DER0000653MA - Verfahren und Vorrichtung zum Verschwelen oder Verkoken von stückigen Brennstoffen, insbesondere Braunkohlenbriketts mittels Spülgasen - Google Patents

Description

Das Schwelen oder Verkoken von stückigen Brennstoffen, insbesondere Braunkohlenbriketts bewirkt je nach Wasser- und Teergehalt ein mehr oder weniger starkes Schrumpfen dieser Brennstoffe. Der Schrumpfvorgang ist hauptsächlich von der Temperatur abhängig und nicht gleichmässig. Insbesondere im Temperaturbereich der intensivsten Trocknung und später der Teerentbindung erreicht die Schrumpfgeschwindigkeit ein Maximum. Da sich bei der Wärmeübertragung der Spülgase auf den Brennstoff entsprechend seiner Wärmeleitfähigkeit und der Temperatur und Menge des Spülgases im Brennstoffstück immer ein bestimmtes Temperaturgefälle von der Oberfläche nach dem Kern hin ausbildet, ist dementsprechend dort auch die Schrumpfung verschieden, wodurch Schrumpfspannungen auftreten, die das Gefüge des Brennstoffes lockern, sodass er mürbe wird oder sogar bei geringster mechanischer Beanspruchung zerfällt. Ein solcher Zerfall hindert aber erheblich den gleichmässigen Durchtritt der Spülgase durch die Brennstoffschicht. Der Koks wird minderwertig. Bei Gaserzeugung für bituminöse Brennstoffe, welche vor ihrer Vergasung in einem Schwelschacht oberhalb des Vergasungsschachtes geschwelt werden, wirkt sich der Brennstoffzerfall ebenfalls ungünstig aus, indem im Vergasungsschacht dem Vergasungsmittel der gleichmässige Durchtritt durch die Brennstoffschicht sehr erschwert wird. Die Folge davon ist ein ungleichmässiger Gang des Gaserzeugers, hohe Drucke des Vergasungsmittels vor dem Vergasungsschacht, sowie des Spülgases vor dem Schwelschacht und dementsprechend eine erhebliche Leistungseinbusse.

Es wurde daher vorgeschlagen, die Erhitzung des Brennstoffes in 2 oder 3 Abschnitten vorzunehmen z.B wurde der Brenn- stoff zunächst durch einen besonderen Spülgaskreislauf getrocknet und hinterher durch einen 2. unabhängigen Spülgaskreislauf geschwelt. Diese Verfahrensweise gestattet wohl die Wärmeübertragung der Spülgase auf den Brennstoff entsprechend seinem Feuchtigkeitsgehalt zu regeln, schafft aber selbst starre Wärmeübertragungsbedingungen sowohl in der Trocken- wie auch in der Schwelzone. Ein Anpassen der Wärmeübertragung in diesen Zonen an das temperaturabhängige Schrumpfverhalten des Brennstoffes ist demnach nicht möglich. Ausserdem bedingen das Trennen der Spülgasströme einen grösseren Aufwand an Schwel- oder Verkokungsraum, apparativen Mitteln und Einrichtungen für die Zuführung, Verteilung und Abführung der Spülgase.

Beim Verfahren gemäss der Erfindung werden 2 oder mehrere Spülgasströme in verschiedener Höhe des Schwel- oder Verkokungsschachtes zusammengeführt, deren Menge, Temperatur und Einführungsort dem Schrumpfverhalten des Brennstoffes während seiner Erhitzung angepasst sind. Im allgemeinen wird der unterste in dem Schwelschacht eingeführte Spülgasstrom zum Schwelen oder Verkoken der heisseste sein und seine Temperatur der Schwel- oder Verkokungstemperatur des Brennstoffes entsprechen. Der oder die weiter oben im Schwelschacht dem Brennstoff zugeführten Spülgase weisen gewöhnlich eine umso niedrigere Temperatur auf, je höher sie eingeführt werden. Dabei wird ihre Temperatur und Menge so eingestellt, dass der Temperaturverlauf des Brennstoffes bei seinem Durchtritt durch den Schacht keinen übermässig hohen und möglichst gleichmässigen Schrumpfspannungszustand in den Brennstoffstücken während dieser Zeit hervorruft. Es wird dann bei kürzester Schwel- oder Verkokungszeit ein fester Koks erhalten.

Die Regelung der Temperatur der Spülgasströme kann durch Mischen von heissem Spülgas mit kalten Gasen erfolgen. Die kalten Gase können aus dem Spülgaskreislauf des Verfahrens entnommen werden oder verfahrensfremde Gase sein, die gegebenenfalls zur Verfügung stehen.

Mit den vorgeschlagenen Maßnahmen gemäss der Erfindung kann jeder gewünschte Temperaturverlauf im Schwel- oder Verkokungsschacht erzielt werden. Man erreicht hohe Durchsatzleistungen bei schonender Erhitzung des Brennstoffes.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäss der Erfindung mit 3 Spülgaseinführungen dargestellt.

