-
Verfahren zur Wärmebehandlung von Kohle oder anderen bituminösen Stoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Kohlen oder anderen
bituminösen Stoffen, insbesondere zum Schwelen, und bezweckt, die Nachteile zu vermeiden,
die sich bei bekannten außenbeheizten Öfen daraus ergeben, daß feinkörniges Material
zu rasch durch die Schwelvorrichtung rutscht, was zu der Erscheinung des Überschießens
der Kohle führt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Fortbewegung
des Behandlungsgütes durch enge Rohre oder Kanäle durch die Strömungsenergie der
bei der Wärmeeinwirkung im Behandlungsraum selbst entstehenden Gase und Dämpfe erfolgt.
-
Es ist zwar bereits bekannt, eine Schweleng in verhältnismäßig engen
Rohren mit Außenbeheizung vorzunehmen. Dabei wird jedoch der Brennstoff durch senkrecht
stehende Rohre derart geführt, daß das Gut durch den Rohrringraum abwärts fällt
und außen an den Rohren wieder hochsteigt. Die Gasentwicklung wind möglichst verzögert,
um ein Forttragen des Gutes durch die entstehenden Gase zu vermeiden. Dieser Vorschlag
konnte eine praktische Bedeutung nicht erlangen, weil die Reibung in den engen Rohren
verhältnismäßig groß ist und die gleichmäßige Fortbewegung auch durch die Umkehr
des Gutes am Rohrende und das Hochsteigen außerhalb :des Rohres verhindert wird.
Eine derartige Führung des Gutes muß zu Verstopfungen führen. Infolge der langsamen
Fortbewegung kann der Durchsatz auch nur gering sein. Demgegenüber bietet das Verfahren
nach der Erfindung den Vorteil eines einfachen betriebssicheren Ofens von großer
Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit.
-
Die Einführung in den Ofenraum selbst erfolgt zunächst durch mechanische
Mittel, um das Gut bis an jene Stelle zu bringen, wo die gebildeten Gas- und Dampfmengen
zur Weiterbeförderung ausreichen. Die mechanische Zuführungsvorrichtung kann z.
B. aus einer Schnecke bestehen, die von einem Bunker gespeist wird.
-
Die Rohre oder Kanäle, in die das Behandlungsgut gelangt, werden derart
beheizt, daß möglichst unmittelbar nach dem Eintritt des Gutes in die beheizten
Rohre oder Kanäle eine starke Erhitzung erfolgt und die Austreibung der Gase und
Dämpfe sofort beginnt. Erforderlichenfalls kann die mechanische Zuführungsvorrichtung
so ausgebildet werden, daß das Gut auch innerhalb des Ofens ein kleines Stück durch
die Wirkung dieser Vorrichtung befördert wird, bis es in die Zone gelangt, wo die
gebildeten Gase und Dämpfe zur Weiterbeförderung ausreichen. Dieses erste Wegstück
kann vom Gut auch unter der Wirkung der eigenen Schwerkraft zurückgelegt werden,-wenn
z. B. die Anfangsstücke der Rohre bzw. Kanäle geneigt ausgebildet sind.
-
Durch die Entwicklung der Gase und Dämpfe im Behandlungsraum tritt
zunächst eine gewisse Drucksteigerung auf. Da das neu zugeführte Gut ein Entweichen
der Gase und Dämpfe verhindert, verwandelt sich ihr Druck in Geschwindigkeitsenergie,
und. sie tragen die Gutteilchen mit sich durch die Rohre und Kanäle fort. Auf dem
weiteren Wege nimmt die Entwicklung der Gase und Dämpfe ihren
Fortgang,
so daß immer ausreichend Druck-bzw. Geschwindigkeitsenergie vorhanden ist, um das
Gut durch die ganzen" Rohre und Kanäle zu befördern.-Bei dem beschriebenen Verfahren
ist es in einigen Fällen vorteilhaft, daß die Kohle mit hoher Geschwindigkeit durch
die Spülräume geführt wird, wobei sich Geschwindigkeiten über io m/Sek. als besonders
günstig erwiesen haben.
-
Am Ende der außenbeheizten Rohre oder Kanäle wird das behandelte Gut
zusammen mit den Gasen und Dämpfen durch einen elektrischen oder mechanischen Staubabscheider
geführt, der zweckmäßig auf einer solchen Temperatur gehalten wird, daß eine Kondensation
der Dämpfe, insbesondere Teerdämpfe, noch nicht- erfolgen kann. Es werden daher
lediglich die festen Anteile, also der Schwelkoks, abgeschieden, während die kondensierbaren
Bestandteile in einer nach dem Staubabscheider angeordneten Kondensationsanlage
gewonnen werden.
-
Die Vorrichtung braucht nicht auf einen Rohrstrang beschränkt zu bleiben,
vielmehr können zwei oder mehrere Rohre oder Kanäle parallel geschaltet werden.
Anstatt durch eine Schnecke kann die Einführung des Gutes durch Kolben o. dgl. geeignete
Mittel bewirkt werden. Auch kann dieselbe in Form einer Gasstaubemulsion erfolgen,
und zwar - dadurch, daß das Gut mit Hilfe einer geringen, für die Einführung in
den Ofen gerade ausreichenden Menge eines neutralen Gases oder Dampfes eingeleitet
wird.
-
Durch geeignete Bemessung der kohrquerschnitte, die vom Gut bzw. von
dem im Trägergas schwebenden Gut ganz ausgefüllt werden, kann die Geschwindigkeit
innerhalb der Rohre oder Kanäle geregelt werden. Um bei der zunehmenden. Gasentwicklung
ein unerwünschtes Ansteigen der Geschwindigkeit zu verhindern, können die Rohrquerschnitte
sich allmählich vergrößern, oder es können weitere Rohrquerschnitte zugeschaltet
werden.
-
Die Anordnung der- Rohre oder Kanäle kann waagerecht oder senkrecht
sein, wobei die senkrechte Anordnung den Vorteil eines geringeren Platzbedarfs der
ganzen Anlage hat. Auch kann den Rohren oder Kanälen eine beliebige Neigung erteilt
werden.
-
Um die Lebensdauer der Apparatur zu erhöhen und Störungen durch Korrosionen
zu vermeiden, die zu Abschei.dungen im Rohrinnern führen und den Kraftbedarf vergrößern,
werden die Rohre aus einem hochhitzebeständigen Material hergestellt. Als geeignete
Baustoffe haben sich Nickel und chromhaltige Eisenlegierungen erwieseri. Die Rohrstücke
können aus Blechen zusammengeschweißt sein. Es ist nicht notwendig, daß der gesamte
Rohrstrang aus hochwertigem Material hergestellt ist, vielmehr ist es in vielen,
Fällen auch ausreichend, wenn nur der irq Bereich hoher Temperaturen befindliche
Teil aus solchem Material besteht.
-
Um - Verwerfungen der Rohre zu vermeiden, werden diese an einem Ende,
und zwar am heißeren, fest eingespannt, und die freien Enden werden durch Zug belastet,
so daß durch Wärmeausdehnungen Krümmungen der Rohre nicht eintreten können.
-
Das neue Verfahren macht auch die Anordnung eines Gebläses in dem
Kreislauf der Erzeugnisse bis zur Teerabscheidung in vielen Fällen überflüssig,
da der im Rohrstrang entstehende Druck bzw. die Geschwindigkeitsenergie ausreicht,
um auch die Weiterbeförderung der Erzeugnisse bis- zur -Teerabscheidungsanlage zu
bewirken.
-
Abb. i der Zeichnung -zeigt schematisch eine Anlage zur Durchführung,des
Verfahrens nach der Erfindung, wobei zum Zuführen der Kohle eine Schnecke benutzt
wird.- Die Abb. 2 und 3 -lassen Ausführungsformen der Zuführungseinrichtung erkennen.
Abb. 4 schließlich zeigt nochmals einen Teil einer Gesamtanlage; die Zuführung erfolgt
jedoch hier lediglich dadurch, daß der Rohranfang geneigt ist.
-
In einem wärmeisolierten Kanal i, der über Flur oder unter dem Boden
angeordnet sein kann, ist ein enges Rohr 2 auf Stützen 3 gelagert. Die Beheizung
dieses Rohres erfolgt im Gegenstrom durch Heizgase, die durch Öffnungen 4 eintreten
und durch die öffnung 5 austreten. Das heißere Rohrende 6 ist an der Stelle 7, beispielsweise
im Mauerwerk, fest eingespannt, während am anderen Ende in Richtung des Rohres ein
durch ein Gewicht io belastetes Zugseil ii angreift.
