PL22465B1 - Sposób wytwarzania z niespiekajacego sie paliwa mialkiego brykietów o dowolnej zawartosci w nich substancyj lotnych. - Google Patents

Description

Istnieje wiele sposobów przetwarzania pólkoksu i mialu wegli niespiekajacych sie na brykiety. Sposób, stosowany zwykle do tego celu, polega naogól na dodawaniu do paliwa tego rodzaju smoly w ilosci od 6 do 12%. Mieszanine, otrzymana w ten spo¬ sób, brykietuje sie nastepnie i zwegla w temperaturze pomiedzy 700 a 1000°C. Za¬ wartosc substancyj lotnych w tych brykie¬ tach waha sie od 1 do 7%. Zalezy ona od temperatury, do której ostatecznie ogrza¬ no brykiety podczas zabiegu zweglania ich.

Odpowiednie znane dotychczas procesy nie moga jednoczesnie spelnic czterech na¬ stepujacych warunków, decydujacych o oplacalnosci i gospodarczosci zabiegu zwe¬ glania brykietów antracytowych, a miano¬ wicie: wytwarzania produktu jednorodnego pod wzgledem zawartosci substancyj lot¬ nych; wytwarzania brykietów zweglonych, posiadajacych ksztalt geometryczny iden¬ tyczny z ksztaltem brykietów surowych i niewykazujacych po zwegleniu szczelinani pekniec, slowem, aby brykiety miaty wyklad dobry, aby wydajnosc tych brykie¬ tów wynosila 97 — 98% ogólnej masy o- trzymanego produktu, a glówna masa skla¬ dala sie z produktów zweglonych mniej lub bardziej brylowatych, przyczem wy¬ twarzanie pylu praktycznie nie powinno miec miejsca; wytwarzania (z wydajnoscia przemyslo¬ wa) gazu, zblizonego do gazu, jaki otrzy¬ muje sie przy próbach laboratoryjnych podczas zweglania w naczyniu zamknietem mieszaniny wegla i uzytego spoiwa w tej samej temperaturze, jaka osiaga ona w pie¬ cu roboczym. Poza tern gaz ten nie powinien zawierac wiecej niz 7 — 8% C02 i N2; ilosc ciepla, niezbednego do zweglenia brykie¬ tów, winna byc minimalna.

W celu wyjasnienia, czem wynalazek niniejszy rózni sie od procesów zweglania brykietów wegla kamiennego, stosowanych dotychczas, nalezy zauwazyc, iz przede- wszystkiem, aby uniknac powstawania szczelin w brykietach, nalezy wprowadzac je do pieca albo do strefy pieca, którego scianki wewnetrzne maja temperature niz¬ sza od 800°C.

Powtóre nalezy brykiety zabezpieczyc przed wplywami mechanicznemi: cisnie¬ niem, wstrzasami, tarciem i t. d. dopóty, az w ciagu obróbki termicznej, której pod¬ legaja, nabiora one dostatecznej twardosci.

Tenstan stwardnienia wzrasta scisle w mia¬ re wzrostu temperatury brykietów, co czy¬ ni je odpornemi na wymienione wplywy mechaniczne.

Istotnie zasada ta opiera sie na znajo¬ mosci temperatur krytycznych, w których wytwarza sie brykiety z wegla kamiennego o wymienionej jakosci podczas ich obrób- ld termicznej. Jakosc brykietów z wegla kamiennego okresla sie wytrzymaloscia ich na zgniecenie. Wytrzymalosc ta jest równa naogól 12 kg/cm2, czyli, inaczej mó¬ wiac, grudka jajowata 45-gramowa, zaj¬ mujaca w rzucie poziomym powierzchnie okolo 10 cin2, zostaje zgnieciona ciezarem 120—130 kg. Jesli hrykiety te poddac obróbce termicznej, prowadzonej w taki sposób, iz temperatura ich wzrasta stopnio¬ wo o 2° na minute, to stwierdzono, ze ta wytrzymalosc na zgniecenie ulega znacz¬ nym zmianom, a mianowicie: Wytrzymalosc na zgniecenie (równa np. w odniesieniu do calej powierzchni bry¬ kietu 120 kg) obniza sie w przyblizeniu o 2 kg w temperaturach od, okolo 70°C az do okolo 420°C; nastepnie wzrasta stopnior wo do okolo 90 kg przy 500°C, nastepnie do 300 kg przy 900°C Poza tem paliwo jest zlym przewodni¬ kiem ciepla, zwlaszcza jesli istnieje ono w postaci kawalków stosunkowo grubych.

