DE3425697A1

DE3425697A1 - Verfahren zur herstellung von presskohle und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE3425697A1
Application number: DE19843425697
Authority: DE
Inventors: Werner 4354 Datteln Müller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-12
Filing date: 1984-07-12
Publication date: 1986-01-23

Description

Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Preßkohle aus Braunkohle und Steinkohle, bei dem Bestandteile beider Kohlearten gemischt, erhitzt und zu Preßlingen gepreßt und sodann abgekühlt werden sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei einem durch offenkundige Vorbenutzung bekannten Verfahren dieser Art wird ein Gemisch aus Braunkohle und Steinkohle über eine Brikettierschnecke einem mit gleichmäßigen Mulden am Umfang versehenen Walzenpaar zugeführt, von denen eine jede Walze mit entgegengesetzter Drehrichtung sowie synchroner Drehzahl versehen ist, und zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Mulden jeweils ein Brikett geformt wird. Ein solches Brikett würde jedoch seine Form nicht wahren können, sondern wie ein mehliges Konglomerat zerbröseln. Aus diesem Grunde muß dem Gemisch von Braunkohle und Steinkohle vor dem Eintritt in die Dosierschnecke als Bindemittel eine ca. 7 %-ige Gewichtsmenge an Hartpech zugesetzt sowie das gesamte Gemisch auf ca. 1800 C bis 2000 C erhitzt werden. Diese Erhitzung erfordert erhebliche Energiemengen und verteuert somit die Herstellung dieser Briketts, wohingegen das Hartpech flüchtige sowie Geruchsbelästigungen auslösende Bestandteile an Schwefel, Benzol usw. aufweist, die darüber hinaus den Gehalt an Schwefel im Abgas beträchtlich erhöhen.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches zur Brikettierung kein Bindemittel erfordert, Geruchsbelästigungen vermeidet sowie bei sehr niedrigem, weit unter den Emissionsvorschriften liegendem Schwefelgehalt eine Erhitzung des Gemisches vor dem Preßvorgang entbehrlich werden läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem eingangs genannten Oberbegriff dadurch gelöst, daß der Braunkohle durch Vorpressen Feuchtigkeit entzogen, erst hiernach mit der Steinkohle gemischt und sodann dieses Gemisch ohne Bindemittel mit hohem Druck durch eine Pelettmatrize gepreßt wird, wodurch die austretenden Peletts durch Reibungskräfte erhitzt, teilweise entfeuchtet und anschließend abgekühlt werden.
Durch das Vorpressen der Braunkohle, welches man auch als "Auswringen" der Braunkohle bezeichnen könnte, wird deren Feuchtigkeitsgehalt auf ca.
24 Gewichtsprozente gemindert. Sodann wird dieses Gemisch ohne Bindemittel mit hohem Druck von ca.
600 bar bis 800 bar durch eine Pelettmatrize hindurchgepreßt, wodurch infolge der Reibungskräfte diese Peletts auf ca. 800 C bis 900 C erhitzt werden. Dadurch erfolgt eine teilweise Entfeuchtung des Gemisches um ca. 3 bis 5 Gewichtsprozente. Die bis dato übliche Erhitzung durch Zuführung von erheblichen Energiemengen ist nicht mehr erforderlich. Anschließend werden die Peletts abgekühlt. Dieses Verfahren hat in einem Versuch überraschend Peletts ergeben, die sich nicht nur durch eine relativ hohe Festigkeit auszeichnen, sondern die bei einem unteren Heizwert von ca.
5000 kcal/kg bei ihrer Vergasung im Rauchgas nur noch einen Schwefelgehalt von 0,03 % aufweisen.
