DE102005060426A1

DE102005060426A1 - Pressformling

Info

Publication number: DE102005060426A1
Application number: DE200510060426
Authority: DE
Inventors: Raimund Dr.-Ing. Lange; Franz-Josef Menge; Hans-Günter Dr.-Ing. Ritter
Original assignee: RWE Power AG
Current assignee: RWE Power AG
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-06-21
Also published as: EP1798277A2; EP1798277A3; EP2275521A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pressformling mit Braunkohle als brennbarem Bestandteil, welcher sich durch einen Zusatz von Fasern mit einer durchschnittlichen Länge von 1 bis 20 mm und einer Feinheit von 1 bis 100 dtex auszeichnet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Brikett aus einer Mischung aus wenigstens zwei verschiedenen Kohlequalitäten und/oder zwei verschiedenen Kohlearten unterschiedlicher Inkohlungsstufen, wobei die Mischung getrocknete Braunkohle mit einem Wasseranteil zwischen 5 und 35 Masseprozent umfasst und bindemittelfrei ist. Die Mischung enthält einen Zusatz an Fasern mit einem Anteil von 0,5 bis 20 Masseprozent an der Mischung, wobei die Fasern eine Länge von zwischen 1 und 10 mm aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Braunkohlenbrikett.
Es ist hinlänglich bekannt, Pressformlinge oder Briketts aus Stein- oder Braunkohle herzustellen. Ebenso ist es bekannt, Briketts aus Holzabfällen, vorzugsweise aus Sägespänen zu erzeugen. Unterschieden wird in der Regel zwischen solchen Briketts, die bindemittellos verpresst werden und solchen Briketts, die unter Verwendung eines Bindemittels verpresst werden.

Das wohl verbreitetste Brikett ist das Braunkohlenbrikett, welches üblicherweise bindemittellos aus getrockneter Braunkohle verpresst wird. Trockenbraunkohle hat in der Regel Eigenschaften, die eine Verpressung ausschließlich unter Einwirkung von Druck, beispielsweise in einer Formkanalstempelpresse, erlauben. Das Material hat hinreichend Bindekräfte, um dem fertigen Erzeugnis eine entsprechende Druck- und Trommelfestigkeit zu verleihen. Auch die Feuerstandsfestigkeit solcher Briketts ist in der Regel nicht beanstandenswert.

Steinkohlenbriketts werden beispielsweise üblicherweise unter Verwendung von Bindemitteln hergestellt, als Bindemittel kommt beispielsweise Bitumen in Betracht.

Bei der bindemittellosen Brikettierung kommt es allerdings entscheidend auf die Qualität der Kohle an, wenn ein druck-, abrieb- und bruchfestes Erzeugnis hergestellt werden soll, dass außerdem eine verhältnismäßig gute Feuerstandsfestigkeit aufweist. Insbesondere Feinkohle, Kohlengrus und Staub mit zu geringem Feuchtigkeitsanteil lassen sich bekanntermaßen ohne Zuhilfenahme von Bindemittel schlechter brikettieren. Das hieraus resultierende Erzeugnis hat eine geringe Bruch- und Abriebfestigkeit. Insbesondere bei Briketts, die häufig umgeschlagen werden, ist die Bruch- und Abriebfestigkeit ein entscheidendes Kriterium. Durch Abrieb- und Kantenbruch beim Umschlag von Briketts entsteht ein nicht unerheblicher Teil an Feinkohle, Kohlenruß und Staub, der aus verschiedensten Gründen nicht wünschenswert ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen völlig neuartigen Pressformling aus Braunkohle bzw. mit Braunkohle als Hauptbestandteil zu schaffen, der eine erhöhte Abrieb- und Bruchfestigkeit aufweist. Überraschenderweise hat sich in dieser Hinsicht ein Pressformling mit Braunkohle als besonders vorteilhaft erwiesen, der sich durch einen Zusatz von Fasern mit einer durchschnittlichen Länge von 1 bis 20 mm und einer Feinheit von 1 bis 100 dtex auszeichnet. Insbesondere Fasern höherer Feinheit von etwa 1 bis etwa 60 dtex erhöhen besonders die Kantenfestigkeit der Pressformlinge, wodurch eine beträchtliche Minderung von Abrieb und Bruch beim Umschlag der Pressformlinge erzielt wird.