Wynika stad oczywiscie, ze brykiety po¬ winny byc zabezpieczone od wplywów me¬ chanicznych, zdolnych do ich rozdrobienia, dopóki ich czesc srodkowa nie osiagnie temperatury 560°C, w której wytrzyma¬ losc na zgniecenie jest równa okolo 100 kg/cm2, co nastepuje, gdy brykiety beda ogrzane na ich powierzchni do okolo 6oo°c; Wskutek tego ogrzewanie brykietowi nalezy prowadzic w sposób odpowiedni, aby uczynic zadosc wszelkim warunkom otrzymania brykietów o bardzo dobrej ja¬ kosci.

Szybkosc przenikania ciepla do wnetrza brykietowanej masy podlega prawom, róz¬ nym od tych, jakie mozna zauwazyc przy destylacji wegla. W rzeczy samej podczas zweglania brykietów nie powstaje strefa „ochronna" wegla w postaci ciastowatej (pólstopiomej). Wiadomo dobrze, ze w przeciwienstwie do tego w retortach ga- zownianych i w piecach koksowniczych wskutek stapiania wegla powstaje strefa ochronna. Z drugiej strony przy takiej sa¬ mej temperaturze scian komory zweglania i przy takiej samej gestosci paliwa, wpro¬ wadzonego do pieca, potrzeba okolo dwóch razy mniej czasu na zweglenie brykietów, - 2 -niz na zweglenie wegla. A wiec, przy za¬ stosowaniu pieca typu pionowego, opisa¬ nego ponizej, na ogrzanie srodkowej warstwy brykietów do temperatury 750°C potrzeba 2 godzin 50 minut, natomiast pod¬ czas obróbki wegla potrzeba do tego same¬ go celu 4 godzin 50 minut.

Dotychczas stosowano nastepujace trzy rodzaje pieców: 1. Piece z retortami poziomemi, z komorami pochylemi, piecami koksownicze- mi i t. d. Brykiety zweglone o skladzie jed¬ norodnym mozna otrzymywac, jedynie po¬ slugujac sie komorami bardzo waskiemi.

Czas trwania zweglania brykietów w ta¬ kich piecach jest wtedy bardzo ograniczo¬ ny, przyczem zaladowywanie i wyladowy¬ wanie pieców odbywa sie bardzo czesto, co wymaga wiele pracy recznej i znacznie obciaza koszty wyrobu i aparatury.

Jesli z drugiej strony wybrac piece o szerokosci komór ponad 18 cm, to nie o- trzymuje sie produktów jednorodnych pod wzgledem zawartosci substancyj lotnych, a tern samem pod wzgledem jednakowej ich palnosci.

Nalezy dodac, ze w tego rodzaju pie¬ cach nie mozna dostosowac temperatury scian komory zweglania do temperatury procesu spiekania brykietów surowych.

Zwlaszcza, chcac wytworzyc brykiety zwe¬ glone, zawierajace zaledwie 1 — 2%. sub¬ stancyj lotnych, nalezy utrzymywac tem¬ perature scian na poziomie w przyblizeniu 1050 — 1100°C. Jednakze, jak wyjasnio¬ no powyzej, ta nadmierna temperatura po¬ woduje powstawanie szczelin w brykietach surowych, a zatem nie osiaga sie zamierzo¬ negocelu. ' Wiadomo, ze w piecach o komorach po¬ chylych nie mozna równomiernie ogrze¬ wac ich scian pionowych. Wskutek tego w takich piecach mozna wytwarzac jedynie brykiety zweglone o konsystencji niejed¬ norodnej. Dzieki tej okolicznosci oraz ze wzgledu na zawartosc w brykietach sub¬ stancyj lotnych, a tern samem na ich pal¬ nosc, brykiety zweglone, wytwarzane w piecach o komorach pochylych, maja gor¬ sza wartosc handlowa. 2. Piece poziome o biegu ciaglym, zao¬ patrzone zasadniczo w przenosniki meialo-. we, na które zaladowuje sie brykiety suro¬ we. Takie urzadzenie pieców nie pozwala na otrzymywanie gazu o malej zawartosci skladników obojetnych. Pochodzi to stad, ze gaz grzejny spala sie w samej komorze zweglania. I w tym przypadku zbiera sie gaz, zlozony z produktów gazowych zwe¬ glania wegla gazowego z jednej strony i ze spalin z drugiej strony. Oczywiscie otrzy¬ many gaz, obciazony skladnikami obojet- nemi, ma obnizona wartosc cieplna, tak iz zakres jego zastosowania jest bardzo ograniczony.

