DEP0024218DA - Verfahren zur Verbesserung der Steinkohlenausnützung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steinkohlenverwertung mit dem Ziel, eine möglichst vollkommene Ausnutzung der Kohle unter Verbesserung der gesamten Energiewirtschaft zu erreichen.

Die Steinkohlenveredelung findet auf dem Wege der Gaserzeugung und Elektrizitätserzeugung statt. Die Gewinnung hochwertiger Stoffe aus der Kohle auf dem Wege der Hydrierung ist nur lokal bedingt.

Die Elektrizitätswerke verwenden die Steinkohlen als Feuerungsmaterial für ihre Kessel. Die Kohle dient also nur als Brennstoff; die in ihr steckenden wertvollen Stoffe werden durch den Akt der Verbrennung zerstört. Die Notlage zwingt dazu, die Kohle aber als Rohstoff zu halten, d.h. alle die Anteile aus der Kohle herauszunehmen, die wertvolle andere Stoffe erzeugen, mit denen man einen höheren Wirkungsgrad oder chemische Nutzungen er- zielen kann.

Gemäss der Erfindung werden daher die Steinkohlen zunächst entgast. Hierbei werden Gas und Wertstoffe gewonnen. Der Entgasungsrückstand geht gemäss der Erfindung als Feuerungsbrennstoff in die Kraftwerke. Man war bisher der Meinung, dass sich der Koks grosstechnisch nicht verfeuern lässt. Ferner hatte man Bedenken, Koks zu verfeuern, weil sein Preis durchweg etwa höher liegt als der entsprechende Kohlenpreis und weil der üblich hergestellte Koks verbrennungsträger ist als die Steinkohle. Es wurde nun gefunden, dass entgaster Brennstoff genau so vorteilhaft zu verbrennen ist wie Kohlen, wenn man den Koks in mulliger Form erzeugt bzw. nur als Staub und Grus benutzt und die Verbrennungsluft vorwärmt bzw. Gas zusetzt. Die Vorwärmung kann dabei erforderlichenfalls bis in die Nähe des Zündpunktes getrieben werden. Die Bedenken bezüglich des Preises verschwinden, wenn man das Verfahren gesamtenergetisch betrachtet. Nimmt man die Ausbeute an verkäuflichem Koks mit 50% der Steinkohle an, so erzeugte man bislang aus 1 t Steinkohle im Gaswerkbetrieb etwa 1/2 t Koks. Man muss daher etwa 2 t Kohle im Gaswerk durchsetzen, um 1 t Brennstoff für das Kraftwerk zu erzeugen. Man gewinnt daher nach dem Verfahren der Erfindung aus 2 t Kohlen, die im Gaswerk durchgesetzt werden, praktisch dieselbe Elektrizitätsmenge wie bisher, aber die doppelte Menge an Gas und Wertstoffen unter Fortfall des Kokses, d.h. das Verfahren ist wirtschaftlich von höchster Vollkommenheit, da der Wert des Gases und der Wertstoffe um ein Mehrfaches höher liegt als der entsprechende Wert des anteiligen Kokses. Man ist auch in der Lage, Steinkohlen einzusparen bei Erzeugung derselben Mengen an Gas, Wertstoffen und kW-Stunden.

Das Verfahren nach der Erfindung dient also dazu, den Ent- gasungsrückstand als Brennstoff für die Kraftwerke zu erzeugen und hochwertiges Gas zu gewinnen. Die Kohlen werden zunächst im Gaswerk verarbeitet unter Fortfall verkäuflichen Kokses, der insgesamt oder überwiegend in das Kraftwerk geht. Das Verfahren ist von grösster volkswirtschaftlicher Bedeutung, da es aus derselben Kohle Gas, Wertstoffe und Strom erzielen lässt.

Es ist auch mit grösstem Vorteil dann verwendbar, wenn es sich um Heizkraftwerke handelt. Man ist in der Lage, die Brennstoffe für ein solches Heizkraftwerk unbegrenzt lagern zu können, da diese Brennstoffe nicht wie bei den Kohlen die Gefahr der Entzündlichkeit bieten, sondern durch die lange Lagerung für den Verwendungszweck nur noch besser werden. Stückkoks für kleinere Heizungen fällt dann fort.

Man ist durch das Verfahren auch in der Lage, nicht nur den vorteilhaftesten Brennstoff für die Dampfkesselfeuerung zu erhalten, sondern auch den Brennstoff für die geschlossenen Gasturbinen (Luftturbinen), bei denen man gleichzeitig die Luft für die Turbinen und die Verbrennungsluft für die Feuerung gewinnt. Bei der 100%igen Ausnutzung des Verfahrens kann man naturgemäss als Übergang auch Mischungen zwischen dem entgasten Koks und nicht entgasten Steinkohlen anwenden.

Folgende Beispiele lassen die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nach der Erfindung erkennen.

1) Das Gaswerk gewinnt bei der bisherigen Arbeitsweise aus 1 t Steinkohle folgende verkäufliche Mengen:

400 cbm Stadtgas

45 kg Teere und Öle

und mindestens 500 kg Koks.

Das Kraftwerk gewinnt aus 1 t Steinkohle 1600 kWh.

