-
Schweleinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Schwelen von Steinkohle oder anderen Brennstoffen unter Verwendung von heißem
Sand als Wärmeträger.
-
Man hat bereits vorgeschlagen, die Schwelung mittels erhitzten Sandes
durchzuführen. Bis jetzt ist,doch noch keine Einrichtung bekanntgeworden, mit der
diese Aufgabe einwandfrei gelöst wird. Die vorliegende Erfindung bringt dagegen
eine durchaus brauchbare und verhältnismäßig einfache Lösung der geschilderten Aufgabe
durch Eine etwa waagerechte Drehtrommel, die durch eine mittlere Längswand in zwei
Kammern geteilt ist, ivobei die Längswand nahe der vorderen Stirnwand der Trommel
eine Durchtrittsöffnung für die Trommelfüllung aufweist, im übrigen im vorderen
Teil urgelocht und anschließend mit Löchern versehen ist, die den Sand,, nicht aber
das Schwelgut durchlassen, durch halbringförmige Scheiben, die, etwa senkrecht stehend
am Trommelmantel anliegen und die Kammern. gleichsam in einzelne Zellen aufteilen,
durch Förderleisten für den Sand und das Schwelgut, die zwischen den. Scheiben auf
der Längswand angeordnet sind, durch eine Einlaßöffnung für dein erhitzten Sand
in der, vorderen Stirnwand, durch zwei Öffnungen 'in der hinteren Stirnwand, von
denen, die eine zum Eintritt des Rohgutes. in die Kammer, die andere zum Austritt
des geschwelten Gutes und des Sandes aus der Kammer dient, sowie durch einen Aws.laß
für die Schwelgase.
-
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
beschrieben; außerdem ist
das Beispiel in den Zeichnungen wiedergegeben.
Hierbei stehlt dar Abb. i einen. mittleren. Längsschnitt durch die Schwelvorrichtung,
Abb.2 einen waagerechten Schnitt nach der Linie B-B, Abb. 3 einen waagerechten Teilschnitt
nach der Linie C-C, Abb. 4, 5 und 6 Querschnitte nach den Linien D-D, E-E und F-F,
Abb. 7 einen Querschnitt nach der Linie F-F in einer anderen Lage der Trommel; Abb-.
8 eine perspektivische, Zeichnung von Einzelteilen der Trommel, Abb.9 die Anordnung
der Gleitbleche an der Trennwand, Abb. io einen Querschnitt durch die mit Sand und
Schwolgut gefüllte Trommel, Abb. i i einen waagerechten 'Schnitt nach der Linie
H-H in Abb. 8, Abb. i2, 13 und 14 einen Querschnitt nach der Linie G-G in verschiedenen
Lagen der Trommel, Abb. 15, i6 und 17 einen Querschnitt nach der Linie M
-M, ebenfalls in verschiedenen Trommellagen; Abb. 18 und ig Längsschnittle durch
die gefüllte Trommel, die vor bzw. hinter der Mittelebene gezogen sind, Abb. za
einen Grundriß nach der Linie 1-T in Abb. i8 mit schematischer Andeutung der Kreisläufe
des Schwelgutes und des Sandes, Abb.2i eine Einzelheit der Schwelvorrichtung. Die
Schwelvorrichtung wird mit Eiforsribriketten und Heißisand beschickt.
-
Die waagerechte Drehtrommel i ist durch eine mittleres Längswand io
in zwei halbzylindrische Kammern, a bzw. b unterteilt. Ferner sind: in der Trommel
eine Reihe von, hailbringfärmigen Scheiben 8 angeordnet, die senkrecht stehend am
T'rommelmantel anliegen. Hierdurch werden die Kammern a und b gleichsam in
eine Anzahl hinterein.-anderliegervder Zellen unterteilt. Zwischen je zwei benachbartem.
Scheiben ist eine schräge Förderleiste 9 angeordnet, die auf der Längswand aufliegt.
