DE2046977A1 - Verfahren zur Heißgranulation von feinkörnigen Kohlen ohne zusätzliche Bindemittel - Google Patents

Description

Anlage zum i^atentgesucli der

Klöckner-Humboldt-Deutz - . H 70/38 Aktiengesellschaft
vom 21.9.1970

Verfahren zur Ileißgranulation von feinkörnigen Ko„ilen ohne zusätzliche Bindemittel

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Heißgranulation von feinkörnigen Kohlen ohne zusätzliche Bindemittel, wobei die aufgegebenen Kohlen wenigstens zum Teil g backende Kohlensorten enthalten.

Es ist bekannt, aus feinkörnigen Kohlen Briketts ohne die Verwendung von Bindemitteln in der Weise herzustellen, daß die wenigstens zum Teil backende Kohlensorten enthaltende Feinkohle bis in den Erweichungsbereich erhitzt und dann auf dem üblichen mit Formzeugen versehenen Brikettpressen brikettiert wird. Hierbei hat sich jedoch gezeigt, daß bei

der Erhitzung der Kohle bis in den Erweichungsbereich ΜΙ nein Kohleteilchen sowohl in der Erhitzungseinrichtung als auch in den Zuleitungen zur Brikettpresse sich an den Wandungen festsetzen und dort Ansätze bilden, die in kürzester Zeit so stark anwachsen, daß Betriebsstörungen auftreten.

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Aus der Deutschen Patentschrift 974 OlO ist ein Verfahren zur Heißbrikettierung nach dem eingangs genannten Verfahren bekannt, bei dem das Problem der Anbackungen in der Weise vermieden werden soll, daß die als Bindemittel dienende, backende Steinkohle in eine Feinfraktion und in eine Grobfraktion geteilt wird, wobei die Grobfraktion zusammen mit den übrigen nichtbackenden Anteilen der zu brikettierenden Kohlen über den Erweichungspunkt hinaus erhitzt werden, während die abgetrennte Feinfraktion kalt oder nur vorgewärmt vor der Verpressung der Gesamtaufgabemenge wieder zugemischt wird. Diese Mischung· wird noch im heißen Zustand einer mit entsprechenden Formzeugen versehene Hochdruckpresse aufgegeben. Dieses Verfahren v/eist eine Reihe von Nachteilen auf. Einmal muß die backende Steinkohle wmtrnmk vor der Erhitzung in zwei Fraktionen abgesiebt werden. Durch die Erhitzung der Grobfraktion der backenden Steinkohlesorte ist außerdem das Problem der Anbackungen in der Erhitzungseinrichtung und in den Zuleitungen zur Brikettpresse nicht beseitigt. Schließlich muß noch eine Mischvorrichtung.eingesetzt werden, in der die Feinfraktion der backenden Steinkohle in kaltem Zustand den bis weit in den Erweichungsbereich erhitzten übrigen Kohlen zugemischt wird. Hierbei ist nicht ausgeschlossen, daß die Feinfraktion während des Mischvorganges bis in ihren Erweichungsbereich erhitzt wird, so daß in der Misch-

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vorrichtung ebenfalls Anbackungen entstehen können. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß offensichtlich bedingt durch die Zugabe der kalten Feinfraktion und durch den Mischvorgang sich die Temperatur des Brikettiergutes nicht genau genug einstellen läßt, so daß zur Durchführung des Verfahrens Hochdruckpressen eingesetzt werden müssen. Bedingt durch den erforderlichen hohen Pressdruck muß daher au3er-'.em noch mit einem starken Verschleiß der Formzeuge gerechnet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Heißgranulation von feinkörnigen Kohlen zu finden, bei dem die Nachteile der bekannten Heißbrikettierverfahren vermieden werden. Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß die feinkörnigen Kohlen auf eine Temperatur dicht unterhalb des Beginns der Erweichung der backenden Kohlensorten erhitzt werden, danach unmittelbar einer Glattwalzenpresse aufgegeben und zu einer im wesentlichen zusammenhängenden Sciiülpe verpreßt werden, die anschließend, gegebenenfalls nach Kühlung, in eine für den vorgesehenen Verwendungszweck entsprechende Stückgröße zerkleinert wird. Dieses Verfahren erlaubt es, die Gesamtmenge an feinkörniger Kohle ohne vorherige Trennung des Anteils an backender Kohle zu erhitzen, ohne daß die Gefahr von Anbackungen in der Erhitzungseinrichtung und den nachgeschalteten Einrichtungen auftritt. Hierbei hat sich überraschend gezeigt,

