WO2008000374A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines kohlekuchens für die verkokung - Google Patents

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hammers
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Norbert Fiedler
Peter Gross
Franz Steiner
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Flsmidth Koch Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B45/00—Other details
    • C10B45/02—Devices for producing compact unified coal charges outside the oven

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a coal cake for coking, in which a coal bed is compacted in a mold by impulses acting on the coal pile hammers and solidified into a block, and an apparatus for performing the method.
  • the invention has for its object to improve the method mentioned above with regard to the production of higher-density, firmer coal form blocks.
  • This object is achieved in that a compressive pressure is exerted on the coal bed in addition to the impulse by the hammers.
  • the pressing takes place continuously during and between the transmissions of the hammer pulses.
  • the degree of compaction can increase the degree of compaction in the bed between the hammer pulses.
  • the size of the pressing force and / or the hammer pulses may be variable, e.g. according to the extent of compression already achieved.
  • the pressing elements completely or almost completely cover at least one side of a cuboid bulk.
  • pressing elements and hammers could act on the bed in different surface areas, transferred in the preferred embodiment of the invention, the pressing elements in addition to the pressing pressure and the hammer pulses on the bed.
  • the hammers strike therefore on the pressing elements, wherein preferably the mass ratio of pressing element and hammer is selected such that the hammer transmits its impulse completely to the pressing element, which then in turn loses its momentum in a largely inelastic shock to the coal, wherein The kinetic energy of the hammer is largely converted into deformation work on the carbon grains of the bed.
  • the hammer may be a hydraulically powered hammer, such as used in the construction industry for demolition work to destroy concrete. But it would also be possible to use pneumatic, electric or otherwise driven hammers.
  • the pressing force can be applied to the pressing element, e.g. transmitted via the housing of a hammer device comprising the hammer.
  • the pressing elements including housing can be tracked in accordance with the achieved compaction trackable and beyond to such an extent that by displacement enough space for filling the mold can be created.
  • the method according to the invention and the device according to the invention result in a number of further advantages.
  • the achievable high degree of solidification allows the use of previously unusable types of coal.
  • preheated coal and with additives, in particular binders, mixed coal can be used.
  • the new process opens up more scope to respond to changing charcoal properties.
  • the use of the coking process impairing water as a binder can be reduced. Because of the high densification of the coal, which may be due to plastic deformation of the carbon grains on the densification in a densest possible ball packing, carbon arising during the coking by cracking processes remains largely in the coal cake and does not adhere to the inner wall of the coking furnace adversely. The carbon content in the coke gas is reduced.
  • the pressing elements can form a, in particular vertical, wall of the mold.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a device for producing a
  • FIG. 2 shows a part of the device of Fig. 1
  • Fig. 3 shows a second embodiment of a device according to the invention.
  • a mold 2 for receiving a bed 3 of ground coal is arranged on a solid base plate 1 of the apparatus shown in Fig. 1.
  • press punches 4 are each provided with a press plate 5.
  • the press plates 5 abut against the bed 3, covering almost completely the free surface of the bed.
  • the pressing elements 4 are each connected to a hammer device 28 described in more detail in Fig. 2, the housing 1 1 is attached to a horizontal bar 6, which can be moved vertically by hydraulic cylinder 7 and on the one generated by hydraulic cylinder 7 Press force on the pressing elements 4 is transferable.
  • the hydraulic cylinders 7 are connected at 8 with a horizontal leg 9 of an attached to the base plate 1 tenter 10.
  • a firing pin 13 is guided in a socket part 12 of the housing 1 1, whose end facing away from the housing 1 1 is applied loosely against a projection 14 connected to the pressing plate 5.
  • a rotationally symmetrical interior 15 of the housing 1 1 in from the housing 1 1 is an annular projection 16 which engages behind a connected to the firing pin 13 annular projection 17, so that on the annular projections, the pressing force from the housing 1 1 on the firing pin 13, the part of the pressing element 4 forms, and thus on the press plate 5 is transferable.
  • a head 18 of the firing pin 13 is arranged, on which a soft to the firing pin 13 coaxial hammer bolt 19 of the hammer device 28 can strike.
  • the in a guide 20 according to arrow 21 movable back and forth hammer pin 19 is connected to a hydraulic drive cylinder, not shown in connection.
  • Fig. 3 differs from the previous embodiment in that a pulse and Pressbeetzung a bed 3a is not in the vertical but horizontal direction.
  • a vertical base plate 1 a high mass and pressing plates 5 a form side walls of the bulk receiving a form 3a.
  • striker pins 13a acting on the presser plates 5a can be acted on by hammer pins (not shown).
  • Support structures 22 and 23 are each anchored in the ground and connected at their top by a tie rod 24 together.