Die Förderleisten haben, wie dies die Abb. i erkennen läßt, sowohl auf der Vorder-
wie auf der Rückseite der Längswand die gleiche Neigung, so daß sich diese Leisten
ganz in der Projektion, nach Abb. i decken. Die Längswand io ist nahe der vorderen,
-Stirnwand 42 schräg abgeschnitten, so daß dort eine trapezförrnige Öffnung-2o entsteht,
welche die Kammern, cc und b verbindet. Ferner ist die Längswand im linken, d. h.
vorderen Teil d.er Trommel ungelocht und anschließend, wie die Kreuzschraffur erkennen
läßt, gelocht, und zwar so, daß die Löcher zwar den Sand, nicht aber das Schwelgut
durchlassen. Von dieser Lochung J.st weiterhin das hintere Ende 28 der Längswand
ausgenommen., das. wieder trapaz.förmige Gestalt besitzt. Die Stirnwand 42 ist in
der Mitte mit einer Öffnung versahen:, durch welche die, Rohrleitung i9 hindurchragt.
Durch diese Leitung wird erhitzter Sand eingeführt. Die Erhitzung des Sandes ger
schieht in der Kammer 16, die von einem Gasbrenner 17 beheizt wird. In der hinteren
Stirnwand q.4 der Trommel ist, wie, Abb. 6 erkennen läßt, eine Öffnung 6 vorgesehen.
Diese wird von einem Kasten 5 umschlossen. Der Kasten, steht ,in Verbindung mit
eineue zentral mündenden Zudaufrohr 3, welches zwei schleusenartig betätigte Schiejber
2 besitzt. Außerdem ist dieses, Rohr mit einem Zuleitungsrohr 4 für Kühlgas versehen.
An der Stirnwand 44 ist weiter eine Auslaufschnauze 40 vorgesehen,, die sich unmittelbar
an die letzte, in der Kammer b gelegene Förderleiste 29 anschließt, ' wobei in der
Stirnwand eine- entsprechende Austrittsöffnung 31 vorgesehen; ist. Die Auslaufschnauze
mündet über einer Auffangrutsche 32, die mit einer aus zwei Schiebern Schleuse versehen
ist. Die Rutsche 32 ist so breit, daß die Zeit, während der die Schnauze 40 an ,ihr
vorbeistreicht, ausreicht, damit die auszutragende Menge Brikette und Sand in die
Rutsche gelangen können. Weiter enthält die Rutsche ein Sieb 33, unterhalb. dessen
ein. Auffangtrichter 45 vorgesehen ist; an ihn schließt-sich eine Fötdervorrichtung
an, die zu der San'derhitzungskammer 16 führt.
-
In dem hinteren Teil der Trommel ist, wie die Abb. i und 2 erkennen
lassen, mit Abstand neben zwei halbringförmigen Scheiben i2 je eine zwsätz--liche
Scheibe ii gesetzt. Es entstehen so zwei Ringspalten 23, 46. Die Gleitbleche 9 sind
hier ddoppelwandig ausgeführt und reichen, wie z. B. aus Abb. i zu ersehen ist,
über die Spalten 23, 46 hinweg. Innerhalb der beiden Spalten 23, 46 sind -im Trornmelrnanteil
Öffnungen 24 bzw. 47 angeordnet.
-
Die Trommel ist umgeben mit einer feststehenden Haube 26. An diese
Haube sind zwei Gasabzugrohre 55 und 25 angeschlossen. Zwischen der Trommel und
der Haube sind Scheiben 37 angeordnet, und zwar sor, daß hier eine Abdichtung entsteht.-
Aüf. .diese Weise sind zwei voneinander getrennte Räume 48 und 49 gebildet. Die
im Innern der Trommel entstehenden frischen Schwelgase und Schweldämpfe können durch
die Öffnungen 24 (Abb. 5)- in den Raum 48 und von da in das Abzugröhr 25 entweichen.
