenden Behandlungsvorrichtungen ein ununterbrochener Fluß der Kohle gewährleistet ist.
Es folgt die Einrichtung für die zweite Stufe der Verkokung, nämlich für die Fertigverkokung, eine ebenfalls im Heizflächenverfahren arbeitende Beheizungsvorrichtung 13, in welcher die Verkokung bis zum fertigen T. T.-Koks abgeschlossen wird. Diese besteht aus Heizgliedern, welche eine im Verhältnis zum einnehmenden Gesamtraum große Heizfläche aufweisen, und zwar aus Heizröhren 14, welche waagerecht oder geneigt angeordnet sind und von Seitenwand zu Seitenwand des Schachtraumes reichen. Die Zwischenräume zwischen den Heizröhren sind so weit bemessen, daß sie von der vorgekokten Kohle, selbst bei Zusammenkleben einzelner Stücke, passiert werden können.
Anschließend gelangt der Koks in eine Nachentgasungszone 15, die mit Temperaturen bis zu iooo° arbeitet. Diese Nachentgasung kann ebenfalls im Heizflächenverfahren durchgeführt werden, wobei die Heizflächen aus feuerfestem Stahl oder keramischem Werkstoff bestehen. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung des Spülgasverfahrens, bei dem die erforderlichen Spülgase durch einen Verteiler 16 zugeführt und durch einen Absauger 17 abgesaugt werden. Unterhalb der N achentgasungszone und oberhalb der Austragevorrichtung 18, in dem Raum i9, wird die in dem Koks enthaltene fühlbare Wärme durch eine besondere Kühleinrichtung zurückgewonnen, wobei der Koks auf eine Temperatur von etwa i5o° abgekühlt wird. Diese besteht aus einer Zuführung 21 für ein entsprechend abgekühltes Spülgas. Das Spülgas steigt nach oben, nimmt dabei die Wärme des Kokses auf und wird durch die Absaugevorrichtung 17 wieder abgesaugt.
Sowohl die Heizkammern 9 als auch die Heizröhren 14 werden durch Umwälzgase beheizt, und beide Einrichtungen sind im Kreislauf durch Leitungen 22, 23 hintereinandergeschaltet. Von einem Sammelraum 24 an dem rechten Ende der Heizröhren 14 wird das Umwälzgas von einem Gebläse 25 durch die Leitung 22 über einen Brenner 26 durch die Heizwände 8 und durch die Leitung 23 über einen Brenner 27 in einen Verteilerraum 28 zurück durch die Heizröhren 14 befördert. Da vor jeder Heizeinrichtung ein besonderer Aufheizbrenner 26 bzw. 27 angeordnet ist, können die Verkokungstemperaturen in der Vor- und Fertigverkokungszone gesondert eingestellt werden, und zwar wird die Temperatur in der Vorverkokungszone auf etwa 55o° und in der Fertigverkokungszone auf 6oo° gehalten. Frischluft wird den Brennern vermittels der Leitungen 29 durch den Lüfter 31 über den Rekuperator 5 zugeführt, in welchem eine Vorwärmung der Luft erfolgt.
Eine Stichleitung 32 nimmt die Lberschußgase des Umwälzgaskreislaufes auf und führt sie zwecks Erwärmung durch den 1tekuperator 5, von wo sie, auf Kamintemperatur abgekühlt, über eine Leitung 33 in den V orwärmer ,4 gelangen.
Für die Weitererhitzung bis evtl. zu Hochtemperaturkoks in der dritten Zone 15 wird das in dieser Zone anfallende arme Gas, bestehend aus Methan und Wasserstoff, als Spiilgas benutzt. Das von dem Absauger 17 aufgenommene Heißgas wird über einen Staubabscheider 34 durch einen Rekuperator 35 geführt, in welchem es auf eine für einen Lüfter 36 geeignete Temperatur abgekühlt wird. Der Lüfter 36 nimmt einen Teil des aus der Leitung 37 kommenden Gases auf und drückt es durch eine Erhitzungsanlage 38, welche aus Regeneratoren oder Rekuperatoren bekannter Bauart besteht und in welcher der Teilgasstrom auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird, um dann über die Leitung 39 und den Verteiler 16 in die Nacherhitzungszone eingeblasen zu werden. Die für die Beheizung der Erhitzungszone 38 erforderliche Frischluft wird im Rekupeirator 35 vorgewärmt und durch Leitungen 4i der Erhitzungsanlage zugeführt. Die überschüssige Wärme wird durch eine Wärtnerückgewinnungsanlage 42 zur Wasservorwärmung und Dampfüberhitzung abgenommen.