Im Schwelschacht 1 befinden sich dachförmige Kanäle 2, 3 und 4 aus denen die Spülgasströme A, B und C in die im Schacht befindliche Brennstoffsäule eintreten, sich über den Querschnitt des Schachtes verteilen und in ihm hoch steigen. Nach Abgabe ihrer fühlbaren Wärme an den Brennstoff verlassen sie den Schacht am oberen Ende durch den Stutzen 5 und werden in bekannter Weise über eine Teerkondensation und Kühlvorrichtung geleitet. Der Brennstoff wird durch ein Zellenrad 6 in den Schwelschacht eingeschleust. Am unteren Ende des Schwelschachtes wird der heisse Brennstoff in bekannter hier nicht dargestellter Weise gleichmässig ausgetragen oder vorher noch durch einen Kühlschacht geleitet, der sich nach unten an den Schwelschacht anschliesst, in dem der Koks direkt z.B. kalten Spülgasen bezw. eingesprühtem Wasser oder indirekt durch kalte Flächen gekühlt wird. Die Spülgase für das Schwelen des Brennstoffes werden den Kanälen 2, 3 und 4 durch die Leitungen 7, 8 und 9 zugeführt, die durch Regelvorrichtungen 10, 11 und 12 mit der Sammelleitung 13 für heisses Spülgas in Verbindung stehen. In die Leitungen 8 und 9 münden noch die Leitungen 14 und 15, in denen ebenfalls Regelorgane 16 und 17 vorgesehen sind und die in die Leitung 18 für kaltes Spülgas einmünden.

Mit den in den Zuführungsleitungen eingebauten Regelorganen werden Menge und Temperatur der Spülgasströme A, B und C eingestellt. Im dargestellten Beispiel besitzt die Leitung 7 keinen Kaltgasanschluss, da die Temperatur des Gases in der Leitung 13 der des Spülgasstromes A gleich sein soll.

Im genannten Beispiel ist die Temperatur des Spülgases A 650°, die des Spülgases B 350° und die des Spülgases C 250°. Es hat sich als günstig erwiesen, die Spülgasmengen so einzustellen dass die Abkühlung des Stromes A durch den Brennstoff bis in Höhe des Eintritts des Stromes B etwa dessen Eintrittstemperatur erreicht hat und die weitere Wärmeabgabe der Ströme A und B zusammen bis Eintrittshöhe des Stromes C bis auf etwa 50° C unterhalb der Temperatur des Stromes C erfolgt. Die Austrittstemperatur der Spülgasströme aus dem Schwelschacht (bei 5) beträgt etwa 100° C.

Bei Gaserzeugern für bituminöse Brennstoffe entfällt der unterste Kanal im Schwelschacht für die Einführung des Spülgases A, da direkt aus dem unten sich anschliessenden Vergasungsschacht ein Teil des dort erzeugten heissen Vergasungsgases als Spülgas in den Schwelschacht gezogen wird.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verschwelen oder Verkoken von stückigen Brennstoffen, insbesondere Braunkohlenbriketts, mittels Spülgasen, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Spülgasströme in verschiedener Höhe des Schwel- oder Verkokungsschachtes zusammengeführt werden, deren Menge, Temperatur und Einführungsort dem Schrumpfverhalten des Brennstoffes während seiner Erhitzung angepasst sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere in den Schwelschacht eingeführte Strom die höchste Temperatur hat, während die weiter oben in den Schwelschacht eingeführten Schwelgase eine um so niedrigere Temperatur haben, je höher die Einführungsstelle ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des zu unterst in den Schwelschacht eingeführten Spülgases der Schwel- oder Verkokungstemperatur des Brennstoffes entspricht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Spülgasströme durch Mischen von heissem Spülgas mit kalten Gasen, beispielsweise kaltem Spülgas, geregelt wird.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülgasmengen bei Anwendung von drei Spülgasströmen derart eingestellt werde, dass der unterste Spülgasstrom beim Erreichen der Eintrittsstelle des mittleren Spülgasstromes etwa dessen Temperatur hat, während diese vereinigten Spülgasströme beim Erreichen der Eintrittsstelle des obersten Spülgasstromes eine Temperatur haben, die ungefähr 50° C tiefer ist als die Temperatur des obersten Spülgasstromes und dass bei Anwendung von weiteren Spülgasströmen eine entsprechende Einstellung erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwelschacht in verschiedener Höhe Gaseinführungsstutzen für die Spülgase und im Innern Verteilungsorgane, beispielsweise dachförmige Kanäle, hat, die die Spülgase gleichmässig über den Querschnitt des Schwelschachtes verteilen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwelschacht sich auf dem Vergasungsschacht befindet, wodurch der unterste Gaseinführungsstutzen für die Spülgase entfällt.