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Verfahren und Vorrichtung zur Verschwelung von stückigen Brennstoffen,
insbesondere Braunkohlenbriketts, mittels Spülgasen Bei der Verschwelung von stückigen
Brennstoffen mittels Spülgasen' erfolgt die Wärmeübertragung von den Spülgasen auf
den Brennstoff hauptsächlich durch Konvektion. Aus wärmewirtschaftlichen Gründen
und mit Rücksicht auf die günstigsten Bedingungen bei der Kondensation der dampfförmigen
Schwelprodukte wird die Austrittstemperatur der Spülgase aus dem Schwelschacht möglichst
niedrig gewählt. Sie liegt meist noch unter ioo° C. Diese abziehenden Spülgase weisen
einen erheblichen Wasserdampfgehalt auf, der zum Teil mit dem Spülgas eingeführt
wird, zum Teil aber aus der Feuchtigkeit und dem Bildungswasser des Brennstoffes
stammt. Sie besitzen daher einen sehr hohen Taupunkt. Da die Spülgase im Gegenstrom
zum Brennstoff geführt werden, treffen die kalt in den Schwelschacht eintretenden
Briketts auf die abgekühlten Spülgase, wodurch sich an der kalten Oberfläche des
Brennstoffes ein Teil des Wasserdampfes aus dem Spülgas flüssig niederschlägt. Dieses
Kondenswasser wird erst nach Erwärmung des Brennstoffes über den Taupunkt des Spülgases
wieder verdampft. Besonders hygroskopische Brennstoffe, wie Braunkohlenbriketts,
saugen das an ihnen niedergeschlagene Wasser begierig auf, wodurch der Brennstoff
quillt, und zwar in dem Maße, wie die Feuchtigkeit von außen nach innen eindringt.
Die Folgen dieses Vorganges sind Quellspannungen, die im Brennstoffgefüge hervorgerufen
werden und es lockern. Die Festigkeit des Brennstoffes ist deshalb bereits vor seiner
Trocknung so vermindert, daß er den weiteren thermischen und mechanischen Beanspruchungen
im Schwelschacht nicht standhält und zum Teil oder
ganz zerfällt.
Der Brennstoffzerfall hindert den Durchtritt der Spülgase und gefährdet daher die
Aufrechterhaltung des Betriebes. Der Koks wird in minderwertiger Beschaffenheit
gewonnen. Bei Gaserzeugung aus bituminösen Brennstoffen stört der Brennstoffzerfall
einen geordneten und leistungsfähigen Betrieb. Aus dem Schwelschacht dieser Gaserzeuger
gelangen die zu Staub oder Grus zerfallenen Brennstoffe in den Vergasungsschacht.
Hier setzen sie dem Durchtritt des Vergasungsmittels einen ungemein hohen Widerstand
entgegen. Die Leistung des Gaserzeugers sinkt beträchtlich ab.
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Es ist bekannt, Brennstoffe vor der Schwelung durch indirektes Erwärmen
oder @ mittels heißer Gase zu trocknen. Das geschieht gewöhnlich in einem dem eigentlichen
Schwelschacht vorgeschalteten mittelbar erhitzten Vortrockner oder in einem vom
Schwelschacht getrennten Trocknungsschacht, in welchem dem abwärts wandernden Brennstoff
ein erwärmtes Spülgas entgegengeführt wird. Da der Brennstoff seine Feuchtigkeit
an den Gasstrom abgibt und dieser sich mit Wasserdampf anreichert, darf die Spülgasmenge
nicht zu klein bemessen werden. Demgemäß sind der Trocknungsschacht und zusätzliche
Einrichtungen verhältnismäßig groß ausgelegt.
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Auch eine Gleichstromführung von Brennstoff und Spülgas im Trocknungsschacht
ist in Betracht gezogen worden. Sie hat sich jedoch als nicht durchführbar erwiesen,
weil die Kondensation von Wasserdampf auf der Oberfläche des Brennstoffes gerade
dann eintritt, wenn warmes, wasserdampfreiches Spülgas mit dem noch kalten Brennstoff
zusammentrifft und unter seinen Taupunkt abgekühlt wird.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren wird diese störende Wasserdampfkondensation
vermieden. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Verschwelen von stückigen
Brennstoffen, insbesondere von Braunkohlenbriketts, mittels heißer Spülgase, die
im Gegenstrom zu einem stückigen Brennstoff durch die Schwelzone und die darüberliegende
Trockenzone im Schwelschacht geführt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der
stückige Brennstoff in einer im Schwelschacht über der Trockenzone und/oder Schwelzone
liegenden Vorwärmezone mit einem warmen, teerfreien wasserdampfarmen Gas, welches
in bekannter Weise im Gleichstrom mit dem Brennstoff geführt wird, oberflächlich
bis kurz vor dem Taupunkt der aus der Schwel- und Trockenzone kommenden Spülgase
erwärmt wird und daß das Vorwärmespülgas und das der Schwelung und Trocknung dienende
Schwelgas vereinigt über der Trockenzone abgeleitet werden.