  • the unit of pressing elements 4a, hammers 28a and beams 6a, which is reinforced by a further vertical support 25, can be moved via rollers 26 on a bottom plate 27, which also closes down the mold space receiving the bed 3a.
  • the horizontal width of the bed 3a in the pressing direction is about 0.5 m. With this width, a homogeneous compaction over the entire bulk volume can be achieved. The preparation of the coal forming block requires only a single batch operation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kohlekuchens für die Verkokung, wobei eine Kohleschüttung (3) in einer Form (2) durch Impulse auf die Schüttung einwirkender Hämmer (19) verdichtet und zu einem Block verfestigt wird. Erfindungsgemäß wird die Schüttung (3) zusätzlich zu der impulsweisen Bearbeitung durch die Hämmer (19) einer Beaufschlagung durch Pressdruck unterzogen.

Description

Beschreibung:
„Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kohlekuchens für die Verkokung"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kohlekuchens für die Verkokung, bei dem eine Kohleschüttung in einer Form durch Impulse auf die Kohle- schüttung einwirkender Hämmer verdichtet und zu einem Block verfestigt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In einem durch Benutzung bekannten solchen Verfahren werden zur Verdichtung der Kohleschüttung Fallhämmer eingesetzt. Der hierdurch erzielte Verdichtungsgrad und die Gleichmäßigkeit der Verdichtung sind in vielen Fällen nicht ausr- eichend. Insbesondere ist die Festigkeit des gebildeten Kohleformblocks oft zu gering, um ihn bruchsicher transportieren und in einen Verkokungsofen einführen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erwähnte Verfahren im Hinblick auf die Herstellung höher verdichteter, festerer Kohleformblöcke zu verbessern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass auf die Kohleschüttung zusätzlich zu der Impulsbeaufschlagung durch die Hämmer ein Pressdruck ausgeübt wird.
Die Hauptursache für die mangelnde Verdichtung und Verfestigung im Verfahren nach dem Stand der Technik liegt in der geringen Festigkeit sowie auch einer gewissen Elastizität der Kohleschüttung. Die kinetische Energie der Hämmer wird bei der Wechselwirkung mit der Kohleschüttung daher nur zum Teil zur Verformung der Kohlekörner und damit zur Verdichtung der Schüttung genutzt. Infolge eines elastischen Stoßanteils behält der Hammer einen beachtlichen Teil seiner kinetischen Energie und springt zurück. Indem die Kohleschüttung erfindungsgemäß zusätzlich unter Druckspannung steht, dadurch verfestigt und näher an der Elastizitätsgrenze ist, erhöht sich der beim Stoß übertragene Anteil plastischer, an den Kohlekörnern geleisteter Verformungsarbeit, was zu einem hohen Verdichtungsgrad führt. Insbesondere kommt es unter Druckspannung in verstärktem Maße zum Austritt von hygroskopisch gebundenem Wasser und Bitumenmaterial aus den Kohlekörnern. Sowohl das ausgetretene Wasser als auch das Bitumenmaterial wirken als Bindemittel, das einen zusätzlichen Beitrag zur Festigkeit des gebildeten Kohleformblocks liefert.
Vorzugsweise erfolgt die Pressung kontinuierlich während und zwischen den Übertragungen der Hammerimpulse. Bei ständig anliegender Druckspannung können in der Schüttung auch zwischen den Hammerimpulsen den Verdichtungsgrad erhöhende Umschichtungsvorgänge ablaufen.
Die Größe der Presskraft oder/und der Hammerimpulse kann veränderbar sein, z.B. entsprechend dem Ausmaß der bereits erreichten Verdichtung.
Während es möglich ist, die Presskraft über eine einzige, an verschiedenen Stellen durch Hämmer beaufschlagte Pressplatte auszuüben, sind in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mehrere, ggf. eine Pressplatte umfassende Presselemente vorgesehen.
Vorzugsweise decken die Presselemente wenigstens eine Seite einer quaderförmigen Schüttung vollständig oder nahezu vollständig ab.
Während Presselemente und Hämmer in unterschiedlichen Oberflächenbereichen auf die Schüttung einwirken könnten, übertragen in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Presselemente neben dem Pressdruck auch die Hammerimpulse auf die Schüttung.
Die Hämmer schlagen also auf die Presselemente auf, wobei vorzugsweise das Massenverhältnis von Presselement und Hammer derart gewählt ist, dass der Hammer seinen Impuls vollständig auf das Presselement überträgt, welches dann seinerseits in einem weitgehend unelastischen Stoß seinen Impuls an die Kohle- schüttung verliert, wobei die kinetische Energie des Hammers weitgehend in Ver- formarbeit an den Kohlekörnern der Schüttung umgewandelt wird. Bei dem Hammer kann es sich um einen hydraulisch angetriebenen Hammer handeln, wie er z.B. in der Bauindustrie bei Abrissarbeiten zum Zerstören von Beton verwendet wird. Möglich wäre aber auch der Einsatz pneumatischer, elektrischer oder in anderer Weise angetriebener Hämmer.
