DE19608386A1 - Verfahren zur Herstellung von festen und porösen Braunkohlenbrennstoffen mit verbesserten Verbrennungseigenschaften - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Braunkohlen direkt oder in verarbeiteter Form, insbesondere als Brikett unterschiedlicher Größe, in Verbrennungsanlagen einzusetzen.

Braunkohlenbriketts werden aus getrockneter Braunkohle durch Hochdruck­ verdichtung vorzugsweise mit Formkanalstempelpressen (Strangpressen) er­ zeugt. Dazu wird die aufbereitete Braunkohle auf Feuchtegehalte um 18% getrocknet und mit hohen Preßdrücken von p ≈ 70 bis 120 MPa so verdichtet, daß die festigkeitsbildenden Bindekräfte und Bindungsmechanismen zwischen den Feststoffpartikeln ausgelöst werden. Dabei entstehen Briketts mit hoher Festigkeit und Dichte sowie geringer Porosität.

Braunkohlenbriketts zeichnen sich durch eine hohe Feuerstandsfestigkeit aus. Sie werden in der Regel chargenweise der Verbrennung (Verfeuerung) zuge­ führt.

Charakterisierend für den Verbrennungszyklus ist eine lange Zünd- und An­ brennperiode, ist ein ungleichmäßiger Abbrand über den Querschnitt des Feu­ erraumes bzw. der Brennstoffschüttung und ist eine zeitlich nacheinander ab­ laufende Verbrennung der verschiedenen Inhaltsstoffe der Braunkohle.

Die damit verbundenen zeitlichen Schwankungen der Verbrennungsge­ schwindigkeit, der jeweils entbundenen Wärmemenge, des Sauerstoffbedarfes, der entstehenden Rauchgasmenge und der Rauchgaszusammensetzung führen unvermeidbar, insbesondere in Kleinfeuerstätten, zu erhöhten Emissionen in der Zünd- und Anbrennphase.

Es ist auch bekannt, daß aus besonders xylithaltigen Braunkohlen Briketts mit hoher Dichte und Festigkeit erzeugt werden können, wobei der Xylit vor allem den Brikettverband durch formschlüssige Bindungen verfestigt. Andererseits mindern die Xylite in diesem dichten Verband die Thermofestigkeit der Bri­ ketts durch schnelleren thermischen Zerfall und durch das Auftreten von Span­ nungsrissen in der Aufheizphase.

Diese ungünstigen Auswirkungen werden insbesondere dadurch hervorgeru­ fen, daß die Xylitteilchen nach Größe und Kornform stark variieren und nur heterogen verteilt im Brikettverband eingebunden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, mittels eines Verfahrens Braunkohlenbrenn­ stoffe herzustellen, die bei der Verbrennung zu geringen Emissionen führen, ein gutes Zünd- und Brennverhalten besitzen, die eine hohe Thermo- bzw. Feuerstandsfestigkeit aufweisen und die einfach in der Handhabung, vorteil­ haft in der Verpackung und dosierfähig zum Einsatz in automatisierten Feuer­ stätten sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Braunkohlenbrennstoffe

• - gut geeignet sind für eine weitestgehend staubfreie Abfüllung in Tüten, Säcken oder Container,
• - leicht und gleichmäßig in den Feuerraum dosierbar sind,
• - gleichmäßig, insbesondere auch von oben und über den gesamten Feuer­ raum zünden,
• - eine hohe Feuerstandsfestigkeit bis in die Endphase des Verbrennungs­ prozesses bei gleichmäßigem und gut regelbarem Abbrand im Feuerraum haben,
• - durch diesen gleichmäßigen, vollständigen und vollkommenen Ausbrand eine hohe und schnell wirksame Wärmeausnutzung ermöglichen und ver­ gleichsweise wenig Schadstoffe emittieren.

Im folgenden wird das Verfahren näher beschrieben:
Die xylithaltige Braunkohle wird zunächst aufgespalten in Faserxylit und üb­ rige Kohlegrundmasse. Die festen natürlichen Verwachsungen zwischen dem Xylit und der Braunkohlengrundmasse werden durch Zerkleinerung mit hohem Energieeintrag und nachfolgender Siebklassierung getrennt.

Nach der Trennung werden beide Stoffgruppen im Rohzustand gesondert auf eine gutspezifische Feinheit aufbereitet. Die Braunkohlengrundmasse wird auf eine Körnung von 0-5 mm zerkleinert. Der abgetrennte Xylit muß dagegen mit geeigneten Mühlen zerfasernd auf Längen < 15 mm aufbereitet werden. Danach erfolgt eine intensive Vermischung des zerfaserten Xylites mit der auf­ bereiteten Braunkohlengrundmasse.