Letzteres gilt insbesondere für den Fall, daß dem Gemisch von Braunkohle und Steinkohle ein den Schwefelgehalt neutralisierender Stoff, z.B. Kalk, mit 2 bis 5 Gewichtsprozenten zugesetzt wird.
Grundsätzlich kann Steinkohle in einem Toleranzbereich von 50 bis 75 Gewichtsprozenten und Braunkohle in einem Toleranzbereich von 25 bis 50 Gewichtsprozenten miteinander gemischt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Gemisch von 50 Gewichtsprozenten Steinkohle mit 50 Gewichtsprozenten Braunkohle herausgestellt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Braunkohle durch das Vorpressen von einer ursprünglichen Korngröße von 0 bis zu ca.
20 mm auf eine Korngröße von 0 bis ca. 2 mm gemindert. Ferner wird die Steinkohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 7 bis 8 Gewichtsprozenten mit der vorgepreßten Braunkohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 24 Gewichtsprozenten gemischt und der Feuchtigkeitsgehalt des Gemisches durch die Erhitzung infolge von Reibungswärme in der Pelettmatrize um ca. 3 bis 5 Gewichtsprozente auf ca. 16 bis 20 Gewichtsprozente entfeuchtet.
Hierzu trägt auch bei, daß die Preßlinge durch erzwungene Konvektion von Luft gekühlt und dadurch gleichzeitig entfeuchtet werden.
Zur Durchführung des aufgrund offenkundiger Vorbenutzung bekanntgewordenen Verfahrens waren ein Mischer, eine Preßeinrichtung mit Brikettierschnecke und eine Kühleinrichtung erforderlich.
Bei dieser Vorrichtung ist die Größe der Formmulden für die einzelnen Briketts durch den Walzendurchmesser, durch die Walzendrehzahl, die Förder-und Verdichtungsleistung der Brikettierschnecke sowie durch die Brikettiereigenschaften des Aufgabe materials begrenzt. Bei kontinuierlich ablaufendem Verdichtungsvorgang ist eine ausreichende Füllung der Brikettformen Voraussetzung, um unter Druck die Bindeeigenschaften des Aufgabematerials, in dem sich auch ein etwa 7 %-iger Anteil an Hartpech befindet, wirksam werden zu lassen. Außerdem ist eine ausreichende Verweilzeit des Materials zwischen den Walzen notwendig, da Fließvorgänge, das Auspressen von Luft und das Ausrichten der Partikel zur dichtesten Packung die Walzenumfangsgeschwindigkeit in ihrer Drehzahl stark einschränken.
Gleiches gilt auch für die Herstellung von Granulatformen, wenn hohle Zahnräder mit Düsenbohrungen im Zahngrund eingesetzt werden. In diesem Fall wird das Aufgabematerial von den verzahnten Walzen eingezogen und durch die Düsenbohrungen gepreßt. Im Radinneren angebrachte Abstreifmesser schneiden die austretenden Peletts sofort ab. Die neben der Formung erzielbare Verdichtung wird jedoch durch das Verhältnis von Düsendurchmesser zu Düsenlänge bestimmt. Der hierbei aufbringbare Preßdruck ist jedoch sehr begrenzt, so daß derartig herausgepreßte Peletts entweder zum Zerbröseln, jedoch in jedem Fall eine geringe Druck-und Abriebfestigkeit aufweisen.
Von diesen Vorrichtungen zum Stand der Technik ausgehend wird die Aufgabenstellung vorrichtungsmäßig dadurch gelöst, daß die Braunkohle in einem Glattwalzenbrecher auf eine Korngröße von 0 bis ca.
2 mm zerkleinert und dabei auf einen Feuchtigkeitsgehalt bis zu ca. 24 % entfeuchtet ist, hiernach mit Steinkohle in einem Durchlaufmischer gemischt ist, an dessen Ausgang eine Dosiertrogschnecke und an deren Ausgang eine Pelettmaschine angeordnet ist, von der die ausgepreßten Peletts zu der Kühlen richtung transportierbar sind.
Dabei enthält die Pelettmaschine entweder eine zylinderförmige Pelettmatize, an deren Innenwand die Kollerräder laufen oder die Pelettmaschine weist eine scheibenförmige Pelettmatrize auf, auf der radial angestellte Kollerräder umlaufen und das Gemisch durch die Preßkanäle pressen.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jede Pelettmatrize mit sich in Preßrichtung verengenden Preßkanälen versehen, wobei das Durchmesserverhältnis eines jeden Preßkanals an seinem Eintritt zu seinem Austritt ca.
1,1 : 1 ist. Durch diese Vorrichtungsmaßnahme wird das Gemisch mit einem Druck von ca. 600 bar bis 800 bar durch die einzelnen Preßkanäle der Pelettmatrize hindurchgepreßt. Ein derartiger Durchpreßdruck, der bei einer üblichen Pelettmaschine allenfalls 80 bar bis 150 bar beträgt, wäre andernfalls gar nicht erst erzielbar. Durch diesen hohen Druck wiederum entsteht auch eine entsprechende Reibungswärme, die zu einer Erhitzung der Peletts auf ca. 800 C bis 90° C führt.
Die Verengung der einzelnen Preßkanäle kann sowohl durch einen durchgehenden Konus vom Eintritt bis zum Austritt gebildet werden als auch sich aus einem Kegelstumpf am Eintritt und einem sich daran anschließenden zylindrischen oder einem weiteren Kegelstumpf mit zum ersteren unterschiedlicher Konizität gebildet werden.
Vorteilhaft werden die heißen Peletts nach ihrem Austritt von einem Messer abgeschnitten oder reißen unter ihrer Schwerkraft an einem Ende ab und fallen sodann auf die Kühleinrichtung. Diese Kühleinrichtung kann für die warmen bzw. heißen Peletts aus einem Bandkühler oder aus einem Kaskadenkühler bestehen, durch die im Gleich- oder Gegenstrom über ein Gebläse Kühlluft durchgedrückt oder hindurchgesaugt wird.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens ist in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen: Fig. 1 eine Gesamtansicht der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II/II von Fig. 1 und Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III/III von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
Die gesamte Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem Glattwalzenbrecher 2, einem Durchlaufmischer 3, einer Dosiertrogschnecke 4 und einer Pelettmaschine 5, die in Durchlaufrichtung des Mischgutes hintereinander angeordnet sind.
Dabei wird die Braunkohle über ein Förderband 6 in den Einfülltrichter 7 geleitet und zwischen den Walzen 2', 2" des Glattwalzenbrechers buchstäblich ausgewrungen. Dadurch wird der Feuchtigkeitsgehalt der Braunkohle von vormals 45 Gewichtsprozenten auf ca. 24 Gewichtsprozenten gemindert und die ursprüngliche Korngröße von 0 bis zu 20 mm auf eine Korngröße von 0 bis ca. 2 mm verkleinert.
Über die Transportbänder 8, 9 wird Steinkohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 7 % bis 14 % und einer Korngröße bis zu 20 mm herangeführt und gelangt über den Trichter 10 gemeinsam mit der teilweise entfeuchteten Braunkohle in den Durchlaufmischer 3.
In der Nähe des Austritts 10' des Trichters 10 befinden sich im Durchlaufmischer 3 ca. drei um je 120° zueinander versetzte Zertrümmerer 11, welche einerseits die noch groben Bestandteile, insbesondere der Steinkohle, zertrümmern und andererseits in Verbindung mit dem Rührwerk 3' des Durchlaufmischers 3 eine intensive Vermischung der Braunkohlebestandteile mit den Steinkohlebestandteilen bewirken. Am Austritt 3" des Durchlaufmischers 3 befindet sich der Einfülltrichter 4' der Dosiertrogschnecke 4. Die Dosiertrogschnecke 4 fördert in Richtung des Pfeiles 12 das Gemisch unter einer Vorverdichtung in die Pelettmaschine 5. Die Pelettmaschine 5 ist im vorliegenden Fall mit einer zylinderförmigen Pelettmatrize 13 mit einer Vielzahl von durchgehenden Preßkanälen 14 versehen.
Gemäß Fig. 2 befinden sich im Innenraum der zylinderförmigen Pelettmatrize 13 auf einer Welle 15 sternförmig um je 120° zueinander versetzte Arme 16, an derem freien Ende je ein Kollerrad 17 angeordnet ist. Die Kollerräder 17 bilden gemeinsam mit den Kollerarmen 16 und der Welle 15 den Kollerkopf 18.
Die Kollerarme 16 können über je eine eigene Verstelleinrichtung 19 verstellt werden. Dadurch können die Kollerräder 17 mit größerem oder geringerem Anstelldruck gegen die Innenwandung 13' der zylinderförmigen Pelettmatrize 13 angestellt werden.
Bei der bislang üblichen rein zylinderförmigen Gestaltung der Preßkanäle 14 wären mit einem derartigen Kollerkopf 18 allenfalls Peletts unter einem Druck von 80 bar bis 150 bar herstellbar. Dieser Druck würde nicht ausreichen, um eine hinreichend feste Konsistenz der Peletts bezüglich ihrer Druck-, Schlag- und Abriebfestigkeit zu erzielen.
Aus diesem Grunde ist gemäß Fig. 3 die Querschnittsform der Preßkanäle 14 konisch gestaltet.
In der Darstellung besteht die Konizität der Preßkanäle 14 im wesentlichen aus einem kegelstumpfförmigen Teil 20 am Eintritt 14' des Preßkanals 14 und aus einem zylindrischen Teil 21 in Richtung auf den Austritt 14" des Preßkanals 14. Es ist jedoch auch möglich, den zylindrischen Teil 21 gleichfalls konisch zu gestalten, wobei das Ende mit dem geringeren Austrittsdurchmesser am Austritt 14" liegt.
Durch diese Verengung erhöht sich der Durchpreßdruck im Preßkanal 14 auf das Mischgut auf ca.
600 bar bis 800 bar, wodurch die Peletts in der Nähe des Austritts 14" auf eine Temperatur von ca. 800C bis 900 C erhitzt werden.
Die so erhitzten Peletts fallen dann gemäß Fig. 1 in einen Trichter 22 oder werden von einem nicht dargestellten Messer in der Nähe des Austritts 14" des Preßkanals 14 abgeschnitten. Von dem Trichter 22 gelangen die heißen Peletts auf ein Transportband 23 und von dort in Richtung auf einen nicht dargestellten Band- oder Kaskadenkühler.
Wie insbesondere auch die Pfeile 24 im Walzenbrecher>2, 25 im Trichter 10, 26 im Trichter 4', 27 im Auffangtrichter 22 und 28 am Ende des Transportbandes 23 ausweisen, erfolgt der Übergang des zu bearbeitenden Mischgutes von einer Teilvorrichtung auf die andere innerhalb der Gesamtvorrichtung 1 im wesentlichen unter Schwerkraft, woraus sich die Untereinanderordnung von Walzenbrecher 2, Durchlaufmischer 3, Dosierschnecke 4 und Band- bzw. Kaskadenkühler in energiesparender Weise sinnvoll erklärt.
Der besondere Vorzug des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung beruht darin, daß die daraus resultierende Preßkohle kein Bindemittel und auch keine von außen zwangsweise herangeführte Erhitzung benötigt und einen äußerst geringen Schwefelanteil aufweist. Dieser Schwefelanteil kann noch dadurch gemindert werden, daß beispielsweise über das Transportband 9 die Steinkohle und über das Transportband 8 kontinuierlich auch ein den Schwefelanteil in dem Gemisch Braunkohle/Steinkohle neutralisierender bzw. kompensierender Stoff, z.B. Kalk, mit zwei bis fünf Gewichtsprozenten zugegeben wird.