Poza tern czesci metalowe aparatury nie pozwalaja na podniesienie, w razie po¬ trzeby, temperatury do 900°C. Naogól a- paraty tego typu nie pozwalaja na prze¬ kroczenie temperatury 650°, która jest prawie zawsze niedostateczna. 3. Piece pionowe, zasilane bez prze¬ rwy. Praktyka wykazuje, ze piece te nie sa odpowiednie do otrzymywania brykie¬ tów weglowych z duza wydajnoscia. Po¬ chodzi to stad, ze brykiety surowe miekna pod dzialaniem ciepla, panujacego w naj¬ wyzszej czesci pieca, wskutek czego cie¬ plo, wywiazane w tej strefie pieca, nie po¬ zwala brykietom na osiagniecie spoistosci, dostatecznej do uodpornienia ich na roz- drabianie, powodowane zjawiskami sta- tycznemi i dynamicznemi albo wprost przez tarcie, nawet bardzo slabe, jakiemu brykiety podlegaja podczas przechodzenia przez piec, zwlaszcza w chwili wprowa¬ dzenia do pieca nowego ladunku brykie¬ tów.

W piecu tego typu niedogodnosc te u- suwa sie czesciowo przez otoczenie bry¬ kietów surowych materfalem obojetnym i drobnym, takim, jak pyl koksowy, któ^ — 3 —vy laduje sie do komory w mieszaninie z brykietami surowemi w ilosci 20 — 40% wagi tych brykietów.

Zabieg ten powoduje te niedogodnosc, ze wymaga zuzycia dodatkowej ilosci cie- pla na zweglenie brykietów, poniewaz ma¬ se pylu, otaczajaca brykiety nalezy oczy¬ wiscie doprowadzic: do temperatury, w któ¬ rej: konczy sie zweglanie ich. Zreszta ta masa pylu jest zwarta i utrttdnia swobod¬ ne krazenie w komorze produktów zwegla¬ nia, co powoduje sprezenie mniejszej lub wiekszej; czesci produktów lotnych do sto¬ sunkowo wysokiego cisnienia. Gazy spre¬ zone uchodza z pieca badz to wskutek osmozy, badz tez uchodza bezposrednio poprzez szczeliny, które po pewnym cza- sfe pojawiaja sie w scianach komór.

Sposób wedlug wynalazku niniejszego dotyezry zweglania brykietów w piecu pio¬ nowym; z ogrzewaniem zewnetrznem przy zastosowaniu stopniowania temperatury od¬ powiednio do potrzeb* Zasada wynalazku polega na zabezpie¬ czaniu brykietów przed! oddzialywaniem na nie wplywów mechanicznych, jak to: ci¬ snienia, wstrzasów, tarcia i t d., az do chwili, gdy brykiety osiagna temperature, w której po rozmiekczeniu ich nastepuje stafe khr stwardnienia', które wzrasta w latare podnoszenia sie temperatury i na¬ daje bi?ykietiwi* ifrdpornose na wplywy me- chanjfczn*..

Wv praktyce mozna przyjac, ze prze- nuaszczania brykietów nalezy unikac do¬ póty, az ich- spieczenie posunie sie dosta¬ tecznie daleko, wskutek czego brykiety odzyskuja odpornosc na zgniecenie, posia¬ dana przez nie w stanie surowym przed ich zaladowaniem do pieca.

Stwierdzono np*t ze w temperaturze okolo 600°C brykiety napólzweglone wyka¬ zuja odpornosc na zgniecenie równa 120 kg na cm2, te* jest taka sama,, jak brykiety surowe. Nalezy wiec unikac przemieszcza¬ nia w piecu' calego ladunku brykietów lub jego czesci w tym okresie spiekania, gdy temperatura ich jest znacznie nizsza od 600°C.