Durch das Zuleitungsrohr 4 werden kalte, entteerte Gase zugeführt. Diese ziehen
in den hinteren Teil der Trommel,, von da aus in den Raum 49 und gelangen anschließend
in das Rohr 55. Damit nicht etwa Luft in .den- Schweloifen dringt, wird er mit geringem
Überdruck betrieben.
-
Als Schwelgut können mit großem Vorteil Brikette aus Steinkohle oder
Braunkohle benutzt -werden. Die Brikette laufen durch das Rohr 3, dein Kasten 5
und die Öffnung 6 und gelangen hier in die erste Zelle 7, die von dem Ring 8 und
der Stirnwand 44 gebildet wird. Sobald die Trommel, die in Abb. 8 dargestellte Lage
einzunehmen beginnt, rollen die Brikette auf der Längswand ab und werden durch die
Förderleiste 9 in die benachbarte Zelle 5o gesdrängt. Das Überlaufen von einer Zelle
zur anderen ist auch ausiderAbb. iizuerkennen. DieLochungder Längswand ist so: ausgebildet,
daß der Sand beim Abrollen des Gutes über die Längswand nicht ganz
hindurchfällt,
sondern beispielsweise nur zur Hälfte. Auf diese Weise gelangt der Sand zum Teil
in die Trommelkammer b.
-
Der heiße Sand läuft bekanntlich an denn vorderen Ende der Trommel
ein, sammelt sich in dem unteren Teil (Abb. 18), gelangt in die Zelle 21 und wird
beim Weiterdrehen von dem Teil der Längswand, der an die Stirnwand q.2 angrenzt,
gefaßt und hochgehoben. Der Sand gelangt nun unter den Einffluß der schrägen Förderleisten
9 und wird auf diese Weise in die nächste Zelle 22 (Abb. 2) übergeführt. Er hält
die Bewegung nach rechts bei, bis er in die Zeller 30 gelangt. In dieser
Zelle beginnt der Teil der Längswand, der gelocht ist; es fällt also: bei dem Hochheben
und Abiroillen des Sandes eiin Teil durch die Löcher hindurch und auf diese Weise
in die Kammer a der Trommel (Zelle 14). Nunmehr gelangt der Sand in der Kammer a
bei weiterer Drehung der Trommel infolge Einwirkung der Förderdeisten 9 auf den
ungelochten Teil der Längswand und wird bei den nächsten Umdrehungen der Trommel
unter leim Einfluß der schrägen Förderleisten immer mehr nach vorn abgeidrängt.
Der Sand bewegt sich also: im vorderen Teil der Trommel, schematisch betrachtet,
in Form. einer Kreislinie, so wie :dies die Abb. 2o durch die gestrichelten Pfeile,
welche für den Sand gelten, andeutet. Wie bereits oben gesagt, fällt nur ein: Teil
des Sandes aus der Kammer b in die Kammer ca zurück. Der Rest verbleibt zunächst
in der Kammer b, fällt jedoch dann., wenn er zur nächsten. Zelle 51 wandert, zum
Teil infolge der Lochung der Längswand in die Kammer a. Es erfolgt also in dem hinteren
Teil der Schweltrommel, von Zelle 3o bis Zelle 27, ein ständiger Austausch des Sandes
zwischen den Kammern ca und b. In diesem Teil der Trommel unterliegt also der Sand
ebensosehr ider Förderwirkung der Förderleisten, welche ihn nach hinten drängen
(Kammer b), wie der Förderwirkung der Bleche, welche ihn nach vorn drängen (Kammer
a). Es ist: aber natürlich notwendig, daß am hinteren Ende der Trommel ständig eine
bestimmte Menget Sand ab,-gezogen wird. Dies geschieht mittels des umgelochten Teiles
28 der Längswand. Dieser Teil wirkt als Hubschaufel, d. h. er nimmt beim Drehen
Brikette und Sand aufwärts und wirft diese Teile anschließend in die Austragschnauze
40, von wo aus sie in die Rutsche 32 gelangen.