Der andere Teil des aus dem Rekuperator 35 kommenden Armgasstromes wird durch eine Leitung 43 einer Wärmerückgew-innungsanlage 44 (Dampfkessel o. dgl.) zugeführt, und zwar durch ein Gebläse 45, das das abgekühlte Gas an die Gaskondensation 46 weitergibt. Ein Teil des Gases strömt über die Leitung 47, auf 40 bis 5o" abgekühlt, zur Zuführung 21, von wo es den oben bereits erläuterten Weg durch die Abkühlzone 1g und die Nachentgasungszone 15 nimmt.
Die Destillationsgase aus der Tieftemperaturverkokungszone 9 und 14 werden in bekannter Weise durch ein Steigrohr 48 und eine Vorlage 49 der Teerkondensationsanlag e 51 zugeführt.
Das Verfahren liefert daher zwei 'Gasströme, ein Reichgas aus der Tieftennperaturverkokungszone, welches wertvolle Kohlenwasserstoffe enthält mit einem Heizwert von etwa 75oo kcal/cl>m, und ein wasserstoffreiches Armgas mit etwa 7o bis 75 % H, das aus der Nachentgasungszone stammt und einen Heizwert von etwa 35oo kcal/chm aufweist.
Durch die beschriebene Anlage kann schwachbackende Steinkohle in Nuß- oder Brikettform kontinuierlich zu einem abriebfesten Hochtemperaturkoks, der dem üblichen Hüttenkoks gleichwertig ist, wirtschaftlich verarbeitet werden. Infolge der in der Verkokungseinriclitung 8, 9 eingehaltenen hohen Verkokungsgeschwindigkeit und des Abbruches der Verkokung in dieser Zone, sobald die Wiederverfestigung beginnt bzw. sich um die Kohlesti.icke eine verkokte Schale gebildet hat, sind die Durchsatzzeiten auf einen Bruchteil gegenüber den bei derartigen Heizflächenöfen üblichen Durchgangszeiten herabgesetzt, so daß die gesamte Durchsatzleistung pro Schacht wesentlich erhöht ist. Die kontinuierlich arbeitende Fertigverkokungseinrichtung i4 ist so bemessen, daß sie laufend die in der Einrichtung 8, 9 vorverkokte Menge fertig verkoken kann. Durch die Unterteilung der Tieftemperaturverkokung in zwei Stufen wird daher nicht nur die Temperaturführung in einem für die Verkokung schwachbackender Kohle günstigen Sinne beeinflußt, sondern auch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wesentlich erhöht.
Da bei der Beheizungseinrichtung 14 die Vorbedingung einer besonders gleichmäßigen Beheizung der Kohle fortfällt, kann deren Aufbau sehr einfach, raumsparend und insbesondere von sehr geringer Bauhöhe gehalten sein, was eine beträchtliche Senkung der Anlagekosten und damit eine weitere Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bedeutet.
Für die Vorverkokungszone wird vorzugsweise ein periodisch arbeitender Heizflächenofen benutzt, um bei ruhender Verkokung und gleichmäßiger Beheizung eine möglichst rechtzeitige und einwandfreie Zersetzung und damit eine bestmögliche Ausnutzung des Backbitumens zugunsten der Koksbil-(1ung zu erreichen. "!.weckmäßig werden auch die Heizwände in bekannter Weise auseinander spreizbar gemacht, urn die vorverkokte Kohle leichter aus den Kammern entleeren zu können. Natürlich könlien statt Giessen auch feststehende Wäride zur Anwendung gelangen, und die Kohle kann auch in kontinuierlichem Betriebe durch die Vorverkokungszone hindurchgehen, oder es können andere geeignete Heizflächeneinrichtungen zur Anwendung gelangen, ebenso wie die lleizflächeneinrichtung in der zweiten Stufe 14 nicht an die dargestellte Form der waagerechten lleizröhren gebunden ist.
Durch die beschriebenen Beheizungseinrichtungen wird eine Beherrschung der Temperaturführung und Koksbildung erreicht, wie sie in den üblichen Koksöfen nicht möglich ist, und der Wärmehaushalt der Anlage ist infolge der verschiedenen @1'ärmerückgewinnungsanlagen ausgeglichen und frei von wesentlichen Wärmeverlusten.
Soll die Anlage gemäß der Ausführungsform der Fig. 2 nicht Hochtemperaturkoks, sondern T. T.-Koks herstellen, so kommt die Nachentgasungszone i#5 nebst (lern gesamten in Fig. i dargestellten Kreislauf für das Armgas in Fortfall. 1)as inerte Kühlgas wird mittels des Lüfters 45 (Fig. 2) über die Leitung 47 und die Zuführung 21 in die Kühlzone i9 eingeführt, steigt, indem es den Koks abkühlt und sich selbst aufheizt, nach oben und wird vermittels des Absaugers 17 abgesaugt, bevor es Gelegenheit hat, sich mit den in der Zone 13 entwickelnden Reichgasen zu vermischen. Es gelangt über eine Leitung 37, eine Wärmeaustauschvorrichtullg 44 und eine Abkühlvorrichtung 52 wieder zum Lüfter 45 zurück, von wo es, auf 4o his 5o° abgekühlt, von neuem seinen Kreislauf beginnt.