2) Das Gaswerk setzt diese Tonne Steinkohle des Kraftwerkes zunächst mit durch. Es gewinnt also aus 2 t Steinkohle 800 cbm Stadtgas und 90 kg Teere und Öle. Den verkäuflichen Koks von 1000 kg = 1 t gibt es an das Kraftwerk ab, das damit wieder 1600 kWh gewinnt, wenn hier die Elektrizitätsgewinnung aus 1 t Steinkohle gleich der aus 1 t Koks gesetzt wird, was berechtigt ist, wenn die Ausbeute an verkäuflichem Koks etwas über 500 kg je t Kohle liegt oder wenn der Wassergehalt des Kokses niedriger als der der Kohle angenommen wird. Bei gleicher kWh-Zahl werden also aus denselben 2 t Steinkohle des Falles 1 die doppelte Gasmenge und die doppelten Teer- und Ölmengen gewonnen. Koks für Heizungszwecke fällt nicht an. Er wird erforderlichenfalls für den Kleinverbrauch und für zeitlich begrenzten Verbrauch durch Gas, für den grösseren Verbrauch und Grossverbrauch durch Dampf eines Heizkraftwerkes ersetzt. Im letzteren Fall ist die kWh-Gewinnung naturgemäss geringer. Der Koks ist jedenfalls immer mehr für Heizungszwecke auszuschalten. Im Laufe der Entwicklung soll er nur als Reduktionsstoff Verwendung finden.

Diese Stufe ist der optimale Fall der ganzen Energieversorgung. 3) Angenommen sei: die Kohlenlage ist ernst. Die Kohle ist für den gleich hohen Gas- und Strombedarf einzusparen. Das Gaswerk setzt wie im Fall 1 1 t Steinkohle durch und gewinnt die gewünschte Gasmenge von 400 cbm bei 45 kg Teeren und Ölen. Die 500 kg Koks gibt es an das Kraftwerk ab, das aus ihnen mit 500 kg Steinkohle wieder die gewünschte Menge von 1600 kWh gewinnt. Die Steinkohlen-Einsparung ist also 0,5 t oder 25%, wobei allerdings die Kokslieferung ausfällt.

4) Angenommen sei: die Kohlenlage ist günstig, die zusätzliche Kohle soll aber nicht die Elektrizitätsmenge steigern, son- dern auch Koks gewinnen lassen.

Das Gaswerk verarbeitet 3 t Steinkohle und gewinnt aus ihnen 1200 cbm Stadtgas, 135 kg Teere und Öle, 500 kg Koks und aus an das Kraftwerk abgegebener 1 t Koks durch dieses 1600 kWh, d.h. bei einer Kohlensteigerung von 50% werden die dreifachen Mengen Stadtgas, ferner die Teere und Öle bei derselben verkäuflichen Koksmenge und Elektrizitätsmenge gewonnen. Soll dieser Koks stückig sein, so kann das durch Horizontal- und Vertikalöfen erreicht werden oder durch Öfen eines Typs, die wahlweise auf stückigen und mulligen Koks hinarbeiten können.

Bei all diesen Vergleichen ist noch nicht berücksichtigt, dass vorzugsweise jüngere Steinkohlen zur Verarbeitung kommen, die bessere Qualitäten des Gases und grössere Mengen Teere und Öle ergeben und deren verstärkte Verwendung für den Bergbau höchst willkommen ist. Es ist aber, so paradox es klingt, im Sonderfall sogar wirtschaftlicher, stückigen Koks weiter zu brechen und evtl. auch zu mahlen und als Feuerungsstoff für die Kraftwerke zu benutzen, als ihn ungebrochen und ungemahlen direkt zur Verfeuerung zu bringen.

5) Angenommen sei: die Kohlenlage ist besonders günstig. Dann gehen alle Steinkohlen über das Gaswerk. Man gewinnt Gas, Teere und Öle, Strom und, wenn man will, auch Koks mit optimalem Wirkungsgrad.

Abschliessend sei bemerkt:

Gas- und Kraftwerk gehören künftig zusammen. Das ergibt weitere technische und wirtschaftliche Vorteile, besonders für die Dampf- und Stromwirtschaft der Betriebe. Entsprechend den verfügbaren Rohstoffen spielt sich ein Verhältnis zwischen anfallenden Gas- und Strommengen ein, dem im Absatz Rechnung zu tragen ist, mit dem Ziel der Gasverwendung für Wärme-, der Elektrizitätsverwendung für Kraft- und Lichtzwecke. Man ist dann in der Lage, dort, wo Gas den Wärmezweck erfüllt, von der Benutzung von Strom und Kohle abzusehen. Der Strom würde die dreifache Kohlenmenge als das Gas erfordern.

Alles in allem ergibt sich daraus ein Optimum der Energiewirtschaft.

Claims (2)

1) Verfahren zur Verbesserung der Steinkohlenausnutzung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steinkohle möglichst vollständig entgast wird und der anfallende Koks ganz oder überwiegend, und zwar in Staub- oder Grusform, zur Stromerzeugung benutzt wird, sei es zur Befeuerung der Dampfkessel von Heizkraftwerken, sei es als Brennstoff für Luftturbinen (geschlossene Gasturbinen).

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der entgaste Koks mit nicht entgasten Brennstoffen gemischt wird.