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daß der mit einer Glattwalzenpresse erreichbare Pressdruck ausreicht, um eine Schülpe in der erforderlichen Dicke und mit ausreichender Festigkeit zu erzeugen, so daß die beim Einsatz von Hochdruckpressen auftretenden Nachteile vermieden v/erden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß ein Verschleiß der Walzen, der ohnehin bei Glattwalzenpressen geringer ist und sich in erster Linie durch eine ungleichmäßige Abnutzung der Walzenoberflache bemerkbar macht, durch einfaches Überdrehen oder Überschleifen beseitigt werden kann. Bei Hochdruckpressen, gleich welcher Bauart, müssen hingegen in kostspieliger Weise die verschlissenen Formzenge ausgewechselt werden.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die zu verpressenden feinkörnigen Kohlen auf eine Temperatur zu erhitzen, die etwa 10 bis 50 C unterhalb des Beginns der Erweichung liegt. Durch die Wahl eines derartigen Temperaturabstandes vom Beginn der Erweichung ist einerseits gewährleistet, daß in der Erhitzungseinrichtung und in den Zuführungseinrichtungen zur Glattwalzenpresse keinerlei Anbackungen entstehen können. Andererseits ist aber auch gewährleistet, daß durch die beim Pressvorgang auftretende Temperaturerhöhung die backenden Kohlensorten in ausreichendem Maße plastisch werden und so ein gutes Zusammenbacken der einzelnen Kohleteilchen zu einer festen zusammenhängenden Schülpe erreicht wird.

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Außerdem ist in der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß die erhitzten feinkörnigen Kohlen der Glattwalzenpresse vorverdichtet aufgegeben werden. Durch die Vorverdichtung wird ein Teil der in den erhitzten feinkörnigen Kohlen eingeschlossenen Gase bereits in der Aufgabevorrichtung ausgeschieden. Zum anderen wird der Guteinzug der Preßwalzen erheblich verbessert, so daß die fertige Schülpe eine sehr dichte Beschaffenheit und damit auch eine hohe Festigkeit aufweist. Gemäß der Erfindung erfolgt die Vorverdichtung vorzugsweise durch wenigstens eine oberhalb der Preßwalzen angeordnete Stopfschnecke.

In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die erhitzten feinkörnigen Kohlen oberhalb der beiden Preßwalzen durch mindestens eine bis nahe an den Walzenspalt von oben heranreichende Sonde in wenigstens zwei Gutströme aufgeteilt wird. Durch diese Maßnahme wird eine kontinuierliche Ableitung der im feinkörnigen Aufgabegut eingeschlossenen Gase ermöglicht, da diese beim Preßvorgang anstatt nach oben ins Aufgabegut seitlich in die durch die Sonden gebildeten Kanäle und damit nach unten ausweichen können. Hierdurch wird eine gleichmäßige Festigkeit der Schülpe auch in ihrer Langsjinjichtung erzielt. Außerdem ermöglicht die Anordnung mehrerer Sonden den Einsatz breiterer Preßwalzen, so daß mit einer

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Glattwalzenpresse hohe Durchsatzleistungen erzielt werden können. Zweckmäßigerweise werden hierbei die durch den Preßvorgang aus der Kohle ausgetriebenen Gase unterhalb des Walzenspaltes abgesaugt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an einem Ausführungsbei-

spiel näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 ein B'ließschema des Ausführungsbeispieles,

Fig. 2 schematisch eine Glattwalzenpresse in Seitenansicht mit Stopfschnecken und Sonden,

Fig. 3 einen Schnitt ;.urch eine Glattwalzenpresse in Richtung des Walzenspaltes.

Das im Ausführungsbeispiel verwendete Ausgangsgut bestand aus einer feinkörnigen Kohle mit einer Körnung von etwa O bis 3 mm, die neben einem Anteil von 10 bis 15 % einer bakkenden Kohlensorte im übrigen nichtbackende:. Kohlensorten und Koksgrus;, enthielt.