Die Apparatur ermöglicht es demnach, auf dem Wege über die T. T.-Verkokung aus backarmen Steinkohlen Koks mit gewünschten Verbrennungseigenschaften (Reaktionsfähigkeit), also Tieftemperaturkoks, Mitteltemperaturkoks oder Hochtemperaturkoks, z. B. Hochofenkoks in einer Apparatur und einem Arbeitsgang zu erzeugen, wobei die Durchsatzleistung ein Vielfaches der Leistung der üblichen Koksöfen beträgt. Nebenbei würde eine wesentliche Senkung der bisher bei der Koksherstellung üblichen Bau- und Betriebskosten erreicht werden, so daß die Aussicht besteht, die durch eine Brikettierung , der Kohle aufgewandten Kosten durch Verbilligung der Koksherstellung auszugleichen, ungeachtet de( höheren Qualität und des Wertes der erzeugten Kohlenwertstoffe, insbesondere von Teer, der bekanntlich bei der Tieftemperaturverkokung als hochwertiges Erzeugnis in mehr als der doppelten Menge als bei der Hochtemperaturverkokung anfällt und weiter an Destillationsgasen, die bei der Anlage gemäß Fig. i in zwei Arten erhalten werden: als Reichgas und als wasserstoffreiches Armgas und dementsprechend Verwendung finden können, entweder als Stadtgas, wenn beide Gase miteinander vermischt werden, oder einzeln für bekannte Zwecke der Synthese.
Die Verkokung von Steinkohlen in Brikettform bietet außerdem den Vorteil, daß in Übereinstimmung mit der in den Verkokungskammern erzielbaren Verkokungsgeschwindigkeit Briketts mit einer Einheitsbackwertzahl aus Kohlenmischungen hergestellt werden können, die in ihrem Hauptanteil aus schwachbackenden Steinkohlen bestehen, während gutbackende Steinkohlen (Kokskohlen) nur als Mischkomponente benutzt werden. Der aus solchen Einheitsbriketts anfallende Formkoks wird stets von gleichbleibender Qualität sein und wesentlich geringere Verluste durch Grusanfall aufweisen als ein Koks, wie er in bisheriger Weise, aus Feinkohlen hergestellt, in Kuchenform anfällt und dann durch Brechen und Sieben in die handelsübliche Verkaufsform gebracht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Verkoken schwachbackender Steinkohlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in Stückform (Nußkohle oder Brikett) im Heizflächenverfahren mittels eiserner Heizwände bei Temperaturen nicht über 6oo° mit um so größerer Verkokungsgeschwindigkeit bis auf ihren Erweichungspunkt durch Einhaltung eines entsprechenden Verhältnisses der Heizfläche zum eingeschlossenen Kohleinhalt erhitzt wird, je geringer ihr Backbitumengehalt ist.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in Stückform in schmalen, nicht über etwa i5o mm breiten Verkokungskammern bei einer Temperatur von etwa 550' erhitzt wird, wobei die eisernen Heizwände mit Heizrippen versehen sind, die in den Kokskammerraum hineinragen, und wobei die Erhitzung bis zum Beginn der Wiederverfestigung der Kohle durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in einer ersten Stufe im Heizflächenverfahren bei besonders gleichmäßigen Temperaturen nicht über 55o° auf ihren Erweichungspunkt gebracht und die Wiederverfestigung der plastisch gewordenen Kohlenmasse eingeleitet wird und daß sie dann in einer zweiten Stufe mittels einer Heizflächenbeheizung mit im Verhältnis zur Kohlenmenge sehr großer Heizfläche ohne Rücksicht auf Einhaltung besonderer Gleichmäßigkeit der Heizflächenerhitzung bei Temperaturen nicht über 6oo° fertig verkokt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederverfestigung der plastischen Kohlenmasse in der ersten Stufe bis zur Bildung einer verkokten Schale durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe vorzugsweise periodisch, die zweite Stufe kontinuierlich betrieben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle durch Zumischen entsprechender Mengen von Kohle mit geringerer Backfähigkeit auf die Verhältnisse des in der ersten Stufe verwendeten Ofens eingestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in der zweiten Stufe durch ein waagerecht im Verkokungsschacht von Seitenwand zu Seitenwand sich erstreckendes Heizrohrbündel senkrecht hindurchgeführt wird. B.
Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in einer dritten Stufe einer Nachentgasung bei Temperaturen bis iooo° im Heizflächenverfahren oder durch die Einwirkung von Spülgasen unterworfen wird, die am unteren Ende der Stufe eingeblasen und am oberen Ende abgesaugt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Stufe eine Vorwärmung der Kohle vorgeschaltet und der dritten bzw. zweiten Stufe eine Kühleinrichtung nachgeschaltet ist. io.
Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Umlaufheizung für die erste und zweite Stufe anfallenden Überschußgase nach Durchgang durch einen Rekuperator für die Brennluft der Heizbrenner des Umwälzgases der Vorwärmeeinrichtung zugeführt werden. i i.
Verfahren nach einem der Ansprüche i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des durch die Nachentgasung in der dritten Stufe ausgetriebenen Armgases nach Abkühlung in einem Rekuperator durch eine Wiedererhitzungseinrichtung geleitet wird, um der Nachentgasungszone zugeführt zu werden, während der andere Teil nach Durchgang durch eine Wärmerückgewinnungsanlage als Kühlgas in den unteren Teil des Schachtofens gelangt und nach Wiederaufheizung durch den Koks mit dem anfallenden Armgas abgesaugt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnde Kohle in einem Schachtofen von oben nach unten eine Zone der Vorwärmung, der \'orverkokung, der Fertigverkokung, der Nachentgasung und der Abkühlung passiert.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Tieftemperaturkoks unter Wegfall der Nachentgasung die Abkühlzone unmittelbar an die Zone der Fertigverkokung angeschlossen ist.
14. Vorrichtung zur Durchsetzung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schachtraum unterhalb einer Reihe von schmalen, durch senkrechte, eiserne, innen beheizte und vörzugsweise bewegliche Heizwände (8) gebildete Kokskammern (9) unter Zwischenschaltung eines Auffangraumes(i2) eine Heizflächenbeheizung(13) mit im Verhältnis zum Koksinhalt sehr großer Gesamtheizfläche, z. B. in Form eines von Schachtwand zu Schachtwand reichenden Heizröhrenbündels (14), vorgesehen ist, durch das die in den senkrechten Kokskammern (9) vorgekokte Kohle von Brikett- oder Stückform kontinuierlich hindurchwandert.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwände (8) und das Heizröhrenbündel (14) in einem Kreislauf für Umwälzheizgase hintereinander geschaltet sind, wobei vorzugsweise für die Heizwände und das Heizröhrenbündel je ein Brenner (26, 27) vorgesehen ist, so daß die Heizgastemperatur in den Heizwänden und in dem Heizröhrenbündel gesondert regulierbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kreislauf für die Umwälzgase (22, 23) ein Rekuperator (5) angeschlossen ist, dessen Ausgang zu einem oberhalb der Heizwand (8) in dem Schacht angeordneten Verteiler (4) führt, wodurch die Überschußgase des Kreislaufes für die Umwälzgase nach Aufheizung der Brennluft für die Kreislaufbrenner (26, 27) zur Vorwärmung der zu behandelnden Kohle verwendet werden.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Heizröhren (14) im Schacht eine Einrichtung zur Nachentgasung (15) des erzeugten Kokses bei Temperaturen bis zu looo°, z. B. in Form einer Spülgasbeheizung, vorgesehen ist, die aus einem unten in den Schachtraum greifenden Verteiler (16) und einem oben angeordneten Absauger (17) besteht, die zu einem Kreislauf gehören, dem ein aufgeheizter Teil der durch die Nachentgasung ausgetriebenen Armgase zur Aufrechterhaltung der Nachentgasungstemperatur zugeführt wird.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Austragende (18) des Schachtraumes eine Einführöffnung (21) für Kühlgas vorgesehen ist, das aus einem wärmeausgenutzten Teil der Spül-bzw. Schwachgase für die Nachentgasung besteht und <las in einer unteren Kühlzone (1g) des Schachtraumes die Abkühlung des entgasten Kokses bewirkt und nach Aufheizung in der Nachentgasungszone (15) unterhalb des Heizröhrenbündels (14) abgesaugt wird. 1g. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in einem von der zu behandelnden Kohle senkrecht durchwanderten Schacht von oben nach unten vorgesehen sind: eine Vorwärmzone, eine Vorverkokungseinrichtung mit Heizflächenbeheizung vorzugsweise mit innen beheizten eisernen Heizwänden (8), ein Auffangraum (12), eine Fertigverkokungseinrichtung (13) mit Heizflächenbeheizung vorzugsweise in Form von Heizröhren (14), eine Nachentgasungseinrichtung (15) und eine Abkühleinrichtung (1g).