-
Verfahren und Vorrichtung zur Krafterzeugung bei der Verkokung fester
Brennstoffe Beim Verkoken von festen Brennstoffen, wie Torf, Braunkohle, Kennelkohle,
bituminöse Kohlen, Schiefer und Holz, wird die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens
und der Anlage wesentlich durch den für die Trocknung und ,das Verkoken des Brennstoffes
erforderlichen Wärmebedarf beeinflußt. Das trifft sowohl auf Verfahren zu, die für
die Ausführung der Trocknung und des Verkokens die fühlbare Wärme von Gasen oder
Dämpfen verwenden, als auch für solche Verfahren, die Heizgase indirekt zur Erhitzung
von Retorten und zur Trocknung und Verkokung des Brennstoffes benutzen. Die Erfindung
schafft die Möglichkeit, große Mengen heißer Gase und Dämpfe mit geringen Kosten
zu erzeugen und zur Trocknung und Verkokung der Brennstoffe zu benutzen, gleichzeitig
außer den üblichen Verkokungspro.dukten einen großen Überschuß an billiger Kraft
zu erhalten und so die Wirtschaftlichkeit der Verkokung beträchtlich zu verbessern
oder fernerhin die Trocknung und Verkokung solcher Brennstoffe zu gestatten, deren
wirtschaftliche Trocknung und Verkokung im Hinblick auf die Kosten des Verfahrens
und der Rohstoffe sowie den Kapitalaufwand für die Anlage bisher nicht möglich war.
Es
sind Schwelöfen bekannt, 'welche drei Zonen (Trocknungs-, Schwel-, Kühlzone) aufweisen.
In diesen kann die Kühlung durch Generatorgas erfolgen und dieses in Mischung mit
anderen. Gasen wieder in die Schwelzone des Ofens zurückgeführt werden. Der Wärmebedarf
wird bei solchen Öfen zum Teil -durch das Schwelgas selbst und zum Teil durch in
einem Gaserzeuger gewonnenes Zusatzgas gedeckt, wobei Teer und Leichtöle vor der
Einführung in den Ofen abgetrennt werden. Die gewünschten Trocken- und Schweltemperaturen
werden durch entsprechendes Mischen von frischen Verbrennungsgasen mit umgewälztem
Schwelgas eingestellt.
-
Erfindungsgemäß läßt man die aus der Verkokungszone eines Ofens abgezogenen
Gase zunächst nach passender Einstellung der Temperatur durch zwischengeschaltete
Wärmeaustauscher in zwei hintereinandergeschalteten Turbinen Arbeit leisten und
führt sie dann über einen bzw. mehrere weitere Wärmeaustauscher in den Ofen zurück.
Hierdurch wird eine außerordentlich günstige Wärmeausnutzung erzielt.
-
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Krafterzeugung bei der
Verkokung von festen Brennstoffen umfaßt folgende Stufen: die Einführung des zu
verkokenden Brennstoffes in eine Anlage, die Trocknungs-, Verkokungs- und Kühlzonen,
welche der Brennstoff nacheinander passiert, enthält; die Entfernung von Gasen und
Dämpfen durch eine Vielzahl von Abzügen in der Verkokungszone; die Abtrennung der
Öle und Teere aus den Gasen; die Komprimierung der Gase; die Erhitzung der komprimierten
Gase in einem Wärmeaustauscher; den Durchgang der heißen komprimierten Gase durch
eine Hochdruckturbine; die Erhitzung der Abgase aus dieser Turbine in einem zweiten
Wärmeaustauscher; den Durchgang der erhitzten Gase durch eine zweite Turbine und
die Überführung der Abgase aus der zweiten Turbine in die Trocknungs- und in die
Verkokungszone der Verkokungsanlage; die Verbrennung von aus einem Gaserzeuger bzw.
Generator stammenden Gas in einer Verbrennungskammer; die Verwendung eines Teils
der fühlbaren Wärme der Verbrennungsgase zur Erhitzung .der aus der zweiten Turbine
in die Verkokungszone der Verkokungsanlage ziehenden Gase durch Wärmeaustausch;
dann die Führung der genannten Verbrennungsgase durch den erwähnten zweiten Wärmeaustauscher
und darauf d ürcli den erwähnten ersten Wärmeaustauscher, ferner gegebenenfalls
durch eine dritte Turbine und die Verwendung der Abgase aus dieser dritten Turbine
zur Vortrocknung des Brennstoffes.
-
Der Gaserzeuger bzw. Generator kann unter Druck betrieben und heiße
Gase oder Dämpfe können in jedem beliebigen Stadium des Verfahrens abgezogen und
zugegeben werden.
-
Die Erfindung ist vorzugsweise für die Behandlung von minderwertigen
Brennstoffen mit hohem Wassergehalt, z. B. Torf, anwendbar, und eine Ausführungsform
wird nachstehend unter besonderer Bezugnahme auf die Behandlung von Torf und unter
Hinweis auf die Zeichnung -beschrieben, die eine Anlage nach der Erfindung schematisch
darstellt.
-
Nach der Zeichnung..wird eine Verkokungsanlage, z: B. ein Tunnelofen,
verwendet. Der Ofen besteht aus drei Zonen, nämlich einer Trocknungszone i, einer
Verkokungszone 2 und einer Kühlzone 3. Für die Verkokung wird die fühlbare Wärme
von Gasen verwendet. Der sich aus dem Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffes bildende
Dampf wird unter Druck aus der Trocknungszone durch Leitung q. entfernt, überhitzt
und zur Krafterzeugung verwendet, bevor man ihn wieder zum Trocknen oder Vortrocknen
benutzt. Vor der Verwendung zur Krafterzeugung kann der Dampf von Staub, Sand u.
dgl. befreit werden.