Die Presskraft lässt sich auf das Presselement z.B. über das Gehäuse einer den Hammer umfassenden Hammereinrichtung übertragen.
Die Presselemente einschließlich Gehäuse können entsprechend der erreichten Verdichtung nachführbar und darüber hinaus in solchem Umfang beweglich sein, dass durch Verschiebung genügend Platz zum Füllen der Form geschaffen werden kann.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt sich eine Reihe weiterer Vorteile. Der erreichbare hohe Verfestigungsgrad erlaubt den Einsatz bisher nicht verwendbarer Kohlesorten. Insbesondere können vorerhitzte Kohle und mit Additiven, insbesondere Bindemitteln, gemischte Kohle eingesetzt werden. Das neue Verfahren eröffnet größere Spielräume, um auf sich ändernde Eigenschaften der Einsatzkohle zu reagieren. Die Verwendung den Ver- kokungsprozess beeinträchtigenden Wassers als Bindemittel lässt sich reduzieren. Wegen der hohen Verdichtung der Kohle, welche infolge plastischer Verformung der Kohlekörner über die Verdichtung in einer dichtest möglichen Kugelpackung hinausgehen kann, verbleibt während der Verkokung durch Crackprozesse entstehender Kohlenstoff größtenteils im Kohlekuchen und lagert sich nicht nachteilig an der Innenwand des Verkokungsofens an. Der Kohlenstoffanteil im Koksgas ist verringert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Presselemente eine, insbesondere vertikale, Wand der Form bilden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Herstellung eines
Kohlekuchens nach der Erfindung, Fig. 2 einen Teil der Vorrichtung von Fig. 1 , und Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung nach der Erfindung. Auf einer massiven Basisplatte 1 der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist eine Form 2 für die Aufnahme einer Schüttung 3 aus gemahlener Kohle angeordnet. Über der kastenförmigen, nach oben offenen Form 2 sind Pressstempel 4 mit je einer Pressplatte 5 vorgesehen. In dem gezeigten Zustand der Vorrichtung liegen die Press- platten 5 gegen die Schüttung 3 an, wobei sie die freie Oberfläche der Schüttung nahezu vollständig abdecken.
In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Presselemente 4 jeweils mit einer in Fig. 2 näher beschriebenen Hammereinrichtung 28 verbunden, deren Gehäuse 1 1 an einem horizontalen Balken 6 angebracht ist, welcher sich durch Hydraulikzylinder 7 vertikal verfahren lässt und über den eine durch Hydraulikzylinder 7 erzeugte Presskraft auf die Presselemente 4 übertragbar ist. Die Hydraulikzylinder 7 sind bei 8 mit einem horizontalen Schenkel 9 eines an der Basisplatte 1 angebrachten Spannrahmens 10 verbunden.
Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, ist in einem Buchsenteil 12 des Gehäuses 1 1 ein Schlagbolzen 13 geführt, dessen dem Gehäuse 1 1 abgewandtes Ende lose gegen einen mit der Pressplatte 5 verbundenen Ansatz 14 anliegt. In einen rotationssymmetrischen Innenraum 15 des Gehäuses 1 1 hinein steht vom Gehäuse 1 1 ein Ringvorsprung 16 vor, welcher einen mit dem Schlagbolzen 13 verbundenen Ringvorsprung 17 hintergreift, so dass über die Ringvorsprünge die Presskraft vom Gehäuse 1 1 auf den Schlagbolzen 13, der einen Teil des Presselements 4 bildet, und damit auf die Pressplatte 5 übertragbar ist.
In einem oberen Teil des Innenraums 15 ist ein Kopf 18 des Schlagbolzens 13 angeordnet, auf weichen ein zum Schlagbolzen 13 koaxialer Hammerbolzen 19 der Hammereinrichtung 28 aufschlagen kann. Der in einer Führung 20 gemäß Pfeil 21 hin und her bewegbare Hammerbolzen 19 steht mit einem nicht gezeigten hydraulischen Antriebszylinder in Verbindung.