Trzeba zaznaczyc, ze brykiety, zweglo¬ ne w temperaturze 60G°C, nie wydzielaja dostatecznej ilosci gazu, zapewniajacej na' lezyty bilans termiczny pieca, w którym zwegla sie je, przyczem podczas spalania ich wywiazuje sie jeszcze znaczna ilosc dymu. Z obu tych powodów nalezy prze¬ dluzyc zweglanie brykietów az do tempe¬ ratury 700°C. Brykiety zawieraja wtedy od 6 do 1% substancyj lotnych. Chcac zas, zeby brykiety nie zawieraly wiecej niz 2% sdbstancyj lotnych, nalezy temperature brykietów podniesc w przyblizeniu do 900°C, W tym zabiegu spiekania brykietów na¬ lezy rozrózniac dwa okresy: 1. spiekanie wstepne brykietów, kon¬ czace sie w temperaturze okolo 600°C i 2. spiekanie wlasciwe, rozpoczynaja¬ ce sie w temperaturze okolo 6€0°C i kon¬ czace sie w temperaturze okolo 70CP — 90O°C, zaleznie od zawartosci substancyj lotnych, pozadanej w brykietach zweglo¬ nych.

Laczenie tych zabiegów jest niekorzyst¬ ne zarówno w piecu, pracujacym vr sposób ciagly, jak i w piecu, pracujacym z prze^ rwami.

Wedlug wynalazku niniejszego stosuj* sie piec pionowy, ogrzewany z zewnatrz, stajacy najlepiej 15 — 18 cm szerokosci.

W kierunku wysokosci zawiera on co naj¬ mniej 2 strefy, a mianowicie: 1. strefe spiekania wstepnego, której nadajer sie mozliwie doza wysokosc, uwzgledniajac jednak mozliwosci uszko¬ dzenia brykietów podczas kh, opadania w piecu. Przy poslugiwaniu sie aparatem za¬ ladowczym odpowiedniego typu mocna? tej strefie nadac wysokosc az do 4 metrów: 2. strefe wlasciwego spiekania o szeL rokosci równej szerokosci strefy poprzed¬ niej, fccz o mniejszej wysokoscia a to ze — 4 —wzgledu na kurczenie sie, brykietów, które nastepuje w róznych stadjach ich spieka¬ nia* W kazdem stadjum kurczenie sie wy¬ nosi okolo 1%.

Zaleca, sie stosowanie 3-ciej strefy, zwanej strefa oziebiania lub gaszenia i nieogrzewanej z zewnatrz. W tej strefie temperature zweglonych brykietów obniza sie przed ich wyladowaniem z pieca. Po¬ jemnosc tej trzeciej strefy moze byc dwu lub trzykrotnie wieksza od pojemnosci strefy wlasciwego spiekania.

Piec ten jest zwany piecem o biegu pólciaglym, poniewaz po czesciowem jego opróznieniu nastepuje równiez czesciowe napelnienie. Odpowiednie zabiegi wylado¬ wywania i zaladowywania pieca moga na¬ stepowac po sobie co godzina lub co pól¬ torej godziny. Dzieki temu calkowite spie¬ kanie brykietów uskutecznia sie w przy¬ blizeniu w ciagu 2-ch albo 3-ch go¬ dzin.

W celu ogrzewania tego pieca najlepiej jest poslugiwac sie poziomemi kanalami grzejnemi, polaczonemi z odzyskiwaczami ciepla tak, aby temperatura scian oraz sto¬ pien ogrzewania brykietów byly dostoso¬ wane do warunków, stawianych wedlug wynalazku niniejszego. Temperatura scian moze wynosic 750° — 800°C w strefie spie¬ kania wstepnego, a 900 — 1100°C w stre¬ fie wlasciwego spiekania, zaleznie od za¬ danej zawartosci substancyj lotnych w brykietach zweglonych. Przy podanych granicach temperatur osiaga sie izochro- nizm okresu spiekania wstepnego oraz spiekania wlasciwego.

Wynalazek niniejszy mozna ponadto wykonywac w sposób nastepujacy.