-
Die die Verkokungszone verlassenden Gase, bestehend aus den von dem
Brennstoff erzeugten Gasen und Dämpfen sowie den zurückgeleiteten und für die Verkokung
benutzten Gasen, werden an mehreren Stellen durch Leitungen 5, 6 und 7 abgezogen
und durch Sammelleitung 8 in die schematisch durch g wiedergegebenen Kühl-, Kondensations-,
Säuberungs-, Reinigungs- und Fällungsanlagen geführt, wo 01 und Teere und
alle anderen Bestandteile, die man gewinnen will, von den Gasen abgetrennt und durch
Leitung ro entfernt werden. Die Gase werden dann durch Leitung i i in einen Gasbehälter
1a geführt, von wo sie durch Leitung 13 zu einem Gaskompressor 1q. gelangen, in
dem sie komprimiert werden. Aus dem Gaskompressor gelangen die Gase durch Leitung
15 zu einem ersten Wärmeaustauscher 16, der durch Gase erhitzt wird, die.einen
zweiten Wärmeaustauscher 17 durch Leitung 18 verlassen. Zusätzliches Gas kann durch
Leitung 1g eingeleitet werden. Nachdem die Gase den ersten Wärmeaustauscher 16 durch
Leitung 2o verlassen haben, passieren sie eine ersteTurbine2i, in der sie sich teilweise
expandieren und Kraft erzeugen, und gelangen dann durch Leitung 22 in den zweiten
Wärmeaustauscher 17, der durch Gase erhitzt wird, die aus einem drittenWärmeaustauscher
23 über Leitung a4 kommen. Zusätzliches Gas kann durch Leitung 25 zugeführt werden.
Nachdem die Gase in dem zweiten Wärmeaustauscher 17 erhitzt wurden, erreichen sie
durch Leitung 26 eine zweite Turbine 27, wo sie sich teilweise expandieren und Kraft
erzeugen. Die aus der Turbine 27 durch Leitung 28 abziehenden Gase gelangen über
die Leitungen 29, 30, 31, 3'2 und 33 zu der Trocknun:gs-und der Verkokungszone-des
Ofens; wo sie an verschiedenen - Stellen längs des Ofens eingeleitet werden. Der
durch Leitung 33 ziehende Teil der Gase wird in dem dritten Wärmeaustaüscher 23
durch Gase vorerhitzt, die über Leitung 34. aus einer Verbrennungskammer 35 kommen.
Die durch Leiturig 37 herangeführten Verbrennungsgase werden aus den in dem Generator
36 unter Druck erzeugten und unter Zumischung von aus einem Luftkompressor 38 durch
Leitung 39 . gelieferter Preßluft verbrannten Gasen erhalten. Der Generator
wird durch die Zuleitung 40 mit festem Brennstoff; Öl oder Teer, beschickt, und
Dampf oder Kohlendioxyd
wird durch Leitung41 eingelassen. Die Luft
für die Verbrennungskammer wird auch durch Leitung 42 aus dem Luftkompressor erhalten,
der ein Zuleitungsrohr 43 hat. Die unter Druck stehenden, den ersten Wärmeaustauscher
durch Leitung 44 verlassenden Verbrennungsgase werden in die dritte Turbine 45 und
gegebenenfalls durch einen weiteren Wärmeaustauscher und eine weitere Turbine (in
der Zeichnung nicht angegeben) geleitet und die aus der dritten Turbine durch Leitung
46 abziehenden Gase in einen Vortrockner 47 geschickt, der mit der Trocknungszone
i des Tunnelofens durch Leitung 48 verbunden ist. Gase, Dämpfe, Verbrennungsgase
und Luft können an verschiedenen Stellen, z. B. durch Leitung 49, in die Anlage
eingeleitet werden, falls dies erforderlich ist. Außerdem kann unter Druck stehender
Dampf aus dem Vortrockner 47 durch Leitung 5o entfernt werden.
-
Der Durchgang des Torfs durch die Anlage ist folgender: Feuchter Torf
wird durch die Zuleitung 51 in den Vortrockner 47 gegeben. Der den Trockner verlassende
Torf geht zum Teil durch Leitung 53 zu einer Brikettieranlage 52 und zum Teil durch
die Verkokungsanlage, oder der gesamte vorgetrocknete Torf geht zu einer Brikettieranlage
und von dort durch Leitung 54 zur Verkokungsanlage, und zwar zuerst in die Trocknungszone,
dann von dieser in die Verkokungs- und von da in die Kühlzone. Der die Kühlzone
durch Leitung 55 verlassende Koks kann gesiebt oder in dem Generator zur Gaserzeugung
verwendet werden. Der abgesiebte Feinkoks kann für sich oder gemischt mit getrocknetem
oder rohem Torf brikettiert werden.
-
Obwohl die Erfindung in bezug auf Torf beschrieben wurde, lassen sich
selbstverständlich auch andere Brennstoffe so behandeln. Die Brennstoffe können,
nachdem sie bis zu einem gewissen Grad getrocknet worden sind, vor der Verkokung
eine Extraktionsbehandlung erfahren. Die Abgase aus den Turbinen können mit oder
ohne weitere Vorheizung in .der Anlage verwendet werden. Der im Generator benutzte
Brennstoff kann ein in dem Verfahren erhaltener oder irgendein anderer, vorzugsweise
minderwertiger Brennstoff sein. Teer und Öle lassen sich gegebenenfalls verwenden,
und wenn dies geschieht, kann der Teer oder das Öl unter Anwendung von Trägergasen
verdampft oder vergast werden. Wird fester Brennstoff im Generator benutzt, so kann
er in Form einer festliegenden Schicht verwendet werden, oder man kann gepulverten
Brennstoff benutzen und im Generator als schwebende Masse bewegen.