-
Die Innenteile der Trommel sind so .gestaltet, daß in ihr eine bestimmte
Menge, z. B. 3000 kg Sand, verbleibt. Außerdem findet ein ständiger Zu- und Ablauf,
z. B. i5ookg Sand je Stunde, statt. Der Sand böscht sich, mit anderen Worten, in
dem Teil :der Trommel, wo die Längswand durchlocht ist, nach hinten ab, so daß ein
Teil des Sandvorrats unter dem Einfluß der Schwerkraft nach hinten abwandert und
dort mittels der Hubwand 28 ausgetragen wird. Die Vorratshaltung des Sandes ist
einmal bedingt durch die Rückwanderung .des Sandes in der Zone III (Abb. 20), ferner
dadurch, daß überall genügend Sand vorhanden sein muß, um die Brikette ständig einzuhüllen.
Der Weg :der Brikette ist verhältnismäßig einfach zu beschreiben. Sie fallen, wie
oben gesagt, durch die Öffnung 6 ein, laufen von der Zelle 7 -in ;die benachbarte
Zelle 5o und bleiben in der Kammer a der Trommel, bis sie -in die Zelle 15 gelangt
sind. (ausgezogene Pfeillinien der Abb.2o). Am vorderen Ende der Trommel findet
nun mittels ,der als Hubschaufel wirkenden Längswand der Übergang .in die Kammer
b statt. Die Brikette gelangen nämlich mit dem Sand- in die Zelle 15 der Trommelkammer
d und bleiben bei weiterer Drehung auf der Innenwandung der Trommel unten liegen
(A#bb.12). Da die Längswand hier das trapezförmige Loch 20 aufweist, treten sie
anschließend in die Kammer b ein und gelangen .so in die Zelle 21 und damit unter
.die Hubwirkung der Längswand i o (Abb. 13). Sobald die Trommel die in Abb. 14 dargestellte
Lage eingenommen hat, gleiten die Brikette auf der Trennwand io ab und werden durch
das Gleitblech 9 in die benachbarte Zelle 22 .gedrängt. :Die Brikette treten nun
in der Kammer b den Rückmarsch an (ausgezogene Pfeile der Abb. 2o) und kommen zusammen
mit dem Sand schließlich in die Zelle 27. Der Sand fällt nun bei der weiteren Drehung
der Trommel teilweise durch die gelochte Längswand i o in. die Zelle 7 der Trommelkammer
a zurück. Der Restsand und -der Schwelkoks werden von dem umgelochten Ende 28 der
Längswand erfaßt (Abb. 16) und bei weiterer Drehung der Trommel hochgehoben. Wie
die Abb.17 erkennen läßt, gleiten nun der Restsand mit dem Schwelkoks auf :dem umgelochten
Teil 28 der Längswand abwärts und rutschen durch die Öffnung 30 in die Austragschnauze
4.o und von da aus in die Anschlußrutsche 32. Der .Sand wird mittels des Siebes
33 ausgehalten und gelangt in die Sanderhitzungskammer zurück.
-
Wie oben beschrieben, werden die Schweldämpfe durch :das Rohr 2,5
und die entteerten Schwelgase :durch das Rohr 55 abgezogen. Dabei dient der hintere
Teil der Trommelkammer b, der in Abb. 2o als Zone VI bezeichnet ist, der restlichen
Kühlung der Koksbrikette, während der hintere Teil der Trommelkammer c, zur Vorwärmung
der frischen Brikette bestimmt ist (Zone I).
-
Die Kühlung wird, mit .anderen Worten, bewirkt durch Aufnahme von
Wärme in die kalten frischen Brikette und in die kalten, durch den hinteren Teil
,der Trommel geschickten Schwelgase. In der Zone II der Trommelkammer a erfolgt
eine weitere Aufhetzung des Schwelgutes. Die Zone III zeichnet sich dadurch aus,
:daß hier sehr heißer Sand eintritt, der aus der Zone IV stammt. An dieser Stelle
beginnt also die eigentliche Schwelung. Sie wird fortgesetzt auf dem Wege des Brikettiergutes
durch die Zone IV, und man kann annehmen, daß die Schwelung beim Übergang in die
Zone V in der Hauptsache erledigt ist. Hier beginnt die N achschwelung und schon
eine Abkühlung d:er Brikette, bis diese in die Zone VI gelangen.