Spiekanie wstepne brykietów do tem¬ peratury 600°C uskutecznia sie w szeregu komór, zasilanych z przerwami; brykiety o temperaturze 600QC, wychodzace z ko¬ mór, przeprowadza sie nastepnie do pieca pionowego, najlepiej pracujacego w spo¬ sób ciagly. Zbyteczne jest opisywanie ty¬ pów pieców, któremi moga; byc zwykle pie¬ ce, stosowane w gazowniach. Jak widac ostroznosci zasadnicze, jakie nalezy przed¬ siewziac, dotycza dostosowania warunków termicznych do warunków wytrzymalosci na zgniecenie brykietów weglowych o wy¬ mienionej jakosci w granicach temperatur, zawartych miedzy 70° a 600°C.

Ten ostatnio wymieniony spoaób po¬ stepowania jest oczywiscie mniej efektow¬ ny i bardziej uciazliwy w zastosowaniu, niz opisany poprzednio.

Na rysunku, podanym tytulem przy¬ kladu, fig. 1 przedstawia wykres odgazo¬ wywania brykietów antracytowych w za¬ leznosci od temperatury i wykazuje objeto¬ sciowy sklad gazów, zbieranych podczas destylacji w poszczególnych okresach wzrostu temperatury o 1000|C. Jeden z punktów krzywej kreskowano - przerywa¬ nej (wodoru) wykazuje, ze skoro tempera¬ tura wzrasta np. od 600° — 700°C, to jedna tonna aglomeratu wywiazuje okolo 50 m3 wodoru.

Fig. 2 przedstawia wykres ogrzewania masy brykietowanej w zaleznosci od czasu oraz masy wegla podczas zweglania go w naczyniu zamknietem, fig. 3 — wykres zawartosci substancyj lotnych w zweglo¬ nych aglomeratach w zaleznosci od tempe¬ ratury ich obróbki, fig. 4 przedstawia prze¬ krój pionowy pieca, odpowiedniego do wykonywania sposobu wedlug wynalazku niniejszego.

Ze wzgledu na podane powyzej warun¬ ki zweglania stosowany piec jest urzadzo¬ ny w taki sposób, iz zawiera trzy strefy zasadnicze: strefe a, 6 koksowania wstepnego i utwardzania brykietów, strefe 6, c ostatecznego zweglania, strefe gaszenia, nieuwidoczniona na ry¬ sunku.

Piec jest podzielony na waskie komory, których scianki sa ogrzewane zapomoca palników d znanego typu, pozwalajacych — 5 —n^lttw^ rts>ailknla«ie'te«ip€>rBtUr tych ictam • Wrti*iytAf^putikiwdi> iehi wysokosci Skoro ctf^6,> otiftttWWtfliaf* \lyladowujfe sir j** . strefy gwifertlav \mnesz&2xm&\) pod^ piecem, czesc a;. irliwUtóihui z^nmjfe-itriejice czesci^ po- pr&fcdtd*jl srednio po wylktowaffliii vrprowatdtó' sie? ntfWat iki#€P paliw* surowego tek* iz- okre- sy^tttWtóa* s?ptektftti*J wstepnego i' spiekania* c&totefeawjj^diri za^dtttoao' rówtie; Jak juz powiedziani1 uprzednio, tein* p«slttr^ sfcUftf ktHHÓrr reguluje sie w- taki sH»MA^* aby/ brykkttyi llklowarie do strSfenl d?* &;? aosrtely' rfp; w dagut U/2 godz steptil&Wtf ograare^ w pra^izenitr do> tern* rjfctttfttty 68e*G,< a£ jedtKwafesnie brykiety* d|»ftH#db pttfcfcttefcttl 6? 0, ogrzaly si# w tym otirfeteie od< ttoiperstutjy 600* do>osrtav tl*Wfó*j> ttmpfe*att*ry destylacji? (700° — 90^^)(.odp^viadajc^.z^dAnemu stopnio- tf# usuniecia* stabstaUioyj lotnych: 3-a* tftfrete pteoap moze- posladkó postac komory z cegiel ogniotrwalych, stanowiac o^: rjraetfhlzeute obsz^TOgó' sypnia meta¬ lowego/- Zespól ten1 Sypitólrn^klówy nwzfe byccz^ korzyscia za^ cpftrraftry w plaszcz, w którym? krazy mw^ da^ Rrfcyspiesz^ to» znacznie studzenie bry- ktetcftfc W ptefczcsu* tym tworzy sie; para wodllk, która* mozna doprowadzac do gór- rfgf cze&oi gafuiktf, w którym para* styka¬ ja sie z brykietami rotóarzanemi, studzi je i tworzy gaz wodny, który zwieksza wsfrtttse Moryczna- ggfcu, Jtejfctfitiosc stfcefy 65 c jest' nieco mniej¬ si^ ód ra^feiniiOsci* sttefy cQ 6? ze: wzgledu na kurczenie sie brykietów. Co sie tyczy str^y* gtózfcnia,. tO> rnOz# ona^ miec pojem¬ nosc wieksza, np. podwójna W porównaniu) do objetbtól' streSp ty cc ze wzgledu; na kmfczfchie Sl djum zweglania.