Der Mischprozeß ist so zu gestalten, daß die feinen Xylitfasern sehr homogen und gleichmäßig der Braunkohlengrundmasse untergemischt werden. Der Mischprozeß hat unter Zugabe von Wasser oder wässerigen Lösungen bzw. Dispersionen zu erfolgen. Die Flüssigkeit stabilisiert das Mischgut durch Haftverbunde und mobilisiert das Bindevermögen von Braunkohle und Xylit­ faser. Es entsteht ein Stoffsystem aus Xylit und Braunkohle mit neuen Stoff­ eigenschaften.

Das Mischungsverhältnis von Braunkohlengrundmasse und Xylit kann in brei­ ten Bereichen variiert werden. Die zudosierte Flüssigkeitsmenge muß so opti­ mal bemessen sein, daß ein partiell oberflächenfeuchtes und homogenes Mischgut entsteht. Der Anteil der Flüssigkeit ist stark von den Eigenschaften der Braunkohle und des Xylites abhängig und beträgt größtenteils 10 bis 20% bezogen auf die Masse aus Braunkohle und Xylit.

Das plastische Mischgut wird nachfolgend mit geringem Preßdruck zu Preß­ lingen, vorzugsweise kleiner Stückgröße, z. B. d = 2 mm bis d = 30 mm ge­ formt.

Danach werden die Preßlinge auf einen Feuchtegehalt von w 22% getrock­ net. Im Ergebnis der Trocknung entstehen Preßlinge mit hoher Festigkeit und großer Porosität von etwa 20-40%.

Diese neue Art der Herstellung von Braunkohlenbrennstoffen durch dosierte Vermischung, Feuchtagglomeration und anschließender Trocknung führt zu neuen und verbesserten Eigenschaften der Handhabung und der Verbrennung.

Infolge der hohen Porosität und der homogenen Stoffmischung verbrennen die Preßlinge schnell, gleichmäßig und vollständig und können insbesondere bei kleinen Formaten dosiert in die Verbrennung eingebracht werden.

Im Gegensatz zur herkömmlichen Verbrennung von Braunkohlenbriketts und anderen großstückigen Brennstoffen führen die neuen Brennstoffeigenschaften dazu, daß die einzelnen Verbrennungsphasen ineinander übergehen und damit zu einer deutlichen Reduzierung der Schadstoffemission bei der Verbrennung führen.

Die zeitlichen Schwankungen im Verbrennungsablauf werden wesentlich re­ duziert. Insbesondere die Anbrennphase verringert sich im Vergleich zum Braunkohlenbrikett um das Mehrfache. Luftzufuhr, Brennstoffeinsatz und Wärmenutzung können besser aufeinander abgestimmt werden.

Mit dem neuen Brennstoff wird damit eine schnelle Wärmeverfügbarkeit nach dem Anbrennen der Preßlinge und eine gleichmäßige oder bedarfsgerechte Wärmebereitstellung sowie eine schadstoffarme Verbrennung mit hohem Wir­ kungsgrad ermöglicht. Die erfindungsgemäßen Preßlinge eignen sich daher besonders für Verbrennungsanlagen mit automatischer Beschickung.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von festen und porösen Braunkohlenbrennstoffen mit verbesserten Verbrennungseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) xylithaltige Braunkohle im Rohzustand in einem mechanischen Aufberei­ tungsprozeß in Faserxylit und Braunkohlengrundmasse aufgespalten wird,
• b) sowohl der Faserxylit als auch die Braunkohlengrundmasse getrennt einer weiteren stoffangepaßten Zerkleinerung und Klassierung auf eine gutspezifische Feinheit unterzogen werden,
• c) die getrennt aufbereiteten Stoffe, Faserxylit und Braunkohlengrund­ masse, durch intensive Vermischung bei gleichzeitiger Zugabe von Was­ ser, wässeriger Lösungen oder Dispersionen dosiert zu Kohlemischgut vereinigt werden,
• d) das Kohlemischgut geformt oder unter geringem Preßdruck agglomeriert wird,
• e) das geformte oder gepreßte Agglomerat getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrens­ schritt b) die Kohlegrundmasse auf eine Körnung von 0-5 mm aufberei­ tet wird und der abgetrennte Xylit zerfasernd aufgeschlossen und auf Län­ gen < 15 mm zerkleinert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrens­ schritt c) der Mindestanteil an aufbereitetem Xylit 10% beträgt und der Anteil der Flüssigkeit 10-20% bezogen auf das Kohlemischgut beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrens­ schritte c) und d) nacheinanderfolgend oder gleichzeitig durchgeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrens­ schritt a) entfällt und im Verfahrensschritt b) neben anderen Faserstoffen auch andere Braunkohlen eingesetzt werden.