-
Die Scheiben Ti unterscheiden sich von den halbringförmigen Scheiben
8 und 12 dadurch, daß sie den ganzen Querschnitt der Kammern ausfüllen
mit
Ausnahme des rechteckigen Ausschnittes 56, der durch die Anordnung der Gleitbleche
bedingt ist. Die Scheiben ii 'haben also die in der Abb. 21 wiedergegebene Form.
Die Anordnung der halbringförmigen Scheiben 8 und 12 hat den Vorteil, daß für den
Abzug der während der Schwelung entstehenden Gase und Dämpfe verhältnismäßig große
Querschnitte zur Verfügung stehen. Dasselbe gilt für den Durchzug der kalten, entteerten
Schwelgase in den Zonen I und VI. Man kann aber ohne weiteres die in Abb. 21 wiedergegebene
Form der Querwand allgemein in der Trommel anwenden, da die rechteckigen Ausschnitte
56 in aller Regel zum Abzug,der Schwelgase und Schweldämpfe sowie der Kühlgase genügen.
-
Beim Betrieb der Schweltrommel muß man darauf achten, daß in den Rohren
25 und 55, dort, wo diese an die Haube a6 angeschlossen sind, gleicher Druck herrscht.
Der gleiche Druck wird sich naturgemäß in das Innere der Schweltrommel fortpflanzen.
Auf diese Weise erreicht man, daß die in den Zonen I und VI befindlichen Kühlgase
keine Neigung haben, in die Zonen II und V überzutreten.
-
Zwecks größerer Einfachheit kann man aber auch mit einem einzigen
Abzugrohr 25 auskommen; man maß dann lediglich in Kauf nehmen, daß die frischen
Schwelgase und Schweldämpfe durch die Kühlaase verdünnt werden.
-
Die Schweltrommel wird von den Laufringen 52 getragen, die auf den
Laufrollen 35 ruhen; hierbei kann man die Lagerung der Achsen der Laufrollen leicht
so vornehmen, daß sie sich außerhalb der feststehenden Haube 26 befinden. Der Antrieb
der Trommel erfolgt mittels -des Zahnkranzes 36.
-
Der Frischsand wird beispielsweise mit einer Temperatur von 75o bis
goo° zugeleitet; in den Zellen 15 bzw. 211 findet sofort nach Einlauf des Frischsandes
eine Mischung mit dem Rücksand statt und demgemäß eine Temperaturherabsetzung. Durch
die allseitige Umschließung der Sch-velbrikette durch den Sand in Verbindung mit
der dauernden Umwälzung infolge der Drehung der Trommel werden ein schneller Wärmeübergang
an das Schwelgut und eine Schonung der Brikette erzielt. Von Vorteil ist hierbei
das große Wärmeabstrahlvermögen des Sandes.
-
Bei der Festlegung der Abmessungen und. der Betriebsbedingungen der
Schwelvorrichtung ist darauf zu achten, daß die frischen Schwelgase und Schweldämpfe
aus der Zone V mit einer Temperatur abgezogen -werden, die nur soweit über dem Taupunkt
der Teerdämpfe liegt, daß keine Kondensation zu befürchten ist. Beispielsweise wird
der Schwelkoks ,die Zone V mit einer Temperatur von etwa 2oo° verlassen. Inder Zone
VI soll der Koks weiter auf etwa 3o, bis 5o° .abgekühlt werden, wobei die Temperatur
der Rohbrikette mit etwa 2o° angenommen -wird. Auf keinen Fall darf in die Zonen
I und VI teerhaltiges Gas wegen der Gefahr .der Kondensation eingeführt werden.