VIBeglc- riiozfia* brykielbiWttó na brykie¬ ty d> d&WfclnyfH* k^stólfcie, które nastepnie rttfcftftjtf afc* na* kawalki i' te* wtesnie kawal¬ ki obrabia sie sposobem wedlug wynalazku* niniejszego Daje to konsumentowi' pewnosc, ze m*v do czynienia z produktem zweglonym, a nte jedynie" skawalonym, Za s^t r z*e z eriia> pa t enl^o w e. 1. Sposób wytwarzania z niespiekaja*- cego>sie paliwa mialkiego brykietów o.; do* wolnej* zawartosci w nich substanOyji lot* nych, znamienny tein, zex brykiety ogrze* wet sie najpierw do temperatury okolo 6O0?C w takichtwarunkach, iz* nie *podlega* ja one przemie&zczendom; wstrzasom ani cisnieniom, ¦ mogacym: je uszkodzic wskutek chwilowegoobnizenia^ sie ich wytrzymalo* soi na zgniatanie, poczem wprowadza* sie jeP do przestrzeni, ogrzewanej 1 silniej, w której zweglanie- iolr konczy sie w tempe¬ raturze: pomiedzy 70CPC ar 900°G, zaleznie od zadanej zawartosci w nich substancyj lbtrryoh; 2* Sposób wedlug zastrz 1 . znamien*- ny tem, ze obydwa zabiegi' spiekania bry¬ kietów uskutecznia sie w jednej' waskiej retorcie pionowej; która* zaladowuje sie: i wyladowuje czesciowo i' z* przerwami, przyczem spiekanie wstepne kazdego cze¬ sciowego ladunku brykietów uskutecznia sie w górnej czesci retorty, ogrzanej w przyblizeniu do temperatury 750'—800°G, a^ spiekanie ostateczne tego samego ladun¬ ku uskutecznia^ sie w dolnej czesci tej sa¬ mej retorty, ogrzanej» w przyblizeniu do temperatury 850* — 1100e€. 3. Sposób wedlug: zastra, 1> 2, zna^- mienny temj ze ogrzewanie sciani retort^ re¬ guluje sie w teki sposób; aby czas trwa¬ nia* wstepnego spiekania* brykietów do temperatury 600e€ byl równy czawwi* spiekania^ostatecznego^ 4. Sposób wedlug zasttz. lv znami«i' ny tóm, ze spiekanie wstepne brykietów uskutecznili sie^ w komorach) zasilimychi z- przerwami; skadf BrykietyT przeprowadza — 6 —sie do pieca pionowego, pracujacego w sposób ciagly. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze brykiety juz zweglone ostudza sie w dolnem przedluzeniu retorty przed ich wyjsciem z pieca, 6, Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze brykiety tlucze sie na kawalki przed poddaniem ich procesowi spiekania.

S o c i et e d e C a r b o n i s a t i o n de Molieres - sur - Ccze.

Zastepca: K. Czempinski, rzecznik patentowy- Fiy.l 90 sol 701 <4 501 40 30l 20 10l 300 4&f-fef0fegr 400 500 600 700 m 9M 1000Do opisu patentowego Nr 22465.

Ark. 2.Do opisu patentowego Nr 22465.

Ark. 3. lS Ozl^piTPjeio 5 O coDo opisu patentowego Nr 22465.

Ark. 4.

Fiff-4 _SL Dluk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa.