DE1571679C3 - Verfahren und Vorrichtung zur gemeinsamen Erzeugung von Koksstaub und Koksgrieß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Hauptanspruches umrissenen Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Es sind Verfahren bekannt (deutsche Auslege-Schriften 1 106 289 und 1 105 843), bei denen während der pneumatischen Förderung in Entgasungsschächten aus Kohlenstaub Koksstaub erzeugt wird, wobei die Entgasungswäfme durch Teilverbrennung eines Teiles des Entgasungsgases gedeckt und der Kohlenstaub in einem Strahl von unten nach oben oder umgekehrt eingeblasen wird.

Es ist auch ein Verfahren bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 092 437), bei dem die Entgasung des Brennstoffstaubes während der Förderung durch ein

«ο Rohrbündel erfolgt und wobei die zur Entgasung erforde'rliche Wärmemenge durch eine Außenbeheizung zugeführt wird.

Bei diesem Verfahren wird der zu entgasende Brennstoff im Gleichstrom mit dem Fördergas durch die Entgasungseinrichtung gefördert, das gröbste Korn des Staubes hat einen Durchmesser von weniger als 0,5 mm, im allgemeinen weniger als 0,3 mm. Setzt man bei diesen Verfahren Brennstoffgrößen von 0 bis 3 mm, also Staub und Grieß ein, so wird durch die Wandstöße und die Stöße untereinander bei der schnellen Förderung durch die Rohre oder Schächte der Grobanteil über Gebühr zerkleinert. Da ferner die erforderliche Entgasungszeit für die groben Teile sehr viel größer ist als für die feinen, die Förderung im Gleichstrom diese stark unterschiedlichen Entgasungszeiteri bei gegebener Rohrlänge aber nicht ermöglicht, stimmt der Restgehalt an flüchtigen Bestandteilen des Koksgrießes nicht mit dem des feinen Staubes überein, es sei denn, man hat die Länge der Entgasungsanlage nach dem gröbsten Korn ausgelegt, was aber dann einen unnötig langen Entgasungs- und Förderweg des Feinanteils zur Folge hat. Dadurch werden solche Anlagen unwirtschaftlich.

Bekannt ist auch, die Entgasungsanlage in mehrere Abschnitte zu unterteilen und zwischen diesen Anlageteilen jeweils eine Abscheideanlage einzubauen, in der jeweils die feineren Teile abgeschieden und nur

noch die gröberen Teile durch den folgenden Abschnitt der Entgasungsanlage gefördert werden. Es wird zwar dadurch ein einigermaßen gleichmäßiger Entgasungsgrad der einzelnen Korngrößen erreicht, eine mit der Länge der Anlage zunehmende Kornzerkleinerung kann jedoch nicht verhindert werden. Die große Länge der Anlage verschlechtert außerdem die Wirtschaftlichkeit des Prozesses.

Gemäß dem britischen Patent 286 404 sind zwei zylindrische Schächte ineinandergestellt, wobei der von unten nach oben durch eine Düse in einen inneren Schacht eingeblasene Brennstoff am oberen Austritt des Innenschachtes umkehrt und in dem von den beiden Schächten gebildete Ringspalt im Gleichstrom mit dem Fördergas wieder nach unten fällt. Da der gesamte eingesetzte Brennstoff umkehrt, sind praktisch alle Teile der nahezu gleichen Behandlungszeit ausgesetzt.

Es ist auch ein Entgasungsverfahren bekannt, bei dem man den Brennstoff dem Heizgasstrom nur entgegenfallen läßt. Die Aufenthaltszeit der groben Körner ist dabei wegen ihrer größeren Fallgeschwin-) digkeit kleiner als die der feinen, der Entgasungsgrad folglich sehr unterschiedlich.

In der deutschen Auslegeschrift 1 132 544 sind mehrere Wirbelschichten übereinander angeordnet. Die Wärmezufuhr zur Entgasung des Brennstoffes erfolgt durch die Verbrennung eines Teiles des festen Brennstoffes, was wegen der damit verbundenen Erhöhung des Aschengehaltes im Koks nicht erwünscht ist. Es ist bekannt, daß in Wirbelschichten ein in seiner Größe nahezu gleichmäßiges Korn benutzt werden muß, um das zu schnelle Austragen eines Teiles der Körner durch das Heiz- oder Reaktionsgas zu verhindern.

Weiterhin ist ein Verfahren zum Entgasen kleinkörniger Brennstoffe, insbesondere Stein- und Braunkohle, im freien Fall durch einen Entgasungsraum bei unmittelbarer Wärmeübertragung von heißen Gasen auf den Brennstoff bekannt, bei dem in den Entgasungsraum von oben und von unten je ein Strom heißer Gase eingeführt und beide Gasströme an ihrer Berührungsstelle aus dem Entgasungsraum ) abgezogen werden, wobei die von unten strömenden Gase in einer Menge und mit einer Geschwindigkeit eingeführt werden, um ein Absinken der feinen Körner des zu entgasenden Brennstoffes unterhalb einer festgelegten Trennkorngröße in den von unten eingeführten Gasstrom zu verhindern und diese mit den Gasströmen aus dem Entgasungsraum abzuziehen.

Bei diesem Verfahren werden in dem Entgasungsofen zwei entgegengesetzte Gasströme benötigt, deren Geschwindigkeit und Temperatur genau aufeinander abgestimmt werden müssen und die schwer einzustellen sind.

Um auf die Technik der Kohlestaubentgasung näher einzugehen, sei darauf verwiesen, daß bei Größen der Kohlekörner von 50 bis 200 μ Durchmesser der Schwebezustand bei einer Gasgeschwindigkeit von 1 bis 2 m/sec erreicht wird und daß Kohlekörner bis zu 200 μ bei den üblichen Verkokungstemperaturen von 1000 bis 1200° C etwa eine Entgasungszeit von 3 see benötigen. Bei Verdoppelung des Durchmessers wächst die Entgasungszeit auf das 3- bis 5fache an. Körner von 500 bis 1000 μ Durchmesser benötigen eine Entgasungszeit von etwa 30 see.

Diese Verhältnisse bedingen, daß zur völligen Entgasung des heterogenen Kohlestaubgemisches mit einer Korngröße von 3000 bis 100 μ Durchmesser nach dem zuletzt genannten Verfahren ein unverhältnismäßig langer Schacht mit großem Durchmesser benötigt wird, damit auch die ganz groben Körner völlig entgast werden. Dadurch wird die Anlage erheblich verteuert und aufwendig. Dazu kommt, daß die gröbsten Anteile des Kolestaubes für gewöhnlich mengenmäßig nur geringfügig sind. Wegen dieser mengenmäßig minimalen Anteile ist die aufwendige Ausgestaltung der Anlage notwendig, denn in der Schüttung in ihrem Bodenteil findet keine Nachentgasung statt.

Aufgabe der Erfindung ist es, in einem gemeinsamen Entgasungsschacht und mit nur einem Strom von heißen Gasen für alle Korngrößen von z. B. 0 bis 3 mm einen nahezu gleichmäßigen Entgasungsgrad ohne eine übermäßige Zerkleinerung der gröberen Anteile auf dem Entgasungswege zu erreichen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst.

Die Zufuhr der zur Entgasung erforderlichen Wärmemenge erfolgt durch Teilverbrennung eines Teiles des aus dem Entgasungsschacht austretenden Gases in Höhe der Einblasedüsen und am Fuße des Schachtes in die Schüttung der angesammelten Grießteile.

Die Umkehr der gröberen Teile, z.B. größer als 0,5 mm, wird dadurch erreicht, daß an der Umkehrstelle in Höhe der Strahlauflösung die Geschwindigkeit des Heizgases, bezogen auf die axiale Strömung so eingestellt wird, daß die Fördergeschwindigkeit der Staubwolke der Körner von 0,5 mm Durchmesser etwas kleiner als ihre Schwebegeschwindigkeit ist. Da die Eintrittsgeschwindigkeit des Heizgases in den Eintrittsstutzen in Höhe der Düsen wenigstens viermal so groß, die Eintrittsgeschwindigkeit aus der Düse etwa doppelt so hoch ist wie die Gasgeschwindigkeit im oberen Schachtteil, entsteht zwischen dem tangential eintretenden Heizgas und dem Brennstoffstrahl ein gewisses Unterdruckgebiet, das die Umkehr und das Absinken der gröberen Kornanteile begünstigt.

Die erforderliche Aufenthaltszeit des feinen Gutanteils, der durch den oberen Schachtabschnitt im Gleichstrom mit dem Heizgas gefördert wird, und des gröberen Gutanteils, der entgegen dem Heizgasstrom nach unten absinkt und in einer aufgewirbelten Schüttung weiter entgast wird, richtet sich nach den Anforderungen, die an den Koksstaub und den Koksgrieß bei der weiteren Verwendung gestellt werden. Wird z. B. der Staub als Magerungsmittel in Kokereien verwendet, so sollte er weniger als 3 °/o, noch besser weniger als 1 °/o flüchtige Bestandteile besitzen oder, falls die Austreibung der Teerbestandteile genügt, etwa 12 bis 16%. Wird Grieß als Sinterbrennstoff benötigt, genügt eine Entgasung auf 12 bis 16 °/o. Bei diesen Forderungen beträgt die erforderliche Aufenthaltszeit in der Entgasungsanlage für den Staub bei z.B. 1000⁰C Entgasungstemperatur weniger als 5 see, für den Koksgrieß wenigstens 10 see. Die Heizgasströmungsgeschwindigkeit und damit auch die Aufenthaltszeit der Feststoffe kann nicht nur durch die Heizgasmenge, sondern auch durch die Wahl des Querschnitts der einzelnen Entgasungsschachtabschnitte beeinflußt werden, z.B. kann der kreisförmige, rechteckige oder in sonstiger Form gestaltete Querschnitt sowohl im Staubentgasungs- als auch im Grießentgasungsteil des Schachtes kontinu-

ierlich oder absatzweise mit der Höhe zu- oder abnehmen. Selbstverständlich können auch niedrige Entgasungstemperaturen bei entsprechend längerer Aufenthaltszeit oder auch im Staub- und Grießteil der Entgasungsanlage unterschiedliche Temperaturen angewandt werden.

Zur Ausnutzung von bei dem Prozeß überschüssig entwickelter Wärme empfiehlt es sich, Maßnahmen nach den Ansprüchen 2 und 3 einzuführen.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Vorrichtung wird zweckmäßig nach Anspruch 4 ausgebildet.

Zum Zwecke des Wärmeaustausches, der Kühlung des Koksstaubes und des Koksgrießes dienen die Anordnungen nach den Ansprüchen 5 bis 9.

Die schematischen Figuren sind als Beispiele anzusehen, sie erleichtern das Verständnis der Erfindung.

F i g. 1 zeigt die Gesamtanlage;

F i g. 2 und 3 sind Beispiele für die Koksstaubkühlung, und

F i g. 4 ist ein weiteres Beispiel für die Koksgrießkühlung.

In den Entgasungsschacht 1 wird durch eine Leitung 2 ein Brennstoff-Gas-Gemisch zur Düse 3 gefördert und in einem Strahl 4 in der Achse des Entgasungsschachtes 1 senkrecht nach oben in den Teil 1 a eingeblasen. In der Höhe der Düsenmündung tritt tangential durch Schlitze 5 in der Schachtwand das durch Teilverbrennung auf mindestens 1200⁰C vorgewärmte Heizgas ein. Der Brennstoffanteil unter einer bestimmten Korngröße, z. B. 1 mm, wird durch den Gasstrom nach oben durch den Teil 1 α des Entgasungsschachtes 1 getragen, wobei er entgast wird. Das Staub-Gas-Gemisch gelangt und den Wärmetauscher 34 über die Leitung 6 zu dem Koks-Staub-Abscheider 7, von wo aus der heiße Koksstaub in die Bunkeranlage 8 abgeschieden wird, aus der er heiß oder mit einer durch indirekten Wärmeentzug dem neuen Verwendungszweck angepaßten Temperatur bei 9 abgezogen wird. Im unteren Teil 1 b des Entgasungsschachtes 1 wird zur Zuführung der Wärme für die Entgasung des Brennstoffgrießes eine weitere, durch Teilverbrennung auf über 1200⁰C aufgeheizte Gasmenge tangential durch Schlitze 10 in der 'Schachtwand oder radial durch Düsen eingeführt. Durch dieses Heizgas wird die bis über die Gaszugabestelle reichende Grieß-Schüttung 11 aufgewirbelt bzw. aufgelockert. Das Gas strömt durch den Schacht 1 nach oben und über die Leitung 6 zum Koksstaub-Abscheider 7, während der aus dem Brennstoffstrahl 4 nach unten umkehrende Grobanteil des Brennstoffes diesem Gasstrom entgegenfällt.

Der untere konische Austritts abschluß 12 des Entgasungsschachtteiles 1 b wird mit seinem Rohransatz

12 α so weit in die direkt darunter befindliche Kühlzone 13 und in die darin befindliche Schüttung 14 eingeführt, daß ein nahezu gasdichter Abschluß nach oben zum Entgasungsschacht 1 erreicht wird. Der abgekühlte Koksgrieß wird bei 15 abgezogen. Die Kühlung des Grießes erfolgt durch einen Teilgasstrom, der nach dem Koksstaub-Abscheider 7 aus der Leitung 16 durch ein Gebläse 19 abgesaugt und über die Leitung 17 und den Wärmetauscher 18 zu den Einblasestellen 20 geführt wird. Das abgekühlte Gas nimmt die Wärme aus dem Koksgrieß auf und verläßt die Kühlzone 13 durch einen Auslaß 21 und gelangt über die Leitung 22 zu den Eingangsstellen 10 und 5 des Teiles 1 α des Schachtes 1. Das Überschußgas verläßt die Entgasungsanlage über die Leitung 16 und wird weiteren Verwendungszwecken zugeführt.

In F i g. 2 ist eine der Möglichkeiten zur Abkühlung des heißen Koksstaubes dargestellt, falls der heiße Koksstaub, z.B. mit 1000° C, nicht direkt seinem Verwendungszweck zugeführt werden kann. Der aus dem Koksstaub-Abscheider 7 nach unten austretende heiße Koksstaub wird in eine Leitung 23 eingeführt, durch die über die Leitung 24 ein aus der Hauptleitung 16 über den Wärmetauscher 25 von einem Gebläse 26 abgesaugter Teilstrom des Entgasungsgases strömt. Das Gas-Koks-Gemisch tauscht die Wärme in einem als Wärmetauscher fungierenden Schacht oder einer ebenso fungierenden Rohrstrecke 27 aus, wodurch der Koksstaub abgekühlt wird. In einem Abscheider 28 werden Gas und Staub voneinander getrennt, der Staub in einen Bunker 29 abgeschieden und bei 30 abgezogen. Das Gas gelangt über eine Leitung 31 zu seiner weiteren Verwendung z. B. zu der Düse 3 oder den Zugabestellen 5 und 10 oder auch zu den Eintritten 20 in die Grießkühlzone.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für den Fall, daß die Abkühlung des aus dem Koksstaub-Abscheider 7 kommenden heißen Koksstaubes im Bunker 8 durch eingebaute Heizflächen, Platten oder Rohre 32 erfolgt.

F i g. 4 gibt ein weiteres Beispiel für die Kühlung des heißen Koksgrießes an, bei dem der Kühlschacht

13 α neben dem Entgasungsschacht 1 b angeordnet ist. Der heiße Koksgrieß der Schüttung 11 α rutscht über die Verbindungsleitung 33 in die Kühlzone 13a, die, wie in Fig. 1, von unten nach oben vom Kühlgas durchströmt wird. Die Abdichtung zu dem Entgasungsschachtteil 1 b bildet die Verbindungsleitung 33, an deren Stelle auch bei passender Anordnung Blasförderleitungen, Trogförderanlagen usw., treten können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur gemeinsamen Erzeugung von Koksstaub und Koksgrieß aus Feinkohle unter Anwendung pneumatischer Förderung für den Staubanteil und einer aufgewirbelten Schüttung für den Grießanteil und Teilverbrennung von Entgasungsgasen der Feinkohle, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinkohle in einen Heizgasstrahl von 1000⁰C und mehr und von solcher Geschwindigkeit gebracht wird, daß die Kornanteile mit einem Durchmesser bis zu 0,5 mm von ihm getragen, in ihm entgast und mit ihm fortgeführt und gekühlt werden, während Kornanteile mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 mm von dem Gasstrahl hochgerissen werden und nach seiner Auflösung absinken, dabei zum Teil entgast werden und eine Schüttung bilden, die von heißem Gas durchgewirbelt wird, wobei die Entgasung zu Ende geführt und wonach die entgasten gröberen Anteile gekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Koksstaub nach seiner Trennung vom Heizgas einem vom Hauptgasstrom nach der Staubabscheidung abgezweigten und in einem Wärmetauscher abgekühlten Teilgasstrom oder auch einem kalten Fremdgas zur direkten Wärmeübertragung der fühlbaren Koksstaubwärme auf das Gas zugegeben und nach einer für den Wärmeaustausch genügend langen Strecke wieder von diesem Gas getrennt wird, das aufgeheizte Gas ganz "oder teilweise nach einer Teilverbrennung den Heizgaseintritten des Entgasungsschachtes zugeführt und/oder als Vorwärme- oder Transportmittel für den einzublasenden oder einzuspritzenden Brennstoff benutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fühlbare Wärme der Teilgasströme für die Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Entgasungsschacht (1) mit einem über der Höhe gleichbleibenden oder auch an die Gas- bzw. Schwebegeschwindigkeit des Kornes angepaßten Querschnitt der Schachtteil (1 a) für die Entgasung der Feinkohle kürzer ist als der Schachtteil (1 b) für die Entgasung der Grobteile.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen -Teilstück (1 a) des Entgasungsschachtes (1) oder zwischen dem entgasungsschacht (1) und der Abscheideanlage (7)" zur Abkühlung von Koksstaub und Gas ein Wärmeaustauscher eingebaut bzw. eingehängt ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung des Koksstaubes nach der Abscheideanlage (7) bei direkter Wärmeübertragung eine der Austauschzeit entsprechend lange Rohrstrecke (27), vorzugsweise ein senkrecht stehender Schacht mit nachfolgender Abscheideanlage (28) erstellt ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bunker (8) für den abgeschiedenen heißen Koksstaub durch Einbau von Austauschflächen oder Rohren (32) als Wärmeaustauscher ausgebildet ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlzone (13) des Koksgrießes nach unten eine direkte Fortsetzung des Entgasungsschachtes (1) bildet, wobei der Grießzulauf in die Kühlzone gleichzeitig als Gasabschluß (12) ausgebildet ist, und wobei der Austritt aus . der Entgasungsanlage allmählich auf einen kleinen Querschnitt in der Achse oder seitlich angeordnet übergeht und durch ein Rohrstück (12 a) gleichbleibenden oder sich schwach vergrößernden Querschnitts verlängert ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung für den heißen Koksgrieß ein Schachtkühler dient, der neben der Entgasungsanlage aufgestellt ist.