-
Das Behandlungsgut, z. B. Kohle, gelangt aus Bunker 12 durch eine
bewegliche Leitung 13 sowie durch das feste Rohr g in eine Schnecke 8, die durch
eine Antriebsvorrichtung 14 in Umdrehungen versetzt- wird, so daß der zugeführte
Brennstoff in die Rohrleitung 2 eingebracht wird. Eine Zuleitung 15 führt zu dem
geschlossenen Bunker 12 und gestattet, diesen derart unter Druck zu setzen, daß
eine Entnahme der Kohle aus dem Bunker möglich wird. Das Rohrende :2 mündet in einen
Staubscheider 16, in dem sich der Schwelkoks absetzt und aus dem er aus dem Stutzen
17 abgezogen werden kann. An den Staubscheider 16 schließt sich eine Entstaubungsanlage
18 an. Bei i9 treten die vollkommen gereinigten Gase und Dämpfe aus und können einer
üblichen Kondensationsanlage zugeführt werden. -Gemäß Abb.2 erfolgt die Zufuhr des
Behandlungsgutes mit Hilfe eines durch einen
Kurbeltrieb 21 angetriebenen
Kolbens 2o, der das aus der Rohrleitung 13 zufließende Gut in die Rohrleitung
2 befördert: Gemäß Abb. 3 erfolgt die Zuführung des Behandlungsgutes durch eine
Schnecke 22, von deren Gehäuse ein senkrechter Stutzen 23 zum Rohre führt. Bei 24
ist ein mit der Leitung 15 in Verbindung stehender Anschluß vorgesehen, durch
den geringe Gasmengen zugeführt werden können, die dazu dienen, das Gut bis in die
Zonen zu befördern, in denen die Gasentwicklung aus dem Gut selbst so weit fortgeschritten
ist, daß eine Weiterbeförderung ohne Zusatzgas möglich ist.
-
Bei der Ausführungsform nach Abb. q. ist das Einführungsende durch
einen Rohrbogen 26 verlängert. An diesen Rohrbogen setzt sich ein Zellenrad 25 an,
das zur Zuleitung des durch die biegsame Leitung 13 zuströmenden Brennstoffes dient.
Der Brennstoff fällt hierbei durch den Krümmer durch seine eigene Schwere herab
und wird sofort entschwelt. Unter Umständen kann eine nicht gezeichnete, von der
Rohrleitung 15 abzweigende Rohrleitung vorgesehen werden, die in den Krümmer
26 mündet urid zur Zuführung geringer Gasmengen dient, um eine Verstopfung des Krümmers
26 zu vermeiden.
-
Das Behandlungsgut wird vor der Einführung in die Apparatur bis auf
eine Korngröße von o bis 2 oder 3 mm zerkleinert.
-
Die Beheizung des Rohres erfolgt, wie die Abbildung zeigt, im Gegenstrom,
und zwar so, daß die Kohle innerhalb des Rohres bis auf etwa 50o bis 55o° erhitzt
und entschwelt wird. Durch diese Anordnung gelingt es, die Schwelzeit auf einen
geringen Bruchteil der bisher erforderlichen Schwelzeit herabzudrücken. Es hat sich
ergeben, daß bereits nach 2 Sekunden eine vollkommene Entschwelung erreicht ist.
-
Da an keinem Punkte der Anlage Unterdruck herrscht, ist das Eindringen
von Luft bzw. Luft-Sauerstoff ausgeschlossen, und es wird ein vollkommen luftfreies
Gas gewonnen.
-
Das Verfahren kann ebenso gut zur Gaserzeugung wie zur Hochtemperaturverkokung
benutzt werden. Ausführungsbeispiel In einem Ofen, dessen Rohrdurchmesser am Austrittsende
ioo mm betrug, wurde mitteldeutsche Braunkohle von etwa 15 °/a Wassergehalt mit
einer Trägergasmenge von 6o bis 70 cbm je Tonne aufgegeben; während des Schwelprozesses
wurden weitere 536 cbm Schwelgas je Tonne erzeugt. Diese aus dem Gute selbst während
des Schwelprozesses entstandene Menge übernahm die Förderung des Gutes durch die
engen Rohre in einwandfreier Weise.