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Als Vorwärmegas wird vorzugsweise heißes, von dampfförmigen Schwelprodukten
noch freies Spülgas verwendet, dem zur Temperatureinstellung gegebenenfalls kaltes
Schwelgas zugemischt wird.
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Als Spülgas für die Vorwärmung des Brennstoffes kann an- sich jedes
warme Gas verwendet werden, dessen Wasserdampfkonzentration nicht zu hoch ist und
das durch seine Mischung mit dem Schwelgas dessen Beschaffenheit nicht ungünstig
beeinflußt. Im allgemeinen wird man keine fremden Gase verwenden, sondern dasselbe
heiße Gas als Spülgas für die Vorwärmung nehmen, das als Spülgas für die Schwelung
dient. Ebenso kann das anfallende Schwelgas als Vorwärmespülgas dienen. Das Spülgas
kann zur Regelung seiner Temperatur mit kaltem Gas vermischt werden, das bei der
Durchführung des Verfahrens anfällt. Die Temperatur dieser Gasmischung richtet sich
nach den Eigenschaften des Brennstoffes. Man wählt sie so hoch, wie sie der Brennstoff
ohne Nachteil vertragen kann. Im allgemeinen wird sie nicht wesentlich höher als
300° C sein. Mengenmäßig wird der Spülgasstrom so eingestellt, daß die Temperatur
der Oberfläche des Brennstoffes auf seinem Wege in den Schwelschacht nicht wesentlich
über dem Taupunkt des im Schwelschacht heraufströmenden Spülgases ansteigt.
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Das zur Vorwärmung des Brennstoffes dienende warme Spülgas wird in
bekannter Weise im Gleichstrom mit dem Brennstoff durch die Vorwärmezone geführt.
Dadurch wird eine räumliche Trennung des Vorwärmeschachtes vom Schwelschacht vermieden,
da der Spülgasstrom für die Vorwärmung gemeinsam mit dem Spülgasstrom für die Schwelung
und Trocknung abgeführt *erden kann. Durch die Gleichstromführung wird das wärmste
Gas mit dem kältesten Brennstoff in Berührung gebracht, so daß der Brennstoff an
seiner Oberfläche rasch angewärmt wird. Zur Vermeidung der Wasserdampfkondensation
auf dem Brennstoff im Schwelschacht genügt aber bereits eine solche oberflächliche
Anwärmung. Man benötigt deshalb nur eine geringe Spülgasmenge und kann die Vorwärmung
in einem wesentlich kleineren Raum durchführen. Dieses gestattet in vielen Fällen
die nachträgliche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei bereits bestehenden
Anlagen, die keine Vorwärmezonen haben, ohne kostspieligen Umbau. So kann der Einführungsschacht
bestehender Anlagen als Vorwärmeschacht benutzt werden.
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Vorrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen
aus einem Gegenstrom-Spülgasschwelschacht mit einer unteren Schwelzone und einer
oberen Trockenzone. Sie sind gekennzeichnet durch eine über der Trockenzone liegende
Vorwärmezone mit einer über der Spülgasableitung liegenden Zuführung für das Spülgas.
Der Vorwärmschacht kann so weit in den Schwelschacht hineinragen, daß sich ein Brennstoffschüttkegel
bildet, der die ungehinderte Gasabführung gestattet.
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Die Abbildung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel
des - erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie zeigt den oberen Teil eines Schwelers oder
des Schwelaufsatzes eines Gaserzeugers für bituminöse Brennstoffe im Längsschnitt.
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Vom Bunker z gelangt durch Zellenrad 2 der Brennstoff in den Vorwärmeraum
3, dessen Seitenwände in den Schwelraum q. ragen. Der Vorwärmeraum ist unten offen,
so daß der Brennstoff ungehindert
in den Schwelraum in dem Maße
eintreten kann, wie er am in der Abbildung nicht mehr dargestellten unteren Ende
des Schwelraumes abgezogen wird. Dem Vorwärmeraum wird oben durch den Stutzen 5
warmes Spülgas zugeführt, das durch die Brennstoffschicht im Vorwärmeraum nach unten
strömt und einen Teil seiner fühlbaren Wärme an den Brennstoff abgibt und ihn oberflächlich
erwärmt.
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Der Spülgasstrom A für die Vorwärmung des Brennstoffes tritt am unteren
Ende des Raumes 3 aus und vereinigt sich mit dem vom Schwelraum heraufkommenden
Spülgasstrom B, der die Trocknung und Schwelung des Brennstoffes vornimmt. Der Vorwärmeschacht
ragt so weit in den Schwelschacht hinein, daß sich über dem Brennstoffschüttkegel
ein genügend großer brennstofffreier Raum bildet, in dem die Spül- und Schwelgase
gesammelt und durch den Stutzen 6 bequem abgeführt werden können. In der Abbildung
ist die Führung der Spülgasströme durch Linien und Pfeile angedeutet. Die beiden
Spülgasströme verlassen gemeinsam durch Stutzen 6 den Schwelraum. Sie werden in
bekannter Weise entteert und gekühlt und können nach direkter oder indirekter Aufheizung
wieder als Spülgase benutzt werden.