"Verfahren zur Herstellung von Preßkohle und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens" Stückliste

Gesamtvorrichtung 1

Glattwalzenbrecher 2

Walzen 2' 2"

Durchlaufmischer 3

Rührwerk von 3 3'

Austritt des Durchlauf- 3"

mischers 3

Dosiertrogschnecke 4

Trichter 4' 7 10 22

Pelettmaschine 5

Förderband 61

Transportband 8 9 23

Austritt von Trichter 10 i

Zertrümmerer 11

Pfeil 12 24 25 26

ei 27 28

Pelettmatrize 13

Innenwandung von 13 13'

Preßkanal 14

Eintritt von Preßkanal 14'

Austritt von Preßkanal 14"

Welle 15

Kollerarme 16

Kol lerrad 17

Kollerkopf 18

Verstelleinrichtung 19

kegelstumpförmiges Teil 20

zylindrisches Teil 21

Claims

"Verfahren zur Herstellung von Preßkohle und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens" Ansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Preßkohle aus Braunkohle und Steinkohle, bei dem Bestandteile beider Kohlearten gemischt, erhitzt und zu Preßlingen gepreßt und sodann abgekühlt werden, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Braunkohle durch Vorpressen Feuchtigkeit entzogen, erst hiernach mit der Steinkohle gemischt und sodann dieses Gemisch ohne Bindemittel mit hohem Druck durch eine Pelettmatrize gepreßt wird, wodurch die austretenden Peletts durch Reibungskräfte erhitzt, teilweise entfeuchtet und anschließend abgekühlt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steinkohle in einem Toleranzbereich von 50 bis 75 Gewichtsprozenten und die Braunkohle in einem Toleranzbereich von 25 bis 50 Gewichtsprozenten miteinander gemischt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß 50 Gewichtsprozente Steinkohle mit 50 Gewichtsprozenten Braunkohle gemischt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt der Braunkohle durch das Vorpressen auf ca. 24 Gewichtsprozente gemindert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Braunkohle durch das Vorpressen von einer ursprünglichen Korngröße von 0 bis zu ca. 20 mm auf eine Korngröße von 0 mm bis zu ca. 2 mm gemindert wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Gemisch mit einem Druck von ca. 600 bar bis 800 bar durch die Pelettmatrize hindurchgepreßt und dadurch auf ca. 800 C bis 900 C erhitzt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Steinkohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 7 bis 8 Gewichtsprozenten mit Braunkohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 24 Gewichtsprozenten gemischt wird und der Feuchtigkeitsgehalt des Gemisches durch die Erhitzung in der Pelettmatrize um ca. 3 bis 5 Gewichtsprozente gemindert wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die aus der Pelettmatrize austretenden Preßlinge durch Luft auf ca. 20 C bis 250 C abgekühlt werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Preßlinge durch erzwungene Konvektion von Luft auf einen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 16 bis 20 Gewichtsprozenten entfeuchtet werden.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß dem Gemisch von Braunkohle und Steinkohle ein insbesondere den Schwefelanteil neutralisierender Stoff, z.B. Kalk, mit 2 bis 5 Gewichtsprozenten zugesetzt wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10, mit einem Mischer, einer Preß- und Kühleinrichtung, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Braunkohle in einem Glattwalzenbrecher (2) auf eine Korngroße von 0 mm bis zu 2 mm zerkleinert und dabei auf einen Feuchtigkeitsgehalt bis zu ca. 24 % entfeuchtet ist, hiernach mit Steinkohle in einem Durchlaufmischer (3) gemischt ist, an dessen Ausgang (3") eine Dosiertrogschnecke (4) und an deren Ausgang (4") eine Pelettmaschine (5) angeordnet ist, von der die ausgepreßten Peletts zu der Kühleinrichtung transportierbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, d'a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Pelettmaschine (5) eine zylinderförmige Pelettmatrize (13) enthält.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Pelettmaschine (5) eine scheibenförmige Pelettmatrize aufweist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß jede Pelettmatrize (13) mit sich in Preßrichtung verengenden Preßkanälen (14) versehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Durchmesserverhältnis eines jeden Preßkanals (14) an seinem Eintritt (14') zu seinem Austritt (14") ca. 1,1 : 1 ist.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß jeder Preßkanal (14) aus einem flachen Kegelstumpfteil (20) und einem längeren zylindrischen Teil (21) gebildet ist.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t daß jeder Preßkanal aus zwei kontinuierlich in Preßrichtung hintereinander angeordneten Kegelstumpfteilen (20) mit unterschiedlicher Konizität besteht.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h -n e t , daß jeder Preßkanal (14) eine durchgehende Kegelstumpfform aufweist.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 189 d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t s daß die Kühleinrichtung für die warmen bzw. heißen Peletts aus einem Bandkühler besteht.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 19, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kühleinrichtung aus einem Kaskadenkühler besteht.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 20, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß jede Kühleinrichtung mit einem Gebläse versehen ist.

22, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 21, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in der Nähe des Austritts (10') des Trichters (10) im Durchlaufmischer (3) mehrere Zertrümmerer (11) in regelmäßigem Abstand angeordnet sind.