An Stelle von Briketten kann man auch stückige Brennstoffe, wie z: B. Nußkohle,
abschwelen. Die Betätigung der abwechselnd geöffneten und geschlossenen Zuteilschieber
2 wird so geregelt, .daß diejenige Brennstoffmenge zugeführt wird, welche der Leistungsfähigkeit
der Schweltrommel entspricht: Man kann sich .die Bewegungen des Sandes auch so vorstellen,
daß die Grundlage ein Fortschreiten des Sandes von der Aufgabestelle zur Austragstelle
bildet. Über diese Grundbewegung lagert sich einmal die ringförmige Bewegung von
dem vorderen Ende der Trommel bis zu den Zellen 14 bzw. 3o. Ferner lagert sich darüber
die .ständig hin und hergehende Bewegung, die von .den Zellen 14 bzw._ 3o bis zum
hinteren Ende der Trommel vorhanden ist (Abb.2o). Als Ursache für die Ringbewegung
ist anzusehen, daß der Sand, der in der Kammer a vorhanden ist, durch die Wirkung
.des vorderen Endes der Trennwand als Hubschaufel ständig hochgehoben und in die
Kammer b übergeleitet wird. Man muß sich dies also so vorstellen, daß in der Kammer
ct von der Zelle 14 bis zum vorderen Ende der Trommel eine schwache Abböschung .des
Sandes gegeben ist.
-
Der Vorteil der Ringbewegung besteht darin, daß der frisch eingefüllte
heiße Sand, der durch den Rücksand etwas abgekühlt wird, zunächst ständig mit den
gleichen Briketten in Berührung bleibt, diese also dauernd aufheizt, so .daß er
noch verhältnismäßig heiß bis zum Ende der Zone IV gelangt. Man hat es also hierbei
in der Hand, in der Zone IV eine verhältnismäßig hohe, mittlere Temperatur zu halten.
Sollte sich im Betrieb herausstellen, daß die Hubwirkung der Fläche 28 zu groß ist,
d. h. also, @daß mehr Sand hochgeschaufelt und ausgetragen wird, als der durch das
Rohr i9 zugelaufenen Sandmenge entspricht, so kann man .diesen Fehler @dadurch beheben,
d.aß man die Fläche 28 mit mehr oder weniger vielen Löchern versieht.
-
Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß die Drehtrommel in allen
Fällen von einer feststehenden Haube umgeben ist. Zuni Abzug der Schwelgase genügt
es, daß die Drehtrommel an den Stellen, wo die Öffnungen 24 und 47 vorhanden sind,
von einem feststehenden Haubenring umgeben ist, an den sich die Abzugrohre 25 bzw.
55 anschließen. Man muß in diesem Falle allerdings dafür Sorge tragen, daß die Auslaufschnauze
40 abgedeckt ist, solange sie nicht an der Austragschurre 32 vorbeistreicht. Das
kann z. B. dadurch geschehen, daß in dem Bewegungsbereich der Auslaufschnauze, und
zwar in der gleichen Ebene wie die obere Öffnung der Rutsche 32, ein ringförmiges
Blech angeordnet ist, welches die Schnauze in allen Stellungen ab-,deckt, ausgenommen
.die Stellung, wo die Schnauze sich mit der Austragschurre 32 deckt.
-
Es ist oben dargetan worden, daß in der Zone VI ,der Schwelkoks auch
dadurch gekühlt wird, daß er Wärme an das durch das Rohr 4 einströmende, entteerte
Schwelgas abgibt. In der Regel wird allerdings diese Wärmemenge nur gering sein,
da das durch das Rohr 4 einströmende Gas in der Hauptsache dazu dient, in den Zonen
I und VI eine neutrale Atmosphäre zu schaffen, @d. h. in :diesen
Zonen
den Eintritt von Luft zu verhindern. Daneben hat .das erwähnte Gas noch die Wirkung,
daß in den Zonen I und V keine teerhaltigen Schwelgase, die in den Zonen Il bis
IV gebildet werden, eindringen können.