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Verfahren und Vorrichtung zur Schwelung von festem kohlenstoffhaltigem
Material Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schwelen
von festem kohlenstoffhaltigem Material, z. B. Ölschiefer.
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Da Ölschiefer und ähnliches kohlenstoffhaltiges Material nach der
Entgasung immer noch brennbar ist, ist es erwünscht, daß der Schwelrückstand direkt
nach Austragung aus der Schwelretorte verbrannt wird. Dies kann in besonderen Öfen
geschehen. Es ist indessen zweckmäßiger, den Schwelrückstand in der gleichen Vorrichtung,
der zur Schwelung des kohlenstoffhaltigen Materials verwendet wird, zu verbrennen,
um die bei der Verbrennung erzeugte Wärme für die Erhitzung der Schwelretorte zu
verwenden. Mit Rücksicht darauf wird die Wärme für den erfindungsgemäßen Schwelvorgang
durch unmittelbare Verbrennung des Schwelrückstandes Inder Schwelvorrichtungerzeugt.
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Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, welche für die Schwelung
von Ölschiefer nach diesem Prinzip konstruiert ist, dabei erfolgt jedoch die Austragung
aus der Schwelretorte unmittelbar in die Verbrennungskammer. Die Retorte steht notwendigerweise
in offener Verbindung mit dem Verbrennungsschacht. Infolgedessen entsteht das Problem,
eine Mischung der Schwelgase mit den Verbrennungsgasen zu verhindern. Zur Lösung
dieses Problems ist vorgeschlagen worden, für einen im voraus bestimmten Druckausgleich
in dem System
zu sorgen, um eine unerwünschte Mischung von Schwelgasen
mit Verbrennungsgasen zu verhindern.
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Erfindungsgemäß wird eine :Mischung der Schwelgase mit den Verbrennungsgasen
dadurch verhindert, daß die Schwelung in einer Retorte ausgeführt wird, die in unmittelbarem
Wärmeaustausch zum Verbrennwlgsschacht steht, in welcher der Schwelrückstand verbrannt
wird, aber sonst von derselben getrennt ist.
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Ein anderer Nachteil der bekannten Verfahren zur Schwelung von Ölschiefer
u. dgl., bei welchen die Wärme für den Prozeß von der Verbrennung des Schwelrückstandes
erhalten wird, besteht darin, daß die Vorrichtung unvorteilhaft hoch wird, da die
Schwelung des Materials und die darauffolgende Verbrennung des Schwelrückstandes
eine fortgesetzte Bewegung des Materials längs einer einzigen, abwärts gerichteten
Vorrichtung erfordert. \lit anderen Worten: diese bekannten Verfahren machen die
Anordnung der Schwelretorte über der Verbrennungskammer notwendig.
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Um das Problem eine Mischung von Schwelgasen mit Verbrennungsgasen
zu lösen sowie eine Verringerung der Gesamthöhe der Vorrichtung zu erreichen, wird
erfindungsgemäß eine stehende Retorte verwendet, die mit einem Eintrag am oberen
Teil und einem Austrag am unteren Teil versehen ist; die Schwelretorte ist von einer
senkrechten Verbrennungskammer umgeben. Durch die Verbrennung des Schwelrückstandes
in der Verbrennungskammer wird die Retorte erhitzt. Die Retorte ist von der Verbrennungskammer
getrennt, so daß die Schwelgase mit den Verbrennungsgasen, nicht gemischt werden.
Ferner sind Vorrichtungen zur Beschickung der Retorte mit kohlenstoffhaltigem zu
schwelendem Material, und solche zur Austragung des Schwelrückstandes am Boden der
Retorte und zur Beschickung der Verbrennungskammer an dessen oberem Teil vorgesehen.
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Da nach diesem Verfahren der Schwelrückstand ununterbrochen aus der
Retorte ausgetragen und dem oberen Teil des Verbrennungsschachtes oder der Verbrennungskammer
zugeführt wird, ist es wichtig, daß das Material sich in handlichem Zustande befindet.