Zur Herstellung eines Kohlekuchens wird gemahlene Einsatzkohle in die Form 2 geschüttet, wobei je nach Höhe des herzustellenden Kohleblocks die Einfüllung und Bearbeitung der Schüttung 3 lagenweise oder in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen kann. Auf die freie Oberfläche der Schüttung 3 werden die Press- elemente 4 aufgesetzt und mit Hilfe der Hydraulikzylinder 7 wird eine Presskraft erzeugt, welche der Balken 6 auf alle Gehäuse 1 1 und die Gehäuse 1 1 über die Schlagbolzen 13 auf die Pressplatten 5 übertragen. Neben der kontinuierlichen Beaufschlagung durch die Presskraft erfolgt impulsweise eine Bearbeitung der Schüttung durch die Hαmmerbolzen 19, welche jeweils ihren Impuls im Rahmen eines elastischen Stoßes weitgehend auf die den Schlagbolzen 13 und die Pressplatten 5 umfassenden Presselemente 4 übertragen. Die Presselemente 4 geben den übernommenen Impuls im Rahmen eines weitgehend inelastischen Stoßes an die Schüttung 3 ab.
Durch die Kombination von Impulsbeaufschlagung und kontinuierlicher Pressung der Schüttung wird eine hohe Verdichtung erreicht, und es entsteht ein stabiler Kohlekuchenblock.
Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Rg. 1 und 2 bezeichnet sind, wobei der betreffenden Bezugszahl der Buchstabe a beigefügt ist.
Das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 unterscheidet sich von dem vorangehenden Ausführungsbeispiel dadurch, dass eine Impuls- und Pressbeaufschlagung einer Schüttung 3a nicht in vertikaler sondern horizontaler Richtung erfolgt. Eine vertikale Basisplatte 1 a hoher Masse und Pressplatten 5a bilden Seitenwände einer die Schüttung 3a aufnehmenden Form.
Wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel sind auf die Pressplatten 5a einwirkende Schlagbolzen 13a durch nicht gezeigte Hammerbolzen beaufschlagbar.
Stützkonstruktionen 22 und 23 sind jeweils im Boden verankert und an ihrer Oberseite durch einen Zuganker 24 miteinander verbunden.
Die Einheit aus Presselementen 4a, Hammereinrichtungen 28a und Balken 6a, die durch einen weiteren vertikalen Träger 25 verstärkt ist, lässt sich über Rollen 26 auf einer Bodenplatte 27, welche auch den die Schüttung 3a aufnehmenden Formraum nach unten abschließt, bewegen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die horizontale Breite der Schüttung 3a in Pressrichtung etwa 0,5 m. Bei dieser Breite lässt sich eine homogene Verdich- tung über das gesamte Schüttungsvolumen erreichen. Die Herstellung des Kohleformblocks bedarf nur eines einzigen Schüttungsarbeitsgangs.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Kohlekuchens für die Verkokung, bei dem eine Kohleschüttung (3) in einer Form (2) durch Impulse auf die Kohle- schüttung (3) einwirkender Hämmer (19) verdichtet und zu einem Block verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Impulsbeaufschlagung durch die Hämmer (19) auf die Kohleschüttung (3) ein Pressdruck ausgeübt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pressung kontinuierlich während und zwischen den Übertragungen der Hammerimpulse erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hammerimpulse auf die Schüttung (3) jeweils über ein Pressdruck auf die Schüttung (3) ausübendes Presselement (4) übertragen werden.
4. Vorrichtung zur Herstellung eines Kohlekuchens für die Verkokung, mit einer Form (2) zur Aufnahme einer Kohleschüttung (3) und auf die Kohleschüttung (3) einwirkende Hämmer (19) zur Verdichtung und Verfestigung der Kohleschüttung (3) zu einem Block, gekennzeichnet durch Einrichtungen (4-10,28) zum Pressen der Kohleschüttung (3) zusätzlich zur Impulsbeaufschlagung durch die Hämmer (19).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Presseinrichtungen (4-10,28) zur kontinuierlichen Pressung der Kohleschüttung (3) während und zwischen den Übertragungen von Hammerimpulsen vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Pressdrucks oder/und der Hammerimpulse veränderbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Presseinrichtungen (4-10,28) mehrere gegen die Kohleschüttung (3) anliegende Presselemente (4) aufweisen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Presselemente (4) gegen die Kohleschüttung (3) anliegende Pressplatten (5) umfassen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Presselemente (4;4a) wenigstens eine Seite einer quaderförmigen Kohleschüttung (3;3a) vollständig oder annähernd vollständig abdecken.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Presselemente (4) ferner zur Übertragung von Impulsen der Hämmer (19) auf die Kohleschüttung (3) vorgesehen sind.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Presselement (4) ein Hammer (19) zugeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Masseverhältnis von Presselement (4) und Hammer (19) derart gewählt ist, dass der Hammer (19) seinen Impuls jeweils vollständig auf das Presselement (4) überträgt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Presskraft auf das Presselement (4) über ein Gehäuse (1 1 ) einer den Hammer (19) aufweisenden Hammereinrichtung (28) übertragbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hämmer (19) hydraulisch angetrieben sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressstempel (4a) eine, insbesondere vertikale, Wand der Form (2a) bilden.
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