Bevorzugt beträgt der Anteil der Fasern zwischen 0,25 bis 20 Masseprozent an dem gesamten Pressformling.

Die Braunkohle kann einen Wassergehalt von 5 bis 35 Masseprozent, vorzugsweise zwischen 15 und 25 Masseprozent aufweisen.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mischung bindemittelfrei ist. Als Bindemittel im Sinne der Erfindung ist nicht die Zugabe von Fasern zu verstehen, vielmehr werden unter Bindemittel Bestandteile der Mischung, wie beispielsweise Bitumen, Stärke, Melasse etc. verstanden.

Der Pressformling gemäß der Erfindung kann als weiteren Bestandteil auch bindungsinerte Bestandteile enthalten. Insbesondere kann dieser als weiteren Bestandteil bindungsinerte Steinkohlen aufweisen. Durch den Faserzusatz erhält das Brikett eine so ausgezeichnete Bruch- und Abriebfestigkeit, dass die Mischung mit bindungsinerten Kohlenanteilen in der Größenanordnung von etwa bis zu 40 Masseprozent ohne den Zusatz von Bindemitteln möglich ist.

Besonders Braunkohlebriketts haben einen gegenüber Steinkohlebriketts verhältnismäßig geringen Brennwert/Heizwert. Steinkohlebriketts sind jedoch ausnahmslos mit Bindemittel brikettiert und daher aufwändig in der Herstellung. Es besteht daher dann und wann das Bedürfnis, den Brennwert/Heizwert von Braunkohlebriketts durch Zugabe von beispielsweise Anthrazitkohle zu verbessern.

Darüber hinaus sind Mischbriketts, beispielsweise bestehend aus Braunkohle, organischen Reststoffen und Bindemittel, beispielsweise in Form von Melasse oder Stärke, bekannt, die den Vorzug eines kostengünstigen Einsatzes der ohnehin bei diversen Produktionsvorgängen anfallenden Reststoffe ermöglichen. Auch diese Briketts sind entweder zu teuer in der Herstellung oder in ihrer Energieausbeute nicht zufriedenstellend.

Aus der österreichischen Patentschrift Nr. 179771 ist beispielsweise ein Mischbrikett bekannt, dass aus einem zu formbaren Stücken gepressten Gemenge von Kohlengrus und Sägespänen oder ähnlichen Holzabfällen besteht. Dieses Brikett enthält bis zu 50 % Holzspäne. Um dem Brikett entsprechende Stabilität zu verleihen, wird dieses einem Druck ausgesetzt, bei dem das in der Holzsubstanz befindliche Harz austritt und als Bindemittel wirkt. Das in der zuvor genannten Druckschrift beschriebene Verfahren ist mangels einer hinreichenden Menge an brikettierfähigen Kohlen entwickelt worden.

Angesichts zunehmender Kosten für Öl und Gas stellen Briketts für den Hausbrand eine ernsthafte Alternative zu den zuvor genannten Energieträgern dar.

Insbesondere bei Mischbriketts ist neben einer unter Umständen verringerten Abriebfestigkeit auch die Feuerstandsfestigkeit problematisch.

Der Erfindung liegt daher weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen völlig neuartigen Pressformling bereitzustellen, der sich besonders kostengünstig und einfach herstellen lässt und der sich als preiswertes Substitut für die herkömmlichen Braunkohlenbriketts eignet.

Insbesondere liegt der Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, einen neuen Pressformling zu schaffen, der eine hohe Bruchfestigkeit und hohe Feuerstandsfestigkeit bei hinreichend hoher Energieausbeute und geringen Herstellungskosten bietet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Pressformling aus einer Mischung aus wenigstens zwei verschiedenen Kohlequalitäten und/oder zwei verschiedenen Kohlearten unterschiedlicher Inkohlungsstufen, wobei die Mischung getrocknete Braunkohle mit einem Wasseranteil zwischen 5 und 35 Masseprozent, vorzugsweise zwischen 15 und 25 Masseprozent umfasst und bindemittelfrei ist, mit einem Zusatz von Fasern mit einem Anteil von 0,25–20 Masseprozent an der Mischung und wobei die Fasern eine Länge von zwischen 1 und 10 mm aufweisen.