Der Beginn der Erweichung der backenden Steinkohlesorte wurde vorher mit etwa 350° C ermittelt. Dementsprechend ist das feinkörnige Aufgabegut erfindungsgemäß auf eine Temperatur von etwa 310° C zu erhitzen. Zur Erhitzung können

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grundsätzlich alle bekannten Erhitzungseinrichtungen, wie Trommelofen, Wirbelschichtvorrichtungen, für Sinterprozesse verwendete Rosteinrichtungen usw. eingesetzt werden.

Die Erhitzung erfolgt vorteilhaft in direktem Kontakt mit einem Heißgasstrom. Hierzu wird beispielsweise ein zweistufiges Zyklonsystem eingesetzt, wie es in Fig. 1 schematisch dargestellt ist und an Hand des Verfahrensablauf näher beschrieben wird. Gemäß Fig. 1 besteht die Erhitzungs- f einrichtung aus zwei Zyklonen 1 und 2, die über eine Rohrleitung 3 miteinander verbunden sind. In dem unteren Zyklon 2 wird über eine Rohrleitung 4 Heißgas aus einem Heißgaserzeuger 5 eingeleitet. Die zu erhitzende feinkörnige Kohle wird aus einem Aufgabebehälter 6 am unteren Ende der Rohrleitung 3 eingeführt, durch die der Heißgasstrom aus dem Zyklon 2 in den Zyklon 1 geführt wird. Die feinkörnige Kohle wird hierbei von den aufwärts strömenden Heißgasen wieder getrennt. Aus dem Zyklon 1 wird die abgetrennte g

feinkörnige Kohle über die Austragsleitung 7 in das untere Ende der Gasrohrleitung 4 erneut in den Heißgasstrom eingeführt und'zwar diesmal an einer Stelle unmittelbar hinter dem Heißgaserzeuger. Die feinkörnige Kohle wird wiederum von dem aufströmenden Heißgasstrom mitgerissen, der an dieser Stelle eine entsprechend höhere Temperatur aufweist, und im Zyklon 2 von den Gasen getrennt. Auf diese Weise ist

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es möglich, trotz stark unterschiedlicher Größe der einzelnen Körner des Aufgabegutes am Austritt des Zyklons 2 für alle Körner des Aufgabegutes in etwa die gleiche Temperatur zu erzielen, und so die Kohle gleichmäßig auf die vorgesehene Temperatur von etwa 310° G zu bringen.

Die aus dem Zyklon 2 abgezogene, erhitzte, feinkörnige Kohle wird über eine Zuführungsleitung 8 in den Aufgabeschacht 9 einer Glattwalzenpresse 10 eingeführt. Infolge der gegenläufigen Drehung der beiden Walzen wird nunmehr aus dem Schacht 9 die feinkörnige Kohle von den beiden Walzen in den Walzenspalt eingezogen, wobei sich in Abhängigkeit von der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen, der Weite des Walzenspaltes, des Walzendurchmessers und der Körnungsstruli jur der feinkörnigen Kohle ein entsprechender Preßdruck aufbaut. Der Preßdruck ist · hoch genug, um die feinkörnige Kohle so weit zu erhitzen, daß ihr Anteil an backender Steinkohle in den plastischen Bereich P eintritt und auf diese Weise zu einer im wesentlichen zusammenhängenden, festen Schülpe verpreßt wird.

Bei Austritt aus der Glattwalzenpresse durchläuft die Schülpe eine Kühlvorrichtung 11, in der sie beispielsweise mit HHfe/.νσή.falter Luft oder anderen gasförmigen

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Kühlmitteln weitgehend abgekühlt wird. Die Kühlvorrichtung kann beispielsweise eine Vorrichtung sein, die etwa dem herkömmlichen Bandtrockner entspricht, oder aber auch ein Sieb, über das ein entsprechender Kühlgasstrom geleitet wird.

Anschließend wird die Schülpe einer Zerkleinerungsvorrichtung 12, je nach der Festigkeit und der gewünschten Korngröße des Fertiggranulates einem Prallbrecher oder einem Stachelwalzenbrecher aufgegeben. Das in der Zerklei- " nerungsvorrichtung erzeugte Granulat wird dann einem Sieb 13 aufgegeben, auf dem der bei der Zerkleinerung anfallende Feingutanteil bis beispielsweise unterhalb 4 mm Korngröße abgesiebt wird. Der Siebrückstand stellt das fertige Kohlegranulat dar und weist entsprechend der Einstellung der Zerkleinerungsvorrichtung, beispielsweise Blorngrößen von 4 bis 10 mm auf. Der im Sieb abgetrennte Feinanteil wird je nach anfallender Menge dosiert wieder in den Aufgabebunker 6 zurückgeführt. M

In Fig. 2 und Fig. 3 v/erden weitere Ausgestaltungen des Verfahrens an Hand der zur Durchführung verwendeten Vorrichtungen näher erläutert. Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Glattwalzenpresse, teilweise im Schnitt.