Dies bedeutet, daß eine Sinterung zwangsmäßig verhindert werden muß, denn wenn das
Schwelgut bzw. der Schwelrückstand sintert, kann es nicht ausgetragen und dem Verbrennungsschacht
zugeführt werden.
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Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist somit, daß das Schwelgut durch
eine in der Schwelzone gelegene Vorrichtung in Umlauf gehalten und dadurch am Zusammensintern
gehindert wird.
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Die Zeichnungen erläutern die Erfindung an einem Beispiel. Es stellt
dar Fig. i den senkrechten Schnitt nach Linie i-i zu F ig. 2, Fig. 2 den Schnitt
nach Linie 2-2 zu Fig. i, Fig.3 den Querschnitt nach der Linie 3-3 zu Fig, i ; Fig.
d. zeigt eine abweichende Ausführungsform des Apparates nach Fig. i.
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Wie in Fig. 3 gezeigt wird, ist der Verl)rennungsschacht im Beispielsfalle
quadratisch, jedoch ist die besondere Querschnittsform von unwesentlicher Bedeutung.
Innerhalb des Verbrennungsschachtes ist eine Schwelretorte 6 vorgesehen. Diese Retorte
hat in dem vorliegenden Falle einen rechteckigen Querschnitt, deren Stirnwände 7
in den benachbarten Wandungen 8 des Verbrennungsschachtes und deren Längswände g
parallel zu den Schachtwandungen io in einiger Entfernung von diesen angeordnet
sind.
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Die Retorte besteht aus wärmeleitendem Werkstoff; sie erstreckt sich
von einem Punkt nahe dem Boden des Verbrennungsschachtes durch dessen oberen Teil
und hat am oberen Ende einen trichterförmigen Einlauf i i zum Beschicken der Retorte
mit Ölschiefer oder anderem zu behandelndem Material. Der Boden der Retorte ist
vollständig geschlossen, so daß die Schwelzone, die von dem Innern der Retorte gebildet
wird, von der Verbrennungszone getrennt ist.
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Das Schwelgut, das in die Retorte durch den Beschickungstrichter i
i eingebracht wird, passiert zwei in Abstand untereinander angeordnete Schleusenklappen
12, um ein Entweichen von Gas durch den oberen Teil der Retorte zu verhindern. Je
nachdem das Gut in der Retorte entgast wird, sinkt es allmählich; wenn es vollständig
entgast ist, wird es an dem Boden der Retorte mittels einer Schnecke 13 oder einer
anderen zweckmäßigen Vorrichtung ausgetragen.
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Die Schnecke 13 fördert den Schwelrückstand durch eine Austrittsöffnung
14 in der Wand 8 des Verbrennungsschachtes in einen Becherelevator 15, welcher den
Schwelrückstand nach dem oberen Teil des Verbrennungsschachtes in zwei Aufgaberinnen
16 hebt, die in den oberen Teil einer Kammer des Verbrennungsschachtes führen. An
den Enden der Aufgaberinnen befinden sich zweckmäßig Absperrklappen 17, so daß der
obere Teil des Verbrennungsschachtes geschlossen werden kann mit Ausnahme von zwei
Rauchgasabzügen 18, welche über Leitungen i9 in einen Schornstein münden.
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Die Schwelgase gehen nach abwärts durch die Retorte und werden durch
ein Saugrohr 2o (s. Fig. 2) über der Schnecke 13 abgesaugt.
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Der Schwelrückstand, der in den oberen Teil des Verbrennungsschachtes
eingebracht wird, ruht auf einem Rost, der vorzugsweise aus einer Mehrzahl von hohlen
Rollen 21 gebildet ist, die sich quer über den Verbrennungsschacht erstrecken und
in Drehung gehalten werden. Die Verbrennungsluft zur Verbrennung des auf dem Rost
liegenden Schwelrückstandes kann auf beliebige Weise zugeführt werden, z. B. durch
Einführung in die hohlen Rostrollen 21 über Zufuhrrohre 22 und Verteilerrohre 23,
um durch Öffnungen 2.4 in den Rollen ausgelassen zu werden.