Es hat sich herausgestellt, dass ein solcher Pressformling insbesondere wegen des Zusatzes an Fasern eine besondere mechanische Festigkeit aufweist, die es erlaubt auch Kohlequalitäten, die von Haus aus weniger für die Brikettierung geeignet sind, ohne Einsatz von zusätzlichen Bindemitteln zu einem bruchfesten und feuerstandsfesten sowie wasserunlöslichen Brikett zu verpressen. Es ist für den Fachmann ohne Weiteres verständlich, dass die Erfindung auch andersartige Formkörper, wie beispielsweise Pellets aus Kollergangpressen oder dergleichen einschließt.

Bei einer Variante des Pressformlings gemäß der Erfindung sind als Hauptbestandteile Trockenbraunkohle und Pechkohle oder backende Steinkohle vorgesehen. Insbesondere die Verwendung von Gasflammkohle in Mischung mit Trockenbraunkohle hat sich als besonders günstig in Hinblick auf die Energieausbeute erwiesen. Beispielsweise kann der Pressformling aus etwa 70 Masseprozent Trockenbraunkohle und etwa 30 Masseprozent Steinkohle bestehen. Bei den vorstehend erwähnten Prozentangaben ist der Zusatz an Fasern nicht berücksichtigt.

Die Steinkohle verhält sich in Bezug auf das Auslösen von Bindekräften während des Brikettierprozesses nahezu inert. In Folge der geringen Anzahl ausgelöster Bindekräfte (Verdünnungseffekt durch inerte Steinkohle) nähme die Druck- und Trommelfestigkeit des so erhaltenen Mischbriketts im Vergleich zu einem zu 100 % aus Trockenbraunkohle bestehenden Brikett signifikant ab. Der erfindungsgemäß vorgesehene Zusatz an Fasern gleicht einen solchen Verlust an mechanischer Festigkeit mindestens aus.

Anstelle von Steinkohle kann die Mischung auch andere organische Reststoffe, beispielsweise Produktionsrückstände aus der Papier- und Zuckerindustrie enthalten.

Vorzugsweise umfasst die Mischung zwischen 5 und 40 Masseprozent Steinkohle bzw. zwischen 60 und 95 Masseprozent Braunkohle.

Als Fasern kann beispielsweise getrocknetes, ggf. zerkleinertes organisches Material vorgesehen sein. In Betracht kommen beispielsweise Stroh, Sisal, Kokos, Hanf, Heu, Textilfasern oder dergleichen. Alternativ können als Fasern Polypropylenfäden, Stahlfasern, Glasfasern oder Steinwollfasern sowie Abfallfasern jeglicher Art wie z. B. Abfälle aus der Teppichbodenkonstruktion vorgesehen sein.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren, bei dem die Mischung der vorzugsweise vorgetrockneten oder getrockneten Grundbestandteile ohne Zusatz von Bindemittel unter Anwendung von Druck verpresst wird. Die einzelnen Bestandteile der Mischung in Form von Trockenbraunkohle, Fasermaterial und gegebenenfalls Steinkohle oder anderer energetisch wirksamer Bestandteile werden in einem Mischer homogenisiert. Das Pressen der Formlinge erfolgt mit einer Formkanalstempelpresse mit Schubkurbelantrieb und Formzeugkühlung. Alternativ kann das Pressen der Formlinge in einer Walzen- oder Matrizenpresse erfolgen.