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Über den beiden Walzen 14 und 15 der Glattwalzenpresse sind sogenannte Stopfschnecken 16 angeordnet, deren Einlauföffnungen 17 mit dem Abzugsrohr 3 der Erhitzungseinrichtung in Verbindung stehen. Die jeweils über einen Motor 18 angetriebene Schnecke erfaßt die über die Öffnung 17 eingeführte heiße, feinkörnige Kohle und preßt diese unmittelbar auf den Walzenspalt. Hierdurch wird die feinkörnige Kohle bereits vorverdichtet. Unterhalb der Austrittsöffnung der Stopfschnecke befindet sich parallel zum Walzenspalt eine dachförmig ausgebildete schmale Quertraverse 19, an der in gleichmäßigem Abstand dünne Sonden 20 befestigt sind. Die Sonden reichen bis nahe an den Walzenspalt heran und teilen den durch die Stopfschnecke auf die Walzen aufgebrachten Gutstrom in mehrere Teilströme. Entsprechend der Aufteilung in die Teilstöme treten aus der Glattwalzenpresse mehrere nebeneinander liegende hochverdichtete Kohleschülpen aus. Die durch den Preßvorgang aus der Kohle ausgetriebenen Gase treten zur Seite hin aus den sich bildenden Schülpen aus und entweichen durch die zwischen den Schülpen verbleibenden feinen Kanälen nach unten durch den Walzenspalt. Aus dem nicht dargestellten Gehäuse unterhalb der Walzen 14, 15 werden die Gase, sofern überhaupt erforderlich, abgesaugt.

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Die beschriebene .Verwendung von Stopfschnecken ist jedoch nicht in jedem Fall erforderlich. So kann es bei Preßwalzen mit größeren Durchmessern genügen, wenn über dem Walzenspalt ein Aufgabeschacht mit genügender Höhe angeordnet ist, - wie in Fig. 1 dargestellt -, dessen Gutsäule einen Vordruck erzeugt, der günstige Einzugsbedingungen für die feinkörnige Kohle schafft. Auch bei der Verwendung eines Aufgabeschachtes können die beschriebenen Sonden mit Vorteil eingesetzt werden, da sie den Durchtritt der aus der Kohle durch den Preßvorgang ausgetriebenen I

Gase in den Aufgabeschacht verhindern.

Patentansprüche

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Claims (6)

1. - 12 Patentansprüche

   η .J Verfahren zur Heißgranulation von feinkörnigen Kohlen ohne zusätzliche Bindemittel, wobei die aufgegebenen feinkörnigen Kohlen wenigstens zum Teil backende Kohlensorten enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die feinkörnigen Kohlen auf eine Temperatur dicht unterhalb des Beginns der Erweichung der .Erweichung der backenden Kohlensorten erhitzt werden, danach unmittelbar einer Glattwalzenpresse aufgegeben und zu einer im wesentlichen zusammenhängenden Schülpe verpreßt werden, die anschließend, gegebenenfalls nach Kühlung, in eine für den vorgesehenen Verwendungszweck entsprechende Stückgröße zerkleinert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinkörnigen Kohlen auf eine Temperatur erhitzt v/erden, die etwa 10 - 50° C unterhalb des Beginns der Erweichung liegt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzten feinkörnigen Kohlen der Glattwalzenpresse vorverdichtet aufgegeben werden.

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4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
   daß die Vorverdichtung durch mindestens eine oberhalb der Preßwaisen (14, 15) angeordnete Stopfschnecke (16) erfolgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1,2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzten feinkörnigen Kohlen oberhalb der beiden Preßwalzen (14, 15) durch mindestens eine bis nahe an den Walzenspalt von oben heranreichende Sonde

   (20) in wenigstens zwei Gutströme aufgeteilt wird. "
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, · daß die durch den Preßvorgang aus der Kohle ausgetriebenen Gase unterhalb des Walzenspaltes abgesaugt v/erden.

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