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Die Asche, die durch die Verbrennung entsteht, fällt durch den Rost
in einen Aschenbehälter 25, der vorzugsweise durch einen Wasserv erschluß 26 gegen
die Atmosphäre geschlossen ist.
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Um ein Sintern des Materials sowohl während der Schwelung in der Retorte
als auch während der
Verbrennung in dem Verbrennungsschacht zu verhindern,
zirkuliert ein flüssiges Kühlmittel, z. B. Wasser oder Dampfwassergemisch, kontinuierlich
durch eine Reihe von Leitungen 27, die über eine Speiseleitung 28 und eine Auslaßleitung
29 angeschlossen sind. Die Leitungen 27 können sich kammförmig abwärts in dem oberen
Teil des Verbrennungsschachtes erstrecken, dabei können die einzelnen Kammteile
unterschiedliche Längen besitzen und sich im wesentlichen bis an den Rost erstrecken.
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Aus Fig.3 geht auch hervor, daß diese Kühlleitungen über die ganze
Querschnittsfläche des Verbrennungsschachtes und an den äußeren Retortenwänden entlang
verteilt sind. Die Verteilung der Kühlleitungen ist derart, daß ihre Kühlwirkung
alle Teile der Füllung des Verbrennungsschachtes erreicht und die Wärmeübertragung
durch die Retortenwände kontrolliert und das flüssige Kühlmittel veranlaßt wird,
in einer -Menge und mit einer solchen Geschwindigkeit umzulaufen, daß es gerade
so viel Wärme aufnimmt, als erforderlich ist, um zu verhindern, daß die Temperatur
in der Retorte und/oder in dem Verbrennungsschacht den Sinterungspunkt für das Material,
das entgast und verbrannt wird, erreicht.
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Die vorliegende Erfindung bringt eine einfache Lösung des Problems
der Verhinderung einer Mischung der Schwelgase mit den Verbrennungsgasen bei der
Schwelung von Ölschiefer und ähnlichem Material durch Ausnutzung durch die der Verbrennung
des Schwelrückstandes erhaltenen Wärme. Auch wird durch die Erfindung eine Herabsetzung
der Gesamthöhe der Apparatur erreicht.
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In vielen Fällen kann das Schwelgut eine erhebliche Menge von Wasser
enthalten und insbesondere bei gewissen Schieferarten kann dieser Gehalt etwa 30%
erreichen. Es müssen dann erhebliche Wärmemengen für die Verdampfung berechnet werden,
was in normalen Fällen unter anderem auf den Wirkungsgrad schädlich einwirkt. Um
in solchen Fällen, wo es sich um wasserhaltiges Material handelt, diesen Nachteilen
entgegenzuwirken, kann man gemäß der Erfindung die Abgase des Verbrennungsschachtes
ausnutzen, welche bei ihrem Abzug bedeutende ausnutzbare Wärmemengen enthalten.
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Ein Verfahren, um gemäß der Erfindung das Material zu trocknen, wird
in Fig. q. veranschaulicht. Hier ist der Aufgabetrichter i i höher ausgeführt und
wird im wesentlichen von einer Anzahl schräg gestellter, übereinanderragender Platten
od. dgl. 30 gebildet, zwischen welchen die Abgase der erweiterten Abgasleitungen
i9 in den Trichter gelangen können. Wenn der Schiefer od. dgl. in den Trichter gefüllt
wird, werden die Abgase durch die Zwischenräume zwischen den Schieferstücken unter
Vorwärmung und Trocknung derselben hindurchziehen. Die Abgase können gegebenenfalls
weitergelenkt werden z. B. mittels eines in dem Trichter angebrachten Schirmes 31,
so daß sie zentral im Verhältnis zu dem Trichter Wegströmen. Diese Vorrichtung kann
aber zur Anpassung an verschiedene Bedürfnisse in vielen Weisen variiert werden.