Ein Brikett gemäß der Erfindung kann beispielsweise überwiegend aus Trockenbraunkohle mit einem Wassergehalt von etwa 20 Masseprozent und einem Zusatz an Polypropylenfasern mit einer Feinheit von etwa 2 bis 3 dtex bestehen, wobei die Fasern eine durchschnittliche Länge von ≤ 5 mm aufweisen. Die Fasern können beispielsweise trocken mit der Braunkohle vermischt worden sein. Es ist jedoch auch möglich, die Fasern vor Vermischung mit der Braunkohle in Wasser zu dispergieren.
Ein solches Brikett zeichnet sich insbesondere durch hohe Kantenfestigkeit aus, was auf die verhältnismäßig feinen, in der Kohlenmatrix verteilt angeordneten Fasern zurückzuführen ist.
Ein Brikett gemäß der Erfindung, welches sowohl hinsichtlich der Kantenfestigkeit als auch hinsichtlich der Feuerstandsfestigkeit optimiert ist, kann beispielsweise einen Anteil von etwa 70 Masseprozent Trockenbraunkohle mit einem Restwassergehalt von etwa 20 Masseprozent, 28,5 Masseprozent backende Steinkohle in Form von Flammkohle oder Gasflammkohle sowie etwa 1,5 Masseprozent an Fasern enthalten. Der Faseranteil lässt sich je nach Festigkeitsanforderung und je nach Heizwert der Faser einstellen, die Länge der Fasern sollte ≤ 5 mm betragen.
Versuche mit der Erfindung haben gezeigt, dass die erfindungsgemäß zur Brikettierung bzw. Verpressung vorgeschlagenen Mischungen es ermöglichen, die bekannten Strangpressen mit einer höheren Geschwindigkeit ohne Festigkeitsverlust des Erzeugnisses zu betreiben, was mit einer Produktionssteigerung und Kostensenkung einhergeht.

Claims

Pressformling mit Braunkohle, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Fasern mit einer durchschnittlichen Länge von 1 bis 20 mm und einer Feinheit von 1 bis 100 dtex.
Pressformling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Braunkohle einen Wassergehalt von zwischen 5 bis 35 Masseprozent, vorzugsweise zwischen 15 bis 25 Masseprozent aufweist.
Pressformling nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fasern zwischen 0,25 bis 20 Masseprozent beträgt.
Pressformling nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung bindemittelfrei ist.
Pressformling nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als weiteren Bestandteil bindungsinerte Bestandteile enthält.
Pressformling nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Bestandteil bindungsinerte Steinkohlen vorgesehen sind.
Pressformling aus einer Mischung aus wenigstens zwei verschiedenen Kohlequalitäten und/oder zwei verschiedenen Kohlearten unterschiedlicher Inkohlungsstufen, wobei die Mischung getrocknete Braunkohle mit einem Wasseranteil zwischen 5 und 35 Masseprozent, vorzugsweise zwischen 15 und 25 Masseprozent umfasst und bindemittelfrei ist, mit einem Zusatz von Fasern mit einem Anteil von 0,25 bis 20 Masseprozent an der Mischung und wobei die Fasern eine Länge von zwischen 1 bis 10 mm aufweisen.
Pressformling nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Hauptbestandteile der Mischung Trockenbraunkohle und Steinkohle vorgesehen sind.
Pressformling nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung Steinkohle in Form von Gasflammkohle oder Flammkohle umfasst.
Pressformling nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung zwischen 5 bis 40 Masseprozent Steinkohle umfasst.
Pressformling nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasern getrocknetes und ggf. zerkleinertes organisches Material vorgesehen sind.
Pressformling nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasern Polypropylenfäden, Stahlfasern, Glasfasern, Steinwollefasern oder Abfallfasern jeglicher Art wie z. B. Abfallfasern aus der Teppichbodenproduktion vorgesehen sind.
Pellet mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12.
Pressformling aus einer Mischung aus Braunkohle und organischen brennbaren Reststoffen, beispielsweise in Form von Zellstoffabfällen aus der Papierherstellung, wobei die Mischung getrocknete Braunkohle mit einem Wasseranteil zwischen 5 und 35 Masseprozent, vorzugsweise zwischen 15 und 25 Masseprozent, umfasst, mit einem Zusatz oder Anteil von Fasern mit einem Anteil von 0,25 bis 20 Masseprozent an der Mischung, und wobei die Fasern eine Länge von 1 bis 10 mm aufweisen.
Pressformling nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dieser kein zusätzliches Bindemittel enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Pressformlings nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder 14 oder 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung der vorzugsweise vorgetrockneten oder getrockneten Grundbestandteile ohne Zusatz von Bindemittel unter Anwendung von Druck verpresst wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpressung mittels einer Formkanalpresse oder Walzenpresse erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung in einer Matrizenpresse erfolgt.